JP4420625B2 - 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、共振オリフィスを備えその液柱共振によって防振するようにした、車両のエンジンマウントに使用される液封防振装置に係り、特に共振周波数を広域化できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
振動源側へ取付けられる第１の取付部材と、振動受側へ取付けられる第２の取付部材と、これらの間に介在して振動を吸収するインシュレータと、このインシュレータが壁の一部をなす液室とを備え、この液室を主液室及び副液室に区画してオリフィス通路を介して連絡するとともに、主液室を囲む壁部の一部に内圧吸収膜を設け、この内圧吸収膜の膜張力を変化させるようにした内圧吸収型液封エンジンマウントは公知である。この形式のエンジンマウントにおいては、内圧吸収膜を柔にすれば、内圧変化を吸収して低動バネとし、剛にすればエンジンマウントの内部圧力変化により発生するバネ定数である拡張バネを高めてオリフィス通路に対する流量を増大させ、これによって共振効率を大きくして振動伝達を少なくするようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３０５７４０号公報
【特許文献２】
特開平２００２−７０９３０号公報
【特許文献３】
特開平２００２−７０９３１号公報
【特許文献４】
特開平２００２−１６８２８４号公報
【特許文献５】
特開平２００２−２５０３９２号公報
【特許文献６】
特開平２００３−４０９０号公報
【０００４】
図１２は従来の液封エンジンマウントにおける内圧吸収膜制御を原理的に示す図であり、Ａに示す内圧吸収膜の自由変形を規制するもの、及びＢに示す内圧吸収膜の張力を変化させて拡張バネを変化させるものがある。すなわちＡでは、内圧吸収膜ａの主液室ｂと反対側に負圧室ｃを設け、ここを負圧にすると内圧吸収膜ａを負圧室ｃの内壁に吸引固着して自由変形を規制するようになっている。また、Ｂでは内圧吸収膜ａに直接取付けた駆動部材ｄを中立位置（０）から主液室ｂ側（＋側）又は反対側（−側）へ進退動させることにより、内圧吸収膜ａの膜張力を大きくし、その結果、拡張バネを大きくするようになっている。なお、本願においては、主液室ｂ側への移動を進む（＋）とし、反対側を後退（−）と表現するものとする。
【０００５】
上記ＡＢにおいて、内圧吸収膜ａの非制御時には、内圧吸収膜ａは主液室ｂへ入力する振動によって発生する内圧のため、自由に弾性変形して内圧変動を吸収し、拡張バネを低下させることにより低動バネとする。但し、通常走行時の低周波数（約１０Ｈｚ前後）で小振幅の振動であるサスペンションからの入力に対しては、クリアランス調整により自由振動を規制し、減衰性能を維持させる。
制御時では、Ａの場合は負圧印加等により内圧吸収膜ａが固定されて自由振動が規制されるため拡張バネが向上し、オリフィス共振が高効率化する。Ｂの場合は、内圧吸収膜ａを０位置（非制御時）から＋もしくは−方向へ進退させることにより、内圧吸収膜ａの張力を発生させ、Ｋｆを向上させ、オリフィス共振を高効率化させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記Ｂにおける内圧吸収膜の張力変化を利用した場合の共振変化を図１３に示す。Ａに示すように、内圧吸収膜ａがｘ０〜ｘ３へと弾性変形すると、Ｂに示すように、次第に拡張バネが増大して共振周波数ｆｎはｆｘ１〜ｆｘ３へと変化する。すなわち、共振周波数の変化Δｆｘと拡張バネ変化ΔＫｆの間には、Δｆｘ∝（ΔＫｆ）^１／２
なる関係がある。
なお、Ｂは横軸に共振周波数、縦軸にその共振周波数における位相を示す。
【０００７】
このグラフに明らかなように、膜張力制御を活用した場合の共振周波数の変化は、拡張バネの変化（ΔＫｆ）に対して発生するが、内圧吸収膜は非制御時にダンピング性能を維持する必要性から、ΔＫｆを極端に変化できず、制御周波数帯Δｆｘは非常に限られた範囲となってしまう。したがって、仮に、アイドル状態から発進時の領域において、ｆ１〜ｆ３の周波数帯にδ１以上の位相が必要な場合、上図では制御周波数帯Δｆｘがｆ１〜ｆ２の間だけとなり、ｆ２〜ｆ３区間では位相がδ１未満になるため、この区間では有効な遮断効果が得られないことになる。したがって制御周波数帯Δｆｘの広域化が望まれる。
【０００８】
このために、内圧吸収膜の膜張力変化を入力振動の大きさに対して非線形的に変化させることが考えられる。図１４のＡは内圧吸収膜１の弾性変形量が基準位置ｘ０から、ｘαさらにはｘβへ非線形的変化にすることを示す。このとき、Ｂに示すように、横軸の変形量ｘに対して、縦軸の膜張力Ｆはｘαから急激に立ち上がって非線形の変化ｅを示す。ｘ０からｘα間における直線をｇとするとき、ｘβ上におけるｇと非線形化部分ｅとの差ΔはΔＫｆの増加分となる。その結果、制御周波数帯Δｆｘを拡大することができる。したがって、内圧吸収膜の膜張力を非線形的に変化させることができれば、制御周波数帯Δｆｘを拡大することができる。そこで本願発明はこの実現を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る液封防振装置は、振動源側へ取付けられる第１の取付部材と、振動受側へ取付けられる第２の取付部材と、これらの間に介在して振動を吸収するインシュレータと、このインシュレータが壁の一部をなす液室とを備え、この液室を主液室及び副液室に区画して共振オリフィスを介して連絡するとともに、前記主液室を囲む壁部の一部に弾性変形して内圧変化を吸収する弾性膜からなる内圧吸収膜を設けた液封防振装置において、
前記内圧吸収膜に対して押し当てられる押し当て部材を備えるとともに、この押し当て部材の進退ストローク量により前記内圧吸収膜の張力を連続的又は多段階に変化させる膜張力可変手段を設けるとともに、
前記押し当て部材は内圧吸収膜に押し当てられる押し当て面を備え、この押し当て面は、先端中央部が押し当て方向へ向かって突出する頂上部をなし、この頂上部から押し当て方向と反対側となる後方へ向かうにしたがって押し当て方向に直交する方向の幅が次第に広がる略流線形もしくは階段状をなし、押し当て部材の進退ストローク量に応じて内圧吸収膜に押し当てられる押し当て面積が変化することを特徴とする。
【００１１】
請求項２は上記請求項１において、前記内圧吸収膜に変形規制用ストッパを設けることにより前記内圧吸収膜の断面形状が不規則に変化していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３は上記請求項２において、前記内圧吸収膜の中心部に位置決め部を設けて断面形状を不規則にしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１によれば、内圧吸収膜に対して押し当てられる押し当て部材を備えるとともに、この押し当て部材の進退ストローク量により内圧吸収膜の張力を連続的又は多段階に変化させると、内圧吸収膜の押さえ面積が連続的又は多段階に変化する。その結果、膜張力が非線形的に変化し、拡張バネを変化させるため、共振周波数の変化を広域化でき、かつ高位相を獲得できる。しかも、従来例の能動型液封防振装置に比べて、より簡単な構造でかつ安価にすることができる。
【００１８】
また、押し当て部材の押し当て面形状を階段状に変化させると、ストローク量によって押さえ面積を容易に変化させることができる。
【００１９】
請求項２によれば、内圧吸収膜の断面形状を不規則形状にすることにより、押し当て部材のストローク量に対して膜張力を非線形的に変化させることができる。
【００２０】
しかも、内圧吸収膜に変形規制用ストッパを設けたので、内圧吸収膜の弾性変形が大きくなるにつれて変形規制用ストッパの突っ張りが大きくなって内圧吸収膜の弾性変形をしにくくさせ、拡張バネを非線形的に増大させることができる。
【００２１】
請求項３によれば、内圧吸収膜の中心部に位置決め部を設けたので、押し当て部材のストローク時における位置ズレを防止できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて実施形態を説明する。図１及び２は各実施例に共通する液封エンジンマウントに係り、図１はその上面図、図２は図１の２−２線相当断面図である。なお、以下の説明において上下とは、図２における状態を基準とする。
【００２６】
図１において、液封エンジンマウント１は、第１の取付部材２，第２の取付部材３及びインシュレータ４を備える。第１の取付部材２は図示しないエンジン等の振動源側へ連結され、第２の取付部材３は同じく図示しない車体等の振動受側へ連結される。
【００２７】
図２に示すように、インシュレータ４は、ゴムからなる略円錐状をなす公知の防振ゴムである。但し、ゴム及び他のエラストマー等の適宜弾性材料からなる略円錐状をなす公知の弾性防振部材とすることができ、第１の取付部材２と第２の取付部材３の間を連結一体化する。
【００２８】
第１の取付部材２，第２の取付部材３及びインシュレータ４に囲まれた内部に主液室５が形成され、ここに公知の非圧縮性の作動液が封入されている。主液室５は仕切部材６の外周部に形成されたダンピングオリフィス７を介して副液室８と連通されている。ダンピングオリフィス７は１０Ｈｚ前後の低周波数小振幅の乗り心地に影響する通常走行時の振動を高減衰で吸収する。副液室８はダイアフラム９によって覆われている。
【００２９】
仕切部材６は樹脂又は金属製の上部材１０、ゴム製の中部材１１及び樹脂又は金属製の下部材１２を上下方向に重ねて一体化したものであり、それぞれはデイスク状の部材であり、その材料も特に限定されない。ダンピングオリフィス７はこれら３部材の各外周部間に形成されている。図中の７ｂは出口である。
【００３０】
上部材１０と中部材１１の間にはアイドルオリフィス１３が形成されている。アイドルオリフィス１３は主液室５と副液室８を連通してアイドル時のエンジン振動周波数で液柱共振を発生して低動バネ化することにより、第１の取付部材２側から第２の取付部材３側への振動伝達を遮断する。アイドルオリフィス１３は開閉式であるが、その詳細については後述する。
【００３１】
主液室５の周壁は第２の取付部材３の一部である上円筒部材１４とその内側を被覆する筒状弾性壁１５で構成されている。筒状弾性壁１５はインシュレータ４と連続一体に形成された延長部である。上円筒部材１４の一部に開口１６が形成され、筒状弾性壁１５のうち、この開口１６に重なる部分が内圧吸収膜１７になっている。内圧吸収膜１７はゴム等の適宜弾性材料からなる弾性膜であり、主液室５の内圧に影響を与えることのできる程度のバネを有する。本実施例では筒状弾性壁１５と一体であるが、この部分を別体にしてバネ定数等の異なるものとしてもよい。
【００３２】
内圧吸収膜１７の外側、すなわち内圧吸収膜１７を挟んで主液室５の反対側には、膜張力可変手段１８が設けられ、上円筒部材１４下端のフランジ１９上もしくは別の部材に支持されている。膜張力可変手段１８は、内圧吸収膜１７へ押し当てられる押し当て部材２０と、これに一体化されたアーマチュア２１を軸方向へ移動自在にするソレノイド２２を備える。アーマチュア２１は磁性体からなり、ソレノイド２２が発生する磁力線の方向により内圧吸収膜１７に対して進退し、そのストローク量はソレノイド２２が発生する磁界の強弱に比例する。
【００３３】
ソレノイド２２に対する駆動電流の制御は制御装置２３によって行われ、エンジンの回転数を検出する回転センサ２４の検出信号に基づいて制御される。なお、制御の基礎となるセンサ信号は、回転数に限らず、エンジンの運転状況を示す他の適宜のセンサ検知量や、直接入力振動に関するセンサ検知量でもよい。また、駆動手段はソレノイド２２に限定されず、エンジンの吸気負圧等公知の種々な手段が可能である。
【００３４】
押し当て部材２０の内圧吸収膜１７へ押し当てられる押し当て面２５は階段状に変化している。これについての詳細は後述するが、押し当て部材２０のストローク量に応じて内圧吸収膜１７における押し当て部材２０によって押し当てられる押し当て面積が変化するので、内圧吸収膜１７の膜張力が変化する。その結果、内圧吸収膜１７の膜張力が大きくなると、防振装置としての内部圧力の変化により発生するバネである拡張バネが大きくなる。内圧吸収膜１７の膜張力調節は多段階または連続的のいずれにも制御できる。
【００３５】
アイドルオリフィス１３の副液室８側の出口２６はダイアフラム９の中央部に形成された開閉バルブ２７で開閉自在であり、アイドル周波数域でのみ開き、それ以外では閉じている。開閉バルブ２７は伸縮部材３０の頭部３１が押し当てられ、伸縮部材３０の伸縮によって開閉される。
【００３６】
伸縮部材３０の頭部３１と底部３２との間は中空の負圧室３３が形成される。負圧室３３は通気ノズル３４を介して吸気負圧と大気とを接続切替えするようになっている。吸気負圧が適用されると、リターンバネ３５に抗して図の下方へ移動して開閉バルブ２７が出口２６を開き、吸気負圧を遮断して大気開放すると、リターンバネ３５により図の上方に移動して出口２６を閉じる。
【００３７】
次に、図３〜図５により、膜張力制御における第１実施例を説明する。図３に示すように、押し当て面２５は先端中央部が押し当て方向へ向かって突出する先端部（頂上部）２５ａをなし、この先端部２５ａから押し当て方向と反対側となる後方へ向かうにしたがって押し当て方向に直交する方向の幅が次第に広がり、この例では階段状をなし、内圧吸収膜１７との間に、先端部（頂上部）２５ａは初期クリアランスｄ０をなし、次段２５ｂとはｄ１、その次の段２５ｃとはｄ２と変化し、最下段２５ｄとはｄ３をなす。そこでソレノイド２２により押し当て部材２０を押し出すと、図４のＡ〜Ｃに示すように、ｄ１〜ｄ３の押し込み変位量に伴い、内圧吸収膜１７が押さえられる押さえ面積はＳ１〜Ｓ３と変化する。
【００３８】
図５は上記押し当て部材２０のストローク量変化に伴う内圧吸収膜１７に与えられる影響を示すグラフであり、押し当て部材２０の押し込み変位量の変化に応じて実線で示すように、押さえ面積は階段状に増大し、その結果、内圧吸収膜１７の自由に弾性変形できる面積が減少し、膜張力は点線のように全体として右肩上がりの折れ線状をなして多段階に変化する。このとき、各押し込み変位量に対応する膜張力の折れ線部の傾きはθ１〜θ３と多段階に増大変化し、θ１＜θ２＜θ３と変化する。
【００３９】
このように膜張力が多段階に変化すると、この膜張力に応じて拡張バネが多段階に増大する。したがって、押し込み変位量をｄ１〜ｄ３と制御すれば、非線形性のＫｆ変化を得ることができる。すなわち膜張力を非線形化することでΔＫｆを大きくし、Δｆｘを拡大することができる。
【００４０】
図６〜図８は第２実施例であり、図６に示すように、この実施例では押し当て部材２０は略砲弾状をなし、押し当て面２５は連続する略流線形である。この押し当て部材２０を連続的に内圧吸収膜１７へ向かって押し出すと、図７のＡ〜Ｃに示すように、押し込み量ｘに応じて押し当て部材２０における内圧吸収膜１７を押さえ部分の断面積が増大変化する。このため、押し当て部材２０の押さえ面積も対応して増大する。
【００４１】
図８は、図５に対応して、上記押し当て部材２０のストローク量変化に伴う内圧吸収膜１７に与えられる影響を示すグラフであり、押し当て部材２０の押し込み変位量の変化に応じて実線で示すように、押さえ面積は右上がりの直線状に増大し、その結果、内圧収膜１７の自由に弾性変形できる面積が減少し、膜張力は点線のように全体として右肩上がりの連続曲線状をなして変化する。したがって、無段階的かつ連続的に非線形的な変化をすることになる。したがって、このようにすると、より構造を簡素化できる。
【００４２】
図９は、第１及び第２実施例における共振周波数の変化と位相の関係を示し、ｆａ、ｆｂは要求される基準位相δ１となる周波数、ｆ１はフリー状態における共振周波数、ｆ２は膜張力のみを変化させる場合における制御可能な最大の共振周波数、ｆ３は押さえ面積を変化させた場合における制御可能な最大の共振周波数である。
【００４３】
この図に明らかなように、膜張力だけを変化させる場合のΔｆ（１−２）と、押さえ面積を変化させる場合のΔｆ（１−３）は、Δｆ（１−２）＜Δｆ（１−３）であり、それだけΔｆを広域化できることになる。なお、点線は共振周波数が一つだけの従来の一例である。
【００４４】
そこで、ダンピング周波数域において、このように拡張バネを増大させて、ダンピングオリフィスによる液柱共振発生時に内圧吸収膜の膜張力を制御することにより、共振周波数の変化を制御すると、共振により発生する位相を高位相にすることができるので、本来、液封防振装置の変形量及び変形スピードによって、共振周波数が変化する周波数依存性を有するところ、高位相によって共振周波数を一定に維持することが可能になり、周波数依存性をなくすことができる。
【００４５】
また、アイドリング周波数域においては、車体側の曲げ振動の抑制をするためにベクトル制御が必要になるが、共振周波数が広域化し、共振周波数が高くなるにつれて位相も高くなるから、ベクトル制御が可能になり、車体の曲げ振動を効果的に抑制することができる。
【００４６】
図１０は第３実施例であり、主液室５側において、上部材１０に内圧吸収膜１７の変形規制部１０ａを設け、内圧吸収膜１７との間に初期クリアランスＣ１を設置し、大入力に対する内圧吸収膜１７の過大変形（内圧吸収）に対して規制する構造とすることができる。
【００４７】
また、押さえ面積を変化させる押し当て部２０の先端と内圧吸収膜１７に初期クリアランスＣ２を設置し、自由変形以上の膜の変形に対して規制するする構造とすることもできる。
【００４８】
図１１は内圧吸収膜１７の外部変形規制に関する第４実施例であり、内圧吸収膜１７と一体に形成され、外周方向へ斜めに開くリング状の脚部をなすストッパ１７ａを設け、その先端を押し当て部材２０のストローク通路２８に押し当てるようにしてある。このようにすると、内圧吸収膜１７が押し当て部材２０側へ湾曲して弾性変形するとき、弾性変形量が大きくなるほどストッパ１７ａがストローク通路２８へ強く押し当てられて突っ張るので、内圧吸収膜１７を変形しにくくして拡張バネを増大させることができ、内圧増大を内圧吸収膜１７へ入力を分散化させることもできる。しかもストッパ１７ａが常時ストローク通路２８へ当接するので、押し当て部材２０との干渉音を防ぐ構造にできる。
【００４９】
なお、内圧吸収膜１７側の断面形状を不規則にすることによって、押し当て部材２０のストローク量に応じた拡張バネの変化を実現できる。図１１のストッパ１７ａはこの一具体例である。また、内圧吸収膜１７の中央部に柱状の位置決め部１７ｂを一体に突出形成してもよい。この位置決め部１７ｂの突出端を押し当て部材２０の頂部２５ａに設けた位置決め凹部２５ｅへ嵌合させる。このようにすると、押し当て部材２０のストロークに伴う位置ズレを防止できるとともに、ストローク量の小さい段階で初期変形部をなすから、やはり不規則断面形状部に相当する。
【００５０】
なお、本願発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、発明の原理内において種々に変形や応用が可能である。例えば、押し当て部材の駆動手段としては種々なものが可能であるが、エンジンの吸気負圧引力を用いることもできる。この場合には負圧供給源となる吸気通路側から瞬時に供給される。また、本願発明はエンジンマウント以外の適当な液封防振装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る液封エンジンマウントの上面視図
【図２】図１の２−２線に沿う断面図
【図３】第１実施例に係る膜張力制御構造を示す図
【図４】上記膜張力制御の説明図
【図５】押さえ面積と膜張力変化を示すグラフ
【図６】第２実施例に係る図３と対応する図
【図７】第２実施例に係る図４に対応する図
【図８】第２実施例に係る図５に対応する図
【図９】共振周波数の広域化を示すグラフ
【図１０】第３実施例に係る膜張力制御構造を示す図
【図１１】第４実施例に係る膜張力制御構造を示す図
【図１２】従来例における内圧吸収膜制御原理を示す図
【図１３】従来例における共振周波数変化を示すグラフ
【図１４】非線形膜張力制御を説明する図
【符号の説明】
１：液封エンジンマウント、２：第１取付金具、３：第２取付金具、４：インシュレータ、５：主液室、６：仕切部材、７：ダンピングオリフィス、８：副液室７、９：ダイアフラム、１３：アイドルオリフィス、１７：内圧吸収膜、１８：膜張力可変手段、２０：押し当て部材、２２：ソレノイド、２５：押し当て面

Claims (3)

1. 振動源側へ取付けられる第１の取付部材と、振動受側へ取付けられる第２の取付部材と、これらの間に介在して振動を吸収するインシュレータと、このインシュレータが壁の一部をなす液室とを備え、この液室を主液室及び副液室に区画して共振オリフィスを介して連絡するとともに、
   前記主液室を囲む壁部の一部に弾性変形して内圧変化を吸収する弾性膜からなる内圧吸収膜を設けた液封防振装置において、
   前記内圧吸収膜に対して押し当てられる押し当て部材を備えるとともに、この押し当て部材の進退ストローク量により前記内圧吸収膜の張力を連続的又は多段階に変化させる膜張力可変手段を設けるとともに、
   前記押し当て部材は内圧吸収膜に押し当てられる押し当て面を備え、この押し当て面は、先端中央部が押し当て方向へ向かって突出する頂上部をなし、この頂上部から押し当て方向と反対側となる後方へ向かうにしたがって押し当て方向に直交する方向の幅が次第に広がる略流線形もしくは階段状をなし、
   押し当て部材の進退ストローク量に応じて内圧吸収膜に押し当てられる押し当て面積が変化することを特徴とする液封防振装置。
2. 前記内圧吸収膜に変形規制用ストッパを設けることにより前記内圧吸収膜の断面形状が不規則に変化していることを特徴とする請求項１記載の液封防振装置。
3. 前記内圧吸収膜の中心部に位置決め部を設けて断面形状を不規則にしたことを特徴とする請求項２記載の液封防振装置。

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