JP4167556B2

JP4167556B2 - 液封防振装置

Info

Publication number: JP4167556B2
Application number: JP2003198634A
Authority: JP
Inventors: 徹坂本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamashita Rubber Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Yamashita Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005036851A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のエンジンマウント等に使用する液封防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液封エンジンマウントにおいて、主液室と副液室を弾性仕切り膜（弾性仕切部材）で区画して、主液室の内圧変動を吸収する技術は種々公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７９９９５３号公報
【特許文献２】
特公昭６０−５３２１３号公報
【０００４】
図７は、従来の液封エンジンマウントの概略構造を原理的に示し、公知のゴム等からなる防振用の弾性体であるインシュレータ１とダイアフラム２により液室を形成し、この液室を仕切部材３で主液室５と副液室６に区分し、これらを仕切部材３に設けたオリフィス通路４で連通し、仕切部材３の中央部に弾性仕切り膜７を設けてある。符号９ａはエンジン側へ取付けるための第１の取付金具、９ｂは車体側へ取付けるための第２の取付金具である。
【０００５】
このような液封エンジンマウントに要求される理想的な特性は、車両のアイドル振動域である低振幅時に主液室５の内圧を０に近くして低動バネとし、車両の乗り心地に影響する振動域である高振幅時には主液室５の内圧が最大になることで高減衰化することである。これを弾性仕切り膜７で実現するには、主液室５の内圧が低圧時で弾性仕切り膜７のバネ定数が限りなく０に近く、高圧時で無限大になるよう非線形変化することが必要となる。
【０００６】
上記特性を実現するため弾性仕切り膜７には非線形特性を付与してある。弾性仕切り膜７部分を拡大した図８に示すように、円形の弾性仕切り膜７の副液室６側に中央部から外周方向へ突出する押し当て脚８を一体に形成し、仕切部材３の一部に設けた脚押し当て壁３ａへ押し当てたものである（特許文献１参照）。符号３ｂと３ｃは膜支持部であり、弾性仕切り膜７と共に仕切部材３を構成する剛体部である。
【０００７】
図８は振動が入力しない初期状態、図９は振動が入力した内圧上昇時を示す。図９に示すように、主液室５の内圧が高まると弾性仕切り膜７が副液室６側へ突出するように変形して内圧を吸収するとともに、その変位量の増大に伴って押し当て脚８の先端が脚押し当て壁３ａへ強く押し当てられるため、その反力により弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に変化させる。これを図１０に実線で示す。
【０００８】
また、このような非線形的変化を実現するものとして、液体流動用の開口を備えるとともに間隔をもって対向配置された一対の変位規制板間に可動板を移動可能に収容し、低振幅時では可動板を変位規制板に密着させない範囲で振動させることにより、変位規制板を通して液体移動を実現し、高振幅時には可動板を変位規制板へ密接して液体移動を止めるものもある（特許文献２参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図８に示す弾性仕切り膜７の構造において、押し当て脚８は斜めに突出しているため、弾性仕切り膜７の中央部における変形の割合が圧倒的に大きく、押し当て脚８による規制は相対的に小さくなるから、図１０に示す理想的な非線形特性（仮想線）を実現させることは困難であった。そこでこのような形式において、非線形特性をより顕著にすることが望まれる。さらに、上記従来例のように、弾性仕切り膜を支持斜面により支持する形式でも、非線形特性を改善できるが、弾性仕切り膜の弾性変形規制後さらに非線形特性を期待することができないから、弾性変形規制後も引き続き非線形特性を実現し、広範囲の内圧変動に対して非線形にすることが望まれる。
また、上記可動板形式のものは変位規制板との接離時騒音を低減することが要求されていた。そこで本願発明はこのような要請の実現を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本願発明は、防振用の弾性体であるインシュレータを壁の一部とする液室を設け、その内部を弾性仕切部材にて主液室と副液室に区画し、主液室と副液室をオリフィス通路で連結した液封防振装置において、前記弾性仕切部材は、弾性仕切り膜とその周囲部分を支持する膜支持部とを備え、前記弾性仕切り膜は、その外周部分に設けられ前記主液室の内圧変動に応じて弾性変形する薄肉の主変形部と、この主変形部より内周側部分から前記副液室側へ向かって斜めに突出する押し当て脚とを備え、前記主液室の内圧変動に応じて、前記主変形部は前記膜支持部の一部でかつ前記弾性仕切部材の中心軸線と平行な方向に対面配置された前記変形規制斜面部へ当接支持されて弾性変形を規制されるとともに、前記弾性仕切り膜の前記主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を前記膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて前記弾性仕切り膜に初期たるみを与え、さらに前記押し当て脚は、その周囲に配置されかつ前記膜支持部の一部である前記弾性仕切部材の脚押し当て部へ前記弾性仕切部材の径方向内方から押し当てられて圧縮されることを特徴とする。
【００１１】
【発明の効果】
弾性仕切り膜の外周部分を薄肉の主変形部とし、仕切部材の膜支持部材に対して主液室の内圧（正圧及び負圧の絶対値、以下同）が小さいとき、変形規制斜面部との間にクリアランスを有し、主変形部が自由に弾性変形できるため、バネを比較的弱くすることができる。それより内圧が大きくなると、主変形部が弾性仕切り膜の中心軸線方向へ対向配置されている膜支持部材に押し当てられて弾性変形を規制されるため、弾性仕切り膜の中央側であるより厚肉部分が弾性変形するようになり、急激にバネが高くなる。その結果、バネの非線形特性を改善できる。また、変形規制開始後、弾性仕切り膜は弾性変形量が増大するのに応じて変形規制斜面部との接触点を中心側へ移動させるので、支持スパンが次第に短くなり、弾性仕切り膜のバネを次第に上げる。
【００１２】
また、弾性仕切り膜の主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて弾性仕切り膜に初期たるみを与えたので、初期たるみが解消されるまでバネを発生しない。したがって初期段階のバネをゼロにできるから、さらなる小振幅時の低バネを実現し、かつ非線形特性を向上させることができる。
さらに、弾性仕切り膜の副液室側に押し当て脚を設け、弾性仕切り膜の弾性変形により脚押し当て部へ弾性仕切り膜の径方向内方から押し当てて圧縮することによりバネが上がるので、これによってもバネの非線形特性を改善できる。しかも、押し当て脚の圧縮を主として主変形部の弾性変形規制後に行わせることによって非線形変化を広い内圧変動範囲にて実現できる。
【００１３】
変形規制斜面部を弾性仕切り膜に対して副液室側に設ければ、主液室へ振動入力する正圧による弾性変形に対して有効に非線形特性を発揮する。主液室に設ければ戻り時の負圧による弾性変形に対して有効に非線形特性を発揮する。両方に設ければ、正圧及び負圧のいずれによる弾性変形にも有効に非線形特性を発揮することができる。
変形規制斜面部を主液室側と副液室側の双方へ設ければ、弾性仕切り膜の正圧及び負圧による各変形に対応できる。このとき、変形規制斜面部形状を主液室側と副液室側の双方を同一にしても異ならせてもよい。異ならせれば正圧時と負圧時において弾性仕切り膜の異なる変形に対して適切に対応できる。
また、押し当て脚と膜支持部との間に初期状態にて初期クリアランスを設ければ、この初期クリアランスを解消して押し当てられた段階からバネが上がるのでバネの非線形特性を改善できる。
【００１４】
さらに、弾性仕切り膜の中央部に前記主変形部よりも弾性変形しにくくするための中央部変形規制構造を設ければ、弾性仕切部材の中央部が小さな内圧では弾性変形せず、内圧が所定以上になったとき弾性変形するようになるから、やはりバネの非線形特性を改善できる。
また、弾性仕切り膜の主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて弾性仕切り膜に初期たるみを与えれば、初期たるみの解消する範囲までバネを発生しないので、やはりバネの非線形特性を改善できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。図１〜４は第１実施例に係り、図１は本実施例の適用された液封エンジンマウントにおける仕切部材部分近傍を示す拡大断面図、図２は仕切部材部分をさらに拡大した図、図３は作用図、図４は効果を示すバネ特性グラフである。なお、本例の全体構造は図７と同様であり、前記従来例と共通部が多いため、前記の従来例と共通する部分については共通符号を用いる。
【００１６】
図１において、弾性仕切り膜７は中央部に中央厚肉部１０を有するとともに、その外周部である固定端部２５は押さえ部材２０の一部で略逆Ｊ字状断面をなす部分と、脚押し当て壁３ａの上部角形断面の支持頭部２２の間で挟持固定される。押さえ部材２０は仕切部材３の上部側を構成する部材であるが、厚肉をなし、外周部にオリフィス通路４を形成している。図中の符号４ａはオリフィス通路４の入り口、４ｂは同出口である。押さえ部材２０の一部である押さえ部材先端部２１と脚押し当て壁３ａの上端部に形成された略三角形断面の支持頭部２２の間に主変形部１２が位置する。主変形部１２は弾性仕切り膜７の一部で中央厚肉部１０と固定端部２５の間の部分である。
【００１７】
図２は弾性仕切り膜７の径方向断面における主変形部近傍を拡大して示し、仮想線は非圧縮時における主変形部１２の形状を示す。この図において、押し当て脚８の先端８ａは、振動入力前の初期状態で脚押し当て壁３ａへ押し当てられず、寸法ｓなる初期クリアランスが設けられている。この初期クリアランスは中央厚肉部１０が弾性変形するとともに解消され、押し当て脚８の先端８ａが脚押し当て壁３ａへ押し当てられるようになっている。
【００１８】
支持頭部２２の上面は、中心線Ｃ（図１）へ向かって斜め下がりの斜面をなす変形規制斜面部２３をなす。この変形規制斜面部２３は図示の断面にてテーパー状でも曲面でもよい。曲面の場合は中心側ほど傾斜角度がきつくなるように変化させる。また、変形規制斜面部２３は膜支持部３ｃの一部として一体に形成され、連続するリング状もしくは、複数の独立した突出部を所定間隔でリング状に配設したものである。但し変形規制斜面部２３は膜支持部３ｃと別体に構成して結合一体化したものでもよい。
【００１９】
変形規制斜面部２３と主変形部１２との間に初期状態で略三角形断面の空間２４を形成している。この空間２４は小振幅の振動では解消されずに存在するが、ある程度の大振幅振動によって主変形部１２の変形量が大きくなり、かつ中央厚肉部１０が下方へ変位したりさらには弾性変形すると、主変形部１２が変形規制斜面部２３へ押し当てられることにより解消される。
【００２０】
主変形部１２は、薄肉部分になっており、弾性仕切り膜７が変形するとき最初に変形開始する部分であって弾性仕切り膜７の初期バネを決める部分であり、所定のバネ定数となるよう肉厚等を調整されている。
【００２１】
弾性仕切り膜７のうち、主変形部１２よりもさらに外側部分は図の上下方向へ延びる固定端部２５をなし、押さえ部材先端部２１と支持頭部２２の間に圧縮固定される。固定端部２５と主変形部１２は略Ｔ字断面をなし、固定端部２５は上部２６及び下部２７を有する。上部２６は押さえ部材２０に形成された環状溝２８に嵌合され、下部２７は支持頭部２２と一体の部材に形成された環状凹部２９に嵌合される。主変形部１２の上下には若干のクリアランス１１が形成されている。
【００２２】
固定前の非圧縮状態では、仮想線で示すように、上部２６は環状溝２８の上端部よりも長く上方へ突出し、下部２７は環状溝凹部２９の下端部よりも長く下方へ突出する。したがって、固定部２５は押さえ部材２０と仕切部材３との間に固定されると、仮想線で示す圧縮前の状態から上下方向より圧縮されて図示の実線状態になっている。なお、本実施例では下部２７よりも上部２６側の圧縮量が大きくなっている。
【００２３】
この固定部２５に対する圧縮によって、主として弾性仕切り膜７の主変形部１２をたるませて前記初期たるみを形成させることになる。また、この圧縮程度を調節する締め代調節によって初期たるみの調節が可能になる。特に、上部２６と下部２７をそれぞれ弾性仕切り膜７の中央に向けて予め傾斜させておくことにより、略矢形に屈曲させれば、圧縮時のたるみを大きくすることができる。また、固定部２５の外周側全体が押さえ部材２０の内面へ密着して径方向外方への膨出を規制され、内周側が押さえ部材先端部２１と支持頭部２２の間を開放されるため、主変形部１２へ膨出傾向になる。
【００２４】
このとき初期状態よりも実際の主変形部１２は、副液室６側へ若干傾斜するように膨出してたわむ。任意位置におけるこの変化量Ｄを初期たわみ量とする。なお、初期たわみによって主変形部１２が膨出する方向、すなわちたわみ方向は副液室６又は主液室５側のいずれでもよく、たわみ量及びたわみ方向は初期設定によって任意にできる。したがって、たるみの程度は目的とする非線形特性に応じて自由に設定できる。
【００２５】
弾性仕切り膜７は、初期たるみが解消されるまでバネを発生しない。したがって初期段階のバネをゼロにできるから、さらなる小振幅時の低バネを実現し、かつ非線形特性を向上させることができる。なお、主変形部１２のたるみ量は、主液室５の内圧上昇に対して弾性仕切り膜７のバネ定数がゼロ（０）の範囲を決定する。したがって、たるみ量の調節によって弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に立ち上げるポイントを任意に調節可能になる。また、この初期たるみ構造は前記各実施例に適用できる。
【００２６】
図３に示すように、Ａの初期状態では、主変形部１２と変形規制斜面部２３の間に空間２４が形成され、かつ押し当て脚８の先端８ａと脚押し当て壁３ａの間に初期クリアランスが形成されている。
【００２７】
Ｂに示す小振幅時には、主変形部１２が弾性変形により変形規制斜面部２３へ近接するが空間２４はまだ残っている。押し当て脚８の先端８ａと脚押し当て壁３ａの間における初期クリアランスはあまり変化がない。したがって、この段階における弾性仕切り膜７のバネは、ほぼ主変形部１２のものであって、比較的弱い状態である。
【００２８】
Ｃに示す大振幅時には、主変形部１２が空間２４を解消して変形規制斜面部２３へ押し当てられる。また中央厚肉部１０が弾性変形を開始し、ほぼ同時に押し当て脚８の先端８ａが脚押し当て壁３ａに押し当てられて圧縮される。このため弾性仕切り膜７のバネが急激に増大し、顕著な非線形特性を生じる。
【００２９】
この変形規制開始後、弾性仕切り膜７は弾性変形量が増大するのに応じて変形規制斜面部２３との接触点を中心側へ移動させるので、支持スパンが次第に短くなり、弾性仕切り膜７のバネを次第に上げる。
【００３０】
また、弾性仕切り膜７は初期状態で初期たるみが形成されているので、このたるみが解消されるまで主変形部１２におけるバネを発生しない。したがって初期段階のバネをゼロにできるから、さらなる小振幅時の低バネを実現し、かつ非線形特性を向上させることができる。
【００３１】
そのうえ、初期状態で押し当て脚８の先端８ａを脚押し当て壁３ａへ押し当てずに初期クリアランスを形成したので、この点でも非線形特性を改善できる。しかも、弾性部材である押し当て脚８を、その押し当て方向と略直交する方向の面である脚押し当て壁３ａで受け止めるので、打音を少なくして、騒音を低減できる。
【００３２】
なお、初期クリアランスを形成せず、先端８ａを予め脚押し当て壁３ａへ押し当てておくこともできる。このようにしても、主変形部１２の弾性変形が規制されるまでは、先端８ａは脚押し当て壁３ａ上を図の上下方向へ摺動することが主体的であって、ほとんど圧縮が生じないようにすることができる。また、先端８ａの圧縮は、初期クリアランスを形成する場合、又はしない場合のいずれであっても、内圧が主変形部１２の弾性変形規制されるときよりも大きくなったとき主体的になる。
【００３３】
図４はバネ曲線を示すグラフであり、縦軸にバネ定数Ｋ，横軸に内圧Ｐを示す。この図に明らかなように、設定圧Ａ、すなわちたるみを解消した時点から実線で示すように急激に高バネとなるから、
バネ曲線は顕著な非線形変化を示す。仮想線が従来例であり、この差分だけの非線形改善を示す。また、設定圧Ａより低い領域をアイドル域とすれば、この領域を著しく低バネにできる。
【００３４】
また、固定部２５における締め代調節によって、中央厚肉部１０のたるみ量調節が可能になる。したがって、たるみ量調節を容易かつ正確に行うことができる。
【００３５】
図５は、第２実施例に係る図２と同様の断面図であり、弾性仕切り膜７の中央部に、板バネなどの金属板やプラスチック板等の剛性部材１０ａをインサート等によって一体化したものであり、これにより弾性仕切り膜７の中央部を中央部変形規制構造にすることができ、図４に破線で示すように顕著な非線形特性になる。しかも弾性仕切り膜７を薄くして軽量化できる。また、剛性部材１０ａは弾性変形しにくい部材であるから、押し当て脚８の付け根部分のうち少なくとも外周面側は、剛性部材１０ａの外周より外側に位置させることが好ましい。
【００３６】
なお、弾性仕切り膜７の中央部を高剛性にするための構造は種々可能であり、例えば、剛性部材１０ａをインサートせず重ね合わせて一体化したものでもよい。また、剛性部材１０ａの剛性は、弾性仕切り膜７の中央部における肉厚が主変形部１２の肉厚のせいぜい２倍程度のときの剛性よりも高ければ、その程度は任意である。剛性部材１０ａを設けることにより、その剛性を自在に調整することができる。これはインサートによる一体化時でも、別体品を重ね合わせ等によって相互に固定したものでも同様である。
【００３７】
図６は第３実施例に係る図３と同様部位の断面図である。この図において、
変形規制斜面部２３は、副液室６側の第１変形規制斜面部３０と、主液室５側の第２変形規制斜面部４０を備える。これらは弾性仕切り膜７を挟んでその中心軸線と平行な方向にて対面している。第１変形規制斜面部３０の斜面３１は第２変形規制斜面部４０の斜面４１よりも傾斜角度が大きくなっている。それぞれの傾斜角をα、βとすれば、α＜βである。このため主液室５側からの入力（正圧という）に対する比較的大きな弾性変形に対応できる。一方、戻り時には主液室５内に負圧が発生し、弾性仕切り膜７を主液室６側へ弾性変形させるが、この場合の弾性変形は比較的小さいため、斜面４１の角度を小さくする。
【００３８】
また、初期状態にて、第１変形規制斜面部３０の斜面３１と第２変形規制斜面部４０の斜面４１は、最も弾性仕切り膜７の主変形部１２へ接近する基部３２，４２がいずれも主変形部１２に対してクリアランスを形成している。このクリアランスのうち基部３２，４２近傍となる最小部分を初期クリアランス３３，４３とする。主変形部１２が基部３２，４２と接触する前と接触後ではバネが大きく変化するから、これによっても非線形特性の改善に寄与する。
さらに、第１変形規制斜面部３０の外周部と下部２７の内周側にも初期クリアランス３４を設けることによっても非線形特性を改善できる。
【００３９】
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理において種々に変形や応用が可能である。例えば、変形規制斜面部２３は、図６に示すように、第１変形規制斜面部３０と第２変形規制斜面部４０を上下に一対で設けることも、図１〜３に示すように第１変形規制斜面部３０のみを設けることもでき、さらには主液室５側に第２変形規制斜面部４０のみを設けることもできる。上下に一対で設ける場合は、いずれか一方を他方に対して異なる曲面か傾斜角の異なるテーパー面としてもよい。さらには上下を同じにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部を原理的に示す拡大断面図
【図２】弾性仕切部材の外周部をさらに拡大した図
【図３】作用図
【図４】効果を示すバネ特性グラフ
【図５】第２実施例の要部拡大断面図
【図６】第３実施例の要部拡大断面図
【図７】従来の液封エンジンマウントの概略構造を原理的に示す図
【図８】従来例における要部の拡大断面図
【図９】従来例の作用図
【図１０】従来例の特性図
【符号の説明】
１：インシュレータ、２：ダイアフラム、３：仕切部材、４：オリフィス通路、５：主液室、６：副液室、７：弾性膜、８：押し当て脚、１０：中央厚肉部、１１：外周固定部、１２：主変形部

Claims

防振用の弾性体であるインシュレータを壁の一部とする液室を設け、その内部を弾性仕切部材にて主液室と副液室に区画し、主液室と副液室をオリフィス通路で連結した液封防振装置において、
前記弾性仕切部材は、弾性仕切り膜とその周囲部分を支持する膜支持部とを備え、前記弾性仕切り膜は、その外周部分に設けられ前記主液室の内圧変動に応じて弾性変形する薄肉の主変形部と、この主変形部より内周側部分から前記副液室側へ向かって斜めに突出する押し当て脚とを備え、
前記主液室の内圧変動に応じて、前記主変形部は前記膜支持部の一部でかつ前記弾性仕切部材の中心軸線と平行な方向に対面配置された前記変形規制斜面部へ当接支持されて弾性変形を規制されるとともに、
前記弾性仕切り膜の前記主変形部よりも外周側に厚肉の固定端部を設け、この固定端部を前記膜支持部で圧縮して挟持することにより、初期状態にて前記弾性仕切り膜に初期たるみを与え、
さらに前記押し当て脚は、その周囲に配置されかつ前記膜支持部の一部である前記弾性仕切部材の脚押し当て部へ前記弾性仕切部材の径方向内方から押し当てられて圧縮され、この押し当て脚の圧縮が、前記主変形部の前記副液室側に向かう弾性変形規制後に主として行われることを特徴とする液封防振装置。
前記変形規制斜面部は、前記弾性仕切り膜に対して前記主液室側もしくは前記副液室側のいずれか一方側又は前記主液室側及び前記副液室側の双方に設けられることを特徴とする請求項１の液封防振装置。
前記変形規制斜面部は、前記弾性仕切り膜に対して前記主液室側及び前記副液室側の双方に設けられるとともに、これら前記主液室側及び前記副液室側の変形規制斜面部形状が同一又は異なることを特徴とする請求項２に記載した液封防振装置。
初期状態にて、前記押し当て脚が前記脚押し当て部に対して非接触となる初期クリアランスを設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載した液封防振装置。
前記弾性仕切り膜の中央部に前記主変形部よりも弾性変形しにくくするための中央部変形規制構造を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した液封防振装置。