JP2020063751A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微振幅振動を減衰、吸収する。【解決手段】第１取付部材１１および第２取付部材１２と、弾性体１３と、仕切部材２６と、内圧吸収体１９と、を備え、仕切部材には、収容室１７内を通して第１液室１６ａと第２液室１６ｂとを連通する連通孔２０が形成され、内圧吸収体は、一方向に弾性変形する過程において、前記一方向に向けた外力を要する正剛性状態から、前記一方向に向けた外力を加えなくても前記一方向に向けた変形が進行する負剛性状態に移行する構成とされ、この内圧吸収体を前記一方向に変形したときの荷重変位線図において、負剛性状態での傾きが、正剛性状態での傾きより小さく、内圧吸収体は、前記一方向が前記軸方向と一致し、かつ負剛性状態で収容室に収容されている。【選択図】図１

Description

本発明は、防振装置に関するものである。

従来から、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、第１取付部材と第２取付部材とを連結した弾性体と、第１取付部材内の液室を、第１取付部材の中心軸線に沿う軸方向に沿って、弾性体を隔壁の一部に有する第１液室、および第２液室に仕切る仕切部材と、仕切部材に設けられた収容室内に収容された内圧吸収体と、を備え、仕切部材に、収容室内を通して第１液室と第２液室とを連通する連通孔が形成された防振装置が知られている。
この種の防振装置として、例えば下記特許文献１に示されるように、振動の入力時に、内圧吸収体を前記軸方向に反転変形させる構成が知られている。

特開２００４−１００９１３号公報

しかしながら、前記従来の防振装置では、振動の入力時に、内圧吸収体が前記軸方向に反転変形する過程において、初期の段階では大きな力を要して応答性が悪く、微振幅振動を減衰、吸収することが困難であるという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、微振幅振動を減衰、吸収することができる防振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の防振装置は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、前記第１取付部材と前記第２取付部材とを連結した弾性体と、前記第１取付部材内の液室を、前記第１取付部材の中心軸線に沿う軸方向に沿って、前記弾性体を隔壁の一部に有する第１液室、および第２液室に仕切る仕切部材と、前記仕切部材に設けられた収容室内に収容された内圧吸収体と、を備え、前記仕切部材に、前記収容室内を通して前記第１液室と前記第２液室とを連通する連通孔が形成された防振装置であって、前記内圧吸収体は、一方向に弾性変形する過程において、前記一方向に向けた外力を要する正剛性状態から、前記一方向に向けた外力を加えなくても前記一方向に向けた変形が進行する負剛性状態に移行する構成とされ、この内圧吸収体を前記一方向に変形したときの荷重変位線図において、前記負剛性状態での傾きが、前記正剛性状態での傾きより小さく、前記内圧吸収体は、前記一方向が前記軸方向と一致し、かつ前記負剛性状態で前記収容室に収容されている。

この発明によれば、内圧吸収体が、前記一方向が前記軸方向と一致し、かつ荷重変位線図での傾きが前記正剛性状態より小さい前記負剛性状態で収容室に収容されているので、内圧吸収体が収容室に前記正剛性状態で収容されている場合と比べて、振動の入力時に内圧吸収体を弾性変形させやすくなり、入力振動が微振幅であっても、内圧吸収体を応答性よく弾性変形させることが可能になり、微振幅振動を効果的に減衰、吸収することができる。
しかも、内圧吸収体が、単にばね定数が小さい材質で形成されているのではないので、入力振動が低周波の場合に、必要な減衰力が発生しにくくなるのを防ぐことができるとともに、耐久性を確保することができる。
さらに、以上の作用効果が、アクチュエータ等の外部入力を用いなくても奏されることから、コストの増大を抑えることができる。

ここで、前記内圧吸収体は、前記一方向から支持された状態で前記収容室に収容されてもよい。

この場合、内圧吸収体が、前記一方向から支持された状態で収容室に収容されているので、内圧吸収体を前記負剛性状態のうちの所望の状態に精度よく調整することが可能になり、チューニングを容易に行うことができる。

また、前記第１液室は、前記第２液室より前記一方向に配設されてもよい。

この場合、弾性体を隔壁の一部に有する第１液室が、第２液室より前記一方向に配設されているので、振動の入力に伴い、第１液室に正圧が加えられ、この内圧が、連通孔を通して内圧吸収体に及ぼされたときに、前記一方向から支持されている内圧吸収体が、前記軸方向に沿う前記一方向と反対側の他方向に向けて応答性よく変形することとなり、第１液室の内圧を即座に低減することができる。したがって、弾性体の剛性を高めてその耐久性を向上させても、振動の入力時に、第１液室の内圧が上昇するのを抑えることができる。

また、前記仕切部材は、前記内圧吸収体が、前記軸方向に沿う前記一方向と反対側の他方向に向けて前記負剛性状態で変形したときに当接するストッパ部を備えてもよい。

この場合、内圧吸収体が、前記軸方向に沿う前記一方向と反対側の他方向に向けて前記負剛性状態で変形したときに当接するストッパ部を備えるので、振動の入力に伴い、内圧吸収体を、前記軸方向の両側に前記負剛性状態で弾性変形させることが可能になり、微振幅振動を確実に減衰、吸収することができる。
また、低周波振動の入力時には、内圧吸収体が、前記軸方向の両側から支持されることとなり、必要な減衰力を確実に発生させることができる。

この発明によれば、微振幅振動を減衰、吸収することができる。

本発明に係る第１実施形態として示した防振装置の縦断面図である。 図１に示す内圧吸収体を一方向に変形させたときの荷重変位線図の模式図である。 本発明に係る第２実施形態として示した防振装置の縦断面図である。

以下、本発明に係る防振装置の第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。
この防振装置１は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の第１取付部材１１、および他方に連結される第２取付部材１２と、第１取付部材１１と第２取付部材１２とを連結した弾性体１３と、第１取付部材１１内の液室１６を後述する主液室（第１液室）１６ａと副液室（第２液室）１６ｂとに仕切る仕切部材２６と、仕切部材２６に設けられた収容室１７内に収容された内圧吸収体１９と、を備えた液体封入型の防振装置である。

液室１６に封入された液体としては、例えばエチレングリコール、水、シリコーンオイルなどが挙げられる。
防振装置１は、例えば自動車等に装着され、エンジンの振動が車体に伝達するのを抑える。防振装置１では、第２取付部材１２が振動発生部としての図示されないエンジンに取付けられる一方、第１取付部材１１が図示されないブラケットを介して振動受部としての車体に取付けられる。なお、第１取付部材１１が振動発生部に、第２取付部材１２が振動受部にそれぞれ取付けられてもよい。

図示の例では、仕切部材２６は、液室１６を、第１取付部材１１の中心軸線Ｏに沿う軸方向に仕切っている。以下、軸方向に沿って主液室１６ａ側を上側といい、副液室１６ｂ側を下側という。また、軸方向から見て、中心軸線Ｏに交差する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

第１取付部材１１は、第１筒部１１ａと、第１筒部１１ａの下方に位置する第２筒部１１ｂと、第１筒部１１ａと第２筒部１１ｂとを連結する段部１１ｃと、を備える。第１筒部１１ａ、第２筒部１１ｂおよび段部１１ｃは、中心軸線Ｏと同軸に配置されて一体に形成されている。第１取付部材１１の上端開口部が、弾性体１３により液密に閉塞され、かつ第１取付部材１１の下端開口部が、ダイヤフラム１４により液密に閉塞されることにより、第１取付部材１１の内側に液体が封入されている。
第２取付部材１２は、第１取付部材１１の第１筒部１１ａよりも上方に配置されている。

弾性体１３は、第１取付部材１１の上端部から上方に突出し、かつ上方に向かうに従い漸次、縮径された円錐台状の変形部１３ａと、この変形部１３ａから第１取付部材１１の内周面に沿って下方に向けて延びる被覆部１３ｂと、を備える。弾性体１３のうち少なくとも変形部１３ａは、主液室１６ａの隔壁の一部を構成している。被覆部１３ｂは、第１取付部材１１の内周面に加硫接着されており、第１取付部材１１の内周面は、その全域にわたって弾性体１３で覆われている。変形部１３ａおよび被覆部１３ｂは一体に形成されている。

仕切部材２６は、例えばアルミニウム合金若しくは合成樹脂材料などにより形成されている。仕切部材２６は、円盤状に形成され、第１取付部材１１内に嵌合されている。仕切部材２６の上面は、弾性体１３に直接、軸方向で対向し主液室１６ａに露出しており、仕切部材２６は主液室１６ａの隔壁の一部を構成している。仕切部材２６の下面は、ダイヤフラム１４に直接、軸方向で対向し副液室１６ｂに露出しており、仕切部材２６は副液室１６ｂの隔壁の一部を構成している。

仕切部材２６には、収容室１７と、制限通路１８と、が設けられている。これらの収容室１７および制限通路１８は、仕切部材２６の内部で非連通状態とされ互いに独立している。
制限通路１８は、主液室１６ａと副液室１６ｂとを連通する。制限通路１８は、仕切部材２６の外周面に形成され周方向に延びている。制限通路１８は、例えば１０Ｈｚ前後の低周波振動の入力時に共振（液柱共振）が発生するようにチューニングされてもよい。

収容室１７は、軸方向から見て、中心軸線Ｏと同軸に配置された円形状を呈する。収容室１７の内面は、副液室１６ｂ側に位置して主液室１６ａ側を向く下面１７ａと、主液室１６ａ側に位置して副液室１６ｂ側を向く上面１７ｂと、下面１７ａおよび上面１７ｂの各外周縁同士を連結し、径方向の内側を向く側面１７ｃと、を備える。
仕切部材２６には、収容室１７内を通して主液室１６ａと副液室１６ｂとを連通する連通孔２０が形成されている。連通孔２０は、内圧吸収体１９の表裏面に向けて開口している。内圧吸収体１９の表面に向けて開口する連通孔２０、および内圧吸収体１９の裏面に向けて開口する連通孔２０はそれぞれ、複数ずつ配設されている。

そして本実施形態では、内圧吸収体１９は、一方向に弾性変形する過程において、前記一方向に向けた外力を要する正剛性状態Ｘから、前記一方向に向けた外力を加えなくても前記一方向に向けた変形が進行する負剛性状態Ｙに移行する構成とされ、図２に示されるような、内圧吸収体１９を前記一方向に変形したときの荷重変位線図において、負剛性状態Ｙでの傾きが、正剛性状態Ｘでの傾きより小さくなっている。内圧吸収体１９は、前記一方向が軸方向と一致し、かつ負剛性状態Ｙで収容室１７に収容されている。
なお、正剛性状態Ｘでの総変位量は、負剛性状態Ｙでの総変位量より小さい。

図示の例では、内圧吸収体１９は、前記一方向が上方と一致した状態で配設されている。内圧吸収体１９は、軸方向から見て円形状を呈する板状に形成され、中心軸線Ｏと同軸に配設されている。内圧吸収体１９には、軸方向に貫く貫通孔が形成されている。内圧吸収体１９は、収容室１７に配設される前の無拘束の初期状態では、下方に向けて突の曲面状に形成されている。図示の例では、内圧吸収体１９は、前記初期状態で、図１に２点鎖線で示されるように、径方向の外側から内側に向かうに従い漸次、下方に向けて延びるとともに、中央部を含む径方向の内側部分が下方に向けて突の曲面状とされ、かつ径方向の外端部が上方に向けて突の曲面状とされた構成となっている。

そして、内圧吸収体１９は、正剛性状態Ｘにある前記初期状態から、上方に向けた反転が開始している状態に移行した負剛性状態Ｙのうち、径方向の外側から内側に向かうに従い漸次、上方に向けて延びるとともに、中央部が上方に向けて突の曲面状とされ、かつこれより径方向の外側に位置する部分が下方に向けて突の曲面状とされた状態で、収容室１７に収容されている。
内圧吸収体１９は、全体が一体に形成されている。内圧吸収体１９の外周縁部は、全周にわたって、収容室１７の側面１７ｃに固定されている。内圧吸収体１９は、例えば、金属材料、合成樹脂材料、若しくはゴム材料などで形成される。

内圧吸収体１９は、上方から支持された状態で収容室１７に収容されている。図示の例では、内圧吸収体１９の中央部が、収容室１７の上面１７ｂに、この上面１７ｂを上方に付勢した状態で当接している。内圧吸収体１９の上面のうち、中央部を除く全体が、収容室１７の上面１７ｂと非接触となっている。
内圧吸収体１９の下面は、全域にわたって、収容室１７の下面１７ａと非接触状態で軸方向に対向している。収容室１７の下面１７ａは、内圧吸収体１９が下方に向けて負剛性状態Ｙで変形したときに当接するストッパ部となっている。

以上説明したように、本実施形態による防振装置１によれば、内圧吸収体１９が、前記一方向が軸方向と一致し、かつ荷重変位線図での傾きが正剛性状態Ｘより小さい負剛性状態Ｙで収容室１７に収容されているので、内圧吸収体１９が収容室１７に正剛性状態Ｘで収容されている場合と比べて、振動の入力時に内圧吸収体１９を弾性変形させやすくなり、入力振動が微振幅であっても、内圧吸収体１９を応答性よく弾性変形させることが可能になり、微振幅振動を効果的に減衰、吸収することができる。

しかも、内圧吸収体１９が、単にばね定数が小さい材質で形成されているのではないので、入力振動が低周波の場合に、必要な減衰力が発生しにくくなるのを防ぐことができるとともに、耐久性を確保することができる。
さらに、以上の作用効果が、アクチュエータ等の外部入力を用いなくても奏されることから、コストの増大を抑えることができる。

また、内圧吸収体１９が、上方から支持された状態で収容室１７に収容されているので、内圧吸収体１９を負剛性状態Ｙのうちの所望の状態に精度よく調整することが可能になり、チューニングを容易に行うことができる。

また、弾性体１３を隔壁の一部に有する主液室１６ａが、副液室１６ｂより上方に配設されているので、振動の入力に伴い、主液室１６ａに正圧が加えられ、この内圧が、連通孔２０を通して内圧吸収体１９に及ぼされたときに、上方から支持されている内圧吸収体１９が、下方に向けて応答性よく変形することとなり、主液室１６ａの内圧を即座に低減することができる。したがって、弾性体１３の剛性を高めてその耐久性を向上させても、振動の入力時に、主液室１６ａの内圧が上昇するのを抑えることができる。

また、収容室１７の下面１７ａが、内圧吸収体１９が下方に向けて負剛性状態Ｙで変形したときに当接するストッパ部となっているので、振動の入力に伴い、内圧吸収体１９を、軸方向の両側に負剛性状態Ｙで弾性変形させることが可能になり、微振幅振動を確実に減衰、吸収することができる。
また、低周波振動の入力時には、内圧吸収体１９が、軸方向の両側から支持されることとなり、必要な減衰力を確実に発生させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る防振装置２を、図３を参照しながら説明する。
なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

本実施形態では、内圧吸収体２２が、収容室１７における径方向の中央部に配設された連結体２２ｂと、連結体２２ｂから径方向の外側に向けて延びる帯状の板体２２ａと、を備える。板体２２ａは、周方向に沿って複数配設され、各板体２２ａにおける径方向の内端部が連結体２２ｂに連結されている。各板体２２ａにおける径方向の外端部は、収容室１７の側面１７ｃに固定されている。
なお、複数の板体２２ａは、周方向に間隔をあけて配設されてもよいし、周方向の一部が重ねられた状態で配設されてもよい。

内圧吸収体２２は、収容室１７に配設される前の無拘束の初期状態では、下方に向けて突の曲面状に形成されている。図示の例では、板体２２ａは、前記初期状態で、図３に２点鎖線で示されるように、径方向の外側から内側に向かうに従い漸次、下方に向けて延びるとともに、径方向の内側部分が下方に向けて突の曲面状とされ、かつ径方向の外端部が上方に向けて突の曲面状とされた構成となっている。
そして、内圧吸収体２２は、正剛性状態Ｘにある初期状態から、上方に向けた反転が開始している状態に移行した負剛性状態Ｙのうち、連結体２２ｂの上面が収容室１７の上面１７ｂに当接し、かつ板体２２ａが下方に向けて突の曲面状とされた状態で、収容室１７に収容されている。

以上説明したように、本実施形態による防振装置２によれば、第１実施形態と同様の作用効果が奏される。
また、内圧吸収体２２が、複数の板体２２ａおよび連結体２２ｂを備えるので、チューニングを高精度に行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前記実施形態では、収容室１７の下面１７ａが、内圧吸収体１９、２２が下方に向けて負剛性状態Ｙで変形したときに当接するストッパ部とされた構成を示したが、ストッパ部を有しない構成を採用してもよい。
また、内圧吸収体１９、２２は、上側から支持されていなくてもよい。

また、内圧吸収体１９、２２の前記初期状態の形状、および収容室１７に収容されているときの形状は、前記実施形態に限らず適宜変更してもよい。このうち、内圧吸収体１９、２２の前記初期状態の形状は、軸方向に反転変形可能な曲面状に形成され、かつ前述の荷重変位線図において、負剛性状態Ｙでの傾きが、正剛性状態Ｘでの傾きより小さくなっていれば、前記実施形態に限らず適宜変更してもよい。

また、前記実施形態では、支持荷重が作用することで主液室１６ａに正圧が作用する圧縮式の防振装置１、２について説明したが、主液室１６ａが鉛直方向下側に位置し、かつ副液室１６ｂが鉛直方向上側に位置するように取り付けられ、支持荷重が作用することで主液室１６ａに負圧が作用する吊り下げ式の防振装置にも適用可能である。

また、前記実施形態では、仕切部材２６が、第１取付部材１１内の液室１６を、弾性体１３を隔壁の一部に有する主液室１６ａ、および副液室１６ｂに仕切るものとしたが、これに限られるものではない。例えば、ダイヤフラム１４を設けるのに代えて弾性体を設け、副液室１６ｂを設けるのに代えて、この弾性体を隔壁の一部に有する受圧液室を設けてもよい。例えば、仕切部材２６が、液体が封入される第１取付部材１１内の液室１６を、第１液室および第２液室に仕切り、第１液室および第２液室のうちの少なくとも１つが、弾性体１３を隔壁の一部に有する他の構成に適宜変更することが可能である。

また、本発明に係る防振装置１、２は、車両のエンジンマウントに限定されるものではなく、エンジンマウント以外に適用することも可能である。例えば、車両用のキャビンマウント若しくはブッシュ、または建設機械に搭載された発電機のマウントに適用することも可能であり、或いは、工場などに設置される機械のマウントに適用することも可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１、２ 防振装置
１１ 第１取付部材
１２ 第２取付部材
１３ 弾性体
１６ 液室
１６ａ 主液室（第１液室）
１６ｂ 副液室（第２液室）
１７ 収容室
１７ｂ 上面（ストッパ部）
１９ 内圧吸収体
２０ 連通孔
２６ 仕切部材
Ｏ 中心軸線
Ｘ 正剛性状態
Ｙ 負剛性状態

Claims (4)

1. 振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、
   前記第１取付部材と前記第２取付部材とを連結した弾性体と、
   前記第１取付部材内の液室を、前記第１取付部材の中心軸線に沿う軸方向に沿って、前記弾性体を隔壁の一部に有する第１液室、および第２液室に仕切る仕切部材と、
   前記仕切部材に設けられた収容室内に収容された内圧吸収体と、を備え、
   前記仕切部材に、前記収容室内を通して前記第１液室と前記第２液室とを連通する連通孔が形成された防振装置であって、
   前記内圧吸収体は、一方向に弾性変形する過程において、前記一方向に向けた外力を要する正剛性状態から、前記一方向に向けた外力を加えなくても前記一方向に向けた変形が進行する負剛性状態に移行する構成とされ、
   この内圧吸収体を前記一方向に変形したときの荷重変位線図において、前記負剛性状態での傾きが、前記正剛性状態での傾きより小さく、
   前記内圧吸収体は、前記一方向が前記軸方向と一致し、かつ前記負剛性状態で前記収容室に収容されている、防振装置。
2. 前記内圧吸収体は、前記一方向から支持された状態で前記収容室に収容されている、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記第１液室は、前記第２液室より前記一方向に配設されている、請求項２に記載の防振装置。
4. 前記仕切部材は、前記内圧吸収体が、前記軸方向に沿う前記一方向と反対側の他方向に向けて前記負剛性状態で変形したときに当接するストッパ部を備える、請求項２または３に記載の防振装置。

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