JP3595773B2

JP3595773B2 - 液体封入式振動吸収装置

Info

Publication number: JP3595773B2
Application number: JP2001004776A
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: JP2002206589A

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、しかも、全体を低コストに構成す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、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にこれと同一方向に一体に変位可能な小型ピストンが連結されているとともに、この小型ピストンを摺動可能に内装保持するシリンダ内には、液体中に強磁性金属微粒子を分散させてなり、磁界の大きさによって粘度が変化するＭＲ流体が密封状態で封入され、かつ、上記シリンダの外部周辺には、上記ＭＲ流体の粘度変化のための磁界強さを調整可能な電磁石が配設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、低周波数領域では小型ピストンを変位させずこれに連結されている仕切り用ピストン状隔壁を一定位置に固定保持させて低周波数領域の振動作用時に主液室内の封入液体を緩衝用オリフィスを通して副液室に流動させるという本来の液圧吸収作用によって振動を減衰する。一方、高周波数領域では小型ピストンを変位自由としこれに連結されている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により、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ることが可能であり、これによって、高周波数領域の振動作用時の減衰係数のピーク周波数を可変とし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】
また、本発明では、高，低両周波数領域での振動減衰効果を発揮させるように仕切り用ピストン状隔壁の剛性を変化させる上で必要なピストン状部材として、仕切り用ピストン状隔壁を用いるのではなく、この仕切り用ピストン状隔壁に連結された別個の小型ピストンを用いることにより、小型ピストンを内装保持するシリンダに封入するＭＲ流体の容量の節減が図れるだけでなく、その小容量ＭＲ流体の粘度を振動周波数に応じて増減変化させる際に必要な電磁石への通電電流値も小さくして省電力化が図れ、装置全体としてのコストを低減することが可能である。
【００１０】
上記の液体封入式振動吸収装置における小型ピストン及びシリンダは、ピストン状隔壁の中央部に相当する副液室内に一つだけ設けられたものであってもよいが、副液室内に周方向に等間隔を隔てて複数個設けることが望ましい。この場合は、ピストン状隔壁をこじれ等が生じない状態で円滑に変位させて主、副両液室の体積弾性率の変更動作の応答性を高め、振動減衰性能のより一層の向上を図ることができる。
【００１１】
また、上記の液体封入式振動吸収装置における小型ピストンとシリンダ内周面との間の間隔は、ＭＲ流体の粘度をシリンダに形成される磁界の大きさ調整によって効率よく増減変化させる上で０．４ｍｍ以下に設定された部分を有していることが望ましい。
【００１２】
さらに、上記の液体封入式振動吸収装置において、ピストン状隔壁をばね要素により中立点位置に弾性保持させる構成を採用することによって、小型ピストン側に余分な負荷をかけないですみ、ピストン状隔壁の変位動作（主、副両液室の体積弾性率の変更動作）の応答性を一層高めることができる。そのばね要素としては、コイルばねでもゴム弾性体のいずれであってもよく、ゴム弾性体を用いる場合、それをピストン状隔壁と本体ボディとの間に設けることによって、このゴム弾性体を主，副両液室間のシールに兼用でき、ピストン状隔壁にＯリングなどのシールリングを装着することが不要となり、部品点数の低減を図ることができる。
【００１３】
なお、上記電磁石は、シリンダの外部周辺に１個だけ配置されても、２個以上配置されてもよく、また、本体ボディ側に配置してもよい。
【００１４】
【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と、環状形の主金具２と、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と、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と、この取付け部材４と主金具２とを固定連結する円筒状のシリンダ部材５と、上記取付け部材４内に張設保持されたダイヤフラム６とにより中空状の本体ボディ７が構成されている。この本体ボディ７におけるシリンダ部材５の内部に仕切り用隔壁８を設置することにより該仕切り用隔壁８の上下に主，副二つの液室１０，９が区画形成されている。
【００１５】
上記主，副二つの液室１０，９を区画する仕切り用隔壁８には、両液室１０，９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１０内封入液体の一部を副液室９側に流動させて主液室１０内の液圧変動をダイヤフラム６の変形と相俟って吸収する緩衝用オリフィス１１が設けられている。
【００１６】
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８の外周部にはＯリング１２が嵌着されており、このＯリング１２をシリンダ部材５の内周面に摺接させることにより、仕切り用隔壁８が、上記主，副二つの液室１０，９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。
【００１７】
このピストン状隔壁８の下面には副液室９側に突出する小型ピストン１３がピストン状隔壁８と同一方向（ａ−ｂ方向）に一体に変位可能に連結されているとともに、この小型ピストン１３を摺動可能に内装保持する小径シリンダ１４が本体ボディ７におけるシリンダ部材５に固定支持されている。この小径シリンダ１４内には、ＭＲ流体１５が密封状態に介在されているとともに、小径シリンダ１４の内周面と小型ピストン１３の先端外周面との間隔ｄは０．４ｍｍ以下に設定され、かつ、小径シリンダ１４及び小型ピストン１３は鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性材料から構成され、ピストン状隔壁８及び本体ボディ７におけるシリンダ部材５は非磁性もしくは弱磁性材料から構成されている。
【００１８】
上記小径シリンダ１４の外周部には、小型ピストン１３と同芯に電磁石１６が円環状に配設されており、この電磁石１６の両極部に接続されたヨーク１７を小径シリンダ１４に接触するように配置することにより、ヨーク１７、小径シリンダ１４、ＭＲ流体１５及び小型ピストン１３によって磁路が形成されている。また、上記ピストン状隔壁８の主液室１０に臨む面と本体ボディ７のシリンダ部材５との間及びピストン状隔壁８の副液室９に臨む面と小径シリンダ１４との間にはそれぞれコイルばね１８，１９が介在されており、これらコイルばね１８，１９によってピストン状隔壁８は変位範囲の中立点位置に弾性保持されている。
【００１９】
なお、上記小型ピストン１３、ＭＲ流体１５封入の小径シリンダ１４及び電磁石１６は、図２に示すように、副液室９内にその円周方向に等間隔を隔てて複数個（図２では４個で示すが、３個でも５個以上であってもよい。）設けられている。また、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。
【００２０】
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１６へ一定の印加電流を通電させることによって、磁路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３（ａ）中の点線で示すように、小型ピストン１３及びこれに連結されているピストン状隔壁８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８はコイルばね１８，１９による中立点位置に固定され、振動付加に伴い圧縮される主液室１０の封入液体が緩衝用オリフィス１１を通過して副液室９側に流動して主液室１０内の液圧変動を吸収することになり、図３（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。
【００２１】
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１６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３（ａ）中の実線に示すように、小型ピストン１３及びこれに連結されているピストン状隔壁８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８は中立点位置から自由にａ−ｂ方向に変位可能な状態となり、低周波数領域での減衰係数は図３（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１０，９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。
【００２２】
また、電磁石スイッチがＯＮにある時の電磁石１６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４（ａ）中に太さの相違する複数の実線で示すように、小型ピストン１３及びピストン状隔壁８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４（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１０，９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。
【００２３】
図５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１１を本体ボディ７におけるシリンダ部材５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。
【００２４】
図６及び図７は実施例３の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造及び横断面図であり、この実施例３では、小型ピストン１３及びＭＲ流体１５を封入の小径シリンダ１４を副液室９内にその円周方向に等間隔（１２０°の位相角間隔）を隔てて３個設けるとともに、ピストン状隔壁８を変位範囲の中立点位置に弾性保持するためのコイルばね１８，１９を小型ピストン１３等に対しては６０°の位相角間隔を隔て、かつ、円周方向に等間隔（１２０°の位相角間隔）を隔てて３組配置し、また、電磁石１６を本体ボディ７におけるシリンダ部材５内に環状に収納配置している点で実施例２と相違し、その他の構成は実施例２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。なお、この実施例３の場合は、ＭＲ流体１５を通る磁路を確保するために電磁石１６の両極部に接続されたヨーク１７、ピストン状隔壁８及びシリンダ部材５も強磁性材料から構成する必要がある。
【００２５】
図８は実施例４の液体封入式振動吸収装置の縦断面構造、図９は実施例５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４及び５では、共に小型ピストン１３及びＭＲ流体１５を封入の小径シリンダ１４を副液室９内の中央部に同芯状態で１個設置していることとピストン状隔壁８を変位範囲の中立点位置に弾性保持するためのばね要素として、コイルばね１８とゴム弾性体２０とを用いている点で実施例２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４及び５の場合は、ゴム弾性体２０が主，副両液室１０，９間のシールを兼用することになるため、実施例１〜３で場合に必要としていたＯリング１２が不要となり、部品点数の低減が図れる。
【００２６】
なお、実施例４と５の相違点は、実施例４では電磁石１６のヨーク１７を小径シリンダ１４に接触配置して磁路を形成しているのに対して、実施例５では電磁石１６のヨーク１７の一部分１７ａをピストン状隔壁８に連結し垂下させて小型ピストン１３、ピストン状隔壁８、垂下ヨーク部分１７ａ、ヨーク１７、ＭＲ流体１５及び小径シリンダ１４によって磁路を形成している点である。
【００２７】
上記実施例２〜実施例５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、小型ピストン１３を粘度の上昇したＭＲ流体１５により中立点位置に固定してピストン状隔壁８を位置固定することで、振動付加に伴い圧縮される主液室１０の封入液体が緩衝用オリフィス１１を通過して副液室９側に流動し主液室１０内の液圧変動を吸収するといった液体封入式振動吸収装置本来の作用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小型ピストン１３及びこれに連結のピストン状隔壁８の動ばね定数を小さくしてピストン状隔壁８を中立点位置から自由にａ−ｂ方向に変位可能な状態とし、振動付加時に主，副二つの液室１０，９の体積弾性率を応答性よく変更させ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とほぼ同様な振動低減効果を発揮させることが可能である。
【００２８】
なお、上記各実施例においては、ピストン状隔壁８及び小型ピストン１３が円形であり、それに伴って、シリンダ部材５及び小径シリンダ１４を円筒形とし、かつ、電磁石１６を円環状形としたものについて説明したが、それ以外に、ピストン状隔壁８及び小型ピストン１３を楕円形や矩形とし、それに応じてシリンダ部材５及び小径シリンダ１４を楕円筒形や角筒形にし、かつ、電磁石１６の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。
【００２９】
【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。
【００３０】
加えて、仕切り用ピストン状隔壁にこれとは別個の小型ピストンを連結した構成を採用することにより、小型ピストンを内装保持するシリンダに封入するＭＲ流体の容量の節減を図れるだけでなく、その小容量ＭＲ流体の粘度を振動周波数に応じて増減変化させる際に必要な電磁石への通電電流値も小さくして省電力化を図れ、装置全体としてコストを低減することができるという効果を奏する。
【００３１】
特に、請求項２〜４に記載のような構成を採用することにより、ピストン状隔壁をこじれ等が生じない状態で円滑かつ効率よく変位させて主、副両液室の体積弾性率の変更動作の応答性を高め、振動減衰性能を一層向上することができる。
【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】図１のＸ−Ｘ線に沿った概略横断面図である。
【図３】（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４】（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５】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６】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７】図６のＹ−Ｙ線に沿った概略横断面図である。
【図８】本発明に係る液体封入式振動吸収装置で、実施例４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５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
６ダイヤフラム
７中空状本体ボディ
８ピストン状隔壁
９副液室
１０主液室
１１オリフィス
１３小型ピストン
１４小径シリンダ
１５ＭＲ流体
１６電磁石
１７，１７ａヨーク
１８，１９コイルばね（ばね要素）
２０ゴム弾性体（ばね要素）

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、
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にこれと同一方向に一体に変位可能な小型ピストンが連結されているとともに、
この小型ピストンを摺動可能に内装保持するシリンダ内には、液体中に強磁性金属微粒子を分散させてなり、磁界の大きさによって粘度が変化するＭＲ流体が密封状態で封入され、
かつ、上記シリンダの外部周辺には、上記ＭＲ流体の粘度変化のための磁界強さを調整可能な電磁石が配設されている液体封入式振動吸収装置。
上記小型ピストン及びシリンダが、副液室内に周方向に等間隔を隔てて複数個設けられている請求項１に記載の液体封入式振動吸収装置。
上記小型ピストンとシリンダ内周面との間の間隔が、０．４ｍｍ以下に設定された部分を有している請求項１または２に記載の液体封入式振動吸収装置。
上記ピストン状隔壁は、ばね要素により変位方向の中立点位置に弾性保持されている請求項１ないし３のいずれかに記載の液体封入式振動吸収装置。