JP3787818B2 - 空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は、非圧縮性流体が封入された流体室を備え、該流体室における内圧や流体流動をコントロールすることによって防振特性を適当に調節することの出来る能動型の防振装置、特に、空気圧変動を利用して流体室における内圧や流体流動をコントロールするようにした空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
振動伝達系を構成する部材間に介装される防振連結体や防振支持体等としての防振装置の一種として、互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離隔配置せしめて、それらの間に介装された本体ゴム弾性体で連結する一方、非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、かかる流体室の壁部の一部を可動部材で構成せしめて、該可動部材を加振することにより、流体室の内圧や流体流動を制御せしめて防振特性を調節するようにした能動型防振装置が、知られている。例えば、特開昭６０−８５４０号公報や特開昭６１−２９３９号公報、実開昭６１−１９１５４３号公報等に記載の防振装置が、それである。このような能動型防振装置は、例えば、防振対象となる部材に対して、防振すべき振動に対応した振幅や位相をもった加振力を及ぼすことにより、防振対象における振動を相殺的に抑制すること等も出来るのであり、例えば自動車用エンジンマウントやボデーマウント等に対して、有利に適用され得る。
【０００３】
ところで、上述の如き従来の能動型防振装置では、可動部材を加振するために、一般に、永久磁石やコイル等の高価で複雑な部品を必要とする電磁駆動手段が採用されていたことから製作が難しく、サイズや重量の増大も避けられないという問題があった。そこで、本出願人は、先に、特願平８−３４３６８６号や特願平８−３４５２６９号，特願平８−３４５２７０号，特開平９−３５２７号等において、流体室の壁部の一部を構成する可動部材を挟んで、流体室とは反対側に密閉された作用空気室を形成し、この作用空気室に圧力変化を及ぼすことにより、流体室に内圧変動が生ぜしめられるようにした空気圧加振式の能動型防振装置を、明らかにした。このような防振装置においては、電磁駆動手段等の加振手段を防振装置内部に組み込む必要がなく、部品点数の減少や製作性の向上が図られて、小型化や軽量化等も有利に達成され得るのである。
【０００４】
ところで、かくの如き空気圧加振式の能動型防振装置においては、作用空気室に対して圧力変化を及ぼすために、例えば、作用空気室が、エア給排路を通じて切換弁に接続せしめられ、切換弁の切換作動によって、作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられるようにされる。より具体的には、例えば、二つの空気圧源として負圧源と大気を採用して、切換弁の切換作動を適当な周期で行い、作用空気室に対する負圧供給と大気開放を繰り返させることにより、流体室ひいては第一の取付部材と第二の取付部材の間に、切換弁の切換作動周期に対応した周波数の内圧変動乃至は加振力を、有利に及ぼすことが出来るのである。
【０００５】
しかしながら、このような先の出願に係る構造の防振装置について、本発明者が更なる検討を加えたところ、切換弁の切換作動等によって生ぜしめられて、エア給排路を通じて作用空気室に及ぼされる空気圧の変動が、切換弁の切換周期等に対応した目的とする周波数成分だけでなく、それ以外の副次的な周波数成分をも内在し易いことが見い出された。そして、かかる副次的な周波数成分は、防振すべき振動成分とは、基本的に相関性を有するものでないために、この副次的な周波数成分を有する空気圧変動が作用空気室に及ぼされて、防振すべき振動に対応しない周波数成分を有する内圧変動が流体室に生ぜしめられることによって、防振効果に悪影響が及ぼされるおそれがあったのである。例えば、自動車用のエンジンマウントにおいては、副次的な周波数成分を有する空気圧変動に起因する加振力がボデーに及ぼされることによって、当初の防振目的以外の周波数域で、ボデーのこもり音やビビリ振動等が発生し、防振性が悪化する可能性があった。
【０００６】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、防振すべき振動に対して高度に対応した周波数成分を有する空気圧変動を作用空気室に及ぼすことにより、防振特性を高精度に制御することが可能であり、目的とする防振性能を有利に且つ安定して得ることの出来る空気圧加振式の防振装置を用いた防振方法を提供することにある。
【０００７】
【解決手段】
そして、このような課題を解決するために、本発明の特徴とするところは、互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離隔配置せしめて、それらの間に介装された本体ゴム弾性体で連結する一方、非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、かかる流体室の壁部の一部を可動部材で構成せしめて、該可動部材を挟んで該流体室とは反対側に密閉された作用空気室を形成し、該作用空気室に圧力変化を及ぼして該可動部材を加振することにより、前記流体室における内圧や流体流動を制御せしめて防振特性を調節するようにした空気圧加振式の能動型防振装置にして、前記作用空気室が、該作用空気室に圧力変化を及ぼすエア給排路を通じて、切換弁に接続されており、該切換弁の切換作動によって、該作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられることにより、該作用空気室に周期的な空気圧変動が生ぜしめられるようになっていると共に、前記可動部材が、弾性に基づく一定形状への復元力を有するゴム弾性板を含んで構成されているものを用いて、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材との間に入力される振動を防振するに際して、前記エア給排路上に、防振すべき振動の周波数から外れた高次の周波数域の空気圧変動を低減せしめ得るように設定された消音器を配設して、前記切換弁の切り換えによる基本的な空気圧変動周波数よりも高次の周波数の空気圧変動を低減するようにしたことを特徴とする空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法にある。
【０００８】
このような本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、エア給排路上に配設された消音器による空気圧変動の減衰効果によって、防振すべき振動に対応しない周波数成分を有する空気圧変動が、作用空気室に至るまでのエア給排路上で低減せしめられることにより、かかる周波数成分の作用空気室への伝達、ひいては防振対象における振動悪化が軽減乃至は防止されることとなる。しかも、消音器は、その特性を適当に調節することによって、防振すべき振動に対応した周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果を低く抑えることが出来ることから、防振対象となる周波数域の振動に対しては、有効な防振効果が安定して発揮されるのである。
【０００９】
また、本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法は、第一及び第二の取付部材や本体ゴム弾性体，流体室等を含んで構成された防振装置本体や、空気圧源等には、特別な改造を加えることなく、エア給排路上に消音器を付加するだけの極めて容易で且つ簡単な構成によって、実現されるのであり、実用化が容易であるといった利点もある。
【００１０】
なお、本発明において、消音器としては、特定の周波数域の空気圧変動に対して減衰効果を発揮し得るものであれば良く、従来から公知のレゾネータタイプ（共鳴型）の他、空洞型や干渉型など、各種のものが、単独で或いは組み合わせた態様で採用可能であるが、特に、防振すべき振動に対応した周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果を、副次的な周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果に比べて、充分に低く設定することの出来るものが望ましい。更に、消音器は、エア給排路上に複数配設することも可能であり、その際、各消音器に対して、異なる空気圧変動減衰効果の周波数特性を設定するようにしても良い。また、エア給排路の形態や材質等は、特に限定されるものでないが、及ぼされる空気圧変動に対して充分な変形強度を有し、少なくとも変形による閉塞が防止されるだけの強度を有する材質、例えば金属や樹脂，ゴム等が採用される。ここにおいて、エア給排路が空気圧変動によって弾性変形する場合には、エア給排路の弾性変形に起因した副次的な空気圧変動が惹起されるおそれもあるが、本発明に従う構造とされた能動型防振装置においては、そのような空気圧変動に対しても、消音器によって、有効な低減効果を得ることが出来るのである。
【００１１】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置においては、例えば、作用空気室を、エア給排路を通じて、エアシリンダ機構等の圧力制御型の空気圧源に接続することによって、作用空気室に空気圧変化を及ぼすことも可能であるが、好適には、作用空気室が、エア給排路を通じて、切換弁に接続せしめられ、該切換弁の切換作動によって、作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられることにより、作用空気室に圧力変化が生ぜしめられるようにされる。なお、空気圧源としては、負圧，正圧および大気圧のうちの適当なものを組み合わせて採用することが有効である。また、切換弁としては、制御が容易であると共に応答性に優れていることから、ソレノイドバルブ等が、好適に採用される。
【００１２】
このように、作用空気室に対し、切換弁によって複数の空気圧源を交互に連通させるようにすれば、極めて簡単な構造をもって、作用空気室に空気圧変化を及ぼすことが可能であり、特に、自動車用防振装置においては、内燃機関の吸気系で生ぜしめられる負圧と大気圧を利用することによって、特別な空気圧源を設ける必要がなく、構造の簡略化が有利に達成される。
【００１３】
しかも、本発明者が検討したところ、切換弁の切換作動により、作用空気室を異なる空気圧源に交互に連通せしめることによって、作用空気室に圧力変化を生ぜしめるような場合には、切換弁の切換作動がパルス的にＯＮ／ＯＦＦ（開閉）制御されることに起因して、エア給排路内の空気圧が歪んでしまうために、作用空気室に及ぼされる空気圧に対して、防振すべき振動に対応しない副次的な周波数成分がのり易いことが認められたが、その場合に、本発明を適用し、上述の如く、エア給排路上に消音器を配設することによって、極めて優れた防振効果が安定して発揮され得るのである。
【００１４】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置において、可動部材は、その変位乃至は変形に基づいて、作用空気室の圧力変動を流体室に及ぼし得るものであれば良いが、特に、弾性に基づく一定形状への復元力を有するゴム弾性板を含んで構成された可動部材が、好適に採用される。このような可動部材を採用すれば、作用空気室に及ぼされる空気圧を解除した状態下で、可動部材が略一定位置に復帰，保持されることから、流体室の内圧コントロールが容易となる。また、作用空気室に及ぼされる空気圧を解除した際、可動部材が所定位置に復帰せしめられることから、例えば、作用空気室に及ぼされる空気圧として、負圧または正圧の何れか一方の側だけで変動する空気圧や、或いは一定の大きさの負圧または正圧の何れか一方と大気圧との交互の切り換えによる変動空気圧等を採用して、可動部材を有利に加振せしめることが出来るのである。なお、可動部材の弾性に基づく一定形状への復元力を補助するために、可動部材に対して特定方向の付勢力を常時及ぼす付勢手段を設けることも可能であり、例えば付勢手段としてコイルスプリング等を採用すれば、可動部材の一定形状への復元性を極めて有利に且つ長期間に亘って安定して得ることが出来る。
【００１５】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置において、流体室の具体的構造は特に限定されるものでなく、作用空気室に圧力変化を及ぼすことによって流体室に内圧変動が生ぜしめられ、該流体室の圧力変化や流体室内での流体流動作用に基づいて、防振特性のコントロールが実現され得るものであれば良い。具体的には、例えば、かかる流体室を、本体ゴム弾性体によって壁部の一部が構成されて振動入力時に内圧変動が生ぜしめられる主液室を含んで構成すると共に、該主液室の壁部の別の部分を可動部材で構成せしめて、該可動部材の加振によって主液室に対して直接に内圧変動が生ぜしめられるようにした構造が採用される。このような流体室構造を採用すれば、可動部材の加振によって主液室の内圧を直接にコントロールせしめて、防振特性を制御することが出来る。また、かかる流体室を、本体ゴム弾性体により壁部の一部が構成されて振動入力時に圧力変化が生ぜしめられる主液室と、可動部材により壁部の一部が構成されてオリフィス通路を通じて主液室に連通せしめられた副液室を含んで構成せしめて、該可動部材の加振によって副液室に内圧変化が生ぜしめられるようにした構造も、採用され得る。このような流体室構造を採用すれば、作用空気室に空気圧変動を及ぼすことにより、可動部材が加振されて副液室に圧力変化が及ぼされることから、振動入力による主液室の圧力変動を考慮して、入力振動に対する適当な位相差で可動部材を加振して副液室の内圧をコントロールすることにより、オリフィス通路を通じて流動せしめられる流体の流動作用やオリフィス通路を通じての主液室の内圧制御に基づいて、目的とする防振特性を有利に得ることが出来るのである。その際、可動部材の共振作用を利用すれば、可動部材をより効率的に加振せしめて一層優れた防振性能を得ることが可能となる。或いはまた、流体室を、本体ゴム弾性体により壁部の一部が構成されて振動入力時に圧力変化が生ぜしめられる主液室を含んで構成する一方、壁部の一部が可撓性膜で構成されて容積変化が許容される、内部に非圧縮性流体が封入された平衡室を形成すると共に、該平衡室を主液室に連通せしめる流体連通路を形成してなる構造を採用することも可能である。このような流体室構造および平衡室を採用すれば、振動入力時に主液室に圧力変化が生ぜしめられることにより、主液室と平衡室の間に圧力差が生じて、それら両室間で、流体連通路を通じての流体流動が生ぜしめられるのであり、そして、この流体連通路を通じて流動せしめられる流体の共振作用等の流動作用に基づいて、有効な防振効果が発揮されることとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図１及び図２には、本発明の第一の実施形態としての自動車用エンジンマウントを構成する能動型防振装置の全体概略図と要部説明図が、示されている。この能動型防振装置は、マウント本体１０と、該マウント本体１０に対して空気圧変化を及ぼしめて加振力を生ぜしめるための空気圧制御手段を含んで構成されている。マウント本体１０は、自動車のパワーユニット１２に取り付けられる第一の取付部材としての第一の取付金具１４と、防振対象である自動車のボデー１６に取り付けられる第二の取付部材としての第二の取付金具１８が、それらの間に介装された本体ゴム弾性体２０によって弾性的に連結されており、パワーユニット１２とボデー１６の間に介装されて、パワーユニット１２をボデー１６に対して防振支持せしめるようになっている。また、空気圧制御手段は、自動車の内燃機関の吸気系に生ぜしめられる負圧と、大気圧とを、空気圧源として、マウント本体１０の内部に形成された作用空気室２２に対して空気圧変動を及ぼすことにより、マウント本体１０に加振力を生ぜしめて、かかる加振力をボデー１６に伝達するようになっており、防振すべき振動に応じて作用空気室２２に及ぼす空気圧変動の大きさや位相等を制御装置２４によって調節することにより、ボデー１６における振動を能動的に抑えるようになっている。なお、本実施形態のマウント本体１０においては、図１及び図２中の上下方向の振動に対して、有効な防振効果を発揮し得るようにされている。
【００１８】
より詳細には、マウント本体１０を構成する第一の取付金具１４は、略円錐台形状を有しており、その大径側端部には、軸方向上方に向かって突出する取付ねじ部２６が一体形成されている。そして、この取付ねじ部２６によって、第一の取付金具１４が、図１に示されているように、自動車のパワーユニット１２側に取り付けられるようになっている。また、本体ゴム弾性体２０は、略円錐台形状を有しており、その小径側端部に対して、第一の取付金具１４が軸方向に埋入された状態で加硫接着されている。また、本体ゴム弾性体２０の大径側端部の外周面には、円筒形状の連結金具２８が加硫接着されている。なお、本体ゴム弾性体２０には、大径側端面に開口する凹所３０が形成されている。
【００１９】
また一方、第二の取付金具１８は、全体として大径の円筒形状を有しており、軸方向中間部分に形成された段差部３２を挟んで、軸方向上側が大径部３４とされていると共に、軸方向下側が小径部３６とされている。そして、この第二の取付金具１８は、大径部３４に外嵌固定される図示しないブラケットを介して、図１に示されているように、自動車のボデー１６側に取り付けられるようになっている。また、大径部３４と小径部３６の各内周面には、それぞれ、薄肉のシールゴム層３８が設けられていると共に、小径部３６側の開口部には、可撓性膜としての薄肉円板形状のゴム弾性膜４０が配設されており、このゴム弾性体膜４０の外周縁部が小径部３６の内周面に加硫接着されることによって、小径部３６側の開口部がゴム弾性膜４０によって流体密に閉塞されている。
【００２０】
そして、かかる第二の取付金具１８は、大径部３４が連結金具２８に外挿されて流体密に外嵌固定されることにより、本体ゴム弾性体２０の大径側端部に取り付けられている。それによって、第一の取付金具１４と第二の取付金具１８が、本体ゴム弾性体２０を介して、弾性的に連結されていると共に、第二の取付金具１８における大径部３４側の開口部が、本体ゴム弾性体２０によって流体密に覆蓋されており、以て、第二の取付金具１８の内部において、本体ゴム弾性体２０に設けられた凹所３０の内部を含んで、密閉領域が形成されている。
【００２１】
また、第二の取付金具１８には、小径部３６内に仕切部材４２が収容配置されている。この仕切部材４２は、全体として円形ブロック形状を有しており、小径部３６の内周面に対して流体密に嵌着固定されている。そして、この仕切部材４２によって、第二の取付金具１８の内部に形成された密閉領域が、軸方向両側（本体ゴム弾性体２０側とゴム弾性膜４０側）に仕切られている。それによって、仕切部材４２よりも軸方向上側には、壁部の一部が本体ゴム弾性体２０にて構成されて、振動入力時に本体ゴム弾性体２０の弾性変形に基づいて内圧変化が惹起される主液室４４が形成されている一方、仕切部材４２よりも軸方向下側には、壁部の一部がゴム弾性膜４０にて構成されて、該ゴム弾性膜４０の変形に基づいて容積変化が容易に許容される平衡室４６が形成されている。また、これら主液室４４と平衡室４６には、何れも、水やアルキレングリコール，ポリアルキレングリコール，シリコーン油等の非圧縮性流体が封入されている。
【００２２】
ここにおいて、仕切部材４２は、軸方向上方に開口する中央凹部４８が設けられた略厚肉の有底円筒形状を有する外壁部材５０を備えており、この外壁部材５０の開口側端部に一体形成された外フランジ部５２が第二の取付金具１８の段差部３２に重ね合わされて本体ゴム弾性体２０との間で挟持されることにより、第二の取付金具１８に対して固定的に組み付けられている。また、この外壁部材５０の周壁部には、外周面に開口して周方向に延びる凹溝５４が形成されており、該凹溝５４が第二の取付金具１８における小径部３６で覆蓋されることによって、主液室４４と平衡室４６を相互に連通して、それら両室４４，４６間での流体流動を許容する流体連通路５６が形成されている。なお、本実施形態では、この流体連通路５６を通じて流動せしめられる流体の共振作用等に基づいて、低周波振動に対して有効な防振効果が発揮されるように、流体連通路５６の長さや断面積等が設定されている。
【００２３】
また、外壁部材５０の中央凹部４８には、可動部材としてのゴム弾性板５８と蓋部材６０が、順次、軸方向に嵌め込まれて、外壁部材５０に対して固定的に組み付けられている。ゴム弾性板５８は、厚肉の円板形状を有しており、外周縁部の所定幅に亘る部分が、外周側に行くに従って軸方向下方に傾斜せしめられていると共に、その外周面には、嵌着リング６２が加硫接着されている。そして、嵌着リング６２が外壁部材５０の中央凹部４８に圧入されて嵌着固定されることにより、ゴム弾性板５８が、中央凹部４８の底部において軸直角方向に広がり、中央部分が中央凹部４８の底面から上方に離隔して位置せしめられて、弾性変形乃至は弾性変位が許容された状態で配設されている。また、蓋部材６０は、厚肉の円板形状を有しており、外壁部材５０の中央凹部４８に圧入されて嵌着固定されることにより、該中央凹部４８の開口部を覆蓋して配設されている。
【００２４】
そして、中央凹部４８が、その開口部を蓋部材６０で覆蓋されると共に、その内部をゴム弾性板５８で流体密に仕切られることにより、かかる中央凹部４８内において、ゴム弾性板５８と蓋部材６０の間に位置して、内部に主液室４４と同じ非圧縮性流体が封入された副液室６４が形成されている。また、蓋部材６０には、外周面に開口して周方向に延びる周溝６６が形成されており、該周溝６６が外壁部材５０の周壁部で覆蓋されることによって、主液室４４と副液室６４を相互に連通して、それら両室４４，６４間での流体流動を許容するオリフィス通路６８が形成されている。なお、本実施形態では、このオリフィス通路６８を通じて流動せしめられる流体の共振周波数が、主液室４４と平衡室４６を繋ぐ流体連通路５６を通じて流動せしめられる流体の共振周波数よりも高く設定されている。具体的には、例えば、流体連通路５６側がシェイク等の低周波振動域にオリフィス通路６８側がアイドル振動等の中周波振動域に、それぞれチューニングされ、或いは流体連通路５６側がアイドル振動等の中周波振動域にオリフィス通路６８側がこもり音等の高周波振動域に、それぞれチューニングされる。
【００２５】
さらに、ゴム弾性板５８を挟んで副液室６４と反対側に位置して、外部空間に対して密閉された作用空気室２２が形成されている。また、外壁部材５０には、作用空気室２２と平衡室４６の間を径方向に延びるエア連通路７０が形成されており、このエア連通路７０の内側端部が、中央凹部４８の底面に開口せしめられて作用空気室２２に連通されている一方、エア連通路７０の外側端部が、外壁部材５０の周壁部に形成されて第二の取付金具１８を貫通して外周面に開口せしめられたポート７２に連通されている。
【００２６】
そして、このようなマウント本体１０には、前述の如き自動車への装着状態下において、マウント本体１０の防振特性を切換制御するための空気圧制御手段が接続されている。即ち、マウント本体１０の装着状態下、マウント本体１０に設けられたポート７２には、エア給排路７４が接続されており、このエア給排路７４を通じて、作用空気室２２が、負圧ポンプや内燃機関の吸気系等の負圧源によって生ぜしめられた負圧を蓄える負圧タンク７６に接続されている。また、ポート７２を負圧タンク７６に接続するエア給排路７０上には、切換バルブ７８が設けられており、この切換バルブ７８の切換作動によって、作用空気室２２が、負圧タンク７６と大気中とに、択一的に接続されるようになっている。なお、切換バルブ７８としては、高速で切換作動可能な電磁式のもの等が好適に採用される。
【００２７】
これにより、切換バルブ７８を適当な周期で切換作動させることによって、作用空気室２２に周期的な空気圧変動が生ぜしめられるようになっている。そして、ゴム弾性板５８は、作用空気室２２が大気中に接続された状態では、ゴム弾性板５８自体の弾性による復元力等とのバランスに基づいて、上方（副液室６４側）に位置せしめられた状態に保持されているが、作用空気室２２に負圧が及ぼされると、ゴム弾性板５８が、その弾性による復元力に抗して下方（作用空気室２２側）に変位せしめられることとなり、また、その状態から作用空気室２２の負圧を解除すると、ゴム弾性板５８が弾性による復元力に基づいて上方（副液室６４側）に復元変位せしめられることとなる。その結果、ゴム弾性板５８が、切換バルブ７８のバルブ操作に応じて、上下に往復変位（振動）せしめられることとなる。
【００２８】
すなわち、このようにゴム弾性板５８が加振されることによって、副液室６４の内圧が変動せしめられて主液室４４との内圧差が積極的に生ぜしめられるのであり、それ故、振動入力時にゴム弾性板５８を入力振動に応じた周波数で加振して副液室６４に内圧変動を生ぜしめることにより、副液室６４と主液室４４の間でのオリフィス通路６８を通じての流体流動が積極的に生ぜしめられる。その結果、かかるオリフィス通路６８を通じての流体流動量が有利に確保されて、流体の共振作用等の流動作用に基づく防振効果が極めて有効に発揮され得ることとなるのである。また、オリフィス通路６８を流動せしめられる流体の共振周波数域では、流体の共振作用に基づいて、主液室４４の内圧制御が極めて効率的に為され得るのであり、それ故、副液室６４における小さな内圧変化、換言すれば作用空気室２２における小さな空気圧変化によって、主液室４４に大きな内圧変動を生ぜしめて、ボデー１６の振動を相殺的に制振する加振力を生ぜしめたりすることも出来るのである。なお、このことから明らかなように、本実施形態のマウント本体１０においては、主液室４４と副液室６４を含んで、流体室が構成されている。
【００２９】
また、作用空気室２２に生ぜしめられる空気圧変動ひいては副液室６４に生ぜしめられる内圧変動は、作用空気室２２に及ぼされる空気圧の大きさや位相に対応したものとなる。従って、切換バルブ７８の切換作動等が、制御装置２４で制御されることにより、作用空気室２２に及ぼされる空気圧の位相や大きさが、主液室４４への圧力伝達のおくれ時間等を考慮して、入力振動に対する適当な位相差をもって、適当な大きさとなるように制御されるようになっている。なお、その制御方法としては、エラー信号が最小となるようにする適応制御等のフィードバック制御や、予め決定された設定値に基づくマップ制御等が、何れも採用され得る。具体的には、例えば、エンジン回転数やシフトポジション，エアコンスイッチの状態等の車両状態信号に基づいて、予め求められたデータにより、問題となるボデー振動の周波数や振幅，位相等を割り出し、かかるボデー振動と逆位相となってボデー振動を相殺的に抑制する加振力がボデー１６に及ぼされるように、制御装置２４において、切換バルブ７８の切換制御信号が生成され、必要に応じてアンプ等で増幅されて切換バルブ７８に入力されるようになっており、かかる制御信号に従って切換バルブ７８が、適当な周期と位相で切換作動せしめられることにより、有効な制振効果が発揮されるようになっているのである。
【００３０】
さらに、エア給排路７４には、切換バルブ７８の切換作動によって生ぜしめられた変動空気圧の伝達経路上、換言すれば切換バルブ７８よりもマウント本体１０側に位置して、消音器８２が、設けられている。この消音器８２は、エア給排路７４の周壁面に開口，連通せしめられて、該エア給排路７４から分岐して所定長さ：Ｌで延び出すと共に、先端部が蓋体８４で気密に閉塞された中空管体８６にて構成されている。これにより、かかる消音器８２は、良く知られているように、中空管体８６の長さ：Ｌを適当に調節することにより、その長さ：Ｌに対応した周波数（振動数）域の空気振動（空気圧変動）に対して、波動の共鳴減衰作用に基づく有効な低減効果を発揮し得るようにされている。
【００３１】
ここにおいて、この中空管体８６の長さ：Ｌは、ボデー１６において防振すべき振動周波数に対応した空気圧変動に対しては出来るだけ低減効果を発揮せずに、それ以外の空気圧変動、即ちボデー１６において抑制すべき振動周波数に対応しない空気圧変動に対しては出来るだけ有効な低減効果を発揮し得るように調節されている。具体的には、例えば、切換バルブ７８のパルス的な切換作動によっては、エア給排路７４内において、切換バルブ７８の切り換えによる基本的な空気圧変動周波数よりも高次（例えば、２次や３次等）の周波数成分が発生し易く、この高次成分がのることによって理想的な正弦波的な空気圧変動から外れてしまうが、その場合には、問題となる高次の周波数の空気圧変動に対して有効な低減効果を発揮し得るように、中空管体８６の長さ：Ｌが設定されることとなる。
【００３２】
従って、上述の如き構造とされた防振装置においては、エア給排路７４を通じて作用空気室２２に及ぼされる空気圧変動のうち、ボデー振動に対応しない雑音的な空気圧変動が消音器８２によって低減乃至は消去されることにより、作用空気室２２に対して、防振すべきボデー振動に対応した空気圧変動だけが有効に及ぼされて、ボデー振動を制振乃至は防振するに有効な内圧変動だけが副液室６４および主液室４４に及ぼされるのであり、制振対象以外の周波数域の内圧変動に起因する加振力によるボデー１６の振動状態の悪化現象等の不具合が有利に回避されるのである。
【００３３】
また、上述の如き防振装置においては、マウント本体１０に電磁駆動手段等のアクチュエータ部材を組み込む必要がないことから、構造が極めて簡単で製作が容易であり、軽量でコンパクト且つ安価であるといった大きな利点がある。しかも、構造が簡単であることから、耐久性や信頼性にも優れており、故障した場合でも対処が容易であるといった利点もある。
【００３４】
また、かかる防振装置では、負圧力を利用してゴム弾性板５８を加振することにより副液室６４や主液室４４に内圧変動を生ぜしめるようになっていることから、特に内燃機関を利用した自動車等においては、吸気系等に生ずる負圧を有利に活用することが出来るのであり、特別な駆動エネルギ発生手段が必要ないといった利点もある。なお、圧縮エアが容易に得られる場合には、負圧力に代えて正圧力を利用してゴム弾性板５８を加振することも、勿論可能である。
【００３５】
ところで、エア給排路７４上に配設される消音器８２としては、上述の如きサイドブランチタイプの他、特定周波数域の空気圧変動に対して有効な低減効果を発揮し得る各種の構造のものが採用され得る。具体的には、例えば、図３に示されているように、分岐した中空管体８６の先端部に所定大きさの共鳴箱８８が設けられた共鳴型消音器や、図４に示されているように、所定大きさの拡径部９０が軸方向に複数配列されて、エア給排路７４に対して直列的に配設される共鳴型消音器、図５に示されているように、エア給排路７４の外周を覆う共鳴箱９２が設けられると共に、該共鳴箱９２によって形成された所定大きさの内部空間に連通する連通孔９４がエア給排路７４の周壁部に設けられた共鳴型消音器、或いは図６に示されているように、エア給排路７４に対して所定容積の膨張箱９６が直列的に配設された空洞型消音器や、図７に示されているように、エア給排路７４上に直列的に配設された所定容積の膨張箱９８内に、エア給排路７４の入力側開口端部と出力側開口端部が所定長さ差し込まれた空洞型消音器、図８に示されているように、エア給排路７４の屈曲部位において所定容積の膨張箱１００を実質的に直列的に設置せしめた空洞型消音器、更には、図９に示されているように、エア給排路７４において軸方向に離隔位置した２点を、エア給排路７４の長さとは異なる所定長さで連通せしめるバイパス管路１０２を設けた干渉型消音器、或いは図１０に示されているように、エア給排路７４上に直列的に配設された膨張箱１０４内に、エア給排路７４の入力側を細孔１０６を通じて開口，連通せしめた吹出口型消音器などが、何れも、採用可能である。
【００３６】
さらに、マウント本体としても、内部に形成された作用空気室に空気圧変動を及ぼすことによって、作用空気圧の変動周期に対応した周期で流体室に内圧変動が生ぜしめられて、流体室の圧力変動によって流体室内に生ぜしめられる流体流動作用や、流体室の圧力変動によって第一の取付部材と第二の取付部材の間に及ぼされる加振力などにより、防振特性が変更，制御可能とされた空気圧加振式の能動型防振装置本体であれば良く、その構造は限定されるものではない。具体的には、例えば、主液室４４の壁部の一部を、ゴム弾性板５８によって直接に構成することにより、加振されるゴム弾性板５８の変位によって、主液室４４の内圧が直接に制御されるようにしたマウント本体等も、採用可能である。或いは、前記特願平８−３４３６８６号や特願平８−３４５２６９号，特願平８−３４５２７０号，特開平９−３５２７号において、本出願人が先に開示したように、互いに軸直角方向に所定距離を隔てて配された軸部材と外筒部材によって、第一の取付部材と第二の取付部材が構成されると共に、それら軸部材と外筒部材の軸直角方向対向面間に本体ゴム弾性体が介装されており、それら軸部材と外筒部材の間において、流体室が形成されてなる、円筒型のマウント本体等も、採用可能である。
【００３７】
また、ゴム弾性板５８の中央部分に金属等の高比重材からなるマス部材を固着して、ゴム弾性板５８の固有振動数を調節することにより、ゴム弾性板５８の共振作用を利用して、作用空気室２２から副液室６４への圧力伝達効率の向上を図ること等も可能である。
【００３８】
さらに、前記実施形態における空気圧制御手段では、エア給排路７４上に負圧タンク７６が設けられていたが、有効な負圧力を得ることができれば、そのような負圧タンク７６は必ずしも設ける必要がない。
【００３９】
また、本発明が、自動車用エンジンマウント以外の各種の空気圧加振式の防振装置に対して、何れも、同様に適用可能であることは、勿論である。
【００４０】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、上述の実施形態に関する記載によって限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００４１】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、可動部材加振用のアクチュエータ手段を構成するために特別な部材を組み込む必要がなく、外部から作用空気室に及ぼされる空気圧に基づいて可動部材が加振せしめられることから、防振特性の制御が可能な能動型防振装置が、簡単な構造と少ない部品点数をもって有利に実現され得るのである。
【００４２】
しかも、かかる空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、エア給排路を通じて作用空気室に及ぼされる空気圧変動に対して、防振対象において防振すべき振動に対応しない周波数域の空気圧変動が何等かの原因でのった場合でも、そのような他の周波数域の空気圧変動を、消音器によって低減せしめることが出来ることから、可動部材５８の加振制御が、防振すべき振動に対して高精度に対応して為され得るのであり、それによって、他の周波数域の振動に対する悪影響が極めて有利に回避され得て、防振すべき振動に対して有効な防振効果が安定して発揮され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての自動車用エンジンマウント装置をモデル的に示す全体概略図である。
【図２】図１に示された自動車用エンジンマウント装置における要部であるマウント本体と空気圧制御手段を示す説明図である。
【図３】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図４】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図５】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図６】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図７】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図８】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図９】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図１０】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ マウント本体
１２ パワーユニット
１４ 第一の取付金具
１６ ボデー。
１８ 第二の取付金具
２０ 本体ゴム弾性体
２２ 作用空気室
２４ 制御装置
４４ 主液室
５８ ゴム弾性板
６４ 副液室
６８ オリフィス通路
７４ エア給排路
７８ 切換バルブ
８２ 消音器
【技術分野】
本発明は、非圧縮性流体が封入された流体室を備え、該流体室における内圧や流体流動をコントロールすることによって防振特性を適当に調節することの出来る能動型の防振装置、特に、空気圧変動を利用して流体室における内圧や流体流動をコントロールするようにした空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
振動伝達系を構成する部材間に介装される防振連結体や防振支持体等としての防振装置の一種として、互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離隔配置せしめて、それらの間に介装された本体ゴム弾性体で連結する一方、非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、かかる流体室の壁部の一部を可動部材で構成せしめて、該可動部材を加振することにより、流体室の内圧や流体流動を制御せしめて防振特性を調節するようにした能動型防振装置が、知られている。例えば、特開昭６０−８５４０号公報や特開昭６１−２９３９号公報、実開昭６１−１９１５４３号公報等に記載の防振装置が、それである。このような能動型防振装置は、例えば、防振対象となる部材に対して、防振すべき振動に対応した振幅や位相をもった加振力を及ぼすことにより、防振対象における振動を相殺的に抑制すること等も出来るのであり、例えば自動車用エンジンマウントやボデーマウント等に対して、有利に適用され得る。
【０００３】
ところで、上述の如き従来の能動型防振装置では、可動部材を加振するために、一般に、永久磁石やコイル等の高価で複雑な部品を必要とする電磁駆動手段が採用されていたことから製作が難しく、サイズや重量の増大も避けられないという問題があった。そこで、本出願人は、先に、特願平８−３４３６８６号や特願平８−３４５２６９号，特願平８−３４５２７０号，特開平９−３５２７号等において、流体室の壁部の一部を構成する可動部材を挟んで、流体室とは反対側に密閉された作用空気室を形成し、この作用空気室に圧力変化を及ぼすことにより、流体室に内圧変動が生ぜしめられるようにした空気圧加振式の能動型防振装置を、明らかにした。このような防振装置においては、電磁駆動手段等の加振手段を防振装置内部に組み込む必要がなく、部品点数の減少や製作性の向上が図られて、小型化や軽量化等も有利に達成され得るのである。
【０００４】
ところで、かくの如き空気圧加振式の能動型防振装置においては、作用空気室に対して圧力変化を及ぼすために、例えば、作用空気室が、エア給排路を通じて切換弁に接続せしめられ、切換弁の切換作動によって、作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられるようにされる。より具体的には、例えば、二つの空気圧源として負圧源と大気を採用して、切換弁の切換作動を適当な周期で行い、作用空気室に対する負圧供給と大気開放を繰り返させることにより、流体室ひいては第一の取付部材と第二の取付部材の間に、切換弁の切換作動周期に対応した周波数の内圧変動乃至は加振力を、有利に及ぼすことが出来るのである。
【０００５】
しかしながら、このような先の出願に係る構造の防振装置について、本発明者が更なる検討を加えたところ、切換弁の切換作動等によって生ぜしめられて、エア給排路を通じて作用空気室に及ぼされる空気圧の変動が、切換弁の切換周期等に対応した目的とする周波数成分だけでなく、それ以外の副次的な周波数成分をも内在し易いことが見い出された。そして、かかる副次的な周波数成分は、防振すべき振動成分とは、基本的に相関性を有するものでないために、この副次的な周波数成分を有する空気圧変動が作用空気室に及ぼされて、防振すべき振動に対応しない周波数成分を有する内圧変動が流体室に生ぜしめられることによって、防振効果に悪影響が及ぼされるおそれがあったのである。例えば、自動車用のエンジンマウントにおいては、副次的な周波数成分を有する空気圧変動に起因する加振力がボデーに及ぼされることによって、当初の防振目的以外の周波数域で、ボデーのこもり音やビビリ振動等が発生し、防振性が悪化する可能性があった。
【０００６】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、防振すべき振動に対して高度に対応した周波数成分を有する空気圧変動を作用空気室に及ぼすことにより、防振特性を高精度に制御することが可能であり、目的とする防振性能を有利に且つ安定して得ることの出来る空気圧加振式の防振装置を用いた防振方法を提供することにある。
【０００７】
【解決手段】
そして、このような課題を解決するために、本発明の特徴とするところは、互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離隔配置せしめて、それらの間に介装された本体ゴム弾性体で連結する一方、非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、かかる流体室の壁部の一部を可動部材で構成せしめて、該可動部材を挟んで該流体室とは反対側に密閉された作用空気室を形成し、該作用空気室に圧力変化を及ぼして該可動部材を加振することにより、前記流体室における内圧や流体流動を制御せしめて防振特性を調節するようにした空気圧加振式の能動型防振装置にして、前記作用空気室が、該作用空気室に圧力変化を及ぼすエア給排路を通じて、切換弁に接続されており、該切換弁の切換作動によって、該作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられることにより、該作用空気室に周期的な空気圧変動が生ぜしめられるようになっていると共に、前記可動部材が、弾性に基づく一定形状への復元力を有するゴム弾性板を含んで構成されているものを用いて、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材との間に入力される振動を防振するに際して、前記エア給排路上に、防振すべき振動の周波数から外れた高次の周波数域の空気圧変動を低減せしめ得るように設定された消音器を配設して、前記切換弁の切り換えによる基本的な空気圧変動周波数よりも高次の周波数の空気圧変動を低減するようにしたことを特徴とする空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法にある。
【０００８】
このような本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、エア給排路上に配設された消音器による空気圧変動の減衰効果によって、防振すべき振動に対応しない周波数成分を有する空気圧変動が、作用空気室に至るまでのエア給排路上で低減せしめられることにより、かかる周波数成分の作用空気室への伝達、ひいては防振対象における振動悪化が軽減乃至は防止されることとなる。しかも、消音器は、その特性を適当に調節することによって、防振すべき振動に対応した周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果を低く抑えることが出来ることから、防振対象となる周波数域の振動に対しては、有効な防振効果が安定して発揮されるのである。
【０００９】
また、本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法は、第一及び第二の取付部材や本体ゴム弾性体，流体室等を含んで構成された防振装置本体や、空気圧源等には、特別な改造を加えることなく、エア給排路上に消音器を付加するだけの極めて容易で且つ簡単な構成によって、実現されるのであり、実用化が容易であるといった利点もある。
【００１０】
なお、本発明において、消音器としては、特定の周波数域の空気圧変動に対して減衰効果を発揮し得るものであれば良く、従来から公知のレゾネータタイプ（共鳴型）の他、空洞型や干渉型など、各種のものが、単独で或いは組み合わせた態様で採用可能であるが、特に、防振すべき振動に対応した周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果を、副次的な周波数成分の空気圧変動に対する減衰効果に比べて、充分に低く設定することの出来るものが望ましい。更に、消音器は、エア給排路上に複数配設することも可能であり、その際、各消音器に対して、異なる空気圧変動減衰効果の周波数特性を設定するようにしても良い。また、エア給排路の形態や材質等は、特に限定されるものでないが、及ぼされる空気圧変動に対して充分な変形強度を有し、少なくとも変形による閉塞が防止されるだけの強度を有する材質、例えば金属や樹脂，ゴム等が採用される。ここにおいて、エア給排路が空気圧変動によって弾性変形する場合には、エア給排路の弾性変形に起因した副次的な空気圧変動が惹起されるおそれもあるが、本発明に従う構造とされた能動型防振装置においては、そのような空気圧変動に対しても、消音器によって、有効な低減効果を得ることが出来るのである。
【００１１】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置においては、例えば、作用空気室を、エア給排路を通じて、エアシリンダ機構等の圧力制御型の空気圧源に接続することによって、作用空気室に空気圧変化を及ぼすことも可能であるが、好適には、作用空気室が、エア給排路を通じて、切換弁に接続せしめられ、該切換弁の切換作動によって、作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられることにより、作用空気室に圧力変化が生ぜしめられるようにされる。なお、空気圧源としては、負圧，正圧および大気圧のうちの適当なものを組み合わせて採用することが有効である。また、切換弁としては、制御が容易であると共に応答性に優れていることから、ソレノイドバルブ等が、好適に採用される。
【００１２】
このように、作用空気室に対し、切換弁によって複数の空気圧源を交互に連通させるようにすれば、極めて簡単な構造をもって、作用空気室に空気圧変化を及ぼすことが可能であり、特に、自動車用防振装置においては、内燃機関の吸気系で生ぜしめられる負圧と大気圧を利用することによって、特別な空気圧源を設ける必要がなく、構造の簡略化が有利に達成される。
【００１３】
しかも、本発明者が検討したところ、切換弁の切換作動により、作用空気室を異なる空気圧源に交互に連通せしめることによって、作用空気室に圧力変化を生ぜしめるような場合には、切換弁の切換作動がパルス的にＯＮ／ＯＦＦ（開閉）制御されることに起因して、エア給排路内の空気圧が歪んでしまうために、作用空気室に及ぼされる空気圧に対して、防振すべき振動に対応しない副次的な周波数成分がのり易いことが認められたが、その場合に、本発明を適用し、上述の如く、エア給排路上に消音器を配設することによって、極めて優れた防振効果が安定して発揮され得るのである。
【００１４】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置において、可動部材は、その変位乃至は変形に基づいて、作用空気室の圧力変動を流体室に及ぼし得るものであれば良いが、特に、弾性に基づく一定形状への復元力を有するゴム弾性板を含んで構成された可動部材が、好適に採用される。このような可動部材を採用すれば、作用空気室に及ぼされる空気圧を解除した状態下で、可動部材が略一定位置に復帰，保持されることから、流体室の内圧コントロールが容易となる。また、作用空気室に及ぼされる空気圧を解除した際、可動部材が所定位置に復帰せしめられることから、例えば、作用空気室に及ぼされる空気圧として、負圧または正圧の何れか一方の側だけで変動する空気圧や、或いは一定の大きさの負圧または正圧の何れか一方と大気圧との交互の切り換えによる変動空気圧等を採用して、可動部材を有利に加振せしめることが出来るのである。なお、可動部材の弾性に基づく一定形状への復元力を補助するために、可動部材に対して特定方向の付勢力を常時及ぼす付勢手段を設けることも可能であり、例えば付勢手段としてコイルスプリング等を採用すれば、可動部材の一定形状への復元性を極めて有利に且つ長期間に亘って安定して得ることが出来る。
【００１５】
また、本発明に従う構造とされた能動型防振装置において、流体室の具体的構造は特に限定されるものでなく、作用空気室に圧力変化を及ぼすことによって流体室に内圧変動が生ぜしめられ、該流体室の圧力変化や流体室内での流体流動作用に基づいて、防振特性のコントロールが実現され得るものであれば良い。具体的には、例えば、かかる流体室を、本体ゴム弾性体によって壁部の一部が構成されて振動入力時に内圧変動が生ぜしめられる主液室を含んで構成すると共に、該主液室の壁部の別の部分を可動部材で構成せしめて、該可動部材の加振によって主液室に対して直接に内圧変動が生ぜしめられるようにした構造が採用される。このような流体室構造を採用すれば、可動部材の加振によって主液室の内圧を直接にコントロールせしめて、防振特性を制御することが出来る。また、かかる流体室を、本体ゴム弾性体により壁部の一部が構成されて振動入力時に圧力変化が生ぜしめられる主液室と、可動部材により壁部の一部が構成されてオリフィス通路を通じて主液室に連通せしめられた副液室を含んで構成せしめて、該可動部材の加振によって副液室に内圧変化が生ぜしめられるようにした構造も、採用され得る。このような流体室構造を採用すれば、作用空気室に空気圧変動を及ぼすことにより、可動部材が加振されて副液室に圧力変化が及ぼされることから、振動入力による主液室の圧力変動を考慮して、入力振動に対する適当な位相差で可動部材を加振して副液室の内圧をコントロールすることにより、オリフィス通路を通じて流動せしめられる流体の流動作用やオリフィス通路を通じての主液室の内圧制御に基づいて、目的とする防振特性を有利に得ることが出来るのである。その際、可動部材の共振作用を利用すれば、可動部材をより効率的に加振せしめて一層優れた防振性能を得ることが可能となる。或いはまた、流体室を、本体ゴム弾性体により壁部の一部が構成されて振動入力時に圧力変化が生ぜしめられる主液室を含んで構成する一方、壁部の一部が可撓性膜で構成されて容積変化が許容される、内部に非圧縮性流体が封入された平衡室を形成すると共に、該平衡室を主液室に連通せしめる流体連通路を形成してなる構造を採用することも可能である。このような流体室構造および平衡室を採用すれば、振動入力時に主液室に圧力変化が生ぜしめられることにより、主液室と平衡室の間に圧力差が生じて、それら両室間で、流体連通路を通じての流体流動が生ぜしめられるのであり、そして、この流体連通路を通じて流動せしめられる流体の共振作用等の流動作用に基づいて、有効な防振効果が発揮されることとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１７】
先ず、図１及び図２には、本発明の第一の実施形態としての自動車用エンジンマウントを構成する能動型防振装置の全体概略図と要部説明図が、示されている。この能動型防振装置は、マウント本体１０と、該マウント本体１０に対して空気圧変化を及ぼしめて加振力を生ぜしめるための空気圧制御手段を含んで構成されている。マウント本体１０は、自動車のパワーユニット１２に取り付けられる第一の取付部材としての第一の取付金具１４と、防振対象である自動車のボデー１６に取り付けられる第二の取付部材としての第二の取付金具１８が、それらの間に介装された本体ゴム弾性体２０によって弾性的に連結されており、パワーユニット１２とボデー１６の間に介装されて、パワーユニット１２をボデー１６に対して防振支持せしめるようになっている。また、空気圧制御手段は、自動車の内燃機関の吸気系に生ぜしめられる負圧と、大気圧とを、空気圧源として、マウント本体１０の内部に形成された作用空気室２２に対して空気圧変動を及ぼすことにより、マウント本体１０に加振力を生ぜしめて、かかる加振力をボデー１６に伝達するようになっており、防振すべき振動に応じて作用空気室２２に及ぼす空気圧変動の大きさや位相等を制御装置２４によって調節することにより、ボデー１６における振動を能動的に抑えるようになっている。なお、本実施形態のマウント本体１０においては、図１及び図２中の上下方向の振動に対して、有効な防振効果を発揮し得るようにされている。
【００１８】
より詳細には、マウント本体１０を構成する第一の取付金具１４は、略円錐台形状を有しており、その大径側端部には、軸方向上方に向かって突出する取付ねじ部２６が一体形成されている。そして、この取付ねじ部２６によって、第一の取付金具１４が、図１に示されているように、自動車のパワーユニット１２側に取り付けられるようになっている。また、本体ゴム弾性体２０は、略円錐台形状を有しており、その小径側端部に対して、第一の取付金具１４が軸方向に埋入された状態で加硫接着されている。また、本体ゴム弾性体２０の大径側端部の外周面には、円筒形状の連結金具２８が加硫接着されている。なお、本体ゴム弾性体２０には、大径側端面に開口する凹所３０が形成されている。
【００１９】
また一方、第二の取付金具１８は、全体として大径の円筒形状を有しており、軸方向中間部分に形成された段差部３２を挟んで、軸方向上側が大径部３４とされていると共に、軸方向下側が小径部３６とされている。そして、この第二の取付金具１８は、大径部３４に外嵌固定される図示しないブラケットを介して、図１に示されているように、自動車のボデー１６側に取り付けられるようになっている。また、大径部３４と小径部３６の各内周面には、それぞれ、薄肉のシールゴム層３８が設けられていると共に、小径部３６側の開口部には、可撓性膜としての薄肉円板形状のゴム弾性膜４０が配設されており、このゴム弾性体膜４０の外周縁部が小径部３６の内周面に加硫接着されることによって、小径部３６側の開口部がゴム弾性膜４０によって流体密に閉塞されている。
【００２０】
そして、かかる第二の取付金具１８は、大径部３４が連結金具２８に外挿されて流体密に外嵌固定されることにより、本体ゴム弾性体２０の大径側端部に取り付けられている。それによって、第一の取付金具１４と第二の取付金具１８が、本体ゴム弾性体２０を介して、弾性的に連結されていると共に、第二の取付金具１８における大径部３４側の開口部が、本体ゴム弾性体２０によって流体密に覆蓋されており、以て、第二の取付金具１８の内部において、本体ゴム弾性体２０に設けられた凹所３０の内部を含んで、密閉領域が形成されている。
【００２１】
また、第二の取付金具１８には、小径部３６内に仕切部材４２が収容配置されている。この仕切部材４２は、全体として円形ブロック形状を有しており、小径部３６の内周面に対して流体密に嵌着固定されている。そして、この仕切部材４２によって、第二の取付金具１８の内部に形成された密閉領域が、軸方向両側（本体ゴム弾性体２０側とゴム弾性膜４０側）に仕切られている。それによって、仕切部材４２よりも軸方向上側には、壁部の一部が本体ゴム弾性体２０にて構成されて、振動入力時に本体ゴム弾性体２０の弾性変形に基づいて内圧変化が惹起される主液室４４が形成されている一方、仕切部材４２よりも軸方向下側には、壁部の一部がゴム弾性膜４０にて構成されて、該ゴム弾性膜４０の変形に基づいて容積変化が容易に許容される平衡室４６が形成されている。また、これら主液室４４と平衡室４６には、何れも、水やアルキレングリコール，ポリアルキレングリコール，シリコーン油等の非圧縮性流体が封入されている。
【００２２】
ここにおいて、仕切部材４２は、軸方向上方に開口する中央凹部４８が設けられた略厚肉の有底円筒形状を有する外壁部材５０を備えており、この外壁部材５０の開口側端部に一体形成された外フランジ部５２が第二の取付金具１８の段差部３２に重ね合わされて本体ゴム弾性体２０との間で挟持されることにより、第二の取付金具１８に対して固定的に組み付けられている。また、この外壁部材５０の周壁部には、外周面に開口して周方向に延びる凹溝５４が形成されており、該凹溝５４が第二の取付金具１８における小径部３６で覆蓋されることによって、主液室４４と平衡室４６を相互に連通して、それら両室４４，４６間での流体流動を許容する流体連通路５６が形成されている。なお、本実施形態では、この流体連通路５６を通じて流動せしめられる流体の共振作用等に基づいて、低周波振動に対して有効な防振効果が発揮されるように、流体連通路５６の長さや断面積等が設定されている。
【００２３】
また、外壁部材５０の中央凹部４８には、可動部材としてのゴム弾性板５８と蓋部材６０が、順次、軸方向に嵌め込まれて、外壁部材５０に対して固定的に組み付けられている。ゴム弾性板５８は、厚肉の円板形状を有しており、外周縁部の所定幅に亘る部分が、外周側に行くに従って軸方向下方に傾斜せしめられていると共に、その外周面には、嵌着リング６２が加硫接着されている。そして、嵌着リング６２が外壁部材５０の中央凹部４８に圧入されて嵌着固定されることにより、ゴム弾性板５８が、中央凹部４８の底部において軸直角方向に広がり、中央部分が中央凹部４８の底面から上方に離隔して位置せしめられて、弾性変形乃至は弾性変位が許容された状態で配設されている。また、蓋部材６０は、厚肉の円板形状を有しており、外壁部材５０の中央凹部４８に圧入されて嵌着固定されることにより、該中央凹部４８の開口部を覆蓋して配設されている。
【００２４】
そして、中央凹部４８が、その開口部を蓋部材６０で覆蓋されると共に、その内部をゴム弾性板５８で流体密に仕切られることにより、かかる中央凹部４８内において、ゴム弾性板５８と蓋部材６０の間に位置して、内部に主液室４４と同じ非圧縮性流体が封入された副液室６４が形成されている。また、蓋部材６０には、外周面に開口して周方向に延びる周溝６６が形成されており、該周溝６６が外壁部材５０の周壁部で覆蓋されることによって、主液室４４と副液室６４を相互に連通して、それら両室４４，６４間での流体流動を許容するオリフィス通路６８が形成されている。なお、本実施形態では、このオリフィス通路６８を通じて流動せしめられる流体の共振周波数が、主液室４４と平衡室４６を繋ぐ流体連通路５６を通じて流動せしめられる流体の共振周波数よりも高く設定されている。具体的には、例えば、流体連通路５６側がシェイク等の低周波振動域にオリフィス通路６８側がアイドル振動等の中周波振動域に、それぞれチューニングされ、或いは流体連通路５６側がアイドル振動等の中周波振動域にオリフィス通路６８側がこもり音等の高周波振動域に、それぞれチューニングされる。
【００２５】
さらに、ゴム弾性板５８を挟んで副液室６４と反対側に位置して、外部空間に対して密閉された作用空気室２２が形成されている。また、外壁部材５０には、作用空気室２２と平衡室４６の間を径方向に延びるエア連通路７０が形成されており、このエア連通路７０の内側端部が、中央凹部４８の底面に開口せしめられて作用空気室２２に連通されている一方、エア連通路７０の外側端部が、外壁部材５０の周壁部に形成されて第二の取付金具１８を貫通して外周面に開口せしめられたポート７２に連通されている。
【００２６】
そして、このようなマウント本体１０には、前述の如き自動車への装着状態下において、マウント本体１０の防振特性を切換制御するための空気圧制御手段が接続されている。即ち、マウント本体１０の装着状態下、マウント本体１０に設けられたポート７２には、エア給排路７４が接続されており、このエア給排路７４を通じて、作用空気室２２が、負圧ポンプや内燃機関の吸気系等の負圧源によって生ぜしめられた負圧を蓄える負圧タンク７６に接続されている。また、ポート７２を負圧タンク７６に接続するエア給排路７０上には、切換バルブ７８が設けられており、この切換バルブ７８の切換作動によって、作用空気室２２が、負圧タンク７６と大気中とに、択一的に接続されるようになっている。なお、切換バルブ７８としては、高速で切換作動可能な電磁式のもの等が好適に採用される。
【００２７】
これにより、切換バルブ７８を適当な周期で切換作動させることによって、作用空気室２２に周期的な空気圧変動が生ぜしめられるようになっている。そして、ゴム弾性板５８は、作用空気室２２が大気中に接続された状態では、ゴム弾性板５８自体の弾性による復元力等とのバランスに基づいて、上方（副液室６４側）に位置せしめられた状態に保持されているが、作用空気室２２に負圧が及ぼされると、ゴム弾性板５８が、その弾性による復元力に抗して下方（作用空気室２２側）に変位せしめられることとなり、また、その状態から作用空気室２２の負圧を解除すると、ゴム弾性板５８が弾性による復元力に基づいて上方（副液室６４側）に復元変位せしめられることとなる。その結果、ゴム弾性板５８が、切換バルブ７８のバルブ操作に応じて、上下に往復変位（振動）せしめられることとなる。
【００２８】
すなわち、このようにゴム弾性板５８が加振されることによって、副液室６４の内圧が変動せしめられて主液室４４との内圧差が積極的に生ぜしめられるのであり、それ故、振動入力時にゴム弾性板５８を入力振動に応じた周波数で加振して副液室６４に内圧変動を生ぜしめることにより、副液室６４と主液室４４の間でのオリフィス通路６８を通じての流体流動が積極的に生ぜしめられる。その結果、かかるオリフィス通路６８を通じての流体流動量が有利に確保されて、流体の共振作用等の流動作用に基づく防振効果が極めて有効に発揮され得ることとなるのである。また、オリフィス通路６８を流動せしめられる流体の共振周波数域では、流体の共振作用に基づいて、主液室４４の内圧制御が極めて効率的に為され得るのであり、それ故、副液室６４における小さな内圧変化、換言すれば作用空気室２２における小さな空気圧変化によって、主液室４４に大きな内圧変動を生ぜしめて、ボデー１６の振動を相殺的に制振する加振力を生ぜしめたりすることも出来るのである。なお、このことから明らかなように、本実施形態のマウント本体１０においては、主液室４４と副液室６４を含んで、流体室が構成されている。
【００２９】
また、作用空気室２２に生ぜしめられる空気圧変動ひいては副液室６４に生ぜしめられる内圧変動は、作用空気室２２に及ぼされる空気圧の大きさや位相に対応したものとなる。従って、切換バルブ７８の切換作動等が、制御装置２４で制御されることにより、作用空気室２２に及ぼされる空気圧の位相や大きさが、主液室４４への圧力伝達のおくれ時間等を考慮して、入力振動に対する適当な位相差をもって、適当な大きさとなるように制御されるようになっている。なお、その制御方法としては、エラー信号が最小となるようにする適応制御等のフィードバック制御や、予め決定された設定値に基づくマップ制御等が、何れも採用され得る。具体的には、例えば、エンジン回転数やシフトポジション，エアコンスイッチの状態等の車両状態信号に基づいて、予め求められたデータにより、問題となるボデー振動の周波数や振幅，位相等を割り出し、かかるボデー振動と逆位相となってボデー振動を相殺的に抑制する加振力がボデー１６に及ぼされるように、制御装置２４において、切換バルブ７８の切換制御信号が生成され、必要に応じてアンプ等で増幅されて切換バルブ７８に入力されるようになっており、かかる制御信号に従って切換バルブ７８が、適当な周期と位相で切換作動せしめられることにより、有効な制振効果が発揮されるようになっているのである。
【００３０】
さらに、エア給排路７４には、切換バルブ７８の切換作動によって生ぜしめられた変動空気圧の伝達経路上、換言すれば切換バルブ７８よりもマウント本体１０側に位置して、消音器８２が、設けられている。この消音器８２は、エア給排路７４の周壁面に開口，連通せしめられて、該エア給排路７４から分岐して所定長さ：Ｌで延び出すと共に、先端部が蓋体８４で気密に閉塞された中空管体８６にて構成されている。これにより、かかる消音器８２は、良く知られているように、中空管体８６の長さ：Ｌを適当に調節することにより、その長さ：Ｌに対応した周波数（振動数）域の空気振動（空気圧変動）に対して、波動の共鳴減衰作用に基づく有効な低減効果を発揮し得るようにされている。
【００３１】
ここにおいて、この中空管体８６の長さ：Ｌは、ボデー１６において防振すべき振動周波数に対応した空気圧変動に対しては出来るだけ低減効果を発揮せずに、それ以外の空気圧変動、即ちボデー１６において抑制すべき振動周波数に対応しない空気圧変動に対しては出来るだけ有効な低減効果を発揮し得るように調節されている。具体的には、例えば、切換バルブ７８のパルス的な切換作動によっては、エア給排路７４内において、切換バルブ７８の切り換えによる基本的な空気圧変動周波数よりも高次（例えば、２次や３次等）の周波数成分が発生し易く、この高次成分がのることによって理想的な正弦波的な空気圧変動から外れてしまうが、その場合には、問題となる高次の周波数の空気圧変動に対して有効な低減効果を発揮し得るように、中空管体８６の長さ：Ｌが設定されることとなる。
【００３２】
従って、上述の如き構造とされた防振装置においては、エア給排路７４を通じて作用空気室２２に及ぼされる空気圧変動のうち、ボデー振動に対応しない雑音的な空気圧変動が消音器８２によって低減乃至は消去されることにより、作用空気室２２に対して、防振すべきボデー振動に対応した空気圧変動だけが有効に及ぼされて、ボデー振動を制振乃至は防振するに有効な内圧変動だけが副液室６４および主液室４４に及ぼされるのであり、制振対象以外の周波数域の内圧変動に起因する加振力によるボデー１６の振動状態の悪化現象等の不具合が有利に回避されるのである。
【００３３】
また、上述の如き防振装置においては、マウント本体１０に電磁駆動手段等のアクチュエータ部材を組み込む必要がないことから、構造が極めて簡単で製作が容易であり、軽量でコンパクト且つ安価であるといった大きな利点がある。しかも、構造が簡単であることから、耐久性や信頼性にも優れており、故障した場合でも対処が容易であるといった利点もある。
【００３４】
また、かかる防振装置では、負圧力を利用してゴム弾性板５８を加振することにより副液室６４や主液室４４に内圧変動を生ぜしめるようになっていることから、特に内燃機関を利用した自動車等においては、吸気系等に生ずる負圧を有利に活用することが出来るのであり、特別な駆動エネルギ発生手段が必要ないといった利点もある。なお、圧縮エアが容易に得られる場合には、負圧力に代えて正圧力を利用してゴム弾性板５８を加振することも、勿論可能である。
【００３５】
ところで、エア給排路７４上に配設される消音器８２としては、上述の如きサイドブランチタイプの他、特定周波数域の空気圧変動に対して有効な低減効果を発揮し得る各種の構造のものが採用され得る。具体的には、例えば、図３に示されているように、分岐した中空管体８６の先端部に所定大きさの共鳴箱８８が設けられた共鳴型消音器や、図４に示されているように、所定大きさの拡径部９０が軸方向に複数配列されて、エア給排路７４に対して直列的に配設される共鳴型消音器、図５に示されているように、エア給排路７４の外周を覆う共鳴箱９２が設けられると共に、該共鳴箱９２によって形成された所定大きさの内部空間に連通する連通孔９４がエア給排路７４の周壁部に設けられた共鳴型消音器、或いは図６に示されているように、エア給排路７４に対して所定容積の膨張箱９６が直列的に配設された空洞型消音器や、図７に示されているように、エア給排路７４上に直列的に配設された所定容積の膨張箱９８内に、エア給排路７４の入力側開口端部と出力側開口端部が所定長さ差し込まれた空洞型消音器、図８に示されているように、エア給排路７４の屈曲部位において所定容積の膨張箱１００を実質的に直列的に設置せしめた空洞型消音器、更には、図９に示されているように、エア給排路７４において軸方向に離隔位置した２点を、エア給排路７４の長さとは異なる所定長さで連通せしめるバイパス管路１０２を設けた干渉型消音器、或いは図１０に示されているように、エア給排路７４上に直列的に配設された膨張箱１０４内に、エア給排路７４の入力側を細孔１０６を通じて開口，連通せしめた吹出口型消音器などが、何れも、採用可能である。
【００３６】
さらに、マウント本体としても、内部に形成された作用空気室に空気圧変動を及ぼすことによって、作用空気圧の変動周期に対応した周期で流体室に内圧変動が生ぜしめられて、流体室の圧力変動によって流体室内に生ぜしめられる流体流動作用や、流体室の圧力変動によって第一の取付部材と第二の取付部材の間に及ぼされる加振力などにより、防振特性が変更，制御可能とされた空気圧加振式の能動型防振装置本体であれば良く、その構造は限定されるものではない。具体的には、例えば、主液室４４の壁部の一部を、ゴム弾性板５８によって直接に構成することにより、加振されるゴム弾性板５８の変位によって、主液室４４の内圧が直接に制御されるようにしたマウント本体等も、採用可能である。或いは、前記特願平８−３４３６８６号や特願平８−３４５２６９号，特願平８−３４５２７０号，特開平９−３５２７号において、本出願人が先に開示したように、互いに軸直角方向に所定距離を隔てて配された軸部材と外筒部材によって、第一の取付部材と第二の取付部材が構成されると共に、それら軸部材と外筒部材の軸直角方向対向面間に本体ゴム弾性体が介装されており、それら軸部材と外筒部材の間において、流体室が形成されてなる、円筒型のマウント本体等も、採用可能である。
【００３７】
また、ゴム弾性板５８の中央部分に金属等の高比重材からなるマス部材を固着して、ゴム弾性板５８の固有振動数を調節することにより、ゴム弾性板５８の共振作用を利用して、作用空気室２２から副液室６４への圧力伝達効率の向上を図ること等も可能である。
【００３８】
さらに、前記実施形態における空気圧制御手段では、エア給排路７４上に負圧タンク７６が設けられていたが、有効な負圧力を得ることができれば、そのような負圧タンク７６は必ずしも設ける必要がない。
【００３９】
また、本発明が、自動車用エンジンマウント以外の各種の空気圧加振式の防振装置に対して、何れも、同様に適用可能であることは、勿論である。
【００４０】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、上述の実施形態に関する記載によって限定的に解釈されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【００４１】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、可動部材加振用のアクチュエータ手段を構成するために特別な部材を組み込む必要がなく、外部から作用空気室に及ぼされる空気圧に基づいて可動部材が加振せしめられることから、防振特性の制御が可能な能動型防振装置が、簡単な構造と少ない部品点数をもって有利に実現され得るのである。
【００４２】
しかも、かかる空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法においては、エア給排路を通じて作用空気室に及ぼされる空気圧変動に対して、防振対象において防振すべき振動に対応しない周波数域の空気圧変動が何等かの原因でのった場合でも、そのような他の周波数域の空気圧変動を、消音器によって低減せしめることが出来ることから、可動部材５８の加振制御が、防振すべき振動に対して高精度に対応して為され得るのであり、それによって、他の周波数域の振動に対する悪影響が極めて有利に回避され得て、防振すべき振動に対して有効な防振効果が安定して発揮され得るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての自動車用エンジンマウント装置をモデル的に示す全体概略図である。
【図２】図１に示された自動車用エンジンマウント装置における要部であるマウント本体と空気圧制御手段を示す説明図である。
【図３】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図４】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図５】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図６】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図７】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図８】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図９】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【図１０】図１に示されたエンジンマウント装置において採用され得る消音器の別の具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ マウント本体
１２ パワーユニット
１４ 第一の取付金具
１６ ボデー。
１８ 第二の取付金具
２０ 本体ゴム弾性体
２２ 作用空気室
２４ 制御装置
４４ 主液室
５８ ゴム弾性板
６４ 副液室
６８ オリフィス通路
７４ エア給排路
７８ 切換バルブ
８２ 消音器
Claims (1)
- 互いに防振連結される部材に取り付けられる第一の取付部材と第二の取付部材を離隔配置せしめて、それらの間に介装された本体ゴム弾性体で連結する一方、非圧縮性流体が封入された流体室を形成すると共に、かかる流体室の壁部の一部を可動部材で構成せしめて、該可動部材を挟んで該流体室とは反対側に密閉された作用空気室を形成し、該作用空気室に圧力変化を及ぼして該可動部材を加振することにより、前記流体室における内圧や流体流動を制御せしめて防振特性を調節するようにした空気圧加振式の能動型防振装置にして、前記作用空気室が、該作用空気室に圧力変化を及ぼすエア給排路を通じて、切換弁に接続されており、該切換弁の切換作動によって、該作用空気室が、互いに異なる圧力を有する二つの空気圧源に交互に繰り返し連通せしめられることにより、該作用空気室に周期的な空気圧変動が生ぜしめられるようになっていると共に、前記可動部材が、弾性に基づく一定形状への復元力を有するゴム弾性板を含んで構成されているものを用いて、前記第一の取付部材と前記第二の取付部材との間に入力される振動を防振するに際して、
前記エア給排路上に、防振すべき振動の周波数から外れた高次の周波数域の空気圧変動を低減せしめ得るように設定された消音器を配設して、前記切換弁の切り換えによる基本的な空気圧変動周波数よりも高次の周波数の空気圧変動を低減するようにしたことを特徴とする空気圧加振式の能動型防振装置を用いた防振方法。
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