JP2023040607A - 液封防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁や非ニュートン流体を使用することなく、省スペースで流通方向によって振動特性を変化させることが可能な液封防振装置を提供する。【解決手段】内筒１０と、内筒１０の外周側に設けられた中間筒２０と、内筒１０と中間筒２０との間に介在するゴム材３０と、２０中間筒の外周側に設けられた外筒６０と、ゴム材３０により区画され、内筒１０の周方向に分かれて形成された複数の液室と、複数の液室間に連通し、各液室Ｗに封入された液体の流動を可能とするオリフィス通路とを備えた液封防振装置１であって、オリフィス通路は、内筒の周方向に沿って延長する主流路５２と、両端部が主流路５２と連通し、主流路５２を流れる液体の特定方向に沿って内筒の軸方向に対して傾斜するループ状流路５４とを有する異方性区間を備えた構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、液封防振装置に関し、特に、液体の流通方向により振動特性を変化させる液封防振装置に関する。

従来、内部の液室に液体が封入された流体ブッシュや流体マウントでは、流路部分に弁を設けた構成や、メンブランの剛性を変えた構成を採用することにより、液体の特定方向への流通と、当該特定方向とは逆方向の流通とで、その減衰特性を可変することが知られている。また、特許文献には、液室に封入する液体を非ニュートン流体とし、オリフィス通路の第１液室と連通する第１連通口の開口面積と、第２液室と連通する第２の連通口の開口面積とを互いに異ならせることにより、流通方向によって振動特性を変化させる構成が開示されている。

特開２０２１－６３５５０号公報

しかしながら、弁を設けた構成にあっては、打音の発生等の発生が懸念される。また、差動タイプの液体ブッシュでは、流路に弁を設けたり、メンブランを設けたりするためのスペースが少ない。また、特許文献１に記載の発明では、流体が非ニュートン流体に制限されると言う問題がある。
本発明は、上記点を課題としてなされた発明であって、弁や非ニュートン流体を使用することなく、かつ、省スペースで、流通方向によって振動特性を変化させることが可能な液封防振装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するための液封防振装置として、内筒と、内筒の外周側に設けられた中間筒と、内筒と前記中間筒との間に介在するゴム材と、中間筒の外周側に設けられた外筒と、ゴム材により区画され、前記内筒の周方向に分かれて形成された複数の液室と、複数の液室間に連通し、各液室に封入された液体の流動を可能とするオリフィス通路とを備えた液封防振装置であって、オリフィス通路は、内筒の周方向に沿って延長する主流路と、両端部が主流路と連通し、主流路を流れる液体の特定方向に沿って内筒の軸方向に対して傾斜するループ状流路とを有する異方性区間を備えた構成とした。
本構成によれば、ループ状流路が主流路を流れる液体の特定方向に沿って内筒の軸方向に対して傾斜しているため、液体が主流路を特定方向に流れる場合には、主流路を流れる液体と、ループ状流路から主流路に還流する液体との流通方向が逆向きとなって互いに干渉するため、液体が主流路を特定方向とは逆方向に流れる場合と比較した場合に、その流動性が減少（悪くなる）する。
よって、弁や非ニュートン流体を使用することなく、かつ、省スペースで、液体の流通方向によって振動特性を変化させることが可能となる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

実施形態１に係る液封防振装置を示す図である。 実施形態１に係る液封防振装置の平面図と縦断面図である。 異方性通路の概要を説明するための図である。 実施形態２に係る液封防振装置を示す図である。 実施形態３に係る液封防振装置を示す図である。

実施形態１
［液封防振装置の構成］
図１（ａ）は、実施形態１に係る液封防振装置１を示す概略斜視図である。図１（ｂ）は、外筒６０を中間筒２０から取り外した状態を示す概略斜視図、図１（ｃ）は、中間筒２０からオリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒを更に取り外した状態を示す概略斜視図である。また、図２（ａ）は液封防振装置１の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。以下、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の一点鎖線で示す上下方向と一致する内筒１０の中心軸Ｊを軸方向と言い、図２の各矢印で示す上下、左右、前後方向を液封防振装置１の上下、左右、前後方向として説明する。

液封防振装置１は、内筒１０、中間筒２０、ゴム材３０、一対のオリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒ、異方性通路５０、及び、外筒６０を備える。内筒１０は、例えば、自動車のサスペンションアーム等の振動発生部に組み付けられ、外筒６０は車体フレーム等の振動受動部に組み付けられる。

内筒１０は、中心に貫通孔１２が形成された円筒状の部材であって、アルミニウムや鉄等の金属から構成される。内筒１０の長さ寸法は中間筒２０及び外筒６０の長さ寸法よりも長く形成される。即ち、内筒１０の上端部及び下端部は、それぞれ、中間筒２０の上端部及び下端部、外筒６０の上端部及び下端部よりも上方及び下方に突出している。また、貫通孔１２の中心軸は内筒１０の中心軸Ｊと同軸である。

中間筒２０は、内筒１０と同軸上において内筒１０の外周側に設けられ、ゴム材３０を介して内筒１０に連結される。図２に示すように、中間筒２０は、内筒１０の上端側に配置された円筒状の上側環状部２２と、下方に配置された円筒状の下側環状部２４と、上側環状部２２と下側環状部２４とを連結する一対の接続部２６とを備える。下側環状部２４の内径寸法及び外径寸法は、上側環状部２２の内径寸法及び外径寸法と同じである。接続部２６は、前後方向にそれぞれ設けられ、上側環状部２２及び下側環状部２４よりも縮径され、軸方向と平行に延長する直線部２６ａを有する。直線部２６ａの上部は、径方向外側に向かって傾斜する上側接続片２６ｂを介して上側環状部２２と接続される。直線部２６ａの下部は、径方向外側に向かって傾斜する下側接続片２６ｃを介して下側環状部２４と接続される。

図２（ｂ），（ｃ）に示すように、ゴム材３０は、内筒１０と中間筒２０との間に加硫接着され、内筒１０と中間筒２０とを弾性的に連結する。ゴム材３０は、内筒１０の上端側から中間筒２０の上側環状部２２に向けて延在する上壁部３２と、内筒１０の下端側から中間筒２０の下側環状部２４に向けて延在する下壁部３４とを有する。上壁部３２と下壁部３４は、内筒１０の外周を被覆する被覆部３８により接続される。被覆部３８は、上壁部３２及び下壁部３４に対して径方向内側に窪むように形成されており、その外周面は、上壁部３２の下面及び下壁部３４の上面、及びオリフィス形成部材４０Ｌ；４０Ｒの内周面と共に液室ＷＬ；ＷＲの一部を区画する。

図２（ｃ）に示すように、ゴム材３０は、周方向の所定範囲に渡って形成された隔壁部３６を有する。隔壁部３６が液室ＷＬ,ＷＲ間に形成されることにより、液室ＷＬ,ＷＲが周方向に間隔を有して離間した状態となる。なお、液室の数や形状、範囲、或いは、ゴム材３０の断面形状は減衰特性等の要求に応じて適宜設定可能である。また、液室ＷＬ，ＷＲには、例えば、エチレングリコール、水、シリコーンオイル等が封入されている。

図１（ｂ）,（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、後側に位置する隔壁部３６には、外筒６０側に開口し、外筒６０の内周面によって閉塞された異方性通路５０が形成される。
図１（ｂ）に示すように、異方性通路５０の両端部はそれぞれ、周方向に隣り合うオリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒに形成された接続流路４６及び接続開口部４８を介して、液室ＷＬ，ＷＲに連通する。なお、異方性通路５０の詳細な態様については後述する。

図２（ｂ）に示すように、オリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒは左右方向に分かれて設けられた平面視弧状に延長する一対の部材であって、例えば樹脂やゴムから形成される。なお、以下の説明において左右の区別のない場合には、符号Ｌ，Ｒを省略する。
オリフィス形成部材４０は、本体部４２と、オリフィス通路を構成する溝部４４と、接続流路４６と、接続開口部４８とを備える。オリフィス形成部材４０は、被覆部３８の外周面と外筒６０の内周面との間の位置にて加硫接着によりはめ込まれ、周方向の両端面が隔壁部３６の周方向両端面と密接し、軸方向（上下方向）の両端面が上側環状部２２及び上壁部３２の下端面と、下側環状部２４及び下壁部３４の上端面とそれぞれ密接する。以下、オリフィス形成部材４０が取り付けられたものを内筒ユニット７０という場合がある。当該内筒ユニット７０の構成要素は、内筒１０、中間筒２０、ゴム材３０、オリフィス形成部材４０である。

本体部４２は、ゴム材料からなる断面形状が台形状とされた部位である。オリフィス通路を構成する溝部４４は、本体部４２の外周面に形成され、周方向に沿って延在する溝幅が狭く深さの浅溝であって、外筒６０の内周面側に開口する。また、図示の例では、溝部４４は、軸方向の上部に形成され、周方向に延在する上側直線部４４ａと、軸方向の下部に形成され、周方向に延在する下側直線部４４ｂと、上側直線部４４ａ及び下側直線部４４ｂとを一端側（図示では後側）で連通する円弧状の折り返し部４４ｃを有する。

オリフィス形成部材４０Ｌ；４０Ｒの上側直線部４４ａは、それぞれ不図示の開口部を介して液室ＷＬ；ＷＲと連通している。また、オリフィス形成部材４０Ｌ；４０Ｒの下側直線部４４ａ同士は、前側の隔壁部３６に形成された連通路４０ｋを介して互いに連通している。よって、例えば液室ＷＬに封入された液体は、オリフィス形成部材４０Ｌの上側直線部４４ａ、折り返し部４４ｃ、下側直線部４４ｂを経て、隔壁部３６に形成された連通路４０ｋを経由し、オリフィス形成部材４０Ｒの下側直線部４４ｂ、折り返し部４４ｃ、上側直線部４４ａを経て液室ＷＲに流入することとなる。また、液室ＷＲに封入された液体は、上記経路とは逆の経路を経て液室ＷＬに流入する。

外筒６０は、内筒１０と同軸上に中間筒２０の径方向外側に配置される円筒状の部材であって、アルミニウムや鉄等の金属から構成される。外筒６０は、中間筒２０及びオリフィス形成部材４０の外周面を覆うように密接する。

このように、本実施形態においては、主としてオリフィス形成部材４０に形成された溝部４４によって構成された液体流路としてのオリフィス通路を備えており、当該オリフィス通路をメインの通路とした場合に、さらにサブとなるオリフィス通路としての異方性通路５０を備える。以下、異方性通路５０について詳説する。

［異方性通路について］
図１（ｃ）に示すように、異方性通路５０は、後側に位置する隔壁部３６の外周面に形成された溝により構成され、周方向に沿って延長する主流路５２と、両端部が主流路５２に接続、連通し、上下方向に延長する複数のループ状流路５４とを備える。

図３に示すように、ループ状流路５４における主流路５２と連通する一方の流路５４ａ及び主流路５２と連通する他方の流路５４ｂは反転路５４ｃを介して連通する。一方の流路５４ａと他方の流路５４ｂは、周方向に延在する主流路５２と直交する軸方向に対して同一方向に傾斜（周方向の一方に傾斜）する。
従って、外筒６０に対する内筒１の相対的な変位により発生する液室ＷＬ；ＷＲの容積変化により、液体が、図３（ａ）に示す主流路５２を矢印方向に流れる場合には、主流路５２を流れる液体がループ状流路５４の一方の流路５４ａに流れ込むことなく、液体は主流路５２を経由して流動することとなる。

一方、液体が、図３（ｂ）に示す矢印方向に流れる場合には、主流路５２を流れる液体がループ状流路５４の他方の流路５４ｂに分岐して流れ込み、反転路５４ｃを経由して一方の流路５４ａから主流路５２に向けて還流するように合流する。そして、このとき流路５４ａから主流路５２に合流する液体の流れの方向は、主流路５２の流れの方向とは逆方向となるため、主流路５２の流れと流路５４ａからの流れとが干渉し合い、図３（ａ）の場合との比較において液体の流動性が低下する。

このように、異方性通路５０は、液室ＷＬ；ＷＲ間を流動可能な液体における特定方向へ流通する場合の流動性と、当該特定方向とは逆方向へ流通する場合の流動性との間に差を生じさせること、換言すれば、液体の流通方向に応じて減衰特性を変化させることができ、結果として振動特性を変化させることができる。なお、図１（ｂ）の例では、主流路５２の溝幅ｗ５を溝部４４の溝幅ｗ４より狭く形成しているが、メイン通路とサブ通路の溝幅の大小関係や主流路５２とループ状流路５４との溝幅の関係によって各特定を変化させることができる。

［製造方法について］
次に、液封防振装置１の製造方法について概説する。まず、内筒１０、中間筒２０、オリフィス形成部材４０、及び、外筒６０を個別に作製する。次に、内筒１０と中間筒２０と未加硫ゴムとを金型内に配置し、金型を加熱しながら圧力をかけて、ゲートから未加硫ゴムをキャビティ内に充填する。そして、所定時間加硫した後に脱型する。なお、金型には、異方性通路５０を構成する各溝と対応する形状の凸部が形成されている。当該加硫工程によって、内筒１０と中間筒２０とがゴム材３０を介して一体化される。次に、一対のオリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒをゴム材３０の隔壁部３６；３６間に取付けることにより、内筒ユニット７０が完成する。最後に、外筒６０に対して内筒ユニット７０を液中にて圧入することにより、所定の液体が液室ＷＬ；ＷＲ内に封入された液封防振装置１が完成する。また、外筒６０への圧入によって、外筒６０の内周面に面する各溝の開口が閉鎖され、液体が流動可能なオリフィス通路（メイン通路、サブ通路）が構成される。

［実施形態２］
図４は、他の実施形態に係る液封防振装置１を示す図である。なお、以下の説明において実施形１と同一構成については同一符号を用いて説明を省略する。実施形態１に係る液封防振装置１では、主としてオリフィス形成部材４０Ｌ，４０Ｒに形成された溝部４４によって構成されたメイン通路と、主として後側の隔壁部３６に形成された溝としての主流路５２及びループ状流路５４によって構成されたサブ通路とをそれぞれ独立して系統が異なる通路としたが、同図の液封防振装置１は、これらの通路が同一系統内に存在する点で異なる。

同図の液封防振装置１は、隔壁部３６を介して隣り合うオリフィス形成部材４０Ｌ；４０Ｒに形成された溝部４４同士が異方性通路５０を介して互いに連通する。詳細には、オリフィス形成部材４０Ｌ；４０Ｒの溝部４４における上側直線部４４ａの一端部が接続流路４６及び接続開口部４８を介して液室ＷＬに連通する。上側直線部４４ａは、図外の折り返し路を経由して下側直線部４４ｂと連通している。

そして、同図の下側直線部４４ｂ；４４ｂの端部同士は、異方性通路５０を介して互いに接続、連通している。具体的には、下側直線部４４ｂ；４４ｂの端部がそれぞれ主流路５２の一端部、他端部と連通しており、液室ＷＬ；ＷＲ間に渡る流路系統が確立される。

このように、実施形態２に係る液室防振装置１では、実施形態１において独立した系統として確立されたメイン通路とサブ通路とが１系統として組み込まれ、１系統内に異方性区間が組み込まれた構成であり、このような構成であっても液体が流れる流通方向に応じて液体の流動性に差を生じさせ、減衰特性及び振動特性を変化させることができる。

［実施形態３］
図５（ａ）は、他の実施形態に係る液封防振装置１を示す図である。上述の各実施形態に係る液封防振装置１では、隔壁部３６に異方性通路５０を設けた構成としたが、本実施形態では、オリフィス形成部材４０に異方性通路５０を設けた点で異なる。同図のオリフィス形成部材４０には、液室Ｗと連通する上側直線部４４ａと下側直線部４４ｂと、折り返し部４４ｃとが形成され、折り返し部４４ｃ及び下側直線部４４ｂの端部が異方性通路５０（異方性区間）を構成する主流路５２と接続、連通した形態である。なお、異方性通路５０の位置は、任意であって良く、上側直線部４４ａと折り返し部４４ｃとの間や、折り返し部４４ｃ自体の形状を異方性通路５０の形状としても良い。また、このようなオリフィス形成部材４０は、片側だけに設けても、両側に一対設けてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

例えば、各実施形態において、溝部４４を上側直線部４４ａと下側直線部４４ｂ及び折り返し部４４ｃとを有する構成としたが、上側直線部４４ａ又は下側直線部４４ｂのみの構成であっても良い。

１ 液封防振装置、１０ 内筒、１２ 貫通孔、２０ 中間筒、２２ 上側環状部、
２４ 下側環状部、２６ 接続部、３０ ゴム材、３２ 上壁部、３４ 下壁部、
３６ 隔壁部、３８ 被覆部、４０ オリフィス形成部材、４２ 本体部、４４ 溝部、
５０ 異方性通路、５２ 主流路、５４ ループ状流路、６０ 外筒、
７０ 内筒ユニット、Ｗ（ＷＬ；ＷＲ） 液室。

Claims (4)

1. 内筒と、
   前記内筒の外周側に設けられた中間筒と、
   前記内筒と前記中間筒との間に介在するゴム材と、
   前記中間筒の外周側に設けられた外筒と、
   前記ゴム材により区画され、前記内筒の周方向に分かれて形成された複数の液室と、
   前記複数の液室間に連通し、各液室に封入された液体の流動を可能とするオリフィス通路と、
   を備えた液封防振装置であって、
   前記オリフィス通路は、
   前記内筒の周方向に沿って延長する主流路と、
   両端部が前記主流路と連通し、前記主流路を流れる液体の特定方向に沿って前記内筒の軸方向に対して傾斜するループ状流路とを有する異方性区間を備えたことを特徴とする液封防振装置。
2. 前記異方性区間が、前記各液室を周方向に区画する前記ゴム材の隔壁部の外周面に形成されたことを特徴とする請求項１記載の液封防振装置。
3. 前記異方性区間が、前記外筒の内周面と接し、前記各液室の径方向外側を区画するオリフィス形成部材の外周面に形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液封防振装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかの異方性区間を備えたオリフィス通路と、当該オリフィス通路とは異なる系統であって、前記各液室に封入された液体の流動を可能とする他のオリフィス通路と、
   を備えたことを特徴とする液封防振装置。

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