JP4590289B2 - 防振支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、振動の入力に伴って容積が拡大・縮小する第1、第2液室間を、第1、第2可動板ホルダ間に可動板をフローティング支持した仕切部材で仕切った防振支持装置に関する。
かかる防振支持装置は、例えば下記特許文献1、2により公知である。従来のこの種の防振支持装置は、第1、第2可動板ホルダ間に微小な間隙を介して可動板を支持したもので、微小振幅の振動が入力したときには可動板の振動により液室に発生した液圧の変動を吸収することで、動ばね定数を低下させて騒音を低減するとともに、所定値以上の振幅の振動が入力したときには可動板で第1、第2可動板ホルダの開口を閉塞することで、液室間を連通する減衰通路に減衰力を発生させて乗り心地を高めるようになっている。
実公平6−37217号公報 実公平5−24835号公報
ところで、従来のこの種の防振支持装置では、可動板が振動して動ばね定数を低下させる状態と、可動板が第1、第2可動板ホルダの開口を閉塞して減衰通路による減衰力を発生させる状態との切り換えが、可動板および第1、第2可動板ホルダ間の間隙の大きさによって決まるため、その間隙の設定が極めて微妙であり、低動ばね定数および高減衰力を効果的に両立させることが困難であった。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、防振支持装置の低動ばね定数および高減衰力を効果的に両立させ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、振動体に取り付けられる第1取付部材と、支持体に取り付けられる第2取付部材と、第1、第2取付部材間を接続する弾性体と、弾性体の内部に区画された第1液室と、第1液室に減衰通路を介して連通し、第1液室の容積の拡大・縮小に応じて容積が縮小・拡大する第2液室と、第1、第2液室間を上下に仕切る仕切部材とを備えた防振支持装置であって、その仕切部材が、前記減衰通路とは並列に第1、第2液室を連通させる開口を各々有して相互に所定間隔をおいて上下に並ぶ第1、第2可動板ホルダと、その第1、第2可動板ホルダ間に微小な間隙を存してフローティング支持された可動板とを有しているものにおいて、前記仕切部材内に配置され、作動状態では第1,第2可動板ホルダを相互に接近させるよう押圧して可動板を移動不能に拘束し得る駆動部材と、この駆動部材を所定の第1位置及び第2位置をとり得るように昇降駆動し得るアクチュエータとを備え、その駆動部材は、前記第1位置にあるときには作動状態となることで前記間隙を無くして前記開口を閉塞し、また前記第2位置にあるときには第1、第2可動板ホルダを解放してその両ホルダ間に前記間隙を形成可能とすることを特徴とする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、振動体に取り付けられる第1取付部材と、支持体に取り付けられる第2取付部材と、第1、第2取付部材間を接続する弾性体と、弾性体の内部に区画された第1液室と、第1液室に減衰通路を介して連通し、第1液室の容積の拡大・縮小に応じて容積が縮小・拡大する第2液室と、第1、第2液室間を上下に仕切る仕切部材とを備えた防振支持装置であって、その仕切部材が、前記減衰通路とは並列に第1、第2液室間を連通させる開口を各々有して相互に所定間隔をおいて上下に並ぶ第1、第2可動板ホルダと、その第1、第2可動板ホルダ間に微小な間隙を存してフローティング支持された可動板とを有しているものにおいて、前記仕切部材内に配置され、作動状態では第1,第2可動板ホルダを相互に接近させるよう押圧して可動板を移動不能に拘束し得る駆動部材と、この駆動部材を所定の第1位置及び第2位置並びにその両位置の中間の第3位置をとり得るように昇降駆動し得るアクチュエータとを備え、その駆動部材には、前記減衰通路及び前記開口とは並列に第1、第2液室間を連通させるオリフィスが設けられると共に、そのオリフィスを前記駆動部材との係合時には遮断し、非係合時には開放する弁座が前記仕切部材に設けられ、前記駆動部材は、前記第1位置にあるときには作動状態となることで前記間隙を無くして前記開口を閉塞すると共に前記弁座に対しては係合状態にあり、また前記第3位置にあるときには第1、第2可動板ホルダを解放してその両ホルダ間に前記間隙を形成可能とすると共に前記弁座に対しては係合状態にあり、さらに前記第2位置にあるときには作動状態となることで前記間隙を無くして前記開口を閉塞すると共に前記弁座に対しては非係合状態にあることを特徴とする防振支持装置が提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項1又は2の構成に加えて、第1、第2可動板ホルダは相互に接触する弾性突起を備えており、弾性突起は第1、第2可動板ホルダが相互に接近したときに圧縮されることを特徴とする防振支持装置が提案される。
尚、実施例のエンジンEは本発明の振動体に対応し、実施例の車体フレームFは本発明の支持体に対応する。
請求項1,2の各構成によれば、防振支持装置に入力する振動の振幅が小さいときには、アクチュエータで駆動部材を第2位置に切換えることで可動板は第1、第2可動板ホルダ間で移動可能な状態にり、弾性体の内部に区画された第1液室に発生した振動的な液圧は可動板の振動により吸収可能となるため、第1液室の液圧が増加しないようにして防振支持装置の動ばね定数を低下させ、騒音を遮断することができる。また防振支持装置に入力する振動の振幅が大きいときには、アクチュエータで駆動部材を第1位置に切換えることで第1、第2可動板ホルダを相互に接近させて可動板を移動不能に拘束(従って可動板ホルダの開口を閉塞)可能となるため、弾性体の変形による第1液室の容積変化に伴い、第1、第2液室の液体が減衰通路を介して行き来することで振動を減衰させる減衰力を発生することができる。
このように、入力する振動の振幅が小さいときに可動板を機能させることで動ばね定数を低下させて騒音を抑制し、また入力する振動の振幅が大きいときにアクチュエータで可動板の機能を停止させて減衰通路をより有効に機能させ、大きな減衰力を発生させて振動を抑制することができる。振動の振幅が大きいときに可動板が拘束されて動ばね定数が増加し、騒音を遮断する機能が発揮されなくなっても、そもそも振動の振幅が大きいときにはある程度の騒音が発生することから、前記動ばね定数の増加は実質的に問題にならず、動ばね定数の低下および減衰力の増加を両立させることができる。
また請求項2の構成によれば、オリフィスの機能、可動板の機能および減衰通路の機能を1個のアクチュエータで切り換えることができ、部品点数および構造の簡素化に寄与することができる。
請求項の構成によれば、可動板を拘束すべくアクチュエータを作動させて第1、第2可動板ホルダを相互に接近させると、第1、第2可動板ホルダに設けた弾性突起が圧縮されるので、アクチュエータを不作動にしたときに圧縮された弾性突起が復元する弾発力で第1、第2可動板ホルダを離間させ、第1、第2可動板ホルダと可動板との間の間隙を確実に確保することができる。
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7は本発明の第1実施例を示すもので、図1は防振支持装置の縦断面図、図2は図1の2部拡大図(可動板の非拘束状態)、図3は図2の3−3線断面図、図4は仕切部材の分解図、図5は図2に対応する作用説明図(可動板の拘束状態)、図6は振動の入力周波数と動ばね定数との関係を示すグラフ、図7は振動の入力周波数とロスタンジェントとの関係を示すグラフである。
図1〜図4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防振支持装置Mは、軸線(減衰軸)Lに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、振動体であるエンジンEに取り付けられるスタッドボルト11を有する平板状の第1取付部材12と、支持体である車体フレームFに固定されるフランジ部13aを有する円筒状の第2取付部材13とを備える。環状をなす弾性体支持リング16の下端のカシメ部16aが第2取付部材13の上端にカシメにより固定されており、厚肉のゴムで円錐状に形成された弾性体17の上端が第1取付部材12の下面に加硫接着により固定されるとともに、下端が弾性体支持リング16の上部に加硫接着により固定される。
弾性体17は、その軸線L方向の中間部に埋設されたは補強リング18で上半部および下半部に分割されており、この補強リング18により弾性体17の軸線L方向の座屈強度を確保しながら、軸線Lと直交する方向のばね定数を高めている。また弾性体17の下面には、仕切部材19の上面に当接可能なストッパ部17aが下向きに突設される。弾性体支持リング16の下端を第2取付部材13の上端に固定するカシメ部16aには、仕切部材19の外周部と固定リング20とアクチュエータホルダ31とが挟持されて一体にカシメられる。固定リング20には仕切部材19の下面を覆うダイヤフラム21の外周部が加硫接着される。弾性体17と仕切部材19との間には第1液室22が区画され、ダイヤフラム21と仕切部材19との間には第2液室23が区画される。第1、第2液室22,23には水と不凍液(ポリエチレングリコール)の混合物が充填される。
仕切部材19は、外周部が相互に当接して内周部が相互に離間した円板状の第1バックアッププレート24および第2バックアッププレート25と、第1バックアッププレート24の下面に固定されたゴム製のストッパ部材32と、第1、第2バックアッププレート24,25間に挟持されたゴム製の第1可動板ホルダ26および第2可動板ホルダ27と、第1、第2可動板ホルダ26,27間に配置されたゴム製の可動板28とを備える。
ストッパ部材32の厚肉になった外周部には、略360°に亘って延びる環状の減衰通路30が形成されており、その一端は連通孔h3を介して第1液室22に連通するとともに、その他端は連通孔h4を介して第2液室23に連通する。内部に金属製の補強板33,34を埋設した第1可動板ホルダ26および第2可動板ホルダ27は、その内周部に相互に当接する弾性突起26a,27aが形成されており、これらの第1、第2可動板ホルダ26,27の間にゴム製の可動板28が間隙αを介して上下動可能にフローティング支持される。またストッパ部材32の下面には、第1可動板ホルダ26の上面に当接するストッパ突起32a,32bが形成される。
第1、第2バックアッププレート24,25、ストッパ部材32および第1、第2可動板ホルダ26,27には、軸線Lを中心として放射方向に延びる複数の開口h1…,h2…が形成されており、第1、第2液室22,23は開口h1…,h2…および前記間隙αを介して相互に連通する。
アクチュエータホルダ31にはソレノイドよりなるアクチュエータ35が固定されており、その出力ロッド35aの上端に固定された円板状の駆動部材36が、ストッパ部材32の中央部下面と第1可動板ホルダ26の中央部上面との間に配置される。
アクチュエータ35が非励磁のときに出力ロッド35aは図2に示す上昇位置にあり、駆動部材36は第1可動板ホルダ26の上面から離間している。従って、この状態では、第1、第2可動板ホルダ26,27と可動板28との間に間隙αが形成される。アクチュエータ35が励磁されると出力ロッド35aが図5に示す下降位置に引き下げられ、駆動部材36が第1可動板ホルダ26の上面を下向きに押圧する。その結果、弾性突起26a,27aを圧縮しながら第1、第2可動板ホルダ26,27が接近し、可動板28が第1、第2可動板ホルダ26,27間に挟持されて移動不能に拘束される。
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。
エンジンEの振動あるいは車体フレームFの振動が減衰軸である軸線L方向に入力され、その振動によって第1、第2取付部材12,13が軸線L方向に相互に接近・離間すると、弾性体17が変形して第1液室22の容積が増減する。車両が停止しているときにはアクチュエータ35が非励磁とされて駆動部材36は上昇位置にあり、図2に示すように、可動板28は第1、第2可動板ホルダ26,27との間に間隙αを有して上下動可能な状態にある。従って、エンジンEのアイドリング振動のような微小振幅の振動に対しては、可動板28が微小振幅で上下動することで第1液室22の圧力変動を吸収し、これにより微小振幅の振動の入力時に防振支持装置Mの動ばね定数を小さくし、騒音の原因となる高周波数の振動を吸収することができる。
また車両の走行中にはアクチュエータ35が励磁されて駆動部材36が下降し、図5に示すように、可動板28が第1、第2可動板ホルダ26,27間に挟持されて上下動不能に拘束される。従って、大振幅の振動の入力により弾性体17が変形して第1液室22の液圧が大きく増減したとき、可動板28が第1、第2可動板ホルダ26,27の開口h1…,h2…を閉塞しているため、第1液室22の容積が減少すると該第1液室22の液体が連通孔h3、環状の減衰通路30および連通孔h4を介して第2液室23に移動し、第1液室22の容積が増加すると第2液室23の液体が連通孔h4、環状の減衰通路30および連通孔h3を介して第1液室22に移動し、その際に大きな減衰力を発生することでカーシェイク等の振動を抑制することができる。
このように、車両の停止時にエンジンEから小振幅の振動が入力したときに、可動板28を機能させることで防振支持装置Mの動ばね定数を低下させてエンジン音の伝達を抑制することができる。また車両の走行時に路面から大振幅の振動が入力したときに、アクチュエータ35で可動板28の機能を停止させることで減衰通路30をより有効に機能させ、大きな減衰力で振動を抑制して乗り心地を高めることができる。
入力する振動の振幅が大きいときに可動板28を拘束すると動ばね定数が増加するため、エンジン音を遮断する機能が発揮されなくなる。しかしながら、そもそも車両の走行中には停止中よりも大きい騒音が発生することから、前記動ばね定数の増加に伴うエンジン騒音の増加は実質的に問題にならず、車両の停止中の動ばね定数の低下および車両の走行中の減衰力の増加を両立させることができる。
尚、アクチュエータ35で駆動部材36を引き下げて第1、第2可動板26,27間に可動板28を挟持する際に、第1、第2可動板26,27の弾性突起26a,27aが圧縮されるので、アクチュエータ35を消磁して可動板28の挟持を解除する際に、弾性突起26a,27aが復元する荷重で第1、第2可動板26,27を元位置に復帰させ、第1、第2可動板26,27と可動板28との間の間隙αを確保することができる。
更に大きな振動が入力された場合には、下向きに大きく変形した弾性体17のストッパ部17aが仕切部材19の上面に当接することで、弾性体17の過剰な変形を防止することができる。
図6のグラフには、防振支持装置Mに入力される振動の周波数と動ばね定数との関係が示される。破線は可動板28が第1、第2可動板ホルダ26,27との間に間隙αを有する状態に対応し、実線は間隙αを有さない状態に対応しており、間隙αを消滅させて可動板を28を拘束することで動ばね定数が増加することが分かる。
図7のグラフには、防振支持装置Mに入力される振動の周波数と減衰力を表す指標となるtanδ(ロスタンジェント)との関係が示される。破線は可動板28が第1、第2可動板ホルダ26,27との間に間隙αを有する状態に対応し、実線は間隙αを有さない状態に対応しており、間隙αを消滅させて可動板を28を拘束することで減衰力が増加することが分かる。
図8〜図12は本発明の第2実施例を示すもので、図8は前記図2に対応する図(可動板の非拘束状態)、図9は図8の9−9線断面図、図10は図8に対応する作用説明図(アイドル時における可動板の拘束状態)、図11は図8に対応する作用説明図(粗い路面における可動板の拘束状態)、図12は振動の入力周波数と動ばね定数との関係を示すグラフである。
第1実施例の仕切部材19は、第1バックアッププレート24の下面にだけストッパ部材32を備えていたが、第2実施例の仕切部材19は、第1バックアッププレート24の下面と第2バックアッププレート25の上面とにそれぞれ第1、第2ストッパ部材32,37を備えている。第1ストッパ部材32の下面には第1可動板ホルダ26の上面に当接するストッパ突起32a,32bが形成されるとともに、第2ストッパ部材37の上面には第2可動板ホルダ27の下面に当接するストッパ突起37a,37bが形成される。
アクチュエータ35により昇降する駆動部材36は円柱状の部材であって、その上下部外周に第1フランジ36aおよび第2フランジ36bを備えるとともに、アイドルオリフィス36cが上下に貫通する。第2ストッパ部材37の中央部には、駆動部材36の下端内周に弾性的に係合可能な円筒状の弁座37cが一体に形成される。そして第2バックアッププレート25および第2ストッパ部材37には開口h5が形成されている。
アクチュエータ35によって駆動部材36は上昇位置、中間位置および下降位置をとることができ、駆動部材36が図10に示す上昇位置にあるとき、駆動部材36の第2フランジ36bは第2可動板ホルダ27の下面を押し上げ、第1、第2可動板ホルダ26,27は第1ストッパ部材32に押し付けられて可動板28との間の間隙αが消滅する。このとき、駆動部材36の下端は弁座37cから上方に離間しており、第1、第2液室22,23はアイドルオリフィス36cおよび開口h5を介して相互に連通している。
また駆動部材36が図8に示す中間位置にあるとき、駆動部材36の第1フランジ36aおよび第2フランジ36bは第1、第2可動板ホルダ26,27から離間しており、可動板28と第1、第2可動板ホルダ26,27との間には間隙αが形成される。このとき、駆動部材36の下端は弁座37cに着座し、アイドルオリフィス36cおよび開口h5を介しての第1、第2液室22,23の連通は遮断される。
また駆動部材36が図11に示す下降位置にあるとき、駆動部材36の第1フランジ36aは第1可動板ホルダ26の上面を押し下げ、第1、第2可動板ホルダ26,27は第2ストッパ部材37に押し付けられて可動板28との間の間隙αが消滅する。このとき、駆動部材36の下端は弁座37cに着座し、アイドルオリフィス36cおよび開口h5を介しての第1、第2液室22,23の連通は遮断される。
しかして、車両が停止していてエンジンEがアイドリング状態にあるとき、アクチュエータ35で駆動部材36を図10の上昇位置とし、可動板28を拘束するとともに、第1、第2液室22,23をアイドルオリフィス36cを介して連通させることで、アイドルオリフィス36cの液柱共振作用で動ばね定数を低減し、図12に実線で示すように30Hz以下の周波数のエンジンEのアイドル騒音を効果的に低減することができる。
また車両が平坦な路面を走行する場合には、路面から伝達される騒音が小さいためにエンジンEの騒音が気になるが、このような場合には、アクチュエータ35で駆動部材36を図8の中間位置とし、可動板28の拘束を解除するとともに、アイドルオリフィス36cを介しての第1、第2液室22,23の連通を遮断することで、第1液室22の微小な容積変化を可動板28の振動で吸収して動ばね定数を低下させ、エンジンEの騒音を効果的に低減することができる。
また車両が粗い路面を走行する場合には、アクチュエータ35で駆動部材36を図11の下降位置とし、可動板28を再び拘束するとともに、アイドルオリフィス36cを介しての第1、第2液室22,23の連通を遮断することで、路面から入力される大振幅の振動を減衰通路30を行き来する液体の減衰力で効果的に減衰させ、車両の乗り心地を高めることができる。
この第2実施例によれば、アイドルオリフィス36cの機能、可動板28の機能および減衰通路30の機能を1個のアクチュエータ35で切り換えることができ、部品点数および構造の簡素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。
例えば、実施例の防振支持装置Mは自動車のエンジンEの支持に適用されているが、本発明は他の任意の用途に適用することができる
防振支持装置の縦断面図 図1の2部拡大図(可動板の非拘束状態) 図2の3−3線断面図 仕切部材の分解図 図2に対応する作用説明図(可動板の拘束状態) 振動の入力周波数と動ばね定数との関係を示すグラフ 振動の入力周波数とロスタンジェントとの関係を示すグラフ 本発明の第2実施例に係る、前記図2に対応する図(可動板の非拘束状態) 図8の9−9線断面図 図8に対応する作用説明図(アイドル時における可動板の拘束状態) 図8に対応する作用説明図(粗い路面における可動板の拘束状態) 振動の入力周波数と動ばね定数との関係を示すグラフ
12 第1取付部材
13 第2取付部材
17 弾性体
19 仕切部材
22 第1液室
23 第2液室
26 第1可動板ホルダ
26a 弾性突起
27 第2可動板ホルダ
27a 弾性突起
28 可動板
30 減衰通路
35 アクチュエータ
36 駆動部材
36c アイドルオリフィス
37c 弁座
E エンジン(振動体)
F 車体フレーム(支持体)
h1 開口
h2 開口
α 間隙

Claims (3)

  1. 振動体(E)に取り付けられる第1取付部材(12)と、
    支持体(F)に取り付けられる第2取付部材(13)と、
    第1、第2取付部材(12,13)間を接続する弾性体(17)と、
    弾性体(17)の内部に区画された第1液室(22)と、
    第1液室(22)に減衰通路(30)を介して連通し、第1液室(22)の容積の拡大・縮小に応じて容積が縮小・拡大する第2液室(23)と、
    第1、第2液室(22,23)間を上下に仕切る仕切部材(19)とを備えた防振支持装置であって、
    その仕切部材(19)が、前記減衰通路(30)とは並列に第1、第2液室(22,23)を連通させる開口(h1,h2)を各々有して相互に所定間隔をおいて上下に並ぶ第1、第2可動板ホルダ(26,27)と、その第1、第2可動板ホルダ(26,27)間に微小な間隙(α)を存してフローティング支持された可動板(28)とを有しているものにおいて、
    前記仕切部材(19)内に配置され、作動状態では第1,第2可動板ホルダ(26,27)を相互に接近させるよう押圧して可動板(28)を移動不能に拘束し得る駆動部材(36)と、この駆動部材(36)を所定の第1位置及び第2位置をとり得るように昇降駆動し得るアクチュエータ(35)とを備え、
    その駆動部材(36)は、前記第1位置にあるときには作動状態となることで前記間隙(α)を無くして前記開口(h1,h2)を閉塞し、また前記第2位置にあるときには第1、第2可動板ホルダ(26,27)を解放してその両ホルダ(26,27)間に前記間隙(α)を形成可能とすることを特徴とする防振支持装置。
  2. 振動体(E)に取り付けられる第1取付部材(12)と、
    支持体(F)に取り付けられる第2取付部材(13)と、
    第1、第2取付部材(12,13)間を接続する弾性体(17)と、
    弾性体(17)の内部に区画された第1液室(22)と、
    第1液室(22)に減衰通路(30)を介して連通し、第1液室(22)の容積の拡大・縮小に応じて容積が縮小・拡大する第2液室(23)と、
    第1、第2液室(22,23)間を上下に仕切る仕切部材(19)とを備えた防振支持装置であって、
    その仕切部材(19)が、前記減衰通路(30)とは並列に第1、第2液室(22,23)間を連通させる開口(h1,h2)を各々有して相互に所定間隔をおいて上下に並ぶ第1、第2可動板ホルダ(26,27)と、その第1、第2可動板ホルダ(26,27)間に微小な間隙(α)を存してフローティング支持された可動板(28)とを有しているものにおいて、
    前記仕切部材(19)内に配置され、作動状態では第1,第2可動板ホルダ(26,27)を相互に接近させるよう押圧して可動板(28)を移動不能に拘束し得る駆動部材(36)と、この駆動部材(36)を所定の第1位置及び第2位置並びにその両位置の中間の第3位置をとり得るように昇降駆動し得るアクチュエータ(35)とを備え、
    その駆動部材(36)には、前記減衰通路(30)及び前記開口(h1,h2)とは並列に第1、第2液室(22,23)間を連通させるオリフィス(36c)が設けられると共に、そのオリフィス(36c)を前記駆動部材(36)との係合時には遮断し、非係合時には開放する弁座(37c)が前記仕切部材(19)に設けられ、
    前記駆動部材(36)は、前記第1位置にあるときには作動状態となることで前記間隙(α)を無くして前記開口(h1,h2)を閉塞すると共に前記弁座(37c)に対しては係合状態にあり、また前記第3位置にあるときには第1、第2可動板ホルダ(26,27)を解放してその両ホルダ(26,27)間に前記間隙(α)を形成可能とすると共に前記弁座(37c)に対しては係合状態にあり、さらに前記第2位置にあるときには作動状態となることで前記間隙(α)を無くして前記開口(h1,h2)を閉塞すると共に前記弁座(37c)に対しては非係合状態にあることを特徴とする防振支持装置。
  3. 第1、第2可動板ホルダ(26,27)は相互に接触する弾性突起(26a,27a)を備えており、弾性突起(26a,27a)は第1、第2可動板ホルダ(26,27)が相互に接近したときに圧縮されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の防振支持装置。
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