JP4315553B2 - 液封防振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エンジンマウント等に使用して好適な液封防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主液室を囲む側壁部の一部に弾性体からなる横可動膜を設けて、主液室内の内圧変化を吸収するように構成した液封防振装置は公知である（一例として特開平１０−２８１２１４号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような横可動膜を設けた場合、動バネ定数を全体に低くできる反面、図６に仮想線で示すように、中周波域に動バネ定数のピークが発生する。これは横可動膜の膜共振によりその反動として生じると考えられる（以下、このような動バネ定数の極大値であるピークを動バネピークといい、極小値を動バネボトムという）。
【０００４】
そこで、本願発明は係る動バネピークの発生を抑制するよう横可動膜の共振をコントロールすることを目的とする。なお、本願発明においては、１００Ｈｚ以下を低周波、１００〜５００Ｈｚを中周波、５００Ｈｚ以上を高周波という。また、図６及び他のグラフの各横軸は周波数、縦軸は動バネ（絶対バネ）定数である。
【０００５】
【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の液封防振装置に係る第１の発明は、振動源側へ取付けられる第１の取付部材と、車体側へ取付けられる第２の取付持部材と、これらの間に設けられる略円錘状の弾性本体部とにより、弾性本体部を壁の一部とする液室を形成し、この液室内を仕切壁により主室と副室に区画するとともに、これら主室と副室を連通するオリフィス通路を仕切壁に形成した液封防振装置において、主液室を略円筒状に囲む側壁部に弾性体の横可動膜を設け、この横可動膜と間隔を持って対面する制御壁を主液室内に設けるとともに、
側壁部の内側に間隔を持って対面する環状壁を形成し、この環状壁と側壁部の間の空間を主液室へ開放し、環状壁のうち前記横可動膜と対面する部分を前記制御壁とし、
前記制御壁と横可動膜とのクリアランスよりも横可動膜以外の側壁部と環状壁とのクリアランスを大きくしたことを特徴とする。
【０００６】
第２の発明は上記第１の発明において、横可動膜を弾性本体部と一体に形成ことを特徴とする。このとき、制御壁を仕切り部材へ一体又は別体に設けることができる。また、横可動膜を複数設けるとともに、各横可動膜の固有値を変化させることもできる。
【０００９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、横可動膜と対面して制御壁を設けたので、弾性本体部の振動によって流動し横可動膜へ圧力を制御壁により制限するので、膜共振による動バネ定数が低くなり、その結果、中周波域に生じていた動バネピークの発生を抑制できる。
【００１０】
なお、図５及び図６に示すように、制御壁の大きさを変化させることにより動バネピークの形成を自在にコントロールでき、また、図７及び図８に示すように横可動膜と制御壁のクリアランスを変化させても同様に動バネピークをコントロールできる。したがって、制御壁の設定を変化させることにより、液封防振装置のチューニングが可能になる。
また、側部壁と対面する環状壁を形成したので、環状壁と側部壁とのクリアランスに主液室の液体が流動し、かつこの液体が横可動膜の振動により液柱共振を生じるので、この液柱共振によっても中高周波域の低動バネを実現できる。
さらに、制御壁以外の環状壁の一部で横可動膜と対面しない部分を変形させてクリアランスを大きくすれば、横可動膜と制御壁の間へ送り込まれる液量を多くできるので、液柱共振周波数を高くすることができる。
そのうえ、横可動膜を側部壁に環状壁と対面させて設けたので、横可動膜の膜共振と前記液柱共振との連成により中高周波域のさらなる低動バネを実現できる。
しかも、環状壁のためその一部をなす制御壁と横可動膜との位置決めが容易になる。
なお、クリアランスを拡大させるための変形方法として、制御壁の一部外面側に凹部を形成すること、又は制御壁を非円形にしてクリアランス拡大部では内方へ偏位させることによって容易に実現できる。
【００１１】
第２の発明によれば、横可動膜を複数設け、かつそれぞれの固有値を変化させれば、各横可動膜の膜共振が異なる固有値で生じるため、全体として幅の広い連成共振を生じ、より広範囲で低動バネを実現できる。なお、本願発明において、固有値とは個別の共振周波数のことであり、横可動膜の大きさ、厚さ、材質（バネ定数）等で異なる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて自動車用エンジンマウントとして構成された実施例を説明する。図１〜８は第１実施例に係り、図１は全体の縦断面図（図２の１−１線相当）、図２は全体の平面図、図３は要部の拡大断面図、図４は仕切り部材部分の平面図、図５は制御壁の高さ変化を示す部分断面図、図６はこれによる動バネ定数の変化を示すグラフ、図７は制御壁のクリアランス変化を示す部分断面図、図８はこれによる動バネの変化を示すグラフである。
【００１７】
まず、図１〜４において、液封防振装置であるエンジンマウントは、第１の取付部材１、第２の取付部材２及び弾性本体部３を有し、第１の取付部材１はネジ部４にて図示しないエンジン側へ取付けられ、第２の取付部材２はフランジ５にて同様に図示しない車体側へ取付けられる。
【００１８】
弾性本体部３は公知のゴム等からなる適宜弾性材料で構成される略円錐状の部材であり、その頂部を第１の取付部材１が貫通して一体化されている。弾性本体部３の裾部周囲はフランジ６をなして第２の取付部材２の一部をなすフランジ金具７へ一体化されている。弾性本体部３の下部は、フランジ６からさらに下方へ略筒状に延出する内張り部８をなし、略円筒状の側壁部９の内面へ一体化されている。
【００１９】
側壁部９は第２の取付部材２の一部をなし、その外側に前記フランジ金具７が溶接で一体化される部材であり、その周囲に丸穴１０が周方向１８０°間隔で設けられ、この丸穴１０部分のみ、内張り部８は側壁部９に支持されず、自由に弾性変形が許容された横可動膜１１をなしている。なお、横可動膜１１の周囲で丸穴１０の内側となる位置には円形の溝１２が形成され、移動横可動膜１１の変形を容易にしている。側壁部９の下部は、第２の取付部材２の円筒形基部１３のフランジ１４に対してカシメにより一体化され、この側壁部９と円筒形基部１３の接続部に仕切り部材１５とダイアフラム１６が各周囲を固定されている。
【００２０】
仕切り部材１５は弾性本体部３とともに、主液室１７を画成し、かつダイアフラム１６との間に副液室１８を画成する。主液室１７と副液室１８は、仕切部材１５に形成されたアイドル振動吸収用のアイドルオリフィス通路２０と低周波振動を吸収するためのダンピングオリフィス通路２１で連通される。但し、アイドルオリフィス通路２０はアイドリング時のみ開く開閉式であり、ダンピングオリフィス通路２１は常時開いている。
【００２１】
図３及び図４にも明らかなように、アイドルオリフィス通路２０の出口２２は、ダイアフラム１６の中央部２３を中空のバルブ２４の頂部にて押しつけることにより閉じられ、連絡通路２６から図示しない負圧源によりバルブ２４内を負圧にすることにより、バルブ２４の内側に設けられたリターンスプリング２５に抗してバルブ２４を下降すると、出口２２が開いて主液室１７と副液室１８を連通するようになっている。
【００２２】
バルブ２４はカップ状の心金部材２７の表面を弾性体２８で被覆したものであり、弾性体２８の下部周囲は第１の取付部材１の底部へ嵌合される蓋状部材２９へ密接し、内部を気密にしている。なお、円筒形基部１３の内側には支持用筒金具３０が嵌合され、その上端部は内フランジ３１をなして、ダイアフラム１６の周囲を仕切り部材１５との間で挟み、かつ中間部には内方へ突出する段部３２が形成され、下端部は内側へ折り曲げられて蓋状部材２９の周囲へ重なるカシメ部３３をなすことにより、段部３２とカシメ部３３の間に弾性体２８の周囲に肥大して形成された端末部３４を挟むことにより端末部３４を蓋状部材２９へ密着させて固定している。
【００２３】
図１中の符号３５は中高周波デバイスであり、下向きに開放された略カップ状をなして、主液室１７内へ突出する第１の取付部材１の下端部へ固定され、第１の取付部材１と共に上下動することにより、中高周波デバイス３５と弾性本体部３の間に形成されたクリアランス内で中高周波域の液柱共振を生じさせるようになっている。
【００２４】
また、符号３６はストッパであり、第１の取付部材１から一体に半径方向へ延出するストッパアーム３７の先端に形成され、フランジ金具７から上方へアーチ状をなして形成されたストッパブラケット３８内に入り、大振動時にフランジ６側へ当接して一定以上の変形を規制するようになっている。
【００２５】
次に、仕切り部材１５の構造を詳述する。図３及び図４に示すように、仕切り部材１５は上部材４０、中間部材４１、下部材４２の３部材を中間部材４１が中間になるように上下へ重ね合わせて構成されている。上部材４０は比較的剛性のある樹脂材料からなり、周囲がフランジ４３をなし、その内側に上方へ突出する環状壁４４が一体に形成されている。環状壁４４は側壁部９との間に所定のクリアランスをなして対面しており、その一部で横可動膜１１と対面する部分が特に本願発明における制御膜４４ａをなす。
【００２６】
環状壁４４の内側は凹部４５をなし、その下面側には略渦巻き状をなすアイドルオリフィス溝４６が形成されている。アイドルオリフィス溝４６は一端にて凹部４５へ開放された入り口４７をなし、他端は中心方向へ回り込んで、下部材４２のほぼ中心部に形成されている出口２２と連通するよう、全体が下方に開放されている。アイドルオリフィス溝４６は下側の中間部材４１に重なり、開放部を閉じられてアイドルオリフィス通路２０を形成する。
【００２７】
中間部材４１はゴム等の比較的柔軟な弾性部材からなり、アイドルオリフィス通路２０よりも外側となる位置に上向きに開放された溝５０を有し、その開放部をフランジ４３で塞がれてダンピングオリフィス通路２１の一部を形成する。なお、溝５０はフランジ４３の一部に形成された入り口５１により主液室１７と連通し、他端に形成された連絡口５２で下部材４２側のダンピングオリフィス通路２１と連通する。
【００２８】
アイドルオリフィス通路２０を構成する内周部４８の外周側と溝５０との境界部はテーパー部４９をなし、これに対応してアイドルオリフィス溝４６とフランジ４３の境界部に形成されている中間部材４１のテーパー部４１ａとテーパー合わせに摺接する。
【００２９】
下部材４２は上部材４０同様に比較的剛性のある樹脂等で構成され、その外周部にも上向きに開放された溝５３が形成され、中間部材４１の底部で塞がれてダンピングオリフィス通路２１の一部を形成するようになっている。溝５３と溝５０の位置は上下方向にて一部が重なり、溝５３の一端５４は連絡口５２と連通し、他端は副液室１８内へ開口する出口５５となっている。
【００３０】
次に、本実施例の作用を説明する。図６に示すように、環状壁４４を設けると、これを設けない場合（仮想線）に比べて著しく動バネピークを抑制できる。すなわち、後述する異なる大きさの環状壁４４を設けた場合の動バネピークＰ１，Ｐ２に対して設けない場合の動バネピークＰ３は明らかに著しく高いものとなっている。
【００３１】
これは、環状壁４４を設けないと、弾性本体部３の変形による内圧変動の全エネルギーが横可動膜１１へ加わり、その結果、横可動膜１１の膜共振エネルギーが大きくなるため、低動バネが顕著な動バネボトムＢ３を生じ、この動バネボトムＢ３の反動として動バネ定数の高い動バネピークＰ３が出現することになる。これに対して環状壁４４を設けることにより、膜共振のエネルギーを制限した場合の動バネボトムＢ１，Ｂ２はより上昇することになり、この反動である動バネピークＰ１，Ｐ２は逆に低くなるので、動バネ定数の上下変動幅が少なくなって平準化した、全体としてなだらかな曲腺の低動バネ特性を実現できるのである。
【００３２】
このような膜共振を生じさせるエネルギー量の規制手段として、環状壁４４の横可動膜１１を覆う大きさを変化させること及び環状壁４４と横可動膜１１との間隔を変化させることが可能である。まず、図５に示すように、環状壁４４の高さ（すなわち横可動膜１１を覆う大きさに相関する）を任意に設定でき、例えば横可動膜１１と同じ高さでこれを１００％覆う高さ（実線）と、多少低くして例えば、約７５％程度を覆うようにした（破線）とに変化させる。
【００３３】
これによる動バネ定数の変化は図６に示すように、１００％の高さにした場合の動バネピークをＰ１、動バネボトムをＢ１とし、７５％の高さにした場合の動バネピークをＰ２、動バネボトムをＢ２とすれば、動バネボトムはＢ１＞Ｂ２となり、動バネピークはＰ１＜Ｐ２となる。したがって、環状壁４４が高いほど（すなわち大きく覆うほど）動バネピークと動バネボトムとのひらきが少なくなることが判る。
【００３４】
このことは、弾性本体部３の変形によって横可動膜１１に及ぶ内圧を制限すると、それだけ横可動膜１１の共振に関与するエネルギーが少なくなるので、横可動膜１１を大きく覆えば覆うほど、動バネピークの高さを抑制し膜共振のエネルギーを小さくすることを意味し、動バネ定数の上下変動幅を少なくして平準化することにより、全体としてなだらかな曲腺の低動バネ特性を実現できるのである。ゆえに、環状壁４４の高さを変化させることにより動バネピークに対する任意のチューニングを可能にする。
【００３５】
一方、図７に示すように、環状壁４４の高さを一定で横可動膜１１との距離、すなわちクリアランスを変化させてチューニングすることもできる。すなわち、クリアランスを大（実線）、中（一点鎖線）、小（破線）と変化させた場合、その動バネ定数は、図８に示すように、それぞれの動バネピークをクリアランス小側から、Ｐ４，Ｐ５及びＰ６とし、動バネボトムを同じくＢ４，Ｂ５及びＢ６とすれば、Ｐ４＜Ｐ５＜Ｐ６及びＢ４＞Ｂ５＞Ｂ６の順に変化する。したがって、動バネピークの抑制効果並びに動バネ定数の平準化効果は、クリアランス大＜中＜小の順に変化することが判る。
【００３６】
このことは、クリアランスを小さくするほど、弾性部材本体３の弾性変形に伴う内圧変動のエネルギーのうち、横可動膜１１を変形させるに関与するエネルギー量を制限することを意味する。したがって、クリアランスの調整によっても動バネピークのチューニングが可能であることが判る。なお、クリアランスと高さの各変化を組み合わせることにより、さらに緻密でかつ広範囲な周波数域に及ぶチューニングが可能になる。
【００３７】
次に、第２実施例を説明する。図９は図１の例に対して中高周波デバイス３５を省略したものに相当し、その他の部分については変動はない。このようにしても、環状壁４４を側壁部９との間に形成された環状のクリアランス６０内に滞在する液体が横可動膜１１の振動により液柱共振を生じ、中高周波デバイス３５の代潜をなすことができる。
【００３８】
すなわち、クリアランス６０内の液体は所定の質量を持って流動するため、固有の周波数で液柱共振が生じるのであり、この挙動は中高周波デバイス３５における中高周波デバイス３５と弾性本体部３との間の液体による液柱共振と原理的に異ならない。
【００３９】
しかも、横可動膜１１による前記膜共振も加わり、さらにその連成効果も生じる。ゆえに、中高周波デバイス３５を省略しても横可動膜１１と環状壁４４とにより、中高周波領域において同様な効果を得ることができ、部品点数の削減による構造の簡素化及び全体の軽量化を期待できる。
【００４０】
図１０はこのような効果を示すグラフであり、横可動膜を設けずに中高周波デバイス３５のみを設けた従来構造のグラフ（仮想線）、本実施例の横可動膜１１と環状壁４４を設けて中高周波デバイス３５を省いた構造のグラフ（実線）、さらに本実施例に対して中高周波デバイス３５を加えた構造のグラフ（破線）を併記したものである。
【００４１】
この図に明らかなように、本実施例によれば、従来例以上に中高周波領域の低動バネを実現できるとともに、横可動膜１１自体の弾性変形による内圧吸収があるので、これによってもより低動バネ化を実現できる。すなわち、図中にＬ１，Ｌ２で示した部分が低動バネ化した範囲を示している。なお、本実施例に対して中高周波デバイス３５を加えれば、さらに低動バネ化を達成できる。
【００４２】
図１１は第３実施例に係る環状壁４４部分の水平断面である。この図に明らかなように、側壁部９が円形であるのに対して、環状壁４４は略楕円形をなし、１８０°間隔で設けられた横可動膜１１に対面する部分のクリアランスｄ１が最小、これを９０°違いの部分で側壁部９とのクリアランスｄ２が最大となるようにする。
【００４３】
このようにすると、クリアランス６０内に滞在する液体の内、横可動膜１１へ向かって流動する量をより多くできるので、それだけ液柱共振を効率よく発揮し、共振点の高周波側シフトと低動バネ化を実現できる。但し環状壁４４を円形とし、その外周面の内、横可動膜１１と対面しない約９０°違いの部分等に凹部を形成しても同様の効果を期待できる。
【００４４】
図１２は第４実施例に係り、１８０°間隔で対向する２つの横可動膜１１を並べて表示した展開図であり、この例では、一方の横可動膜１１Ａの直径Ｄ１、他方の１１Ｂの直径をＤ２とした場合、Ｄ１＜Ｄ２となるよう大小に変化させてある。
【００４５】
これにより、横可動膜１１Ａと１１Ｂの各固有値で相違が生じるため、それぞれ異なる周波数で膜共振し、その結果、連成共振を生じることになる。図１３はこれを示すグラフであり、実線で示す単一の横可動膜を用いた場合（すなわち第１実施例と同じ）に比べて、破線で示す大小２種類の横可動膜の組み合せによると明らかに動バネピークＰ７（最も高いものを示す）が小さくなる。
【００４６】
さらに９０°間隔で４個の横可動膜を設け、かつそれぞれを大小に寸法変化させた場合が図中に一点鎖線で示すものであり、その連成共振の動バネピークＰ８（最も高いものを示す）はより低く、かつ高周波側に形成される。
【００４７】
ゆえに、このように横可動膜の固有値を変化させて組み合わせれば、連成共振により、より低動バネ化でき、その上より広範囲の周波数域で低動バネ化を実現できる。しかもより自由度の高いチューニングが可能になる。
【００４８】
なお、本願発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々に変形や応用が可能である。例えば、環状壁４４を設けずに横可動膜１１部分にのみこれと対応させて独立した制御壁４４ａを設けることもできる。このようにしても、横可動膜１１の膜共振を十分に制御可能であることに変わりはないからである。また、制御壁４４ａもしくは環状壁４４を仕切部材１５と別体に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例に係る全体の縦断面図（図２の１−１線相当）
【図２】 その外観平面図
【図３】 その要部の拡大断面図
【図４】 その仕切り部材部分の平面図
【図５】 その制御壁の高さ変化を示す部分断面図
【図６】 これによる動バネ定数の変化を示すグラフ
【図７】 制御壁のクリアランス変化を示す部分断面図
【図８】 これによる動バネの変化を示すグラフ
【図９】 第２実施例に係る図１相当図
【図１０】この効果を示すグラフ
【図１１】第３実施例に係る環状壁部分の水平断面
【図１２】第４実施例に係る２の横可動膜を並べて表示した展開図
【図１３】この効果を示すグラフ
【符号の説明】
第１の取付部材１、第２の取付部材２、弾性本体部３、側壁部９、丸穴１０、仕切り部材１５、ダイアフラム１６、主液室１７、副液室１８、アイドルオリフィス通路２０、ダンピングオリフィス通路２１、上部材４０、中間部材４１、下部材４２、環状壁４４、制御壁４４ａ

Claims (4)

1. 振動源側へ取付けられる第１の取付部材と、車体側へ取付けられる第２の取付持部材と、これらの間に設けられる略円錘状の弾性本体部とにより、弾性本体部を壁の一部とする液室を形成し、この液室内を仕切壁により主室と副室に区画するとともに、これら主室と副室を連通するオリフィス通路を仕切壁に形成した液封防振装置において、主液室を略円筒状に囲む側壁部に弾性体の横可動膜を設け、この横可動膜と間隔を持って対面する制御壁を主液室内に設けるとともに、
   側壁部の内側に間隔を持って対面する環状壁を形成し、この環状壁と側壁部の間の空間を主液室へ開放し、環状壁のうち前記横可動膜と対面する部分を前記制御壁とし、
   前記制御壁と横可動膜とのクリアランスよりも横可動膜以外の側壁部と環状壁とのクリアランスを大きくしたことを特徴とする液封防振装置。
2. 横可動膜を弾性本体部と一体に形成ことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
3. 制御壁が仕切り部材へ一体又は別体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
4. 横可動膜を複数設けるとともに、各横可動膜の固有値を変化させたことを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。

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