JP5210558B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車、一般産業用機械等に適用され、エンジン等の振動発生部から車体等の振動受け部へ伝達される振動を遮断及び吸収する防振装置に関する。

自動車には、エンジンと車体（フレーム）との間で振動伝達を阻止するために流体封入式エンジンマウント（防振装置）が配置されている。この種のエンジンマウントは、外筒金具（第１部材）と内筒金具（第２部材）とを弾性体により連結するとともに、外筒金具の一端の開口部が、外筒金具の内側に向けて突出するダイヤフラムにより閉塞されているものである。そして、ダイヤフラムと弾性体との間に形成された空間を仕切部材により主液室と副液室とに区画し、これら主液室と副液室とをシェイクオリフィス等のオリフィス通路により連通させたものである。

例えば、特許文献１に示すエンジンマウントは、蓋に形成された外気と連通する開口から空気室内へ圧力流体を注入してダイヤフラムを仕切り板へ圧接し、この状態において本体部に形成された外気と連通する孔からゴム弾性体に囲まれた室に流体を所定量充填することで、静荷重がかかった状態においてダイヤフラムに負荷がかからない状態にしているものがある。
特開平４−３１２２３５号公報

ところで、上述のエンジンマウントでは、路面の凹凸等により大きな振動荷重（バウンド荷重）が入力され、主液室内の液圧が急激に上昇した後に、逆方向の荷重（リバウンド荷重）が入力されると、主液室の液圧が負圧になることがある。主液室内の液圧が負圧になると、主液室内の流体中に多数の気泡が生成されるキャビテーションが発生する。キャビテーションは、その後の液圧変化（圧力上昇）に伴って気泡が消滅する時に異音を発生し、その異音が車室内に伝達されることから静粛性の悪化を招くことになる。また液圧上昇の開始後に気泡が完全に消滅するまでに一定の時間を要することから、入力振動に対する主液室の液圧変化量が小さくなり、エンジンマウントの振動吸収性能を低下させる原因ともなる。

特許文献１のエンジンマウントにあっては、キャビテーションを起こしうる大きなバウンド荷重が入力されて主液室内の液圧が急激に上昇すると、主液室内の流体が大量に副液室側へ流入する。そして、前記バウンド荷重に対するリバウンド荷重が入力されると、主液室は急激に元の体積に復元しようとする。しかしながら、特許文献１のエンジンマウントはダイヤフラムにほとんど負荷がかからない状態になっているので、副液室内の液圧は大気圧程度であり、副液室に流入した流体が主液室に戻りにくくなっている。その結果、主液室内が負圧となりやすく、キャビテーションが発生しやすくなるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、キャビテーションの発生を抑制することができる防振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の防振装置は、振動受け部に連結され、筒状に形成された第１部材と、前記第１部材の内周側に配置されるとともに、振動発生部に連結され、前記振動発生部を下方から支持する第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間を弾性的に連結するとともに、前記第２部材から前記第１部材に向かうに従い下方に向けて延在し、前記第１部材の一方の開口部を閉塞する弾性体と、前記第１部材における他方の開口部を閉塞するダイヤフラムと、前記第１部材の内部に封入された液体と、前記第１部材の内部を、前記弾性体側の主液室および前記ダイヤフラム側の副液室に仕切る仕切部材と、前記主液室と前記副液室とを互いに連通するオリフィス通路とを備えた防振装置において、前記初期静荷重の入力により、前記主液室から前記副液室に前記液体が流入するように形成されるとともに、前記第２部材に対して、初期静荷重が入力された場合に、前記ダイヤフラムの全面に張力が付与され、前記ダイヤフラムは、前記初期静荷重が入力される前の状態で、前記副液室の外側に向かって突出するように組み付けられていることを特徴とする。
本発明では、振動荷重が入力された場合に、ダイヤフラムに張力が付与されるので、副液室内の液圧が正圧（大気圧以上）になる。そのため、バウンド荷重の入力により主液室から副液室に流入した流体が、リバウンド荷重の入力時に再び主液室に流入しやすくなる。これにより、リバウンド荷重の入力時における主液室内の急激な液圧低下を緩和することが可能になり、キャビテーションの発生を抑制することができる。

また、初期静荷重が入力された場合にダイヤフラムに張力が付与されるように形成することで、初期静荷重に加え振動荷重が入力された場合にはダイヤフラムに大きな張力が付与されることとなる。したがって、リバウンド荷重の入力時における主液室内の急激な液圧低下をより効果的に緩和することが可能になる。
さらに、初期静荷重の入力のみによりダイヤフラムを膨張させることが可能になり、ダイヤフラムに張力を付与し易くなる。また、従来技術のダイヤフラムの組み付け方向を逆転させたものであり、従来のダイヤフラムを流用して簡単に組み立てることができる。

本発明によれば、振動荷重が入力された場合に、ダイヤフラムに張力が付与されるため、リバウンド荷重の入力時における主液室内の急激な液圧低下を緩和することが可能になり、キャビテーションの発生を抑制することができる。

次に、図１に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態におけるエンジンマウントの全体構成を示す断面図である。
図１に示すように、エンジンマウント（防振装置）１０は、自動車における振動発生部であるエンジンを振動受け部である車体へ支持するものである。なお、以下の説明において、図中の符号Ｓはエンジンマウント１０の軸心を示しており、この軸心Ｓに沿った方向をエンジンマウント１０の軸方向とする。

エンジンマウント１０は、筒状のブラケット金具１２と、ブラケット金具１２に内嵌固定された円筒形状の外筒金具（第１部材）１４と、外筒金具１４の内周側の上方に略同軸的に配置された内筒金具（第２部材）１６と、外筒金具１４と内筒金具１６との間に配置されたゴム材料等からなる弾性体１８とを備えている。

ブラケット金具１２は筒状の部材であり、一方の開口部を閉塞するように頂板部４２が配置されている。その頂板部４２の中央部には内筒金具１６の挿通孔４３が形成されている。また、他方の開口部側には径方向外側に拡大した拡径部４５が形成されている。ブラケット金具１２の外周面には脚部材（不図示）が固着され、その脚部材がボルトを介して車体側に締結固定される。

外筒金具１４には、上端部に円筒状の大径部２８が形成されるとともに、下端側に大径部２８に対して小径とされた円筒状の小径部３０が形成されている。外筒金具１４には、大径部２８と小径部３０との間に内周側へ縮径された絞り部３２が全周に亘って形成されている。

また、内筒金具１６は砲弾形状の部材であって、その上部には軸心Ｓに沿って延びる連結部２２が形成されている。この連結部２２は、ブラケット金具１２の挿通孔４３に挿通されており、その中心部にねじ孔２４が穿設されている。このねじ孔２４にボルト２６が捻じ込まれてエンジン側ブラケット（不図示）が固定され、内筒金具１６はエンジン側ブラケットを介してエンジン側に締結固定される。一方、内筒金具１６の下側には、下方に向けて先細るテーパ部２１が形成されている。そして、連結部２２とテーパ部２１との間には、内筒金具１６の径方向外側に張り出すアンカ部２０が形成されている。

弾性体１８は、外周面が外筒金具１４における大径部２８及び絞り部３２の内周側に加硫接着されるとともに、内周面が内筒金具１６におけるテーパ部２１の外周側に加硫接着されている。これにより、内筒金具１６と外筒金具１４とは弾性的に連結される。外筒金具１４と内筒金具１６との間には、内筒金具１６におけるテーパ部２１の周囲を囲んで弾性体１８を貫通するインナーリング３５が内装されている。また、弾性体１８の内周面の上端部は、アンカ部２０の外周を包み込むように延設され、ブラケット金具１２とともにリバウンドストッパ機構が形成されている。一方、弾性体１８の下側は、凹状に形成され、後述する主液室８４と副液室８６とが形成される液室形成領域３４として構成されている。

外筒金具１４の小径部３０の内周側には、円筒形状のダイヤフラム支持部材８０が嵌挿されている。
ここで、ダイヤフラム支持部材８０の内周側には、ゴム等の弾性材料からなるダイヤフラム８２が加硫接着されている。ダイヤフラム８２は凸の椀状に形成され、軸心Ｓに沿って下方（液室形成領域３４の外側）へ突出するように組み付けられている。ダイヤフラム支持部材８０は、外筒金具１４の小径部３０を径方向内側にかしめることによって固定されている。これにより、液室形成領域３４内が閉塞され、その内部には流体が封入される。なお、液室形成領域３４内に充填される流体としては、エチレングリコール、水等が用いられる。

液室形成領域３４内には、このダイヤフラム支持部材８０と外筒金具１４の絞り部３２との間に挟持された仕切部材４４が設けられている。
そして、仕切部材４４を挟んで液室形成領域３４の下側がダイヤフラム８２により閉塞され、仕切部材４４とダイヤフラム８２との間に副液室８６が形成されている。一方、仕切部材４４を挟んで液室形成領域３４の上側が弾性体１８により閉塞され、弾性体１８と仕切部材４４との間に主液室８４が形成される。

仕切部材４４は、その中央に環状のベース部５６を備えている。このベース部５６の開口部には、この開口部を閉塞するメンブラン７５が張設されている。このメンブラン７５は、ゴム等の弾性材料により撓み変形可能に構成されている。

ベース部５６の外周側には、径方向外側に開口する断面視Ｕ字状のオリフィス溝５９が、ベース部５６を取り巻くように形成されている。このオリフィス溝５９には、上面側に周方向に沿う一部が切除された上側連通孔６１が形成されるとともに、下面側に周方向に沿う一部が切除された下側連通孔（不図示）が形成されている。また、上側連通孔６１と下側連通孔との間におけるオリフィス溝５９内には、このオリフィス溝５９内を周方向に遮断する図示しない仕切り壁が形成されている。

そして、上述した仕切部材４４のオリフィス溝５９は、上側連通孔６１を介して主液室８４と連通するとともに、下側連通孔を介して副液室８６に連通する。これにより、主液室８４と副液室８６とを互いに連通させる細長い通路であるオリフィス通路が形成されている。本実施形態のエンジンマウント１０では、オリフィス溝５９、上側連通孔６１および下側連通孔からなるオリフィス通路によりシェイクオリフィス１０８が形成される。

なお、シェイクオリフィス１０８の路長及び断面積、すなわち流路抵抗は、車両における低周波域の共振振動であるシェイク振動の周波数（例えば、８Ｈｚ〜１２Ｈｚ）に対応するように設定（チューニング）されている。

ここで、凸の椀状に形成されたダイヤフラム８２は、エンジン重量による初期静荷重が入力される前、すなわち車体に取り付けられる前の状態で、副液室８６の外側に向かって突出するように組み付けられている。そのため、初期静荷重の入力により主液室８４から副液室８６に流体が流入し、ダイヤフラム８２が下方に膨張して張力が付与されるようになっている。そして、振動荷重の入力によりダイヤフラム８２がさらに膨張して張力が増加するようになっている。

具体的には、エンジンからの初期静荷重の入力によって、エンジンマウント１０の内筒金具に下方に向かう力が作用し、吸振主体である弾性体１８が弾性変形して主液室８４を収縮させることで、主液室８４内の流体がシェイクオリフィス１０８を通って副液室８６へ流れ込む。これにより、副液室８６を構成する撓み変形可能なダイヤフラム８２が下方へ膨張することとなり、ダイヤフラム８２には常に副液室８６の内容積が復元する方向へ張力が付与された状態となる。

また、本実施形態のエンジンマウント１０は、初期静荷重の入力により主液室８４から副液室８６に流体が流入するように構成されているため、振動荷重入力時には確実にダイヤフラム８２が膨張する。そのため、初期静荷重入力時に副液室から主液室に流体が流入する構成（いわゆる吊り下げ型）のエンジンマウントに比べて、ダイヤフラム８２に張力が付与され易い構成となっている。

（作用）
次に、図１、２に基づいて本実施形態におけるエンジンマウント１０の作用を説明する。ここで、図２はエンジンマウントのダイヤフラム膨張時を示す断面図であり、具体的にはエンジンマウントへ初期静荷重が入力された場合における断面図である。
エンジンマウント１０ではエンジンまたは車体側からの振動荷重入力時に、弾性体１８が弾性変形すると、その入力振動が弾性体１８により遮断及び吸収されるようになっている。

まず、入力振動の周波数がシェイク振動の周波数（例えば、８Ｈｚ〜１２Ｈｚ）以下で、その振幅が相対的に大きい場合は、シェイクオリフィス１０８を通して主液室８４と副液室８６との間で流体が相互に流通する。

シェイクオリフィス１０８は、その路長及び断面積がシェイク振動の周波数及び振幅に適合するようにチューニングされているため、入力振動が特にシェイク振動である場合には、シェイクオリフィス１０８を流通する流体に共振現象（液柱共振）が生じ、この液柱共振の作用によってシェイク振動を特に効果的に吸収できる。
また、入力振動の周波数がシェイク振動の周波数よりも高く、その振幅が小さい場合（例えば、入力振動がアイドル振動（例えば、２０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）の場合）は、シェイク振動に適合するようにチューニングされたシェイクオリフィス１０８が目詰まり状態となり、シェイクオリフィス１０８には流体が流れ難くなる。この時、メンブラン７５が入力振動に同期して振動することにより、主液室８４内の液圧上昇を緩和することが可能になる。これにより、主液室８４内の液圧上昇に伴う動ばね定数の上昇を緩和させ、低動倍化することができるので、アイドル振動のような中高周波振動も効果的に吸収することができる。

なお、本実施形態において、シェイク振動やアイドル振動時のような振動荷重入力時には、上述したように既にダイヤフラム８２は下方に向けて膨張し、その復元方向に張力が作用しているが、この時点でのダイヤフラム８２の張力は微小であるため、張力による防振特性の低下は少ない。そのため、上述のようなシェイク振動やアイドル振動が入力された場合でも、各振動を効果的に吸収することができる。

ところで、路面の凹凸等により大きなバウンド荷重が入力され、主液室８４内の液圧が急激に上昇した後に、そのバウンド荷重に対するリバウンド荷重が入力されると、主液室８４の液圧が負圧になることがある。主液室８４内の液圧が負圧になると、主液室８４内の流体中に多数の気泡が生成されるキャビテーションが発生する。

具体的には、上述のようなキャビテーションを起こしうる大きなバウンド荷重が作用し、内筒金具１６が弾性体１８とともに主液室８４を収縮させることで、主液室８４の内容積が縮小する。これにより、主液室８４内の液圧が急激に上昇し、主液室８４内の流体がシェイクオリフィス１０８内を通って副液室８６へと大量に流れ込む。
流体が副液室８６内に流れ込むと、副液室８６の内容積が増加する。これにより、図２に示すように、ダイヤフラム８２が下側に大きく膨張する。

そして、エンジンマウント１０には、バウンド荷重が作用した後に、そのバウンド荷重に対するリバウンド荷重が作用することとなる。
この時、ダイヤフラム８２は初期静荷重により膨張して予め張力が付与されており、バウンド荷重によりさらに膨張して張力が増加している。そのため、副液室８６内の液圧は正圧（大気圧以上）となっている。
これにより、主液室８４から副液室８６内に流れ込んだ流体が、再びシェイクオリフィス１０８を介して主液室８４に流入しやすくなる。したがって、バウンド荷重の入力後にリバウンド荷重が入力される際に生じる主液室８４内の急激な液圧変化を緩和することができるため、主液室８４内が負圧になることを緩和することができる。

上述の実施形態によれば、外筒金具１４または内筒金具１６に対して、初期静荷重に加え振動荷重が入力された場合に、ダイヤフラム８２に張力が付与されるように形成されている構成とした。
この構成によれば、振動荷重が入力された場合に、ダイヤフラム８２に張力が付与されるので、副液室８６内の液圧が正圧（大気圧以上）になる。そのため、バウンド荷重の入力により主液室８４から副液室８６に流入した流体が、リバウンド荷重の入力時に再び主液室８４に流入しやすくなる。これにより、キャビテーションを起こしうる大きなバウンド荷重に対するリバウンド荷重の入力時における主液室８４内の急激な液圧低下を緩和することが可能になり、キャビテーションの発生を抑制することができる。

また、通常、副液室の内側に突出するように取り付けられるダイヤフラム８２を、外側に突出するように取り付けることで、初期静荷重の入力のみによりダイヤフラム８２を膨張させることが可能になり、ダイヤフラム８２に張力を付与し易くなる。また、従来技術とはダイヤフラム８２の組み付け方向を逆転させたものであり、従来のダイヤフラム８２を流用して簡単に組立てることができる。

なお、従来の流体封入式エンジンマウントの中には、ダイヤフラムを覆うカバー部材を備え、ダイヤフラムとカバー部材との間に密閉封止された空気室を有するものがあった。このエンジンマウントにおいて、バウンド荷重の入力により主液室から副液室に流体が流入すると、空気室内の空気が圧縮されて空気圧が上昇する。この空気圧の上昇に伴って、本発明と同様に副液室内の液圧が上昇することになる。これにより、本発明と同様にキャビテーションを抑制できることが実験で確認されている。
このような従来のエンジンマウントに対して、本発明ではダイヤフラム８２の外側にカバー部材を別途に設ける必要もない。したがって、部品点数や組み付け工数を削減することができるため、製造コストを削減することができる。さらに、カバー部材の取付スペースを省くことができるため、エンジンマウント１０の小型軽量化が可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、ダイヤフラムの形状は下方に向けた凸状に限らず、振動荷重入力時にダイヤフラムに張力が付与されるような形状であればよい。

また、ダイヤフラムには、少なくともキャビテーションを発生させる振動荷重入力時に張力が作用していればよく、エンジン等の重量による静荷重のみが作用している場合に張力が作用していなくてもよい。
また、本実施形態において、内筒金具をエンジン側に連結すると共に、外筒金具を車体側に連結したが、これとは逆に内筒金具を車体側に連結すると共に、外筒金具をエンジン側に連結するようにしてもよい。

製造コストを抑えた上で、キャビテーションの発生を抑制することができる。

本発明の実施形態におけるエンジンマウントの全体構成を示す断面図である。 エンジンマウントのダイヤフラム膨張時を示す断面図である。

符号の説明

１０ エンジンマウント（防振装置）
１４ 外筒金具（第１部材）
１６ 内筒金具（第２部材）
１８ 弾性体
４４ 仕切部材
８４ 主液室
８６ 副液室
１０８ シェイクオリフィス（オリフィス通路）

Claims (1)

1. 振動受け部に連結され、筒状に形成された第１部材と、
   前記第１部材の内周側に配置されるとともに、振動発生部に連結され、前記振動発生部を下方から支持する第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間を弾性的に連結するとともに、前記第２部材から前記第１部材に向かうに従い下方に向けて延在し、前記第１部材の一方の開口部を閉塞する弾性体と、
   前記第１部材における他方の開口部を閉塞するダイヤフラムと、
   前記第１部材の内部に封入された液体と、
   前記第１部材の内部を、前記弾性体側の主液室および前記ダイヤフラム側の副液室に仕切る仕切部材と、
   前記主液室と前記副液室とを互いに連通するオリフィス通路とを備えた防振装置において、
   前記初期静荷重の入力により、前記主液室から前記副液室に前記液体が流入するように形成されるとともに、前記第２部材に対して、初期静荷重が入力された場合に、前記ダイヤフラムの全面に張力が付与され、
   前記ダイヤフラムは、前記初期静荷重が入力される前の状態で、前記副液室の外側に向かって突出するように組み付けられていることを特徴とする防振装置。

Images