JP4137197B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動を発生する部材からの振動の伝達を防止する防振装置に関し、例えば車両に搭載されるエンジンからの振動の伝達を防止する場合等に適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、振動発生部となる車両のエンジンと振動受部となる車体との間にエンジンマウントとしての防振装置が配設されていて、エンジンが発生する振動をこの防振装置が吸収し、振動が車体側に伝達されるのを阻止するような構造が知られている。
【０００３】
すなわち、この防振装置の一例として、内部に主液室及び副液室を設けると共に、オリフィスとなる制限通路でこれらの液室を互いに連通した構造のものがある。そして、搭載されたエンジンが作動して振動が発生した場合には、これら液室を連通する制限通路内の液体の液柱共振等で低動ばねとして振動を吸収したり振動を減衰したりして、振動の伝達を阻止するようになっている。
【０００４】
一方、エンジンの幅広い作動状態に伴って振動周波数も広範囲なものとなる。従って、このような広範囲な周波数の振動それぞれにおいても防振特性を維持するべく、長さ及び内径を種々相違させた制限通路を有すると共にこれら制限通路を切り換えるアクチュエータを設置した防振装置が、近年案出されるようになった。
【０００５】
さらに、主液室と副液室との間を仕切る仕切部材の主液室と対向した側にゴム製のメンブランを設けて、このメンブランの変形により高周波数の振動であるこもり音の領域での低動ばね化を図って、こもり音を低減した構造の防振装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、仕切部材の主液室と対向した側にメンブランを設けた場合、こもり音の領域での低動ばね化の効果は有るものの、メンブランが変形して主液室の内圧を吸収するので、主液室内の内圧損失が大きくなって低周波数域での減衰が不十分となる虞があった。
【０００７】
つまり、上記の構造では、高周波数域での低動ばね化と低周波数域での減衰とが両立しない関係にあるので、こもり音の領域での低動ばね化を図ろうとすれば、車両の高速域で発生する低周波数域の振動の減衰が不十分となる欠点が生じる。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、低周波数域の振動の減衰を図ると同時に高周波数域での低動ばね化を図り得る防振装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１による防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、
これら一対の取付部材の間に配置される弾性体と、
弾性体を隔壁の一部として液体が封入され且つ弾性体の変形により内容積が変化する主液室と、
隔壁の少なくとも一部が弾性変形可能な第１ダイヤフラムにより形成された第１の副液室と、
主液室と第１の副液室との間をそれぞれ連通する複数の第１通路と、
主液室と第１の副液室との間を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材内に配置され且つ隔壁の少なくとも一部が弾性変形可能な第２ダイヤフラムにより形成された第２の副液室と、
前記仕切部材内に形成され且つ前記主液室と前記第２の副液室との間を連通する第２通路と、
複数の第１通路の内の少なくとも何れかを開閉するバルブと、
前記バルブに連結されてバルブを作動するアクチュエータと、を有し、
気体が封入された空気室が、前記第２ダイヤフラムを挟んで前記第２の副液室と隣り合うようにして前記仕切部材に内蔵され、
前記第２ダイヤフラムを前記第１ダイヤフラムと別体として構成すると共に、前記第２ダイヤフラムの剛性を前記第１ダイヤフラムの剛性よりも高くしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係る防振装置の作用を以下に説明する。
いずれかの取付部材に連結された振動発生部側から低周波数域の振動が伝達された場合、弾性体が変形して弾性体により振動が減衰される。さらに、この弾性体の変形により主液室の内容積が変化し、第１の副液室とこの主液室との間を連通する複数の第１通路の内のバルブによって開閉されて切り換えられた第１通路内の液体に圧力変化が生じ、これに伴って、この第１の副液室の隔壁が弾性変形する。
【００１２】
つまり、振動発生部側から低周波数域の振動が伝達されると、振動の周波数に合わせてアクチュエータがバルブを作動して、複数の第１通路の内の何れかを開閉して最適な第１通路を選択する。この為、弾性体だけでなく、この第１通路内の液体によりこの低周波数域の振動が減衰され或いは動ばね定数が低下して、振動受部側に振動が伝達され難くなる。
【００１３】
一方、振動の周波数が変わり、主液室と第１の副液室との間では、振動を低減できないような高周波数域の振動がいずれかの取付部材に連結された振動発生部側から伝達された場合、前記と同様に弾性体の変形により主液室の内容積が変化する。さらに、この主液室の内容積の変化で、第２の副液室とこの主液室との間を連通する第２通路内の液体に圧力変化が生じ、これに伴って、この第２の副液室の隔壁が弾性変形する。
【００１４】
この結果、振動発生部側から高周波数域の振動が伝達されると、第２の副液室に繋がる第２通路によって動ばね定数が低下して、この高周波数域の振動を吸収し、振動受部側に振動が伝達され難くなる。
【００１５】
さらに、仕切部材に第２通路及び第２の副液室を内蔵することで、主液室内の内圧損失を少なくしつつ、これら第２通路及び第２の副液室により高周波数域での液柱共振を生じさせることができる。
【００１６】
つまり、低周波数域での振動の減衰及び低動ばね化を図ると同時に、高周波数域での低動ばね化を図り、いずれの振動周波数においても適切に振動が吸収され、広範囲な振動を低減することが可能になる。
【００１７】
例えば、振動発生部がエンジンとされ、振動受部が車両の車体とされた場合、低周波数域の振動が発生する車両の高速域での振動を減衰しつつ、低周波数域の振動と共に発生するこもり音の領域において液柱共振を生じさせて動ばね定数を低下させ、振動を低減することが可能となる。
【００１８】
一方、本請求項では、仕切部材に第２通路及び第２の副液室を内蔵することで、第２通路を短く形成できると共に第２の副液室の配置の為の空間が十分にとれるようになり、しかも第２ダイヤフラムを第１ダイヤフラムと別体として構成することにより、第２の副液室の弾性変形可能な隔壁であるダイヤフラムの剛性を自由に設定できるようになり、液柱共振の共振周波数の設定自由度が拡がった。
【００１９】
さらに、本請求項では、内部に気体が封入された空気室が、第２の副液室の弾性変形可能な隔壁である第２ダイヤフラムを挟んで第２の副液室と隣り合うように、仕切部材に内蔵された構成とされる。
【００２０】
この為、第２通路及び第２の副液室だけでなく空気室を仕切部材に内蔵することで、空気室の容量をも自由に設定できるようになり、液柱共振の共振周波数の設定自由度がより一層拡がった。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る防振装置の一実施の形態を図１から図６に示し、これらの図に基づき本実施の形態を説明する。
【００２２】
本実施の形態を表す図１に示すように、防振装置１０の下部側を第１の取付部材である皿状の底板金具１２が形成し、この底板金具１２の下部には、図示しない車体にこの防振装置１０を連結して固着する為のボルト１４が植設されている。そして、この底板金具１２の外側にはフランジ部１２Ａが設けられており、このフランジ部１２Ａの上部には、円筒状であって上側が拡がるように形成された外筒金具１６が配置されている。
【００２３】
この外筒金具１６の内周面には、円筒形状をしたゴム製の弾性体１８が加硫接着されており、この弾性体１８の下部側を肉薄でリング状に下側に延びる薄肉ゴム層１８Ａが構成している。この弾性体１８の上部側中央部は、第２の取付部材となる頂板金具２０に加硫接着されており、この頂板金具２０の中央部から図示しないエンジンの連結用として用いられるボルト２２が、上側に突出している。
【００２４】
弾性体１８の下部であって弾性体１８と空間を挟んだ位置には、円筒状の仕切部材２８が薄肉ゴム層１８Ａを介して外筒金具１６に嵌合されつつ配置されていて、これら弾性体１８及び仕切部材２８で区画された空間が主液室３０を構成し、例えば水、オイル等の液体が封入されている。従って、これら弾性体１８及び仕切部材２８により液体が封入された主液室３０の隔壁が構成されることになる。尚、この仕切部材２８は合成樹脂、アルミニウム等の金属などで一体成形により、製造することが出来る。
【００２５】
また、仕切部材２８の下部は外周側に突出しており、この仕切部材２８の下部が外筒金具１６の下部と底板金具１２のフランジ部１２Ａとの間に挟まれた状態とされている。そして、外筒金具１６の下部が底板金具１２のフランジ部１２Ａの外周部分にかしめられることで、これら底板金具１２、外筒金具１６及び仕切部材２８が一体的に固着されている。
【００２６】
さらに、薄肉で弾性変形可能なゴム製の第１ダイヤフラム２６が、これら仕切部材２８の下部と底板金具１２のフランジ部１２Ａとの間に外周側を挟まれた状態で、仕切部材２８の下面に対向しつつ配置されている。
【００２７】
以上より、この第１ダイヤフラム２６と仕切部材２８の下面との間に形成された空間が第１の副液室３２とされており、また、第１ダイヤフラム２６の下側と底板金具１２の底部との間の空間が第１空気室４０とされて、この第１ダイヤフラム２６の変形を容易にしている。
【００２８】
図１に示すように、仕切部材２８の外周面には、溝部３４が仕切部材２８の周方向に沿って形成されており、この溝部３４と薄肉ゴム層１８Ａの内周面とで形成された通路であるシェイクオリフィス６４の一端側は上方に伸びて主液室３０に連結されている。さらに、このシェイクオリフィス６４の他端側は内方に伸びて第１の副液室３２に連結されている。そして、このシェイクオリフィス６４が、シェイク振動吸収用の制限通路とされる。
【００２９】
一方、図１から図３に示すように、仕切部材２８には、仕切部材２８の径方向に沿って延びる大径の通路である円穴３６が形成されており、この円穴３６の一端は上方に開放されて主液室３０と繋がっている。この円穴３６の他端には、円穴３６よりも大径とされるざぐり部３８が形成されており、このざぐり部３８内にスリーブ４２が嵌合されている。
【００３０】
このスリーブ４２内には、バルブであるロータ４６が回転可能に挿入されている。このロータ４６の図１において右側の部分は大径の円筒部４６Ａとされており、図１において左側の部分は回転軸としての細軸部４６Ｂとされている。さらに、この細軸部４６Ｂの外周には図示しないＯリングが嵌め込まれており、このＯリングによって液体がスリーブ４２との隙間を介して仕切部材２８外へ漏れ出ないようにされている。
【００３１】
また、図３に示すように、ロータ４６の円筒部４６Ａ上の周方向に相互に１８０°異なる部分には、それぞれ円筒部４６Ａの内外を連通する一対の貫通孔４８が形成されている。
【００３２】
一方、円筒部４６Ａの下側に対応したスリーブ４２及び仕切部材２８の部分には、連通穴５０が形成されており、ロータ４６が回転して貫通孔４８がこの連通穴５０と対向すると、円穴３６と第１の副液室３２との間が連通される。
【００３３】
つまり、円穴３６及び連通穴５０により、主液室３０と第１の副液室３２とを連通してアイドル振動吸収用の制限通路とされるアイドルオリフィス６０が構成されることになる。
【００３４】
他方、図２及び図３に示すように、円筒部４６Ａの横側に対応したスリーブ４２及び仕切部材２８の部分には、円筒部４６Ａから斜め下方向に向かって小径のこもり用穴部５２が形成されている。このこもり用穴部５２の開口端に対応する仕切部材２８内の部分には、円板状の空間とされる第２の副液室５６が形成されており、こもり用穴部５２の端部が第２の副液室５６に開口されている。従って、ロータ４６が回転して貫通孔４８がこのこもり用穴部５２と対向すると、円穴３６と第２の副液室５６との間が連通される。
【００３５】
つまり、円穴３６及びこもり用穴部５２により、主液室３０と第２の副液室５６とを連通してこもり音吸収用の制限通路とされるこもり用オリフィス６２が構成されることになる。
【００３６】
この第２の副液室５６の上部の仕切部材２８内には、ゴム製で肉薄の第２ダイヤフラム５４が配置されていて、この第２ダイヤフラム５４が第２の副液室５６の弾性変形可能な隔壁とされている。
【００３７】
また、第２ダイヤフラム５４と空間を介した仕切部材２８の上部には、蓋材６６が配置されており、この蓋材６６により第２ダイヤフラム５４との間の空間内を封止して内部に空気等の気体が封入されている。
【００３８】
すなわち、この第２ダイヤフラム５４と蓋材６６の下面側との間の空間が、仕切部材２８に内蔵されて内部に気体が封入された第２空気室５８とされ、この第２空気室５８が第２の副液室５６の弾性変形可能な隔壁である第２ダイヤフラム５４を挟んで第２の副液室５６と隣り合うように配置されて、第２ダイヤフラム５４の変形を可能としている。
【００３９】
つまり、第２ダイヤフラム５４が第２の副液室５６の隔壁の一部を構成することになり、図３に示すように、この第２ダイヤフラム５４の面積は第１の副液室３２の隔壁の一部を構成する第１ダイヤフラム２６の面積より小さくされているので、第２ダイヤフラム５４は第１ダイヤフラム２６より剛性が高いことになる。
【００４０】
以上のような構造より、ロータ４６が回転されて、図１から図３に示すように、円筒部４６Ａの貫通孔４８がアイドルオリフィス６０を開放すると、アイドルオリフィス６０を介して主液室３０と第１の副液室３２とが連通される。また、この位置からロータ４６が９０°回転されて、図４から図６に示すように、円筒部４６Ａの貫通孔４８がこもり用オリフィス６２を開放すると、こもり用オリフィス６２を介して主液室３０と第２の副液室５６とが連通される。この為、これらのオリフィス６０、６２をロータ４６が開閉して通路を切り換えることとなる。
【００４１】
一方、外筒金具１６の側面であってスリーブ４２に対応する外筒金具１６及び薄肉ゴム層１８Ａの部分には、貫通穴６８が形成されている。この貫通穴６８に対応する外筒金具１６の外周側には、アクチュエータとしてのモータ７０が配設されており、図示しない取付け用のねじでねじ止めることにより外筒金具１６の外周側にモータ７０が固定されることになる。そして、このモータ７０の回転軸７０Ａは、ロータ４６の細軸部４６Ｂの先端側に連結されている。
【００４２】
以上より、ロータ４６が、図１から図３に示すようにアイドルオリフィス６０を介して主液室３０と第１の副液室３２との間を連通する配置と、図４から図６に示すようにこもり用オリフィス６２を介して主液室３０と第２の副液室５６との間を連通する配置とを選択的に採るように、モータ７０によって回転される。このモータ７０は制御手段であるコントローラ７２に連結されており、コントローラ７２よってその回転が制御されるようになっている。コントローラ７２は車両電源によって作動し、少なくとも車速センサ７４及びエンジン回転数検出センサ７６からの検出信号を受け、車速及びエンジン回転数を検出し、アイドル振動発生時かシェイク振動発生時かを判断できるようになっている。
【００４３】
次に本実施の形態の作用を説明する。
頂板金具２０に搭載されるエンジンが作動すると、エンジンの振動が頂板金具２０を介して弾性体１８に伝達される。弾性体１８は吸振主体として作用し、弾性体１８の内部摩擦に基づく制振機能によって振動を吸収することができる。
【００４４】
さらに弾性体１８及び第１ダイヤフラム２６の変形に伴って内容積が変化する主液室３０及び第１の副液室３２の中の液体がオリフィス６０、６４を介して相互に流動するだけでなく、第２ダイヤフラム５４の変形に伴って液体が第２の副液室５６と主液室３０との間のこもり用オリフィス６２内を流動し、これらオリフィス空間に生ずる液体流動の粘性抵抗及び液柱共振等に基づく減衰作用で防振効果を向上することができる。
【００４５】
そして、常時開放されているシェイクオリフィス６４の他に、こもり用オリフィス６２及びアイドルオリフィス６０を設けると共に、これらこもり用オリフィス６２とアイドルオリフィス６０との間で通路を切り換えるロータ４６を設けた結果として、以下のように作用する。
【００４６】
車両が例えば７０〜８０km／ｈ以上の高速で走行するとシェイク振動（１５Hz未満）が生じる。前記コントローラ７２は車速センサ７４、エンジン回転数検出センサ７６によりシェイク振動発生時か否かを判断する。コントローラ７２がシェイク振動発生時であると判断すると、コントローラ７２はモータ７０を作動させてロータ４６を回転し、図４から図６に示すように、貫通孔４８をこもり用オリフィス６２と対応させ、アイドルオリフィス６０とは対応しない配置にする。
【００４７】
これによってアイドルオリフィス６０は閉止され、常時開放されているシェイクオリフィス６４が主液室３０と第１の副液室３２とを連通すると共に、こもり用オリフィス６２が主液室３０と第２の副液室５６とを連通する。
【００４８】
この結果、主液室３０内に生じるエンジン振動に基づく圧力変化がシェイクオリフィス６４及びこもり用オリフィス６２内の液体に伝達されると共にこの液体の抵抗等を受けシェイク振動が吸収される。
【００４９】
さらに、シェイク振動と共に生じることがある高周波で小振幅の振動であるこもり音（５０〜１００Hz）に対しては、仕切部材２８に内蔵されたこもり用オリフィス６２内で液柱共振して動ばね定数が低下し、こもり音が吸収される。
【００５０】
また、エンジンがアイドリング運転の場合や車速が５km／ｈ以下の場合にはアイドル振動（２０〜４０Hz）が生じる。コントローラ７２は車速センサ７４、エンジン回転数検出センサ７６によりアイドル振動発生時か否かを判断する。コントローラ７２がアイドル振動発生時であると判断すると、コントローラ７２はモータ７０を回転させて、図１から図３に示すように、ロータ４６の貫通孔４８をアイドルオリフィス６０と対応させ、こもり用オリフィス６２とは対応しない配置にする。
【００５１】
これによってこもり用オリフィス６２は閉止され、液体は通過抵抗の小さなアイドルオリフィス６０を介して主液室３０と第１の副液室３２と行き来することになり、アイドルオリフィス６０内で液柱共振して動ばね定数が低下して、振動が吸収される。
【００５２】
尚この際、シェイクオリフィス６４は通過抵抗が大きいことから、シェイクオリフィス６４は必然的に目詰まりを生じて閉鎖されることとなる。
【００５３】
さらに、従来のメンブランを仕切部材の主液室と対向した側に設けたものと異なり、本実施の形態では、仕切部材２８にこもり用オリフィス６２及び第２の副液室５６を内蔵することで、主液室３０内の内圧損失を少なくしつつ、これらこもり用オリフィス６２及び第２の副液室５６により高周波数域での液柱共振を生じさせることができる。
【００５４】
つまり、本実施の形態の防振装置１０によれば、低周波数域の内のシェイク振動での振動の減衰及びアイドル振動での低動ばね化を図ると同時に、こもり音等の高周波数域での低動ばね化を図り、いずれの振動周波数においても適切に振動が吸収され、広範囲な振動を低減することが可能になる。
【００５５】
具体的には、本実施の形態のように、振動発生部がエンジンとされ、振動受部が車両の車体とされた場合、シェイク振動等の低周波数域の振動が発生する車両の高速域での振動を減衰しつつ、低周波数域の振動と共に発生するこもり音の領域において液柱共振を生じさせて動ばね定数を低下させ、振動を低減することが可能となる。
【００５６】
一方、本実施の形態では、仕切部材２８にこもり用オリフィス６２及び第２の副液室５６を内蔵することで、こもり用オリフィス６２を短く形成できると共に第２の副液室５６の配置の為の空間が十分にとれるようになった結果として、第２の副液室５６の弾性変形可能な隔壁である第２ダイヤフラム５４の剛性を自由に設定できるようになり、液柱共振の共振周波数の設定自由度が拡がった。
【００５７】
他方、本実施の形態では、内部に空気等の気体が封入された第２空気室５８も、第２の副液室５６の弾性変形可能な第２ダイヤフラム５４を挟んで第２の副液室５６と隣り合うように、仕切部材２８に内蔵されている。この為、第２空気室５８の容量をも自由に設定できるようになり、液柱共振の共振周波数の設定自由度がより一層拡がった。
【００５８】
尚、実施の形態において、こもり用オリフィス６２をロータ４６で開閉する構造としたが、常時開放されているようなこもり用オリフィスを第２通路として用いても良い。
【００５９】
また、実施の形態において、車両に搭載されるエンジンの防振を目的としたが、本発明の防振装置は他の用途にも用いられることはいうまでもなく、また、形状等も実施の形態のものに限定されるものではない。
【００６０】
さらに、一実施の形態において、シェイク振動に伴ってこもり音が発生する場合を通じて説明をしたが、シェイク振動とは別に、こもり音が単独で発生する場合にも適用できることはいうまでもない。
【００６１】
他方、一実施の形態において、ロータをモータによって回転させる構成としたが、本発明はこれに限らず、ロータを回転させるアクチュエータはモータ以外のものであってもよく、バルブもロータ以外の弁等を用いることとしてもよい。
【００６２】
また、上記実施例において車体に第１の取付部材である底板金具１２側が取り付けられ、エンジンに第２の取付部材である頂板金具２０側が取り付けられる構成としたが、この逆の構成としてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明の防振装置は、以上のように説明した構成とした結果、低周波数域の振動の減衰を図ると同時に高周波数域での低動ばね化を図ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る防振装置の一実施の形態の断面図であって、アイドル振動時を示す図である。
【図２】図１の２−２矢視線断面図である。
【図３】図２の３−３矢視線断面図である。
【図４】本発明に係る防振装置の一実施の形態の断面図であって、シェイク振動時を示す図である。
【図５】図４の５−５矢視線断面図である。
【図６】図５の６−６矢視線断面図である。
【符号の説明】
１０ 防振装置
１２ 底板金具（第１の取付部材）
１８ 弾性体
２０ 頂板金具（第２の取付部材）
２８ 仕切部材
３０ 主液室
３２ 第１の副液室
４６ ロータ
５６ 第２の副液室
５８ 第２空気室
６０ アイドルオリフィス（第１通路）
６２ こもり用オリフィス（第２通路）
６４ シェイクオリフィス（第１通路）
７０ モータ

Claims (1)

1. 振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、
   振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、
   これら一対の取付部材の間に配置される弾性体と、
   弾性体を隔壁の一部として液体が封入され且つ弾性体の変形により内容積が変化する主液室と、
   隔壁の少なくとも一部が弾性変形可能な第１ダイヤフラムにより形成された第１の副液室と、
   主液室と第１の副液室との間をそれぞれ連通する複数の第１通路と、
   主液室と第１の副液室との間を仕切る仕切部材と、
   前記仕切部材内に配置され且つ隔壁の少なくとも一部が弾性変形可能な第２ダイヤフラムにより形成された第２の副液室と、
   前記仕切部材内に形成され且つ前記主液室と前記第２の副液室との間を連通する第２通路と、
   複数の第１通路の内の少なくとも何れかを開閉するバルブと、
   前記バルブに連結されてバルブを作動するアクチュエータと、を有し、
   気体が封入された空気室が、前記第２ダイヤフラムを挟んで前記第２の副液室と隣り合うようにして前記仕切部材に内蔵され、
   前記第２ダイヤフラムを前記第１ダイヤフラムと別体として構成すると共に、前記第２ダイヤフラムの剛性を前記第１ダイヤフラムの剛性よりも高くしたことを特徴とする防振装置。

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