JP5555047B2 - 液封防振装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用パワートレンの防振マウント等に用いられる液封防振装置に係り、特に共振を簡単な構造でブロード化したものに関する。

オリフィス通路内へ回転体を収容し、作動液の流動に伴って回転体が回転することにより、その慣性力を利用して共振させて高減衰を得るものが公知である。

特開昭６１−１３０４３号公報

上記従来例は、回転体の慣性力をオリフィス通路内の流動マスに加えることにより短い管路にても有効に共振を発生させるものである。
しかし、このようにすると、回転体を必要とするので、その回転を確実にさせるための特別構造を必要とする。また、共振をブロード化を実現するものでもない。
したがって、このような回転体を用いずに、より簡潔な構造で共振のブロード化をすることが望まれており、本願はこのような要請の実現を目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載した液封防振装置は、弾性体のインシュレータを液室を構成する壁の一部とし、この液室内を仕切部材で主液室と副液室に区画するとともに、仕切部材に設けたオリフィス通路により主液室と副液室を連通した液封防振装置において、
主液室側又は副液室側の少なくともいずれか近傍となるオリフィス通路（８）内に可動体（２０）を配置し、抜け止め手段（３１ａ・３１ｂ）により所定範囲内で作動液とともに移動自在にするとともに、
可動体（２０）の外表面に複数の凹凸（２２、２３）を形成し、かつ流動方向へ作動液が通過する貫通穴（２５）を形成するとともに、
前記凹凸（２２、２３）は、可動体（２０）の長さ方向において不連続に適当間隔をもって複数形成されることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、上記請求項１において、前記可動体（２０）は比重が１．１〜１．４であることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、上記請求項１又は２のいずれかにおいて、
前記可動体（２０）はオリフィス通路（８）内へ複数個配置されることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、主液室側又は副液室側の少なくともいずれか近傍となるオリフィス通路（８）内に可動体（２０）を配置し、この可動体（２０）の外表面に凹凸部（２１）を形成するとともに、作動液の流動によって一体に移動自在としたので、可動体（２０）を移動させる力並びに、可動体（２０）の外表面に設けられた凹凸部（２１）による乱流の発生により、オリフィス通路を流れる振動液の流通抵抗を発生し、この流通抵抗によりオリフィス通路における液柱共振の共振効率を下げるため、液柱共振を変化させて共振のブロード化が可能になる。

しかも、可動体（２０）は抜け止め手段（３１ａ・３１ｂ）により所定範囲内で作動液とともに移動自在であるが、抜け止め手段（３１ａ・３１ｂ）に当接して移動を停止したときは、貫通穴（２５）を通して作動液を絞って流すので、さらに流通抵抗が大きくなり、一層ブロード化することができ、入力振動の大きさに応じてブロード幅を変化させることができる。
そのうえ、凸部（２２）及び凹部（２３）は、可動体（２０）の長さ方向において不連続に適当間隔をもって複数形成され、らせん溝のように連続しないので、凹凸部（２１）の表面を流れる作動液は乱流を生じて流通抵抗を大きくすることができる。

請求項２に記載した発明によれば、可動体（２０）の比重が１．１〜１．４であり、作動液の比重に近似するので、可動体（２０）は作動液の流動と共にスムーズに移動できる。このため、液柱共振発生時の摺動抵抗が大きくなり、共振のブロード化を実現できる。

請求項３に記載した発明によれば、可動体（２０）をオリフィス通路（８）内へ複数個配置したので、より大きな流通抵抗を生じさせてより広い共振のブロード化を実現できる。

本願が適用される一般的な防振マウントの模式断面図 第１実施形態に係る仕切部材の平面図 図２の３−３線断面図 下枠部材の同平面図 可動体の斜視図 可動体の動作説明図 効果を示すグラフ

以下、図面に基づいて一実施例を説明する。
図１は本願のオリフィス通路構造が適用される防振マウントの一般的構造を概略的に示す模式断面図である。
この図において、エンジン等の振動源（図示せず）へ取付けられる第１の取付金具１と車体等の振動受側（図示せず）へ取付けられる第２の取付金具２と、これらを弾性的に連結するとともに、液室の壁部の一部をなす防振ゴム等の適宜弾性部材からなるインシュレータ３と、第２の取付金具２の開口部を塞ぐことにより、内側に液室を形成するダイアフラム４と、この液室に仕切部材５により区画された主液室６及び副液室７と、これら主液室６と副液室７を連通すべく仕切部材５に形成されたオリフィス通路８とを備える。

オリフィス通路８は第１の取付金具１へ振動が入力されると、作動液が主液室６と副液室７間を流動することにより、所定の共振周波数で液柱共振し、入力振動を吸収し、第２の取付金具２側へ振動の伝達を遮断する。本実施形態では、１０〜２０Ｈｚ程度の低周波数大振幅振動を対象とするダンピングオリフィス通路として構成されている。但し、液柱共振の共振周波数は任意に設定でき、対象とする周波数域により、オリフィス通路の機能は、例えば、アイドルオリフィスや発進オリフィスなど、種々に変更できる。

図２は仕切部材５の平面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は下枠部材１２の平面図である。
図３に示すように、仕切部材５は上枠部材１０と、弾性仕切部材１１と、下枠部材１２とを重ねて一体化した構造をなす。
図２において、仕切部材５は円形をなし、金属又は樹脂製の円板状をなすふた部材である上枠部材１０の中央部に中央開口１３が設けられ、ここで主液室６と連通する。外周部にオリフィス通路の主液室側開口１４が設けられて主液室６と連通している。

図３において、下枠部材１２の内部にはゴム等の適宜弾性部材からなる円形の弾性仕切部材１１が収容され、外周部を固定されている。弾性仕切部材１１は下枠部材１２の中央部に貫通形成された中央開口１５を覆い、中央開口１３で主液室６へ臨み、中央開口１５で副液室７へ臨んでいる。したがって、主液室６において内圧変動が生じると、弾性仕切部材１１がこれを受けて弾性変形することにより、主液室６の内圧変動を吸収する作用をなすようになっている。

下枠部材１２は略カップ状をなす金属又は樹脂等の適宜剛性材料からなる略円筒状の部材であり、外周壁１６に上方へ開放された環状溝１７が形成され、この開放部を上枠部材１０の外周部で塞ぐことによりオリフィス通路８が形成されている。

本例において、オリフィス通路８はダンピングオリフィスとして構成され、一端が主液室側開口１４を介して主液室６と連通し、他端は副液室側開口１８にて副液室７と連通することにより、１０〜２０Ｈｚ等の比較的低周波数の振動において液柱共振をするようになっている。但し、液柱共振の共振周波数は任意に設定できる。

図４において、環状溝１７は略全周に及ぶ環状をなし、その一端１７ａは主液室側開口１４に臨み、他端１７ｂは副液室側開口１８に臨む。
外周壁１６に設けられて環状溝１７の内外壁をなす外周壁１６ａと内周壁１６ｂは、環状溝１７を挟んで同心円状をなして内外に対向配置されている。

一端１７ａと他端１７ｂは接近するが、外周壁１６ａと内周壁１６ｂが部分的に接続する内外連結部１６ｃにより分離されている。副液室側開口１８はこの内外連結部１６ｃ近傍の内周壁１６ｂの肉厚中へ入り込みつつ、さらに環状溝１７の底部を下方へ貫通して形成されている。

図中の符号１９は内側環状壁であり、内周壁１６ｂのさらに内側へ環状溝１９ａをなすよう間隔をもって同心円状に形成される。環状溝１９ａには弾性仕切部材１１の外周部に設けた上面から下方へ屈曲する周壁を嵌合するようになっている。

オリフィス通路８を構成する環状溝１７の副液室側開口１８近傍に可動体２０が収容されている。可動体２０が収容される収容部３０は、環状溝１７の一部を拡幅して形成され、主液室側開口１４側及び副液室側開口１８側の段差をなすコーナー部がそれぞれ主液室側ストッパ３１ａ及び副液室側ストッパ３１ｂをなす。オリフィス通路８を移動する可動体２０が主液室側ストッパ３１ａ及び副液室側ストッパ３１ｂへ当接すると移動を停止する。

主液室側ストッパ３１ａと副液室側ストッパ３１ｂの間隔は、可動体２０よりも十分長く、オリフィス通路８の液柱共振時において、オリフィス通路８内を往復移動する可動体２０の移動幅よりも長くなっている。液柱共振時には、オリフィス通路８内を往復流動する作動液に乗って、可動体２０が主液室側ストッパ３１ａ又は副液室側ストッパ３１ｂの間を移動自在である。可動体２０はオリフィス通路８と同じ曲率で曲がる円弧状に形成された角柱状をなし、オリフィス通路８の円弧に沿って流動可能になっている。

図５は可動体２０を曲げずに真っ直ぐに伸ばした状態で示す斜視図であり、この可動体２０における長手方向の両端面以外の面を側面とするとき、この側面には蛇腹状の凹凸２１が複数形成されている。この凹凸２１は、可動体２０の長さ方向の中心軸線ＣＬと直交する平面内に形成される環状の凸部２２と凹部２３であり、これが長さ方向へ交互に複数形成されている。隣り合う凹部２３はらせん溝のように連続せず、不連続であり、表面を流れる作動液に乱流を発生させる。

可動体２０は、凸部２２のうち長さ方向両端のものが端面２４ａ，２４ｂをなし、これら端面２４ａ，２４ｂが、主液室側ストッパ３１ａ、副液室側ストッパ３１ｂへ当接する当接面になっている。可動体２０の中心部には中心軸線ＣＬに沿って長手方向へ貫通する貫通穴２５が形成されている。

図示では、端面２４ａ，２４ｂの中心軸線ＣＬから見た正面視形状は正方形をなしているが、この形状は任意であり、要は環状溝１７内へ適当な間隔をもって収容され、流動自在であればどのような形状であってもよい。但し、可動体２０と環状溝１７の内壁との間隔が所定の狭い間隙をなすようにするには、断面形状がオリフィス通路８の断面形状と略相似形になるのが好ましい。

可動体２０は、樹脂等の比較的軽い材料からなるが、作動液の流動と共に移動するので、可能な限り作動液に近い比重を有することが好ましく、このようにすると、入力振動に応じて可動体２０をスムーズに流動させることができる。
このような比重は、例えば、１．１〜１．４である。このようにすると、作動液が水等の非圧縮性の液体であり、例えば水などからなる作動液の比重１．１であれば、ほぼ作動液と同程度の比重になるため、作動液の流動と共に自由に移動可能となる。但し、これ以外の比重を有する作動液とすれば、その比重に近いものを選択すればよい。

このような樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリスチレン，ポリ塩化ビニール，ポリウレタン等の適宜樹脂材料が可能である。
また、より軽くする場合にはこれらの発泡製品、好ましくは独立気泡タイプのものを用いればよい。その際、弾力に富む軟質のものを用いれば、主液室側ストッパ３１ａ、副液室側ストッパ３１ｂへ当接する際、材料自体の弾性で異音の発生を抑制することもできる。

次に、作用を説明する。図６は可動体２０と収容部３０部分を簡略的に表記した作用の説明図である。この図において、可動体２０は収容部３０内を流線Ａ又は反対のＢ方向へ往復流動する。このとき、例えば、流線Ａ方向へ作動液と共に可動体２０が移動すると、可動体２０と収容部３０の内壁凸部２２及び凹部２３との間にＳ１及びＳ２なる間隙がある。

したがって、この間隙が絞り通路となり、この絞り通路を作動液の一部はＡ１のように大きく蛇行しながら流れて乱流を生じ、比較的大きな流通抵抗を生じる。また、作動液の他の一部は流線Ａ２のように貫通穴２５を通過する。
このとき貫通穴２５も絞り通路をなすので、やはり流通抵抗を生じる。

振動の反転により作動液の流線が反転してＢ方向となると、可動体２０は速やかに流線Ｂに乗って反対方向へ移動する。したがって、入力振動が所定の周波数になると液柱共振が生じ、可動体２０は、主液室側ストッパ３１ａ及び副液室側ストッパ３１ｂ間を往復移動する。

このとき、２つの流線Ａ１，Ａ２に沿う部分の流動によって生じた流通抵抗の合計が全体の流通抵抗となり、可動体２０を備えない状態におけるオリフィス通路８における固有の共振周波数と異なる液柱共振を発生する。但し、流線Ａ２は、可動体２０が主液室側ストッパ３１ａ又は副液室側ストッパ３１ｂへ当接することにより流線Ａ１が消滅した後から発生する流れである。可動体２０が主液室側ストッパ３１ａ又は副液室側ストッパ３１ｂへ当接するまでは、可動体２０の周囲を流れる方が貫通穴２５を流れるよりも流通抵抗が小さいので、作動液は貫通穴２５を流れず、実質的に流線Ａ２の流れは生じない。すなわち貫通穴２５は流線Ａ１の流れにおける流通抵抗が流線Ａ２の流れにおける流通抵抗よりも大きくなるように絞られている。したがって、液柱共振は流線Ａ１の流れにおける流通抵抗のみによる影響を受ける。その結果、図７のグラフに示すように、共振がブロード化される。
図７はこの共振の変化を示すグラフであり、横軸に周波数、縦軸に減衰を取ってあり、実線の特性ａは流線変更突起２０を設けた本願発明のもの、破線の特性ｂは流線変更突起２０を設けない従来のものである。各特性曲線ａ及びｂの極大値（ピーク）Ｐ２・Ｐ１がそれぞれ共振点であり、これら各共振点における周波数（共振周波数）をｆ２・ｆ１とする。このグラフに示すように、可動体２０を設けると流動抵抗の増加により共振効率が低下するため、可動体２０を設けないものに対して共振のピークがＰ１→Ｐ２と下がる。このため、特性曲線ａは曲線が緩やかになってブロード化する。
なお、共振周波数はｆ１→ｆ２と変化する。これは、可動体２０を設けたことによる流通抵抗の増大によって、作動液をオリフィス通路内へ押しているバネ（拡張バネ）分が損失され、この損失分に対応して共振周波数が低くなるためである。
なお、特性曲線ａの共振周波数ｆ２は、オリフィス通路８の通路断面積や通路長を変化させることにより自由に調整できる。図中の一点鎖線で示す曲線ｃは、共振周波数を従来例の低周波数の特性曲線ｂにおける共振周波数ｆ１へずらせたものである。この場合は、ピークＰ３が同Ｐ２より若干高くなるものの、特性曲線ａと同程度のブロード化を実現できる。
また、二点差線で示す曲線ｄは、可動体２０が主液室側ストッパ３１ａ又は副液室側ストッパ３１ｂによって移動停止され、貫通穴２５を作動液が流線Ａ２となって流動するときの液柱共振であり、より低周波数の共振周波数ｆ３でかつより低いピークＰ４で共振する。しかしこの共振も共振のブロード化に貢献できる。

なお、液柱共振時の可動体２０は、主液室側ストッパ３１ａ及び副液室側ストッパ３１ｂ間を往復移動する。しかし、比較的大きな振動の入力があると、作動液のオリフィス８内に対する押し込み量が増大し、可動体２０は大きく移動して、主液室側ストッパ３１ａ又は副液室側ストッパ３１ｂへ至ると、これに当接して移動を停止する。

この状態では、可動体２０の周囲とオリフィス通路８の内壁面間における間隙を通過する作動液の流れは止められるが、貫通穴２５から作動液を通過させる。このため、可動体２０が流動を停止しても、作動液の停滞を防ぐことができるとともに、一段と絞られた状態になり、より大きな流通抵抗を発生するので、大入力振動を吸収できるとともに、一層のブロード化が可能になり、入力振動の大きさに応じてブロード幅を変化させることができる。

なお、主液室側ストッパ３１ａ、副液室側ストッパ３１ｂは可動体２０の抜け止めとして機能し、収容部３０を環状溝１７の一部へ拡幅して形成することにより、その一部を有効利用できる。但し、別部材を取付けてストッパとすることは自由である。

また、可動体２０を副液室側開口１８近傍に設けたので、オリフィス通路８へ流入する作動液の比較的エネルギーの高い部分であるオリフィス通路８の出入口近傍で可動体２０を流動させることになり、可動体２０による圧力損失を大きくすることができる。

この意味では、可動体２０を主液室側開口１４側近傍へ設けてもよく、同様の効果を得られる。また、主液室側開口１４及び副液室側開口１８の各近傍へ同時に設ければさらに効果が増大する。
そのうえ、中間部にも設けることができる。すなわち、可動体２０を配置する位置や数は自由に設定できる。
可動体２０をはオリフィス通路８内へ複数個配置すれば、より大きな流通抵抗を生じさせてより広い共振のブロード化を実現できる。

さらに、可動体２０の比重が１．１〜１．４であり、作動液の比重に近似するので、可動体２０は作動液の流動と共にスムーズに移動できる。このため、液柱共振発生時の摺動抵抗が大きくなり、共振のブロード化を実現できる。

５：仕切部材、８：オリフィス通路、１２：下枠部材、１７：環状溝、２０：可動体、２１：凹凸部、２２：凸部、２３：凹部、２５：貫通穴、３０：収容部、３１：主液室側ストッパ、３２：副液室側ストッパ

Claims (3)

1. 弾性体のインシュレータを液室を構成する壁の一部とし、この液室内を仕切部材で主液室と副液室に区画するとともに、仕切部材に設けたオリフィス通路により主液室と副液室を連通した液封防振装置において、
   主液室側又は副液室側の少なくともいずれか近傍となるオリフィス通路（８）内に可動体（２０）を配置し、抜け止め手段（３１ａ・３１ｂ）により所定範囲内で作動液とともに移動自在にするとともに、
   可動体（２０）の外表面に複数の凹凸（２２、２３）を形成し、かつ流動方向へ作動液が通過する貫通穴（２５）を形成するとともに、
   前記凹凸（２２、２３）は、可動体（２０）の長さ方向において不連続に適当間隔をもって複数形成されることを特徴とする液封防振装置。
2. 前記可動体（２０）は比重が１．１〜１．４であることを特徴とする請求項１に記載した液封防振装置。
3. 前記可動体（２０）はオリフィス通路（８）内へ複数個配置されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載した液封防振装置。

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