JP4226411B2 - 液封防振装置 - Google Patents

Description

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。

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。

特許第２７９９９５３号公報 特開２００３−１３９１８９号公報

図１１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。

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。

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１２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。符号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。

図１２は振動が入力しない初期状態、図１３は振動が入力した内圧上昇時を示す。図１３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１４に実線で示す。

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。

上記の図１１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１４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。

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、
前記弾性仕切部材の中央部に自律的バネ調整手段を設け、前記弾性仕切部材の弾性変形量が増大するに伴って弾性仕切部材のみで自律的に弾性変形に抵抗してバネを非線形的に増大させるとともに、前記自律的バネ調整手段は、前記弾性仕切部材から主液室もしくは副液室又はこれら双方の液室内へ突出し、前記弾性仕切部材の径方向断面にて中央部に設けられた調整間隙を挟んで対向する調整突部を備え、さらに、この調節間隙内中央に剛性部材を設けたことを特徴とする。

この自律的バネ調整手段は、前記弾性仕切部材から主液室もしくは副液室又はこれら双方の液室内へ突出し、前記弾性仕切部材の径方向断面にて中央部に設けられた調整間隙を挟んで対向する調整突部を備えるようにすることができる。
また、前記自律的バネ調整手段は、前記弾性仕切部材の主液室側と副液室の双方に設けられるとともに、双方の自律的バネ調整手段はそれぞれ同一又は異なる構造のいずれににもすることができる。
なお、自律的バネ調整とは、弾性部材のバネ調整を弾性部材のみによって行うことであり、外部の例えば、ストッパ部材等が不要であることを意味する。

弾性仕切部材の中央部に自律的バネ調整手段を設けたので、弾性仕切部材の弾性変形量が増大すると、自律的バネ調整手段が弾性仕切部材の弾性変形に対して自律的に抵抗し、その結果、バネを非線形的に増大させる。したがって、バネ調整に弾性仕切部材以外の外部部材を必要としないので、構造が簡単化するととももに、弾性部材における内部構造でバネ調整するから、調整が直接的に行われ、より顕著な非線形特性を実現できる。

このとき、自律的バネ調整手段を、弾性仕切部材の主液室もしくは副液室又はこれら双方へ突出するように設けることができる。弾性仕切部材が弾性変形するにしたがって、自律的バネ調整手段の調整間隙を挟んで対向する調整突部が次第に接近し、ついに当接すると互いに突っ張り合うため、弾性変形の抵抗となり、これによって弾性仕切部材のバネが急激に増大し、非線形的に変化する。

また、自律的バネ調整手段を主液室側と副液室の双方に設けたとき、双方の自律的バネ調整手段を同一又は異なる構造にすることができる。同一構造にすれば弾性仕切部材が副液室へ変形する場合（この変形を生じる内圧を正圧という）と、逆の場合（このときの内圧を負圧という）のいずれでも、同様の特性を実現できる。また異ならせば、正圧時と負圧時における弾性仕切部材の挙動態様の実状に適したバネ調整が可能になる。

また、調節間隙内に剛性部材を設けると、バネ変化を調節自在にすることができるとともに、非線形特性をより顕著にさせることができる。さらに、弾性仕切部材の副液室側に斜め外側方へ突出して弾性仕切部材の支持部へ押し当てられる押し当て脚部を設ければさらに非線形特性を改善できる。
そのうえ、弾性仕切部材の外周部分に設けた主変形部を、主液室の内圧が所定より大きくなると弾性仕切部材の支持部材に押し当てられて弾性変形を規制されるようにしたので、これによっても非線形特性を改善できる。

また、弾性仕切り膜に設けた主変形部に初期たるみを与えると、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。

最良の実施形態

以下、図面に基づいて実施形態を説明する。
図１〜図４は第１実施例に係り、図１は実施例の適用された液封エンジンマウントの要部断面図、図２は弾性仕切部材の外周部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６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。

図１において、弾性仕切り膜７は中央厚肉部１０を有するとともに、その中央部で主液室５側の面に自律的バネ調整手段１５をなす主液室側調節突部１３を一体又は別体に設けてある。弾性仕切り膜７の外周部分のうち主変形部１２の外周側部分は押さえ部材２０の一部で略逆Ｊ字状断面をなす押さえ部２１の先端部と、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の間で挟持固定されるか、もしくは両部材間で若干クリアランスを有する非固定状態に保持される。

弾性仕切り膜７の主変形部１２よりもさらに外周部は厚肉の固定端部２５をなし、押さえ部２１の略逆Ｊ字状断面部内と仕切部材３の一部で支持頭部２２近傍に形成された段部３ｄの間に収容されて圧縮固定されている。図中における仮想線は、圧縮前における固定端部２５の上下先端部２６であり、こ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。
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、内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。

図２において、弾性仕切り膜７の中央部で主液室５側の面に主液室側調節突部１３を一体又は別体に設けてある。主液室側調節突部１３は上方へ向かって中心へ収束する断面略山形をなし、中央部が調節間隙１４をなす。この調節間隙１４を挟んで、図示状態である弾性仕切り膜７の径方向断面内にて、主液室側調節突部１３の先端１３ａ，１３ａが一対をなして対向する。主液室側調節突部１３はリング状に周方向へ連続して形成しても、数個に分割してもよい。主液室側調節突部１３と調節間隙１４により自律的調整手段１５が構成されている。

弾性仕切り膜７の下面と一体に設けられている押し当て脚８は主液室側調節突部１３の基部より外周側に設けられる。押し当て脚８の先端８ａは、初期状態で脚押し当て壁３ａへ押し当てられず、寸法ｓなるクリアランスが設けられている。この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。但し、押し当て脚８は必ずしも必要ない。

支持頭部２２の上面は、中心線Ｃへ向かって斜め下がりの斜面２３をなし、この斜面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が斜面２３へ押し当てられることにより解消される。

図２に示す弾性仕切り膜７の初期状態では、主変形部１２と斜面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の間にクリアランスが形成されている。また、小振幅時には、主変形部１２が弾性変形により斜面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。

図３に示す大振幅時には、主液室５の内圧により、主変形部１２が空間２４を解消して斜面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、主液室側調節突部１３は先端側が中心に向かって収束するよう変化し、やがて向かい合う先端１３ａ，１３ａが相互に当接する。この時点から弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形に変化させる。

しかも、主液室側調節突部１３は、弾性仕切り膜７の変形によって次第に収束するよう変化するから、調節間隙１４を解消したときから後において、弾性仕切り膜７の変形を防止するように突っ張る力がより大きく、かつ確実になる。また、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、これによっても弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に変化させることに貢献する。

そのうえ、主変形部１２と支持頭部２２の間に空間２４を形成し、小振幅時にはこの空間２４を維持して主変形部１２の弾性変形を許容し、大振幅時には主変形部１２を斜面２３上へ支持して弾性変形を規制するため、それ以後はバネの大きな中央厚肉部１０の弾性変形に切り替わるから、これによっても弾性仕切り膜７のバネ定数を非線形的に変化させることに貢献する。

さらに、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。したがって、これら各部の非線形化構造による効果が奏合して弾性仕切り膜７のバネが急激に増大し、顕著な非線形特性を生じる。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、当初にクリアランスを設けておいても打音を少なくして、騒音を低減できる。

図４は、この特性を有するバネ曲線を示し、Ａ点において、主液室側調節突部１３の先端１３ａ，１３ａ相互の当接による突っ張り力と押し当て脚８の圧縮及び主変形部１２の斜面２３による支持並びに押し当て脚８の当初クリアランスとが相まってバネ定数が非線形的に大きく変化する。なお、押し当て脚８を省略しても破線で示すように比較的良好な非線形特性を発揮できる。仮想線は従来例である。

このように、主液室５へ突出する主液室側調節突部１３を設けると、弾性仕切り膜７が主液室５の内圧により、副液室６側へ凸に変形するに従い調節間隙１４が狭くなり、やがて調節間隙１４を挟んで対向する先端１３ａ，１３ａが相互に当接して弾性仕切り膜７の変形を防ぐようになるので、急激に弾性仕切り膜７のバネ定数が大きくなる。

しかも、内圧上昇に応じて主液室側調節突部１３は調節間隙１４をなくす方向へ変化するので、弾性仕切り膜７の変形に伴う力が主液室側調節突部１３の先端側へ集中する方向に働くため、効率よく反力を形成でき、弾性仕切り膜７の弾性変形を効率的に規制できる。

図５は上記実施例の別案であって、自律的バネ調整手段１５の調整間隙14内に剛性部材として調整ブロック１７を設けた例である。この例における調整ブロック１７は、対向する先端１３ａ，１３ａの間に位置して各先端１３ａ，１３ａが当接するようにした比較的剛性のある部分である。基本的には、先端１３ａ，１３ａとの間隙を狭くするとともに、これらが当接したとき剛体として受け止めるようにするための剛性を有するブロック状部材である。この調整ブロック１７は弾性仕切り膜７と一体又は別体に形成される。別体とするときは軽合金などの金属等を用いて作成し、弾性仕切り膜７へインサート成形で一体するか接着やリベット等の機械的手段で結合一体化することができる。

また、必要により、調整ブロック１7を弾性仕切り膜７と一体又は別体の比較的剛性を有する弾性部材として形成したときは、その一部にスリット１６を設け、剛性を調整することもできる。このとき仮想線で示すように、スリット１６内に金属等からなる別製の剛体１６ａを入れてより大きな剛性がえられるように調整をしてもよい。さらには調節間隙１４内へ剛体を設けることも任意にできる。

図６は主変形部１２に初期たるみを与えた構造について説明する固定端部２５の拡大断面図である。固定端部２５を圧縮して固定することにより主変形部１２に初期たるみを与える。固定端部２５は固定前の非圧縮状態では、仮想線で示すように、上部２６が環状溝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。

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をたるませて初期たるみを形成させることになる。すなわち、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。

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以下に述べる他の各実施例に適用できる。

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の中央に向けて傾斜させることにより、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、外周部分へ膨出傾向になる。

図７は第３実施例を示す。この例では、押し当て脚８を除いた点が第１実施例（図１）と相違している。このようにしても、主液室５側に設けた自律的バネ調整手段15のみによって充分な非線形特性を実現できる。

図８は第４実施例を示す。この例では、主液室５側の自律的バネ調整手段15に加えて、副液室６側にも自律的バネ調整手段１５を設けてある。すなわち、弾性仕切り膜７の主液室５側に主液室側調節突部１３と調節間隙１４からなる自律的バネ調整手段15を設けるとともに、弾性仕切り膜７の副液室６側にも副液室側調節突部３３と調節間隙３４からなる自律的バネ調整手段１５を設けてある。副液室側調節突部３３と調節間隙３４は主液室側調節突部１３及び調節間隙１４と同形で対称に形成されている。
このようにすると、弾性仕切り膜７の正圧又は負圧による弾性変形において、いずれの場合も同様のバネ調整が可能になる。

図９は第５実施例を示す。この例では、上記図７の第４実施例に対して、副液室側調節突部３３を若干小さくし、かつ調節間隙３４の間隙も狭くして、主液室５側と副液室６側の自律的バネ調整手段１５、１５を異形構造にした点が相違する。

これは、弾性仕切り膜７の負圧時における弾性変形量が正圧時よりも小さいことに着目し、負圧時におけるバネ調整を正圧時よりもより急激にさせたものである。但し、負圧時の最大弾性変形量は正圧時よりも小さいため、副液室側自律的バネ調整手段１５における副液室側調節突部３３のボリュームは小さめにして、必要以上のバネを形成することのないようにしてある。

このようにすると、正圧時と負圧時における弾性仕切り膜７の挙動態様の実際に即したバネ調整が可能となる。但し、必要により副液室側調節突部３３と調節間隙３４を主液室側調節突部１３及び調節間隙１４より大きくすることもできる。

図１０は主変形部１２の正圧及び負圧時における双方の変形に対して非線形特性を発揮できるようにした第６実施例を示す図６と同様部位の断面図である。この図において、支持頭部は、副液室６側の第１の支持頭部２２と、主液室５側の第２の支持頭部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。初期状態にて、第１の支持頭部２２の斜面２３と第２の支持頭部４０の斜面４１は、弾性仕切り膜７の主変形部１２との間でそれぞれ主変形部１２に対して初期クリアランス２４，４３を形成している。したがって主変形部１２が斜面２３，４２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。

しかも、主変形部１２は正圧時の変形では斜面２３と接触し、負圧時の変形では斜面４１と接触するから、正圧・負圧双方の変形に対して非線形特性を発揮できる。なお、本例において主変形部１２は食状態で斜面２３と斜面４１の間に空間２４と空間４２が形成されるから、非固定状態で前実施例同様の初期たるみを与えられている。また、斜面２３と斜面４１の傾斜角は同様もしくは相違のいずれでもよく、相違させる場合は、負圧側の変形の方が小さい実状に鑑み、負圧用である斜面４１側の傾斜角を小さくすることが好ましい。なお、本例の構造は前記各実施例に適用できる。

実施例の要部を示す拡大断面図 弾性仕切部材の外周部をさらに拡大した図 作用図 効果を示すバネ特性グラフ 実施例の別案を示す図 初期たるみを説明する拡大断面図 第３実施例を示す図 第４実施例を示す図 第５実施例を示す図 第６実施例を示す図６と同様部位の断面図 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 従来例における要部の拡大断面図 従来例の作用図 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、１２：主変形部、１３：主液室側調節突部、１４：調節間隙、１５：自律的調整手段１５、１６：厚肉部 、 １７：調整ブロック

Claims (5)

1. 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、
   前記弾性仕切部材の中央部に自律的バネ調整手段を設け、前記弾性仕切部材の弾性変形量が増大するに伴って弾性仕切部材のみで自律的に弾性変形に抵抗してバネを非線形的に増
   大させるとともに、
   前記自律的バネ調整手段は、前記弾性仕切部材から主液室もしくは副液室又はこれら双方の液室内へ突出し、前記弾性仕切部材の径方向断面にて中央部に設けられた調整間隙を挟んで対向する調整突部を備え、
   さらに、この調節間隙内中央に剛性部材を設けたことを特徴とする液封防振装置。
2. 前記自律的バネ調整手段は、前記弾性仕切部材の主液室側と副液室の双方に設けられるとともに、双方の自律的バネ調整手段が同一又は異なる構造をなすことを特徴とする請求項１の液封防振装置。
3. 前記弾性仕切部材の前記副液室側に斜め外側方へ突出して前記弾性仕切部材の支持部へ押し当てられる押し当て脚部を設けたことを特徴とする請求項１の液封防振装置。
4. 前記弾性仕切部材の固定された外周部近傍部分を中央部よりも薄肉の主変形部とし、前記弾性仕切部材の支持部材に対して主液室の内圧が所定以下のときクリアランスを有し、それより内圧が大きくなると前記支持部材に押し当てられて弾性変形を規制されることを特徴とする請求項１の液封防振装置。
5. 前記弾性仕切部材の固定された外周部近傍部分を中央部よりも薄肉の主変形部とし、この主変形部に初期状態にて初期たるみを与えたことを特徴とする請求項１の液封防振装置。

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