JP2011241928A - 液封防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のオリフィス通路を用いた簡単な構造で共振をブロード化する。
【解決手段】仕切部材に設けたオリフィス通路を、環状溝１７で構成し、環状溝１７の対向する外周壁１６ａと内周壁１６ｂに、それぞれ略三角形状をなし頂点２１を相手側へ突出する複数の流線変更突起２０を交互に配置する。このようにすると、流線Ａ・Ｂは各流線変更突起２０間をジグザグに屈曲し、流動する作動液全体に及ぶ大きな乱流を発生し、大きな流通抵抗を生じるので、液柱共振の共振周波数が変化し、ブロード化する。
【選択図】図５

Description

この発明は、自動車用パワートレンの防振マウント等に用いられる液封防振装置に係り、特に共振を簡単な構造でブロード化したものに関する。

この種の防振マウントにおいて、オリフィス通路の内壁にネジ状の溝を設けて流通抵抗を大きくすることにより特性を変えるようにしたものがある（特許文献１）。

特開昭５７−１７９４４８号公報

上記従来例では、流通抵抗を大きくして減衰を高めるが、共振を変化させるものではない。
また、流通抵抗の増大は単純に流路をネジ状の凹凸にしたことによるものであり、乱流化を利用するものでもない。
すなわち、凹凸をなすネジ状の溝はらせん状をなして連続しているから、オリフィス通路の内壁に沿う作動液は、この連続する溝に沿って回転しながら流れることになり、一種の層流に近い整然とした流れになる。また、オリフィス通路の中心軸線近傍は、このような回転もなく、層流として流れる。したがって、オリフィス通路を流れる作動液はあまり乱流を形成しない。
一方、本願出願人は、オリフィス通路中に流動液体全体に及ぶ積極的な乱流を形成することにより、著しく大きな乱流を形成し、これにより流通抵抗を著大にすることを見出した。
そこで、既存のオリフィス通路に対して、この乱流を簡単かつ確実に形成させる構造を採用することにより共振特性を変化させて共振のブロード化を実現させることを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載した発明は、弾性体のインシュレータを液室を構成する壁の一部とし、この液室内を仕切部材で主液室と副液室に区画するとともに、仕切部材に設けたオリフィス通路により主液室と副液室を連通した液封防振装置において、
前記オリフィス通路（８）内の対向する内壁面に、略三角形状をなす流線変更突起（２０）を一体に突出形成するとともに、
対向する流線変更突起は複数設けられ、オリフィス通路（８）の長さ方向へ互い違いに配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は上記請求項１において、前記流線変更突起は、相対的に緩斜面をなす長辺と、急斜面をなす短辺を備え、
長辺（２２）を主液室（６）側へ向け、短辺（２３）を副液室（７）側へ向けて配置したことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は上記請求項１において、前記流線変更突起は、相対的に緩斜面をなす長辺と、急斜面をなす短辺を備え、
長辺（２２）を副液室（７）側へ向け、短辺（２３）を主液室（６）側へ向けて配置したことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は上記請求項１〜３のいずれかにおいて、前記流線変更突起（２０）の少なくとも一つをオリフィス通路（８）の主液室側開口（１４）近傍に配置したことを特徴とする。

請求項５に記載した発明は上記請求項４において、前記流線変更突起（２０）のうち、他の一つをオリフィス通路（８）の副液室側開口（１８）近傍に配置したことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、オリフィス通路（８）内の対向する内壁面に、略三角形状をなす複数の流線変更突起（２０）を一体に突出形成するとともに、オリフィス通路（８）の長さ方向へ互い違いに配置したので、オリフィス通路を流動する作動液は、流動方向へずれて対向する流線変更突起（２０）の間を屈曲し、ジグザグの流線をなして流れる。このため、作動液全体に及ぶ大きな乱流が生じ、流動抵抗が大きくなるとともに、この乱流状態で液柱共振を生じる。その結果、液柱共振はこの流動抵抗により、流線変更突起（２０）が無く層流状態で流動する場合の液柱共振に対して変化し、共振がブロード化する。

請求項２に記載した発明によれば、流線変更突起（２０）の緩斜面をなす長辺（２２）を主液室（６）側へ向け、急斜面をなす短辺（２３）を副液室（７）側へ向けて配置したので、オリフィス通路（８）内で作動液が押し引きする際における押し側である正振動に対して作動液の停滞を招く程の抵抗にならない状態で乱流を発生させながら流すことができ、乱流を有効に生じさせることができる。
また、エネルギーの大きな正振動時の流動に対して相対的に抵抗を少なくし、エネルギーの低下する負振動の流動に対しては相対的に抵抗を大きくすることで、正負の振動による流動における流動抵抗を均一化させることができる。

請求項３に記載した発明によれば、緩斜面をなす長辺（２２）を副液室（７）側へ向け、急斜面をなす短辺（２３）を主液室（６）側へ向けて配置したので、正振動時の流動に対して相対的に抵抗を大きくし、負振動の流動に対しては相対的に抵抗を小さくすることで、振動のエネルギーが小さい場合に適切な流動抵抗を発生させることができる。

請求項４に記載した発明によれば、本来流線が変化し易い主液室（６）側の開口近傍へ流線変更突起（２０）の少なくとも一つを配置したので、流線の変更をより強くさせて乱流の発生をより大きくすることができる。

請求項５に記載した発明によれば、同じく流線の変化しやすい副液室側開口（１８）近傍にも流線変更突起（２０）の一つを配置したので、負振動においても乱流をさらに大きく発生させることができる。

本願が適用される一般的な防振マウントの模式断面図 第１実施形態に係る仕切部材の平面図 図２の３−３線断面図 下枠部材の斜視図 同平面図 効果を示すグラフ 第２実施形態に係る図５と同様の図 第３実施形態に係る図５と同様の図 第４実施形態に係る図５と同様の図

以下、図面に基づいて一実施例を説明する。
図１は本願のオリフィス通路構造が適用される防振マウントの一般的構造を概略的に示す模式断面図である。

この図において、エンジン等の振動源（図示せず）へ取付けられる第１の取付金具１と車体等の振動受側（図示せず）へ取付けられる第２の取付金具２と、これらを弾性的に連結するとともに、液室の壁部の一部をなす防振ゴム等の適宜弾性部材からなるインシュレータ３と、第２の取付金具２の開口部を塞ぐことにより、内側に液室を形成するダイアフラム４と、この液室に仕切部材５により区画された主液室６及び副液室７と、これら主液室６と副液室７を連通すべく仕切部材５に形成されたオリフィス通路８とを備える。

オリフィス通路８は第１の取付金具１へ振動が入力されると、作動液が主液室６と副液室７間を流動することにより、所定の共振周波数で液柱共振し、入力振動を吸収し、第２の取付金具２側へ振動の伝達を遮断する。本実施形態では、１０〜２０Ｈｚ程度の低周波数大振幅振動を対象とするダンピングオリフィス通路として構成されている。但し、液柱共振の共振周波数は任意に設定でき、対象とする周波数域により、オリフィス通路の機能は、例えば、アイドルオリフィスや発進オリフィスなど、種々に変更できる。

図２〜５は第１実施形態に係り、図２は仕切部材５の平面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は下枠部材の斜視図、図５は同平面図である。
図３に示すように、仕切部材５は上枠部材１０と、弾性仕切部材１１と、下枠部材１２とを重ねて一体化した構造をなす。
図２において、仕切部材５は円形をなし、金属又は樹脂製の円板状をなすふた部材である上枠部材１０の中央部に中央開口１３が設けられ、ここで主液室６と連通する。外周部にオリフィス通路の主液室側開口１４が設けられて主液室６と連通している。

図３において、下枠部材１２の内部にはゴム等の適宜弾性部材からなる円形の弾性仕切部材１１が収容され、外周部を固定されている。弾性仕切部材１１は下枠部材１２の中央部に貫通形成された中央開口１５を覆い、中央開口１３で主液室６へ臨み、中央開口１５で副液室７へ臨んでいる。したがって、主液室６において内圧変動が生じると、弾性仕切部材１１がこれを受けて弾性変形することにより、主液室６の内圧変動を吸収する作用をなすようになっている。

下枠部材１２は略カップ状をなす金属又は樹脂等の適宜剛性材料からなる略円筒状の部材であり、この略円筒状部の筒状外周部は外側環状壁１６をなし、この外側環状壁１６に上方へ開放された環状溝１７が形成され、この開放部を上枠部材１０の外周部で塞ぐことによりオリフィス通路８が形成されている。

本例において、オリフィス通路８はダンピングオリフィスとして構成され、一端が主液室側開口１４を介して主液室６と連通し、他端は副液室側開口１８にて副液室７と連通することにより、１０〜２０Ｈｚ等の比較的低周波数の振動において液柱共振をするようになっている。但し、液柱共振の共振周波数は任意に設定できる。

図４及び５において、環状溝１７は略全周に及ぶ環状をなし、その一端１７ａは主液室側開口１４に臨み、他端１７ｂは副液室側開口１８に臨む。
外側環状壁１６に設けられて環状溝１７の内外壁をなす外周壁１６ａと内周壁１６ｂは、環状溝１７を挟んで同心円状をなして内外に対向配置されている。

一端１７ａと他端１７ｂは接近するが、外周壁１６ａと内周壁１６ｂが部分的に接続する内外連結部１６ｃにより分離されている。副液室側開口１８はこの内外連結部１６ｃ近傍の内周壁１６ｂの肉厚中へ入り込みつつさらに環状溝１７の底部を下方へ貫通して形成されている。

図中の符号１９は内側環状壁であり、内周壁１６ｂのさらに内側へ環状溝１９ａをなすよう間隔をもって同心円状に形成される。環状溝１９ａには弾性仕切部材１１の外周部に設けた上面から下方へ屈曲する周壁を嵌合するようになっている。

外周壁１６ａの内周面及び内周壁１６ｂの外周面にはそれぞれ複数の流線変更突起２０が一体に形成され環状溝１７内へ突出している。
各流線変更突起２０はそれぞれ同形であり、略三角形状をなし、対向する外周壁１６ａの内周面及び内周壁１６ｂの外周面体においてそれぞれ周方向へ複数個ずつ略等間隔に配置されるが、互いの頂点２１が周方向へずれるように交互に配置されている。

図５中の拡大部に示すように、流線変更突起２０は頂点２１における頂角θが鋭角をなし、この頂点２１を挟む長辺（斜辺）２２と短辺２３、さらに頂角θの対辺２４からなる。
頂角θは任意であり、鋭角、直角、鈍角等適宜に設定できる。この例では、θが鋭角であるため長辺２２が最長となり、辺の長さは、長辺２２＞対辺２４＞短辺２３となる。但し、対辺２４と長辺２２の長短関係はあまり重要ではなく、環状溝１７中に突出する頂点２１を挟む２辺である長辺２２と短辺２３の各長さが、長辺２２≧短辺２３の関係をなすことが重要である。

この例では図４に示すように、長辺２２を一端１７ａ側へ向け、短辺２３を他端１７ｂ側へ向けてある。このようにすると、相対的に長辺２２が緩斜面となり、短辺２３が急斜面となるから、言い換えれば緩斜面が主液室側開口１４側へ向き、急斜面が副液室側開口１８側へ向くことになる。

次に作用を説明する。
図５において、主液室６から作動液が主液室側開口１４を通して一端１７ａへ入ると、環状溝１７内をその円弧に沿って他端１７ｂへ流れ、副液室側開口１８から副液室７へ流出する。
主液室６から副液室７へ作動液を送り出す入力振動を正振動とすれば、その反動として反転した負振動では、逆のコースで、副液室７→副液室側開口１８→他端１７ｂ→一端１７ａ→主液室側開口１４→主液室６と流れる。

この環状溝１７内における作動液の流動により、オリフィス通路８は固有の液柱共振を発生する。この液柱共振の共振周波数は、オリフィス通路８の通路断面積と通路長で定まる固有のものであり、これをｆ３とする。

一方、環状溝１７内には、流線変更突起２０が外周壁１６ａ及び内周壁１６ｂから交互に相手側へ向かって突出している。このため、一端１７ａから他端１７ｂへ向かう作動液の流れは、交互に反対向きに配置された各流線変更突起２０により、ジグザグの屈曲した流れとなる。

この流れのうち、正振動時の流線Ａは、隣り合う各流線変更突起２０の緩斜面である長辺２２に沿って屈曲するジグザグの流線になる。反転した負振動時には、隣り合う各流線変更突起２０の急斜面である短辺２３に沿って屈曲するジグザグの流線Ｂになる。

このジグザグの流線Ａ及びＢにより、環状溝１７内における流動する作動液全体が乱流となり、大きな流通抵抗を生じる。このため、同じ入力振動の周波数でも、乱流を生じて大きな流通抵抗を受ける場合は流動速度が減少するから、共振周波数は低周波数側へずれるとともに、共振域がブロード化する。

図６はこの共振の変化を示すグラフであり、横軸に周波数、縦軸に減衰を取ってあり、破線の特性は流線変更突起２０を設けない従来のものであり、実線の特性は流線変更突起２０を設けた本願発明のものである。２点鎖線の特性は流線変更突起２０を設けるが、この流線変更突起２０による流通抵抗を実線のものよりも小さくしたものである。各特性曲線の極大値（ピーク）Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３における周波数が共振点であり、これをそれぞれｆ１・ｆ２・ｆ３とする。

このグラフに示すように、各ピークは、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３と変化し、流線変更突起２０を設けない従来のオリフィス共振によるピークＰ３が最も高く、流通抵抗大となる流線変更突起２０を設けたもののピークＰ１が最も低くなり、流通抵抗が大きくなるにしたがってピークが低くなることが判る。

また、略山形をなす特性は、ピークが高いほど鋭く尖ったピーキーなものとなり、ピークが低くなるほど山裾の広がったなだらかな曲線をなすように変化する。この山裾の広がりは、共振域（共振点を含む単一曲線部の周波数範囲）がより広範囲に広がること、すなわち共振域の広域化（ブロード化）が生じることを意味する。したがって、流線変更突起２０を設けて流通抵抗を大きくするほど、より広い周波数領域をブロード化できることになる。

なお、共振点の周波数は、ピークＰ３→Ｐ２→Ｐ１の変化に伴って、ｆ３→ｆ２→ｆ１と低くなる。これは流通抵抗が大きくなるほど作動液の流動速度（周波数）が低下するためである。

しかも、このようなブロード化構造は、既存のオリフィス通路８を利用でき、単にオリフィス通路８を構成する環状溝１７内へ流線変更突起２０を設けるという簡単な構成で確実かつ容易に実現できる。

また、複数の流線変更突起２０の一つを正振動の入力側である主液室側開口１４近傍の一端１７ａに接して設けてあるため、環状溝１７内へ入ったエネルギーの高い作動液を直ちに流線変更させることができ、効率よく流動抵抗を発生させることができる。

さらに、緩斜面である長辺２２を主液室６側へ向けることにより、オリフィス通路８内で作動液が押し引きする際における押し側である正振動に対して作動液の停滞を招く程の抵抗にならない状態で乱流を発生させながら流すことができ、乱流を有効に生じさせることができる。

また、勢いのある正振動の流線Ａに対して、比較的スムーズに他端１７ｂ側へ流すことにより、必要以上に流通抵抗を大きくせずに所定の流量を確保できる。逆に、負振動では急斜面の短辺２３を流線Ｂへ対面させることにより比較的流通抵抗を大きくすることができる。その結果、正・負の振動に対して均一化した流通抵抗を実現させることができる。

以下、別実施形態を説明する。
図７は、第２実施形態に係る前実施形態の図５と同様の図である（以下の各実施形態の図も同様のものである）。
この例では、同じ流線変更突起２０をその数を少なくして配置してある。このようにすると、隣り合う流線変更突起２０の間隔が増大するので、流通抵抗が少なくなる。したがって、作動液の流量が少ないものや、流動エネルギーの小さな形式の防振マウントに適用して有利になる

図８は第３実施形態に係り、この例では、図５の流線変更突起２０と同数・同形であるが、緩斜面である長辺２２を他端１７ｂ、すなわち副液室側開口１８側へ向け、急斜面である短辺２３を一端１７ａすなわち主液室側開口１４側へ向けてある。

このようにすると、正振動に対する流通抵抗が相対的に大きく、負振動に対する流通抵抗が相対的に小さくなる。
したがって、負振動時における流通抵抗を小さくしてエネルギー損失を抑えたいような、本来の流動エネルギーが小さい形式のものに適したものになる。

図９は第４実施形態に係り、図８と同じ流線変更突起２０の配置とし、かつその数を図７と同様に少なくしたものである。
このようにすると、負振動の流通抵抗を最も小さくして、エネルギー損失を最小にできるので、最も流動エネルギーの小さな形式の防振マウントに適したものとなる。

１：第１の取付金具、２：第２の取付金具、３：インシュレータ、５：仕切部材、６：主液室、７：副液室、８：オリフィス通路、１４：主液室側開口、１６：外側環状壁、１６ａ：外周壁、１６ｂ：内周壁、１７：環状溝、１７ａ：一端、１７ｂ：他端、１８：副液室側開口、２０：流線変更突起、２１：頂点、２２：長辺、２３：短辺

Claims (5)

1. 弾性体のインシュレータを液室を構成する壁の一部とし、この液室内を仕切部材で主液室と副液室に区画するとともに、仕切部材に設けたオリフィス通路により主液室と副液室を連通した液封防振装置において、
   前記オリフィス通路（８）内の対向する内壁面に、略三角形状をなす流線変更突起（２０）を一体に突出形成するとともに、
   対向する流線変更突起は複数設けられ、オリフィス通路（８）の長さ方向へ互い違いに配置されていることを特徴とする液封防振装置。
2. 前記流線変更突起は、相対的に緩斜面をなす長辺と、急斜面をなす短辺を備え、
   長辺（２２）を主液室（６）側へ向け、短辺（２３）を副液室（７）側へ向けて配置したことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
3. 前記流線変更突起は、相対的に緩斜面をなす長辺と、急斜面をなす短辺を備え、
   長辺（２２）を副液室（７）側へ向け、短辺（２３）を主液室（６）側へ向けて配置したことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
4. 前記流線変更突起（２０）の少なくとも一つをオリフィス通路（８）の主液室側開口（１４）近傍に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した液封防振装置。
5. 前記流線変更突起（２０）のうち、他の一つをオリフィス通路（８）の副液室側開口（１８）近傍に配置したことを特徴とする請求項４に記載した液封防振装置。

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