JP5903898B2 - アクティブマウント装置、それを搭載した車両、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トラックのエンジンなどの内燃機関を基台に固定し、内燃機関などの振動発生体の振動による油圧変動をプランジャのアクティブ制御によって低減するアクティブマウント装置、それを搭載した車両、及びその製造方法に関する。

一般的に、エンジンなどの内燃機関を基台に固定するエンジンマウント装置は、エンジン本体の姿勢が変化したりしないようにエンジンを車両基台に支持するものである。エンジンのアイドル時から全力走行時にわたる広いエンジン回転数域で発生するエンジンの振動が車体側へ伝達されることを防ぐと同時に、エンジンを回転させることにより発生するトルクや路面からエンジンへ伝達される振動を低減させる働きを持っている。

これらエンジンマウント装置の中に、アクティブマウント装置がある（例えば、特許文献１参照）。このアクティブマウント装置はラバーマウントを介して内燃機関を支持し、液体が封入されたマウント内部にプランジャとアクチュエータを備える。内燃機関からアクティブマウント装置に振動が伝わり、封入された液体に振動が伝わるので、その振動を感知し、アクチュエータを作動させ、プランジャを摺動させることによって、液体に伝わった振動を打ち消す。

しかし、従来のアクティブマウント装置には、防振領域内であっても、エンジンなどの内燃機関の固有振動数よりもやや高周波で比較的レベルの高い振動に対しては、充分に振動を低減しにくいという問題があった。また、マウントを直立に近い姿勢で使用しないとオリフィスに液が流れないため、傾斜状態では使用できないという問題もあった。さらに、外形が大きくなるという、車載上の問題もあった。

そこで、本発明の発明者らはそれらの問題点を比較的簡単な構造で解決するアクティブマウント装置を提案した（例えば、特許文献２参照）。このアクティブマウント装置について、図９を参照しながら説明する。このアクティブマウント装置１０Ｘは、エンジン（振動発生体）１を車体（基台）２に防振支持している。そして、このアクティブマウント装置１０Ｘは、ハウジング（主液室）１１、ベローズ１２Ｘ、減衰装置２０、アキュムレータ３０及び制御システム４０を備え、ハウジング１１とベローズ１２Ｘとは連通部１３を介して内部にオイルＯＬを満たして連通している。

エンジン１の起振力による振動変位は、接合部材１４から、ベローズ１２Ｘへと伝わる。このとき、ベローズ１２Ｘ内で油圧振幅が発生し、それによる力が、主液室１１を介して、車体２に伝達する。その伝達力がゼロに近づくように算出された信号と、プランジャ２１の位置から検出した位置データとから制御システム４０が減衰装置２０を動作させて、プランジャ２１の位置を連通部１３に保持して、ベローズ１２Ｘの油圧変動をキャンセルして、伝達力を低減する。

しかしながら、トラックなどの大型車両はディーゼルエンジンを搭載しているためエンジントルク変動も大きく、また、長距離仕様により、車体からの振動も大きい。そのため、図１０の（ａ）に示すように、アクティブマウント装置１０Ｘにｘ方向に力が加わると、ｘ方向の剛性が低いベローズ１２Ｘが壊れてしまう。よって、提案したアクティブマウント装置１０Ｘのベローズ１２Ｘを大荷重や衝撃から保護して、耐久性に優れるアクティブマウント装置が必要であった。

そこで、図１０の（ｂ）に示すように、ベローズの代わりにゴム１５Ｙを用いたアクティブマウント装置１０Ｙもある。しかし、このアクティブマウント装置１０Ｙは、前述したとおりに、油圧変動に対してアクチュエータを作動させることにより低減し、油圧変動をほぼゼロにすることで、伝達力の変動成分をほぼゼロにすることを狙いとしているが、ベローズの代わりにゴム１５Ｙを用いる場合は、ｙ方向に加振力が加わったときに、ゴム１５Ｙがｘ方向に変形して加振力が油圧変動に反映されずに、前述の制御がうまく作動しない。そのため、エンジン１の振動を抑制することが出来なかった。

特開平５―９９２６３号公報 特開２００３−２４００４５号公報（特許４１４７７８３号）

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、剛性を高めて、耐久性を向上すると共に、変位方向の加振力の変動をそのまま油圧変動に反映することができるアクティブマウント装置とそれを搭載した車両を提供することである。

上記の目的を解決するための本発明のアクティブマウント装置は、主液室と、前記主液室と内部が連通し、液体で満たされたベローズとを備えると共に、前記主液室に、前記主液室と前記ベローズとの連通部を摺動するプランジャと、前記プランジャを摺動可能にするアクチュエータとを備え、振動発生体又は基台の支持体の一方に前記ベローズの一端を、他方に前記主液室の一端を接合して、前記振動発生体を前記基台に支持するアクティブマウント装置において、前記ベローズの外周面の少なくとも一部に弾性体を接合して構成される。

この構成によれば、ベローズの変位方向以外の方向の剛性を高めると共に、変位方向の加振力の変動がそのまま反映されたベローズ内の油圧変動を、プランジャの振動で打ち消し易くすることができる。

詳しくは、ベローズの外周面を弾性体で補強することで、剛性を高めて、変位方向以外の方向の衝撃や振動への耐久性を向上することができる。一方、ベローズが弾性体の内側にあるため、変位方向の加振力による弾性体の変位方向以外の方向への変形が少なくなるので、変位方向の加振力の変動が弾性体の変位によって逃げることなく、そのままベローズ内の油圧変動に反映され、アクティブ制御されたプランジャの摺動によりその油圧変動を打ち消すことができる。

また、上記のアクティブマウント装置において、前記弾性体を前記ベローズの外周面を覆うように形成すると共に、前記弾性体の内周面と前記ベローズの外周面とを接合して、前記ベローズと前記弾性体とを一体化すると、より剛性を高めることができる。

加えて、上記のアクティブマウント装置において、前記弾性体の外側に、前記ベローズの伸縮幅を限定するストッパーを備えると、上記の作用効果に加えて、ベローズの変位方向に強い衝撃が加わっても、ストッパーでその衝撃を吸収することができ、アクティブマウント装置の剛性をさらに高めることができる。特に、ベローズと弾性体とを加硫接着で接合したときに、振動発生体から大振幅がアクティブマウント装置に伝達されると、加硫接着で接合した接合部近傍の弾性体が破断する可能性があるが、上記の構成によれば、これを防ぐことができる。

また、上記の問題を解決するための車両は、内燃機関を上記に記載のアクティブマウント装置で防振支持して構成する。この構成によれば、内燃機関からの振動を低減すると共に、大荷重や衝撃に対して、耐久性が高い車両を提供することができる。

さらに、上記の問題を解決するためのアクティブマウント装置の製造方法は、上記に記載のアクティブマウント装置の製造方法であって、前記弾性体の内側に空洞を形成し、該空洞の内周面に前記ベローズの外周面を接合することを特徴とする方法である。この方法によれば、弾性体の内周面とベローズの外周面を加硫接着することにより、弾性体とベローズとを一体することができる。これにより、ベローズの剛性を補強すると共に、弾性体の変位で油圧変動が逃げてしまうことを防止することができる。

本発明によれば、剛性を高めて、耐久性を向上すると共に、変位方向の加振力の変動をそのまま油圧変動に反映することができる。また、ベローズの外周面と弾性体の内周面とを接合するだけでよく、容易に製造することができる。

本発明に係る第１の実施の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 （ａ）は図１のＩＩ−ＩＩの断面を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）とは異なる図１のＩＩ−ＩＩの断面を示す断面図であり、（ｃ）は図１に示すアクティブマウント装置の別形態を示した図である。 図１に力作用したときを示した断面図であり、（ａ）にベローズの変位方向に大きな振動が加わった様子を示し、（ｂ）にベローズの変位方向以外の方向から振動が加わった様子を示す。 図１のアクティブマウント装置において、アクティブ制御の有無を示した表であり、（ａ）に時間経過の油圧変動を示し、（ｂ）に時間経過の伝達力を示す。 本発明に係る第４の実施の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 本発明に係る第５の実施の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 本発明に係る第７の実施の形態のアクティブマウント装置を示した断面図である。 従来のアクティブマウント装置を示した断面図である。 従来のアクティブマウント装置に力が作用したときの断面図であり、（ａ）に図９のアクティブマウント装置にｘ方向の力が加わった様子を示し、（ｂ）に図９のベローズをゴムに変えたアクティブマウント装置にｙ方向の力が加わった様子を示す。

以下、本発明に係る実施の形態のアクティブマウント装置、それを搭載した車両、及びその製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図９及び図１０に示した従来のアクティブマウント装置と同一の構成及び動作については同一の符号を用いて、その説明を省略する。

ここで図中の横方向をｘ方向、ベローズの変位方向である上下方向をｙ方向とする。また、図面に関しては、構成が分かり易いように寸法を変化させており、各部材、各部品の板厚や幅や長さなどの比率も必ずしも実際に製造するものの比率とは一致させていない。

図１、及び図５〜７に示す本発明のアクティブマウント装置１０、５０、６０、及び７０は、エンジン（振動発生体）１を車体（基台）２に防振支持するアクティブマウント装置であって、ハウジング（主液室）１１、ベローズ１２、減衰装置２０、アキュムレータ３０及び制御システム４０を備える。

このアクティブマウント装置１０のハウジング１１とベローズ１２とは連通部１３を介して内部にオイルＯＬを満たして連通し、この連通部１３とプランジャ２１との間に隙間を設け、ハウジング１１とベローズ１２との圧力を静的に釣り合わせてエンジン２の重量が、プランジャ２１にかからないようにしている。

減衰装置２０は、電磁コイル２３ａ、２３ｂに通電すると、永久磁石２２ａ、２２ｂと電磁コイル２３ａ、２３ｂとの間に電磁力が働き、この電磁力によりプランジャ２１をｙ方向に移動可能な所謂ボイスコイルモータを備える。この減衰装置２０はプランジャ２１を動作させることができればよく、ボイスコイルモータに限定せず、ピエゾアクチュエータなどでもよい。

アキュムレータ３０は、脈動吸収用で、エンジン１の重量がベローズ１２内のオイルＯＬ、及びオイル室３１を介してダイヤフラム３３へ伝わり、気体室３２内に封入した気体の圧力でエンジン１の重量を支持する。このアキュムレータ３０は、減衰装置２０が動き易くすることができればよく、上記の構成に限定しない。

制御システム４０は、コイル４１とコア４２とからなる差動変圧器と、力センサ４３とを用いて、エンジン１の加振力によって発生したベローズ１２内の油圧変動をゼロに近づけるように、コントローラ装置４５が、サーボアンプ４４を制御して、前述の減衰装置２０を稼働する。

この制御システム４０は、油圧変動をゼロに近づけるようにプランジャ２１を制御することができれば、上記の構成に限定しない。例えば、力センサ４３の代わりベローズ１２内の圧力を検出するセンサを用いてもよい。

図１に示す、本発明に係る第１の実施の形態のアクティブマウント装置１０は、上記の構成に加えて、天然ゴム、ブチルゴム、又はクロロプレンゴムなどのゴム状弾性材から形成される弾性体１５を備える。この弾性体１５を、内側に空洞を設けて形成して、弾性体１５の内周面とベローズ１２の外周面を、硫黄や過酸化物などからなる加硫剤により、加硫接着して、一体に形成する。

この実施の形態では、図２の（ａ）に示すように、弾性体１５を円筒形のベローズ１２の外周面に合せて中空円筒状に形成したが、エンジン１の加振力がそのままベローズ１２の内部の油圧変動に反映され、且つベローズ１２の剛性を、特にベローズ１２の変位方向以外の方向からの作用に対して耐久性を向上することができれば、上記の構成に限定しない。好ましくは、図１に示すように、弾性体１５のハウジング１１と接合部材１４との間の高さａと、弾性体１５の内周から外周の幅ｂとの比率、つまり高さａ／幅ｂの比率が大きくすると、より剛性を高めることができる。

また、この弾性体１５は、例えば、図２の（ｂ）に示すように、複数の弾性体１５ａ〜１５ｆをベローズ１２の外周面に接合してもよく、一方で図２の（ｃ）に示すように、ベローズ１２の接合部材１４と接合する端面も覆うように形成してもよい。

ベローズ１２と弾性体１５とを接合する際に、この実施の形態では、加硫接着を用いて
、ベローズ１２の蛇腹状の外周面と、弾性体１５の内周面との間を加硫剤が埋めるように接着しているが、ベローズ１２と弾性体１５とを接合することができればよく、上記の構成に限定しない。しかし、ベローズ１２と弾性体１５とがエンジン１からの加振力によって、一体に変動することが好ましい。

加えて、弾性体１５の内周面をベローズの蛇腹状の外周面と隙間無く接合するように蛇腹状に形成してから接着してもよい。しかし、弾性体１５の加工が容易であること、また、ベローズ１２への加硫接着も容易であることから、弾性体１５の内周面との間を加硫剤が埋めるように接着することが好ましい。

この構成によれば、図１０の（ａ）に示すベローズのみの場合と比べて、図３の（ａ）に示すように、弾性体１５をベローズ１２の外周に設けることで、剛性を高めることができ、ベローズ１２の変位方向以外の力が作用しても、特に、ベローズ１２の剛性が低いｘ方向に力が作用しても、ベローズ１２が壊れずに、アクティブマウント装置１０の耐久性を向上することができる。

また一方で、図１０の（ｂ）に示すゴムのみの場合と比べて、図３の（ｂ）に示すように、弾性体１５の内周面に、ベローズ１２の外周面を接合するので、ベローズ１２の変位方向であるｙ方向からの加振力で、弾性体１５がｘ方向へ変形せず、エンジン１の加振力をベローズ１２内の油圧変動にそのまま反映することができる。

次に、本発明に係る第１の実施の形態のアクティブマウント装置１０の動作について、説明する。エンジン１の起振力による振動変位が、接合部材１４から、ベローズ１２と弾性体１５へと伝わる。前述したように、ベローズ１２の剛性を高めるために弾性体１５をベローズ１２の外周に接合しても、その変動変位はそのままベローズ１２内の油圧変動に反映する。

ベローズ１２内で発生した油圧振幅による力が、ハウジング１１を介して、車体２に伝達する。その伝達力を力センサ４３で検出し、その信号をコントローラ装置４５に入力し、伝達力が０に近づくようにコントローラ装置４５で計算された出力信号をサーボアンプ４４に入力する。

一方で、コイル４１とコア４２とからなる差動変圧器でプランジャ２１の位置を検出し、検出した位置データをサーボアンプ４４に送る。それらの信号を基にサーボアンプ４４が減衰装置２０を動作させて、プランジャ２１の位置を連通部１３に保持して、伝達力を低減する。

このアクティブ制御の結果を図４に示す。図４の（ａ）に示すように、本発明のアクティブマウント装置１０は、エンジン１の加振力による変動をそのままベローズ１２の内部の油圧変動に反映して、その油圧変動をゼロに近づけることができ、その結果、図４の（ｂ）に示すように、車体２へと伝達される伝達力を低減することができる。

本発明は上記のようなアクティブ制御を行うことができればよく、各装置１１、１２、２０、３０、及び４０は、周知の技術のものを用いることができる。例えば、ベローズ１２は、比較的軟らかく（ばね定数が低い）固有振動数よりもやや高周波で比較的レベルの高い振動に対しても、充分に追随して大きく伸縮させることができればよく、材質などは問わない。また、このプランジャ２１とベローズ１２と連通部１３の形状は円状に限らずに、多角形状でもよい。この場合は、弾性体１５の内周面をベローズ１２の形状に合わせて形成するとよい。

次に、本発明の第２の実施の形態のアクティブマウント装置５０について、図５を参照しながら説明する。アクティブマウント装置５０は、第１の実施の形態のアクティブマウント装置の構成に加えて、弾性体１５の外側に、少なくとも弾性体１５と同等の剛性を有するストッパー５１を備える。加えて、一体に形成したベローズ１２と弾性体１５のｙ方向の高さよりも、ストッパー５１を長く形成し、接合部材１４にストッパー５１に接触せずに、一体に形成したベローズ１２と弾性体１５にのみ接触する加振部材５２を備える。

このストッパー５１と接合部材１４との間には隙間Ｌを設け、この隙間Ｌを、一体に形成したベローズ１２と弾性体１５との許容変位となるように構成する。この許容変位である隙間Ｌは、前述したアクティブ制御でゼロにすることができる油圧変動分であり、一体に形成したベローズ１２と弾性体１５との体積変動分を示す。

また、このストッパー５１は、エンジン１などから一体に形成したベローズ１２と弾性体１５との許容できる範囲外の衝撃力が加わってときに、その衝撃力がベローズ１２と弾性体１５とに伝わらないように、ハウジング１１と接合部材１４との間でその衝撃力を支えることができればよく、上記の構成に限定しない。好ましくは、衝撃力を吸収することができるゴム状弾性体で形成すると、大きな振幅や衝撃力を受けても振動とそれによる騒音を吸収できるのでよい。

図５に示す実施の形態では、ストッパー５１をベローズ１２と弾性体１５のｙ方向の高さよりも長く形成したが、接合部材１４とストッパー５１との間に隙間Ｌを設けることができればよく、上記の構成に限定しない。さらに、ストッパー５１を、弾性体１５に接触しないよう隙間を設けて配置すると、ベローズ１２と弾性体１５がエンジン１の加振力により、変位した際に、ストッパー５１と接触することが無くなるので、油圧変動が変化してしまうことを防止することができる。

図５の構成によれば、アクティブマウント装置５０及び６０に強い衝撃力が加わっても、ストッパー５１がその強い衝撃力を、一体化したベローズ１２と弾性体１５へ伝えることがないので、アクティブマウント装置５０の耐久性を向上することができる。

特に、エンジン１の始動、又は停止時の大振幅により、ベローズ１２と弾性体１５とを接合している加硫接着の近傍の弾性体１５が破断する可能性がある。図５に示す構成であれば、アクティブマウント装置５０がアクティブ制御により、制御することができないその大振幅を、ストッパー５１で規制することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態のアクティブマウント装置について、図６を参照しながら説明する。図１で説明したアクティブマウント装置は、エンジンと車体との間にハウジングとベローズとが直列に配置されていたが、この実施の形態のアクティブマウント装置６０は、ハウジング６１とベローズ６２を、連通部６３の近傍で、L字になるように配
置されるので、アクティブマウント装置６０の高さを低くすることができる。

そのため、エンジン１と車体２との間隔を狭めることができ、エンジン１を含めた配置スペースを小さくすることができる。ハウジング６１とベローズ６２の配置がＬ字型になるだけで、その他の構成は同じになり、その動作も同様であるため、第２の実施の形態にも適用することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態のアクティブマウント装置７０について、図７を参照しながら説明する。なおアキュムレータについては図示していないが、実際は図１の構成同様に設けてある。図７に示すように、アクティブマウント装置７０を傾斜した車体２に配置し、ハウジング７１が平らな面７１ｂと７１ｃとを少なくとも有するように形成する
。

図１に示すアクティブマウント装置では、ハウジングのベローズの変位方向の面を車体２と接合していたが、この実施の形態では、図７に示すように、ベローズ１２の変位方向の面７１ａではなく、ハウジング７１のベローズ１２の変位方向と直交する方向の面７１ｂを車体２と接合する。

また、その面の反対側のハウジング７１の面７１ｃにボール、ローラ等を用いたスライド機構７２を介して、Ｌ字型に形成されたスライド部材７３を移動自在に取り付ける。このスライド部材７３の一端を、ベローズ１２を加振するように固着する。

エンジン１による振動変位により、スライド機構７２によってスライド部材７３が図面の斜め方向にスライドし、アクティブマウント装置７０に振動変位を加える。振動変位が加わったアクティブマウント装置７０の動作は前述した動作と同様である。

一体に形成したベローズ１２と弾性体１５にはエンジン１からの起振力のみが入力されるので、よりエンジン１の振動をよりアクティブに低減することができる。さらに、アクティブマウント装置７０を小型化することができる。この構成は、第２又は第３の実施の形態にも適用することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態のアクティブマウント装置８０について、図８を参照しながら説明する。この実施の形態のアクティブマウント装置８０は、図１に示すアクティブマウント装置のアキュムレータに換えて、図８に示すように、ハウジング１１内に液圧調整部８１を備え、液圧調整部８１として、ハウジング１１の内部をダイヤフラム８３によって、液体室８２と気体室８４とに仕切り、そのダイヤフラム８３をハウジング１１とベローズ１２との連通部１３の反対側、つまり車体２側に配置する。

この構成によれば、ハウジング１１の内部をダイヤフラム８３により、液体室８２と気体室８４とに仕切ることにより、従来のアキュムレータと同様の効果を得ることができると共に、プランジャ２１の下部にダイヤフラム８３を配置することで、ダイヤフラム８３による圧力変動低減効果を効き易くすることができる。そのため、エンジン１からの振動を低減する際の減衰装置２０の減衰運動を円滑に動作させることができる。

また、アキュムレータを取り外すことが可能となり、車両にアクティブマウント装置８０を搭載した際に周囲と干渉することなく、省スペース化を実現することができる。この構成は、第２〜第４の実施の形態にも適用することができる。

上記のアクティブマウント装置１０、５０、６０、７０、及び８０を搭載し、エンジン１を防振支持された車両は、エンジン１の振動を低減すると共に、振動に対する耐久性を上げることができる。

また、上記のアクティブマウント装置１０、５０、６０、７０、及び８０は、ハウジング１１を車体２側に、且つベローズ１２をエンジン１側に配置しているが、それらアクティブマント装置の上下を入れ替えて、ハウジング１１をエンジン１側に、且つベローズ１２をエンジン１側に配置してもよい。

加えて、上記のアクティブマウント装置１０、５０、６０、７０、及び８０はエンジン１などの内燃機関を支持することに限らず、振動を発生する振動発生体を、振動発生体を支持する基台に固定するマウント装置すべてに適用できるものである。

本発明のアクティブマウント装置は、ベローズを大きな振動や変位方向以外の方向からの振動から保護し、振動を低減すると共に、高い耐久性を実現することができるため、特に筒内圧力が高くエンジントルク変動も大きいディーゼルエンジンを搭載したトラックなどの車両に利用することができる。

１０、５０、６０、７０、８０ アクティブマウント装置
１１、６１、７１ ハウジング（主液室）
１２、６２ ベローズ
１３、６３ 連通部
１４ 接合部材
１５ 弾性体
２０ 減衰装置
３０ アキュムレータ
４０ 制御システム
８１ 液圧調整部

Claims (4)

1. 主液室と、前記主液室と内部が連通し、液体で満たされたベローズとを備えると共に、前記主液室に、前記主液室と前記ベローズとの連通部を摺動するプランジャと、前記プランジャを摺動可能にするアクチュエータとを備え、振動発生体又は基台の支持体の一方に前記ベローズの一端を、他方に前記主液室の一端を接合して、前記振動発生体を前記基台に支持するアクティブマウント装置において、
   前記ベローズの外周面を覆う弾性体を備え、その弾性体と前記ベローズとが、その弾性体の内周面と前記ベローズの外周面とが接合した状態で一体化してなり、
   前記弾性体の外側に配置され、前記ベローズの伸縮幅を限定するストッパーを備えることを特徴とするアクティブマウント装置。
2. 前記支持体及び前記ベローズの間に介在し、前記ベローズの伸縮方向の振動で前記ベローズ及び前記弾性体のみを加振する加振部材を備える請求項１に記載のアクティブマウント装置。
3. 内燃機関を請求項１又は２に記載のアクティブマウント装置で防振支持することを特徴とする車両。
4. 請求項１又は２に記載のアクティブマウント装置の製造方法であって、前記弾性体の内側に空洞を形成し、該空洞の内周面に前記ベローズの外周面を接合し、前記ベローズの外側に前記ベローズの伸縮幅を限定するストッパーを配置することを特徴とするアクティブマウント装置の製造方法。