JP4381991B2 - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、周期的に往復動して液室の容積を変化させる可動部材と、可動部材を駆動するアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置に関する。

かかる能動型防振支持装置は下記特許文献１により公知である。従来の能動型防振支持装置は、ハウジングの内部に弾性体、ダイヤフラム、隔壁、可動部材、アクチュエータ等の各部品を順次組み付けて構成されていた。
特開２００４−２９３６０６号公報

しかしながら、このようにハウジングの内部に全ての部品を順次組み付けて能動型防振支持装置を構成した場合、狭いスペースへの部品の組み付けが困難になって組立効率が低下するだけでなく、能動型防振支持装置の中で最も精密な部品であるアクチュエータの調整を行おうとした場合に、他の部品が邪魔になってアクチュエータの調整作業がやり難くなる問題があった。また能動型防振支持装置の一部の部品が破損した場合であっても、その能動型防振支持装置全体を交換する必要が生じてコストアップの要因となる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置の組立作業の効率化メンテナンスの効率化、およびコストダウンを図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、振動体の荷重を受ける第１弾性体と、その第１弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する第１液室と、その第１液室に連通する第２液室に臨む可動部材と、その可動部材の外周部に接合されて該可動部材と共同して前記第２液室を形成する第２弾性体と、前記第２液室の容積を変化させるように前記可動部材を周期的に往復駆動するアクチュエータとを備えた能動型防振支持装置において、前記アクチュエータに固定されて前記第２弾性体の外周部を支持する環状の弾性体支持リングを備え、前記第１弾性体および前記第１液室を含むように一体的に組み立てた第１サブアセンブリの一部である筒状の下部ハウジングの内周面に、前記アクチュエータ、前記可動部材、前記第２弾性体及び前記弾性体支持リングを含むように一体的に組み立てた第２サブアセンブリの該弾性体支持リングの下部外周を圧入、固定して、第１サブアセンブリに第２サブアセンブリが組み付けられ、前記弾性体支持リングの上部外周には、前記下部ハウジングの内周面に全周に亘り当接する環状シール部材が接着されることを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１に記載された発明の前記特徴に加えて、前記弾性体支持リングが、小径筒部とその小径筒部の下端に段差部を介して連なる大径筒部とを備えていて、該小径筒部の外周に前記環状シール部材が接着されると共に該大径筒部の外周が前記下部ハウジングの内周面に圧入、固定されることを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

本発明によれば、第１弾性体および前記第１液室を含むように一体的に組み立てた第１サブアセンブリの一部である筒状の下部ハウジングの内周面に、アクチュエータ、可動部材、第２弾性体及びその第２弾性体の弾性体支持リングを含むように一体的に組み立てた第２サブアセンブリの該弾性体支持リングの下部外周を圧入、固定して、第１サブアセンブリに第２サブアセンブリを組み付けるようにして能動型防振支持装置を完成するので、サブアセンブリを用いずに全ての部品を組み立てる場合に比べて組立作業の効率化を図ることができ、また第２サブアセンブリ単体の段階でアクチュエータの調整を行うことで、その調整作業を容易化するとともに調整精度を高めることができる。また故障が発生したような場合にサブアセンブリ単位で交換を行うことで速やかな機能の回復を図ることができ、しかも能動型防振支持装置全体を交換する場合に比べてコストの削減を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の一実施例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は第２サブアセンブリの拡大図、図３は第１サブアセンブリおよび第２サブアセンブリの分解図、図４は作用を説明するフローチャートである。

図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ（アクティブ・コントロール・マウント）は、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状のスペーサリング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。

第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。

上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａに取り付けられたエンジン側ブラケットがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。

クランク状断面を有して全体として環状に形成された第２弾性体支持リング１６がアクチュエータケース１３の上部に固定ピン３６…を介して固定されており、第２弾性体支持リング１６およびアクチュエータケース１３の隙間が第２弾性体２７と同時に加硫接着された３列のシール部材３７…でシールされる。第２弾性体支持リング１６の内周部に、膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に円板状の可動部材２８の外周部が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。

而して前記第２弾性体支持リング１６は、図面からも明らかなように、小径筒部と、その小径筒部の下端に段差部を介して連なる大径筒部とを備えていて、該小径筒部の外周に後述するようにシール部材３８が接着されると共に、該大径筒部の外周が後述するように下部ハウジング１２の内周面に圧入、固定される。

第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。

次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。

アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、アクチュエータケース１３、固定コア４２およびヨーク４４間に配置されたコイル４６と、コイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、下部ハウジング１２に形成した開口１２ｃおよびアクチュエータケース１３に形成した開口１３ａを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。

コイルカバー４７の上面とアクチュエータケース１３の下面との間にシール部材４９が配置され、コイルカバー４７の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。これらのシール部材３７…，４９，５０によって、アクチュエータケース１３に形成した開口１３ｂからアクチュエータ４１の内部空間に水や塵が入り込むのを阻止することができる。

ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。

軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端に締結されたナット５６がロックスクリュー３９で緩み止めされる。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面に設けたばね座４５との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４２の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはプラグ６０で閉塞される。

エンジンのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用について説明する。

自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。

尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ４１は非作動状態に保たれる。

前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンの燃焼に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって連通路３２を閉塞するため、アクチュエータ４１を駆動して防振機能を発揮させる。

能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいてコイル４６に対する通電を制御する。

即ち、図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。

続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のコイル４６に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。

しかして、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。

続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。

このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のコイル４６を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。

次に、図３に基づいて能動型防振支持装置Ｍの組立手順を説明する。

能動型防振支持装置Ｍは、各々別工程で組み立てられた第１サブアセンブリＭ１と第２サブアセンブリＭ２とを一体的に結合して構成される。

第１サブアセンブリＭ１は、上部ハウジング１１、下部ハウジング１２、第１弾性体支持リング１４、スペーサリング１５、第１弾性体支持ボス１８、第１弾性体１９、ダイヤフラム支持ボス２０、ダイヤフラム２２、ストッパ部材２３等を予め一体に組み立ててなる。

第２サブアセンブリＭ２は、アクチュエータケース１３、第２弾性体支持リング１６、第２弾性体２７、可動部材２８、固定コア４２、コイル組立体４３、ヨーク４４、軸受け部材５１、セットばね５２、可動コア５４、ロッド５５、セットばね５８、ナット５６等を予め組み立ててなる。

図３に示すように、第１サブアセンブリＭ１の下部ハウジング１２の下面開口部から第２サブアセンブリＭ２を上向きに挿入すると、第２弾性体支持リング１６の下部外周が下部ハウジング１２の内周面に圧入されて固定される。このとき、第２弾性体支持リング１６の上部外周に加硫接着した３列のシール部材３８…がスペーサリング１５の内周に当接してシール機能を発揮する。

以上説明したように、少なくとも第１弾性体１９および第１液室３０を含むように一体的に組み立てた第１サブアセンブリＭ１に、少なくともアクチュエータ４１および可動部材２８を含むように一体的に組み立てた第２サブアセンブリＭ２を組み付けて能動型防振支持装置Ｍを完成するので、
（１）サブアセンブリＭ１，Ｍ２を用いずに全ての部品を組み立てる場合に比べて組立作業の効率化を図ることができる
（２）第２サブアセンブリＭ２単体の段階でアクチュエータ４１の調整を行うことで、その調整作業を容易化するとともに調整精度を高めることができる
（３）故障が発生したような場合にサブアセンブリＭ１，Ｍ２単位で交換を行うことで速やかな機能の回復を図ることができ、しかも能動型防振支持装置Ｍ全体を交換する場合に比べてコストの削減を図ることができる
という格別の作用効果を達成することができる。

第２サブアセンブリＭ２のアクチュエータ４１のエアギャップｇの調整は、第２サブアセンブリＭ２を第１サブアセンブリＭ１に組み付ける前に、プラグ６０を外してロッド５５に螺合するナット５６を回転させることで所定のエアギャップｇに調整し、ナット５６の内部にロックスクリュー３９を螺入してナット５６の回転をロックすれば良い。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例の能動型防振支持装置Ｍは自動車のエンジンと車体フレームとの間に配置されているが、本発明の能動型防振支持装置Ｍは他の任意の振動体の防振支持に適用することができる。

能動型防振支持装置の縦断面図 第２サブアセンブリの拡大図 第１サブアセンブリおよび第２サブアセンブリの分解図 作用を説明するフローチャート

１２ 下部ハウジング
１６ 弾性体支持リング
１９ 第１弾性体
２７ 第２弾性体
２８ 可動部材
３０ 第１液室
３１ 第２液室
３８ シール部材
４１ アクチュエータ
Ｍ１ 第１サブアセンブリ
Ｍ２ 第２サブアセンブリ

Claims (2)

1. 振動体の荷重を受ける第１弾性体（１９）と、
   その第１弾性体（１９）が少なくとも壁面の一部を構成する第１液室（３０）と、
   その第１液室（３０）に連通する第２液室（３１）に臨む可動部材（２８）と、
   その可動部材（２８）の外周部に接合されて該可動部材（２８）と共同して前記第２液室（３１）を形成する第２弾性体（２７）と、
   前記第２液室（３１）の容積を変化させるように前記可動部材（２８）を周期的に往復駆動するアクチュエータ（４１）とを備えた能動型防振支持装置において、
   前記アクチュエータ（４１）に固定されて前記第２弾性体（２７）の外周部を支持する環状の弾性体支持リング（１６）を備え、
   前記第１弾性体（１９）および前記第１液室（３０）を含むように一体的に組み立てた第１サブアセンブリ（Ｍ１）の一部である筒状の下部ハウジング（１２）の内周面に、前記アクチュエータ（４１）、前記可動部材（２８）、前記第２弾性体（２７）及び前記弾性体支持リング（１６）を含むように一体的に組み立てた第２サブアセンブリ（Ｍ２）の該弾性体支持リング（１６）の下部外周を圧入、固定して、第１サブアセンブリ（Ｍ１）に第２サブアセンブリ（Ｍ２）が組み付けられ、
   前記弾性体支持リング（１６）の上部外周には、前記下部ハウジング（１２）の内周面に全周に亘り当接する環状シール部材（３８）が接着されることを特徴とする能動型防振支持装置。
2. 前記弾性体支持リング（１６）は、小径筒部とその小径筒部の下端に段差部を介して連なる大径筒部とを備えていて、該小径筒部の外周に前記環状シール部材（３８）が接着されると共に該大径筒部の外周が前記下部ハウジング（１２）の内周面に圧入、固定されることを特徴とする、請求項１に記載の能動型防振支持装置。

Images