JP2014202279A - 液体封入式防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波大振幅入力でも高周波小振幅入力でも防振機能を発揮できるコンパクトで低コストのエンジンマウントにも好適な液体封入式防振装置を提供する。【解決手段】第１および第２の取付部材１１，１２と、これらと共に主液室１５を形成する支持ゴム弾性体１３と、副液室１６を形成するダイヤフラム１７と、両液室１５，１６を区画するオリフィス付の仕切部材１４とを備えた防振装置であり、第２の取付部材１２は、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３に近い小径の内周壁１２ａと、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３から離れた大径の内周壁１２ｂとを有し、両内周壁１２ａ，１２ｂにより主液室１５の内周壁面１５ｉが形成される。また、支持ゴム弾性体１３に固着する小径ピストン部１１ａと、大径の内周壁１２ｂに軸方向変位可能に支持された大径ピストン部１１ｂとが一体に連結されて第１の取付部材１１が構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、内部に液体が封入された液体封入式防振装置、特に振動減衰用のオリフィス通路を有する液体封入式防振装置に関する。

車両のエンジンマウント等においては、支持ゴムに隣接する液室を絞り孔付の仕切板で主液室と少なくとも１つの他の液室（以下、副液室という）とに仕切る液体封入式防振装置が多用されている。

そのような液体封入式防振装置としては、例えば動ばね定数を複数段に調節すべく、副液室の背圧を外部からの供給負圧により調整するもの（例えば、特許文献１参照）や、仕切板の背後の２室を仕切る加振板をアクチュエータで加振するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、オリフィス通路付の外周金具と共に仕切板を構成する大径ピストンを支持ゴム側のセンターボスに連結する一方、主液室の内周壁を大径ピストン側で拡径させることで、センターボスに押込み荷重が加わるときに液室の内圧を低下させる等して、高周波小振幅の振動入力に対する動ばね定数を支持ゴムの支持ばね定数より低くするものが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００２−３６４７０１号公報 特開２００５−１５５８５５号公報 実開平０６−０８８３９号公報

しかしながら、上述のような従来の液体封入式防振装置のうち、動ばね定数を可変制御するために負圧供給機構やアクチュエータによる加振機構を設置するものにあっては、大型で高コストになるという問題があった。

また、動ばね定数を支持ゴムの支持ばね定数より低くできるようにした従来の液体封入式防振装置にあっては、負圧供給機構やアクチュエータによる加振機構を用いる必要がないものの、オリフィス通路付の外周金具の内方に環状の摺動シールゴムを介して大径ピストンを支持させる構成であったため、次のような問題があった。

すなわち、この従来装置にあっては、環状のオリフィス通路を形成する外周金具の内方に、摺動シールゴムを介して大径ピストンを支持させることにより仕切板が構成されていたため、摺動シールゴムの摺動範囲が外周金具の厚さの範囲内に制限されてしまい、振幅の大きい振動入力に対しては所要のシール性を確保できず、対応できなかった。そればかりか、大径ピストンの周囲の摺動シールゴムには高いシール性が要求されるため、その摺動シールゴムが大径ピストンおよび外周金具に強く圧接する必要があり、その点からも、大径ピストンのストロークが高周波小振幅の振動範囲内に制限されていた。そのため、この従来装置は、センターボスおよび大径ピストンに対して大振幅の振動が入力される用途では使用困難であるか、シール性の面で耐久性が著しく低下し易いものとなり、エンジン等からの分担荷重を受けたり悪路走行時等に大振幅の振動が入力されたりするエンジンマウントとしては好適でなかった。

そこで、本発明は、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適な液体封入式防振装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液体封入式防振装置は、上記目的達成のため、（１）相対変位可能に設けられた第１および第２の取付部材と、前記第１および第２の取付部材と共に主液室を形成するよう前記第１および第２の取付部材の間に介装された支持ゴム弾性体と、拡張および収縮可能な副液室を形成するよう前記第１および第２の取付部材のうちいずれかに装着されたダイヤフラムと、前記主液室と前記副液室とを区画する区画壁を形成する一方、前記主液室および前記副液室を連通させるオリフィス通路を有する仕切部材と、を備えた液体封入式防振装置であって、前記第２の取付部材が、前記仕切部材より前記支持ゴム弾性体に近い小径の内周壁と、前記仕切部材より前記支持ゴム弾性体から離れた大径の内周壁とを有し、両内周壁によって前記主液室の内周壁面を形成しており、前記支持ゴム弾性体に固着する小径ピストン部と、前記支持ゴム弾性体に対向しつつ前記大径の内周壁に軸方向変位可能に支持された大径ピストン部とが、前記小径ピストン部と前記大径ピストン部の軸方向に一体に変位するよう互いに連結されることにより、前記第１の取付部材が構成されていることを特徴とする。

この構成により、大径ピストン部の周囲にオリフィス通路を有する仕切部材が配置されないで済み、大径ピストン部の受圧面積を十分に確保しつつ装置を小径化できることになる。さらに、第１の取付部材に対する大振幅の振動入力に対応可能となるとともに、大径ピストン部と第２の取付部材の大径の内周壁との間のシール性も安定確保可能となる。したがって、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適な液体封入式防振装置となる。

本発明の液体封入式防振装置は、（２）前記第２の取付部材の前記大径の内周壁と前記第１の取付部材の前記大径ピストン部との間に、前記大径の内周壁に対する前記大径ピストン部の軸方向変位を許容しつつ、前記大径の内周壁と前記大径ピストン部の間を封止する伸縮式の封止機構が介装されているものであってもよい。

この構成により、大径ピストン部から第２の取付部材に大きな反力を生じさせたりすることなく、大径の内周壁に対する大径ピストン部の軸方向変位を大振幅入力に十分に対応可能にし、かつ、大径の内周壁と大径ピストン部の間の十分なシール性を確保することができる。

本発明の液体封入式防振装置においては、（３）前記第１の取付部材の前記大径ピストン部は、前記第２の取付部材の前記大径の内周壁に対し、該内周壁の軸方向一端側の外方に配置されていてもよい。

この場合、大径ピストン部と小径ピストン部と受圧面積比を広範囲に選定でき、小径ピストンから支持ゴム弾性体側に押込み荷重が加わるときに主液室内の液圧を効果的に低下させたり、小径ピストンから支持ゴム弾性体側に引張り荷重が加わるときに主液室内の液圧を効果的に高めたりして、防振効果を高めることができる。

本発明の液体封入式防振装置は、（４）前記主液室が、前記第２の取付部材の内方側に配置され、前記副液室が、前記第２の取付部材の外方側に配置されているものであってもよい。

この構成により、副液室の配置の自由度が高まり、装置の実質的な小型化がさらに容易となる。

本発明の液体封入式防振装置は、（５）前記副液室が、前記第２の取付部材の前記小径の内周壁より径方向の外方側に及ぶように配置されているものであってもよい。

この構成により、装置の最大外径を抑えつつ、副液室を第２の取付部材の外方側に容易に配置できる。

本発明の液体封入式防振装置は、（６）前記第１の取付部材の前記小径ピストン部および前記大径ピストン部が、前記液室の外部で連結されているものであってもよい。

この構成により、大径の内周壁や第２ピストン部の径を抑えつつ、第１の取付部材の小径ピストン部および大径ピストン部の受圧面積差を十分に確保して、防振効果を高めることができる。しかも、第１の取付部材の小径ピストン部および大径ピストン部を容易に連結でき、装置の製造が容易となる。

本発明の液体封入式防振装置は、（７）前記第１の取付部材の前記小径ピストン部および前記大径ピストン部が、前記液室の内部で連結されているものであってもよい。

この構成により、連結部材がブラケット等として不要な場合に第１の取付部材を小型化し、防振装置をコンパクトに実装可能となる。

本発明の液体封入式防振装置においては、（８）前記支持ゴム弾性体の支持ばね定数をｋｒ１、前記伸縮式の封止機構の支持ばね定数をｋｒ２、前記主液室の拡張ばね係数をｋ１とするとき、前記拡張ばね定数ｋ１が、次の式（Ａ）で定義される設定範囲内に設定されていてもよい。

０．２・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ＜ ｋ１ ＜ １．８・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ・・・（Ａ）

本発明によれば、大径ピストン部の周囲にオリフィス通路を有する仕切部材を配置せず、大径ピストン部の受圧面積を十分に確保しつつ装置を小径化するようにしているので、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適な液体封入式防振装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体封入式防振装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る液体封入式防振装置の物理モデル図である。 本発明の第１実施形態に係る液体封入式防振装置の比較的振動周波数の高い振動が入力するときの等価物理モデル図である。 本発明の第１実施形態に係る液体封入式防振装置の動ばね特性を示すグラフであり、縦軸が動ばね定数を、横軸が振動周波数を示している。 本発明の第２実施形態に係る液体封入式防振装置の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る液体封入式防振装置を示す図であり、本発明を車両にエンジンマウントとして搭載されるマウント装置に適用した場合を例示している。

まず、その構成について説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態のマウント装置１０は、相対変位可能な第１および第２の取付部材１１，１２と、第１および第２の取付部材１１，１２を弾性的に結合する環状の支持ゴム弾性体１３とを有している。

このマウント装置１０は、振動体、例えば車両のパワープラント１と、そのパワープラント１を支持する支持体としての車体２との間に介装されるようになっている。パワープラント１は、原動機を構成する内燃エンジンおよび変速機を一体化したものである。

第１の取付部材１１は、パワープラント１の特定の部位に取付け可能になっており、第２の取付部材１２は、車体２の特定の部位に取付け可能になっている。例えば、第１および第２の取付部材１１，１２のそれぞれに、締結用のボルト結合部やボルト挿入穴等が設けられている。

ここで、第１の取付部材１１は、いわゆるセンターボスとして機能する略円柱状の第１ピストン部１１ａ（小径ピストン部）を有しており、この第１ピストン部１１ａの下端側の外周全域に支持ゴム弾性体１３の内周部分が固着されている。

第２の取付部材１２は、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａの下端側で第１ピストン部１１ａを取り囲む内筒部１２ａと、内筒部１２ａに対し同軸に配置された相対的に大径の外筒部１２ｂとを有しており、内筒部１２ａの内周面に支持ゴム弾性体１３の外周部分が固着されている。

第２の取付部材１２には、また、内筒部１２ａと外筒部１２ｂを一体に連結する連結要素を兼ねて、環状の仕切部材１４が一体的に装着されている。

これにより、第２の取付部材１２の内筒部１２ａは、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３に近い小径の内周壁を構成し、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂは、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３から離れた大径の内周壁を構成している。そして、これら内筒部１２ａおよび外筒部１２ｂと仕切部材１４とによって、段付の略円筒状の内周壁面１５ｉを有する主液室１５が形成されている。

第１の取付部材１１は、さらに、第１ピストン部１１ａに加えて、第２ピストン部１１ｂ（大径ピストン部）と、連結金具１１ｃとを含んで構成されている。

第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂ（大径ピストン部）は、その軸方向である図１中の上下方向で支持ゴム弾性体１３に対向するともに、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対し軸方向に変位可能に支持されている。

また、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａが支持ゴム弾性体１３を介して第２の取付部材１２に連結されているのに対して、第２ピストン部１１ｂは、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対して軸方向の外側に配置されている。したがって、第２ピストン部１１ｂから第２の取付部材１２に大きな反力が加わることはない。

第１の取付部材１１の連結金具１１ｃは、第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂを互いに軸方向に一体に変位するように連結する金属製のブラケットとなっている。すなわち、この第１の取付部材１１の連結金具１１ｃは、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂを、主液室１５の外部で一体に連結している。

支持ゴム弾性体１３は、第１および第２の取付部材１１，１２の双方に加硫（架橋）接着等により一体に固着されたゴム等の弾性材料からなる。この支持ゴム弾性体１３は、第１および第２の取付部材１１，１２と共に主液室１５を形成するよう第１および第２の取付部材１１，１２の間に介装されている。

具体的には、支持ゴム弾性体１３は、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａ側から第２の取付部材１２の内筒部１２ａに向かって半径が大きくなるほど図１中の下方側に位置する厚肉のスカート状に形成されており、第１ピストン部１１ａおよび内筒部１２ａとの固着部位において液体密のシール機能を発揮するようになっている。これにより、支持ゴム弾性体１３は、第１および第２の取付部材１１，１２および仕切部材１４と共に主液室１５を画成している。

主液室１５には、非圧縮性流体である液体として、例えばエチレングリコールやシリコンオイルが封入されている。

マウント装置１０は、また、第１および第２の取付部材１１，１２のうちいずれか（少なくともいずれか一方）、例えば第２の取付部材１２に装着されたダイヤフラム１７を備えている。このダイヤフラム１７は、第２の取付部材１２および仕切部材１４との間に拡張および収縮可能な副液室１６を形成している。

一方、仕切部材１４は、円環状の中空の区画壁１４ａを形成するとともに、その区画壁１４ａの内部に、主液室１５および副液室１６を互いに連通させるオリフィス通路部１４ｂを有している。このオリフィス通路部１４ｂは、予め設定された通路断面積で主液室１５の内周壁面１５ｉに沿って所定長さだけ延在しており、その一端側の開口１４ｃで主液室１５に接続され、他端側の開口１４ｄで副液室１６に接続されている。

したがって、マウント装置１０に第１および第２の取付部材１１，１２を相対変位させる比較的低周波数の振動が入力されるとき、その振動入力荷重に応じて支持ゴム弾性体１３が弾性変形するとともに主液室１５内の液体が加圧され、主液室１５および副液室１６の間でオリフィス通路部１４ｂを通して液体が移動する。また、主液室１５および副液室１６の間でオリフィス通路部１４ｂを通して液体が移動するとき、副液室１６が、支持ゴム弾性体１３と協働してダイヤフラム１７を弾性変形させながら拡張および収縮するようになっている。

さらに、オリフィス通路部１４ｂは、比較的低周波数、例えばいわゆるアイドル振動数領域より振動周波数が低い特定周波数の振動入力に対して液柱共振を生じさせ得るように形状（通路断面積および通路長さ）が設定されており、特定周波数の振動入力に対しマウント装置１０の動ばね定数を十分に低下させることで防振性能を高めるようになっている。アイドル振動数領域より振動周波数が低い特定周波数とは、より具体的には、例えばエンジンの運転によるシェイク振動入力の振動周波数である。また、シェイク振動入力とは、マウント装置１０が搭載される車両の車体２の剛体振動とエンジン系の共振とによってエンジンシェイクと呼ばれる低周波振動が発生するときのマウント装置１０への振動入力である。

なお、仕切部材１４は、オリフィス通路部１４ｂに対応する略環状をなすとともに少なくとも外周または上下一方側で開放された環状溝を有する略Ｕ字断面もしくは略Ｌ字形断面の環状部材を、第２の取付部材１２の内筒部１２ａと外筒部１２ｂとの連結要素にかしめたり溶接したりして構成することもできる。すなわち、仕切部材１４は、少なくとも一部が第１および第２の取付部材１１，１２とは別体の部品で構成され得る。

ダイヤフラム１７は、副液室１６内の液圧に応じてその形状および表面積を変化させるように拡張および収縮可能な比較的膜厚の薄い（支持ゴム弾性体１３より十分に薄い）弾性膜となっている。そして、ダイヤフラム１７の内周部は、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａ（第２の取付部材１２の内筒部１２ａでもよい）に加硫接着等により固着されるか、図示しない環状の取付け金具等によって第１ピストン部１１ａの外周面に気密的に圧着されている。また、ダイヤフラム１７の外周部は、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに固着されるか、図示しない環状の取付け金具等によって第２の取付部材１２の外筒部１２ｂの内周面または／および図１中の上端面に圧着されている。すなわち、ダイヤフラム１７は、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａおよび第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対しシール機能を発揮し得るように接続されており、副液室１６内に液体が封入された状態となっている。

主液室１５は、第２の取付部材１２の内方側に配置されている。一方、副液室１６は、第２の取付部材１２の外方側、例えば小径の内周壁である内筒部１２ａより半径方向の外方側に及ぶように配置されている。

ところで、第２の取付部材１２の大径の内周壁である外筒部１２ｂと第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂとの間には、外筒部１２ｂに対する第２ピストン部１１ｂの軸方向変位および相対的に小さな径方向変位を吸収（許容）しつつ、外筒部１２ｂと第２ピストン部１１ｂとの間を封止する伸縮式の封止機構２１が介装されている。

伸縮式の封止機構２１は、例えば弾性体で構成される蛇腹部材２２を、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂと第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂの外周部とにそれぞれ気密的に接合したものである。

この封止機構２１は、支持ゴム弾性体１３の支持ばね定数に対して、十分に小さい支持ばね定数となり、マウント装置１０における支持ばね機能を実質的に担わないものである。さらに、封止機構２１は、径方向の拡張・収縮性に乏しく（拡張ばね定数が高く）設定されている。これにより、主液室１５の拡張ばね定数が、実質的に第１ピストン部１１ａの周囲、専らピストン面積範囲外における支持ゴム弾性体１３の拡張ばね定数によって決まるようになっている。

また、封止機構２１は、小振幅の振動入力時でも大振幅の振動入力時でも蛇腹部材２２を自在に伸縮させることで、主液室１５の下端外周部分を確実に封止することができ、第１および第２の取付部材１１，１２の相対変位に応じて主液室１５内に的確に液圧変動を生じさせ得るようになっている。

蛇腹部材２２は、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂの図中下端部と第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂの外周部とにそれぞれ気密的に接合された環状の両端部２２ａ，２２ｂと、これら両端部２２ａ，２２ｂの間に連続して形成された中間部２２ｃとを有している。

蛇腹部材２２の中間部２２ｃは、少なくとも１回だけ第２の取付部材１２の外筒部１２ｂの半径方向に折り返されるか、外筒部１２ｂの半径方向および軸方向に湾曲または屈曲することで、外筒部１２ｂの軸方向に伸縮可能になっている。また、外筒部１２ｂの半径方向に折り返される場合、蛇腹部材２２の中間部２２ｃは、外筒部１２ｂに対しその半径方向のいずれか一方側（内側または外側）に凸となる環状もしくは螺旋状のひだ、あるいは、外筒部１２ｂの半径方向の両側（内側および外側）に凸となる環状もしくは螺旋状のひだを有している。

具体的には、図１に示すように、蛇腹部材２２の中間部２２ｃは、例えば外筒部１２ｂの半径方向の両側に凸となる複数の環状のひだを形成するように、半径方向に蛇行する略波形の周壁断面形状を有している。ただし、蛇腹部材２２の中間部２２ｃは、軸方向への伸縮を可能にする他の任意の断面形状、例えば周壁の断面が略Ｕ字形、略Ｖ字形、略Ｗ形、湾曲または屈曲した略波形、略Ｓ字形もしくは略Ｚ形のいずれかとなってもよい。蛇腹部材２２を構成する弾性体の材料は、例えばゴム弾性体であるが、特に限定されないものであり、弾性に優れた樹脂その他の材料でもよい。

図２は、本実施形態のマウント装置１０の物理モデルであり、同図中のＡ１は、支持ゴム弾性体１３の半径方向中央付近の直径を持つ第１ピストン部１１ａ側の実質的なピストン面積（受圧面積）を示し、Ａ２は、第２ピストン部１１ｂ側のピストン面積を示している。また、同図中のｋｒ１は、支持ゴム弾性体１３の支持ばね定数を示し、ｋｒ２は、伸縮式の封止機構２１の支持ばね定数を示している。さらに、同図中のｋ１は、主液室１５の拡張ばね定数を、ｋ２は、副液室１６の拡張ばね定数を示しており、同図中のｘは、入力変位を、ｘ１は、主液室１５の拡張ばね定数分の変位を示している。Ａ０は、オリフィス通路部１４ｂの通路断面積を、ｍは、オリフィス通路部１４ｂ内の流体の質量を、ｙは、オリフィス通路部１４ｂ内の流体の変位を、それぞれ示している。

ところで、マウント装置１０においては、第１ピストン部１１ａ側のピストン面積Ａ１と第２ピストン部１１ｂ側のピストン面積Ａ２とに有意の面積差があるので、第１および第２の取付部材１１，１２を相対変位させる振動が入力されるときには、ピストン面積Ａ１、Ａ２のその同一ストロークにおける行程容積の差に応じて、主液室１５の容積が変化し得る。したがって、前記振動の周波数が比較的低く、オリフィス通路部１４ｂを通して主液室１５と副液室１６の間で液体が流れる段階では、オリフィス通路部１４ｂでの絞りによる振動減衰効果が発揮される。

また、オリフィス通路部１４ｂで液柱共振が生じる周波数域においては、オリフィス通路部１４ｂ内での液柱共振により絞り抵抗が大きく低下する（図４中のオリフィス共振周波数域参照）。

さらに、入力振動周波数が、オリフィス通路部１４ｂで液柱共振が生じる周波数域を超える比較的高い周波数範囲になるときには、この振動入力による主液室１５内の圧力変動に対して、オリフィス通路部１４ｂは実質的に閉塞されたのと同様な高抵抗状態となる。

このとき、ピストン面積Ａ１、Ａ２のストローク時の行程容積差に応じて、主液室１５の容積が変化する。そして、第１ピストン部１１ａが主液室１５内に入り込む方向の変位が生じるときには、主液室１５内の液圧は前記行程容積差に応じて低下し、第１ピストン部１１ａが主液室１５から離れる方向の変位が生じるときには、主液室１５内の液圧は前記行程容積差に応じて高くなる。したがって、振動入力に対する支持ゴム弾性体１３の反力の変化とは逆位相となる傾向で、その振動入力による第１および第２の取付部材１１，１２の相対変位を容易にする方向に主液室１５内の液圧変動が生じることになり、マウント装置１０の全体としての動ばね定数が、低動ばね定数に保持されるようになっている。

図３は、このように入力振動周波数が、オリフィス通路部１４ｂの液柱共振周波数域を超える比較的高い周波数範囲になり、低動ばね定数に保持されるときのマウント装置１０の実質的な物理モデルを示している。

この図３に示す物理モデルおよび図２に示す物理モデルに基づいて、マウント装置１０の動ばね定数について説明する。なお、ここでは、マウント装置１０の動ばね定数をＫｄとする。

まず、第２ピストン部１１ｂ側のピストン面積Ａ２は、第１ピストン部１１ａ側の実質的なピストン面積Ａ１より大きい（Ａ２＞Ａ１）。また、主液室１５の拡張ばねに対応する受圧面積Ａ３は、Ａ３＝Ａ２−Ａ１と考えることができる。そして、主液室１５内の液圧をＰ１、主液室１５の拡張ばね定数をｋ１、主液室１５の拡張ばね定数分の変位をｘ１として、振動入力時における主液室の拡張ばね分の力の釣り合いを考えると、次の圧力の式（１）が成立する。
Ｐ１・Ａ３＝ Ｐ１・（Ａ２−Ａ１）＝ ｋ１・ｘ１ ・・・（１）
さらに、次の主液室１５内の液体について、連続の式（２）が成立する。
（Ａ２−Ａ１）・ｘ＝ −Ａ３・ｘ１ − Ａ０・ｙ ・・・（２）
入力荷重に対するマウント装置１０の反力をＦとすると、
Ｆ＝ ｋｒ１・ｘ ＋ ｋｒ２・ｘ ＋ Ｐ１・Ａ３
＝ ｋｒ１・ｘ ＋ ｋｒ２・ｘ ＋ Ｐ１・（Ａ２−Ａ１） ・・・（３）
よって、マウント装置１０の動ばね定数ｋｄは、次式（４）で把握できる。
ｋｄ＝ Ｆ／ｘ ＝ ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ＋Ｐ１・（Ａ２−Ａ１）／ｘ ・・・（４）
すなわち、動ばね定数ｋｄは、支持ゴム弾性体１３の主ばね定数ｋｒ１と、伸縮性の封止機構２１の主ばね定数ｋｒ２と、主液室１５の拡張ばね定数との和として把握できる。

また、圧力の式（１）から、Ｐ１・（Ａ２−Ａ１）＝ｋ１・ｘ１であるから、
動ばね定数ｋｄは、次式（５）に変形できる。
ｋｄ＝ ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ＋ Ｐ１・（Ａ２−Ａ１）／ｘ ・・・（５）
さらに、オリフィス通路部１４ｂが実質的に連通路として機能しない程度に高い振動周波数、例えば図４中のアイドル領域やこもり音領域となり、連続の式（２）におけるオリフィス通路部１４ｂ内の流体の変位ｙ＝０と考えることができるときには、次式（７）が成立する。
（Ａ２−Ａ１）・ｘ＝ −Ａ３・ｘ１ ・・・（７）
よって、アイドル領域やこもり音領域等の比較的高い周波数範囲では、（７）式から、ｘ＝−ｘ１となり、この比較的高い周波数範囲における動ばね定数ｋｄは、次式（８）で把握できる。
ｋｄ＝ ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ − ｋ１ ・・・（８）
したがって、伸縮式の封止機構２１の支持ばね定数ｋｒ２を十分に小さく設定し、主液室１５の拡張ばね定数ｋ１より小さく設定しておくことにより、アイドル領域やこもり音領域等の比較的高い周波数範囲における動ばね定数ｋｄを、支持ゴム弾性体１３の支持ばね定数ｋｒ１より小さくすることができる。

本実施形態のマウント装置１０の動ばね定数ｋｄは、そのように設定されており、具体的には、次式（９）で定義される範囲内に設定されている。
−０．８・ｋｒ１＜ ｋｄ ＜ ０．８・ｋｒ１ ・・・（９）
この設定範囲は、（８）式の条件と、第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂの大小関係（Ａ２＞Ａ１）および支持ゴム弾性体１３の支持ばね定数ｋｒ１に対し伸縮式の封止機構２１の支持ばね定数ｋｒ２が非常に小さい（ｋｒ１＞＞ｋｒ２）という条件を考慮して、支持ばね支持ゴム弾性体１３による主液室１５の拡張ばね定数ｋ１の設定範囲を示す次式（１０）で表すこともできる。

０．２・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ＜ ｋ１ ＜ １．８・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ・・・（１０）
次に、作用について説明する。

上述のように、パワープラント１と車体２との間に介装されたマウント装置１０においては、エンジンの運転によりパワープラント１から振動が入力されるとき、あるいは、車両の走行開始や走行状態変化等によってパワープラント１および車体２からそれぞれ振動が入力されるとき、パワープラント１の運転状態や車両の走行状態に応じて振幅や振動周波数の異なる様々な振動が入力される。また、マウント装置１０には、パワープラント１側から鉛直方向下向きの荷重が加わり続ける。

いま、マウント装置１０に振動が入力され、パワープラント１と車体２が接近する振動変位が生じたとすると、第１および第２の取付部材１１，１２の相対変位に伴って、第１ピストン部１１ａが主液室１５内に押込まれるように支持ゴム弾性体１３が圧縮される。一方、パワープラント１と車体２が離れる方向に振動変位が生じたとすると、第１および第２の取付部材１１，１２の相対変位に伴って、第１ピストン部１１ａが主液室１５から離れるように支持ゴム弾性体１３が引っ張られる。

また、前述のように、マウント装置１０に入力される振動の周波数が比較的低く、オリフィス通路部１４ｂを通して主液室１５と副液室１６の間で液体が流れる段階では、オリフィス通路部１４ｂでの絞りによる振動減衰効果が発揮されるとともに、図４中のオリフィス共振周波数より低い周波数範囲内に示すように、マウント装置１０の全体としての動ばね定数は、比較的高くなる。したがって、例えば車体２の剛体振動とエンジン系の共振によってエンジンシェイクが発生しても、効果的な防振作用が得られる。

オリフィス通路部１４ｂで液柱共振が生じる周波数域においては、図４中のオリフィス共振周波数域に締め羽陽に、オリフィス通路部１４ｂ内での液柱共振により絞り抵抗が大きく低下することで、マウント装置１０の全体としての動ばね定数が、周波数の単位変化量に対し動ばね定数が急に大きく低下する。

さらに、入力振動周波数が、オリフィス通路部１４ｂで液柱共振が生じる周波数域を超える比較的高い周波数範囲、例えばアイドル領域やこもり音領域の振動周波数になるときには、その振動入力による主液室１５内の圧力変動に対して、図３に物理モデルで示すように、オリフィス通路部１４ｂは実質的に閉塞されたのと同様な高抵抗状態となる。

このとき、ピストン面積Ａ１、Ａ２の第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂのストローク時における行程容積差に応じて、主液室１５の容積が変化し、支持ゴム弾性体１３が拡張ばねとしても機能する。そして、第１ピストン部１１ａが主液室１５内に入り込む方向の変位が生じるときには、主液室１５内の液圧は前記行程容積差に応じて低下し、第１ピストン部１１ａが主液室１５から離れる方向の変位が生じるときには、主液室１５内の液圧は前記行程容積差に応じて高くなる。

したがって、振動入力に対する支持ゴム弾性体１３の支持ばね反力の変化とは逆位相となる傾向で、その振動入力による第１および第２の取付部材１１，１２の相対変位を容易にする方向に主液室１５内の液圧変動が生じることになり、図４中のアイドル領域およびこもり音領域に示すように、マウント装置１０の全体としての動ばね定数ｋｄが、低動ばね定数に保持される。

その結果、例えばエンジンのアイドル運転中で車両のステアリングホイール周りやフロアやシート等にアイドル振動が生じたり、車両走行中のロードノイズ等によりこもり音が生じたりしても、それらを含む広い周波数範囲でマウント装置１０による有効な振動・騒音抑制効果が得られる。

このような作用に加え、本実施形態においては、特に、第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂが、略環状のオリフィス通路部１４ｂを有する仕切部材１４よりも支持ゴム弾性体１３から離れる図１中の下方側に配置されているので、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂ内における仕切部材１４の占有領域分だけ第２ピストン部１１ｂの受圧面積が狭められるという問題が解消される。その結果、第２ピストン部１１ｂの受圧面積を十分に確保しつつ、マウント装置１０を小径化できることになる。

また、パワープラント１からの分担荷重を受ける場合に対し、振幅が大きくなるシェイク入力時や悪路走行時等は、マウント装置１０に非常に振幅の大きな振動が入力されるが、本実施形態のマウント装置１０では、第１の取付部材１１の外筒部１２ｂに対する第２ピストン部１１ｂの軸方向変位が仕切部材１４の厚さ内に制限されるといったことがなく、面圧の高い摺動シールを採用するために高周波大振幅の振動入力にしか防振効果が発揮できないという従来の問題も解消される。

したがって、パワープラント１からの分担荷重を受けたり悪路走行時等に大振幅の振動が入力されたりするエンジンマウントとして好適に用いることができ、優れた防振効果を発揮させることができる。

また、本実施形態では、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂと第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂとの間に伸縮式の封止機構２１が介装されているので、第２ピストン部１１ｂから外筒部１２ｂに大きな反力を生じさせたりすることなく、外筒部１２ｂに対する第２ピストン部１１ｂの大きな軸方向変位を許容できることになる。その結果、大振幅入力に十分に対応可能になるとともに、外筒部１２ｂと第２ピストン部１１ｂの間の十分なシール性を安定確保することができるマウント装置１０となる。

特に、第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂが第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対してその軸方向一端側の外方に配置されているので、大径の第２ピストン部１１ｂと小径の第１ピストン部１１ａとの受圧面積比を広範囲に選定できることになる。したがって、小径の第１ピストン部１１ａから支持ゴム弾性体１３側に押込み荷重が加わるときに主液室１５内の液圧を効果的に低下させる一方、小径の第１ピストン部１１ａから支持ゴム弾性体１３側に引張り荷重が加わるときに主液室１５内の液圧を効果的に高めたりして、マウント装置１０の防振効果を高めることができる。

さらに、本実施形態では、主液室１５が第２の取付部材１２の内方側に配置され、副液室１６が第２の取付部材１２の外方側に配置されているので、副液室１６の配置の自由度が高まり、マウント装置１０の最大外径を抑えつつ副液室１６を第２の取付部材１２の内筒部１２ａの径方向外方側に容易に配置でき、マウント装置１０の実質的な小型化を容易に実行できることとなる。

加えて、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂが、主液室１５の外部で連結されているので、外筒部１２ｂや第２ピストン部１１ｂの直径を抑えつつ、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂの受圧面積差を十分に確保して、マウント装置１０の防振効果を高めることができる。また、第１の取付部材１１の第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂを容易に連結でき、マウント装置１０の製造が容易となる。

このように、本実施形態においては、第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂの周囲に仕切部材１４を配置しないようにして、第２ピストン部１１ｂの受圧面積を十分に確保しつつマウント装置１０を小径化できるようにしているので、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適なマウント装置１０を提供することができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液体封入式防振装置の側面断面図である。

なお、本実施形態は、上述の第１実施形態と第１の取付部材の形状が異なるが、他の構成は上述の第１実施形態と同様であるので、その同様の構成については図１ないし図４に示した第１実施形態の対応する構成要素と同一の符号を用い、以下、上述の第１実施形態との相違点についてのみ説明する。

図５に示すように、本実施形態のマウント装置３０においては、第１の取付部材３１の第１ピストン部３１ａ（小径ピストン部）および第２ピストン部３１ｂ（大径ピストン部）が、主液室１５の内部で連結されている。

具体的には、第１の取付部材３１の第１ピストン部３１ａおよび第２ピストン部３１ｂは、第１実施形態における第１ピストン部１１ａおよび第２ピストン部１１ｂに対応する形状を有しており、これら第１ピストン部３１ａおよび第２ピストン部３１ｂが主液室１５内に配置された丸棒状の連結金具３１ｃによって連結されている。

第１の取付部材３１の第２ピストン部３１ｂは、その軸方向である図５中の上下方向で支持ゴム弾性体１３に対向するともに、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対し軸方向に変位可能に支持されている。

また、第１の取付部材３１の第１ピストン部３１ａが支持ゴム弾性体１３を介して第２の取付部材１２に連結されているのに対して、第２ピストン部３１ｂは、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに対して軸方向の外側に配置されている。したがって、第２ピストン部３１ｂから第２の取付部材１２に大きな反力が加わることはない。

第１の取付部材３１の連結金具３１ｃは、第１ピストン部３１ａおよび第２ピストン部３１ｂを互いに軸方向に一体に変位するように連結する金属製の連結棒となっている。すなわち、この第１の取付部材３１の連結金具３１ｃは、第１の取付部材３１の第１ピストン部３１ａおよび第２ピストン部３１ｂを、主液室１５の内部で一体に連結している。

本実施形態においても、第１の取付部材３１の第２ピストン部３１ｂの周囲に仕切部材１４を配置しないようにして、第２ピストン部３１ｂの受圧面積を十分に確保しつつマウント装置３０を小径化できるようにしているので、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適なマウント装置３０を提供することができる。

さらに、本実施形態では、第１の取付部材３１の小径ピストン部および第２ピストン部３１ｂが、主液室１５の内部で連結されているので、第１の取付部材３１およびマウント装置３０の全体の小型化が容易となる。

なお、上述の各実施形態においては、第２の取付部材１２が、大径の内周壁として、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３に近い側および支持ゴム弾性体１３から離れる側の双方に及ぶ外筒部１２ｂを有していた。しかし、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３に近い側には内筒部１２ａのみが形成され、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３から離れる側には外筒部１２ｂのみが形成されてもよい。

また、仕切部材１４より支持ゴム弾性体１３から離れる側、すなわち、第１の取付部材１１の第２ピストン部１１ｂ側において、外筒部１２ｂを無くし、伸縮性の封止機構２１の蛇腹部材２２等によって主液室１５の大径の内周壁を形成することもできる。すなわち、大径の内周壁は、伸縮性の封止機構２１の蛇腹部材２２等のように軸方向に伸縮可能な周壁として構成されてもよく、仕切部材１４の図１中の下面側に蛇腹部材２２を直付けして、第２の取付部材１２の外筒部１２ｂに代わる大径の内周壁として機能させることもできる。

また、上述の各実施形態では、第１の取付部材１１がセンターボスとして機能する第１ピストン部１１ａと、主液室１５の底壁面を形成する第２ピストン部１１ｂとを有するものとし、第２の取付部材１２が略円筒状をなすものとしたが、これら取付部材の形状が特に限定されるものではない。

また、上述の各実施形態においては、振動体は、内燃機関と変速機を一体化したパワープラント１としたが、内燃機関以外の車両の原動機、例えば電気モータや、エンジンと電気モータを併有するものであってもよい。また、第１および第２の取付部材のいずれがエンジン側となってもよい。さらに、車両の原動機に限定されず、他の振動体による振動入力に対してもその防振装置として効果的に用いることができるのはいうまでもない。

以上説明したように、本発明は、低周波大振幅の振動入力に対しても高周波小振幅の振動入力に対しても所要の防振機能を発揮できるコンパクトで低コストの、しかも、エンジンマウントにも好適な液体封入式防振装置を提供することができるという効果を奏するものである。かかる本発明は、内部に液体が封入された液体封入式防振装置、特に振動減衰用のオリフィス通路を有する液体封入式防振装置全般に有用である。

１…パワープラント（原動機、エンジン）、２…車体、１０…マウント装置、１１…第１の取付部材、１１ａ…第１ピストン部（小径ピストン部）、１１ｂ…第２ピストン部（大径ピストン部）、１１ｃ…連結金具、１２…第２の取付部材、１２ａ…内筒部（小径の内周壁）、１２ｂ…外筒部（大径の内周壁）、１３…支持ゴム弾性体、１４…仕切部材、１４ａ…区画壁、１４ｂ…オリフィス通路部、１４ｃ…一端側の開口（主液室側の開口）、１４ｄ…他端側の開口（副液室側の開口）、１５…主液室、１５ｉ…内周壁面、１６…副液室、１７…ダイヤフラム、２１…伸縮性の封止機構、２２…蛇腹部材、２２ａ…一端部、２２ｂ…他端部、２２ｃ…中間部、３０…マウント装置、３１…第１の取付部材、３１ａ…第１ピストン部（小径ピストン部）、３１ｂ…第２ピストン部（大径ピストン部）、３１ｃ…連結金具、Ａ１…第１ピストン部側のピストン面積（小径ピストン部の受圧面積）、Ａ２…第２ピストン部側のピストン面積（大径ピストン部の受圧面積）、Ａ３…主液室の拡張ばね定数分の受圧面積、ｋｒ１…支持ゴム弾性体の支持ばね定数、ｋｒ２…伸縮式の封止機構の支持ばね定数、ｋ１…主液室の拡張ばね定数、ｋ２…副液室の拡張ばね定数、ｘ…入力変位、ｘ１…主液室の拡張ばね定数分の変位、ｍ…オリフィス通路内の流体の質量、ｙ…オリフィス通路内の流体の変位、ｋｄ…動ばね定数

Claims (8)

1. 相対変位可能に設けられた第１および第２の取付部材と、前記第１および第２の取付部材と共に主液室を形成するよう前記第１および第２の取付部材の間に介装された支持ゴム弾性体と、拡張および収縮可能な副液室を形成するよう前記第１および第２の取付部材のうちいずれかに装着されたダイヤフラムと、前記主液室と前記副液室とを区画する区画壁を形成する一方、前記主液室および前記副液室を連通させるオリフィス通路を有する仕切部材と、を備えた液体封入式防振装置であって、
   前記第２の取付部材が、前記仕切部材より前記支持ゴム弾性体に近い小径の内周壁と、前記仕切部材より前記支持ゴム弾性体から離れた大径の内周壁とを有し、両内周壁によって前記主液室の内周壁面を形成しており、
   前記支持ゴム弾性体に固着する小径ピストン部と、前記支持ゴム弾性体に対向しつつ前記大径の内周壁に軸方向変位可能に支持された大径ピストン部とが、前記小径ピストン部と前記大径ピストン部の軸方向に一体に変位するよう互いに連結されることにより、前記第１の取付部材が構成されていることを特徴とする液体封入式防振装置。
2. 前記第２の取付部材の前記大径の内周壁と前記第１の取付部材の前記大径ピストン部との間に、前記大径の内周壁に対する前記大径ピストン部の軸方向変位を許容しつつ、前記大径の内周壁と前記大径ピストン部の間を封止する伸縮式の封止機構が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の液体封入式防振装置。
3. 前記第１の取付部材の前記大径ピストン部は、前記第２の取付部材の前記大径の内周壁に対し、該内周壁の軸方向一端側の外方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体封入式防振装置。
4. 前記主液室が、前記第２の取付部材の内方側に配置され、
   前記副液室が、前記第２の取付部材の外方側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１の請求項に記載の液体封入式防振装置。
5. 前記副液室が、前記第２の取付部材の前記小径の内周壁より径方向の外方側に及ぶように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の液体封入式防振装置。
6. 前記第１の取付部材の前記小径ピストン部および前記大径ピストン部が、前記液室の外部で連結されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の液体封入式防振装置。
7. 前記第１の取付部材の前記小径ピストン部および前記大径ピストン部が、前記液室の内部で連結されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の液体封入式防振装置。
8. 前記支持ゴム弾性体の支持ばね定数をｋｒ１、前記伸縮式の封止機構の支持ばね定数をｋｒ２、前記主液室の拡張ばね係数をｋ１とするとき、前記拡張ばね定数ｋ１が、次の式（Ａ）で定義される設定範囲内に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の液体封入式防振装置。
   ０．２・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ＜ ｋ１ ＜ １．８・ｋｒ１ ＋ ｋｒ２ ・・・（Ａ）

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