JP3740431B2 - 振動減衰用油圧式二室軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えるエンジン軸受プレートと、貫通孔を備える隔壁により相互に隔てられ、かつ液体を満たされている作動室及び補償室と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用の、特に自動車のエンジン用の油圧式二室軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
独国特許出願公開（DE-A1）第3027742号の明細書により、比較的小さな剛性において大きな減衰特性を示し、それによって比較的大きな振幅が印加された際に増大した減衰作用を達成しかつ比較的大きな衝撃を最適に抑制する油圧による減衰機構を備える二室エンジン軸受が公知である。しかしながら小さな振幅の高周波の振動が印加される場合には、この軸受は液圧的には反応しない。このため、この軸受は隔壁として中間壁を備え、この中間壁は小さな振幅の高周波の振動に対して応答し、かつ高圧で自動的に閉鎖する絞りを備えている。比較的高い周波数の小さな振幅は相応する中間プレートによって減衰され、作動室と補償室との間で液体の交換は行われない。比較的低い周波数の振動で振幅が次第に大きくなった場合には、作動室と補償室との間で液体の交換が増加することにより減衰作用が増大する。この解決策の場合の欠点は、この軸受が比較的狭い帯域でしか作用しないことである。このような軸受の作動様式は、軸受中に使用される振動可能な系の形状、材料及び剛性に依存する。これは、この種の系が、特別な負荷の場合に対して設定可能であるにすぎないことを意味する。
【０００３】
上記のような軸受の特性を改善するために、エンジン軸受は防振材を備えている。このような軸受は独国特許出願公開（DE-A1）第3244295号の明細書において議論されている。この明細書によって、エンジンからの大きな振動振幅が印加される際に、著しい減衰作用をもたらす軸受が提供され、この場合、減衰最大値はエンジンの固有振動数に設定され、かつわずかな振幅の場合には油圧式減衰が結合解除され、その結果最適な音響挙動がもたらされる。この防振材は電気コイルを備える永久磁石により作動され、電気的に作動される結合解除システムに取り付けられ、このシステムを利用してより広い周波数領域において減衰作用をもたらすことができる。このような軸受の一般的な欠点は、この軸受の作用が所定の周波数に設定され、その領域で作用することにある。
【０００４】
最適なエンジン軸受に課せられる要求は、一方で道路状況に起因する車体の振動挙動から生じる振動と、他方でエンジンの駆動状態に起因するエンジン自体から生じる振動の２つの振動を減衰することである。道路状況により生じる振動は、約７〜８Hzの低周波領域にあり大きな振幅の振動である。この振動を打ち消すために、軸受は高い剛性で比較的大きな減衰作用を有することが必要である。このような減衰は、２つの室の間に存在する液柱又は液体カラムにより、及びゴム弾性材料からなる支持バネと関連して作動室中に存在する液体により達成される。この液体は、加圧方向に応じて作動室から補償室へあるいは補償室から作動室へ流動する。
【０００５】
駆動エンジンにより引き起こされる振動は、２つの領域、つまり12〜15Hzの平均周波数を有しかつ中程度の振幅を有するアイドリング領域での振動と、広い周波数領域を有する通常のエンジン駆動時の小さな振幅の振動とに分類される。アイドリング領域では、この軸受に対して低い剛性で比較的小さな減衰作用を有することが必要であるが、比較的高い周波数での通常のエンジン駆動時には、この軸受に対して著しく小さな剛性が要求される。この場合には、軸受は柔軟でなければならない。後者の場合は組み込まれた膜が振動することによって達成される。
【０００６】
従来の二室エンジン軸受の場合には、軸受が受動的又は能動的に構成されているかどうかに関係なく、約30 Hzまでの低周波領域では軸受の高い剛性を利用して大きな減衰を達成し、小さな振幅で30 Hzを上回る周波数領域では低い剛性を達成することに注力されていた。独国特許（DE-C2）第4141332号の明細書により、例えば異なる周波数で切り替えることができる切り替え可能な軸受が公知である。２つの室を隔てる隔壁には１つの貫通孔が設けられ、この貫通孔は調節部材によって閉鎖可能である。調節部材は負圧により作動し、かつ走行中、貫通孔は閉鎖されたままである。このような切り替え可能な膜によって、軸受の良好な使用特性を達成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一方で軸受を振動周波数にさらに良好に適合させることを可能にし、他方で軸受が負圧制御に依存しないような軸受の製造が望まれている。これは、特に、アイドリング時の低周波数領域で著しい減衰作用をもたらすことが望ましく、また軸受を作動させるための負圧装置が存在しないディーゼルエンジンの新規開発と関連している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えているエンジン軸受プレートと、貫通孔を備えている隔壁により相互に隔てられ、液体を充填されている作動室及び補償室と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用油圧式二室軸受であって、隔壁の貫通孔を介する液体の流量が振動の振幅に依存して制御されることを特徴とする油圧式二室軸受によって解決される。本発明は、低周波の振動減衰及び高周波の音響上の絶縁に適合させていた今までの軸受装置の代わりに二室軸受を利用して、最小の周波数に対して比較的高い剛性を有し、最大の周波数の場合に比較的大きな柔軟性を有し、それによって大振幅の低周波の振動の減衰から小振幅の高周波の振動の減衰まで、減衰特性を無段階に移行することができる軸受を提供する。これは隔壁の貫通孔を介して流動する液体の液量を振動の振幅に応じて制御することにより達成される。周波数が低くかつ振幅が大きくなれば、それに応じて貫通孔を通過して流動する液量は少なくなり、周波数が高くかつ振幅が小さくなればその逆に流動する液量は多くなる。これは、最小の周波数の場合に流動を完全に遮断し、著しく高い周波数の場合に貫通孔を完全に解放することで実施することができる。
【０００９】
貫通孔を介して流動する液量を制御するために、貫通孔が、隔壁に隣接しかつ隔壁に対して位置調節可能であるとともに、この貫通孔に対応してこの貫通孔を閉鎖又は開放する侵入通路又は貫通開口を備えている振動する調節部材により連続的に閉鎖可能である構造を有する。この調節部材の位置調節は、道路により生じるか又はエンジンのアイドリング回転数により生じる振動周波数を上回る周波数で行われる。それによってこの軸受は振動挙動において生じる周波数変化に非常に迅速に応答し得る。
【００１０】
調節部材の位置調節動作は、好ましくはエンジンに存在するアイドリング周波数の少なくとも0.4〜0.5倍、より好ましくは１倍〜２倍である振動周波数で実施される。調節部材の貫通開口は、30 Hzを上回る周波数で完全に解放される。それ以上の周波数において、音響上の振動の減衰は単に液柱又は液体カラムによってのみ行われる。次いで調節部材の振動運動が調節される。
【００１１】
位置が調節される調節部材は、当接制限部材又はストッパーを備えることなく、自由に振動可能であるように配置されている。調節部材は回転電磁石又は電動機により駆動される。この場合、隔壁を軸受軸に対して垂直に配置し、作動室と補償室を軸方向に隔てることができる。隔壁の貫通孔は、調節部材として利用される調節盤又は調節リングを回転させることにより、調節リングの貫通開口によって開放又は閉鎖することが可能である。
【００１２】
他の可能な構造として、隔壁が軸受軸に平行に配置され、作動室と補償室が半径方向に隔てられている場合を挙げることができる。この場合には、隔壁に設けられている貫通孔を、軸方向にスライドする調節リングによって開放又は閉鎖することができる。
【００１３】
調節部材の位置調節をバネ張力に対抗して行うことができる。この場合に、回転方向に連続して変化する回転電磁石の使用もあるいは他の解決策も考慮することができる。
【００１４】
調節部材を隔壁の補償室に対向する壁面に配置することができる。同様に、調節部材を隔壁の作動室に対向する壁面に配置することも考えられる。
【００１５】
調節部材を駆動する装置、すなわち調節部材駆動装置は、軸受内での調節部材自体の配置に応じて、作動室の内側にも又は外側にも配置することが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
２つの実施例を用いて本発明を次に詳説する。
【００１７】
図１は本願発明による油圧式二室軸受１の断面図を示す。この油圧式二室軸受１は、実質上ゴム弾性材料からなる軸受バネ２と、その下方に配置され、それぞれ液体を充填されている作動室３及び補償室４とからなる。作動室３及び補償室４は隔壁５により分離され、この隔壁５は貫通孔６を備えている。補償室４は外部に対してベロー７によって遮断、閉鎖されている。隔壁５は鉢状、すなわち一方に底を設けた略円筒形状に構成され、この隔壁５の側壁８は調節部材９によりその半径方向外側を取り囲まれ、調節部材によって隔壁５の貫通孔６が閉鎖又は開放される。この実施例では貫通孔６が隔壁５の側壁８に等間隔に設けられている。調節部材９は軸受軸10に沿って、すなわち軸受軸10と平行に滑動可能である。上方への滑動はバネ11により、反対方向、すなわち下方への滑動は調節磁石12により行われる。バネ11及び調節磁石12は、ケーシング14の底部13に配置されている。ベロー７はその外縁部でケーシング14の内壁に固定されている。さらに、調節部材９は実質上円環形状の調節リングとして構成され、液密にベロー７に嵌め込まれている。ケーシング14は、それ自体公知である方法で車体と結合され、エンジン軸受プレート15はエンジンと結合されている。調節リング、すなわち調節部材９は、侵入通路又は貫通開口16及び17を備え、貫通孔６に対して調節リングの位置が調節されることにより、又は貫通開口16及び17と貫通孔が相応する状態で、液体は、この貫通開口16及び17を介して、作動室３から補償室４へ又はその逆に補償室４から作動室３へ流動可能である。
【００１８】
図１に示す状態は、調節リング９が一番上に持ち上げられた状態であり、このときエンジン軸受は最高の剛性を示す。貫通孔６は調節リング９によって封鎖されている。エンジン軸受プレート15及びケーシング14に作用する高い圧力によって、軸受バネ２は膨張バネとして外側へ突出する。磁石12によって案内される調節リング９の軸方向の運動によって、調節リング９はバネ11のバネ弾性に対抗して下方向へ移動する。液体は、作動室３から、貫通孔６及び貫通開口16が重なり合うことによってできた隙間を介して、ケーシング14内の側室又は環状室20へ、さらにその側室20から補償室４へと流動する。それにより、この軸受は先の状態と比較してより柔軟、すなわち剛性が低くなり、適切な制御によって、磁石12及びそれに関連する調節リング９を介して軸受の剛性を振動振幅又は振動周波数に適合させることができる。調節リング９は、当接制限部又はストッパーを有さず、自由に振動するように設置されている。これは、調節リング９の上側縁部21とケーシング14の接続フランジ22との間に自由空間又は間隙23が存在することによりもたらされる。
【００１９】
図２は、図１に示す軸受の図１とは異なる状態を示す。この状態では、調節リング９が最終位置、すなわち最も下の位置に移動され、それによって貫通孔６が完全に解放されている。この状態では、液体は、妨げられることなく、作動室３及び補償室４の間で所定の圧力関係に応じて流動する。矢印30は、液体の流れを模式的に示している。ベロー７は下方へ引き下げられ、バネ11は圧縮されている。調節リング９がこの状態にあるとき、すなわち調節リング９が最も下に移動された状態で、軸受１は最大の柔軟性、すなわち最も低い剛性を有する。隔壁５の貫通孔６は、調節リング９の貫通開口16及び17、並びに場合によってはケーシング14の環状室又は側室20と相互に連携して、液体カラムとして機能し、比較的高い振動に対して所望の減衰作用をもたらす。この軸受の構想は、弾性軸受に対してエンジンの挙動が急激に変化した場合、剛性の変化により振動を減衰するということに基づいている。このとき本発明の軸受は、自己振動を誘導するように作用しない。
【００２０】
図３は、本発明による油圧式二室軸受の別の実施例の断面を示す。この実施例では、調節リング40が回転可能なリングとして作動室３の内部に配置されている。この配置は、回転磁石41が同様に作動室３内に取付可能であることによりもたらされる。支持バネ又は軸受バネ２と、隔壁５を備えてなる軸受15は、先の図１及び２で説明したものと同様の構造を有する。回転磁石41により調節盤を介して調節リング40を回転させることにより、隔壁５の貫通孔６は、対応して配置されている調節リング40の貫通開口42と位置合わせされ、それによって貫通孔６が開放又は閉鎖される。図３に示されている位置では、貫通孔６と貫通開口42が重なり合って位置し、液体は矢印43で示唆されるように、妨げられることなく、作動室３から補償室４へ流入可能となる。補償室４はベロー44により閉鎖されている。この図３に示す構成は、調節リング40が簡単な構成である点で優れている。加速又は駆動すべき部材の質量を最小にまで低減することができる。
【００２１】
図４は、時間に依存する軸受の剛性をプロットしたグラフを示す。例示したように剛性が推移することにより、軸受は印加される振動の周波数に最適に応答することが可能となる。この剛性の推移パターンは、シミュレーションプログラムを利用して開発された。前記した種類のアクチュエータで初めてこのような剛性の推移パターンを、必要とされる精度でシミュレートすることができるようになる。他の剛性の推移パターンによっても同じような作用がもたらされるが、本明細書に記載された軸受の構想によって他の剛性の推移パターンを同様に作り出すことができ、これもまた本明細書から想到されることである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、特に自動車のエンジン軸受用の、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えているエンジン軸受プレートと、貫通孔を備えている隔壁により相互に隔てられ、液体を充填されている作動室及び補償室と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用油圧式二室軸受であって、隔壁（５）の貫通孔（６）を介する液体の流量が振動の振幅（Ａ）に依存して制御されることを特徴とする油圧式二室軸受に関する。この構成によって、一方で振動周波数にさらに良好に適合させることができ、他方で負圧制御に依存しない軸受を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】貫通孔が閉鎖された状態の、軸方向に振動する調節部材を備えている二室軸受の断面図を示す。
【図２】貫通孔が完全に開放された状態の、図１に示す軸受の断面図を示す。
【図３】回転可能な調節部材を備えている二室軸受の断面図を示す。
【図４】時間に依存する軸受の剛性の変化を示すグラフを表す。
【符号の説明】
２ 軸受バネ
３ 作動室
４ 補償室
５ 隔壁
６ 貫通孔
７ ベロー
８ 側壁
９ 調節部材
１０ 軸受軸
１１ バネ
１２ 磁石
１３ 底部
１４ ケーシング
１５ エンジン軸受プレート
１６ 貫通開口
１７ 貫通開口
２０ 側室
２１ 上側縁部
２２ 接続フランジ
２３ 間隙

Claims (12)

1. 自動車のエンジン軸受用の、ゴム弾性材料からなる支持バネを備えているエンジン軸受プレートと、貫通孔を備えている隔壁により相互に隔てられ、液体を充填されている作動室及び補償室と、この補償室を閉鎖する弾性の耐圧膜とを有する振動減衰用油圧式二室エンジン軸受であって、
   前記隔壁（５）が、一方の側に底を有する円筒形状に形成され、かつ軸受軸（10）に沿って整列し、
   前記隔壁の側壁（８）に存在する貫通孔（６）が、振動する調節部材（９、40）により連続的に閉鎖可能であり、この調節部材（９、40）が、前記隔壁（５）に隣接しているとともに前記隔壁（５）に対して位置調節可能であり、かつ前記貫通孔（６）に対応するとともに前記貫通孔（６）を閉鎖又は開放する侵入通路（16、42）を備え、
   前記隔壁の貫通孔を介する液体の流量が、振動の振幅（Ａ）に依存して制御されることを特徴とする油圧式二室エンジン軸受。
2. 前記調節部材（９、40）が、道路又はエンジンのアイドリング回転数により生じる振動周波数を上回る周波数で位置調節されることを特徴とする請求項１に記載の油圧式二室エンジン軸受。
3. 前記調節部材（９、40）が、比較的高い周波数で、前記貫通孔（６）を部分的にのみ閉鎖することを特徴とする請求項１又は２に記載の油圧式二室エンジン軸受。
4. 前記調節部材（９、40）が、30 Hzを上回る周波数で、前記貫通孔（６）を完全に開放することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。
5. エンジン周波数がアイドリング周波数領域を上回る場合に、前記貫通孔（６）が完全に開放されて、前記調節部材（９、40）の振動運動が調節されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。
6. 前記調節部材が、当接制限部材を有することなく、自由に振動できるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。
7. 前記隔壁（５）が軸受軸（10）に平行に延伸し、前記作動室（３）及び前記補償室（４）が前記軸方向に隔てられ、前記隔壁の貫通孔（６）が回転可能な調節リング（９）によって開放又は閉鎖されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。
8. 前記調節部材（９）が、回転電磁石又は電動機を介して回転振動によって移動されることを特徴とする請求項７に記載の油圧式二室エンジン軸受。
9. 前記回転電磁石（12）又は電動機が、前記作動室（３）の内側に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の油圧式二室エンジン軸受。
10. 前記隔壁（５）が軸受軸（10）に平行に延伸し、前記作動室（３）及び前記補償室（４）が前記軸方向に隔てられ、前記隔壁の貫通孔（６）が前記軸方向に移動可能な調節リング（９）によって開放又は閉鎖されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。
11. 前記調節部材（９）の位置調節がバネ張力に対抗して行われることを特徴とする請求項１０に記載の油圧式二室エンジン軸受。
12. 前記隔壁（５）の前記貫通孔（６）が、前記調節部材（９、40）の開口部（16、17）と共に、高周波振動減衰用の液体カラムとして利用されるように調節されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の油圧式二室エンジン軸受。

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