JP3595772B2

JP3595772B2 - 液体封入式振動吸収装置

Info

Publication number: JP3595772B2
Application number: JP2001004775A
Authority: JP
Inventors: 岳史奥; 修一岡本
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP2002206585A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用エンジンを車体に弾性支持させて振動を吸収し減衰するエンジンマウント等に用いられる液体封入式振動吸収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液体封入式振動吸収装置は、弾性ゴム及びダイヤフラム等の弾性体を含む中空状本体ボディの内部に仕切り用隔壁を設けることで主，副二つの液室が区画形成され、振動付加時の弾性ゴムの変形に伴って圧縮される主液室内の封入液体の一部が緩衝用オリフィスを通過して副液室側に流動することによって、主液室内の液圧変動を吸収させて振動を減衰するように構成されているのが一般的である。
【０００３】
しかし、上記のごとく緩衝用オリフィスのみを有し、仕切り用隔壁が固定されてなる液体封入式振動吸収装置では、振動が低周波数領域の場合は封入液体がオリフィスを通過して副液室側に流動するので、主液室内の液圧変動を吸収して振動を減衰することが可能であるものの、振動が高周波数領域の場合はオリフィスが閉ざされたと同様な状態となるために、主液室内の液圧変動を吸収することができず、高周波振動を減衰することができない。
【０００４】
そこで、従来、二つの液室を区画する仕切り用隔壁をゴムエマトラマーなどを用いた弾性膜から構成し、高周波数領域の振動が作用したとき、弾性膜からなる仕切り用隔壁を弾性変位させることで主液室の液圧変動を吸収させるように構成したものが提案されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の液体封入式振動吸収装置の場合は、仕切り用隔壁が弾性膜であっても、１つの部材である限りその剛性は一定で、振動周波数に応じて剛性を変化させることができないために、特定（一つまたは非常に狭い範囲）の周波数領域の振動に対してのみ減衰効果が発揮されるだけで、それ以外の周波数領域の振動に対しては十分な減衰効果を発揮することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、仕切り用隔壁自体の剛性を可変にして、広い高周波数領域の振動に対して所定の減衰効果を発揮させることができる液体封入式振動吸収装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る液体封入式振動吸収装置は、弾性体を含む中空状本体ボディの内部に仕切り用隔壁を介して主，副二つの液室が形成されているとともに、それら主，副二つの液室を連通させることにより振動付加時の弾性体の変形に伴い圧縮される主液室内の封入液体の一部を副液室側に流動させて主液室内の液圧変動を吸収する緩衝用オリフィスが設けられてなる液体封入式振動吸収装置において、上記仕切り用隔壁が、主，副二つの液室の体積を可変する方向に変位可能なピストン状部材から構成され、このピストン状隔壁の外周部には、本体ボディの一部を構成するようにピストン状隔壁と同芯に電磁石が環状に配設されているとともに、この環状電磁石とピストン状隔壁との間には、液体中に強磁性金属微粒子を分散させてなり、磁界強さの大きさによって粘度が変化するＭＲ流体が密封状態で介在され、上記ピストン状隔壁は、非磁性あるいは弱磁性材質からなる本体部と、上記電磁石の両極部に接続されたヨークと共に磁路の一部を形成する強磁性材質からなるリング部とから構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、電磁石への通電をオン・オフしたり、通電（印加）電流をコントロールしたりして磁界強さの大きさを調整しＭＲ流体の粘度を増減変化させることによって、低周波数領域では仕切り用ピストン状隔壁を一定位置に固定し、かつ、高周波数領域では仕切り用ピストン状隔壁を主，副二つの液室の体積が相対的に可変される方向に変位させて隔壁自体の剛性を変化させることで、主，副両液室の体積弾性率を任意に、かつ応答性よく変更することが可能である。これによって、高周波数領域の振動が作用するときの減衰係数のピーク周波数を可変させて広い高周波数領域での振動に対して十分な減衰効果を発揮させることができる。
【０００９】
上記のごとき液体封入式振動吸収装置におけるピストン状隔壁としては、漏れ磁束を少なくしてピストン状隔壁を少ない消費電力のもとで確実、円滑に駆動変位させることからみて、非磁性あるいは弱磁性材質からなる本体部と、上記電磁石の両極部に接続されたヨークと共に磁路の一部を形成する、例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材質からなるリング部とから構成されていることが望ましい。
【００１０】
また、上記電磁石、ＭＲ流体及びピストン状隔壁は、共に円環状形であることが最も好ましいが、楕円環状形や矩形環状形であってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
図１は実施例１の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、この液体封入式振動吸収装置は、自動車用エンジン等の振動発生源側に取付け可能な取付金具１、環状形の主金具２、これら両金具１，２間に連結された円錐形状の本体弾性ゴム３、自動車用フレーム等の振動受部側に取付け可能な環状形の取付け部材４、この取付け部材４内に張設保持されたダイヤフラム５とから中空状に構成されている本体ボディ６の内部に仕切り用隔壁７を設置して該仕切り用隔壁７の上下に主，副二つの液室９，８が区画形成されている。
【００１２】
上記主，副二つの液室９，８間には、両液室９，８を相互に連通し、振動付加時の弾性ゴム３の弾性変形に伴い圧縮される主液室９内の封入液体の一部を副液室８側に流動させて主液室９内の液圧変動をダイヤフラム５の変形と相俟って吸収する緩衝用オリフィス１０が設けられている。
【００１３】
上記のような基本構成を有する液体封入式振動吸収装置において、上記仕切り用隔壁７が、非磁性あるいは弱磁性材質からなる円形盤状の本体部７Ａと鉄やコバルト、ニッケル等の強磁性材質からなるリング部７Ｂとからなり、上記主，副二つの液室９，８の体積を相対的に可変するａ−ｂ方向に変位可能なピストン状部材に構成されている。
【００１４】
このピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂの外周部には、本体ボディ６の一部を構成するようにピストン状隔壁７と同芯に電磁石１１が円環状に配設されており、この電磁石１１の両極部に接続された円環状のヨーク１２，１３と上記ピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂとによって磁路１４が形成されている。また、上記緩衝用オリフィス１０は、一方のヨーク１２側に主液室９側に開口接続するように一方のヨーク１２側に形成された通路１０ａと、この通路１０ａに一端を接続して他方のヨーク１３側に半円環状に形成された通路１０ｂと、この半円環状通路１０ｂに一端を接続しかつ他端をヨーク１２側の通路１０ａの開口位置に対して、例えば１８０°変位した箇所で副液室８に開口接続するようにヨーク１３側に形成された通路１０ｃとにより構成されている。
【００１５】
そして、上記ピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂと電磁石１１との間に形成される円環状隙間のピストン状隔壁７変位方向の両端部をそれぞれ円環状弾性ゴム１６，１６によりシールし、そのシールされた円環状隙間内にＭＲ流体１５が密封状態に介在されているとともに、両端の円環状弾性ゴム１６，１６によりピストン状隔壁７が上記ａ−ｂ方向に変位可能に弾性支持されている。上記ＭＲ流体１５は、高濃度の懸濁液中に１〜１０μｍ程度の粒子径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなるビンガム流体で、−４０〜１５０℃の作動温度域を有し磁界強さの大きさによって粘度が変化するものであり、磁気粘性流体あるいは磁気流動学的流体と呼ばれている。
【００１６】
上記構成の液体封入式振動吸収装置において、低周波数領域の振動が作用する条件下では、電磁石スイッチ（図示省略）をＯＮにして電磁石１１へ一定の印加電流を通電させることによって、磁路１４に形成される磁界強さが大きくなり、これに伴ってＭＲ流体１５の粘度が増大して、図２（ａ）中の点線で示すように、ピストン状隔壁７の剛性、つまり、動ばね定数が大きくなる。これによって、ピストン状隔壁７は殆ど固定され、主液室９の封入液体が緩衝用オリフィス１０を通過して副液室８側に流動して主液室９内の液圧変動を吸収することになり、図２（ｂ）中の点線で示すように、低周波数領域で大きな減衰係数が得られる。
【００１７】
一方、高周波数領域の振動が作用する条件下では、電磁石スイッチをＯＦＦにして電磁石１１への通電を停止することによって、磁界強さが小さくなり、これに伴ってＭＲ流体１５の粘度が減少して、図２（ａ）中の実線に示すように、ピストン状隔壁７の剛性、つまり、動ばね定数が通電時よりも小さくなる。これによって、ピストン状隔壁７は自由変位可能な状態となり、低周波数領域での減衰係数は図２（ｂ）中の実線で示すように、電磁石スイッチがＯＮの場合に比べて小さくなる反面、主、副二つの液室９，８の体積弾性率が応答性よく変更されることになるため、高周波数領域での振動に対して十分大きな減衰効果を発揮させることが可能となる。
【００１８】
また、電磁石スイッチがＯＮにある時の電磁石１１への印加電流値を増減して磁界強さを変化させることによって、ＭＲ流体１５の粘度が変動して図３（ａ）中に太さの相違する複数の実線で示すように、ピストン状隔壁７の動ばね定数のピーク値及びそのピーク値周波数を変更可能となり、これによって、図３（ｂ）中に太さの相違する複数の実線で示すように、低周波数領域での減衰係数のピーク周波数を可変し、これに伴って電磁石スイッチが０ＦＦの時、つまり、高周波数領域での主，副二つの液室９，８の体積弾性率を任意に変更して、高周波数領域の広い周波数範囲での振動に対して大きな減衰効果を発揮させることが可能となる。
【００１９】
図４は実施例２の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、この実施例２では、オリフィス１０をピストン状隔壁７における本体部７Ａに形成している点で実施例１と相違するのみで、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。
【００２０】
図５は実施例３の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造、図６は実施例４の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、これら実施例３及び４では、ピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂと電磁石１１との間に形成される円環状隙間のうち、ピストン状隔壁７の変位方向（ａ−ｂ）の一端部近くの磁路１４形成部分にのみ円環状弾性ゴム１６，１６を介してＭＲ流体１５を密封状態に介在させている点で実施例１と相違し、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。これら実施例３及び４では、漏れ磁束が少なくなって磁束を一層効率よく形成できる。特に、図６に示す実施例４のように、ピストン状隔壁７における本体部７Ａの外周縁部７ｅとヨーク１２の内周縁部１２ｅとを共に先鋭形状にして対向させギャップを小さくすることにより、印加電流の割に電磁力を高めることができる。
【００２１】
図７は実施例５の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造、図８は実施例６の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、これら実施例５及び６では、共に弾性ゴム１６，１６を磁路１４から外側に食み出るような略山型断面形状に形成することで弾性ゴム１６，１６が磁束の邪魔にならないようにした点が実施例１と相違し、また、実施例６ではそれに加えて電磁石１１を内外二重に配設している点でも実施例１と相違し、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。
【００２２】
図９は実施例７の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造、図１０は実施例８の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造、図１１は実施例９の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、これら実施例７、８及び９では、共にピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂの中間位置から外側に向けて突出部７ｂを一体に形成するとともに、ヨーク１２，１３の内周端部から突出部７ｂに向けて延長ヨーク部１２ａ，１３ａを一体に突出形成することにより、複数の磁路１４を形成して磁界強さの大きさによるＭＲ流体１５の粘度の増減変化を一層効率よく行なえるようにした点で実施例１と相違し、実施例８ではそれに加えて、リング部７Ｂの突出部７ｂにＭＲ流体１５の流動を制限するオリフィス１７を設けて高周波数領域でのピストン状隔壁７の変位速度を適正にコントロールするようにした点でも実施例１と相違し、また、実施例９ではそれらに加えて、リング部７Ｂの突出部７ｂに設けられるオリフィス１７を変位方向（ａ−ｂ）に対して傾斜させてＭＲ流体１５の流動に抵抗を与えるようにした点でも実施例１と相違し、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。
【００２３】
図１２は実施例１０の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、この実施例１０では、ピストン状隔壁７が円盤状の本体部７Ａのみからなり、この円盤状の本体部７Ａの周端部分を、ＭＲ流体１５を密封したゴムチューブ状弾性体１８で保持させることによりピストン状隔壁７を上記ａ−ｂ方向に変位可能に構成した点で実施例１と相違し、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。
【００２４】
また、図１３は実施例１１の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造を示し、この実施例１１では、ピストン状隔壁７におけるリング部７Ｂをヨーク１２，１３の内周端部に貼付固定した非磁性環状弾性部材１９と電磁石１１との間に形成され、内部にＭＲ流体１５を密封した円環状隙間内に収納保持させて上記ａ−ｂ方向に変位可能に構成した点で実施例１と相違し、その他の構成は実施例１と同様であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの詳しい構造説明は省略する。
【００２５】
上記実施例２〜実施例１１のいずれの液体封入式振動吸収装置においても、低周波数領域の振動に対しては、ピストン状隔壁７を固定し、主液室９の封入液体が緩衝用オリフィス１０を通過して副液室８側に流動し主液室９内の液圧変動を吸収することによって大きな減衰係数が得られ、また、高周波数領域の振動に対してはＭＲ流体１５の粘度の減少に伴いピストン状隔壁７の動ばね定数が小さくて自由変位可能な状態となり、主，副二つの液室９，８の体積弾性率が応答性よく変更されることによって十分大きな減衰効果を発揮するといったように、実施例１とほぼ同様な防振作用を発揮させることが可能である。
【００２６】
なお、上記各実施例においては、ピストン状隔壁７が円形であり、それに伴って、電磁石１１を円環状形とし、かつ、ＭＲ流体１５も円環状に配置介在させたものについて説明したが、ピストン状隔壁７を楕円形や矩形とした場合、それに応じて電磁石１１の形状及びＭＲ流体１５の配置介在形状を楕円環状形や矩形環状形としてもよいこともちろんである。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電磁石とそれによって発生される磁界強さの大きさによって粘度が変化するＭＲ流体との組み合わせによって、仕切り用ピストン状隔壁を固定したり、主，副二つの液室の体積を相対的に可変する方向に変位させて隔壁自体の剛性を変化させたりすることが可能であるため、低周波数領域の振動に対しては液封式振動吸収装置が本来備えている高い減衰係数を確保して振動を十分に低減できる上に、高周波数領域の振動が作用する場合は、主，副両液室の体積弾性率を任意に、かつ応答性よく変更させて減衰係数のピーク周波数を可変させることができ、したがって、広い高周波数領域での振動に対しても十分な減衰効果を発揮させることができるという効果を奏する。
【００２８】
特に、ピストン状隔壁を、非磁性あるいは弱磁性材質からなる本体部と、電磁石の両極部に接続されたヨークと共に磁路の一部を形成する強磁性材質からなるリング部とから構成することにより、漏れ磁束を少なくしてピストン状隔壁を少ない消費電力のもとで確実、円滑に駆動変位させ、所定の振動減衰効果を確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例１の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図２】（ａ）は電磁石スイッチをＯＮ／０ＦＦした時の動ばね定数と周波数との相関関係を示す特性図、（ｂ）はその時の減衰係数と周波数との相関関係を示す特性図である。
【図３】（ａ）は電磁石スイッチをＯＮにして印加電流を増減した時の動ばね定数と周波数との相関関係を示す特性図、（ｂ）はその時の減衰係数と周波数との相関関係を示す特性図である。
【図４】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例２の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図５】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例３の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図６】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例４の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図７】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例５の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図８】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例６の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図９】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例７の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図１０】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例８の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図１１】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例９の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図１２】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例１０の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【図１３】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例１１の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造図である。
【符号の説明】
３本体弾性ゴム
５ダイヤフラム
６中空状本体ボディ
７ピストン状隔壁
７Ａ本体部
７Ｂリング部
８副液室
９主液室
１０オリフィス
１１電磁石
１２，１３ヨーク
１４磁路
１５ＭＲ流体

Claims

弾性体を含む中空状本体ボディの内部に仕切り用隔壁を介して主，副二つの液室が形成されているとともに、それら主，副二つの液室を連通させることにより振動付加時の弾性体の変形に伴い圧縮される主液室内の封入液体の一部を副液室側に流動させて主液室内の液圧変動を吸収する緩衝用オリフィスが設けられてなる液体封入式振動吸収装置において、
上記仕切り用隔壁が、主，副二つの液室の体積を可変する方向に変位可能なピストン状部材から構成され、
このピストン状隔壁の外周部には、本体ボディの一部を構成するようにピストン状隔壁と同芯に電磁石が環状に配設されているとともに、
この環状電磁石とピストン状隔壁との間には、液体中に強磁性金属微粒子を分散させてなり、磁界強さの大きさによって粘度が変化するＭＲ流体が密封状態で介在され、
上記ピストン状隔壁は、非磁性あるいは弱磁性材質からなる本体部と、上記電磁石の両極部に接続されたヨークと共に磁路の一部を形成する強磁性材質からなるリング部とから構成されている液体封入式振動吸収装置。