JP3541871B2 - 電子制御式液体封入マウント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車エンジン等の振動体に対する防振支持手段として用いられる液体封入マウントに関し、特に、前記振動体からの入力振動による荷重変化を検出するセンサからの信号に基づいて駆動されるアクチュエータによって伝達振動を吸収する電子制御式液体封入マウントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンを車体フレームに弾性的に支持する電子制御式液体封入マウントの典型的な従来例においては、車体のバウンド等の衝撃による低周波大振幅の変位入力に対しては、支持ばねが大きな変形を受けることにより、二つの液室の間で封入液がオリフィスを介して液柱共振により反復移動し、この時の流動抵抗によって大きな減衰力を得る。また、アイドリング時の機関振動等による中・高周波域の小振幅の継続的な入力振動に対しては、振動による伝達荷重の変化を検出する荷重センサからの信号に応じて駆動されるアクチュエータが、前記入力振動と逆位相の脈動を液室内の封入液に与えることによって、振動入力による封入液の圧力変動が吸収され、動ばね定数が低くなって優れた振動絶縁性を発揮する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の電子制御式液体封入マウントにおいては、当該マウントの動ばね定数を低下させて振動を有効に絶縁するのに最適な信号をアクチュエータに与える目的で、荷重センサがエンジン側からの入力振動のみを検出するように構成されているが、センサ周囲の部品点数が多く、構造が複雑であるといった問題が指摘される。
【０００４】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、部品数を削減して簡素な構造とすると共に、優れた性能を発揮し得る電子制御式液体封入マウントを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題は本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係る電子制御式液体封入マウントは、支持対象の振動体側に連結されるケースの内周にアクチュエータが装着され、支持体側に連結されるセンターボスと前記ケースとの間に円周方向に連続したエラストマからなる支持ばね及びダイアフラムが一体的に介在され、前記アクチュエータと支持ばねとの間及び前記支持ばねとダイアフラムとの間にそれぞれ液体が充填された第一及び第二液室が画成され、前記第一及び第二液室が前記ケースに形成されたオリフィスを介して互いに連通し、前記アクチュエータは前記第一液室の圧力を検出する荷重センサからの検出信号に応じて駆動されるものであり、前記荷重センサが、前記センターボスに前記第一液室に臨んで開設した検出孔内に固定されると共に、前記支持ばねと一体にかつ前記検出孔を閉塞するように形成された弾性体の一部と接触されている。
【０００６】
上記構成によると、衝撃等による低周波大振幅の変位入力に対しては、従来と同様、ケースとセンターボスとの間で支持ばねが大きな変形を受けることにより、第一及び第二液室の間で封入液体がオリフィスを介して液柱共振により反復移動し、この時の流動抵抗によって大きな減衰力を得る。また、振動体の例えば機関振動等による中・高周波域の小振幅の継続的な振動入力に対しては、この振動による第一液室の液圧変化をセンターボスの検出孔内の弾性体を介して荷重センサが検出し、この荷重センサから出力される信号に応じて駆動されるアクチュエータが、前記入力振動と逆位相の脈動を液室内の封入液体に与えることによって、前記封入液体の液圧変動が有効に吸収され、動ばね定数が低くなって優れた振動絶縁性を発揮する。
【０００７】
この構成においては、第一液室の液圧変化を荷重センサに伝達する弾性体が、支持ばねと一体に成形されるため、部品数及び製造の際の工数が少なくて済む。また、前記センサは振動体からの入力振動による第一液室の液圧変化を検出するものであって、支持体側からの振動は検出しないため、前記振動体からの振動を有効に絶縁するのに最適な信号をアクチュエータに与えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る電子制御式液体封入マウントの好適な一実施形態を示す概略的な断面図で、参照符号１１は複数の環状ケース部材１１１〜１１３からなるケース、１２はこのケース１１の下方に同心的に配置されたセンターボスである。
【０００９】
ケース１１における中間のケース部材１１２の内周面とセンターボス１２のテーパ状に形成された外周面との間には、エラストマで傘状に成形された、円周方向に連続した支持ばね１３が加硫接着されている。また、参照符号１４はエラストマで蛇腹状に成形されたダイアフラムで、その外周部はケース１１における下端のケース部材１１３の内周面と一体化されており、内周部はセンターボス１２の下部外周に一体的に固定されている。
【００１０】
ケース１１における上端の環状ケース部材１１１には、その内周を塞ぐようにアクチュエータ１５が取り付けられている。このアクチュエータ１５は、前記ケース部材１１１の内周に密封的に嵌着された状態で固定された磁性体からなる円盤状のヨーク１５１と、このヨーク１５１の下面側に形成された環状の凹部１５１ａ内に収容された励磁コイル１５２と、前記ケース１１における上端のケース部材１１１と中間のケース部材１１２との間に挟持された支持環１５３と、前記ヨーク１５１の下面と適当な隙間を介して対向した状態に配置された磁性体からなる振動板１５４と、この振動板１５４を前記支持環１５３の内周に上下変位可能な状態に弾性的に支持する環状の板ばね１５５とを備える。
【００１１】
すなわちこのアクチュエータ１５は、励磁コイル１５２に供給される励磁電流を制御することによって、この励磁コイル１５２とヨーク１５１とで構成される電磁石の磁力が変化し、この磁力変化によって、振動板１５４が板ばね１５５の変形を伴いながら上下に変位されるものである。
【００１２】
ケース１１の内周であってアクチュエータ１５の振動板１５４と支持ばね１３との間には第一液室Ａが画成され、支持ばね１３とダイアフラム１４との間には第二液室Ｂが画成され、これら両液室Ａ，Ｂには液体が充填されている。ケース１１における中間のケース部材１１２には、その円周方向に沿って螺旋状に延びると共に一端が第一液室Ａに開放され、他端が第二液室Ｂに開放されたオリフィスＣが形成されている。すなわち前記第一液室Ａと第二液室ＢはオリフィスＣを介して互いに連通しており、このオリフィスＣにおける液柱共振周波数は、オリフィスＣの流路長さや流路断面面積等によって、衝撃等の振動に対応する低周波数域にチューニングされる。
【００１３】
アクチュエータ１５のヨーク１５１の上面中央部には当該マウントによる支持対象の振動体である自動車エンジン１側に連結する螺子部材（図示省略）を螺合装着するための螺子穴１５１ｂが形成されており、すなわち当該液体封入マウントは、ケース１１が前記ヨーク１５１及び螺子部材を介して前記エンジン１側に連結されるようになっている。また、センターボス１２の下面には、支持体である自動車の車体フレーム２側に連結する取付螺子部１６１を有するボルトプレート１６が複数の螺子部材１６２を介して固定されており、すなわち当該液体封入マウントは、センターボス１２がボルトプレート１６を介して前記車体フレーム２側に連結されるようになっている。
【００１４】
センターボス１２には、その中央部を上下に貫通する検出孔１２１が開設されており、この検出孔１２１内には圧電素子からなる荷重センサ１８が配置されている。これを更に詳しく説明すると、図２に示すように、前記検出孔１２１の中間部には下向きの環状座面１２１ａが形成される一方、ボルトプレート１６の上面中央部には、螺子部材１６２によるセンターボス１２への締め付け固定状態において、前記検出孔１２１に下側から挿入されて前記環状座面１２１ａと対向する環状突起１６３が形成されており、前記荷重センサ１８は、その外周部が前記環状座面１２１ａと環状突起１６３との間に挟持されることによって前記検出孔１２１内に固定されている。
【００１５】
センターボス１２に開設された検出孔１２１における第一液室Ａ側の開口端部は弾性体１７によって密閉されている。この弾性体１７は支持ばね１３を形成しているエラストマ材料の一部を回し込んで形成されているものであり、前記開口端部を閉塞するように形成された膜部１７１と、この膜部１７１から前記検出孔１２１の内周へ適当な隙間を介して延在された突起部１７２とからなる。前記突起部１７２の高さは前記開口端部から検出孔１２１の環状座面１２１ａまでの長さと同等もしくはそれより僅かに長く、このため前記突起部１７２の先端面１７２ａは常に荷重センサ１８の片面に接触された状態にある。
【００１６】
弾性体１７は、膜部１７１が検出孔１２１を閉塞して封入液体をシールする機能と、突起部１７２が荷重センサ１８へ第一液室Ａ内の液圧変化を伝達する機能とを有するものである。すなわち第一液室Ａにおける封入液体の圧力が変化すると、前記弾性体１７は、検出孔１２１内で可動状態にある突起部１７２が膜部１７１を介して変位力され、荷重センサ１８に歪を与える。そして、圧電素子からなる荷重センサ１８は、その歪−電圧変換効果によって、前記液圧変化に対応する波形の電圧を発生するものである。荷重センサ１８からは、前記電圧信号（検出信号）を取り出す導線１８ａが、ボルトプレート１６に形成された溝１６ａ内を通って当該液体封入マウントの外部へ導出されている。
【００１７】
荷重センサ１８とアクチュエータ１５における励磁コイル１５２との間には制御部３が設けられている。この制御部３は、荷重センサ１８から与えられた検出信号を処理し、この信号に基づいて前記励磁コイル１５２への励磁電流を制御し、すなわち前記検出信号に応じた励磁電流を供給するものである。
【００１８】
上記実施形態による電子制御式液体封入マウントは、先の説明のようにケース１１側がエンジン１側に連結される一方、センターボス１２側が車体フレーム２側に連結されることによってエンジン１を車体フレーム２上に弾性的に支持するものである。
【００１９】
ここで、支持ばね１３のばね定数をＫ、当該液体封入マウントへの変位入力によって加圧される第一液室Ａの液圧をＰ、この液圧Ｐの上下方向の受圧面積をＳとすると、上下方向の振動変位Ｘの入力があった時にエンジン１側と車体フレーム２側との間で伝達される荷重は、支持ばね１３の変位によって生じる荷重ＫＸと、液圧Ｐの変化によって生じる荷重ＰＳとの和である。
【００２０】
そして例えば走行中の車体のバウンド等の衝撃による低周波大振幅の変位が入力された場合は、上下に大きく相対変位されるケース１１とセンターボス１２との間で支持ばね１３が大きな変形を受けることによる第一液室Ａの容積変化に伴い、封入液体がオリフィスＣを通じて第一液室Ａと第二液室Ｂとの間を液柱共振によって反復移動する。このため変位入力による第一液室Ａの液圧Ｐの変化が吸収され、すなわち第一液室Ａの封入液体を介して伝達される荷重ＰＳが小さくなって優れた緩衝性を得ると共に、オリフィスＣを封入液体が流動する際の流動抵抗による高減衰作用によって、衝撃に伴う振動を速やかに収束させる。
【００２１】
また、エンジン１の駆動に伴い発生する機関振動によって、オリフィスＣの液柱共振周波数よりも周波数の高い、中・高周波域の継続的な小振幅の振動変位が入力された場合は、オリフィスＣにおける液柱慣性が大きくなり、第一液室Ａと第二液室Ｂとの間でオリフィスＣでの液柱共振による封入液体の反復移動が起こらなくなるため、前記振動変位の入力に対応して第一液室Ａの液圧Ｐが反復的に変化する。そしてこの液圧Ｐの変化は弾性体１７の突起部１７２を介して検出孔１２１内の荷重センサ１８に伝達され、この荷重センサ１８は、前記圧力変化により受ける歪と対応する検出信号、すなわち前記入力振動と対応する検出信号を出力する。アクチュエータ１５の励磁コイル１５２に与えられる励磁電流は、制御部３により前記検出信号に応じて制御されるため、アクチュエータ１５の振動板１５４は前記入力振動と逆の位相で振動変位され、前記液圧Ｐの変動を相殺するような脈動を封入液体に与える。したがって伝達荷重ＰＳが小さくなり、振動絶縁性が向上する。
【００２２】
先に説明したように、エンジン１の振動によって車体フレーム２側へ伝達される荷重は、支持ばね１３を介して伝達される力ＫＸと、第一液室Ａの封入液体を介して伝達される力ＰＳによって決定されるものであるため、液圧Ｐの変化を適切に制御すれば前記伝達荷重を限りなく０に近付けて振動を絶縁することができる。そしてこの実施形態によれば、荷重センサ１８は、弾性体１７によってエンジン１側からの振動入力による液圧Ｐのみを検出し、車体フレーム２側の振動は殆ど検出しないため、前記伝達荷重を０に近付けるためのアクチュエータ１５の制御に有効な信号を与えることができる。
【００２３】
また図示の断面から明らかなように、この実施形態によれば、荷重センサ１８に液圧Ｐを伝達する弾性体１７が、ケース１１における環状ケース部材１１２とセンターボス１２との間にエラストマ材料で支持ばね１３を加硫成形（加硫接着）する際に同時に一体的に成形されたものであり、成形工程の増大を招来するものではない。また荷重センサ１８の装着も、センターボス１２にボルトプレート１６を取り付ける際に容易に行うことができ、センサ周りが極めて簡素な構造となっている。
【００２４】
なお、本発明は図示の一実施形態に限定されるものではない。例えばケース１１や、アクチュエータ１５、弾性体１７等の細部の形状等は種々の変更が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る電子制御式液体封入マウントによると、低周波大振幅の変位入力に対しては、第一及び第二液室の間で封入液体がオリフィスを介して液柱共振により反復移動することによって高減衰を得るものであり、また、振動体からの中・高周波域の小振幅の継続的な振動入力に対しては、この振動による第一液室の圧力変化を弾性体を介して荷重センサが検出し、その検出信号に応じて駆動されるアクチュエータが、前記入力振動と逆位相の脈動を第一液室内の封入液体に与えることによって、動ばね定数を低下させるので、優れた振動絶縁性を発揮することができる。
【００２６】
そして、支持ばねと一体に成形された弾性体によって、荷重センサが振動入力による第一液室の液圧変化のみを検出するようにしたため、センサ周りの構造が複雑化せず、部品数及び製造の際の工数を増大させることなく、前記アクチュエータに、振動体から入力される振動を絶縁するのに最適な信号を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子制御式液体封入マウントの好ましい一実施形態を示す断面図である。
【図２】上記実施形態における要部を拡大して示す部分的な断面図である。
【符号の説明】
１ エンジン（振動体）
２ 車体フレーム（支持体）
３ 制御部
１１ ケース
１１１〜１１３ ケース部材
１２ センターボス
１２１ 検出孔
１２１ａ 環状座面
１３ 支持ばね
１４ ダイアフラム
１５ アクチュエータ
１５１ ヨーク
１５２ 励磁コイル
１５３ 支持環
１５４ 振動板
１５５ 板ばね
１６ ボルトプレート
１６１ 取付螺子部
１６２ 止め螺子
１６３ 環状突起
１７ 弾性体
１７１ 膜部
１７２ 突起部
１８ 荷重センサ
１８ａ 導線
Ａ 第一液室
Ｂ 第二液室
Ｃ オリフィス

Claims (1)

1. 支持対象の振動体（１）側に連結されるケース（１１）の内周にアクチュエータ（１５）が装着され、
   支持体（２）側に連結されるセンターボス（１２）と前記ケース（１１）との間に円周方向に連続したエラストマからなる支持ばね（１３）及びダイアフラム（１４）が一体的に介在され、
   前記アクチュエータ（１５）と支持ばね（１３）との間及び前記支持ばね（１３）とダイアフラム（１４）との間にそれぞれ液体が充填された第一及び第二液室（Ａ，Ｂ）が画成され、
   前記第一及び第二液室（Ａ，Ｂ）が前記ケース（１１）に形成されたオリフィス（Ｃ）を介して互いに連通し、
   前記アクチュエータ（１５）は前記第一液室（Ａ）の圧力を検出する荷重センサ（１８）からの検出信号に応じて駆動されるものであり、
   前記荷重センサ（１８）が、前記センターボス（１２）に第一液室（Ａ）に臨んで開設した検出孔（１２１）内に固定されると共に、前記支持ばね（１３）と一体にかつ前記検出孔（１２１）を閉塞するように形成された弾性体（１７）の一部と接触されているたことを特徴とする電子制御式液体封入マウント。

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