JP3660163B2 - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、液室の容積を変化させる可動部材と、可動部材に接続されたアーマチュアをコイルが発生する電磁力で駆動するアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置に関する。
【従来の技術】
かかる能動型防振支持装置は、特開平１０−１１０７７１号公報により公知である。
【０００２】
この能動型防振支持装置は、液室の容積を変化させる可動部材が、外周部をケースに固定された円板状の板ばねで構成されており、アクチュエータのコイルにより駆動されるアーマチュアは特別の軸受けを持たずに、可動部材の中央部下面に直接固定されて支持されている。そしてコイルの励磁によりアーマチュアを吸引して、このアーマチュアと一体に結合された前記可動部材を軸線に沿う方向に往復駆動するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の能動型防振支持装置は、液室の容積を変化させる可動部材が液室内の液体から受ける偏荷重によって前記軸線から偏倚すると、アーマチュアが軸受けで支持されていないために、可動部材と一体のアーマチュアも前記軸線に対して傾いてしまう。従って、アーマチュアが傾いてもヨークに接触しないようにエアギャップを大きく設定することが必要になり、結果として磁気回路の特性が悪化してしまう。この問題を解消するには、コイルを大型化して発生可能な磁力を増加させれば良いが、このようにするとコイルの消費電力が増加してしまう。
【０００４】
そこで、アーマチュアが傾かないようにベアリングで摺動可能に支持することが考えられるが、このようにすると可動部材からアーマチュアに伝達される偏荷重でベアリングにこじりが発生するため、ベアリングの寿命が短くなる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置において、可動部材から入力される偏荷重によるアーマチュアの傾きをベアリングを用いることなく防止することを目的とする。
【０００６】
【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に記載された発明によれば、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、液室の容積を変化させる可動部材と、可動部材に接続されたアーマチュアをコイルが発生する電磁力で軸線に沿って駆動するアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置であって、前記軸線方向に離間して配置された第１弾性支持部材および第２弾性支持部材によってアーマチュアを支持するものにおいて、アーマチュアの軸線方向の移動を許容するとともに軸線に直交する方向の移動を規制するために、第１弾性支持部材および第２弾性支持部材の各々は、中心部が異なる位置でアーマチュアに固定されて外周部が同じ位置で支持部に固定された一対の円板状の板ばねから構成されており、アーマチュアが一方向に駆動されたときに一方の板ばねが軸線に直交する姿勢に変形し、アーマチュアが他方向に駆動されたときに他方の板ばねが軸線に直交する姿勢に変形することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。 上記構成によれば、第１弾性支持部材および第２弾性支持部材によってアーマチュアを支持するので、こじりに弱いベアリングを用いることなく、両弾性支持部材の変形によってアーマチュアの軸線方向の移動を許容することができ、しかも両弾性支持部材を軸線方向に離間して配置したことにより、アーマチュアの傾きを最小限に抑えることができる。 また板ばねよりなる第１，第２弾性支持部材は、軸線方向の変形が容易になってアーマチュアを軸線方向に自由に移動させることができる一方で、軸線に直交する方向の変形が困難になってアーマチュアの傾きを一層効果的に抑制することができる。また特に各弾性支持部材を、中心部が異なる位置でアーマチュアに固定されて外周部が同じ位置で支持部に固定された一対の円板状の板ばねから構成したため、アーマチュアが軸線に沿う何れの方向に駆動されても、何れか一方の板ばねが軸線に直交する姿勢に変形し、アーマチュアの傾きに対する剛性を高めることができる。
【０００７】
尚、実施例のエンジンＥは本発明の振動体に対応し、実施例の第１弾性体１４は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１液室２４は本発明の液室に対応し、実施例のヨーク３２および底板３５は本発明の支持部に対応し、実施例の上部弾性体４４は本発明の第１弾性支持部材に対応し、実施例の下部弾性体４７は本発明の第２弾性支持部材に対応し、実施例の第１、第２板ばね５１，５２は本発明の板ばねに対応する。
【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。 図１〜図５は本発明の実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面図、図４は図１の４−４線断面図、図５は作用の説明図である。
【０００９】
図１〜図５に示す能動型防振支持装置Ｍは、自動車のエンジンＥを車体フレームＦに弾性的に支持するためのもので、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサＳ₁ と、該能動型防振支持装置Ｍに入力される荷重を検出する荷重センサＳ₂ と、エンジンＥに作用する加速度を検出する加速度センサＳ₃ とが接続された電子制御ユニットＵによって制御される。
【００１０】
能動型防振支持装置Ｍは軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、エンジンＥに結合される板状の取付ブラケット１１に溶接した内筒１２と、この内筒１２の外周に同軸に配置された外筒１３とを備えており、内筒１２および外筒１３には厚肉のゴムで形成した第１弾性体１４の上端および下端がそれぞれが加硫接着により接合される。中央に開口１５₂ を有する円板状の第１オリフィス形成部材１５と、上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第２オリフィス形成部材１６と、同じく上面が開放した樋状の断面を有して環状に形成された第３オリフィス形成部材１７とが溶接により一体化されており、第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６の外周部が重ね合わされて前記外筒１３の下部に設けたカシメ固定部１３₁ に固定される。
【００１１】
膜状のゴムで形成された第２弾性体１８の外周が第３オリフィス形成部材１７の内周に加硫接着により固定されており、この第２弾性体１８の内周が軸線Ｌ上に上下動可能に配置された可動部材２０に加硫接着により固定される。外筒１３のカシメ固定部１３₁ に固定されたリング部材２１にダイヤフラム２２の外周が加硫接着により固定されており、このダイヤフラム２２の内周が前記可動部材２０に加硫接着により固定される。
【００１２】
而して、第１弾性体１４および第２弾性体１８間に液体が封入された第１液室２４が区画され、第２弾性体１８およびダイヤフラム２２間に液体が封入された第２液室２５が区画される。そして第１液室２４および第２液室２５は、第１〜第３オリフィス形成部材１５，１６，１７により形成された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００１３】
上部オリフィス２６は第１オリフィス形成部材１５および第２オリフィス形成部材１６間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２６₁ の一側において第１オリフィス形成部材１５に連通孔１５₁ が形成され、前記隔壁２６₁ の他側において第２オリフィス形成部材１６に連通孔１６₁ が形成される。従って、上部オリフィス２６は、第１オリフィス形成部材１５の連通孔１５₁ から第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６₁ までの略１周の範囲に亘って形成される（図２参照）。
【００１４】
下部オリフィス２７は第２オリフィス形成部材１６および第３オリフィス形成部材１７間に形成される環状の通路であって、その一部に設けられた隔壁２７₁ の一側において第２オリフィス形成部材１６に前記連通孔１６₁ が形成され、前記隔壁２７₁ の他側において第３オリフィス形成部材１７に連通孔１７₁ が形成される。従って、下部オリフィス２７は、第２オリフィス形成部材１６の連通孔１６₁ から第３オリフィス形成部材１７の連通孔１７₁ までの略１周の範囲に亘って形成される（図３参照）。
【００１５】
以上のことから、第１液室２４および第２液室２５は、直列に接続された上部オリフィス２６および下部オリフィス２７によって相互に連通する。
【００１６】
外筒１３のカシメ固定部１３₁ には、能動型防振支持装置Ｍを車体フレームＦに固定するための環状の取付ブラケット２８が固定されており、この取付ブラケット２８の下面に前記可動部材２０を駆動するためのアクチュエータ２９を支持するアクチュエータ支持部材３０が溶接される。アクチュエータ支持部材３０にはヨーク３２が固定されており、ボビン３３に巻き付けられたコイル３４が前記ヨーク３２の内部に形成された空間に収納される。コイル３４の下面に対向する円板状のアーマチュア３８の中心から上方に延びる柱状の軸部３８₁ が、ヨーク３２の中心を貫通する貫通孔３２₁ に緩く嵌合する。
【００１７】
貫通孔３２₁ から上方に突出する軸部３８₁ の上端近傍と、ヨーク３２の上面に固定したブラケット４３とが、円板状の上部弾性体４４で接続される。また軸部３８₁ の下端近傍と、ヨーク３２の下面を閉塞する底板３５に固定したブラケット４６とが、円板状の下部弾性体４７で接続される。従って、アーマチュア３８の軸部３８₁ は上部弾性体４４および下部弾性体４７によってフローティング支持される。
【００１８】
上部弾性体４４は円板状の第１板ばね５１および第２板ばね５２から構成されるもので、軸線Ｌ方向のバネ定数を低下させるべく、第１、第２板ばね５１，５２には円周方向に配置された８個の肉抜き５１₁ …，５２₁ …が形成される。第１板ばね５１および第２板ばね５２の中心部はアーマチュア３８の軸部３８₁ に軸線Ｌ方向に距離ｄだけ離間して固定されるとともに、それらの外周部は重ね合わされた状態でブラケット４３によりヨーク３２の上面に固定される。図５（ｂ）に示すように、アーマチュア３８が中立位置にあるとき、上側の第１板ばね５１は半径方向外側が下向きに傾斜し、下側の第２板ばね５２は半径方向外側が上向きに傾斜している。
【００１９】
下部弾性体４７は上部弾性体４４と実質的に同一構造であるが、上下反転して配置されており、その中心部はアーマチュア３８の軸部３８₁ に軸線Ｌ方向に距離ｄだけ離間して固定されるとともに、それらの外周部は重ね合わされた状態でブラケット４６により底板３５の上面に固定される。
【００２０】
アーマチュア３８は前記底板３５との間に配置したコイルばね４１で上向きに付勢され、軸部３８₁ の上端に形成した球面部３８₂ が可動部材２０の下面に弾発的に当接する。即ち、アーマチュア３８の軸部３８₁ と可動部材２０とは接触部Ｐにおいて相互に点接触し、アーマチュア３８に対する可動部材２０の揺動および摺動が許容される。アクチュエータ２９のコイル３４が消磁状態にあるときのアーマチュア３８の軸部３８₁ には、コイルばね４１の弾発力が上向きに作用するとともに、液体の圧力および第２弾性体１８の弾発力が下向きに作用し、更に上部弾性体４４および下部弾性体４７のセット荷重が上下方向に作用しており、それらの荷重が釣り合う中立位置に停止している。
【００２１】
ヨーク３２の下面開口に円錐状のストッパ面３２₂ が形成されており、それに対向するようにアーマチュア３８の外周に円錐状のストッパ面３８₃ が形成される。そしてヨーク３２のストッパ面３２₂ とアーマチュア３８のストッパ面３８₃ との間にエアギャップβが形成される。
【００２２】
而して、自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンＥから入力される荷重で第１弾性体１４が変形して第１液室２４の容積が変化すると、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７を介して接続された第１液室２４および第２液室２５間で液体が行き来する。第１液室２４の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第２液室２５の容積が縮小・拡大するが、この第２液室２５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、上部オリフィス２６および下部オリフィス２７の形状および寸法、並びに第１弾性体１４のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で高ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンＥから車体フレームＦに伝達される振動を効果的に低減することができる。
【００２３】
尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ２９は非作動状態に保たれる。
【００２４】
前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンＥのクランクシャフトの回転に起因するアイドル振動やこもり音振動が発生した場合、第１液室２４および第２液室２５を接続する上部オリフィス２６および下部オリフィス２７内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ２９を駆動して防振機能を発揮させる。
【００２５】
電子制御ユニットＵはエンジン回転数センサＳ₁ 、荷重センサＳ₂ および加速度センサＳ₃ からの信号に基づいてアクチュエータ２９のコイル３４に対する通電を制御する。具体的には、振動によってエンジンＥが上方に偏倚して第１液室２４の容積が増加して液圧が減少するときには、コイル３４を励磁してアーマチュア３８を吸引する。その結果、アーマチュア３８は上方に移動して軸部３８₁ の上端の球面部３８₂ で可動部材２０を押圧し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８を上方に変形させる。これにより、第１液室２４の容積が減少して液圧の減少を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの上向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００２６】
逆に振動によってエンジンＥが下方に偏倚して第１液室２４の容積が減少して液圧が増加するときには、コイル３４を消磁してアーマチュア３８の吸引を解除する。その結果、液圧で下方に移動する可動部材２０に押圧されたアーマチュア３８はコイルばね４１の弾発力に抗して下方に移動し、可動部材２０に内周を接続された第２弾性体１８は下方に変形する。これにより、第１液室２４の容積が増加して液圧の増加を抑制するため、能動型防振支持装置ＭはエンジンＥから車体フレームＦへの下向きの荷重伝達を防止する能動的な支持力を発生する。
【００２７】
さて、アクチュエータ２９の作動中に上下方向に往復移動するアーマチュア３８は、その軸部３８₁ の上端および下端がそれぞれ上部弾性体４４および下部弾性体４７で支持されており、しかも円板状の両弾性体４４，４７は軸線Ｌ方向には変形が容易でありながら半径方向には変形し難いため、アーマチュア３８の軸部３８₁ は軸線Ｌに沿う正しい姿勢に保持されて容易に上下動することができる。また可動部材２０が上下方向に往復移動する際に、第２弾性体１８やダイヤフラム２２が液体から横方向の偏荷重を受けて図１の矢印方向に傾いても、可動部材２０とアーマチュア３８の軸部３８₁ とが接触部Ｐで相対変位可能に点接触しているため、可動部材２０はアーマチュア３８に影響を与えることなく自由に首を振ることが可能となり、可動部材２０からアーマチュア３８に伝達される偏荷重を最小限に抑えることができる。
【００２８】
特に、アーマチュア３８の上端近傍を支持する上部弾性体４４と、アーマチュア３８の下端近傍を支持する下部弾性体４７とは軸線Ｌ方向に大きく離間して配置されるため、両弾性体４４，４７が軸線Ｌに直交する方向に多少変位しても、それによって発生するアーマチュア３８の軸部３８₁ の傾きが最小限に抑えられる。これにより、ヨーク３２およびアーマチュア３８間のエアギャップβを小さくすることが可能になり、コイル３４を小型化して消費電力を削減することができる。而して、可動部材２０から入力される偏荷重によって耐久性が低下し易いベアリングを用いることなく、アーマチュア３８を軸線Ｌに沿う正しい姿勢で駆動することが可能となる。
【００２９】
上部弾性体４４および下部弾性体４７は、元来軸線Ｌに直交する方向の荷重に対して変形し難い構造であるが、本実施例ではその特長が更に高められる。以下、これを上部弾性体４４を例にとって説明する。
【００３０】
アーマチュア３８の軸部３８₁ の上動によって上部弾性体４４が図５（ｂ）の中立状態から図５（ａ）の状態に変形すると、それまで傾斜していた第２板ばね５２が軸線Ｌに直交する姿勢になり、軸線Ｌに直交する方向の荷重に対する剛性が増加する。逆にアーマチュア３８の軸部３８₁ の下動によって上部弾性体４４が図５（ｂ）の中立状態から図５（ｃ）の状態に変形すると、それまで傾斜していた第１板ばね５１が軸線Ｌに直交する姿勢になり、軸線Ｌに直交する方向の荷重に対する剛性が増加する。これにより、アクチュエータ２９の作動中の全域に亘ってアーマチュア３８の軸部３８₁ を軸線Ｌ上に正しく保持することができる。
【００３１】
また、上部弾性体４４および下部弾性体４７によってアーマチュア３８の軸部３８₁ に軸線Ｌ方向のセット荷重を与えることができるため、前記コイルばね４１を廃止し、その機能を上部弾性体４４および下部弾性体４７で賄うことも可能である。
【００３２】
次に、図６および図７に基づいて参考例を説明する。この参考例は上部弾性体４４および下部弾性体４７の構造において上述した本発明の実施例と異なっており、その他の構造は実施例と同一である。
【００３３】
即ち、参考例の上部弾性体４４および下部弾性体４７は共に円板状のゴムから構成されており、ヨーク３２の貫通孔３２₁ から上方に突出する軸部３８₁ に固定したブラケット４２と、ヨーク３２の上面に固定したブラケット４３とが上部弾性体４４で接続され、また軸部３８₁ の下端に固定したブラケット４５と、ヨーク３２の下面を閉塞する底板３５に固定したブラケット４６とが下部弾性体４７で接続される。従って、アーマチュア３８の軸部３８₁ は上部弾性体４４及び下部弾性体４７によってフローティング支持される。 而して、参考例の円板状のゴムから構成された上部弾性体４４および下部弾性体４７は、実施例と同様、軸線Ｌ方向の変形が容易で半径方向の変形が困難である。
【００３４】
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。
【００３５】
例えば、実施例では自動車のエンジンＥを支持する能動型防振支持装置Ｍを例示したが、本発明の能動型防振支持装置は工作機械等の他の振動体の支持に適用することができる。また能動型防振支持装置Ｍによってエンジンシェイク領域の振動を低減する必要がない場合には、第２液室２５、上部オリフィス２６、下部オリフィス２７およびダイヤフラム２２は省略可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第１弾性支持部材および第２弾性支持部材によってアーマチュアを支持するので、こじりに弱いベアリングを用いることなく、両弾性支持部材の変形によってアーマチュアの軸線方向の移動を許容することができ、しかも両弾性支持部材を軸線方向に離間して配置したことにより、アーマチュアの傾きを最小限に抑えることができる。
【００３７】
また板ばねより構成される第１弾性支持部材および第２弾性支持部材は、軸線方向の変形が容易になってアーマチュアを軸線方向に自由に移動させることができる一方で、軸線に直交する方向の変形が困難になってアーマチュアの傾きを一層効果的に抑制することができる。また特に各弾性支持部材を、中心部が異なる位置でアーマチュアに固定されて外周部が同じ位置で支持部に固定された一対の円板状の板ばねによって構成したので、アーマチュアが軸線に沿う何れの方向に駆動されても、何れか一方の板ばねが軸線に直交する姿勢に変形し、アーマチュアの傾きに対する剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に係る能動型防振支持装置の縦断面図
【図２】 図１の２−２線断面図
【図３】 図１の３−３線断面図
【図４】 図１の４−４線断面図
【図５】 作用の説明図
【図６】 参考例に係る能動型防振支持装置の要部縦断面図
【図７】 図６の７−７線断面図
【符号の説明】
Ｅ エンジン（振動体）
Ｌ 軸線
１４ 第１弾性体（弾性体）
２０ 可動部材
２４ 第１液室（液室）
２９ アクチュエータ
３２ ヨーク（支持部）
３４ コイル
３５ 底板（支持部）
３８ アーマチュア
４４ 上部弾性体（第１弾性支持部材）
４７ 下部弾性体（第２弾性支持部材）
５１ 第１板ばね（板ばね）
５２ 第２板ばね（板ばね）

Claims (1)

1. 振動体（Ｅ）の荷重を受ける弾性体（１４）と、
   弾性体（１４）が少なくとも壁面の一部を構成する液室（２４）と、
   液室（２４）の容積を変化させる可動部材（２０）と、
   可動部材（２０）に接続されたアーマチュア（３８）をコイル（３４）が発生する電磁力で軸線（Ｌ）に沿って駆動するアクチュエータ（２９）と
   を備えた能動型防振支持装置であって、
   前記軸線（Ｌ）方向に離間して配置された第１弾性支持部材（４４）および第２弾性支持部材（４７）によってアーマチュア（３８）を支持するものにおいて、
   アーマチュア（３８）の軸線（Ｌ）方向の移動を許容するとともに軸線（Ｌ）に直交する方向の移動を規制するために、第１弾性支持部材（４４）および第２弾性支持部材（４７）の各々は、中心部が異なる位置でアーマチュア（３８）に固定されて外周部が同じ位置で支持部（３２，３５）に固定された一対の円板状の板ばね（５１，５２）から構成されており、
   アーマチュア（３８）が一方向に駆動されたときに一方の板ばね（５１）が軸線（Ｌ）に直交する姿勢に変形し、アーマチュア（３８）が他方向に駆動されたときに他方の板ばね（５２）が軸線（Ｌ）に直交する姿勢に変形することを特徴とする、能動型防振支持装置。

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