JP3554981B2 - 液体封入式防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部に封入された流体（液体）の流動に基づいて防振効果の得られるようにした液体封入式防振装置に関するものであり、特に、液体の流動に伴なって発揮される防振特性を、エンジン吸入負圧にて駆動される加振装置をもって複数段に切換えることができるようにするとともに、アイドリング振動に対応するオリフィスとエンジンシェークに対応するオリフィスとの、それぞれの特性を相互に連成させるようにした液体封入式防振装置に関するものである。

防振装置のうち、特に、自動車用のエンジンマウント等にあっては、動力源であるところのエンジンが、アイドリング運転の状態から最大回転速度までの間、種々の状況下で使用されるものであるため、広い範囲の周波数に対応できるものでなければならない。このような複数の条件に対応させるために、内部に液室を設け、更には、当該液室内に特定の周波数にて振動するボイスコイル等からなる振動子を設けるようにした、いわゆるボイスコイルタイプの液体封入式防振装置が既に案出されており、例えば特開平５−１４９３６９号公報等により公知となっている。しかしながら、これらの公知のものは、複数の液室を設けるようにするとともに、当該液室内にピストン等からなる可動片を設け、更に、当該可動片を駆動するボイスコイルを設けるようにする等、その構造が複雑なものとなっている。従って、これらの公知のものは、加振コイル及び永久磁石を初めとして、多くの部品を要する等、防振装置として全体的に重くならざるを得ないと言う問題点がある。このような問題点を解決するために、エンジンの吸入負圧にて駆動される簡単な機構からなる加振装置を設け、これによって、アイドリング振動を初めとした各種振動の遮断を図るようにしたものが、本出願人によって既に出願され、公知となっている（特開平１０−１８４７７５号公報参照）。

ところで、上記従来のものは、主室と副室との間を連結する第一オリフィスが、主に５〜１５Ｈｚの低周波数の振動であるエンジンシェークの減衰を目的に、その径（Ａ）及び長さ（Ｌ）が設定されるようになっているものである。また、主室と、平衡室の第二ダイヤフラムにてその室壁の一部が形成される第三液室との間を連結する第二オリフィスは、主にエンジンアイドリング振動を対象とした約２５Ｈｚ〜４０Ｈｚ付近の振動に共振するよう、その径（Ａ）及び長さ（Ｌ）が設定されるようになっているものである。このように、二つのオリフィスを別個独立に設けることによって、エンジンシェークの減衰とエンジンアイドリング振動の吸収・遮断とを図るようにしているものである。すなわち、エンジンシェークの入力を対象とした場合のように、主室内の液圧が上昇するようになった場合には、当該主室内の液体が第一オリフィスを経由して副室側へ流動するようにし、これによって高減衰特性を得るようにしているものである。このように上記第一オリフィスの特性と第二オリフィスの特性とがお互いに干渉することのないように設定するのが、一般的に常識となっている。従って、アイドル振動に対する低動バネ特性化は第二オリフィスのチューニングのみにて行なわれるものと考えられていた。このような加振型の液体封入式防振装置において、主室と副室との間を、第二オリフィス及び第一オリフィスを直列に設けることによって連結するようにし、これによってアイドリング振動を対象とした振動数域において本液体封入式防振装置全体の動バネ定数を著しく低下させるようにした液体封入式防振装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、本発明のものにおいては、液体封入式防振装置に関して、振動体に取り付けられる第一の連結部材と、車体側に取り付けられる第二の連結部材と、これら第一の連結部材と第二の連結部材との間にあって上記振動体からの振動を吸収及び遮断するインシュレータと、当該インシュレータの一部にてその室壁が形成されるものであって液体の封入される主室と、当該主室に、後記第二オリフィス及び第一オリフィスを介して連結されるとともに、第一ダイヤフラムにてその室壁の一部が形成される副室と、上記主室に第二オリフィスを介して連結されるとともに、上記第一オリフィスを介して副室にも連結される第三液室と、当該第三液室に対して第二ダイヤフラムを介して区画形成されるものであって、大気圧及び負圧のうち、いずれか一方のものが導入されるように形成された平衡室と、からなるとともに、このような構成からなる上記平衡室に、負圧及び大気圧のうちのいずれか一方のものを導入させるように切換作動をする切換手段を設け、当該切換手段の切換作動を制御するものであってアイドリング振動領域においては上記平衡室に大気圧と負圧をエンジン振動に同期させた状態で交互に導入して上記第二ダイヤフラムを振動させるように、また、それ以外の領域では上記平衡室に大気圧が連続的に導入されるように制御をする制御手段を設け、更には、上記第一オリフィス及び第二オリフィスを直列に設けるようにした構成を採ることとした。

このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、上記第二ダイヤフラムの振動によって、上記第三液室内に生じた加振力は、上記第一オリフィスの共振作用にて更に増幅された状態で上記第二オリフィスを経由して主室内の液体へと伝播されることとなる。すなわち、主室内の液体へ伝播される加振力（発生力）を、上記第一オリフィスにて増幅させた状態で、上記主室内へと入力させることができるようになり、アイドリング振動の吸収及び遮断機能を更に高めさせることができるようになる。また、エンジンシェークの入力に対しては、上記主室内へは第二オリフィスのみが直接開口するようになっていることより、主室内の液体は第二オリフィス及び第一オリフィスを経由して副室へと流動することとなり、これによって、高減衰特性が得られることとなる。従って、エンジンシェークの吸収及び遮断は効率良く行なわれることとなる。

本発明によれば、上記第一オリフィスと第二オリフィスとを直列に設けるようにするとともに、上記第一オリフィスの特性を第二ダイヤフラムのアイドリング振動に対応した加振周波数に共振させるようにしたので、これによって主室内の液体及びインシュレータへの加振力を増幅した状態で伝達することができるようになった。その結果、アイドリング振動を初めとした各種振動の吸収及び遮断を、より効果的に行なうことができるようになった。

まず、参考例について説明する。参考例にかかるものの、その構成は、図１に示す如く、振動体に取り付けられるものであって第一の連結部材を形成する上部連結部材６と、車体側のメンバ等に取り付けられるものであって第二の連結部材を形成する下部連結部材９と、これら上部連結部材６と下部連結部材９との間にあって上記振動体からの振動を吸収及び遮断するインシュレータ２と、当該インシュレータ２に対して直列に設けられるものであって非圧縮性流体である液体の封入される主室１２及び副室１６、更には、これら主室１２と副室１６との間を連結するものであって液体の流動する第一オリフィス１５等からなる防振機構部１と、当該防振機構部１の一部を形成するものであって、第三液室１２３との間に第二ダイヤフラム１１を介して区画形成される平衡室１３に、負圧または大気圧のうち、いずれか一方のものを連続的に、あるいはエンジン振動に同期させた状態で交互に導入させるように切換作動をする切換手段３と、当該切換手段３の切換作動を制御する制御手段５と、からなることを基本とするものである。

このような基本構成からなるものにおいて、上記インシュレータ２は、防振ゴム材等のゴム状弾性体からなるものであり、上記上部連結部材６に、その一方の端面が加硫接着手段等により一体的に結合されるようになっているものである。そして、このようなインシュレータ２に対して直列に設けられる防振機構部１は、上記インシュレータ２の下方部に、当該インシュレータ２に連続して設けられるものであって液体の封入される主室１２と、当該主室１２に第二オリフィス１２５を介して連結されるとともに、当該主室１２内の液体が導入されるように形成された第三液室１２３と、当該第三液室１２３に対して第二ダイヤフラム１１を介して区画形成されるものであって負圧または大気圧の導入される平衡室１３と、上記主室１２に対して仕切板１４を介して設けられるものであって上記主室１２と同様、液体の封入される副室１６と、これら主室１２と副室１６との間を連結する第一オリフィス１５と、上記副室１６の下方部に第一ダイヤフラム１７を介して設けられるものであって、常に大気の導入される空気室１８と、からなることを基本とするものである。

このような構成からなる本防振機構部１を形成する上記第二ダイヤフラム１１周りの、その構成について説明する。すなわち、本第二ダイヤフラム１１は、上記主室１２に通ずる第三液室１２３と負圧または大気圧の導入される平衡室１３との間に設けられるようになっているものである。すなわち、その一方の面側（上面側）には、所定の容積を有する第二オリフィス１２５を介して上記主室１２内の液体が導入されるとともに、当該主室１２内の液圧変動が常時伝播されるように形成された第三液室１２３が設けられるようになっているものである。そして、他方の面側（下面側）には、上記切換手段３の作動に基づいて負圧または大気圧の導入される平衡室１３が設けられるようになっているものである。

なお、このような構成からなる上記主室１２と副室１６との間を連結する第一オリフィス１５及び上記主室１２と第三液室１２３との間を連結する第二オリフィス１２５に関しては、それぞれの容積が、オリフィス径（Ａ）あるいはオリフィス長さ（Ｌ）を適宜選択することによって、それぞれの共振周波数どうしが影響し合うように設定されているものである。具体的には、例えば、下記の表１に示す如く、Ａ／Ｌの値を、従来のものに対して適宜変更することによって、本第一オリフィス１５によってもたらされるエンジンシェークを対象とした共振周波数を、図２に示す如く、若干高めの１０〜１５Ｈｚ付近にずらし、これによって、本第一オリフィス１５の影響を、アイドリング振動の吸収及び遮断を目的とした振動系にも及ぼさせるようにしている。

このように、二つのオリフィス１５、１２５にて形成される共振周波数が相互に連成するように、上記各オリフィス１５、１２５の形状、特に、その径（Ａ）及び長さ（Ｌ）を適宜選択することによって、上記両者の共振周波数どうしを相互に影響し合うようにし、これによって、上記アイドリング振動を対象とした動バネ定数（Ｋｄ）の値を低減化させることとしている。その結果、本エンジンマウンティングシステムにおけるエンジンアイドリング振動の吸収及び遮断が効率良く行なわれることとなる。

次に、このような構成からなる上記平衡室１３へ、負圧または大気圧を適宜切換えた状態で導入するように作動する切換手段３は、三方弁等からなる切換バルブ３１と、当該切換バルブ３１を駆動するソレノイド３２と、からなるものである。そして、このような構成からなる上記切換バルブ３１の大気圧導入ポート側には、大気圧の導入速度を負圧の導入速度とバランスさせるための調整用の絞り弁３５が設けられるようになっている。

次に、このような構成からなる切換手段３の切換作動を制御する制御手段５は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）等の演算手段を基礎に形成されるマイクロコンピュータ等からなるものであり、マップ（ＭＡＰ）制御により、上記切換手段３の切換作動が制御されるようになっているものである。具体的には、アイドリング振動領域ではエンジン振動に同期した状態で上記第二ダイヤフラム１１を振動させるように制御するとともに、それ以外の領域では上記平衡室１３に大気圧を連続的に導入させるように制御することとしている。

次に、このような構成からなる参考例のものについての、その作動態様等について説明する。すなわち、振動体側からの振動は、図１に示す如く、上部連結部材６を介して、ゴム材等からなるインシュレータ２へと伝播される。これに伴なって、当該インシュレータ２は振動あるいは変形をして、上記入力振動の大部分を吸収あるいは遮断をする。従って、大半の振動は、このインシュレータ２のところで遮断されることとなるが、一部のものは、当該インシュレータ２のところでは遮断されず、次の防振機構部１のところで遮断されることとなる。次に、この防振機構部１における具体的な作用について説明する。まず、アイドリング振動に対しては、上記切換手段３を作動させることによって、上記平衡室１３内へ、負圧または大気圧を特定の周波数をもって交互に導入させるようにする。すなわち、上記切換手段３を、特定の周波数、すなわちエンジンアイドリング振動に同期させた振動数にて作動させることによって、上記平衡室１３内の圧力（容積）を変化させ、これによって、上記インシュレータ２を介して入力されるアイドリング振動によって生ずる上記主室１２内の液圧変動を、上記第三液室１２３及び第二オリフィス１２５の作動により吸収するようにする。

特に、この場合、本参考例のものにおいては、上記主室１２に所定の容積を有する第二オリフィス１２５を介して連結されるとともに、当該主室１２内の液体の液圧変動に応じてその容積の変化する第三液室１２３が設けられるようになっているので、上記平衡室１３の作動にともなって、上記第二ダイヤフラム１１が作動をすると、この作動（振動）は上記第三液室１２３及び第二オリフィス１２５を介して、上記主室１２内の液体へと伝播されるようになる。そして、このとき、本参考例のものにおいては、上記第三液室１２３と上記主室１２との間を連結する第二オリフィス１２５内の液体が上記平衡室１３内の容積変化と共振するようになっているものである。また、各オリフィス１５、１２５の径（Ａ）及び長さ（Ｌ）、具体的にはＡ／Ｌの値が上記表１に示すように形成されているので、これら第一オリフィス１５の振動特性と第二オリフィス１２５の振動特性とは連成し合うこととなる。その結果、エンジンアイドリング振動に関する周波数域（振動数域）において、図２の実線図示の如く、本防振機構部１にて形成される動バネ定数は著しく低下することとなる。この動バネ定数の低下（低減化）により、エンジンアイドリング振動の吸収・遮断が効率良く行なわれることとなる。

また、上記アイドリング振動よりも更に低周波数の振動であるエンジンシェークに対しては、上記主室１２と副室１６との間を連結する第一オリフィス１５内の液体の流動作用により、減衰力が発揮されることとなる。この点に関しては、図２に示す如く、約１０〜１５Ｈｚ付近における減衰係数が所定の値を有するようになっていることより、その目的が達せられることとなる。すなわち、第一オリフィス１５内の液体の流動作用により、所定の減衰力が生ずることとなり、この減衰力によって、上記エンジンシェークは抑え込まれることとなる。

次に、本発明の実施形態のものについて説明する。このものも、その基本的な点は上記参考例にかかるものと同じである。その特徴とするところは、第一オリフィス及び第二オリフィスを直列に配置するようにした点である。すなわち、本実施形態のものにおいては、図３に示す如く、上記主室１２と副室１６との間に、第二オリフィス１２５及び第一オリフィス１５’を直列に設け、これら両オリフィス１５’、１２５に第三液室１２３から加振力が伝播されるようにしたことである。そして、このような配置状態において、各オリフィス１２５、１５’の、それぞれの径（Ａ）及び長さ（Ｌ）、具体的にはＡ／Ｌの値を、上記表１の実施形態に示すような値に設定することとしている。なお、ここにおいて第二オリフィス１２５のＡ／Ｌの値（β）と第一オリフィス１５のＡ／Ｌ（α）の値との比を、上記表１に示すものの外に、例えば０．３〜２．０の範囲に採ることによって好ましい結果（連成効果）を得ることができる。また、より好ましくは０．４〜１．０とするのが良い。

このような構成を採ることにより、本実施形態のものにおいては、アイドリング振動に対して、第一オリフィス１５’の共振作用により、第三液室１２３に生じた加振力が増幅されて、主室１２へと伝播されることとなる。具体的には、図３において、第二ダイヤフラム１１の振動により第三液室１２３に生じた加振力（発生力）は、まず、第二オリフィス１２５へ伝播されるとともに、主室１２及び第一オリフィス１５’へと伝播される。ところで、本実施の形態のものにおいては、この第一オリフィス１５’へ伝播された圧力（加振力）は、当該第一オリフィス１５’の形状が、上記表１に示すようにチューニングされていることより、当該第一オリフィス１５’のところにて共振作用を受けて増幅されることとなる。その結果、インシュレータ２へ伝播される加振力（発生力）は、図４に示す如く、増大化する（増幅される）こととなる。このように本実施の形態のものにおいては、動バネ定数（Ｋｄ）の値が低下するとともに、加振力（発生力）が増大化（増幅）されることとなり、その結果、本エンジンマウンティングシステムにおけるアイドリング振動の吸収及び遮断が、より効果的に行なわれることとなる。

参考例に関するものの全体構成を示す縦断面図である。 参考例にかかる液体封入式防振装置の共振特性を示す図（グラフ）である。 本発明の実施形態にかかるものの全体構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態にかかるものについての、その加振力（発生力）の増幅状態を示す図（グラフ）である。

符号の説明

１ 防振機構部
１１ 第二のダイヤフラム（第二ダイヤフラム）
１２ 主室
１２３ 第三の液室（第三液室）
１２５ 第二のオリフィス（第二オリフィス）
１３ 平衡室
１４ 仕切板
１５’ 第一のオリフィス（第一オリフィス）
１６ 副室
１７ 第一のダイヤフラム（第一ダイヤフラム）
１８ 空気室
２ インシュレータ
３ 切換手段
３１ 切換バルブ
３２ ソレノイド
３５ 絞り弁
５ 制御手段
６ 第一の連結部材（上部連結部材）
９ 第二の連結部材（下部連結部材）

Claims (1)

1. 振動体に取り付けられる第一の連結部材と、
   車体側に取り付けられる第二の連結部材と、
   これら第一の連結部材と第二の連結部材との間にあって上記振動体からの振動を吸収及び遮断するインシュレータと、
   当該インシュレータの一部にてその室壁が形成されるものであって液体の封入される主室と、
   当該主室に、後記第二オリフィス及び第一オリフィスを介して連結されるとともに、第一ダイヤフラムにて、その室壁の一部が形成される副室と、
   上記主室に第二オリフィスを介して連結されるとともに、上記第一オリフィスを介して上記副室にも連結される第三液室と、
   当該第三液室に対して第二ダイヤフラムを介して区画形成されるものであって、大気圧及び負圧のうち、いずれか一方のものが導入されるように形成された平衡室と、
   からなるとともに、
   このような構成からなる上記平衡室に、負圧及び大気圧のうちのいずれか一方のものを導入させるように切換作動をする切換手段を設け、
   当該切換手段の切換作動を制御するものであってアイドリング振動領域においては上記平衡室に大気圧と負圧をエンジン振動に同期させた状態で交互に導入して上記第二ダイヤフラムを振動させるように、また、それ以外の領域では上記平衡室に大気圧が連続的に導入されるように制御をする制御手段を設け、
   更には、上記第一オリフィス及び第二オリフィスを直列に設けるようにした構成からなることを特徴とする液体封入式防振装置。

Images