JP4217850B2 - 液体封入式ブッシュ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のエンジン等に対する防振支持手段として用いられるものであって、封入液体によって振動吸収及び緩衝を行う液体封入式ブッシュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液体封入式ブッシュとしては、従来から例えば、エンジン側及び車体フレーム側のうちの一方に取り付けられる内周側取付部材と、その外周にあって前記エンジン側及び車体フレーム側のうちの他方に取り付けられる外周側取付部材との間が、エラストマからなる弾性体を介して結合されており、この弾性体によって振動変位入力方向に二室に画成されたチャンバの間が、流路が長く大きな流動抵抗を発生する第一オリフィスを介して互いに連通され、更に前記両チャンバの一部間を前記第一オリフィスよりも流路が短く流動抵抗の小さい第二オリフィスが延び、この第二オリフィスを袋状のサブダイアフラムで閉塞した構造のものがある。
【０００３】
すなわち、上記構成を備える液体封入式ブッシュは、内周側取付部材と外周側取付部材に車体のバウンド等による低周波大振幅の振動変位が入力された場合は、弾性体の変形による両チャンバの容積変化に伴って、第一オリフィス内の封入液が液柱共振により前記両チャンバ間を流動し、この時に発生する大きな流動抵抗によって変位力を速やかに減衰する。また、エンジンの機関振動等による比較的周波数の高い小振幅の継続的な振動の入力に対しては、前記第一オリフィスでは液柱慣性が大きくなり、相対的に流動抵抗の小さい第二オリフィスで袋状サブダイアフラムの小変形を伴いながら封入液が反復移動するので、これによってブッシュのばね定数が低下し、伝達振動を有効に絶縁する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術による液体封入式ブッシュにおいて、中・高周波の小振幅の継続振動に対する振動絶縁性を向上させるには、袋状サブダイアフラムのばね定数を十分に低くする必要があり、そのためには袋状サブダイアフラムの容積を大きくすることが有効である。しかし、サブダイアフラムの大きさは、第二オリフィスの流路断面積及びチャンバ内の余剰空間、詳しくは外周側取付部材と内周側取付部材の相対変位を制限するために内周側取付部材に設けられたストッパを除く空間の広さによって制約されるので、サブダイアフラムの容積を大きくするには、前記ストッパを小型化する必要がある。ところがこの場合は、大振幅の入力時に外周側取付部材と内周側取付部材の相対変位量が大きくなって、両者間の弾性体が過大な変形を受けてしまうことになる。したがって、サブダイアフラムの容積を大きくすることにより低ばね定数として、振動絶縁性を向上させることが困難であった。
【０００５】
また、上記液体封入式ブッシュにおいて、低周波数域の大振幅の振動変位が入力された場合は、両チャンバの容積変化に伴って封入液の圧力が大きく変化し、第二オリフィスを通じてこの圧力が袋状のサブダイアフラム内に導入される。このため、サブダイアフラムを低ばね定数にすると、封入液の圧力の大きさによっては、サブダイアフラムが大きく膨張されて破損する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、中・高周波の小振幅の継続振動に対する振動絶縁性を向上させると共に、大変位入力に対する耐久性を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係る液体封入式ブッシュは、内周側取付部材とその外周に相対可能に配置された外周側取付部材がエラストマ材料からなる弾性体を介して互いに連結され、前記弾性体によって前記内周側取付部材の相対運動方向に画成されると共に第一オリフィスを介して互いに連通された二つのチャンバ内に液体が封入され、前記内周側取付部材に、前記第一オリフィスより流動抵抗が小さく、一端が一方のチャンバに開放されると共に他端がサブダイアフラムで閉塞された第二オリフィスが形成され、前記サブダイアフラムが、前記内周側取付部材に設けられて前記外周側取付部材との相対変位を制限するストッパの中空部に所要のクリアランスを介して配置される。
【０００８】
本発明の構成において、比較的周波数が高い小振幅の継続振動の入力に対しては、流動抵抗の小さい第二オリフィスをサブダイアフラムの微小変形を伴いながら封入液が反復流動することによって、前記チャンバの液圧変化を吸収し、伝達振動を絶縁する。また、衝撃等による低周波大振幅の振動変位が入力されて内周側及び外周側取付部材が大きく相対変位されると、弾性体の変形に伴って容積及び液圧が変化する両チャンバの間で、流動抵抗の大きい第一オリフィス内を封入液が流動することによって大きな減衰力を発生し、前記振動変位を速やかに収束させる。そしてこの場合、前記液圧が第二オリフィスを介してサブダイアフラムに作用するので、このサブダイアフラムも変形を受けるが、その変形量は、内周側取付部材に設けられたストッパの中空部の内壁で制限される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る液体封入式ブッシュの好適な一実施形態を示す断面図であり、図２は図１におけるII−II断面図である。この図において、参照符号１は金属製の中空軸状の内周側取付部材で、その軸方向中間部には、振動入力による運動方向すなわち軸心と直交する方向における下側へ突出した下側ストッパ部１１が一体的に形成されている。参照符号２は前記内周側取付部材１の外周側に配置された円筒状を呈する金属製の外周側取付部材で、この外周側取付部材２と内周側取付部材１は、エラストマ材料からなる弾性体３で連結されている。
【００１０】
弾性体３は、図１における内周側取付部材１の左右両側から外周側取付部材２の内周面にかけて斜め下方へ延びる一対の支持ばね３１，３２と、前記内周側取付部材１における下側ストッパ部１１の軸方向両側で内周側取付部材１と外周側取付部材２との間を塞ぐように形成された端部ダイアフラム３３，３４を有し、この端部ダイアフラム３３，３４と前記支持ばね３１，３２とによって、前記内周側取付部材１の下側に位置する第一チャンバＡと、上側に位置する第二チャンバＢが画成されている。また、前記下側ストッパ部１１の外面には、弾性体３を構成するエラストマの一部からなる緩衝体３５が被着されている。
【００１１】
第一及び第二チャンバＡ，Ｂは、弾性体３における一方の端部ダイアフラム３３の外周部に外周側取付部材２の内周面に沿って略Ｃ字形に延在された第一オリフィスＣを介して互いに連通されている。なお、図１における参照符号Ｃａは、この第一オリフィスＣの第一チャンバＡ側の開口であり、Ｃｂは同じく第二チャンバＢ側の開口である。
【００１２】
弾性体３の外周部には、金属製の補強部材４が一部埋設状態に加硫接着されている。この補強部材４は、弾性体３における支持ばね３１，３２の端部を外周側取付部材２の内周面に固定する部分４１，４２と、前記弾性体３における端部ダイアフラム３３，３４の外周部を前記外周側取付部材２の両端部内周面に固定する環状部分４３，４４を有し、第一オリフィスＣは、一方の環状部分４３と外周側取付部材２の端部内周面との間に位置して形成されている。
【００１３】
外周取付部材２と弾性体３との間の密閉された空間、すなわち第一チャンバＡ、第二チャンバＢ及び第一オリフィスＣは、封入液で満たされている。この封入液は、内周側取付部材１及び補強部材４と弾性体３とからなる加硫成形体を、液体中で外周側取付部材２の内周に圧入することによって当該液体封入式ブッシュを組み立てる際に、前記液体の一部が封入されたものである。
【００１４】
内周側取付部材１には、その内周孔１ａを避けて上下に延び、下端が第一チャンバＡに開放された第二オリフィスＤが形成されている。弾性体３を構成するエラストマの一部からなる弾性膜部３６が被着された前記第二オリフィスＤは、弾性体３の外周部を略Ｃ字形に延在された第一オリフィスＣに比較して流路長さが十分に短く、このため第一オリフィスＣでは液柱共振周波数が低くかつ流動抵抗が大きいのに対し、第二オリフィスＤでは相対的に液柱共振周波数が高くかつ流動抵抗が相対的に小さいものとなっている。
【００１５】
内周側取付部材１の軸方向中間部の、弾性膜部３６が被着された上面、すなわち下側ストッパ部１１と反対側の位置には、ストッパ５が所要数の連結ピン５１を介して取り付けられている。このストッパ５の外面には、エラストマ材料からなる緩衝体５２が被着されている。
【００１６】
内周側取付部材１の軸方向中間部の上面に衝合されたストッパ５の下面には、断面略Ｕ字形の複数（図示の例では二つ）の中空部５ａ，５ｂが形成されており、各中空部５ａ，５ｂ内には、それぞれエラストマ材料からなる袋状のサブダイアフラム５３，５４が一体的に設けられている。このサブダイアフラム５３，５４の内室Ｅ，Ｆは、通路Ｇを介して互いに連通しており、内周側取付部材１に形成された第二オリフィスＤの上端は、一方のサブダイアフラム５３の内室Ｅに向けて開口している。
【００１７】
すなわち、第二オリフィスＤは、下端が第一チャンバＡに開口されると共に、上端がサブダイアフラム５３，５４によって閉塞されている。また、前記各サブダイアフラム５３，５４の外面と、これらを構成するエラストマの一部が膜状に被着された前記各中空部５ａ，５ｂの内壁との間には、それぞれ適当なクリアランスＨ，Ｉが設けられ、このクリアランスＨ，Ｉはそれぞれ第二チャンバＢに開放されている。
【００１８】
上記構成を備える液体封入式ブッシュにおいて、内周側取付部材１は、支持対象の振動体であるエンジン側及び支持体である車体フレーム側のうちの一方に、また、外周側取付部材２は前記エンジン側及び車体フレーム側のうちの他方に連結される。そして、弾性体３における支持ばね３１，３２がエンジンの荷重による初期変形を受けた状態では、エンジン側あるいは車体フレーム側からの振動入力時に、前記内周側取付部材１と外周側取付部材２の自在な相対変位が妨げられることのないように、通常は図示のように、内周側取付部材１における下側ストッパ部１１が、第一チャンバＡにおける適当な空間を介して外周側取付部材２の下部内周面から浮上すると共に、ストッパ５が、外周側取付部材２の上部内周面に対して、第二チャンバＢにおける適当な空間を介して非接触状態にある。
【００１９】
したがって、上述の連結状態において、エンジン側あるいは車体側から振動が入力されると、内周側取付部材１と外周側取付部材２は、弾性体３の変形を伴いながら、図１及び図２における上下方向へ相対的に反復変位される。
【００２０】
入力された振動が、例えば走行中における車体のバウンド等による低周波大振幅の変位である場合は、この振動変位の半周期において、内周側取付部材１が外周側取付部材２に対して相対的に下方へ大きく変位されることによって、弾性体３における支持ばね３１，３２が大きな変形を受けると、その下側の第一チャンバＡが加圧されるので、第一チャンバＡ内の封入液は、第一オリフィスＣを通じて相対的に低圧の第二チャンバＢ側へ移動する。また次の半周期では、内周側取付部材１が外周側取付部材２に対して相対的に上方へ変位されることによって、前記とは逆に、封入液は容積拡張過程にある第一チャンバＡへ向けて第一オリフィスＣ内を移動する。そして、第一オリフィスＣ内では、入力された低周波振動に対して液柱共振するので、前記封入液の反復移動が円滑に行われる。このため、前記支持ばね３１，３２の内部摩擦による減衰力のほか、細く長い第一オリフィスＣ内を封入液体が流れる時の流動抵抗によって大きな減衰力を発生するので、前記バウンド等による衝撃を有効に緩和すると共に、その振幅を短時間で収束させる。
【００２１】
また、上記バウンド等の衝撃入力による内周側取付部材１と外周側取付部材２の相対変位が所定の変位量に達すると、内周側取付部材１に形成された下側ストッパ部１１の下端又は前記内周側取付部材１に取り付けられたストッパ５の上端が、外周側取付部材２の内周面に接触することによって、前記相対変位が制限される。このため、弾性体３の支持ばね３１，３２の過大変形による破損が防止される。また、前記下側ストッパ部１１及びストッパ５には、エラストマからなる緩衝体３５，５２が被着されているので、外周側取付部材２との衝突音の発生が抑制される。
【００２２】
上記低周波大振幅の変位入力において、内周側取付部材１が外周側取付部材２に対して相対的に下方へ変位される過程では、第一チャンバＡ内の封入液が加圧される。そしてその液圧は、第二オリフィスＤを通じて袋状のサブダイアフラム５３，５４の内室Ｅ，Ｆに導入されるので、このサブダイアフラム５３，５４は膨張による引張変形を受けることになる。しかしながらサブダイアフラム５３，５４の膨張変形量は、前記ストッパ５に形成された中空部５ａ，５ｂの内面とのクリアランスＨ，Ｉの範囲に制限されるので、サブダイアフラム５３，５４に過大な引張応力が加わるのを防止することができる。
【００２３】
また、入力振動がエンジンの機関振動等による中・高周波数帯域の継続的な小振幅の振動変位である場合は、第一オリフィスＣにおける液柱慣性が大きくなるので、封入液がこの第一オリフィスＣを介して反復移動することはなく、液柱共振周波数の高い第二オリフィスＤ内をサブダイアフラム５３，５４の微小変形を伴いながら、小刻みに反復移動する。したがって、振動入力による第一チャンバＡの液圧変化が第二オリフィスＤ内の液移動によって有効に吸収され、当該ブッシュの動ばね定数が低下するので、前記第一チャンバＡ内の封入液を介しての伝達振動を有効に絶縁する。
【００２４】
ここで、上記中・高周波数帯域の継続的な小振幅の振動入力に対する振動絶縁性を向上させるためには、第二オリフィスＤ内を、封入液が第一チャンバＡの液圧変化を吸収する方向へ円滑に反復移動できることが必要である。その点、図示の実施形態によれば、複数（二つ）のサブダイアフラム５３，５４が互いに連通して設けられていることにより、全体としてその容積が大きく、ばね定数が低いものとなっているので、第二オリフィスＤ内での封入液の反復移動が円滑に行われる。
【００２５】
また、上記実施形態の構成によれば、内周側取付部材１と外周側取付部材２の相対変位量を制限するストッパ５がサブダイフラム５３，５４の膨張変形制限手段を兼ねているので、サブダイアフラム５３，５４の大きさがストッパ５の大きさと取り合いにならず、しかも先に説明したように、低周波大振幅の変位入力時にサブダイアフラム５３，５４に過大な引張応力が加わって破損するようなことがないので、そのばね定数を従来に比較して著しく低くすることができる。
【００２６】
なおサブダイアフラムの数は、図示の例のように二個に限定されるものではなく、所要の低ばね定数を実現できるものであれば、一個でも、あるいは三個以上でも良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明の液体封入式ブッシュによると、内周側取付部材と外周側取付部材の相対変位量を制限するストッパが、中・高周波数域の小振幅振動入力時にチャンバ内の液圧変化を吸収するサブダイアフラムの過大変形制限手段を兼ねているので、低周波大振幅の入力の際に前記チャンバ内の液圧変動によって前記サブダイアフラムが過大な変形を受けて破損するのを防止することができ、またこのため、前記サブダイアフラムを低ばね定数にして、中・高周波数域の小振幅振動入力時の振動絶縁性を向上させることができる。しかも、前記ストッパを小型にする必要がないので、弾性体の耐久性に悪影響を及ぼすことなく、前記サブダイアフラムを大きくすることによる低ばね定数化が実現でき、防振性能及び耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体封入式ブッシュの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II線位置で切断した断面図である。
【符号の説明】
１ 内周側取付部材
１ａ 内周孔
１１ 下側ストッパ部
２ 外周側取付部材
３ 弾性体
３１，３２ 支持ばね
３３，３４ 端部ダイアフラム
３５ 緩衝体
３６ 弾性膜部
４ 補強部材
５ ストッパ
５ａ，５ｂ 中空部
５１ 連結ピン
５２ 緩衝体
５３，５４ サブダイアフラム
Ａ 第一チャンバ
Ｂ 第二チャンバ
Ｃ 第一オリフィス
Ｄ 第二オリフィス
Ｅ，Ｆ 内室
Ｇ 通路
Ｈ，Ｉ クリアランス

Claims (1)

1. 内周側取付部材（１）とその外周に相対変位可能に配置された外周側取付部材（２）がエラストマ材料からなる弾性体（３）を介して互いに連結され、
   前記弾性体（３）によって前記内周側取付部材（１）の相対運動方向に画成されると共に第一オリフィス（Ｃ）を介して互いに連通された二つのチャンバ（Ａ，Ｂ）内に液体が封入され、
   前記内周側取付部材（１）に、前記第一オリフィス（Ｃ）より流動抵抗が小さく、一端が一方のチャンバ（Ａ）に開放されると共に他端がサブダイアフラム（５３，５４）で閉塞された第二オリフィス（Ｄ）が形成され、
   前記サブダイアフラム（５３，５４）が、前記内周側取付部材（１）に設けられて前記外周側取付部材（２）との相対変位を制限するストッパ（５）の中空部（５ａ，５ｂ）に所要のクリアランス（Ｈ，Ｉ）を介して配置されたことを特徴とする液体封入式ブッシュ。

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