JP3631829B2 - 液体封入式防振マウント装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半径方向内側に配置した内筒部材の外周面と半径方向外側に配置した外筒部材の内周面とを内部に液体を封入した弾性体で接続してなる液体封入式防振マウント装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる防振マウント装置は、例えば特公平６−９４８８９号公報、特開昭６０−２４５８４９号公報により既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の防振マウント装置は、その共振周波数や動バネ定数の設定をオリフィスの長さや流路断面積を変更することにより調整していたが、その調整が難しくコストが嵩む問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、防振マウント装置の周波数特性を容易に調整できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、半径方向内側に配置した内筒部材の外周面と半径方向外側に配置した外筒部材の内周面とを、内部に液体を封入した弾性体で接続してなる液体封入式防振マウント装置において、前記内筒部材及び外筒部材の少なくとも一方を、圧入部において相互に結合された複数部材から構成し、これら複数部材を相互に結合する際に前記弾性体に予荷重を与え、前記弾性体に形成した突起を組付時に圧縮して、その圧縮された突起の弾発力で前記圧入部の抜けを防止することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１〜図１５は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車のフロントサブフレームの斜視図、図２は図１の２−２線拡大断面図、図３は防振マウントの縦断面図、図４は図２の４−４線断面図、図５は図２の５−５線断面図、図６は防振マウントの一部破断斜視図、図７は図６の７方向矢視図、図８は図６の８方向矢視図、図９は水抜き通路の作用説明図、図１０は第１組立工程を示す図、図１１は図１０の１１Ａ部及び１１Ｂ部拡大図、図１２は第２組立工程を示す図、図１３は第３組立工程を示す図、図１４は第２弾性体の圧縮による動バネ定数の変化を示すグラフ、図１５は第２弾性体に高ダンピング材を使用したことによる動バネ定数の変化を示すグラフである。
【００１０】
図１に示すように、自動車のフロントサブフレームＳＦは、車体左右方向に延びるフロントビーム１と、このフロントビーム１の左右両端から後方に延びる左サイドビーム２_Ｌ 及び右サイドビーム２_Ｒ と、これら左右サイドビーム２_Ｌ ，２_Ｒ の後端間を接続するリヤビーム３とを備えて概略枠状に形成される。図示せぬエンジンはリヤビーム３の左右両端に設けた左エンジンマウント４_Ｌ 及び右エンジンマウント４_Ｒ にマウントブラケット５_Ｌ ，５_Ｒ を介して支持され、更に前記エンジンはフロントビーム１の左右両端に設けたストッパ６，６（右側のストッパ６は図示せず）によって支持される。
【００１１】
フロントサブフレームＳＦの左側部は、フロントビーム１の左端に形成したカップ状ホルダー７に嵌合する第１防振マウントＭ_１ と、リヤビーム３の左端に形成した２個のカップ状ホルダー８，９に嵌合する第２、第３防振マウントＭ_２ ，Ｍ_３ とによって左サイドフレームＦ_Ｌ に支持される。即ち、第１、第２、第３防振マウントＭ_１ ，Ｍ_２ ，Ｍ_３ 及びカップ状ホルダー７，８，９は、それぞれボルト１０…及びナット１１…で左サイドフレームＦ_Ｌ の下面に共締めされる。このとき、第１、第３防振マウントＭ_１ ，Ｍ_３ とボルト１０，１０の頭部との間に挟持されたプレート１２，１３の先端が、それぞれボルト１４，１５で図示せぬ車体フレームに結合される。尚、第２防振マウントＭ_２ とボルト１０の頭部との間には、ワッシャ１６が挟持される。
【００１２】
フロントサブフレームＳＦの右側部は、前述した左側部と同様にして第１、第２、第３防振マウントＭ_１ ，Ｍ_２ ，Ｍ_３ （図示せず）によって右サイドフレームＦ_Ｒ に支持される。前記６個の防振マウントＭ_１ …は全て同一構造を備えているため、それらの代表として第２防振マウントＭ_２ の構造を説明する。
【００１３】
図２に示すように、下面が開口するカップ状ホルダー８の収納凹部８_１ に嵌合する防振マウントＭ_２ を左サイドフレームＦ_Ｌ に固定するボルト１０は、ワッシャ１６、防振マウントＭ_２ 、カップ状ホルダー８の開口部８_２ 、環状のシールラバー１７、左サイドフレームＦ_Ｌ のボルト孔１８_１ 、補強カラー１９、左サイドフレームＦ_Ｌ のボルト孔１８_２ を貫通し、ナット１１に螺合する。
【００１４】
図３〜図８を併せて参照すると明らかなように、防振マウントＭ_２ はボルト１０が貫通するボルト孔２１_１ を有する段付円筒状のセンターパイプ２１を備えており、そのセンターパイプ２１の下部小径部２１_２ を除く上部小径部２１_３ 及び大径部２１_４ の外周にラバー製の第１弾性体２２の内周が焼き付けにより結合される。第１弾性体２２には、下端が開放するとともに上端が閉塞された一対のオリフィス２２_１ ，２２_１ が円周方向に１８０°の位相差をもって軸方向に形成され、また一対のオリフィス２２_１ ，２２_１ の半径方向外側には、上端が開放するとともに下端が閉塞された一対の気室２２_２ ，２２_２ が軸方向に形成される。オリフィス２２_１ ，２２_１ 及び気室２２_２ ，２２_２ 間に、半径方向に弾性変形可能な一対のダイヤフラム２２_３ ，２２_３ が形成される。概略円筒状の第１カラー２３の内周に第１弾性体２２の外周が焼き付けにより結合される。
【００１５】
ところで、複数部材の間隙によってオリフィスを構成する場合には、それら複数部材の相対位置のズレ等によりオリフィスの流路断面積に誤差が発生する可能性がある。しかしながら、前記オリフィス２２_１ ，２２_１ は単一の第１弾性体２２の壁面のみによって構成されているので、複数部材の相対位置のズレ等に起因する前記流路断面積の誤差が発生する虞がなく、防振マウントＭ_２ の個体間に特性差が生じるのを防止することができる。
【００１６】
概略円筒状の第２カラー２４の下端と環状のブッシュ２５とを接続するようにラバー製の第２弾性体２６がインサート成形される。第２カラー２４の内周には前記第１カラー２３の外周が嵌合しており、第１カラー２３の下端を第２カラー２４の段部２４_１ に当接させた状態で該第２カラー２４の上部を内向きにカシメるとともに上端を下向きにカシメることにより（カシメ部ａ_１ ，ａ_２ 参照）、第２カラー２４と第１カラー２３とが一体に結合される。前記段部２４_１ は、第２カラー２４を製造する際に、絞り加工により形成することができる。またブッシュ２５の内周は前記センターパイプ２１の下部小径部２１_２ の外周に圧入により一体に結合される（圧入部ｂ参照）。
【００１７】
上述のようにして第２カラー２４と第１カラー２３とを一体に結合し、且つブッシュ２５とセンターパイプ２１とを一体に結合すると、第１弾性体２２の下端と第２弾性体２６の上端とが密着し、そこに環状の液室２６_１ が画成される。液室２６_１ と前記オリフィス２２_１ ，２２_１ とは相互に連通しており、両者によって液体が封入された密閉空間が構成される。第２カラー２４の下部とブッシュ２５とを接続する第２弾性体２６の主要部は、上下方向に変位可能なゴム部２６_８ を構成しており、このゴム部２６_８ は液室２６_１ の下壁を画成する。
【００１８】
第１弾性体２２及び第２弾性体２６には損失係数の異なる異種材料が使用される。即ち、第１弾性体２２には損失係数の小さい低ダンピング材（例えば、天然ゴムＮＲ）が使用され、また第２弾性体２６には損失係数の大きい高ダンピング材（例えば、ブチルゴムＩＩＲ）が使用される。
【００１９】
前記センターパイプ２１及びブッシュ２５は本発明の内筒部材を構成し、前記第１カラー２３及び第２カラー２４は本発明の外筒部材を構成する。
【００２０】
第２弾性体２６の下面には中間部に環状突起２６_２ …を備えた３本の脚部２６_３ …が突設されており、これら脚部２６_３ …が前記カラー１６に形成された３個の係止孔１６_１ …に嵌合する。防振マウントＭ_２ にカラー１６を組み付けるとき、脚部２６_３ …をカラー１６の係止孔１６_１ …に嵌合させて環状突起２６_２ …で抜け止めすることより、防振マウントＭ_２ とカラー１６とを仮組みして作業性を向上させることができる。
【００２１】
図２及び図３を比較すると明らかなように、第１弾性体２２の上端にセンターパイプ２１の上端よりも上方に延出するシールリップ２２_４ が突設されるとともに、第２弾性体２６の下端にセンターパイプ２１の下端よりも下方に延出するシールリップ２６_４ が突設される。図３に示す組付状態において、第１弾性体２２のシールリップ２２_４ は左サイドフレームＦ_Ｌ の下面に弾性的に当接してシール効果を発揮し、また第２弾性体２６のシールリップ２６_４ はワッシャ１６の上面に弾性的に当接してシール効果を発揮する。
【００２２】
左サイドフレームＦ_Ｌ の下面に当接する第１弾性体２２のシールリップ２２_４ のシール作用と、ワッシャ１６の上面に当接する第２弾性体２６のシールリップ２６_４ のシール作用とにより、センターパイプ２１のボルト孔２１_１ とボルト１０との間に泥水等が浸入することが防止されて腐食に対する耐久性が向上するばかりか、圧縮されたシールリップ２２_４ ，２６_４ が左サイドフレームＦ_Ｌ 及びワッシャ１６から受ける反力でセンターパイプ２１及びブッシュ２５が相互に圧入される方向に付勢されるため、前記圧入部ｂの緩みが防止される。しかも、シールリップ２２_４ ，２６_４ を第１、第２弾性体２２，２６に一体に形成したことにより、特別のシール部材が不要になって部品点数が削減される。
【００２３】
第２カラー２４の外周を覆う第２弾性体２６に、三角形の断面形状を有する６本の環状リブ２６_５ …が突設される。環状リブ２６_５ …は前記気室２２_２ ，２２_２ の半径方向外側に対応する部分が欠如しており、そこに軸方向に延びる２本の排水溝２６_６ ，２６_６ が形成される。環状リブ２６_５ …は、防振マウントＭ_２ をカップ状ホルダー８の収納凹部８_１ に圧入により嵌合させるとき、その摺動部の面積を減少させて圧入作業を容易化する機能を備える。
【００２４】
図９に示すように、何らかの理由でシールラバー１７を通過した泥水等が第２カラー２４の外周とカップ状ホルダー８の内周との間に浸入しても、その泥水等は環状リブ２６_５ …の排水溝２６_６ ，２６_６ を通って下方に流れ、第２弾性体２６の下部上面に形成した３個の切欠２６_７ …を通って外部に排出される。これにより防振マウントＭとカップ状ホルダー８との間に泥水等が溜まって錆が発生する不具合が回避される。
【００２５】
次に、防振マウントＭ_２ の組立工程を説明する。
【００２６】
先ず、図１０に示すように、センターパイプ２１、第１弾性体２２及び第１カラー２３を一体化した第１サブアセンブリＡ_１ と、第２カラー２４、第２弾性体２６及びブッシュ２５を一体化した第２サブアセンブリＡ_２ とを予め組み立てておく。そして、第２サブアセンブリＡ_２ の下部を治具２８で固定した状態で、第１サブアセンブリＡ_１ を上方から矢印２９…のように圧入することにより、第２サブアセンブリＡ_２ に嵌合させる。
【００２７】
尚、図１０の１１Ａ部及び１１Ｂ部を詳細に示す図１１（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、第２サブアセンブリＡ_２ の第２弾性体２６にはリップＬ_１ ，Ｌ_２ が突設されており、これらリップＬ_１ ，Ｌ_２ が上方から圧入される第１サブアセンブリＡ_１ に当接して内部の液体が漏れないようにシールする。第１、第２サブアセンブリＡ_１ ，Ａ_２ の嵌合工程は液体内で行われるが、リップＬ_１ が第１サブアセンブリＡ_１ に当接する前に、封入される液体のうちの余分なものが第１カラー２３及び第２カラー２４間の微小隙間を通って外部に排出される（図１２の矢印３０_１ ，３０_２ ，３０_３ 参照）。
【００２８】
また、このとき第１カラー２３の下端が第２カラー２４の中間に形成した段部２４_１ に当接することにより、第１、第２カラー２３の位置決めが行われる。前記段部２４_１ は、概略円筒状の第２カラー２４を絞り成形する際に同時に加工することができるので、特別の加工工程が不要になって加工コストを削減することができる。
【００２９】
続いて、図１３に示すように第２カラー２４の上部をカシメ部ａ_１ において半径方向内側にカシメ、且つカシメ部ａ_２ において下方にカシメることにより、第１、第２カラー２３，２４を一体に結合する。このとき、段部２４_１ により第１、第２カラー２３，２４の相対位置が確実に規制されているので、カシメ加工の荷重により第１、第２カラー２３，２４が位置ずれを起こす虞がなく、容易且つ精密な組み立てが可能となる。
【００３０】
尚、第１、第２サブアセンブリＡ_１ ，Ａ_２ の嵌合完了後は、ブッシュ２５の上部がセンターパイプ２１の下部小径部２１_２ の上部で固定されるので、第２カラー２４とブッシュ２５との上下方向の間隔は自然状態（図１０のｅ参照）よりも短くなっている（図１３のｆ参照）。これは、第２弾性体２６のゴム部２６_８ に上下方向の与荷重を加えた状態でマウントＭ_２ が組み上がっていることを示している。そのため、ゴム部２６_８ の上下方向の厚さが増加し、液室容積の増減に寄与するバネ定数が増加する。
【００３１】
次に、前記構成を備えた防振マウントＭ_２ の作用を説明する。
【００３２】
防振マウントＭ_２ のオリフィス振動系の特性に大きな影響を与えるのは、第１弾性体２２に形成されたダイヤフラム２２_３ ，２２_３ のバネと、第２弾性体２６に形成されたゴム部２６_８ のバネ（液室膨らみ方向及び縮み方向のバネ）と、オリフィス２２_１ ，２２_１ 内の液体の質量である。第１弾性体２２及び第２弾性体２６により画成された液室２６_１ に注目すると、その上壁を構成する第１弾性体２２は上下方向の厚さが極めて大きくて変形し難いために、液室２６_１ の容積変化に大きく寄与するのは液室２６_１ の下壁を構成する第２弾性体２６のゴム部２６_８ の液室膨らみ方向及び縮み方向の変形である。従って、ゴム部２６_８ を構成する第２弾性体２６の材質は極めて重要であり、この第２弾性体２６に高ダンピング材を使用することにより共振時における防振マウントＭ_２ の伝達力を減少させるとともに、ダイヤフラム２２_３ ，２２_３ の耐久性を向上させることができる。
【００３３】
これを図６を用いて更に詳述すると、サブフレームＳＦと左サイドフレームＦ_Ｌ との相対移動により防振マウントＭ_２ のセンターパイプ２１に下向きの荷重Ｆが作用したとき、その荷重Ｆはダイヤフラム２２_３ ，２２_３ を伝わる荷重ｆ_１ として第２カラー２４に伝達され、またゴム部２６_８ を伝わる荷重ｆ_２ として第２カラー２４に伝達される。ゴム部２６_８ の下方への変形に伴って液室２６_１ の容積が拡大し、且つオリフィス２２_１ ，２２_１ 内の液体が前記容積の拡大よりも僅かに遅れて下向きに移動するとき（即ち、共振周波数よりも僅かに低い入力周波数のとき）、液室２６_１ に負圧が発生して該液室２６_１ の上壁及び下壁に荷重ｆ_３ ，ｆ_４ が作用する。而して、上向きの荷重ｆ_４ が下向きの荷重ｆ_１ ，ｆ_２ ，ｆ_３ を打ち消す作用をすることにより、センターパイプ２１から第２カラー２４への荷重Ｆの伝達が低減する。
【００３４】
さて、液室２６_１ に効率的に負圧を発生させるには、液室２６_１ に対向するゴム部２６_８ が容易に上向きに撓んでしまうよりも、上向きに撓むことなくセンターパイプ２１と共に下向きに移動することが望ましく、そのために第２弾性体２６に液圧による変形が起こり難い高ダンピング材が使用される。これにより、動バネ定数が低減でき、振動が伝達され難い高性能な防振マウントＭ_２ を得ることが可能となる。
【００３５】
第１弾性体２２及び第２弾性体２６はその形状が異なるため、図１４に示すように第１弾性体２２は入力周波数が比較的に高い領域で、また第２弾性体２６は入力周波数が比較的に低い領域でサージングを起こし、それらの領域で動バネ定数が急増して性能が低下する。そこで第２弾性体２６に高ダンピング材を使用することにより、破線で示すように目的の周波数領域で動バネ定数の悪化を最小限に抑えることが可能となる。特に、半径方向厚さの大きい第２弾性体２６のサージング周波数領域は車両において常用される領域であるため、当該領域における動バネ定数の悪化を抑えることによりノイズ・バイブレーション性能の向上に寄与することができる。
【００３６】
尚、本実施例では第２弾性体２６に高ダンピング材を使用しているが、これはダイヤフラム２２_３ ，２２_３ のバネ定数に対してゴム部２６_８ の液室の容積変化に寄与するバネ定数が数倍大きいからである。
【００３７】
またサブフレームＳＦと左サイドフレームＦ_Ｌ との相対移動により防振マウントＭ_２ のセンターパイプ２１に上向きの荷重Ｆ′が作用した場合にも、第２弾性体２６に変形が起こり難い高ダンピング材を使用したことにより、液室２６_１ に効率的に正圧を発生させて前記上向きの荷重Ｆ′の伝達をオリフィス効果で低減することができる。
【００３８】
更に、液室２６_１ の容積が拡縮するとき、仮に第２弾性体２６に変形の起こり易い低ダンピング材を使用していると、ゴム部２６_８ がオリフィス２２_１ ，２２_１ 内の液体を勢い良く押し出し、或いは引き込むため、肉厚の小さいダイヤフラム２２_３ ，２２_３ の変形量が増加して耐久性を低下させる虞がある。しかしなが、第２弾性体２６に高ダンピング材を使用したことにより、前記不具合も解消される。
【００３９】
以上説明したように、第１弾性体２２及び第２弾性体２６に損失係数の異なる異種材料を使用することにより、目的とする入力周波数領域における動バネ定数を任意にチューニングすることが可能となる。
【００４０】
次に、ブッシュ２５をセンターパイプ２１に圧入して第２弾性体２６のゴム部２６_８ のバネ定数を増加させたことによる効果を説明する。
【００４１】
防振マウントＭ_２ のオリフィス部による共振周波数ｆは、オリフィス２２_１ ，２２_１ 内の液体質量をｍとし、オリフィス２２_１ ，２２_１ 内の液体に作用する第１弾性体２２及び第２弾性体２６のトータルのバネ定数をｋとすると、
ｆ＝（１／２π）×（ｋ／ｍ）^１／２
で与えられる。従って、ブッシュ２５の圧入に伴う第２弾性体２６のゴム部２６_８ のバネ定数の増加により、前記トータルのバネ定数ｋが増加して共振周波数ｆが通常使用される入力周波数領域よりも高い側に移行するため、入力周波数領域中の防振域を拡大して乗り心地を高めることができる（図１５参照）。しかも、特別にバネ定数の高い材料を使用することなく、組み付け前の第２弾性体２６の形状を変えてブッシュ２５圧入時の圧縮量を変化させるだけで容易にバネ定数を調整することができるので、極めて低コストである。
【００４２】
また、圧縮された第２弾性体２６が自由状態に復元しようとする弾発力でセンターパイプ２１は下向きに付勢され、第１、第２カラー２３，２４は上向きに付勢されるため（図１３の矢印Ａ及び矢印Ｂ参照）、第１弾性体２２のダイヤフラム２２_３ ，２２_３ に圧縮方向の予荷重を与えることができる。その結果、ダイヤフラム２２_３ ，２２_３ の拡張時における最大伸び量が抑えられることになり、該ダイヤフラム２２_３ ，２２_３ の耐久性が向上する。
【００４３】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００４４】
例えば、実施例ではセンターパイプ２１とブッシュ２５との結合時に第２弾性体２６に予荷重を与えているが、第１カラー２３と第２カラー２４との結合時に第２弾性体２６に予荷重を与えることも可能である。また、実施例では第１弾性体２２及び第２弾性体２６の両方にシールリップ２２_４ ，２６_４ を設けているが、その一方のみに設けることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、内筒部材及び外筒部材の少なくとも一方を複数部材から構成し、これら複数部材を相互に結合する際に弾性体に予荷重を与えているので、弾性体のバネ定数を増加させて防振マウントの共振周波数を高い側に移行させ、防振領域を拡大することができる。しかも弾性体に与える予荷重を調整するだけで防振マウントの特性を容易にチューニングすることができるので、コストの削減に寄与することができる。
【００４６】
また複数部材を圧入部において結合することにより、部品点数及び組付工数の削減が可能となる。
【００４７】
さらに弾性体に形成した突起を組付時に圧縮することにより、特別の部材を設けることなく、圧縮された突起の弾発力で圧入部の抜けを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車のフロントサブフレームの斜視図
【図２】図１の２−２線拡大断面図
【図３】防振マウントの縦断面図
【図４】図２の４−４線断面図
【図５】図２の５−５線断面図
【図６】防振マウントの一部破断斜視図
【図７】図６の７方向矢視図
【図８】図６の８方向矢視図
【図９】水抜き通路の作用説明図
【図１０】第１組立工程を示す図
【図１１】図１０の１１Ａ部及び１１Ｂ部拡大図
【図１２】第２組立工程を示す図
【図１３】第３組立工程を示す図
【図１４】第２弾性体の圧縮による動バネ定数の変化を示すグラフ
【図１５】第２弾性体に高ダンピング材を使用したことによる動バネ定数の変化を示すグラフ
【符号の説明】
２１ センターパイプ（内筒部材）
２２ 第１弾性体（弾性体）
２２_４ シールリップ（突起）
２３ 第１カラー（外筒部材）
２４ 第２カラー（外筒部材）
２５ ブッシュ（内筒部材）
２６ 第２弾性体（弾性体）
２６_４ シールリップ（突起）
ｂ 圧入部

Claims (1)

1. 半径方向内側に配置した内筒部材（２１，２５）の外周面と半径方向外側に配置した外筒部材（２３，２４）の内周面とを、内部に液体を封入した弾性体（２２，２６）で接続してなる液体封入式防振マウント装置において、
   前記内筒部材（２１，２５）及び外筒部材（２３，２４）の少なくとも一方を、圧入部（ｂ）において相互に結合された複数部材から構成し、これら複数部材を相互に結合する際に前記弾性体（２２，２６）に予荷重を与え、前記弾性体（２２，２６）に形成した突起（２２ ₄ ，２６ ₄ ）を組付時に圧縮して、その圧縮された突起（２２ ₄ ，２６ ₄ ）の弾発力で前記圧入部（ｂ）の抜けを防止することを特徴とする、液体封入式防振マウント装置。

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