JP5436180B2

JP5436180B2 - 液封入式防振装置

Info

Publication number: JP5436180B2
Application number: JP2009280862A
Authority: JP
Inventors: 龍也堤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: JP2011122668A

Description

本発明は液封入式防振装置、より詳細には、主液室及び副液室内の液体が制限通路内を流動する際の通路内の液柱共振、液体が制限通路から受ける流動抵抗、弾性部材の変形等に基づいて、振動発生側に入力された振動を減衰するとともに、振動伝達側部材に対して絶縁する液封入式防振装置、なかでも、主液室と副液室とを区画する仕切部材の変形等による高周波防振特性の変化や、液圧上昇による異音の発生、仕切部材の構成部分の破損等を防止することが可能な液封入式防振装置に関するものである。

従来、エンジン等の振動発生側部材から車体フレーム等の振動伝達側部材への振動の伝達を抑制するための防振装置としては、例えば特許文献１に記載されたもののように、装置内部に液体を封入した液封入式防振装置がある。

即ち、特許文献１には、「第１取付け具と、筒状の第２取付け具と、これらを連結するゴム状弾性材から成る防振基体と、前記第２取付け具に取付けられて前記防振基体との間に液体封入室を形成するダイヤフラムと、前記液体封入室を前記防振基体側の第１液室と前記ダイヤフラム側の第２液室に仕切る仕切り体と、前記第１液室と第２液室を連通させるオリフィスとを備え、前記仕切り体は、弾性仕切り膜と、この弾性仕切り膜の変位量をその両側から規制する一対の互いに連結された格子部材とから成る液封入式防振装置であって、前記第２取付け具の内周部と、少なくとも一方側の格子部材との間に弾性体が介在して、前記仕切り体が前記第２取付け具に弾性支持されている液封入式防振装置」が記載されており、この液封入式防振装置では、「より高い高周波数域で低動ばね化を図ることができる」とする。

しかし、このような従来技術において、加工の容易性及び軽量化等の観点から、前記仕切り体を合成樹脂材料によって形成した場合、その仕切り体が、装置内に封入した液体によって膨潤することにより、周面を剛性部材にて拘束されることになる前記格子部材が、仕切り体の厚み方向でいずれかの液室側に向けて凸となる形状に変形してしまうという問題があり、これによって、装置の高周波防振特性が変化し、また、液圧上昇による異音の発生、甚だしくは格子部材の破損等が生じるという問題があった。また、このような変形は、その仕切り体が、カシメ等による外力を受けた際にも同様に生じてしまうことが知られている。

特開第２００５−２７３６８９号公報

そこで、本発明は、主及び副液室間を仕切る仕切部材がカシメ等の外力を受けることによる仕切部材の構成部分の変位や、該構成部分を合成樹脂材料で形成した場合の材料の膨潤による変位を抑制し、装置の高周波防振特性の変化、液圧上昇による異音の発生、及び部材の変形による破壊が生じることのない液封入式防振装置を提供することを目的とする。

発明者らは、上記課題を解決する液封入式防振装置を提供すべく鋭意検討していたところ、仕切部材において弾性仕切り膜（メンブラン）の変位量を規制する構成部分の少なくとも一方の形状を工夫して設計することが効果的であることを知見し、本発明を完成するに到った。
従って、上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明の液封入式防振装置は、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に連結されるコア部材と、他方側に連結される筒状部材と、該筒状部材を、一方の端部側で前記コア部材の外周面に液密に連結する弾性部材と、前記筒状部材の他方の端部側に液密に取り付けたダイヤフラムと、該ダイヤフラムの内側に区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室と、該流体室を前記コア部材側の主液室と、前記ダイヤフラム側の副液室とに仕切る仕切部材とを具え、
前記仕切部材が、メンブランと、該メンブランを支持するメンブラン支持部と、該メンブラン支持部とともに前記メンブランの変形量もしくは変位量を制限するメンブラン押さえと、前記主液室と副液室との連通をもたらす制限通路とを有するとともに、前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえのそれぞれが、前記主及び副液室の方向に貫通する貫通孔を有する液封入式防振装置であって、
前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえの少なくとも一方の前記貫通孔内に延在する３本以上の梁を設けるとともに、各梁を、該貫通孔の孔縁から該貫通孔の中心を避ける方向に延在させて、隣接する他の梁の中間部に連結することによって前記貫通孔を複数の窓に区画してなることを特徴とするものである。

請求項１に記載したところにおいて、より好ましくは、前記梁を設けた貫通孔を有する前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえの少なくとも一方を、合成樹脂によって構成する。

ここで、上記合成樹脂としては、特に制限するものではなく、例えば、６ナイロン（ＰＡ６）、６６ナイロン（ＰＡ６６）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。

請求項１または２に記載したところにおいて、好ましくは、前記梁の厚み寸法ｄを該梁の幅寸法Ｗよりも大きくする。

請求項１〜３のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記梁によって区画される複数の窓の配置を、前記仕切部材の厚み方向と垂直な平面内で回転対称とする。

ここで、本発明において「回転対称」とは、貫通孔の中心を軸に前記平面内で３６０°回転させる間に、窓の配置が回転前の配置と一致したものとなる回転位置が、少なくとも２つ以上あることを言う。

請求項１〜４のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記梁を、前記仕切部材の厚み方向と直角な平面内で湾曲または屈折した形状とする。

請求項１〜５のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記梁を設けた貫通孔を円形とする。

請求項１〜６のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記貫通孔の中心から前記梁の幅方向中心線に引いた垂線の長さを、前記梁の幅寸法Ｗの２〜５倍の範囲とする。請求項１〜７のいずれかに記載したところにおいて、好ましくは、前記複数の窓の形状を含む前記貫通孔の形状が非線対称である。

本発明の液封入式防振装置に用いることができる仕切部材９を底面図及び断面図で例示する図１（ａ）及び（ｂ）において、仕切部材９は、メンブラン１０と、メンブラン支持部１１と、メンブラン押さえ１２と、制限通路１３とを有する。メンブラン支持部１１には貫通孔１４が配されるとともに、貫通孔１４には、図示例では、該貫通孔１４の孔縁から該貫通孔１４の中心Ｇを避けて直線状に延在する４本の梁１５が設けられており、この梁１５は、隣接する他の梁１５の中間部に連結することによって、前記貫通孔を５つの窓１６，１７に区画している。
尚、図に示すところでは明確ではないが、メンブラン押さえ１２にも同様の貫通孔が配されており、この貫通孔は相互に交差する直線的な２本の梁によって４つの小窓に区画されている。ここで、メンブラン１０はゴム膜その他の膜状弾性体により、メンブラン支持部１１は合成樹脂材料により、そして、メンブラン押さえ１２は金属により、それぞれ構成されている。
また、図示例では、前記貫通孔１４の直径Ｄをφ４４、前記梁１５の幅Ｗを１．５ｍｍ、同梁１５の厚みｄを３ｍｍとしている。ここで、Ｗ及びｄは、Ｗ＜ｄの関係を満たすものとする。

以上のような仕切部材９を適用してなる、本発明の液封入式防振装置は、図１に示すように、前記メンブラン支持部１１及び前記メンブラン押さえ１２の少なくとも一方の貫通孔１４内に延在する３本以上（図示例では４本）の梁１５を設けるとともに、各梁１５を、該貫通孔１４の孔縁から該貫通孔１４の中心Ｇを避けて延在させて、隣接する他の梁１５の中間部に連結することによって前記貫通孔１４を複数の（図示例では５つの）窓１６，１７に区画してなることを特徴とする。

上記手法にて梁１５を設ける場合、貫通孔１４は、各梁１５によって該貫通孔１４の中央部に区画される窓１７（以下、中央窓１７と称呼する場合がある）と、２本の梁１５及び貫通孔１４の孔縁により区画されて前記中央窓１７の周囲に位置する窓１６（以下、外側窓１６と称呼する場合がある）とに区画されることになる。尚、縁部窓１６の数は、貫通孔１４に設けた前記梁１５の本数と等しくなる。また、図示されていないが、前記中央窓１７は梁１５と同一の材料で埋められていてもよい。

この構造によれば、仕切部材９のメンブラン支持部１１が、カシメ等による外力を受けて、或いは、装置内に封入した液体により膨潤して、半径方向の内方側に向けて変形した場合、各梁１５は、貫通孔１４を縮径させる方向の力を受けて隣接する他の梁１５の中間部を押圧するも、該他の梁１５がその押圧方向に撓むことによって縮径方向の力を効果的に緩和する。そのため、これら梁１５は、仕切部材９の厚み方向に変形することなく、該厚み方向と直角の平面内で撓み変形することとなるので、各梁１５とメンブラン１０との間隔は常に一定に維持されることになる。
尚、図１（ａ）に示す仕切部材９の各梁１５が上記のように撓みδ_θを生じる場合、貫通孔１４の中央部に位置する中央窓１７は、反時計回りに回転する。

これがため、高周波振動入力に対する、メンブラン１０の変動量が変化することがなく、これによる装置の防振特性の変化を防止することができる。
即ち、本発明により、仕切部材に用いた構成部分のカシメ等の外力等に起因する、装置の特性変化や異音の発生及び部材の破壊等の不具合を防止した液封入式防振装置を提供することが可能となる。

また、本発明の防振装置においては、加工容易性の観点から、前記梁１５を設けた貫通孔１４を有する前記メンブラン支持部１１及び前記メンブラン押さえ１２の少なくとも一方を、合成樹脂によって構成することができる。この場合、合成樹脂で構成した構成部分の膨潤による変位も、本発明の構成によって抑制することができるため、装置の防振特性を損ねることなく加工容易性を確保することが可能である。

さらに、本発明の防振装置において、図示例のように、前記梁１５の厚み寸法ｄを該梁１５の幅寸法Ｗよりも大きくすることが好ましい。
Ｗ＜ｄとすれば、梁１５を前記平面内でより屈曲させやすくし、逆に厚み方向に屈曲させにくくさせることができるので、本発明による装置の防振特性の変化抑制効果をより有利に発揮させることができる。

加えて、本発明の防振装置において、図示例のように、前記梁１５によって区画される複数の窓１６，１７の配置が、前記仕切部材９の厚み方向と直角な平面内で回転対称であることが好ましい。
窓１６，１７の配置を前記平面内で回転対称とすれば、メンブラン支持部１１に圧縮変形が生じた際に、各梁１５が均等に撓みやすくなる。この場合、中央窓１７は貫通孔１４の中心Ｇを軸に、その位置を変化させることなく回転するので、例えば、いずれかの窓１６，１７の面積の極端な変化生じてしまうことがなく、これに起因する装置の防振特性の変化を防止することができる。

さらにまた、本発明の防振装置において、前記梁を、前記仕切部材の厚み方向と直角な平面内で湾曲または屈折した形状とすることにより、梁が前記平面内で撓みやすくなり、梁の縮径方向の変形をより吸収させやすくすることができるので、メンブランとメンブラン支持部との距離ｘを変化させることなく、メンブラン支持部のカシメ等による半径方向内向きの変形を該梁の変形によって吸収させることができる。即ち、この構造によれば、仕切部材のメンブラン支持部が半径方向の内方側に向けて変形した場合、各梁は、圧縮方向の力を受けることになるも、湾曲形態を有することから、それの厚み方向に撓むことなく、該厚み方向と直角の平面内で撓み変形することとなるので、メンブランとメンブラン支持部との間隔は常に一定に維持されることになる。

さらに、本発明を適用するにあたっては、図示例のように、前記梁１５を設けた貫通孔１４が円形である場合に好適である。貫通孔１４が円形であれば、仕切部材９が変形した場合に、貫通孔１４の孔縁の縮径方向変位が均一になりやすいため、例えば、各窓１６，１７の面積が変形前後で不均一になってしまうことによる防振特性の変化等を効果的に抑制できる。

加えて、本発明の防振装置において、前記貫通孔１４の中心Ｇから前記梁１５の幅方向中心線に引いた垂線の長さｒを、前記梁１５の幅寸法Ｗの２〜５倍の範囲内とすることにより、初期特性と変形防止効果の両立を実現することができる。即ち、長さｒを幅寸法Ｗの５倍以上とした場合、メンブラン１０の中央部を押さえることができなくなって初期特性が悪くなるおそれがあり、一方、長さｒを幅寸法Ｗの２倍以下とした場合、梁１５が撓みにくくなって縮径方向の力を十分に緩和することができなくなることにより、部材変形による装置の特性変化が大きくなるおそれがある。

（ａ）は、本発明に従う液封入式防振装置に用いることができる仕切部材をメンブラン支持部側から見た底面図であり、（ｂ）は、上記仕切部材のＡ_１−Ａ_１線に沿う断面図である。液封入式防振装置の実施形態を示す縦断面図である。（ａ）は、本発明に従う液封入防振装置に用いることができる他の仕切り部材をメンブラン支持部側から見た底面図であり、（ｂ）は、上記他の仕切り部材のＡ_２−Ａ_２線に沿う断面図である。（ａ）は、本発明に従う液封入防振装置に用いることができるさらに他の仕切り部材をメンブラン支持部側から見た底面図であり、（ｂ）は、上記さらに他の仕切り部材のＡ_３−Ａ_３線に沿う断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の液封入式防振装置に用いることができる仕切部材の、合成樹脂製の部分に配する貫通孔及び梁の他の形成例を概略的に示す線図である。（ａ）は、比較例としての仕切り部材をメンブラン支持部側から見た底面図であり、（ｂ）は、上記比較例としての仕切部材のＡ_４−Ａ_４線に沿う断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図２に示す実施形態において、液封入式防振装置１は、振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側の部材に連結されるコア部材２と、他方側に連結される筒状部材３と、筒状部材３を、一方の端部側でコア部材２の外周面に液密に連結する弾性部材４と、筒状部材３の他方の端部側に液密に取り付けたダイヤフラム５と、ダイヤフラム５の内側に区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室６と、流体室６をコア部材２側の主液室７とダイヤフラム５側の副液室８とに仕切る仕切部材９とを具える。

尚、この仕切部材９は、先に記載した図１の仕切部材９と同一のものである。この仕切部材９は、図示例では、弾性部材４と筒状部材３とによって周囲を締付固定されており、拡径方向への変形を拘束されている。

ここで、この仕切部材９は、メンブラン支持部１１及び前記メンブラン押さえ１２のいずれか一方、図１及び２に示すところではメンブラン支持部１１の貫通孔１４内に、延在する３本以上の梁１５を設けるととともに、各梁１５を、該貫通孔１４の孔縁から該貫通孔１４の中心Ｇを避けて延在させて、隣接する他の梁１５の中間部に連結することによって前記貫通孔１４を複数の窓１６，１７に区画することが肝要である。
尚、この場合、各梁１５は、両側に隣接する２つの他の梁のいずれに連結させても良い。また、特に限定するものではないが、梁１５の幅Ｗは、１〜３ｍｍ程度が好ましく、厚みｄは、２〜６ｍｍ程度が好ましい。

本発明では、メンブラン支持部１１及びメンブラン押さえ１２の少なくとも一方の貫通孔が上記平面内で湾曲または屈折した梁によって区画されていればいいため、例えば、メンブラン押さえ１２の貫通孔のみを、上記方法にて区画することもでき、さらには、メンブラン支持部１１及びメンブラン押さえ１２の両方の貫通孔を、同様に区画することもできる。

また、本発明において、貫通孔１４の形状はどのような形状であってもよく、上記に例証した円形のものの他、例えば、図５（ａ）に示すような四角形等の多角形のもの等にも適用することが可能である。

さらに、本発明では、貫通孔１４に設ける梁１５の本数は３本以上であればよく、図３に示すもののように３本の梁１５で区画したり、図５（ｃ）に示すもののように５本の梁１５で区画したりすることができる。
その際、梁１５は、図１に示すような直線状とする他に、図４（ａ）に示すもののように、仕切部材２０９の厚み方向に直角な平面内で曲率半径Ｒで湾曲させたり、また、図５（ｂ）に示すもののように、上記平面内で屈折させて設けたりすることができる。

また、その際、貫通孔を上記方法にて区画したメンブラン支持部１１及びメンブラン押さえ１２の少なくとも一方を合成樹脂によって構成すれば、合成樹脂の膨潤による変形も抑制することができる他、加工容易性を得ることが可能である。

図４（ａ）及び（ｂ）に示す仕切部材２０９は、梁１５を湾曲させてある点を除いて、図１の仕切部材９と同一のものである。このように梁１５を湾曲させて設けることによって、さらに、梁１５を所望の方向に撓ませやすくすることができる。

図１（ａ）及び（ｂ）に示したところに従って、本発明の仕切部材９のモデルを作成した。その際、梁１５の厚みｄ及び幅Ｗを表１に示すように異ならせた２つのモデルを作成し、これを実施例１及び２とした。尚、各梁１５は、貫通孔１４の中心Ｇから各梁１５の幅方向中心線に引いた垂線の長さｒが７．５ｍｍになるよう、貫通孔１４の中心Ｇからずらして設けた。

図６（ａ）及び（ｂ）に示す仕切部材３０９は、直線状に延在して貫通孔１０の中心Ｇで相互に直角に交差する２本の直線的な梁１５によって、該貫通孔１０を相互に合同な４つの窓１６に区画したものである。

同様に、図６（ａ）及び（ｂ）に示したところに従って、表１に示すように梁１５の厚みｄ及び幅Ｗを異ならせた２つの仕切部材３０９のモデルを作成し、これを従来例１及び２とした。尚、実施例１及び２並びに従来例１及び２のそれぞれについて、貫通孔の直径Ｄをφ４４とした。

かくして得られた従来例及び実施例の各モデルに対し、メンブラン押さえの形状、大きさ及び仕切部材の最大径の大きさが固定された拘束条件の下で、メンブラン支持部を３％膨張させた場合の、メンブランとメンブラン押さえとの間の距離ｘの変化の最大量を測定し、従来例１を１００として指数化した。表１にその結果を示す。

表１に示すように、梁の厚みｄ及び幅Ｗが同一の場合、本発明による実施例１及び２は、従来例１及び２よりもメンブラン‐メンブラン押さえ間の距離変化の最大量が小さいことがわかる。また、実施例１と実施例２の結果を比較すれば、梁の厚みｄを梁の幅Ｗに対してＷ＜ｄとすることにより、さらにこの距離変化の最大量を小さくできることがわかる。

上記結果より、本発明の液封入式防振装置は、仕切部材がカシメ等の外力を受けることによる仕切部材の構成部分の変位や、材料の膨潤による変位を効果的に抑制するものであると言える。

１防振装置
２コア部材
３筒状部材
４弾性部材
５ダイヤフラム
６流体室
７主液室
８副液室
９仕切部材
１０メンブラン
１１メンブラン支持部
１２メンブラン押さえ
１３制限通路
１４貫通孔
１５梁
１６外側窓
１７中央窓
１０９仕切部材
２０９仕切部材
３０９仕切部材
Ｄ貫通孔の直径
Ｒ梁の曲率半径
Ｗ梁の幅
ｄ梁の厚み
δ_θ 撓み
Ｇ貫通孔の中心

Claims

振動発生側もしくは振動伝達側のいずれか一方側に連結されるコア部材と、他方側に連結される筒状部材と、該筒状部材を、一方の端部側で前記コア部材の外周面に液密に連結する弾性部材と、前記筒状部材の他方の端部側に液密に取り付けたダイヤフラムと、該ダイヤフラムの内側に区画される空間内に非圧縮性の液体を封入してなる流体室と、該流体室を前記コア部材側の主液室と、前記ダイヤフラム側の副液室とに仕切る仕切部材とを具え、
前記仕切部材が、メンブランと、該メンブランを支持するメンブラン支持部と、該メンブラン支持部とともに前記メンブランの変形量もしくは変位量を制限するメンブラン押さえと、前記主液室と副液室との連通をもたらす制限通路とを有するとともに、前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえのそれぞれが、前記主及び副液室の方向に貫通する貫通孔を有する液封入式防振装置であって、
前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえの少なくとも一方の前記貫通孔内に延在する３本以上の梁を設けるとともに、各梁を、該貫通孔の孔縁から該貫通孔の中心を避ける方向に延在させて、隣接する他の梁の中間部に連結することによって前記貫通孔を複数の窓に区画してなることを特徴とする液封入式防振装置。
前記梁を設けた貫通孔を有する前記メンブラン支持部及び前記メンブラン押さえの少なくとも一方を、合成樹脂によって構成する請求項１に記載の液封入式防振装置。
前記梁の厚み寸法ｄを該梁の幅寸法Ｗよりも大きくしてなる請求項１または２に記載の液封入式防振装置。
前記梁によって区画される複数の窓の配置が、前記仕切部材の厚み方向と直角な平面内で回転対称である請求項１〜３のいずれかに記載の液封入式防振装置。
前記梁が、前記仕切部材の厚み方向と直角な平面内で湾曲または屈折した形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載の液封入式防振装置。
前記梁を設けた貫通孔が円形である請求項１〜５のいずれかに記載の液封入式防振装置。
前記貫通孔の中心から前記梁の幅方向中心線に引いた垂線の長さが、前記梁の幅寸法Ｗの２〜５倍の範囲である請求項１〜６のいずれかに記載の液封入式防振装置。
前記複数の窓の形状を含む前記貫通孔の形状が非線対称である請求項１〜７のいずれかに記載の液封入式防振装置。