JP2020133699A - ダンパーマウント - Google Patents

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Abstract

【課題】磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材のせん断方向の弾性特性を利用してダンパーマウントの剛性を制御できるようにする。【解決手段】ダンパーのロッド１７に固定される環状のインナー部材２１と、車体構成部材９に固定される環状のアウター部材２２と、磁性エラストマからなる可変弾性部材２４と、この可変弾性部材に磁界を印加するコイル２５とを備え、可変弾性部材は、インナー部材とアウター部材との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられている。特に、インナー部材は、ダンパー側のボルトが挿通される筒状部３５と、この筒状部の軸方向の両端に設けられた１対のフランジ部３６とを有し、可変弾性部材は、フランジ部とアウター部材との間に設けられ、コイルは、筒状部の外周側に設けられ、インナー部材およびアウター部材は、磁性体材料で形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、サスペンションを構成するダンパーと車体との間に設けられるダンパーマウントに関するものである。
車輪から車体に伝達される振動を低減するため、サスペンションを構成するダンパーの車体取付部にダンパーマウントが設けられている。
このようなダンパーマウントでは、剛性を低く設定すると、車輪から車体に伝達される振動を効果的に抑制できるため、車室内の騒音や振動を低減することができるが、その反面、ダンパーの車体への追従性が低下するため、操縦安定性やフラットライド性能が低下するという不都合が生じる。一方、ダンパーマウントの剛性を高く設定すると、ダンパーの車体への追従性が向上するため、操縦安定性やフラットライド性能が高くなるが、その反面、車輪から車体に伝達される振動を十分に抑制できないため、車室内の騒音や振動が大きくなるという不都合が生じる。
このようにダンパーマウントには二律背反する課題があるが、このような課題に関係する技術として、従来、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材でダンパーマウントを構成して、車両の状況に応じてダンパーマウントの剛性を変化させる技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２０１５−２４６７２号公報
さて、磁性エラストマ材料から可変弾性部材では、磁性粒子を一方向に配列させた状態に形成することで、磁性粒子の配列方向の磁束が可変弾性部材を通過するように磁界を形成すると、外力に対して磁性粒子が整列した状態を維持する応力が可変弾性部材に発生し、この応力により可変弾性部材がせん断方向に弾性変形する際の弾性特性が変化する。このせん断方向の弾性特性を利用すると、優れた制御特性が得られ、ダンパーマウントの剛性を効率よく制御することができる。
しかしながら、前記従来技術は、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材に対して、ダンパーの伸縮方向に磁束を通過させる構成であり、可変弾性部材の伸縮方向の弾性特性を利用しており、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材のせん断方向の弾性特性を利用してダンパーマウントの剛性を制御することに関してなんら考慮がない。
本発明は、このような背景に鑑み、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材のせん断方向の弾性特性を利用して剛性を制御することができるダンパーマウントを提供することを課題とする。
このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、ダンパー（１１）と車体との間に設けられるダンパーマウント（１、１０１、２０１）であって、前記ダンパーに固定される環状のインナー部材（２１）と、前記車体に固定される環状のアウター部材（２２）と、磁性エラストマからなる可変弾性部材と、この可変弾性部材に磁界を印加するコイル（２５）とを備え、前記可変弾性部材は、前記インナー部材と前記アウター部材との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられている第１可変弾性部材（２４）を含む。
この構成によれば、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材のせん断方向の弾性特性を利用してダンパーマウントの剛性を効率よく制御することができる。そして、乗り味性能（操縦安定性やフラットライド性能）を重視する場面では、ダンパーマウントの剛性を高め、一方、振動騒音性能を重視する場面では、ダンパーマウントの剛性を低くする制御を行うことで、乗り味性能と振動騒音性能との両立を図ることができる。
また、上記構成において、前記インナー部材（２１）は、前記ダンパー（１１）側のボルト（３１）が挿通される筒状部（３５）と、この筒状部の軸方向の両端に設けられた１対のフランジ部（３６）とを有し、前記第１可変弾性部材（２４）は、前記フランジ部と前記アウター部材（２２）との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられ、前記コイル（２５）は、前記筒状部の外周側に設けられ、前記インナー部材および前記アウター部材は、磁性体材料で形成されているとよい。
この構成によれば、コイルから発生した磁束を効率よく可変弾性部材に通過させることができる。
また、上記構成において、前記第１可変弾性部材（２４）は、径方向に磁性粒子を配列させた状態に形成され、前記コイル（２５）により発生する磁束が径方向に通過することで、軸方向にせん断変形する際の弾性特性が変化するとよい。
この構成によれば、可変弾性部材のせん断方向の優れた弾性特性により、ダンパーマウントの剛性を効率よく制御することができる。
また、上記構成において、さらに、定弾性部材を備え、前記第１可変弾性部材（２４）は、１対の前記フランジ部（３６）の各々の外周側に１対設けられており、前記定弾性部材は、１対の前記第１可変弾性部材の間に設けられている第１定弾性部材（２３）を含むとよい。
この構成によれば、１対の可変弾性部材と定弾性部材とにより、ダンパーマウントの剛性を適切に高めることができる。
また、上記構成において、さらに、前記インナー部材（２１）および前記アウター部材（２２）を支持する支持部材（１０２）を備え、前記定弾性部材は、前記インナー部材と前記支持部材との間に軸方向に挟み込まれた上体で設けられている第２定弾性部材（１０４）をさらに含むとよい。
この構成によれば、第１定弾性部材と第２定弾性部材とにより、ダンパーマウントの軸方向と径方向との２方向の剛性を適切に高めることができる。
また、上記構成において、前記可変弾性部材は、前記インナー部材（２１）と前記支持部材（１０２）との間に軸方向に挟み込まれた状態で設けられている第２可変弾性部材（２０３）をさらに含むとよい。
この構成によれば、第１可変弾性部材と第２可変弾性部材とにより、ダンパーマウントの軸方向と径方向との２方向の剛性を適切に制御することができる。
このように本発明によれば、磁性エラストマ材料からなる可変弾性部材のせん断方向の弾性特性を利用してダンパーマウントの剛性を効率よく制御することができる。そして、乗り味性能（操縦安定性やフラットライド性能）を重視する場面では、ダンパーマウントの剛性を高め、一方、振動騒音性能を重視する場面では、ダンパーマウントの剛性を低くする制御を行うことで、乗り味性能と振動騒音性能との両立を図ることができる。
第１実施形態に係るダンパーマウント１の取付状態を示す側面図である。 第１実施形態に係るダンパーマウント１の断面図である。 第１実施形態に係るダンパーマウント１に設けられた第１可変弾性部材２４の制御状態に応じた騒音レベルおよび振動レベルを表すグラフである。 第２実施形態に係るダンパーマウント１０１の断面図である。 第３実施形態に係るダンパーマウント２０１の断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るダンパーマウント１の取付状態を示す側面図である。
車輪２を懸架するサスペンション３は、ダンパー１１とサスペンションアーム１２とスプリング１３とで構成される。ダンパー１１は、シリンダー１６に対してロッド１７が出し入れされる伸縮式のシリンダーダンパであり、シリンダー１６の下端が、車軸５を支持するハブ６に連結され、ロッド１７の上端が車体（図示せず）に連結され、このロッド１７の上端と車体との間にダンパーマウント１が設けられる。
図２は、第１実施形態に係るダンパーマウント１の断面図である。
ダンパーマウント１は、インナー部材２１とアウター部材２２と第１定弾性部材２３と第１可変弾性部材２４とコイル２５とを備えている。
インナー部材２１は、環状に形成され、断面がコ字形状をなしており、ダンパー１１のロッド１７に固定される。具体的には、インナー部材２１は、ロッド１７の上端に設けられたボルト３１とナット３２とによりロッド１７に締結される。インナー部材２１は、ボルト３１が挿通される筒状部３５と、この筒状部３５の軸方向の両端に設けられた１対のフランジ部３６とを有している。インナー部材２１は、磁性体材料（鉄系材料など）で形成されている。
アウター部材２２は、環状に形成され、断面がＬ字形状をなしている。アウター部材２２は、インナー部材２１を取り囲む周壁部４１と、周壁部４１の上端から径方向外向きに張り出した取付部４２とを有している。周壁部４１の内側にインナー部材２１が収容された状態となる。取付部４２は、車体構成部材９に固定される。アウター部材２２は、磁性体材料（鉄系材料など）で形成されている。
第１定弾性部材２３は、環状をなし、インナー部材２１とアウター部材２２との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられている。具体的には、第１定弾性部材２３は、インナー部材２１の１対のフランジ部３６の間に設けられたコイル２５の外周面とアウター部材２２の周壁部４１の内周面との間に設けられている。第１定弾性部材２３は、天然ゴム系やウレタン系などのゴム材料で形成されている。
第１可変弾性部材２４は、環状をなし、インナー部材２１とアウター部材２２との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられている。具体的には、第１可変弾性部材２４は、インナー部材２１のフランジ部３６の外周面とアウター部材２２の周壁部４１の内周面との間に設けられている。また、この第１可変弾性部材２４は、１対のフランジ部３６に対応して第１定弾性部材２３の上下両側に１対設けられている。
第１可変弾性部材２４は、磁性エラストマ（磁気粘弾性エラストマ）材料で形成されている。この磁性エラストマ材料は、シリコン系などのエラストマを基材として、その基材に磁性粒子（例えば鉄粉）を分散させたものである。また、第１可変弾性部材２４は、径方向に磁性粒子を配列させた状態に形成されている。具体的には、基材となるエラストマの硬化時に、組立時に径方向となる方向の磁界を印加することで、磁力線に沿う方向に磁性粒子が整列する。
コイル２５は、インナー部材２１の筒状部３５の外周側における１対のフランジ部３６の間に設けられている。コイル２５は、中心線周りに導線を巻き回した状態で設けられている。
このように構成されたダンパーマウント１においては、コントローラ（図示せず）からコイル２５に電流が供給されることで、コイル２５から発生する磁束が第１可変弾性部材２４を通過して、第１可変弾性部材２４の剛性が高くなる。すなわち、コイル２５に電流を流さない状態では、第１可変弾性部材２４は低剛性状態であり、コイル２５に電流を流すと、第１可変弾性部材２４が高剛性状態となり、電流の大きさに応じて第１可変弾性部材２４の剛性が変化する。これにより、コイル２５の電流を調整することで、第１可変弾性部材２４の剛性を制御することができる。
また、本実施形態では、インナー部材２１およびアウター部材２２が磁性体材料（例えば鉄系材料）で形成されているため、コイル２５から発生する磁束が効率よく第１可変弾性部材２４に導かれ、磁束の漏れを抑制することができる。
また、本実施形態では、第１可変弾性部材２４が、インナー部材２１とアウター部材２２との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられているため、ダンパーマウント１の軸方向に作用する外力に対してせん断方向の弾性変形を起こす。一方、第１可変弾性部材２４は、径方向に磁性粒子を配列させた状態に形成されており、コイル２５から発生する磁束が、第１可変弾性部材２４を径方向に通過するように磁界を形成することで、磁性粒子が径方向に整列した状態を維持する応力が第１可変弾性部材２４に発生し、この応力により第１可変弾性部材２４がせん断方向に弾性変形する際の弾性特性が変化する。本実施形態では、このせん断方向の弾性特性を利用するため、優れた制御特性が得られ、ダンパーマウント１の剛性を効率よく制御することができる。
また、乗り味性能（操縦安定性やフラットライド性能）を重視する場面では、ダンパーマウント１の剛性を高めることで、ダンパー１１の車体への追従性が向上するため、操縦安定性やフラットライド性能が高くなる。一方、振動騒音性能を重視する場面では、ダンパーマウント１の剛性を低くすることで、車輪２から車体に伝達される振動を効果的に抑制できるため、車室内の騒音や振動を低減することができる。これにより、乗り味性能と振動騒音性能とを両立することができる。
図３は、第１実施形態に係るダンパーマウント１に設けられた第１可変弾性部材２４の制御状態に応じた騒音レベルおよび振動レベルを表すグラフである。図３（Ａ）は、加速時において車室内に発生する騒音の騒音レベルを表し、図３（Ｂ）は、加速時においてシートに発生する振動の振動レベルを表す。また、グラフの横軸はエンジン回転数を表し、縦軸は騒音レベルおよび振動レベルを表している。
図３（Ａ）に示すように、加速時に車室内に発生する騒音では、第１可変弾性部材２４を低剛性状態とした場合には、第１可変弾性部材２４を高剛性状態とした場合と比較して、エンジン回転数の常用域の全体に渡って騒音レベルが低減している。また、図３（Ｂ）に示すように、加速時にシートに発生する振動では、第１可変弾性部材２４を低剛性状態とした場合には、第１可変弾性部材２４を高剛性状態とした場合と比較して、エンジン回転数の常用域の全体に渡って振動レベル（基本次数成分）が低減している。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図４は、第２実施形態に係るダンパーマウント１０１の断面図である。
本実施形態では、ダンパーマウント１０１が、支持部材１０２と第１定弾性部材２３と第２定弾性部材１０４とを備えている。第１定弾性部材２３および第２定弾性部材１０４は天然ゴム系などのゴム材料で形成されている。
支持部材１０２は、環状に形成され、断面がコ字形状をなしており、１対の支持板部１１１と外側筒状部１１２とを有している。１対の支持板部１１１は、インナー部材２１における１対のフランジ部３６の外面に対向するように設けられている。外側筒状部１１２は、アウター部材２２を取り囲むように設けられている。この支持部材１０２の内部に、インナー部材２１の外周側の部分とアウター部材２２とが収容される。
第１定弾性部材２３は、第１実施形態と同様である。
第２定弾性部材１０４は、環状をなし、インナー部材２１と支持部材１０２との間に軸方向に挟み込まれた状態で設けられている。具体的には、インナー部材２１の１対のフランジ部３６と支持部材１０２の１対の支持板部１１１との間に設けられている。また、この第２定弾性部材１０４は、１対のフランジ部３６に対応して１対設けられている。
このように構成されたダンパーマウント１０１では、インナー部材２１と支持部材１０２との間に軸方向に挟み込まれた第２定弾性部材１０４が、ダンパー１１の軸方向に作用する主荷重を受ける。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図５は、第３実施形態に係るダンパーマウント２０１の断面図である。
本実施形態では、ダンパーマウント２０１が、第１可変弾性部材２４と第２可変弾性部材２０３とを備えている。第１可変弾性部材２４および第２可変弾性部材２０３は磁性エラストマ材料で形成されている。
第１可変弾性部材２４は、第１実施形態と同様である。
この第１可変弾性部材２４では、コイル２５により発生した磁束が径方向に通過する。これにより、コイル２５に流す電流を調整することで、第１可変弾性部材２４のせん断方向の弾性係数、すなわち、ダンパーマウント２０１の軸方向の剛性を制御することができる。
一方、第２可変弾性部材２０３は、環状をなし、インナー部材２１と支持部材１０２との間に軸方向に挟み込まれた状態で設けられている。具体的には、インナー部材２１の１対のフランジ部３６と支持部材１０２の１対の支持板部１１１との間に設けられている。また、この第２可変弾性部材２０３は、１対のフランジ部３６に対応して１対設けられている。
この第２可変弾性部材２０３では、コイル２５により発生した磁束が軸方向に通過する。これにより、コイル２５に流す電流を調整することで、第２可変弾性部材２０３のせん断方向の弾性係数、すなわち、ダンパーマウント２０１の径方向の剛性を制御することができる。
１ ダンパーマウント
２ 車輪
３ サスペンション
９ 車体構成部材
１１ ダンパー
１２ サスペンションアーム
１３ スプリング
１６ シリンダー
１７ ロッド
２１ インナー部材
２２ アウター部材
２３ 第１定弾性部材
２４ 第１可変弾性部材
２５ コイル
３１ ボルト
３２ ナット
３５ 筒状部
３６ フランジ部
４１ 周壁部
４２ 取付部
１０１ ダンパーマウント
１０２ 支持部材
１０４ 第２定弾性部材
１１１ 支持板部
１１２ 外側筒状部
２０１ ダンパーマウント
２０３ 第２可変弾性部材

Claims (6)

  1. ダンパーと車体との間に設けられるダンパーマウントであって、
    前記ダンパーに固定される環状のインナー部材と、
    前記車体に固定される環状のアウター部材と、
    磁性エラストマからなる可変弾性部材と、
    この可変弾性部材に磁界を印加するコイルとを備え、
    前記可変弾性部材は、前記インナー部材と前記アウター部材との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられている第１可変弾性部材を含むことを特徴とするダンパーマウント。
  2. 前記インナー部材は、前記ダンパー側のボルトが挿通される筒状部と、この筒状部の軸方向の両端に設けられた１対のフランジ部とを有し、
    前記第１可変弾性部材は、前記フランジ部と前記アウター部材との間に径方向に挟み込まれた状態で設けられ、
    前記コイルは、前記筒状部の外周側に設けられ、
    前記インナー部材および前記アウター部材は、磁性体材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダンパーマウント。
  3. 前記第１可変弾性部材は、径方向に磁性粒子を配列させた状態に形成され、前記コイルにより発生する磁束が径方向に通過することで、軸方向にせん断変形する際の弾性特性が変化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダンパーマウント。
  4. さらに、定弾性部材を備え、
    前記第１可変弾性部材は、１対の前記フランジ部の各々の外周側に１対設けられており、
    前記定弾性部材は、１対の前記第１可変弾性部材の間に設けられている第１定弾性部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のダンパーマウント。
  5. さらに、前記インナー部材および前記アウター部材を支持する支持部材を備え、
    前記定弾性部材は、前記インナー部材と前記支持部材との間に軸方向に挟み込まれた上体で設けられている第２定弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のダンパーマウント。
  6. 前記可変弾性部材は、前記インナー部材と前記支持部材との間に軸方向に挟み込まれた状態で設けられている第２可変弾性部材をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のダンパーマウント。
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