JP5925564B2 - 液封入式防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、液封入式防振装置に関するものである。

自動車エンジン等の振動源の振動を車体側に伝達しないように支承するエンジンマウント等の防振装置として、振動源側に取り付けられる第１取付具と、支持側に取り付けられる第２取付具と、これら取付具の間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、防振基体が室壁の一部をなす主液室と、ダイヤフラムが室壁の一部をなす副液室と、これら液室間を連通させるオリフィス流路とを備えた液封入式防振装置が知られている。かかる液封入式防振装置においては、オリフィス流路での液流動による液柱共振作用や防振基体の制振効果により、振動減衰機能と振動絶縁機能が果たされる。また、幅広い周波数の振動に対応するべく、異なる周波数にチューニングした複数のオリフィス流路を設けて、オリフィス流路の切り替えを可能としたものも知られている。

例えば、下記特許文献１には、高周波数域にチューニングされた第２オリフィス流路の途中にゴム状弾性体からなる可撓性壁部を設け、主液室と副液室との液圧差により該可撓性壁部を撓み変形させ、これにより、比較的大振幅の振動入力時に第２オリフィス流路を閉塞させて特性の切り替えを行うことが開示されている。

下記特許文献２には、第２オリフィス流路を開閉するゴム状弾性膜からなる弁部材を設け、比較的大振幅の振動入力時に、第２オリフィス流路内の液流動によって弁部材の膜部分が撓み変形し、これにより第２オリフィス流路の開口を閉塞することで特性の切り替えを行うことが開示されている。

一方、下記特許文献３には、液室内でのキャビテーションによる異音対策のため、主液室が過度の負圧となった場合に、副液室から主液室へ液体を供給する流路を開放させる弁構造を設置することが開示されている。ここで、キャビテーションとは、防振装置に大きな振動が入力したときに、オリフィス流路が目詰まりし、これにより主液室内が過度な負圧状態（即ち、主液室の液圧が所定値よりも低下した状態）となって、封入された液体の飽和蒸気圧を下回ることで、多数の気泡が発生することにより生じる現象である。そして、このようにして発生した気泡が消滅するときの衝撃音が異音となって外部に伝達される。これがキャビテーションによる異音であり、主液室の負圧状態を緩和することにより、異音の発生を抑制することができる。

上記従来の防振装置において、弁部材を用いて特性の切り替えを行うものでは、弁部材の衝撃吸収能力不足により仕切り体に大荷重を伝えて、異音が発生する可能性がある。また、特性の切り替えやキャビテーション対策のための構成部品が多い。

特開２００９−１４４８９２号公報 特開２０１０−０７１３６７号公報 特開２０１１−１４９４９２号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、異音の発生を抑制しつつ第１オリフィス流路と第２オリフィス流路の特性の切り替えを行うことができるとともに、過大な振動入力時の急激な圧力変動に起因するキャビテーションを抑制することができる液封入式防振装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液封入式防振装置は、振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる第１取付具と、振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる筒状の第２取付具と、前記第１取付具と第２取付具との間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、前記第２取付具側に取り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ゴム状弾性体からなるダイヤフラムと、前記液体封入室を前記防振基体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り体と、前記主液室と副液室を連通させる第１オリフィス流路と、前記第１オリフィス流路よりも高周波数域にチューニングされて前記主液室と副液室を連通させる第２オリフィス流路と、を備えた液封入式防振装置において、前記仕切り体は、当該仕切り体の外周部に前記第１オリフィス流路を形成する剛体からなる環状のオリフィス形成部材と、該オリフィス形成部材の内側を塞いで前記主液室と副液室を仕切るゴム状弾性体からなる弾性仕切膜とを備えてなり、前記弾性仕切膜は主液室側の膜面上に流路形成部を一体に備え、前記流路形成部は、前記弾性仕切膜の周縁部における周上の一箇所から直径方向において、前記弾性仕切膜の中心を越える位置まで延び、かつ前記直径方向の他端に至るまでの間で終端しており、前記流路形成部の内側に前記膜面に沿って延びる前記第２オリフィス流路が形成されたものである。

本発明の液封入式防振装置であると、比較的微振幅で高周波数域の振動が入力したときには、ゴム状弾性体からなる流路形成部は変形せず、第２オリフィス流路は開放状態のまま維持されるので、第２オリフィス流路による共振特性が発揮され、高周波数域の減衰性能が得られる。また、比較的大振幅で低周波数域の振動が入力したときには、主液室と副液室の間での圧力差により流路形成部が変形して、その内側の第２オリフィス流路が実質的に閉塞状態となるので、第１オリフィス流路による共振特性が効果的に発揮され、低周波数域の減衰性能が得られる。その際、第２オリフィス流路の閉塞が弾性仕切膜の内部でなされるので、異音の発生を抑制することができる。また、過大な振動入力時の急激な圧力変動に際しては、主液室が負圧となったときに、流路形成部が主液室側に引っ張られることで第２オリフィス流路が開放状態となるので、副液室から主液室への液体の供給が可能となり、主液室内の過度な負圧状態を緩和して、キャビテーションの発生を抑えることができる。

実施形態に係る液封入式防振装置の縦断面図である。 同実施形態における仕切り体の上面側からの斜視図である。 同仕切り体の下面側からの斜視図である。 同仕切り体の側面図である。 図２のV−V線断面図である。 図２のVI−VI線断面図である。 同仕切り体の加硫成形時における断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示された本実施形態に係る液封入式防振装置１０は、自動車のエンジンを支承するエンジンマウントであり、振動源であるエンジン側に取り付けられる上側の第１取付具１２と、支持側の車体に取り付けられる筒状をなす下側の第２取付具１４と、これら両取付具１２，１４の間に介設されて両者を連結するゴム弾性体からなる防振基体１６とを備えてなる。なお、図１は無負荷状態を示している。

第１取付具１２は、第２取付具１４の軸芯部上方に配されたボス金具であり、その上面にはボルト穴１８が設けられている。このボルト穴１８を用いて不図示のボルトによりエンジン側に取り付けられるように構成されている。

第２取付具１４は、中央部に段差部を持つ段付き円筒状の金具であり、その外周部が不図示のブラケットに保持されることにより、該ブラケットを介して車体側に取り付けられるように構成されている。

防振基体１６は、略傘状に形成され、その上部に第１取付具１２が埋設された状態に加硫接着され、下端外周部が第２取付具１４における大径状の上部側内周面に加硫接着されている。防振基体１６の下端部には、第２取付具１４における小径状の下部側内周面を覆うゴム膜状のシール壁部２０が連なっている。

第２取付具１４には、防振基体１６の下面に対して軸方向Ｘに対向配置されて防振基体１６との間に液体封入室２２を形成する可撓性ゴム膜からなるダイヤフラム２４が取り付けられ、液体封入室２２に液体が封入されている。ダイヤフラム２４は、外周部に環状の補強部材２６を備え、該補強部材２６を介して第２取付具１４の下端内周面に嵌着固定されている。なお、第２取付具１４の下端は内向きに折曲形成されて、補強部材２６の抜けを防止している。

液体封入室２２は、第２取付具１４の内側において、防振基体１６の下面とダイヤフラム２４の上面との間に形成されており、水やエチレングリコール、シリコーンオイル等の液体が封入されている。液体封入室２２は、仕切り体２８によって、防振基体１６側、即ち防振基体１６が室壁の一部をなす上側の主液室２２Ａと、ダイヤフラム２４側、即ちダイヤフラム２４が室壁の一部をなす下側の副液室２２Ｂとに仕切られている。

仕切り体２８は、平面視円形をなして第２取付具１４の内側にシール壁部２０を介して嵌着されている。仕切り体２８は、その外周部に第１オリフィス流路３０を形成する環状のオリフィス形成部材３２と、該オリフィス形成部材３２の内側（即ち、中空部）を塞いで主液室２２Ａと副液室２２Ｂを仕切るゴム膜からなる弾性仕切膜３４とを備えてなる。

オリフィス形成部材３２は、弾性仕切膜３４の周縁部が加硫接着された内周壁部３６と、該内周壁部３６の外周側に第１オリフィス流路３０を形成する溝部３８とを備えてなり、金属や合成樹脂などの剛性材料により形成されている。内周壁部３６は、第２取付具１４の内周面に対してその内側に所定の間隔をおいて対向する円筒状の壁部である。溝部３８は、径方向外方側に開かれて形成されており、シール壁部２０を介して第２取付具１４の内周面に嵌合されることで、当該内周面との間に、周方向に沿って延びる第１オリフィス流路３０を形成する。

第１オリフィス流路３０は、仕切り体２８の外周部において周方向に沿って設けられた液体の絞り流路であり、主液室２２Ａと副液室２２Ｂを連通させる。第１オリフィス流路３０は、この例では、図２〜４に示すように軸方向Ｘに二重の螺旋状に形成されており、周方向の一端が第１開口３０Ａを介して主液室２２Ａ側に連通され、他端が第２開口３０Ｂを介して副液室２２Ｂ側に連通されている。

第１オリフィス流路３０は、この例では車両走行時のシェイク振動を減衰するために、シェイク振動に対応した低周波数域（例えば、５〜１５Ｈｚ程度）にチューニングされた低周波側オリフィスである。すなわち、第１オリフィス流路３０を通じて流動する液体の共振作用に基づく減衰効果がシェイク振動の入力時に有効に発揮されるように、流路の断面積及び長さを調整することによってチューニングされている。

弾性仕切膜３４は、平面視円形状をなし、オリフィス形成部材３２の内周面間を塞ぐように、弾性仕切膜３４の周縁部が内周壁部３６の内周面に加硫接着されている。この例では、内周壁部３６がその下端に径方向内向きに突出するフランジ部３６Ａを備え、該フランジ部３６Ａに弾性仕切膜３４の周縁部が加硫接着されている。

弾性仕切膜３４は、その主液室２２Ａ側の膜面３４Ａ上に流路形成部４２を一体に備え、該流路形成部４２の内側に上記膜面３４Ａに沿って延びる第２オリフィス流路４４が形成されている。詳細には、弾性仕切膜３４は、オリフィス形成部材３２の内側で主液室２２Ａと副液室２２Ｂとの間を仕切る平らな円板状の本体膜部４０と、該本体膜部４０の上側の膜面３４Ａから一体に突出形成された流路形成部４２とからなり、流路形成部４２の内側で本体膜部４０との間に第２オリフィス流路４４が形成されている。

流路形成部４２は、弾性仕切膜３４（詳細には、本体膜部４０）の主液室２２Ａ側の膜面３４Ａに対して一定隙間をあけて対向する平行な対向壁部４６と、該対向壁部４６の両側を本体膜部４０に対して連結支持する一対の側壁部４８，４８とからなり、断面略横倒コの字状をなしている（図６参照）。流路形成部４２は、弾性仕切膜３４の本体膜部４０とともに扁平なチューブ状をなしている。すなわち、流路形成部４２の対向壁部４６及び一対の側壁部４８，４８と、対向壁部４６に対向する本体膜部４０の部分とにより、扁平なチューブが形成され、該チューブの内側が第２オリフィス流路４４に形成されている。

流路形成部４２は、弾性仕切膜３４の周縁部における周上の一箇所から直径方向において、弾性仕切膜３４の中心を越える位置まで延び、直径方向の他端に至るまでの間で終端している。すなわち、流路形成部４２の長さは、弾性仕切膜３４の半径よりも大きく、かつ直径よりも小さく設定されており、この例では、弾性仕切膜３４の直径の２／３よりも大きく設定されている。流路形成部４２の幅は、この例では、弾性仕切膜３４の半径よりも大きく設定され、但し、流路形成部４２の長さよりも小さく設定されている。

対向壁部４６は、主液室２２Ａに面しており、主液室２２Ａの液圧変動により撓み変形可能に構成されている。対向壁部４６は、比較的撓み変形しやすいように、その厚みＴ_１が本体膜部４０の厚みＴ_０よりも薄く形成されている（図５参照）。この例では、対向壁部４６の厚みＴ_１は、本体膜部４０の厚みＴ_０よりも小さく、かつ、本体膜部４０の厚みＴ_０の１／２以上に設定されている（Ｔ_０＞Ｔ_１≧Ｔ_０／２）。また、対向壁部４６及び本体膜部４０が撓み変形することで第２オリフィス流路４４が実質的に閉塞されるように（即ち、液体が流れなくなるか、又は流れにくくなるように）、対向壁部４６と本体膜部４０との間の隙間Ｔ_２は、対向壁部４６の厚みＴ_１と同等以下に設定されている。

第２オリフィス流路４４は、弾性仕切膜３４の膜面３４Ａ上で終端する流路形成部４２の一端部において第１開口４４Ａを有して、主液室２２Ａ側に連通されている。また、第２オリフィス流路４４は、オリフィス形成部材３２の内周壁部３６を径方向外方に貫通して設けられている。この第２オリフィス流路４４が貫通した部分において、内周壁部３６の外側の空間は、図１，３，４に示すように、副液室２２Ｂに対して開かれているので、第２オリフィス流路４４は、内周壁部３６の貫通穴５０に位置する第２開口４４Ｂを介して副液室２２Ｂ側に連通されている。

第２オリフィス流路４４の副液室２２Ｂ側への出口である第２開口４４Ｂは、図３，４に示すように、第１オリフィス流路３０の副液室２２Ｂ側の出口である第２開口３０Ｂに対して、遮断壁５２によって周方向に区切られている。遮断壁５２は、内周壁部３６から径方向外方に突設されて、内周壁部３６の外側の空間を周方向に仕切る壁部であり、第１オリフィス流路３０と第２オリフィス流路４４が副液室２２Ｂ側で共通の流路部分を持たないように遮断している。

第２オリフィス流路４４は、第１オリフィス流路３０よりも高周波数域にチューニングされて主液室２２Ａと副液室２２Ｂを連通させる絞り流路であり、この例では、アイドル時（車両停止時）のアイドル振動を低減するために、アイドル振動に対応した高周波数域（例えば、２０〜５０Ｈｚ程度）にチューニングされた高周波側オリフィスである。すなわち、第２オリフィス流路４４を通じて流動する液体の共振作用に基づく低動ばね効果がアイドル振動の入力時に有効に発揮されるように、流路の断面積及び長さを調整することによってチューニングされている。

以上の構成を持つ仕切り体２８は、オリフィス形成部材３２に弾性仕切膜３４を加硫成形することにより作製することができる。図７は、このような加硫成形時の一例を示した断面図である。一方型（図では下型）６０と他方型（図では上型）６２との間にオリフィス形成部材３２をセットしておいて、キャビティ内にゴム材料を注入し加硫させることにより弾性仕切膜３４を一体に加硫することができる。

一方型６０には、第２オリフィス流路４４を形成するためのスライド型６４が軸直角方向に進退可能に設けられている。図７に示すように、スライド型６４をオリフィス形成部材３２の貫通穴５０を貫通するように進出させた状態で、ゴム材料を注入することにより、第２オリフィス流路４４となるチューブ状の流路が形成され、加硫成形後にスライド型６４を貫通穴５０の外側まで後退させることにより、成形後の仕切り体２８を脱型することが可能となる。

このように本実施形態であると、仕切り体２８を一体に加硫成形することで、ゴム弾性体からなる第２オリフィス流路４４を形成することができる。

以上よりなる液封入式防振装置１０であると、停車したアイドル時のように比較的微振幅で高周波数側の振動が入力した時には、主液室２２Ａと副液室２２Ｂとの間での液圧差（液圧変動）が小さいので、流路形成部４２の変形はほとんど起こらない。そのため、第２オリフィス流路４４は開放状態のまま維持されるので、第２オリフィス流路４４を通じての液体の共振作用により、アイドル振動に対する優れた防振効果が発揮される。なお、このとき、第１オリフィス流路３０も開放状態であるが、第１オリフィス流路３０は低周波数側にチューニングされているため、液体の流動抵抗が大きく実質的に目詰まりした状態となる。

一方、車両走行時においてシェイク振動のように比較的大振幅（例えば振幅０．５ｍｍ程度）で低周波数側の振動が入力した時には、主液室２２Ａと副液室２２Ｂの間での液圧差（液圧変動）が大きくなり、かかる液圧差により弾性仕切膜３４が撓み変形することによって第２オリフィス流路４４が実質的に閉塞状態となる。詳細には、主液室２２Ａの正圧時には、流路形成部４２の対向壁部４６が弾性仕切膜３４に向かって撓み変形することにより、その内側の第２オリフィス流路４４が狭まり、液体が流れなくなるか、もしくは流れにくくなる。また、主液室２２Ａが負圧時には、本体膜部４０が主液室２２Ａ側に撓み変形することにより、第２オリフィス流路４４が狭まり、液体が流れなくなるか、もしくは流れにくくなる。このように第２オリフィス流路４４が実施的に閉塞状態となることで、第１オリフィス流路３０のみが開放された状態となり、第１オリフィス流路３０を流動する液体の共振作用に基づき、シェイク振動に対して減衰性能が効果的に発揮される。

このように本実施形態であると、安価な構造で、２つのオリフィス流路３０，４４による特性を切り替えることができる。

また、本実施形態であると、大振幅入力時の特性切り替えに際し、第２オリフィス流路４４の閉塞は、流路形成部４２の対向壁部４６と弾性仕切膜３４との当接によりなされ、すなわちゴム弾性体同士の接触によりなされるので、衝撃が緩和され、接触による異音を低減することができる。

また、本実施形態の液封入式防振装置１０であると、キャビテーションが生じるような振幅が１ｍｍを超える過大な振動入力時（例えば、荒れた路面を走行したとき等のような振幅２ｍｍ程度の振動入力時）において、主液室２２Ａの正圧時には上記と同様、流路形成部４２の撓み変形により第２オリフィス流路４４が閉塞状態となり、主液室２２Ａから副液室２２Ｂへの液体の供給が制限される。そして、その後の主液室２２Ａの負圧時には、流路形成部４２の対向壁部４６が主液室２２Ａ側に引っ張られるように撓み変形することで、第２オリフィス流路４４は開放状態となる。すなわち、この場合、主液室２２Ａの急激な負圧により、対向壁部４６は主液室２２Ａ側に引っ張られるものの、副液室２２Ｂ側の本体膜部４０はこれに追従できず、第２オリフィス流路４４は開放状態となる。そのため、第１オリフィス流路３０だけでなく、第２オリフィス流路４４を介しての副液室２２Ｂから主液室２２Ａへの液体の供給が可能となるので、主液室２２Ａの過度な負圧状態を緩和して、キャビテーションの発生を抑制することができ、異音の発生を抑えることができる。

また、本実施形態の液封入式防振装置１０であると、上記切り替え構造を持つ弾性仕切膜３４により主液室２２Ａと副液室２２Ｂとの間が仕切られているので、例えば１００Ｈｚ程度のより高周波数域の振動に対しても、弾性仕切膜３４が微小振動することで動ばね定数の上昇を抑制することができ、いわゆるこもり音に対する低減効果を発揮することもできる。

また、本実施形態であると、切り替え可能な第２オリフィス流路４４が弾性仕切膜３４に一体に設けられているので、第２オリフィス流路を設けるための構成部品を増やす必要がなく、安価に切替式の液封入式防振装置１０を構成することができる。特に、第２オリフィス流路４４を、オリフィス形成部材３２の内周壁部３６を貫通させて設けたことにより、切り替え可能な第２オリフィス流路４４を持つ仕切り体２８を一体に加硫成形することが容易であり、製造性に優れる。

なお、上記実施形態では、オリフィス形成部材３２に遮断壁５２を設けて、第１オリフィス流路３０と第２オリフィス流路４４が副液室２２Ｂ側で共通の流路部分を持たないように構成したが、第１オリフィス流路３０と第２オリフィス流路４４は副液室２２Ｂ側での出口を共通化してもよい。

また、流路形成部４２は、ゴム状弾性体により弾性仕切膜３４の本体膜部４０に一体に設けられて、その内側に本体膜部４０の膜面３４Ａに沿って延びる第２オリフィス流路４４を形成するものであれば、その具体的形状は、上記実施形態には限定されず、種々の変更が可能である。

また、上記実施形態では、液室として主液室２２Ａと単一の副液室２２Ｂとからなる場合について説明したが、主液室とともに複数の副液室を持つものについても同様に適用することができる。その場合、第１オリフィス流路を介して主液室と連結される副液室と、第２オリフィス流路を介して主液室と連結される副液室とは、同じ副液室でも異なる副液室でもよい。

また、上記実施形態では、特性切り替えの対象をシェイク振動とアイドル振動としたが、これに限らず、周波数の異なる種々の振動に対して適用することができる。また、上記液封入式防振装置１０は、上下反転させて車両に組み付けられるものであってもよい。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

本発明は、エンジンマウントの他、例えば、モータなど他のパワーユニットを支承するマウント、ボディマウント、デフマウントなど、種々の防振装置に利用することができる。

１０…液封入式防振装置 １２…第１取付具 １４…第２取付具
１６…防振基体 ２２…液体封入室 ２２Ａ…主液室
２２Ｂ…副液室 ２４…ダイヤフラム ２８…仕切り体
３０…第１オリフィス流路 ３２…オリフィス形成部材 ３４…弾性仕切膜
３４Ａ…主液室側の膜面 ３６…内周壁部 ３８…溝部
４０…本体膜部 ４２…流路形成部 ４４…第２オリフィス流路
４６…対向壁部

Claims (4)

1. 振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる第１取付具と、振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる筒状の第２取付具と、前記第１取付具と第２取付具との間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、前記第２取付具側に取り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ゴム状弾性体からなるダイヤフラムと、前記液体封入室を前記防振基体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り体と、前記主液室と副液室を連通させる第１オリフィス流路と、前記第１オリフィス流路よりも高周波数域にチューニングされて前記主液室と副液室を連通させる第２オリフィス流路と、を備えた液封入式防振装置において、
   前記仕切り体は、当該仕切り体の外周部に前記第１オリフィス流路を形成する剛体からなる環状のオリフィス形成部材と、該オリフィス形成部材の内側を塞いで前記主液室と副液室を仕切るゴム状弾性体からなる弾性仕切膜とを備えてなり、
   前記弾性仕切膜は主液室側の膜面上に流路形成部を一体に備え、前記流路形成部は、前記弾性仕切膜の周縁部における周上の一箇所から直径方向において、前記弾性仕切膜の中心を越える位置まで延び、かつ前記直径方向の他端に至るまでの間で終端しており、前記流路形成部の内側に前記膜面に沿って延びる前記第２オリフィス流路が形成された
   ことを特徴とする液封入式防振装置。
2. 前記流路形成部は、前記弾性仕切膜の主液室側の膜面に対して隙間をあけて対向し前記主液室の液圧変動により撓み変形可能な対向壁部を備えてなることを特徴とする請求項１記載の液封入式防振装置。
3. 前記流路形成部は前記弾性仕切膜の本体膜部とともに扁平なチューブ状をなして、その内側に前記第２オリフィス流路が形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の液封入式防振装置。
4. 前記オリフィス形成部材は、内周壁部と、該内周壁部の外周側に前記第１オリフィス流路を形成する溝部とを備え、前記第２オリフィス流路が前記内周壁部を径方向外方に貫通して設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液封入式防振装置。

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