JP4445600B2 - 防振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、建設機械、一般産業用機械等へ適用され、エンジン等の振動発生部から車体等の振動受部へ伝達される振動を抑制する防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両の振動発生部となるエンジンと振動受部となる車体との間には防振装置が配設されており、この防振装置はエンジンが発生する振動を吸収し、車体側に伝達される振動を抑制するような構造となっている。ここで、エンジンからの振動は、一般的に略上下方向に沿った振動である縦揺れ及び略水平方向に沿った振動である横揺れが合成されたものと考えることができ、エンジン回転数やエンジンへの負荷の大きさ等に応じて縦揺れ及び横揺れの振幅及び周波数がそれぞれ変化する。またエンジンの回転数の変化、すなわち車両の走行速度の変化に応じてエンジンから伝達される振動の振幅及び周波数が変化する。具体的には、車両が７０〜８０ｋｍ／ｈで走行すると比較的低い周波数域のシェイク振動（１５Ｈｚ未満）が生じ、また車両がアイドリング運転の場合や車速が５ｋｍ／ｈ未満の場合には比較的高い周波数域のアイドル振動（２０〜４０Ｈｚ）が生じる。従って、防振装置の吸振性能を考えた場合、シェイク振動発生時には入力振動に対するばね定数が高い方がシェイク振動を効果的に吸収でき、またアイドル振動発生時には入力振動に対するばね定数が低い方がアイドル振動を効果的に吸収できる。
【０００３】
エンジンマウントとして用いられる防振装置としては、例えば、ゴム製の弾性体、受圧液室及び複数の副液室を有し、受圧液室と複数の副液室を長さ及び断面積がそれぞれ異なる制限通路で互いに連通した液体封入式のものが知られている。この種の防振装置では、入力振動の周波数域に応じて受圧液室へ連通する副液室を切り替えることにより、制限通路内を流れる液体の液柱共振等により振動を吸収し、各周波数域の振動に対する動ばね定数（動こわさ）の低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液体封入式の防振装置では、入力振動の周波数域に応じて受圧液室へ連通する副液室を切り替えた場合には、弾性体に主として垂直荷重として作用する縦揺れに対する動ばね定数を効果的に低減できるが、弾性体に主として剪断荷重として作用する横揺れに対する動ばね定数を十分低減できなかった。従って、液体封入式の防振装置では、通常、弾性体の剪断荷重に沿った静ばね定数を、シェイク振動を効果的に吸収できるように高目に設定していた。このため、従来の液体封入式の防振装置をエンジンマウントとして用いた場合には、アイドル振動発生時の横揺れを十分吸収できないことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、入力振動の特性に応じて弾性体の垂直荷重に対する静ばね定数及び剪断荷重に対する静ばね定数を共に適正値に調整できる防振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に配設され径方向内側に中空部の構成された弾性変形可能な弾性体と、前記弾性体を第１の取付部材又は第２の取付部材からの垂直荷重に対する横断面に沿って第１の弾性片と第２の弾性片とに仕切ると共に、前記第１の弾性片及び前記第２の弾性片にそれぞれ固着された中間板と、前記第１弾性片の前記中空部に配置されて、前記第１の弾性片と共に前記第１の取付部材と前記中間板との間へ配設され、作動時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止し、停止時には中間板の第１の取付部材に対する前記垂直荷重方向及びこの垂直荷重方向を横断する方向の相対移動を可能とする拘束手段と、を有するものである。
【０００７】
上記構成の防振装置によれば、中間板が弾性体を第１の取付部材又は第２の取付部材から弾性体への垂直荷重に対する横断面に沿って第１の弾性片と第２の弾性片とに仕切り、かつ拘束手段が、作動時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止し、停止時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を可能とすることにより、拘束手段の作動時には第１の弾性片の弾性変形が阻止され、また拘束手段の停止時には第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される荷重による第１の弾性片の弾性変形が可能となる。
【０００８】
この結果、拘束手段の作動時には第２の弾性片のみが弾性変形可能となって吸振主体として機能するので、第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される垂直荷重及び剪断荷重に対する弾性体の静ばね定数をそれぞれ拘束手段の停止時と比較して大きくできる。また拘束手段の停止時には第１の弾性片と第２の弾性片との双方が弾性変形可能となって、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される垂直荷重及び剪断荷重に対する弾性体の静ばね定数をそれぞれ拘束手段の作動時と比較して小さくできる。
【０００９】
ここで、垂直荷重とは、弾性体へ圧縮変形又は引張変形を生じさせる荷重であり、また剪断荷重とは、第１の弾性片及び第２の弾性片における垂直荷重に対する横断面に沿って剪断応力を生じさせる荷重である。
【００１０】
請求項２記載の防振装置は、請求項１記載の防振装置において、前記第２の取付部材と前記中間板との間に配設されると共に内壁の少なくとも一部が前記第２の弾性片からなり、第２の弾性片の弾性変形により内容積が変化する受圧液室と、前記受圧液室へ制限通路により繋がれた副液室と、を有するものである。
【００１１】
上記構成の防振装置によれば、第２の弾性片の弾性変形によって受圧液室が拡縮すると共に、受圧液室及び副液室内の液体が制限通路を通って相互に流通することにより、オリフィス空間に生ずる液体の圧力変化、液体流動の粘性抵抗あるいは液柱共振等に基づく振動の減衰作用により防振効果を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の防振装置は、前記制限通路が、環状とされていること、を特徴とする。
請求項４記載の防振装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防振装置において、前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、かつ駆動電流の供給時に磁性材料からなる前記第１の取付部材及び前記中間板の他方を吸着する電磁石を有するものである。
【００１３】
上記構成の防振装置によれば、電磁石を第１の取付部材及び中間板の一方に固定し、この電磁石に駆動電流を供給することにより、電磁石からの磁力により第１の取付部材及び中間板の他方を電磁石へ吸着できるので、駆動電流の供給時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動が阻止され、また駆動電流の供給停止時には中間板が電磁石による拘束状態から解放されるので、中間板の第１の取付部材に対する相対移動が可能となる。
【００１４】
請求項５記載の防振装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の防振装置において、前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、作動時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方に圧着し、停止時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方から離れて車両のアイドル振動の振幅より大きいクリアランスを形成することを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成の防振装置によれば、第１の取付部材及び中間板の一方に固定された拘束手段が、作動時には第１の取付部材及び中間板の他方に圧着することにより、作動時には拘束手段により中間板が第１の取付部材に連結固定されるので、中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止できる。
【００１６】
また、拘束手段の停止時には第１の取付部材及び中間板の他方から離れてアイドル振動の振幅より大きいクリアランスを形成することにより、中間板が拘束手段による拘束状態から解除されて中間板の第１の取付部材に対する相対移動が可能になると共に、アイドル振動が第１の取付部材に入力しても拘束手段が中間板へ干渉（底付き）しない。
【００１７】
請求項６記載の防振装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置において、前記第１の弾性片は、ゴム製弾性体であることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成の防振装置によれば、弾性体としてのゴムは耐化学性に優れ、他の材料と比較して軽量であるので、第１の弾性片の腐食等による劣化を抑制できると共に装置の軽量化が可能になる。
【００１９】
請求項７記載の防振装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置において、前記第１の弾性片は、金属ばねであることを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成の防振装置によれば、弾性体としての金属ばねは耐熱性に優れているので、高温環境下で長期使用された場合でも第１の弾性片の熱による劣化を抑制でき、第１の弾性片の熱劣化に起因するばね定数の低下や自由長の変化等による性能低下を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る防振装置について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１及び図２には本発明における第１の実施の形態に係る防振装置が示されており、図中の符号Ｓは装置の軸心を示し、この軸心Ｓに沿った方向を装置の軸方向として以下の説明を行う。
【００２３】
防振装置１０の上端部には、図１に示されるように肉厚平板状の頂板１２が配置されており、この頂板１２の上面からはボルト軸１４が軸心Ｓに沿って上方へ突出している。頂板１２上には車両の振動発生部であるエンジン（図示省略）が搭載され、このエンジンはボルト軸１４により頂板１２上へ締結固定される。頂板１２の下面には、肉厚円筒状に形成されたゴム製の第１弾性片１６の上端面が加硫接着されている。
【００２４】
第１弾性片１６の下側には、鉄等の磁力により吸引可能な磁性材料からなる肉厚平板状の中間板１８が配置されており、この中間板１８の上面には、第１弾性片１６の下端面が加硫接着されている。また第１弾性片１６の内周側には、円柱状の中空部１７が形成されており、中空部１７の上端側及び下端側の開口は頂板１２及び中間板１８によりそれぞれ閉止されている。
【００２５】
第１弾性片１６の中空部１７内には、図１に示されるように電磁石２０が配置されている。電磁石２０は、鉄製で略円柱状に形成されたコア２２及び、このコア２２の外周面を全周に亘って囲むように設けられた略円筒状のコイル２４からなる。電磁石２０は、コア２２の軸心が装置の軸心Ｓと一致するように配置され、その上端面が頂板１２の下面へ固着されている。また電磁石２０は、外部から振動が入力していない状態（図１に示す状態）では、その下面から中間板１８の上面までの間隔が所定の初期クリアランスｄとなるように軸方向の寸法が定められている。
【００２６】
また装置本体の外部には、電磁石２０に対する制御手段であるコントローラ２６が配置されており、このコントローラ２６はコイル２４へ接続されている。従って、コントローラ２６からの駆動電流がコイル２４へ供給されることにより、電磁石２０は駆動電流に応じた磁力を中間板１８へ作用させる。ここで、コントローラ２６は車両電源によって作動し、エンジンの回転速度をエンジンのクランク位相を検出するセンサからのクランク信号に基づき検出し、所定の検出周期毎にアイドル振動発生時かシェイク振動発生時かを判断できるようになっている。
【００２７】
中間板１８の下面には、肉厚円筒状に形成されたゴム製の第２弾性片２８の上端面が加硫接着されている。ここで、第２弾性片２８は、第１弾性片１６と吸振主体として弾性体２９を構成している。第２弾性片２８の下方には底板３０が配置されている。底板３０は内周側に円板状の底部３２を有している。底部３２の中心部には軸心Ｓに沿って貫通穴３２Ａが形成されており、この貫通穴３２Ａには上方からボルト３４が挿入されてボルト頭部３６が底板３０へ溶接等により固定されている。これにより、底板３０の下面からはボルト軸３８が軸心Ｓに沿って下方へ突出している。そして、底板３０は、振動受部となる車体側へ設置されてボルト軸３８により車体側へ締結固定される。
【００２８】
底板３０には、底部３２の外周端に沿って上方へ直角に屈曲された内周側立壁部４０が形成されており、この内周側立壁部４０の上端からは底部３２と略平行となるように屈曲されたリング状の内周側フランジ部４２が延出している。更に底板３０には、内周側フランジ部４２の外周端に沿って上方へ直角に屈曲された外周側立壁部４４が形成されており、この外周側立壁部４４の上端からは底部３２と略平行となるように屈曲されたリング状の外周側フランジ部４６が延出している。
【００２９】
底板３０の内周側フランジ部４０上には、図１に示されるようにダイヤフラム４８の周縁部が載置されている。ダイヤフラム４８は、前記周縁部に対して内周側の部分が上方へ突出するようにテーパ状に形成されており、このダイヤフラム４８の頂部には、下方へ向かって突出するように中空円錐状とされた反転部５０が形成されている。この反転部５０の下面は、底板３０の底部３２に固定されたボルト頭部３６の上面へ対向している。これにより、頂板１２から過大な荷重が入力してダイヤフラム４８がボルト頭部３６へ衝突した場合にも、反転部５０により衝突時の衝撃が緩和され、ダイヤフラム４８の損傷を長期的に防止できる。またダイヤフラム４８の肉厚は周縁部で最も厚く、周縁部内周端から中心側へ向かって徐々に厚みが減少している。
【００３０】
底板３０上には、図１に示されるようにダイヤフラム４８を挟んで隔壁部材５２が載置されている。隔壁部材５２の内周側には、頂部側が閉止され底部側が開口した略カップ状の隔壁部５４が形成されており、この隔壁部５４の外周面は、底部側から頂部側へ向かって外径が徐々に小さくなるようにテーパ状に形成されている。隔壁部５４の下端部からは、リング状のフランジ部５６が軸心Ｓを中心とする径方向に沿って延出している。隔壁部材５２は底板３０と等しい外径を有しており、またフランジ部５６の径方向における幅は、底板３０の内周側フランジ部４２の内周端から外周側フランジ部４６の外周端までの幅と略等しくされている。隔壁部５４には、その上端付近に外周面から内周面へ貫通した貫通穴５８が形成されている。
【００３１】
隔壁部材５２が底板３０上へ載置された状態では、隔壁部材５２のフランジ部５６の外周側が底板３０の外周側フランジ部４６へ隙間なく接し、かつ隔壁部材５２のフランジ部５６の内周側が底板３０の内周側フランジ部４２と共にダイヤフラム４８の周縁部を挟持する。このとき、軸方向におけるフランジ部５６と内周側フランジ部４２との間隔は、ダイヤフラム４８の周縁部の厚みより小さくされている。
【００３２】
また底板３０と隔壁部材５２とは、それぞれのフランジ部４６，５６が周方向に沿った断面がコ字状の締結金具６０により軸方向へ挟持されてかしめ固定されている。締結金具６０は、締結前の状態では図１で２点鎖線で示されるように下端側のかしめ部６０Ａが軸心Ｓ側へ屈曲されていない断面Ｌ字状に形成されており、上端側屈曲部が外周側フランジ部４６の上面へ接するように上方から底板３０及び隔壁部材５２へ被せられた後に、実線で示されるようにかしめ部６０Ａが軸心Ｓ側へ屈曲される。これにより、フランジ部４６，５６は互いに密着するように締結金具６０によりかしめ固定される。また締結金具６０は、その内周面をフランジ部４６，５６の外周面へ全周に亘って当接させている。これにより、底板３０と隔壁部材５２との径方向への相対的な位置ずれが防止されている。
【００３３】
フランジ部４６，５６が互いに密着するように締結固定されることにより、ダイヤフラム４８の周縁部は、フランジ部４２，５６により圧縮状態となるように挟持されて内周側フランジ部４２とフランジ部５６との間へ固定される。これにより、隔壁部５４の下端側がダイヤフラム４８により閉止され、隔壁部５４内には外部から区画された空間である液室空間６２が形成される。また底部３２により下端側が閉止された内周側立壁部４０は上端側がダイヤフラム４８により閉止され、内周側立壁部４０内には、ダイヤフラム４８を介して液室空間６２へ隣接し、かつ区画された空気室６４が形成されている。ここで、底部３２又は内周側立壁部４０には、空気室６４を外部へ連通させる空気穴が必要に応じて形成される。
【００３４】
液室空間６２内には略円筒状の通路形成部材６６が配置されている。通路形成部材６６は、円筒部６６Ａと、この円筒部６６Ａの下端部から径方向へ延出したリング状のフランジ部６６Ｂとからなり、軸方向に沿った断面がＬ字状とされている。またフランジ部６６Ｂには軸方向に沿って貫通穴６８が形成されている。液室空間６２内へ配置された通路形成部材６６は、隔壁部５４の内面へ円筒部６６Ａの上端面及びフランジ部６６Ｂの外周面を隙間なく密着させて溶接等により隔壁部５４へ固着されている。これにより、液室空間６２内には、通路形成部材６６の内側に環状の制限通路７０が形成され、液室空間６２における制限通路６８の外側の空間は副液室７２とされる。
【００３５】
締結金具６０の上面内周側から外周側フランジ部４６の上面内周端に亘る領域には、第２弾性片２８の下端面が加硫接着されている。これにより、第２弾性片２８の下端側が締結金具６０及び外周側フランジ部４６により閉止され、第２弾性片２８内には外部から隔離された受圧液室７４が形成される。この受圧液室７４内には、内部に制限通路７０及び副液室７２が形成された隔壁部５４が突出している。受圧液室７４は、貫通穴５８、制限通路７０及び貫通穴６８を通して副液室７２と連通している。
【００３６】
上記のように組み立てられた防振装置１０の受圧液室７４、制限通路７０及び副液室７２内には、水、オイル、エチレングリコール等の液体が充填される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る防振装置１０の作用を説明する。
【００３８】
車両が例えば７０〜８０ｋｍ／ｈで走行するとシエイク振動（１５Ｈｚ未満）が生じ、また車両のエンジンがアイドリング運転の場合や車速が５ｋｍ／ｈ以下の場合にはアイドル振動（２０〜４０Ｈｚ）が生じる。コントローラ２６は、エンジンの作動時には一定周期毎に、クランク信号に基づいてアイドル振動発生時かシェイク振動発生時かを判断する。
【００３９】
コントローラ２６は、エンジンから比較的高い周波数域の振動であるアイドル振動が発生するアイドル振動発生時であることを判断すると、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断する。このとき、電磁石２０の下端面から中間板１８の上面までの間隔は、エンジン自重等により生じる初期荷重を受けた状態で初期クリアランスｄになっている。
【００４０】
この初期クリアランスｄは、アイドル振動の振幅及び第１弾性片１６の軸方向に沿った静ばね定数等に基づき、アイドル振動入力時に電磁石２０の下端面と中間板１８の上面が接触しないように設定される。一般的にはアイドル振動の振幅が微小であることから、初期クリアランスｄは数ｍｍ程度に設定される。従って、電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６及び第１弾性片２８の双方の弾性変形が可能となる。
【００４１】
またコントローラ２６は、エンジンから比較的低い周波数域の振動であるシェイク振動が発生するシェイク振動発生時であることを判断すると、電磁石２０のコイル２４へ駆動電流を供給する。これにより、電磁石２０が磁力を発生し、図２に示されるように第１弾性片１６が軸方向へ初期クリアランスｄだけ圧縮変形されると共に、第２弾性片２８が軸方向へ初期クリアランスｄだけ引張り変形されて中間板１８が電磁石２０の下端面へ吸着される。従って、電磁石２０の作動時には、頂板１２から伝達される荷重による第１弾性片１６の弾性変形が阻止され、第２弾性片２８のみが変形可能となる。
【００４２】
この結果、防振装置１０によれば、シェイク振動の入力時には電磁石２０を作動させることにより、頂板１２から伝達されるアイドル振動により弾性体２９を構成する弾性片１６，２８のうち第２弾性片２８のみが弾性変形し、吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する弾性体２９の静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の停止時と比較して大きくできる。また電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６と第２弾性片２８の双方が弾性変形し、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する弾性体２９の静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の作動時と比較して小さくできる。
【００４３】
ここで、頂板１２から伝達される縦揺れは、主として弾性体２９へ圧縮変形及び引張り変形を生じさせる垂直荷重として弾性体２９へ作用し、また頂板１２から伝達される横揺れは、主として弾性体２９へ剪断変形を生じさせる剪断荷重として弾性体２９へ作用する。
【００４４】
具体的には、第１弾性片１６の軸方向に沿った垂直荷重に対するばね定数をＫ1P＝２０kgf／mm、軸方向と直交する剪断荷重に対するばね定数をＫ1Q＝１０kgf／mmとし、第２弾性片２８の垂直荷重に対するばね定数をＫ2P＝２０kgf ／mm、剪断荷重に対するばね定数をＫ2Q＝１５kgf ／mmとすると、電磁石２０を作動させるシェイク振動発生時には、弾性体２９の垂直荷重に対する合成ばね定数ＫPと剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQとは第２弾性片２８と等しくなり、ＫP＝２０kgf ／mm、ＫQ＝１５kgf ／mmとなる。
【００４５】
また電磁石２０を停止させるアイドル振動発生時には、弾性体２９の垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP及び弾性体２９の剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQはそれぞれ次のようになる。
【００４６】
ＫP＝（Ｋ1P×Ｋ2P）／（Ｋ1P＋Ｋ2P）＝１０kgf ／mm
ＫQ＝（Ｋ1Q×Ｋ2Q）／（Ｋ1Q＋Ｋ2Q）＝６kgf ／mm
従って、防振装置１０では、コントローラ２６がシェイク振動発生時を判断し、電磁石２０へ駆動電流を供給することにより、図２に示されるように中間板１８が電磁石２０へ吸着されて、頂板１２から伝達される荷重による第１弾性片１６の弾性変形が阻止されるので、弾性体２９の垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の停止時と較べてそれぞれ大きくでき、シェイク振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したシェイク振動を弾性体２９（第２弾性片２８）の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００４７】
更に、シェイク振動発生時には第２弾性片２８の弾性変形に伴って内容積が変化する受圧液室７４及びダイヤフラム４８の弾性変形に伴って内容積が変化する副液室７２の中の液体が制限通路７０を介して相互に流動し、このオリフィス空間に生ずる液体の流動抵抗及び液柱共振等に基づく減衰作用で振動エネルギーが吸収され、シェイク振動を効果的に吸収することができる。
【００４８】
一方、防振装置１０では、コントローラ２６がアイドル振動発生時を判断し、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断することにより、図１に示されるように中間板１８が電磁石２０から離れて、頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６の弾性変形が可能となるので、弾性体２９の垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の作動時と較べてそれぞれ小さくでき、アイドル振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したアイドル振動を弾性体２９（第１弾性片１６及び第２弾性片２８）の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００４９】
なお、本実施形態の防振装置１０では、シェイク振動に対応させて路長が比較的長く、かつ断面積が比較的小さい制限通路７０により受圧液室７４と副液室７２とを繋ぎ、かつダイヤフラム４８の剛性を比較的大きくしていたが、制限通路７０の路長及び断面積並びにダイヤフラム４８の剛性を、アイドル振動に対応するものにすれば、アイドル振動を液体の流動抵抗及び液柱共振等により効果的に吸収することも可能になる。
【００５０】
また、本実施形態の防振装置１０では、弾性体２９を、第１弾性片１６と第２弾性片２８とが完全に分離された構造としていたが、第１弾性片１６と第２弾性片２８とが部分的に接合されるような構造としてもよく、このような接合部の断面積を増減することにより、電磁石２０の作動時と停止時の静ばね定数の変化量を調整することが可能となる。さらに中間板１８の弾性片１６，２８の軸方向における厚さをそれぞれ調整することによっても、電磁石２０の作動時と停止時の静ばね定数の変化量を調整することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、頂板１２に対する中間板１８の相対移動を電磁石２０により拘束したが、頂板１２に対する拘束手段は電磁石２０に限定されるものではなく、拘束手段としては、例えば、第２弾性片１６の内側の中空部１７内へ外部から負圧を供給して第２弾性片１６を圧縮変形させることにより、電磁石２０と略同一形状の剛性ブロック体へ中間板１８を密着させるものや、ワイヤやリンク等の連結部材を中間板１８へ連結し、この連結部材により中間板１８を拘束及び解放するものでもよい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図３及び図４には本発明における第２の実施の形態に係る防振装置が示されている。なお、第１の実施の形態に係る防振装置１０と構成及び作用が共通な部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
防振装置８０において防振装置１０と異なる点は、頂板１２と中間板１８との間に第１弾性片１８の代わりに金属製のコイルスプリング８２を設けた点であり、他の構成は防振装置１０と共通とされている。コイルスプリング８２は、その中心軸が軸心Ｓと一致するように配置されており、軸方向における上端部を頂板１２の下面に当接させると共に下端部を中間板１８の上面に当接させている。
【００５４】
頂板１２の下面には、軸心Ｓを中心としてリング状の嵌挿固定部８４が一体的に設けられており、この嵌挿固定部８４の下面には周方向に沿って環状の溝８４Ａが形成されている。また中間板１８の下面にも、軸心Ｓを中心としてリング状の嵌挿固定部８６が一体的に設けられており、この嵌挿固定部８６の上面には周方向に沿って環状の溝８６Ａが形成されている。
【００５５】
コイルスプリング８２は、その上端部を嵌挿固定部８４の溝８４Ａ内に挿入して頂板１２と固定され、また下端部を嵌挿固定部８６の溝８６Ａ内に挿入して中間板１８と固定されている。
【００５６】
本実施の形態のコイルスプリング８２は、外部から振動が入力していない状態（図３に示す状態）では、防振装置１０の場合と同様に、電磁石２０の下面から中間板１８の上面までの間隔を初期クリアランスｄとなるように設けられている。
【００５７】
コントローラ２６は、エンジンから比較的高い周波数域の振動であるアイドル振動が発生するアイドル振動発生時であることを判断すると、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断する。このとき、電磁石２０の下端面から中間板１８の上面までの間隔は、エンジン自重等により生じる初期荷重を受けた状態で初期クリアランスｄになっている。従って、電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２及び第１弾性片２８の双方の弾性変形が可能となる。
【００５８】
またコントローラ２６は、エンジンから比較的低い周波数域の振動であるシェイク振動が発生するシェイク振動発生時であることを判断すると、電磁石２０のコイル２４へ駆動電流を供給する。これにより、電磁石２０が磁力を発生し、図４に示されるようにコイルスプリング８２が軸方向へ初期クリアランスｄだけ圧縮変形されると共に、第２弾性片２８が軸方向へ初期クリアランスｄだけ引張り変形されて中間板１８が電磁石２０の下端面へ吸着される。従って、電磁石２０の作動時には、頂板１２から伝達される荷重によるコイルスプリング８２の弾性変形が阻止され、第２弾性片２８のみが変形可能となる。
【００５９】
この結果、防振装置１０によれば、シェイク振動の入力時には電磁石２０を作動させることにより、頂板１２から伝達されるアイドル振動によりコイルスプリング８２及び第２弾性片２８のうち第２弾性片２８のみが弾性変形し、吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の停止時と比較して大きくできる。また電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２と第２弾性片２８との双方が弾性変形し、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の作動時と比較して小さくできる。
【００６０】
防振装置８０のコイルスプリング８２は、垂直荷重に対するばね定数Ｋ1P´と剪断荷重に対するばね定数Ｋ1Q´がそれぞれ第１の実施の形態における第１弾性片１８のばね定数Ｋ1P，Ｋ1Qと同一の大きさとされている。これにより、本実施の形態の防振装置８０では、シェイク振動発生時における垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP´と剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQ´がそれぞれ防振装置１０の合成ばね定数ＫP，ＫQと同じ大きさになり、またアイドル振動発生時における垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP´と剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQ´もそれぞれ防振装置１０の合成ばね定数ＫP，ＫQと同じ大きさになる。
【００６１】
次に、本実施形態に係る防振装置８０の作用を説明する。
【００６２】
本実施の形態の防振装置８０では、コントローラ２６がシェイク振動発生時を判断し、電磁石２０へ駆動電流を供給することにより、図４に示されるように中間板１８が電磁石２０へ吸着されて、頂板１２から伝達される荷重によるコイルスプリング８２の弾性変形が阻止されるので、垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を電磁石２０の停止時と較べてそれぞれ大きくでき、シェイク振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したシェイク振動を第２弾性片２８の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００６３】
更に、シェイク振動発生時には第２弾性片２８の弾性変形に伴って内容積が変化する受圧液室７４及びダイヤフラム４８の弾性変形に伴って内容積が変化する副液室７２の中の液体が制限通路７０を介して相互に流動し、このオリフィス空間に生ずる液体の流動抵抗及び液柱共振等に基づく減衰作用で振動エネルギーが吸収され、シェイク振動を効果的に吸収することができる。
【００６４】
一方、防振装置１０では、コントローラ２６がアイドル振動発生時を判断し、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断することにより、図３に示されるように中間板１８が電磁石２０から離れて、頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２の弾性変形が可能となるので、垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の作動時と較べてそれぞれ小さくでき、アイドル振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したアイドル振動をコイルスプリング８２の振動に対する減衰作用及び第２弾性片２８の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００６５】
また本実施の形態の防振装置８０では、頂板１２と中間板１８との間に配設される弾性体として金属製のコイルスプリング８２を用いたことにより、金属ばねは耐熱性に優れているので、高温環境下で長期使用された場合でも熱による劣化を抑制できる。この結果、コイルスプリング８２の熱劣化に起因するばね定数の低下や自由長の変化等による性能低下を長期的に防止できる。但し、金属製のコイルスプリング８２は、使用環境によってはゴム製の弾性体と比較して腐食し易いが、表面にメッキやカチオン塗装等により防錆処理を施すことで、長期的に錆等による性能劣化を防止できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の防振装置によれば、入力振動の特性に応じて弾性体の垂直荷重に対する静ばね定数及び剪断荷重に対する静ばね定数を共に適正値に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における第１の実施の形態に係る防振装置における電磁石が停止した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図２】 本発明における第１の実施の形態に係る防振装置における電磁石が作動した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図３】 本発明における第２の実施の形態に係る防振装置における電磁石が停止した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図４】 本発明における第２の実施の形態に係る防振装置における電磁石が作動した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 防振装置
１２ 頂板（第１の取付部材）
１４ ボルト軸（第１の取付部材）
１６ 第１弾性片
１８ 中間板
２０ 電磁石（拘束手段）
２８ 第２弾性片
２９ 弾性体
３０ 底板（第２の取付部材）
７０ 制限通路
７２ 副液室
７４ 受圧液室
８０ 防振装置
８２ コイルスプリング（金属ばね）
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、建設機械、一般産業用機械等へ適用され、エンジン等の振動発生部から車体等の振動受部へ伝達される振動を抑制する防振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両の振動発生部となるエンジンと振動受部となる車体との間には防振装置が配設されており、この防振装置はエンジンが発生する振動を吸収し、車体側に伝達される振動を抑制するような構造となっている。ここで、エンジンからの振動は、一般的に略上下方向に沿った振動である縦揺れ及び略水平方向に沿った振動である横揺れが合成されたものと考えることができ、エンジン回転数やエンジンへの負荷の大きさ等に応じて縦揺れ及び横揺れの振幅及び周波数がそれぞれ変化する。またエンジンの回転数の変化、すなわち車両の走行速度の変化に応じてエンジンから伝達される振動の振幅及び周波数が変化する。具体的には、車両が７０〜８０ｋｍ／ｈで走行すると比較的低い周波数域のシェイク振動（１５Ｈｚ未満）が生じ、また車両がアイドリング運転の場合や車速が５ｋｍ／ｈ未満の場合には比較的高い周波数域のアイドル振動（２０〜４０Ｈｚ）が生じる。従って、防振装置の吸振性能を考えた場合、シェイク振動発生時には入力振動に対するばね定数が高い方がシェイク振動を効果的に吸収でき、またアイドル振動発生時には入力振動に対するばね定数が低い方がアイドル振動を効果的に吸収できる。
【０００３】
エンジンマウントとして用いられる防振装置としては、例えば、ゴム製の弾性体、受圧液室及び複数の副液室を有し、受圧液室と複数の副液室を長さ及び断面積がそれぞれ異なる制限通路で互いに連通した液体封入式のものが知られている。この種の防振装置では、入力振動の周波数域に応じて受圧液室へ連通する副液室を切り替えることにより、制限通路内を流れる液体の液柱共振等により振動を吸収し、各周波数域の振動に対する動ばね定数（動こわさ）の低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液体封入式の防振装置では、入力振動の周波数域に応じて受圧液室へ連通する副液室を切り替えた場合には、弾性体に主として垂直荷重として作用する縦揺れに対する動ばね定数を効果的に低減できるが、弾性体に主として剪断荷重として作用する横揺れに対する動ばね定数を十分低減できなかった。従って、液体封入式の防振装置では、通常、弾性体の剪断荷重に沿った静ばね定数を、シェイク振動を効果的に吸収できるように高目に設定していた。このため、従来の液体封入式の防振装置をエンジンマウントとして用いた場合には、アイドル振動発生時の横揺れを十分吸収できないことがあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記事実を考慮し、入力振動の特性に応じて弾性体の垂直荷重に対する静ばね定数及び剪断荷重に対する静ばね定数を共に適正値に調整できる防振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に配設され径方向内側に中空部の構成された弾性変形可能な弾性体と、前記弾性体を第１の取付部材又は第２の取付部材からの垂直荷重に対する横断面に沿って第１の弾性片と第２の弾性片とに仕切ると共に、前記第１の弾性片及び前記第２の弾性片にそれぞれ固着された中間板と、前記第１弾性片の前記中空部に配置されて、前記第１の弾性片と共に前記第１の取付部材と前記中間板との間へ配設され、作動時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止し、停止時には中間板の第１の取付部材に対する前記垂直荷重方向及びこの垂直荷重方向を横断する方向の相対移動を可能とする拘束手段と、を有するものである。
【０００７】
上記構成の防振装置によれば、中間板が弾性体を第１の取付部材又は第２の取付部材から弾性体への垂直荷重に対する横断面に沿って第１の弾性片と第２の弾性片とに仕切り、かつ拘束手段が、作動時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止し、停止時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を可能とすることにより、拘束手段の作動時には第１の弾性片の弾性変形が阻止され、また拘束手段の停止時には第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される荷重による第１の弾性片の弾性変形が可能となる。
【０００８】
この結果、拘束手段の作動時には第２の弾性片のみが弾性変形可能となって吸振主体として機能するので、第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される垂直荷重及び剪断荷重に対する弾性体の静ばね定数をそれぞれ拘束手段の停止時と比較して大きくできる。また拘束手段の停止時には第１の弾性片と第２の弾性片との双方が弾性変形可能となって、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、第１の取付部材及び第２の取付部材から伝達される垂直荷重及び剪断荷重に対する弾性体の静ばね定数をそれぞれ拘束手段の作動時と比較して小さくできる。
【０００９】
ここで、垂直荷重とは、弾性体へ圧縮変形又は引張変形を生じさせる荷重であり、また剪断荷重とは、第１の弾性片及び第２の弾性片における垂直荷重に対する横断面に沿って剪断応力を生じさせる荷重である。
【００１０】
請求項２記載の防振装置は、請求項１記載の防振装置において、前記第２の取付部材と前記中間板との間に配設されると共に内壁の少なくとも一部が前記第２の弾性片からなり、第２の弾性片の弾性変形により内容積が変化する受圧液室と、前記受圧液室へ制限通路により繋がれた副液室と、を有するものである。
【００１１】
上記構成の防振装置によれば、第２の弾性片の弾性変形によって受圧液室が拡縮すると共に、受圧液室及び副液室内の液体が制限通路を通って相互に流通することにより、オリフィス空間に生ずる液体の圧力変化、液体流動の粘性抵抗あるいは液柱共振等に基づく振動の減衰作用により防振効果を向上することができる。
【００１２】
請求項３記載の防振装置は、前記制限通路が、環状とされていること、を特徴とする。
請求項４記載の防振装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防振装置において、前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、かつ駆動電流の供給時に磁性材料からなる前記第１の取付部材及び前記中間板の他方を吸着する電磁石を有するものである。
【００１３】
上記構成の防振装置によれば、電磁石を第１の取付部材及び中間板の一方に固定し、この電磁石に駆動電流を供給することにより、電磁石からの磁力により第１の取付部材及び中間板の他方を電磁石へ吸着できるので、駆動電流の供給時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動が阻止され、また駆動電流の供給停止時には中間板が電磁石による拘束状態から解放されるので、中間板の第１の取付部材に対する相対移動が可能となる。
【００１４】
請求項５記載の防振装置は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の防振装置において、前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、作動時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方に圧着し、停止時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方から離れて車両のアイドル振動の振幅より大きいクリアランスを形成することを特徴とするものである。
【００１５】
上記構成の防振装置によれば、第１の取付部材及び中間板の一方に固定された拘束手段が、作動時には第１の取付部材及び中間板の他方に圧着することにより、作動時には拘束手段により中間板が第１の取付部材に連結固定されるので、中間板の第１の取付部材に対する相対移動を阻止できる。
【００１６】
また、拘束手段の停止時には第１の取付部材及び中間板の他方から離れてアイドル振動の振幅より大きいクリアランスを形成することにより、中間板が拘束手段による拘束状態から解除されて中間板の第１の取付部材に対する相対移動が可能になると共に、アイドル振動が第１の取付部材に入力しても拘束手段が中間板へ干渉（底付き）しない。
【００１７】
請求項６記載の防振装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置において、前記第１の弾性片は、ゴム製弾性体であることを特徴とするものである。
【００１８】
上記構成の防振装置によれば、弾性体としてのゴムは耐化学性に優れ、他の材料と比較して軽量であるので、第１の弾性片の腐食等による劣化を抑制できると共に装置の軽量化が可能になる。
【００１９】
請求項７記載の防振装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置において、前記第１の弾性片は、金属ばねであることを特徴とするものである。
【００２０】
上記構成の防振装置によれば、弾性体としての金属ばねは耐熱性に優れているので、高温環境下で長期使用された場合でも第１の弾性片の熱による劣化を抑制でき、第１の弾性片の熱劣化に起因するばね定数の低下や自由長の変化等による性能低下を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る防振装置について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１及び図２には本発明における第１の実施の形態に係る防振装置が示されており、図中の符号Ｓは装置の軸心を示し、この軸心Ｓに沿った方向を装置の軸方向として以下の説明を行う。
【００２３】
防振装置１０の上端部には、図１に示されるように肉厚平板状の頂板１２が配置されており、この頂板１２の上面からはボルト軸１４が軸心Ｓに沿って上方へ突出している。頂板１２上には車両の振動発生部であるエンジン（図示省略）が搭載され、このエンジンはボルト軸１４により頂板１２上へ締結固定される。頂板１２の下面には、肉厚円筒状に形成されたゴム製の第１弾性片１６の上端面が加硫接着されている。
【００２４】
第１弾性片１６の下側には、鉄等の磁力により吸引可能な磁性材料からなる肉厚平板状の中間板１８が配置されており、この中間板１８の上面には、第１弾性片１６の下端面が加硫接着されている。また第１弾性片１６の内周側には、円柱状の中空部１７が形成されており、中空部１７の上端側及び下端側の開口は頂板１２及び中間板１８によりそれぞれ閉止されている。
【００２５】
第１弾性片１６の中空部１７内には、図１に示されるように電磁石２０が配置されている。電磁石２０は、鉄製で略円柱状に形成されたコア２２及び、このコア２２の外周面を全周に亘って囲むように設けられた略円筒状のコイル２４からなる。電磁石２０は、コア２２の軸心が装置の軸心Ｓと一致するように配置され、その上端面が頂板１２の下面へ固着されている。また電磁石２０は、外部から振動が入力していない状態（図１に示す状態）では、その下面から中間板１８の上面までの間隔が所定の初期クリアランスｄとなるように軸方向の寸法が定められている。
【００２６】
また装置本体の外部には、電磁石２０に対する制御手段であるコントローラ２６が配置されており、このコントローラ２６はコイル２４へ接続されている。従って、コントローラ２６からの駆動電流がコイル２４へ供給されることにより、電磁石２０は駆動電流に応じた磁力を中間板１８へ作用させる。ここで、コントローラ２６は車両電源によって作動し、エンジンの回転速度をエンジンのクランク位相を検出するセンサからのクランク信号に基づき検出し、所定の検出周期毎にアイドル振動発生時かシェイク振動発生時かを判断できるようになっている。
【００２７】
中間板１８の下面には、肉厚円筒状に形成されたゴム製の第２弾性片２８の上端面が加硫接着されている。ここで、第２弾性片２８は、第１弾性片１６と吸振主体として弾性体２９を構成している。第２弾性片２８の下方には底板３０が配置されている。底板３０は内周側に円板状の底部３２を有している。底部３２の中心部には軸心Ｓに沿って貫通穴３２Ａが形成されており、この貫通穴３２Ａには上方からボルト３４が挿入されてボルト頭部３６が底板３０へ溶接等により固定されている。これにより、底板３０の下面からはボルト軸３８が軸心Ｓに沿って下方へ突出している。そして、底板３０は、振動受部となる車体側へ設置されてボルト軸３８により車体側へ締結固定される。
【００２８】
底板３０には、底部３２の外周端に沿って上方へ直角に屈曲された内周側立壁部４０が形成されており、この内周側立壁部４０の上端からは底部３２と略平行となるように屈曲されたリング状の内周側フランジ部４２が延出している。更に底板３０には、内周側フランジ部４２の外周端に沿って上方へ直角に屈曲された外周側立壁部４４が形成されており、この外周側立壁部４４の上端からは底部３２と略平行となるように屈曲されたリング状の外周側フランジ部４６が延出している。
【００２９】
底板３０の内周側フランジ部４０上には、図１に示されるようにダイヤフラム４８の周縁部が載置されている。ダイヤフラム４８は、前記周縁部に対して内周側の部分が上方へ突出するようにテーパ状に形成されており、このダイヤフラム４８の頂部には、下方へ向かって突出するように中空円錐状とされた反転部５０が形成されている。この反転部５０の下面は、底板３０の底部３２に固定されたボルト頭部３６の上面へ対向している。これにより、頂板１２から過大な荷重が入力してダイヤフラム４８がボルト頭部３６へ衝突した場合にも、反転部５０により衝突時の衝撃が緩和され、ダイヤフラム４８の損傷を長期的に防止できる。またダイヤフラム４８の肉厚は周縁部で最も厚く、周縁部内周端から中心側へ向かって徐々に厚みが減少している。
【００３０】
底板３０上には、図１に示されるようにダイヤフラム４８を挟んで隔壁部材５２が載置されている。隔壁部材５２の内周側には、頂部側が閉止され底部側が開口した略カップ状の隔壁部５４が形成されており、この隔壁部５４の外周面は、底部側から頂部側へ向かって外径が徐々に小さくなるようにテーパ状に形成されている。隔壁部５４の下端部からは、リング状のフランジ部５６が軸心Ｓを中心とする径方向に沿って延出している。隔壁部材５２は底板３０と等しい外径を有しており、またフランジ部５６の径方向における幅は、底板３０の内周側フランジ部４２の内周端から外周側フランジ部４６の外周端までの幅と略等しくされている。隔壁部５４には、その上端付近に外周面から内周面へ貫通した貫通穴５８が形成されている。
【００３１】
隔壁部材５２が底板３０上へ載置された状態では、隔壁部材５２のフランジ部５６の外周側が底板３０の外周側フランジ部４６へ隙間なく接し、かつ隔壁部材５２のフランジ部５６の内周側が底板３０の内周側フランジ部４２と共にダイヤフラム４８の周縁部を挟持する。このとき、軸方向におけるフランジ部５６と内周側フランジ部４２との間隔は、ダイヤフラム４８の周縁部の厚みより小さくされている。
【００３２】
また底板３０と隔壁部材５２とは、それぞれのフランジ部４６，５６が周方向に沿った断面がコ字状の締結金具６０により軸方向へ挟持されてかしめ固定されている。締結金具６０は、締結前の状態では図１で２点鎖線で示されるように下端側のかしめ部６０Ａが軸心Ｓ側へ屈曲されていない断面Ｌ字状に形成されており、上端側屈曲部が外周側フランジ部４６の上面へ接するように上方から底板３０及び隔壁部材５２へ被せられた後に、実線で示されるようにかしめ部６０Ａが軸心Ｓ側へ屈曲される。これにより、フランジ部４６，５６は互いに密着するように締結金具６０によりかしめ固定される。また締結金具６０は、その内周面をフランジ部４６，５６の外周面へ全周に亘って当接させている。これにより、底板３０と隔壁部材５２との径方向への相対的な位置ずれが防止されている。
【００３３】
フランジ部４６，５６が互いに密着するように締結固定されることにより、ダイヤフラム４８の周縁部は、フランジ部４２，５６により圧縮状態となるように挟持されて内周側フランジ部４２とフランジ部５６との間へ固定される。これにより、隔壁部５４の下端側がダイヤフラム４８により閉止され、隔壁部５４内には外部から区画された空間である液室空間６２が形成される。また底部３２により下端側が閉止された内周側立壁部４０は上端側がダイヤフラム４８により閉止され、内周側立壁部４０内には、ダイヤフラム４８を介して液室空間６２へ隣接し、かつ区画された空気室６４が形成されている。ここで、底部３２又は内周側立壁部４０には、空気室６４を外部へ連通させる空気穴が必要に応じて形成される。
【００３４】
液室空間６２内には略円筒状の通路形成部材６６が配置されている。通路形成部材６６は、円筒部６６Ａと、この円筒部６６Ａの下端部から径方向へ延出したリング状のフランジ部６６Ｂとからなり、軸方向に沿った断面がＬ字状とされている。またフランジ部６６Ｂには軸方向に沿って貫通穴６８が形成されている。液室空間６２内へ配置された通路形成部材６６は、隔壁部５４の内面へ円筒部６６Ａの上端面及びフランジ部６６Ｂの外周面を隙間なく密着させて溶接等により隔壁部５４へ固着されている。これにより、液室空間６２内には、通路形成部材６６の内側に環状の制限通路７０が形成され、液室空間６２における制限通路６８の外側の空間は副液室７２とされる。
【００３５】
締結金具６０の上面内周側から外周側フランジ部４６の上面内周端に亘る領域には、第２弾性片２８の下端面が加硫接着されている。これにより、第２弾性片２８の下端側が締結金具６０及び外周側フランジ部４６により閉止され、第２弾性片２８内には外部から隔離された受圧液室７４が形成される。この受圧液室７４内には、内部に制限通路７０及び副液室７２が形成された隔壁部５４が突出している。受圧液室７４は、貫通穴５８、制限通路７０及び貫通穴６８を通して副液室７２と連通している。
【００３６】
上記のように組み立てられた防振装置１０の受圧液室７４、制限通路７０及び副液室７２内には、水、オイル、エチレングリコール等の液体が充填される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る防振装置１０の作用を説明する。
【００３８】
車両が例えば７０〜８０ｋｍ／ｈで走行するとシエイク振動（１５Ｈｚ未満）が生じ、また車両のエンジンがアイドリング運転の場合や車速が５ｋｍ／ｈ以下の場合にはアイドル振動（２０〜４０Ｈｚ）が生じる。コントローラ２６は、エンジンの作動時には一定周期毎に、クランク信号に基づいてアイドル振動発生時かシェイク振動発生時かを判断する。
【００３９】
コントローラ２６は、エンジンから比較的高い周波数域の振動であるアイドル振動が発生するアイドル振動発生時であることを判断すると、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断する。このとき、電磁石２０の下端面から中間板１８の上面までの間隔は、エンジン自重等により生じる初期荷重を受けた状態で初期クリアランスｄになっている。
【００４０】
この初期クリアランスｄは、アイドル振動の振幅及び第１弾性片１６の軸方向に沿った静ばね定数等に基づき、アイドル振動入力時に電磁石２０の下端面と中間板１８の上面が接触しないように設定される。一般的にはアイドル振動の振幅が微小であることから、初期クリアランスｄは数ｍｍ程度に設定される。従って、電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６及び第１弾性片２８の双方の弾性変形が可能となる。
【００４１】
またコントローラ２６は、エンジンから比較的低い周波数域の振動であるシェイク振動が発生するシェイク振動発生時であることを判断すると、電磁石２０のコイル２４へ駆動電流を供給する。これにより、電磁石２０が磁力を発生し、図２に示されるように第１弾性片１６が軸方向へ初期クリアランスｄだけ圧縮変形されると共に、第２弾性片２８が軸方向へ初期クリアランスｄだけ引張り変形されて中間板１８が電磁石２０の下端面へ吸着される。従って、電磁石２０の作動時には、頂板１２から伝達される荷重による第１弾性片１６の弾性変形が阻止され、第２弾性片２８のみが変形可能となる。
【００４２】
この結果、防振装置１０によれば、シェイク振動の入力時には電磁石２０を作動させることにより、頂板１２から伝達されるアイドル振動により弾性体２９を構成する弾性片１６，２８のうち第２弾性片２８のみが弾性変形し、吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する弾性体２９の静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の停止時と比較して大きくできる。また電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６と第２弾性片２８の双方が弾性変形し、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する弾性体２９の静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の作動時と比較して小さくできる。
【００４３】
ここで、頂板１２から伝達される縦揺れは、主として弾性体２９へ圧縮変形及び引張り変形を生じさせる垂直荷重として弾性体２９へ作用し、また頂板１２から伝達される横揺れは、主として弾性体２９へ剪断変形を生じさせる剪断荷重として弾性体２９へ作用する。
【００４４】
具体的には、第１弾性片１６の軸方向に沿った垂直荷重に対するばね定数をＫ1P＝２０kgf／mm、軸方向と直交する剪断荷重に対するばね定数をＫ1Q＝１０kgf／mmとし、第２弾性片２８の垂直荷重に対するばね定数をＫ2P＝２０kgf ／mm、剪断荷重に対するばね定数をＫ2Q＝１５kgf ／mmとすると、電磁石２０を作動させるシェイク振動発生時には、弾性体２９の垂直荷重に対する合成ばね定数ＫPと剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQとは第２弾性片２８と等しくなり、ＫP＝２０kgf ／mm、ＫQ＝１５kgf ／mmとなる。
【００４５】
また電磁石２０を停止させるアイドル振動発生時には、弾性体２９の垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP及び弾性体２９の剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQはそれぞれ次のようになる。
【００４６】
ＫP＝（Ｋ1P×Ｋ2P）／（Ｋ1P＋Ｋ2P）＝１０kgf ／mm
ＫQ＝（Ｋ1Q×Ｋ2Q）／（Ｋ1Q＋Ｋ2Q）＝６kgf ／mm
従って、防振装置１０では、コントローラ２６がシェイク振動発生時を判断し、電磁石２０へ駆動電流を供給することにより、図２に示されるように中間板１８が電磁石２０へ吸着されて、頂板１２から伝達される荷重による第１弾性片１６の弾性変形が阻止されるので、弾性体２９の垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の停止時と較べてそれぞれ大きくでき、シェイク振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したシェイク振動を弾性体２９（第２弾性片２８）の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００４７】
更に、シェイク振動発生時には第２弾性片２８の弾性変形に伴って内容積が変化する受圧液室７４及びダイヤフラム４８の弾性変形に伴って内容積が変化する副液室７２の中の液体が制限通路７０を介して相互に流動し、このオリフィス空間に生ずる液体の流動抵抗及び液柱共振等に基づく減衰作用で振動エネルギーが吸収され、シェイク振動を効果的に吸収することができる。
【００４８】
一方、防振装置１０では、コントローラ２６がアイドル振動発生時を判断し、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断することにより、図１に示されるように中間板１８が電磁石２０から離れて、頂板１２から伝達される荷重により第１弾性片１６の弾性変形が可能となるので、弾性体２９の垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の作動時と較べてそれぞれ小さくでき、アイドル振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したアイドル振動を弾性体２９（第１弾性片１６及び第２弾性片２８）の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００４９】
なお、本実施形態の防振装置１０では、シェイク振動に対応させて路長が比較的長く、かつ断面積が比較的小さい制限通路７０により受圧液室７４と副液室７２とを繋ぎ、かつダイヤフラム４８の剛性を比較的大きくしていたが、制限通路７０の路長及び断面積並びにダイヤフラム４８の剛性を、アイドル振動に対応するものにすれば、アイドル振動を液体の流動抵抗及び液柱共振等により効果的に吸収することも可能になる。
【００５０】
また、本実施形態の防振装置１０では、弾性体２９を、第１弾性片１６と第２弾性片２８とが完全に分離された構造としていたが、第１弾性片１６と第２弾性片２８とが部分的に接合されるような構造としてもよく、このような接合部の断面積を増減することにより、電磁石２０の作動時と停止時の静ばね定数の変化量を調整することが可能となる。さらに中間板１８の弾性片１６，２８の軸方向における厚さをそれぞれ調整することによっても、電磁石２０の作動時と停止時の静ばね定数の変化量を調整することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態では、頂板１２に対する中間板１８の相対移動を電磁石２０により拘束したが、頂板１２に対する拘束手段は電磁石２０に限定されるものではなく、拘束手段としては、例えば、第２弾性片１６の内側の中空部１７内へ外部から負圧を供給して第２弾性片１６を圧縮変形させることにより、電磁石２０と略同一形状の剛性ブロック体へ中間板１８を密着させるものや、ワイヤやリンク等の連結部材を中間板１８へ連結し、この連結部材により中間板１８を拘束及び解放するものでもよい。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図３及び図４には本発明における第２の実施の形態に係る防振装置が示されている。なお、第１の実施の形態に係る防振装置１０と構成及び作用が共通な部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
防振装置８０において防振装置１０と異なる点は、頂板１２と中間板１８との間に第１弾性片１８の代わりに金属製のコイルスプリング８２を設けた点であり、他の構成は防振装置１０と共通とされている。コイルスプリング８２は、その中心軸が軸心Ｓと一致するように配置されており、軸方向における上端部を頂板１２の下面に当接させると共に下端部を中間板１８の上面に当接させている。
【００５４】
頂板１２の下面には、軸心Ｓを中心としてリング状の嵌挿固定部８４が一体的に設けられており、この嵌挿固定部８４の下面には周方向に沿って環状の溝８４Ａが形成されている。また中間板１８の下面にも、軸心Ｓを中心としてリング状の嵌挿固定部８６が一体的に設けられており、この嵌挿固定部８６の上面には周方向に沿って環状の溝８６Ａが形成されている。
【００５５】
コイルスプリング８２は、その上端部を嵌挿固定部８４の溝８４Ａ内に挿入して頂板１２と固定され、また下端部を嵌挿固定部８６の溝８６Ａ内に挿入して中間板１８と固定されている。
【００５６】
本実施の形態のコイルスプリング８２は、外部から振動が入力していない状態（図３に示す状態）では、防振装置１０の場合と同様に、電磁石２０の下面から中間板１８の上面までの間隔を初期クリアランスｄとなるように設けられている。
【００５７】
コントローラ２６は、エンジンから比較的高い周波数域の振動であるアイドル振動が発生するアイドル振動発生時であることを判断すると、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断する。このとき、電磁石２０の下端面から中間板１８の上面までの間隔は、エンジン自重等により生じる初期荷重を受けた状態で初期クリアランスｄになっている。従って、電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２及び第１弾性片２８の双方の弾性変形が可能となる。
【００５８】
またコントローラ２６は、エンジンから比較的低い周波数域の振動であるシェイク振動が発生するシェイク振動発生時であることを判断すると、電磁石２０のコイル２４へ駆動電流を供給する。これにより、電磁石２０が磁力を発生し、図４に示されるようにコイルスプリング８２が軸方向へ初期クリアランスｄだけ圧縮変形されると共に、第２弾性片２８が軸方向へ初期クリアランスｄだけ引張り変形されて中間板１８が電磁石２０の下端面へ吸着される。従って、電磁石２０の作動時には、頂板１２から伝達される荷重によるコイルスプリング８２の弾性変形が阻止され、第２弾性片２８のみが変形可能となる。
【００５９】
この結果、防振装置１０によれば、シェイク振動の入力時には電磁石２０を作動させることにより、頂板１２から伝達されるアイドル振動によりコイルスプリング８２及び第２弾性片２８のうち第２弾性片２８のみが弾性変形し、吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の停止時と比較して大きくできる。また電磁石２０の停止時には頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２と第２弾性片２８との双方が弾性変形し、互いに直列配置された２個の吸振主体として機能するので、頂板１２から伝達される縦揺れ及び横揺れに対する静ばね定数をそれぞれ電磁石２０の作動時と比較して小さくできる。
【００６０】
防振装置８０のコイルスプリング８２は、垂直荷重に対するばね定数Ｋ1P´と剪断荷重に対するばね定数Ｋ1Q´がそれぞれ第１の実施の形態における第１弾性片１８のばね定数Ｋ1P，Ｋ1Qと同一の大きさとされている。これにより、本実施の形態の防振装置８０では、シェイク振動発生時における垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP´と剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQ´がそれぞれ防振装置１０の合成ばね定数ＫP，ＫQと同じ大きさになり、またアイドル振動発生時における垂直荷重に対する合成ばね定数ＫP´と剪断荷重に対する合成ばね定数ＫQ´もそれぞれ防振装置１０の合成ばね定数ＫP，ＫQと同じ大きさになる。
【００６１】
次に、本実施形態に係る防振装置８０の作用を説明する。
【００６２】
本実施の形態の防振装置８０では、コントローラ２６がシェイク振動発生時を判断し、電磁石２０へ駆動電流を供給することにより、図４に示されるように中間板１８が電磁石２０へ吸着されて、頂板１２から伝達される荷重によるコイルスプリング８２の弾性変形が阻止されるので、垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を電磁石２０の停止時と較べてそれぞれ大きくでき、シェイク振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したシェイク振動を第２弾性片２８の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００６３】
更に、シェイク振動発生時には第２弾性片２８の弾性変形に伴って内容積が変化する受圧液室７４及びダイヤフラム４８の弾性変形に伴って内容積が変化する副液室７２の中の液体が制限通路７０を介して相互に流動し、このオリフィス空間に生ずる液体の流動抵抗及び液柱共振等に基づく減衰作用で振動エネルギーが吸収され、シェイク振動を効果的に吸収することができる。
【００６４】
一方、防振装置１０では、コントローラ２６がアイドル振動発生時を判断し、電磁石２０への駆動電流の供給を遮断することにより、図３に示されるように中間板１８が電磁石２０から離れて、頂板１２から伝達される荷重によりコイルスプリング８２の弾性変形が可能となるので、垂直荷重及び剪断荷重に対する静ばね定数を、電磁石２０の作動時と較べてそれぞれ小さくでき、アイドル振動を吸収するために適した値に調整できる。この結果、頂板１２から入力したアイドル振動をコイルスプリング８２の振動に対する減衰作用及び第２弾性片２８の内部摩擦により効率よく吸収できる。
【００６５】
また本実施の形態の防振装置８０では、頂板１２と中間板１８との間に配設される弾性体として金属製のコイルスプリング８２を用いたことにより、金属ばねは耐熱性に優れているので、高温環境下で長期使用された場合でも熱による劣化を抑制できる。この結果、コイルスプリング８２の熱劣化に起因するばね定数の低下や自由長の変化等による性能低下を長期的に防止できる。但し、金属製のコイルスプリング８２は、使用環境によってはゴム製の弾性体と比較して腐食し易いが、表面にメッキやカチオン塗装等により防錆処理を施すことで、長期的に錆等による性能劣化を防止できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の防振装置によれば、入力振動の特性に応じて弾性体の垂直荷重に対する静ばね定数及び剪断荷重に対する静ばね定数を共に適正値に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における第１の実施の形態に係る防振装置における電磁石が停止した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図２】 本発明における第１の実施の形態に係る防振装置における電磁石が作動した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図３】 本発明における第２の実施の形態に係る防振装置における電磁石が停止した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【図４】 本発明における第２の実施の形態に係る防振装置における電磁石が作動した状態を示す軸方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 防振装置
１２ 頂板（第１の取付部材）
１４ ボルト軸（第１の取付部材）
１６ 第１弾性片
１８ 中間板
２０ 電磁石（拘束手段）
２８ 第２弾性片
２９ 弾性体
３０ 底板（第２の取付部材）
７０ 制限通路
７２ 副液室
７４ 受圧液室
８０ 防振装置
８２ コイルスプリング（金属ばね）
Claims (7)
- 振動発生部及び振動受部の一方に連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受部の他方に連結される第２の取付部材と、
前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に配設され、径方向内側に中空部の構成された弾性変形可能な弾性体と、
前記弾性体を第１の取付部材又は第２の取付部材からの垂直荷重に対する横断面に沿って第１の弾性片と第２の弾性片とに仕切ると共に、前記第１の弾性片及び前記第２の弾性片にそれぞれ固着された中間板と、
前記第１弾性片の前記中空部に配置されて、前記第１の弾性片と共に前記第１の取付部材と前記中間板との間へ配設されると共に、作動時には中間板の第１の取付部材に対する前記垂直荷重方向及びこの垂直荷重方向を横断する方向の相対移動を阻止し、停止時には中間板の第１の取付部材に対する相対移動を可能とする拘束手段と、
を有することを特徴とする防振装置。 - 前記第２の取付部材と前記中間板との間に配設されると共に内壁の少なくとも一部が前記第２の弾性片からなり、第２の弾性片の弾性変形により内容積が変化する受圧液室と、前記受圧液室へ制限通路により繋がれた副液室と、を有することを特徴とする請求項１記載の防振装置。
- 前記制限通路は、環状とされていること、を特徴とする請求項２に記載の防振装置。
- 前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、かつ駆動電流の供給時に磁性材料からなる前記第１の取付部材及び前記中間板の他方を吸着する電磁石を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の防振装置。
- 前記拘束手段は、前記第１の取付部材及び前記中間板の一方に固定され、作動時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方に圧着し、停止時には前記第１の取付部材及び前記中間板の他方から離れて車両のアイドル振動の振幅より大きいクリアランスを形成することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の防振装置。
- 前記第１の弾性片は、ゴム製弾性体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置。
- 前記第１の弾性片は、金属ばねであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の防振装置。
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