JP5759360B2 - 液体封入式防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械等に使用される液体封入式防振装置に関するものである。

自動車や産業機械等に使用されるエンジンマウント，ミッションマウント，サスペンションブッシュ，モータマウント等の防振装置として、液体封入式のものが賞用されている。例えば、エンジンマウントは、図４に示すように、振動源であるエンジンに取り付けられる上部保持部材１と、車体やフレーム等に取り付けられる下部保持部材２とが、加硫ゴム成形体３および筒状体４を介して一体化されている。そして、下部保持部材２にダイヤフラム５が取り付けられており、このダイヤフラム５と加硫ゴム成形体３との間に、液体Ｐを密封状態で収容する液体密封空間が形成されている。さらに、この液体密封空間は、オリフィス７が形成された仕切り部材８により、主液室９と副液室１０の上下２室に仕切られており、その２室間で上記液体Ｐがオリフィス７を通って流動するようになっている。なお、１１、１２は、それぞれ取付用のボルトねじである（例えば、特許文献１参照）。

この構成によれば、エンジンの振動を加硫ゴム成形体３が受けても、それ自身の弾性による振動吸収作用と上記液体密封空間内における液体Ｐの流動作用等によって、車体側に伝達される振動が減衰されるようになっている。

ところで、近年、自動車産業における技術革新はめざましく、従来に比べて非常に静かな走行が実現されつつあるが、路面の凹凸によってエンジンに大きな振動がかかると、本体ゴム弾性体が大きく弾性変形して受圧室の圧力が急速に著しく低下することで、受圧室内にキャビテーションによると解される気泡が発生し、該気泡が消失する際に発する衝撃波が車両に伝達されることに起因する異音や振動が問題となっている。

そこで、このようなキャビテーションの発生を抑制する方法として、リリーフバルブ等のデバイスを設けて主液室９と副液室１０の圧力差を小さくする方法や、封入する液体Ｐに高蒸気圧（＝低沸点）の液体を添加しておき、負圧下で上記高蒸気圧液体を気化させることによって、主液室９の圧力低下を抑える方法（例えば、特許文献２参照）等が提案されている。

特開２００５−３３７３４８号公報 国際公開第２００９／１５４２２２号

しかしながら、上記リリーフバルブ等のデバイスを設けた場合、キャビテーション抑制のためにバルブを開放すると、主液室９と副液室１０の圧力差が小さくなり、オリフィス７を通過しながら減衰性能を発揮する液体Ｐの移動量が少なくなるため、減衰性能が低下し、本来の目的である防振効果が充分に得られなくなるという問題がある。

また、上記特許文献２に記載された、高蒸気圧液体を添加する方法では、添加する液体の沸点が低いため、エンジンルーム等、高温となりやすい環境で使用すると、負圧にならなくても上記添加された液体が沸騰してしまい、液室内に多くの気体が常駐することにより、防振性能の低下や、前記ダイヤフラムの膨張や破裂を引き起こし、製品の機能上問題となる。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、防振効果を損なうことなく、異音発生の原因となるキャビテーションを効果的に抑制することのできる、優れた液体封入式防振装置の提供をその目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の液体封入式防振装置は、液体を密封状態で収容する液体密封空間と、この液体密封空間を、互いにオリフィスを通じて連通した状態で複数の室に仕切る仕切り部と、上記液体密封空間の少なくとも一部を形成する加硫ゴム成形体と、この加硫ゴム成形体を保持する保持部材とを備え、上記加硫ゴム成形体に伝達された振動が、上記加硫ゴム成形体自身の弾性変形および上記各室間の液体流動によって減衰するよう構成された液体封入式防振装置であって、上記液体として、極性有機溶剤からなる第１液体と、上記第１液体と相溶性を有しかつ界面活性性能を有する極性オイルからなる第２液体と、溶存ガスを含む水と、を混合してなる混合液体が用いられ、上記溶存ガスの気化もしくは液化によって、上記加硫ゴム成形体の弾性変形に伴う液体密封空間内における圧力変動が緩和可能になっているという構成をとる。

本発明者らは、液体封入式防振装置において、防振効果を損なうことなくキャビテーションを抑制する方法について、研究を重ねた。その結果、負圧時に発生する気体を複数個に分散させると、大気泡の発生が抑制され、大気泡の破裂によるキャビテーションが生じなくなることを見いだした。そして、さらに研究を重ねた結果、大気泡の発生を抑制するため気体を複数個に分散させるには、従来の、エチレングリコール等の極性有機溶剤に、これと相溶性があり、しかも界面活性性能を有する極性オイルを第２液として配合すれば、液体全体の表面張力が低下し、液体中に発生する気泡が、複数個に分かれて発生することを見いだした。そして、上記気泡を発生させる気体源として、水に含まれる溶存ガスを用いると、液体密封空間が負圧になると水に溶けている溶存ガスが気化し、負圧が解消すると、上記気化した溶存ガスが再び水に溶け込むため、液体密封空間内における圧力変動が効果的に緩和され、優れたキャビテーション抑制効果が得られることを見いだし、本発明に到達した。

すなわち、本発明の液体封入式防振装置は、装置内に封入する液体として、極性有機溶剤からなる第１液体と、上記第１液体と相溶性を有しかつ界面活性性能を有する極性オイルからなる第２液体と、溶存ガスを含む水とを混合してなる混合液体を用いているため、液体全体の表面張力が従来に比べて低く、負圧下で、水に含まれる溶存ガスに由来する気泡が、複数個に分かれた状態で発生し、キャビテーションの原因となる大気泡の発生が抑制されることから、優れたキャビテーション抑制効果を得ることができる。そして、装置本来の、液体流動性に伴う防振性能を損うことなく、キャビテーションによる異音の発生が抑制されるため、車体等、この防振装置を取り付けた環境内を静寂を保つことができる。

そして、本発明のなかでも、特に、上記第１液体が、エチレングリコールおよびプロピレングリコールの少なくとも一方からなり、上記第２液体が、ポリエーテル系オイル、ポリエーテル変性シリコーン系オイルおよびビニル系オイルの少なくとも一種の極性オイルである液体封入式防振装置は、とりわけ、負圧時に、発生する気体が複数個に分かれて成長しやすい液性となるため、キャビテーション抑制効果に優れている。

さらに、本発明のなかでも、特に、上記液体が、第１液体１００重量部に対し、第２液体を０．１〜８０重量部、水を０．１〜３０重量部配合してなる混合液体である液体封入式防振装置は、より好ましい液性となるため、キャビテーション抑制効果に優れている。

また、本発明のなかでも、特に、上記水が、常温、大気圧の環境下で０．０３〜３．０容積％の溶存ガスを含有している液体封入式防振装置は、液体密封空間内における圧力変動を緩和させるのに充分な気体を、上記水から得ることができるため、好適である。

本発明の一実施の形態を示す縦断面図である。 エンジンマウントの伝達荷重を測定する方法の模式的な説明図である。 （ａ）は本発明の実施例品の防振性能を示す線図、（ｂ）は比較例品の防浸性能を示す線図である。 従来の液体封入式防振装置を示す断面図である。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態を図１に示す。この液体封入式防振装置は、ボルト（図示せず）を介して振動源であるエンジンに取り付けられる第１保持部材２０と、所定の取り付け部材（図示せず）を介して車体やフレーム等に取り付けられる略円筒状の第２保持部材２１とが、加硫ゴム成形体２２を介して一体化されている。また、上記第２保持部材２１の下端開口内側にダイヤフラム２３が液密状態で取り付けられており、上記加硫ゴム成形体２３とダイヤフラム２３との間に、液体Ｐを密封状態で収容する液体密封空間が形成されている。

そして、上記液体密封空間は、仕切り部材２４を介して、主液室２５と副液室２６の上下２室に仕切られており、上記仕切り部材２４の周縁部に設けられたオリフィス２７によって、主液室２５と副液室２６とが連通されている。

したがって、上記構成によれば、エンジンの振動を加硫ゴム成形体２２が受けると、それ自身の弾性による振動吸収作用と上記液体密封空間内における液体Ｐの流動作用等によって、車体側に伝達される振動が非常に小さく減衰されるのであり、優れた防振性能が発揮されるようになっている。

しかも、この装置では、上記液体密封空間に封入する液体Ｐとして、極性有機溶剤からなる第１液体と、上記第１液体と相溶性を有しかつ界面活性能力を有する極性オイルからなる第２液体と、溶存ガスを含む水とを混合してなる混合液体が用いられている。これが、本発明の大きな特徴である。

上記第１液体として用いられる極性有機溶剤としては、従来から液体封入式防振装置の封入液体として用いられているエチレングリコール（以下「ＥＧ」という）単体、プロピレングリコール（以下「ＰＧ」という）単体、もしくはこれらの混合液体等を用いることができる。また、ブチルジグリコール、メチルトリグリコール、ブチルトリグリコール、メチルポリグリコール等のグリコール系溶剤、あるいは水やその他の極性流体を用いることもできる。なかでも、ＥＧとＰＧの混合液体を用いることが好適であり、特に、その混合比率（ＥＧ：ＰＧ）が５０：５０〜９０：１０のものが好適である。

また、上記第２液体として用いられる、上記第１液体と相溶性を有しかつ界面活性性能を有する極性オイルとしては、ポリエーテル系オイル、ポリエーテル変性シリコーン系オイル、ビニル系オイル等があげられる。これらは、単独で用いても２種以上を併用してもよい。これらは、容易に気化しないことが必要であり、通常、平均分子量が２０００〜８０００のものが好適に用いられる。これらのうち、特に、ポリエーテル変性シリコーン系オイルが、とりわけ、第１液体との相溶性、界面活性性能の点から、好適である。

なお、上記「相溶性を有する」とは、第１液体に対し第２液体が親和性を有し、両者を混合した液体が均一な１相の液体となることをいう。また、上記「界面活性性能を有する」とは、分子中に親水部と親油部とを有し、互いに溶け合わない２液の界面において、その界面張力を低下させる性能を有していることをいう。

そして、上記第１液体および第２液体とともに用いられる水としては、上水、工業用水、地下水、河川水等、いずれの種類であってもよいが、水中に、ある程度溶存ガスを含んだものでなければならない。水中の溶存ガスが、液体封入空間内の圧力変動に応じて気化もしくは液化することによって、上記圧力変動を緩和する作用を果たすからである。なお、上記「水」は、先に述べた、「第１液体として任意に用いられる水」とは異なり、第１液体、第２液体とは別に、意図的に配合される水である。

したがって、本発明に用いられる水の溶存ガス含有量は、水に対し、常温、大気圧の環境下で、０．０３〜３．０容積％であることが望ましい。すなわち、０．０３容積％未満では、上記圧力変動緩和作用があまり期待できず、逆に、気体を、３．０容積％を超えて含有させることは、大気圧下において容易ではない。

なお、上記「常温」とは、水に対し、特に加熱も冷却もしていない状態の温度（通常、２５℃）をいい、「大気圧」とは、水に対し、特に加圧も減圧もしていない状態の圧力をいう。

また、上記溶存ガスとなる気体の種類は、酸素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、アンモニア等、各種気体があげられる。気体は、意図的に溶存させたものに限らず、原料として用意された水に、空気等の気体が溶存しているものであっても差し支えない。ただし、溶存ガス含有量が少なく、前述のような圧力変動緩和作用が小さすぎると思われる場合は、原料水に、バブリング等のエアレーションを行って溶存ガスの含有量を高めた状態で、上記第１液体、第２液体と混合することが望ましい。

なお、前記第１液体として、ＥＧとＰＧのように複数の液体を混合したものであって、その混合時に多少ガスを巻き込んで溶存ガスとして含有するものを用いる場合は、その溶存ガスも、上記水の溶存ガスと同様、液体密封空間内の圧力変動に伴って気化と液化を繰り返してその緩和の助けとなるため、好適である。

上記第１液体と第２液体と水の配合割合は、第１液体１００重量部に対し、第２液体を０．１〜８０重量部、水を０．１〜３０重量部に設定することが好適である。すなわち、上記第２液体が、上記の範囲よりも少ないと、液体Ｐ全体の表面張力があまり低下せず、気泡が複数個発生しにくくなり、逆に、第２液体が、上記の範囲よりも多いと、気泡の発生源である第１液体と水の割合が少なくなり、充分な圧力変動緩和作用が得られにくくなるからである。

また、水が上記の範囲よりも少ないと、水に由来する溶存ガスの発生量が不充分となり、充分な圧力変動緩和作用が得られにくくなり、逆に、水が上記の範囲よりも多いと、封入液の沸点が低下し、エンジンルーム内等の高温環境下での使用が困難となるおそれがあり、好ましくない。

そして、上記第１液体と第２液体と水の混合液体からなる液体Ｐには、上記第１液体と第２液体と水の他に、任意成分として、抑泡剤、抗酸化剤等を添加することができる。さらに、水中の溶存ガスによる圧力変動緩和作用を助けるために、熱分解等によって気体を発生しうる物質、例えば炭酸水素ナトリウムや炭酸水素アンモニウム等を添加することができる。

このように、本発明は、上記特殊な液体Ｐを、液体密封空間内に封入する液体Ｐとして用いるため、封入された液体Ｐ全体の表面張力が従来に比べて低く、負圧下で、水に含まれる溶存ガスに由来する気泡が、液中に複数個分かれた状態で発生することから、優れたキャビテーション抑制効果を得ることができる。そして、装置本来の、液体流動性に伴う防振性能を損うことなく、キャビテーションによる異音の発生が抑制されるため、車体等、この防振装置を取り付けた環境内を静寂を保つことができる。

つぎに、上記エンジンマウントの製法の一例について説明する。

まず、加硫ゴム成形体２２を成形するための金型を準備し、その金型の所定位置に、上記第１保持部材２０および第２保持部材２１をセットする。そして、加硫ゴム成形体２２の材料である未加硫ゴム組成物を充填した後、加熱することにより、第１保持部材２０、第２保持部材２１と加硫ゴム成形体２２とを一体化する。ついで、予め加熱成形していたダイヤフラム２３を準備し、液体Ｐが貯溜された液槽内で、上記第１保持部材２０、第２保持部材２１と加硫ゴム成形体２２との一体化物のうち第２保持部材２１の下端開口から、仕切り部材２４とダイヤフラム２３とを嵌入して所定位置に取り付けた後、液槽から取り出す。このようにして、加硫ゴム成形体２２とダイヤフラム２３との間に液体Ｐを封入する。その後、上記第２保持部材２１の下端部をかしめ、上記液体Ｐを完全に密封する。このようにして、上記エンジンマウントを作製することができる。

なお、上記の例は、本発明の液体封入式防振装置を、エンジンマウントに適用した例の一つであるが、上記エンジンマウントは、吊り下げ型であって、正立取り付け型であっても差し支えない。また、エンジンマウントの外、自動車用のサスペンションブッシュ、モータマウント等、各種の防振装置に適用することができる。

つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜９、比較例１〕
液体密封空間内に封入する液体Ｐとして、後記の表１、表２に示す組成のものを用い、。図１と同様のエンジンマウントを作製した。

得られたエンジンマウントＡを、図２に示すように、加振装置３０に取り付けて、自動車搭載を模擬してマウント変位を入力し、荷重センサ３１によって加振時の荷重を読み取り、ハイパスフィルタ（５００Ｈｚ）を通して、その伝達荷重（Ｎ）を測定した。そして、比較例１品の伝達荷重を１００とした場合の、各実施例１〜９品の伝達荷重を算出し、その結果を、下記の表１、表２に併せて示した。

上記の結果から、実施例１〜９品は、比較例１品に比べて伝達荷重が小さくなっており、優れた防振性能を備えていることがわかる。

なお、参考までに、上記実施例２品の測定結果を図３（ａ）に示し、比較例１品の測定結果を図３（ｂ）に示す。

本発明は、自動車や産業機械等に使用されるエンジンマウント，ミッションマウント，サスペンションブッシュ，モータマウント等の液体封入式の防振装置であって、とりわけキャビテーションによる異音の発生が効果的に抑制された防振装置に利用することができる。

２０ 第１保持部材
２１ 第２保持部材
２２ 加硫ゴム成形体
２３ ダイヤフラム
２４ 仕切り部材
２５ 主液室
２６ 副液室
２７ オリフィス
Ｐ 液体

Claims (4)

1. 液体を密封状態で収容する液体密封空間と、この液体密封空間を、互いにオリフィスを通じて連通した状態で複数の室に仕切る仕切り部と、上記液体密封空間の少なくとも一部を形成する加硫ゴム成形体と、この加硫ゴム成形体を保持する保持部材とを備え、上記加硫ゴム成形体に伝達された振動が、上記加硫ゴム成形体自身の弾性変形および上記各室間の液体流動によって減衰するよう構成された液体封入式防振装置であって、上記液体として、極性有機溶剤からなる第１液体と、上記第１液体と相溶性を有しかつ界面活性性能を有する極性オイルからなる第２液体と、溶存ガスを含む水と、を混合してなる混合液体が用いられ、上記溶存ガスの気化もしくは液化によって、上記加硫ゴム成形体の弾性変形に伴う液体密封空間内における圧力変動が緩和可能になっていることを特徴とする液体封入式防振装置。
2. 上記第１液体が、エチレングリコールおよびプロピレングリコールの少なくとも一方からなり、上記第２液体が、ポリエーテル系オイル、ポリエーテル変性シリコーン系オイルおよびビニル系オイルの少なくとも一種の極性オイルである請求項１記載の液体封入式防振装置。
3. 上記液体が、第１液体１００重量部に対し、第２液体を０．１〜８０重量部、水を０．１〜３０重量部配合してなる混合液体である請求項１または２記載の液体封入式防振装置。
4. 上記水が、常温、大気圧の環境下で０．０３〜３．０容積％の溶存ガスを含有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体封入式防振装置。

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