JP5852416B2 - Ｍｒ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンマウント内に取り付けられるオリフィスプレートの構造に係り、より詳しくは、エンジンマウントに封入されたＭＲ流体（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）の流動をより効率的に制御するように、ＭＲ流体が流動する流路の全体に磁場が直角方向に形成されるオリフィスプレートの構造に関する。

エンジンから発生した振動を減らすようにするため、エンジンはエンジンマウントを介して車体のエンジンルームに設けられる。前記エンジンマウントは、主に、材質の弾性力を用いたラバーマウント（ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｕｎｔ）と、内部に液体が封入され、液体の慣性効果（ｉｎｅｒｔｉａ ｅｆｆｅｃｔ）によって振動を減らすハイドロマウントが広く用いられている。

この中、ハイドロエンジンマウントは、高い周波数領域および低い周波数領域の振動を同時に減らすように構成され、色々な車種に広く用いられている。
前記ハイドロエンジンマウントは、図１に示すように、インシュレータとダイヤフラムが形成する内部空間にハイドロ液が収容されており、内部空間はオリフィスプレートが取り付けられ、上側液室と下側液室に区切られる。

前記オリフィスプレートは、縁に沿って内側にハイドロ液が流動するように環形の流路が形成され、中央にはデカップラーがさらに取り付けられたりもする。また、インシュレータと結合されたスタッドはエンジンのブラケットと結合される。したがって、スタッドに加えられる荷重により、弾性材質のインシュレータが弾性圧縮および復元を繰り返せば、ハイドロ液は流路を通して上側液室と下側液室を流動するようになる。このようなハイドロ液の流動はデカップラーを振動させ、高い周波数領域の振動はデカップラーの振動によって減らされ、低い周波数領域の振動は流路を通したハイドロ液の流動によって減らされる構造を有する。
（例えば特許文献１参照）

一方、前記ハイドロマウントには、一般的なハイドロ液の代わりにＭＲ流体が封入されたりもする。ＭＲ流体（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）は、合成炭化水素液体に磁性を有する柔らかい粒子が混合された懸濁液であって、周辺に形成される磁場の強さに応じてせん断応力（Ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ）が変わる特性がある。

したがって、ＭＲ流体が封入されたハイドロマウントは、ＭＲ流体が通過する流路の周辺に磁場を形成するようにオリフィスプレートにコイルをさらに付設し、前記コイルの電流印加を制御して、車両の運行条件に応じてマウントの動剛性（Ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）および減衰特性を制御するように構成されている。

従来のＭＲ流体の制御方式は図２に示す通りである。オリフィスプレートは、ハイドロマウント内において、ＭＲ流体が上側液室と下側液室に流動するように上下に開通した流路が付設されており、前記流路の一側に位置するようにコイルが取り付けられ、前記コイルに電流を印加することによってＭＲ流体の流動を制御する構造を有する。

前記ＭＲ流体は、磁場が形成されない場合には、一般的なハイドロ液と類似する流動特性を有するが、周辺に磁場が形成されれば、粒子が列をなして流動特性が変わる。すなわち、磁場が形成されない場合には、前記ＭＲ流体のせん断応力は粘性とせん断率（ｓｈｅａｒ ｒａｔｅ）の乗算値で計算されるが、磁場が形成される場合には、前記ＭＲ流体のせん断応力は粘性とせん断率（ｓｈｅａｒ ｒａｔｅ）の乗算値に降伏せん断応力が追加される。前記降伏せん断応力は加えられる磁場の強さに比例して増加する。
しかし、図２に示すようにＭＲ流体内の粒子を流動方向と直角をなすように配列させるためには、ＭＲ流体の流動方向と磁場の形成方向が直角をなさなければならない。

しかし、従来の方式は流路の一側にコイルが一定間隔をおいて配置された構造であって、「Ａ」区間と「Ｃ」区間においては磁場がＭＲ流体の流動方向と直角をなすが、「Ｂ」区間においては（ＭＲ流体の流動方向と）平行に形成され、制御効率を低下させた。すなわち、「Ａ」区間と「Ｃ」区間においては、磁場がＭＲ流体の流動方向と直角をなすのでＭＲ流体を通過するが、「Ｂ」区間においては、磁場がＭＲ流体の流動方向と平行に形成され、ＭＲ流体を通過しないために制御効率が低下した。

したがって、コイルに印加する電流値を増大させるか流路をより長く形成して、低下した制御効率を挽回したが、この方法は体積が増大し、発熱量が増加する問題点があった。

特開２００１−２９５８８０号公報

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、より効率的にＭＲ流体の流動特性を制御できるオリフィスプレートの構造を提供することにある。

このような目的を達成するための本発明は、ＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造であって、中央にリング形状のセンター部が形成され、前記センター部の外周面から放射形で複数個のブレードが突出してブレード部を形成するコア、および前記センター部の外周面に結合され、各ブレードと結線されたコイル組立体、を含み、前記ＭＲ流体がブレードの間を通して流動するように前記ブレードの間には間隙（ｓｐａｃｅ）が形成され、電流が印加されたコイル組立体は隣接するブレードを互いに異なる極性（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｏｌａｒｉｔｙ）に磁化（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）させることを特徴とする。

また、前記コアは、中央にリング形状の上側センター部が形成され、外周面に放射形で複数個の上側ブレードが形成され、前記上側ブレードが下側に広い幅で延びた上側コアと、中央にリング形状の下側センター部が形成され、外周面に放射形で複数個の下側ブレードが形成され、前記下側ブレードが上側に広い幅で延びた下側コアと、が上下に結合され、前記上側センター部と下側センター部がセンター部を構成し、隣接する２つの上側ブレードの間には１つの下側ブレードが配置されブレード部を構成することを特徴とする。

前記上側ブレードには下側に開口された下側溝がリング形状をなすように形成され、前記下側ブレードには上側に開口された上側溝がリング形状をなすように形成され、前記コイル組立体はリング形状であって、下側溝と上側溝との間に取り付けられることを特徴とする。

それと共に、前記コイル組立体には非磁性体のカバーが結合される。また、リング形状として非磁性体であり、前記ブレード部が内周面に固定されるアウターリングをさらに含んで構成されることを特徴とする。

また、センター部の内周面を非磁性材質の別途部品で遮蔽することにより、ＭＲ流体の流動経路をブレードの間に形成した流路に限定することができる。それと共に、センター部の内周面を遮蔽せずに従来のデカップラーをそのまま設けることができ、従来のデカップラーと類似する機能（高周波数振動の減衰機能）をより効果的に提供できるように同一の構成を有するが直径が縮小した本発明のオリフィスプレートをさらに設けることができる。すなわち、本発明のオリフィスプレートは、前記センター部の内周面にはアウターリングより直径が縮小した第２アウターリングが結合され、前記コアおよびコイル組立体と同一の構成を有し、直径が縮小した第２コアおよび第２コイル組立体が前記第２アウターリングの内周面に取り付けられることを特徴とする。

前記のような構成の本発明は、ＭＲ流体が移動する流路の全部分において、ＭＲ流体の流動方向と直角をなすように磁場の形成を誘導して、より効率的にＭＲ流体の流動特性を制御することができる。

したがって、相対的に低い電流で作動したり流路長さを短縮したりすることができるため、従来における発熱量の増加および体積増加のような問題点を解決することができる。また、上部コアと下部コアは対称形状であって生産が容易であり、全体的な形状はリング形状で形成され、内側または／および外側に複数のオリフィスプレートを付設してＭＲ流体をより精巧に制御できる効果がある。

一般的なハイドロ液が封入されたハイドロマウントの断面図である。 ＭＲ流体が封入されたハイドロマウントに用いられるオリフィスプレートの断面図および磁場形成に応じてＭＲ流体の粒子が配列される様子を示す部分拡大図である。 本発明の好ましい実施形態によるオリフィスプレートの斜視図である。 本発明の好ましい実施形態によるオリフィスプレートが切開された様子を示す斜視図である。 本発明の好ましい実施形態によるオリフィスプレートの分解斜視図である。 コイル組立体の電流印加時に磁場が形成された様子を示す平面図および底面図である。 ＭＲ流体の流動方向と磁場の形成方向を示す側面図である。 本発明の他の実施形態によるオリフィスプレートの平面である。

本発明のオリフィスプレートは、ＭＲ流体が封入されたエンジンマウント内に取り付けられ、インシュレータとダイヤフラムとの間において上側液室と下側液室を区切り、電流印加によって磁場を形成するように車両のバッテリーおよび電流供給を制御するコントローラと電気的に連結される。ＭＲ流体は磁場の強さに比例して可変し、磁場の強さはコイルに印加される電流に比例するため、前記コントローラはコイルに印加される電流供給を制御し、エンジン回転数、車速などのような車両の運行状態が考慮された制御アルゴリズムに従って作動する。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態によるＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートをより詳細に説明する。
図３を参照すれば、本発明のオリフィスプレートは、コアとコイル組立体が結合して形成される。前記コアは、中央にリング形状の（または円板形状の）センター部１が形成され、前記センター部１の外周面から放射形で複数個のブレード（１２，４２）が突出してブレード部２が形成される。また、カバー３０が結合したコイル組立体２０は前記センター部１の外周面に結合され、各ブレード（１２，４２）が磁化するように結線される。前記ブレード（１２，４２）は、ＭＲ流体が上下に流動できるように一定の間隙をおくように互いに離隔して配置される。それと共に、コイル組立体２０は車両のバッテリーから（コントローラを介して）電流の供給を受け、隣接するブレード（１２，４２）を互いに異なる極性に、すなわちＮ極、Ｓ極が継続的に繰り返されるように磁化させる。

図４と図５に示すように、前記コアは同一の（または対称）形状で形成された上側コア１０と下側コア４０が結合して形成される。すなわち、前記上側コア１０は、中央にリング形状の上側センター部１１が形成され、外周面に放射形で複数個の上側ブレード１２が形成され、前記上側ブレード１２は末端部が下側に広い幅で延びた形状を有する。また、前記下側コア４０は、中央にリング形状の下側センター部４１が形成され、外周面に放射形で複数個の下側ブレード４２が形成され、前記下側ブレード４２は上側に広い幅で延びた形状を有する。

したがって、前記上側コア１０と下側コア４０は、隣接する２つの上側ブレード１２の間には１つの下側ブレード４２が配置されるように上下に結合してブレード部２を構成し、上側センター部１１と下側センター部４１が結合してセンター部１を構成する。

また、前記上側コア１０と下側コア４０との間にリング形状のコイル組立体２０が取り付けられるように、前記上側ブレード１２には下側に開口した下側溝１３がリング形状をなすように形成され、前記下側ブレード４０には上側に開口した上側溝４３がリング形状をなすように形成される。

前記コイル組立体２０は、ＭＲ流体と直接接触しないように（すなわち、コイル自身で形成された磁場がＭＲ流体に影響を及ぼさないように）非磁性体であるカバー３０が結合され、下側溝１３と上側溝４３との間に取り付けられる。すなわち、前記カバー３０はリング形状で内周面が開口し、前記コイル組立体２０が上側コア１０と下側コア４０のブレード（１２，４２）を磁化させ、コイル組立体２０から発生する磁場がＭＲ流体に直接影響を与えないようにコイル組立体２０の表面から発生する磁場を遮蔽する。前記コイル組立体２０は、上側コア１０と下側コア４０に個別的に結線（ｗｉｒｉｎｇ）される。

それと共に、前記オリフィスプレートがエンジンマウント内に取り付けられる時、ブレード（１２，４２）を保護するため、図６に示すようなリング形状の非磁性体であって、前記ブレード部２を内周面に固定するアウターリング５０をさらに含んで構成される。
（この結果、隣接するブレード間に形成されたそれぞれの磁場は内部に閉鎖される。）

上記のように構成されたオリフィスプレートは、前述した通り、アウターリング５０が結合した状態でＭＲ流体が封入されたエンジンマウント内に取り付けられ、内部を上側液室と下側液室に区切る。また、本発明のオリフィスプレートは、インシュレータの弾性圧縮および復元により、前記ブレード（１２，４２）の間にＭＲ流体を上下に流動させ、コイル組立体２０に電流が供給されれば、図６において矢印で示された方向に磁場が形成される。このような磁場は、図７に示すようにＭＲ流体の流動方向に直角に形成され、ＭＲ流体のせん断応力を変化させる。このようなＭＲ流体のせん断応力の変化によってエンジンマウントの動剛性および減衰特性が決定されるため、車両の運行状態に応じてコイル組立体２０への電流供給量を制御して最上のダンピング性能を提供することができる。

一方、前記コアのセンター部１は、ＭＲ流体が通過できないように非磁性材質からなる円板形状の別途品を追加して製造することもできるが、本発明の好ましい実施形態のようにリング形状で形成し、従来のデカップラーをさらに取り付けてもよい。

また、図８に示すように、センター部１の内周面にアウターリング５０より直径が縮小した第２アウターリング５０ａを結合し、前記コアおよびコイル組立体と同一の構成を有するが直径が縮小した第２コアおよび第２コイル組立体を前記第２アウターリングの内周面に取り付け、デカップラーのように他の特性を有する振動（高周波数領域帯の振動）をより効率的に減らすことができる。

本明細書と図面に開示された以上の実施形態は、本発明の理解を助けるために特定例を提示したものに過ぎず、本発明の範囲を制限しようとするものではない。
本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、ここに開示された実施形態の以外にも本発明の技術的思想に基づいた他の変形例が実施可能であることは明白である。

本発明は、エンジンマウントに封入されたＭＲ流体（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）の流動をより効率的に制御するオリフィスプレートの構造分野に適用できる。

１・・・センター部
２・・・ブレード部
１０・・・上側コア
２０・・・コイル組立体
３０・・・カバー
４０・・・下側コア
５０・・・アウターリング

Claims (6)

1. ＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造であって、
   中央にセンター部が形成され、前記センター部の外周面から放射形で複数個のブレードが突出してブレード部を形成するコア、および
   前記センター部の外周面に結合され、各ブレードと結線されたコイル組立体、を含み、
   前記ＭＲ流体がブレードの間を通して流動するように前記ブレードの間には間隙が形成され、電流が印加されたコイル組立体は隣接するブレードを互いに異なる極性に磁化させることを特徴とする、ＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。
2. 前記コアは、
   中央にリング形状の上側センター部が形成され、外周面に放射形で複数個の上側ブレードが形成され、前記上側ブレードが下側に広い幅で延びた上側コアと、中央にリング形状の下側センター部が形成され、外周面に放射形で複数個の下側ブレードが形成され、前記下側ブレードが上側に広い幅で延びた下側コアと、が上下に結合され、
   前記上側センター部と下側センター部がセンター部を構成し、隣接する２つの上側ブレードの間には１つの下側ブレードが配置されてブレード部を構成することを特徴とする、請求項１に記載のＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。
3. 前記上側ブレードには下側に開口された下側溝がリング形状をなすように形成され、前記下側ブレードには上側に開口された上側溝がリング形状をなすように形成され、
   前記コイル組立体はリング形状であって、下側溝と上側溝との間に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。
4. 前記コイル組立体は、非磁性体のカバーが結合されることを特徴とする、請求項３に記載のＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。
5. リング形状として非磁性体であり、前記ブレード部が内周面に固定されるアウターリングをさらに含んで構成されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。
6. 前記センター部はリング形状であって、内周面にはアウターリングより直径が縮小された第２アウターリングが結合され、
   前記コアおよびコイル組立体と同一の構成を有し、直径が縮小された第２コアおよび第２コイル組立体が前記第２アウターリングの内周面に取り付けられることを特徴とする、請求項５に記載のＭＲ流体が封入されたエンジンマウント用オリフィスプレートの構造。

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