JP4395083B2 - 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、弾性体と協働して液室を画成するマウント本体部と、液室の容積を変化させる可動部材を含む可動部材組立体と、可動部材を往復動させるアクチュエータと、支持体に支持されて内部にアクチュエータを収納するベース部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、例えば下記特許文献１により公知である。この能動型防振支持装置は、内部にコイル１１８や滑動子１２６を収納するケーシングを構成するダイヤフラムアウタ筒金具２４と筒形ブラケット１５６との間に、本体ゴムアウタ筒金具２２、環状保持金具８２、ハウジング１１６等の部材を挟み込み、ダイヤフラムアウタ筒金具２４をカシメることで組み立てるようになっている。
特開２００４−２９３６０６号公報

しかしながら上記従来のものは、能動型防振支持装置のケーシングがカシメにより組み立てられているので、組付性や加工コストの面で不利であった。しかもケーシングが金属部材で構成されているために重量が嵩んで能動型防振支持装置の軽量化を妨げるという問題があった。

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付性を高めるとともに軽量化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弾性体と、弾性体と協働して液室を画成するマウント本体部と、液室の容積を変化させる可動部材を含む可動部材組立体と、可動部材を往復動させるアクチュエータと、支持体に支持されて内部にアクチュエータを収納するベース部とを備えており、前記マウント本体部の下向き筒部の内周面に設けた第１段部にその下方から前記可動部材組立体をシール部材を介して圧入、嵌合させて第１サブアセンブリが構成され、前記ベース部の上向き筒部の内周面に設けた第２段部にその上方から前記アクチュエータのアクチュエータケースを嵌合、係止させて第２サブアセンブリが構成され、前記第１サブアセンブリを前記第２サブアセンブリに上方から組み付け可能とした能動型防振支持装置であって、
前記マウント本体部の前記下向き筒部の外周面が、前記アクチュエータケースよりも上側で前記ベース部の前記上向き筒部の内周面に上方より嵌合されると共に、前記第１及び第２段部間に前記可動部材組立体およびアクチュエータが挟持され、その挟持状態で、前記マウント本体部の外周に設けた第１フランジと、この第１フランジと重なるよう前記ベース部の上端外周に設けた第２フランジとがボルトで締結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、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体と協働して液室を画成するマウント本体部と、液室の容積を変化させる可動部材を含む可動部材組立体と、可動部材を往復動させるアクチュエータと、支持体に支持されて内部にアクチュエータを収納するベース部とを備えてなり、マウント本体部およびベース部間に可動部材組立体およびアクチュエータを挟持した状態で、マウント本体部のフランジとベース部のフランジとを締結手段で締結した能動型防振支持装置であって、
支持体に対する振動体の最大変位を規制するストッパを、前記締結手段でマウント本体部のフランジに共締めした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３に記載された発明によれば、請求項２の構成に加えて、前記液室の一部を区画するダイヤフラムの外周部を、マウント本体部およびストッパの間に挟持して固定した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４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、マウント本体部およびベース部を合成樹脂で構成したことを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

尚、実施例の第１弾性体１５は本発明の弾性体に対応し、実施例のボルト１７は本発明の締結手段に対応し、実施例の第１〜第３液室２９，３０，３４は本発明の液室に対応する。

請求項１の構成によれば、マウント本体部およびベース部間に可動部材組立体およびアクチュエータを挟持して、マウント本体部のフランジとベース部のフランジとをボルトで締結するだけで、従来のカシメ加工を必要とせずに能動型防振支持装置を組み立てることができるので、組付性を高めて加工コストを削減することができる。

請求項２の構成によれば、マウント本体部およびベース部間に可動部材組立体およびアクチュエータを挟持して、マウント本体部のフランジとベース部のフランジとを締結手段で締結するだけで、従来のカシメ加工を必要とせずに能動型防振支持装置を組み立てることができるので、組付性を高めて加工コストを削減することができる。その上、支持体に対する振動体の最大変位を規制するストッパを、マウント本体部およびベース部を締結する締結手段で共締めしたので、締結手段を共用化して部品点数を削減することができる。

請求項３の構成によれば、ダイヤフラムの外周部をマウント本体部およびストッパの間に挟持して固定したので、特別の固定部材を必要とせずにダイヤフラムを固定することが可能となって部品点数を削減することができる。

請求項４の構成によれば、マウント本体部およびベース部を合成樹脂で構成したので、それらを金属製とする場合に比べて能動型防振支持装置を軽量化することができる。

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６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は図１の要部拡大図、図３は能動型防振支持装置の第１組立工程を示す図、図４は能動型防振支持装置の第２組立工程を示す図、図５は能動型防振支持装置の第３組立工程を示す図、図６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、自動車のエンジンのような振動体を車体フレームのような支持体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、何れも合成樹脂製のマウント本体部１１およびベース部１２を備える。マウント本体部１１は第１部材１３および第２部材１４を一体に凹凸係合させて構成される。マウント本体部１１の上面には厚肉のラバーで形成した円錐状の第１弾性体１５の下端が加硫接着され、この第１弾性体１５の上端に軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１６が加硫接着される。マウント本体部１１の第１部材１３の外周に設けたフランジ１３ａとベース部１２の頂面の外周に設けたフランジ１２ａとが複数本のボルト１７…によって締結される。このとき、前記ボルト１７…の締結荷重を支持すべく、合成樹脂製のマウント本体部１１および第１部材１３に、それぞれ金属製のカラー１８…およびナット１９…が埋め込まれる。

アーチ状のストッパ２０の両下端が、マウント本体部１１の第１部材１３のフランジ１３ａの上面に前記ボルト１７，１７で共締めされる。第１弾性体支持ボス１６の上面に一体に突設したエンジン取付部１６ａが図示せぬエンジンに固定されるとともに、このエンジン取付部１６ａに、ストッパ２０の上端下面に固定したストッパラバー２１が所定の間隔を介して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１６ａがストッパラバー２１に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。内周部を第１弾性体支持ボス１６の外周に圧入により固定されたダイヤフラム２２の外周部が、マウント本体部１１の第１部材１３の上端に形成した段部１３ｂに嵌合した状態で、ストッパ２０の両下端に内向きに突設した係止突起２０ａ，２０ａに上方から押さえられて固定される。

可動部材組立体２３は、軸線Ｌ上に配置された円板状の可動部材２４と、可動部材２４の外周に内周を加硫接着された円環状の第２弾性体２５と、第２弾性体２５の外周に内周を加硫接着された環状の連通路構成部材２６と、可動部材２４の下面から垂下するロッド５５とを備える。可動部材組立体２３の連通路構成部材２６は、マウント本体部１１の第１部材１３の下向き筒部の内周面に設けた第１段部１３ｃに下方から嵌合しており、この状態で連通路構成部材２６と第１部材１３との間が複数のシール部材２７…でシールされる。マウント本体部１１の第１、第２部材１３，１４と、連通路構成部材２６とによって軸線Ｌを囲む連通路２８が区画される。

マウント本体部１１の第２部材１４と第１弾性体１５とによって区画された第１液室２９が、マウント本体部１１の第２部材１４と可動部材組立体２３とによって区画された第２液室３０に、第２部材１４の中央に形成した連通孔３１を介して連通する。連通路２８の一端は、マウント本体部１１の第２部材１４に形成した連通孔３２を介して第１液室２９に連通し、また連通路２８の他端は、マウント本体部１１の第１部材１３および第１弾性体１５に形成した連通孔３３を介して、第１弾性体１５とダイヤフラム２２とによって区画された第３液室３４に連通する。

次に、前記可動部材２４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４２の内部に固定コア４３、コイル組立体４４およびヨーク４５が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４４は、固定コア４３およびヨーク４５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、アクチュエータケース４２およびベース部１２に形成した開口４２ａ，１２ｂ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の上面とヨーク４５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４３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４９，５０によって、アクチュエータケース４２およびベース部１２に形成した開口４２ａ，１２ｂ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４５の円筒部４５ａ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４５の円筒部４５ａ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４３の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４５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２４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、その下端にナット５６が締結され、ロックスクリュー５７で弛み止めされる。可動コア５４の上面と可動部材２４の下面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４３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４３の中心に形成された開口４３ａに緩く嵌合しており、この開口４３ａはキャップ５９およびクリップ６０で閉塞される。

アクチュエータケース４２の上端は、ベース部１２の上向き筒部の内周面に形成した第２段部１２ｃの上面に係止されており、この状態で連通路構成部材２６の下面に設けたシール部材６１，６２が、アクチュエータケース４２の上端とヨーク４５の上面とに当接する。アクチュエータケース４２の下端は、固定コア４３の段部４３ｂに下方から係合する。そしてベース部材１２の下端のフランジ１２ｄが車体フレームに固定される。

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、エンジンから第１弾性体支持ボス１６を介して入力される荷重で第１弾性体１５が変形して第１液室２９の容積が変化すると、連通路２８を介して接続された第１液室２９および第３液室３４間で液体が行き来する。第１液室２９の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３４の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３４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２８の形状および寸法、並びに第１弾性体１５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低ばね定数および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、即ちエンジンのクランクシャフトの回転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２９および第３液室３４を接続する連通路２８内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、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６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１５が下向きに変形して第１液室２９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４３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２４に引かれて第２弾性体２５が下向きに変形する。その結果、第２液室３０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２９の液体が第２部材１４の連通孔３１を通過して第２液室３０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１５が上向きに変形して第１液室２９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２５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３０の容積が減少するため、第２液室３０の液体が第２部材１４の連通孔３１を通過して第１液室２９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、能動型防振支持装置Ｍの組立手順を図３〜図５に基づいて説明する。尚、図３に示す工程は液槽の内部で行われ、これにより第１〜第３液室２９，３０，３４等に液体を充填することができる。

先ず図３に示すように、マウント本体部１１の第１部材１３に第１弾性体１５および弾性体支持ボス１６を加硫接着したものに対し、上方からダイヤフラム２２の内周部および外周部を嵌合させ、下方から第２部材１４および可動部材組立体２３を嵌合させて第１サブアセンブリＳＡ１を構成する。このとき、ダイヤフラム２２の内周部は第１弾性体支持ボス１６の外周に圧入し、ダイヤフラム２２の外周部は第１部材１３の段部１３ｂに圧入し、第２部材１４は第１部材に凹凸嵌合し、可動部材組立体２３は、連通路構成部材２６の外周に焼き付けたシール部材２７…を介して、第１部材１３の下向き筒部の内周面に設けた第１段部１３ｃに圧入、嵌合される。

続いて図４に示すように、ベース部１２にアクチュエータ４１を上方から嵌合させ、第２サブアセンブリＳＡ２を構成する。このとき、アクチュエータケース４２の外周部がベース部１２の上向き筒部の内周面に設けた第２段部１２ｃに上方から嵌合、係止する。続いて第２サブアセンブリＳＡ２に対して第１サブアセンブリＳＡ１を上方から組み付け、即ち、図５に示すように、ベース部材１２の上向き筒部の内周にマウント本体部１１の第１部材１３の下向き筒部の外周が嵌合し、可動部材組立体２３の連通路構成部材２６の下面に焼き付けたシール部材６１，６２が、それぞれアクチュエータケース４１の上面およびヨーク４５の上面に当接する。この状態でベース部１２のフランジ１２ａの上面に第１部材１３のフランジ１３ａが重なり合うので、その上に更にストッパ２０を両下端を重ね合わせてボルト１７…で共締めする。ストッパ２０を第１部材１３に固定すると、ストッパ２０に設けた係止突起２０ａ，２０ａがダイヤフラム２２の外周部を上方から押さえ付けるので、特別の固定部材を用いることなくダイヤフラム２２を第１部材１３の段部１３ｂに強固に固定することができる。しかもマウント本体部１１、ベース部１２およびストッパ２０の三つの部材をボルト１７…で共締めするので、締結手段の数を削減することができる。

そして最後に、アクチュエータ４１の固定コア４３の開口４３ａからロッド５５の下端にナット５６を螺合し、更にナット５６の内部にロックスクリュー５７を螺合して弛み止めをした後に、開口４３ａをキャップ５９およびクリップ６０で閉塞して組立を完了する。ロッド５５に対するナット５６の締込量を調整することで、可動コア５４の上下位置を変化させてエアギャップｇの大きさを調整することができる。

以上のように、第１サブアセンブリＳＡ１および第２サブアセンブリＳＡ２を結合する際に、第１サブアセンブリＳＡ１側の第１部材１３の段部１３ｃと、第２サブアセンブリＳＡ２側のベース部１２の段部１２ｃとの間に、可動部材組立体２３およびアクチュエータ４１を挟みこ込み、第１部材１３のフランジ１３ａおよびベース部１２のフランジ１２ａをボルト１７…で締結するだけで、従来の面倒なカシメ加工を行うことなく、能動型防振支持装置Ｍの組立を簡単に行うことができる。しかもカシメ加工が不要になるので、マウント本体部１１およびベース部１２を合成樹脂製とすることができ、能動型防振支持装置Ｍの軽量化に寄与することができる。

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。

能動型防振支持装置の縦断面図 図１の要部拡大図 能動型防振支持装置の第１組立工程を示す図 能動型防振支持装置の第２組立工程を示す図 能動型防振支持装置の第３組立工程を示す図 作用を説明するフローチャート

１１ マウント本体部
１２ ベース部
１２ａ 第２フランジ
１２ｃ 第２段部
１３ａ 第１フランジ
１３ｃ 第１段部
１５ 第１弾性体（弾性体） １７ ボルト（締結手段）
２０ ストッパ
２２ ダイヤフラム
２３ 可動部材組立体
２４ 可動部材
２９ 第１液室（液室）
３０ 第２液室（液室）
３４ 第３液室（液室）
４１ アクチュエータ
４２ アクチュエータケース
ＳＡ１ 第１サブアセンブリ
ＳＡ２ 第２サブアセンブリ

Claims (4)

1. 振動体の荷重を受ける弾性体（１５）と、弾性体（１５）と協働して液室（２９，３０，３４）を画成するマウント本体部（１１）と、液室（２９，３０，３４）の容積を変化させる可動部材（２４）を含む可動部材組立体（２３）と、可動部材（２４）を往復動させるアクチュエータ（４１）と、支持体に支持されて内部にアクチュエータ（４１）を収納するベース部（１２）とを備えており、
   前記マウント本体部（１１）の下向き筒部の内周面に設けた第１段部（１３ｃ）にその下方から前記可動部材組立体（２３）をシール部材（２７）を介して圧入、嵌合させて第１サブアセンブリ（ＳＡ１）が構成され、
   前記ベース部（１２）の上向き筒部の内周面に設けた第２段部（１２ｃ）にその上方から前記アクチュエータ（４１）のアクチュエータケース（４２）を嵌合、係止させて第２サブアセンブリ（ＳＡ２）が構成され、
   前記第１サブアセンブリ（ＳＡ１）を前記第２サブアセンブリ（ＳＡ２）に上方から組み付け可能とした能動型防振支持装置であって、
   前記マウント本体部（１１）の前記下向き筒部の外周面が、前記アクチュエータケース（４２）よりも上側で前記ベース部（１２）の前記上向き筒部の内周面に上方より嵌合されると共に、前記第１及び第２段部（１３ｃ，１２ｃ）間に前記可動部材組立体（２３）およびアクチュエータ（４１）が挟持され、
   その挟持状態で、前記マウント本体部（１１）の外周に設けた第１フランジ（１３ａ）と、この第１フランジ（１３ａ）と重なるよう前記ベース部（１２）の上端外周に設けた第２フランジ（１２ａ）とがボルト（１７）で締結されることを特徴とする能動型防振支持装置。
2. 振動体の荷重を受ける弾性体（１５）と、弾性体（１５）と協働して液室（２９，３０，３４）を画成するマウント本体部（１１）と、液室（２９，３０，３４）の容積を変化させる可動部材（２４）を含む可動部材組立体（２３）と、可動部材（２４）を往復動させるアクチュエータ（４１）と、支持体に支持されて内部にアクチュエータ（４１）を収納するベース部（１２）とを備えており、
   マウント本体部（１１）およびベース部（１２）間に可動部材組立体（２３）およびアクチュエータ（４１）を挟持した状態で、マウント本体部（１１）のフランジ（１３ａ）とベース部（１２）のフランジ（１２ａ）とを締結手段（１７）で締結した能動型防振支持装置であって、
   支持体に対する振動体の最大変位を規制するストッパ（２０）を、前記締結手段（１７）でマウント本体部（１１）のフランジ（１３ａ）に共締めしたことを特徴とする、能動型防振支持装置。
3. 前記液室（２９，３０，３４）の一部を区画するダイヤフラム（２２）の外周部を、マウント本体部（１１）およびストッパ（２０）の間に挟持して固定したことを特徴とする、請求項２に記載の能動型防振支持装置。
4. マウント本体部（１１）およびベース部（１２）を合成樹脂で構成したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の能動型防振支持装置。

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