JP6544932B2 - 液封防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジンマウント等に使用される液封防振装置に関する。

従来、この種の液封防振装置としては、特許文献１に記載されたものが知られている。この液封防振装置では、主液室と副液室とを区画する円形状の仕切部材を設けて、主液室の内圧を吸収するように構成されている。仕切部材の外周には、リリーフバルブが設けられている。

この液封防振装置では、過大振幅振動の入力によって主液室が負圧になったときに、リリーフバルブが開かれることで副液室の液体が主液室へリークされる。これによって、主液室の液圧が高められ、キャビテーションが防止される。

ところで、自動車のエンジンルームの小型化に伴い、液封防振装置に対しても小型化の要求がある。特許文献１の液封防振装置を含め、一般に、液封防振装置は、外形状が平面視で円形状を呈しており、スペース効率の低下を来し易いものであった。そこで、省スペース化を考慮した液封防振装置として、外形状を平面視で略四角形状としたものの開発が検討されている。この液封防振装置では、仕切部材の形状も平面視で略四角形状に形成して高減衰性能を得るための面積を確保することが好ましい。

特開２００９−５２６７５号公報

しかしながら、仕切部材の形状を平面視で略四角形状にすると、仕切部材のシール部の締め代を一定にすることが難しく、キャビテーション発生を抑制するためのリリーフバルブを仕切部材の外周に設置することができなかった。このため、リリーフバルブを別途設ける必要があり、装置が大型化するという課題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、装置の小型化を図りつつ、キャビテーション発生を抑制することが可能な液封防振装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明の液封防振装置は、作動液体が封入される液室と、前記液室を主液室と副液室とに区画するとともに、前記主液室と前記副液室とをオリフィス通路で連通する仕切部材と、を備えている。前記仕切部材は、上プレートと、下ホルダーと、前記上プレートと前記下ホルダーとに挟持され、平面視略四角形状に形成される弾性仕切部材と、を備えている。前記弾性仕切部材の縁部には、前記弾性仕切部材を上下方向に貫通する開口部が形成されており、前記下ホルダーには前記開口部を塞ぐ着座部が形成されている。前記主液室の負圧時に前記開口部の縁部が前記着座部から離間して前記着座部との間に隙間を形成し、この隙間を通じて作動液体が前記副液室から前記主液室に流れるとともに、前記主液室の正圧時に前記開口部の縁部が前記着座部に密着して前記隙間を閉塞することを特徴とする。

このような液封防振装置では、主液室が負圧状態になると、弾性仕切部材の開口部の縁部と着座部との間に形成される隙間を通じて、作動液体が副液室から主液室に流れる。したがって、装置の小型化を図りつつ、キャビテーション発生を好適に抑制することができる。

また、弾性仕切部材の周縁部に、上プレートと下ホルダとに挟持される周リブを設けた場合には、周リブを部分的に切り欠いて開口部を形成するとよい。このようにすると、周リブによるシール性によって高減衰特性を確保しつつ、開口部によってキャビテーション発生を好適に抑制することができる。

また、弾性仕切部材の周縁部に、上プレートと下ホルダとに挟持される周リブを設けた場合には、周リブの内側に開口部を形成するとよい。このようにすると、周リブによるシール性が高まり、高減衰特性を確保しつつ、開口部によってキャビテーション発生を好適に抑制することができる。

また、開口部は、弾性仕切部材の周縁部の直線部分に設けるとよい。このようにすると、周縁部の直線部分以外の部分、例えば、辺と辺とのコーナー部分に開口部を設けた場合に比べて、開口部の縁部周りの面積を確保することができる。これにより、主液室の負圧時に開口部の縁部が着座部から柔軟に離間して着座部との間に隙間を好適に形成することができる。したがって、キャビテーション発生を好適に抑制することができる。

本発明によれば、装置の小型化を図りつつ、キャビテーション発生を抑制することが可能な液封防振装置が得られる。

本発明の第１実施形態に係る液封防振装置を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 仕切部材を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。 仕切部材の分解斜視図である。 （ａ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。 仕切部材の動作を説明し、（ａ）は非リーク時における開口部の近傍を示す断面図、（ｂ）はリーク時における開口部の近傍を示す断面図である。 （ａ）は周縁部の直線部分に設けられた開口部の作用を示す図であり、（ｂ）は周縁部の湾曲部分に設けられた開口部の作用を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液封防振装置に用いられる仕切部材を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。 同じく仕切部材の分解斜視図である。 （ａ）は図９（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。

以下、本発明に係る液封防振装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、「前後」「上下」を言うときは、図１に示した方向を基準とするが、「前後」は、自動車の車体に対する前後方向とは必ずしも一致するものではない。なお、説明において、同一の要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。なお、液封防振装置に対する上下方向は主たる振動の入力方向である。

（第１実施形態）
液封防振装置は、液封式であり、図１に示すように、振動源であるエンジン（不図示）側に配置される第１取付部材１０と、振動受け側である車体側（不図示）に配置される第２取付部材２０と、これらの間を連結するインシュレータ３０とを備える。液封防振装置は、前後方向を長辺とし、これに直交する方向を短辺とする、平面視で略長四角形状を呈している。

第１取付部材１０は、インシュレータ３０の上部に一体に設けられている。第１取付部材１０は、図２,３に示すように、略全体がインシュレータ３０に埋設されており、かつインシュレータ３０に加硫接着されている。第１取付部材１０は、例えば、アルミニウム合金製であり、図２に示すように、基部１１と、基部１１から上方へ延出される枠部１２とを有している。

基部１１は、図３に示すように、短辺方向に沿う断面形状が、下部に向けて緩やかに窄まっている。基部１１は、ブラケットが載置される座面１１ａを備えている。座面１１ａは平坦面であり、インシュレータ３０の薄肉部３０ａで覆われている。座面１１ａには、エンジンを支持するブラケット（不図示、振動源側部品）を固定するための図示しないボルト穴が形成されている。

枠部１２は、図２に示すように、基部１１に一体に形成されている。枠部１２の外周面および内周面は、インシュレータ３０で覆われている。枠部１２の内側には、取付開口部１２ａが形成されている。前記ブラケットは、取付開口部１２ａを通じて座面１１ａに固定される。

インシュレータ３０は、図２に示すように、凹部３１を備えている。凹部３１は、図２の下方へ開放されており、仕切部材４０で仕切られて主液室１となる。凹部３１の内部には、非圧縮性の作動液体が封入される。インシュレータ３０の下端部は、枠状金具３３に固着されている。

主液室１は仕切部材４０により副液室２と区画されている。主液室１と副液室２とは、仕切部材４０の外周部に形成されたオリフィス通路４４により連通されている。オリフィス通路４４は、例えば、低周波数の振動に対して共振するよう設定されている。副液室２はダイヤフラム３と仕切部材４０との間に形成され、ダイヤフラム３を壁部の一部としている。

第２取付部材２０は長四角筒形の外筒金具２１を備えている。第２取付部材２０は、外筒金具２１を図示しないホルダへ嵌合して車体側へ取り付けられ、または図示しないブラケット部材を介して車体側へ取り付けられる。外筒金具２１の上端部２１ａは、図２に示すように、フランジ状を呈しており、枠状金具３３の下面に当接し、枠状金具３３とともにインシュレータ３０の延出部３０ｂを挟持している。また、外筒金具２１の上端部２１ａは、図３に示すように、異なる側面において、上方内側へ略Ｌ字状に延出している。この上端部２１ａは、枠状金具３３に設けられた凹部３３ｂに嵌合している。インシュレータ３０の延出部３０ｂは、仕切部材４０の上面の外周端部を位置決めしている。

ダイヤフラム３は、薄肉の本体部３ａと、その外周部に一体形成されたシール部３ｂとを備えている。シール部３ｂは、仕切部材４０の下面の外周端部に装着され、外筒金具２１と仕切部材４０との間に介在される。

この液封防振装置を組み立てるには、まず、第１取付部材１０およびインシュレータ３０が一体化した小組体を作り、これを図２の状態と上下反転させ、インシュレータ３０の延出部３０ｂに仕切部材４０の上面の外周端部を載置して位置決めする。続いて、ダイヤフラム３のシール部３ｂを仕切部材４０の下面の外周端部に装着する。そして、外筒金具２１をダイヤフラム３および仕切部材４０に被せ、外筒金具２１の上端部の延出部２１ｂ（図１，図３参照）を、枠状金具３３の凹部３３ｂに嵌合する。これにより、全体が組立一体化される。

次に、仕切部材４０について詳細に説明する。仕切部材４０は、液封防振装置の外形状に対応して、図４（ａ）に示すように、平面視略長四角形状を呈している。仕切部材４０は、図５に示すように、上プレート４１と下ホルダ４２とで弾性仕切部材４３を挟持して構成されている。弾性仕切部材４３は、リリーフバルブを構成する開口部４５を有している（図５参照）。なお、前記したオリフィス通路４４は、弾性仕切部材４３の外側となる部位に設けられている（図２，図３参照）。

上プレート４１と下ホルダ４２とは、アルミニウム合金等の軽金属や硬質樹脂等の適宜材料で構成されている。上プレート４１は、図５に示すように、板状を呈している。上プレート４１は、内側部分が一段高くなった隆起部４１ａを有している。隆起部４１ａには、図４（ａ）に示すように、複数の貫通孔４１ｂ，４１ｃが形成されている。貫通孔４１ｂには、弾性仕切部材４３の平板状部４３ａ（図５参照）の上面が臨み、貫通孔４１ｃには、弾性仕切部材４３の開口部４５の一部が臨んでいる。これによって、弾性仕切部材４３の上面は、複数の貫通孔４１ｂ，４１ｃを通じて主液室１に臨むことになる。上プレート４１の外周部には、オリフィス通路４４に連通する連通孔４４ａが形成されている。また、上プレート４１の下面には、図６（ｂ）に示すように、周溝４１ｆ（断面で一部のみ図示）が形成されている。

下ホルダ４２の外周部には、図５に示すように、凹状のオリフィス通路４４が形成されている。オリフィス通路４４の内側部分には、弾性仕切部材４３が装着される装着部４２ｅが形成されている。装着部４２ｅの周縁部には、周溝４２ｆが形成されている（図６（ｂ）参照）。周溝４２ｆは、上プレート４１の周溝４１ｆに対向形成されている。装着部４２ｅには、図４（ｃ）に示すように、複数の貫通孔４２ｂ，４２ｃが形成されている。貫通孔４２ｂ，４２ｃには、弾性仕切部材４３の平板状部４３ａの下面が臨んでいる。これによって、弾性仕切部材４３の下面は、複数の貫通孔４２ｂ，４２ｃを通じて副液室２に臨むことになる。なお、貫通孔４２ｃは、弾性仕切部材４３の開口部４５の端縁部４５ｂ（図５参照）よりも弾性仕切部材４３の中央部寄りに位置している。つまり、貫通孔４２ｃに開口部４５が位置しない（臨まない）配置関係となっている。貫通孔４２ｃと周溝４２ｆとの間には、平らな着座部４６が形成されている。また、下ホルダ４２の外周部には、オリフィス通路４４に連通する連通孔４４ｂが形成されている。

弾性仕切部材４３は、ゴム等の弾性部材からなり、平面視略長四角形状（平面視略小判形状）を呈している。弾性仕切部材４３は、前後方向に延びる長辺と、これに直交する方向に延びる短辺とを有している。弾性仕切部材４３は、図５に示すように、平板状部４３ａと、平板状部４３ａの周縁部に沿って上下方向に突出形成された周リブ４３ｂとを有している。平板状部４３ａは、主液室１の液圧を受ける受圧部をなし、平坦面状とされている。平板状部４３ａは、主液室１の内圧変化を受けて弾性変形することにより、内圧変化を吸収する。

弾性仕切部材４３の両短辺（直線部分）には、開口部４５，４５が形成されている。開口部４５は、外周を内側に切り欠いた形状を呈しており、前後方向に沿う側縁部４５ａ，４５ａと、側縁部４５ａ，４５ａに連続する端縁部４５ｂとからなる平面視略コ字状の縁部で区画されている。側縁部４５ａ，４５ａは、周リブ４３ｂよりも弾性仕切部材４３の中央部寄りに位置している。開口部４５は、下ホルダ４２の着座部４６に対応する位置に形成されており、着座部４６の面積よりも小さい開口面積を有している。

前記した主液室１（図２参照、以下同じ）の正圧時には、開口部４５の縁部（側縁部４５ａ，４５ａおよび端縁部４５ｂ）が弾性仕切部材４３の弾性変形によって着座部４６に対して密着（着座）する。これによって、開口部４５が閉塞される。また、主液室１の負圧時には、開口部４５の縁部（側縁部４５ａ，４５ａおよび端縁部４５ｂ）が弾性仕切部材４３の弾性変形によって着座部４６から離間（離座）する。これによって、開口部４５の縁部と着座部４６との間に隙間が形成される。

図７は弾性仕切部材の動作を説明し、（ａ）は非リーク時における開口部の近傍を示す断面図、（ｂ）はリーク時における開口部の近傍を示す断面図である。
弾性仕切部材４３の開口部４５は、その側縁部４５ａ，４５ａおよび端縁部４５ｂの近傍部分が弾性変形することにより開閉する。なお、弾性仕切部材４３は、通常状態で、図６（ｂ）に示すように、上プレート４１との間に隙間Ｓ２を有し、下ホルダ４２との間に隙間Ｓ３を有して配置されている。つまり、弾性仕切部材４３は、通常状態で、上プレート４１および下ホルダ４２のいずれにも密着することなく配置されている。

第１取付部材１０に大きな振動が入力されると、主液室１が圧縮され、作動液体が副液室２側へ送り出される。このとき、主液室１の作動液体は、加圧されて、図７（ａ）に示すように弾性仕切部材４３の上面を下方の副液室２側へ押す。これによって、弾性仕切部材４３の全体が下方へ弾性変形するとともに、弾性仕切部材４３の開口部４５の側縁部４５ａ，４５ａの近傍部分および端縁部４５ｂの近傍部分が弾性変形し、これらが着座部４６に対して着座する。これによって、開口部４５が閉塞し、シール性が高められる。しかも、側縁部４５ａ，４５ａの近傍部分および端縁部４５ｂの近傍部分は、縁部であることから変形しやすく作動液体の液圧によって下方へ好適に膨出変形するため、密着度が高められ、主液室１から副液室２へのリークを生じさせ難い。したがって、主液室１の正圧時に、作動液圧は、弾性仕切部材４３の弾性変形およびオリフィス通路４４による液柱共振により良好に減衰される。

その後、振動方向が反転して主液室１の容積が圧縮前の状態に戻ると、作動液体はオリフィス通路４４を介して移動するため、戻りが遅くなって主液室１の内部は瞬間的に負圧状態に近づく。図７（ｂ）はこの状態を示し、弾性仕切部材４３が主液室１側から引っ張られ、かつ副液室２側の作動液体は開口部４５の側縁部４５ａ，４５ａの近傍部分および端縁部４５ｂの近傍部分を押し上げる。これによって、開口部４５の側縁部４５ａ，４５ａの近傍部分（縁部）および端縁部４５ｂの近傍部分（縁部）が、徐々にめくられるように変形しようとし、やがて主液室１と副液室２との液圧差による圧力が開口部４５周りの剛性に勝ると、開口部４５が着座部４６から離座する。この離座によって、開口部４５は、着座部４６との間に隙間を形成し、副液室２側の作動液体を主液室１側にリークさせる。したがって、主液室１内の圧力が高められ、主液室１内におけるキャビテーション発生が抑制される。

なお、この開口部４５を通じたリークの基準となる主液室１の内圧レベルは、弾性仕切部材４３の硬さによって調整できる。

以上説明した本実施形態の液封防振装置によれば、主液室１が負圧状態になると、弾性仕切部材４３の開口部４５の縁部と着座部４６との間に形成される隙間を通じて、作動液体が副液室２から主液室１に流れる。したがって、装置の小型化を図りつつ、キャビテーション発生を好適に抑制することができる。

また、開口部４５は、周リブ４３ｂを部分的に切り欠いて形成してあるので、周リブ４３ｂによるシール性によって高減衰特性を確保しつつ、開口部４５によってキャビテーション発生を好適に抑制することができる。

また、開口部４５は、弾性仕切部材４３の周縁部の直線部分（両短辺）に設けられているので、次のような作用効果が得られる。すなわち、図８（ａ）に示すように、本実施形態において、開口部４５は、弾性仕切部材４３の周縁部の直線部分に設けられているので、側縁部４５ａと周リブ４３ｂとの角部の角度α１は略９０度（直角）となる。これに対して、図８（ｂ）に示すように、開口部４５が、仮に直線部分以外の部分、例えば、長辺と短辺とのコーナー部分（湾曲部分）に設けられている場合には、側縁部４５ａと周リブ４３ｂとの角部の角度α２は略９０度未満（鋭角）となる。このため、角度α１とした場合に比べて角度α２とした場合には、角部周りの面積が小さくなり、側縁部４５ａ，４５ａが弾性変形し難いという事態が生じる。

これに対して、本実施形態では、開口部４５を直線部分に設けているので、前記のように湾曲部分に設けた場合に比べて角部周りの面積を大きくとることができる。これによって、側縁部４５ａ，４５ａを柔軟に弾性変形させることができ、キャビテーション発生を好適に抑制することができるのである。

（第２実施形態）
図９〜図１１を参照して本発明の第２実施形態に係る液封防振装置について説明する。本実施形態が前記第１実施形態と異なるところは、開口部４５が周リブ４３ｂよりも内側に設けられている点である。

本実施形態では、図１０に示すように、弾性仕切部材４３において、周リブ４３ｂが周方向全体に（切り欠かれることがなく）設けられている。開口部４５は、周リブ４３ｂを部分的に切り欠くことなく、周リブ４３ｂよりも内側に設けられている。したがって、開口部４５は、第１実施形態のものよりも弾性仕切部材４３の中央部寄りに位置している。開口部４５は、平面視略四角形状を呈している。

開口部４５は、平板状部４３ａを穴状に切り欠いた形状を呈しており、前後方向に沿う側縁部４５ａ，４５ａと、側縁部４５ａ，４５ａに連続する端縁部４５ｂと、周リブ４３ｂとからなる平面視略ロ字状の縁部で区画されている。開口部４５は、下ホルダ４２の着座部４６に対応する位置に形成されており、着座部４６の面積よりも小さい開口面積を有している。なお、前記したように、開口部４５は、第１実施形態のものよりも弾性仕切部材４３の中央部寄りに位置しているので、本実施形態では、図９（ｂ），図１０に示すように、下ホルダ４２の着座部４６の側方の貫通孔４２ｃ（図４（ｃ），図５参照）を形成していない。

前記した主液室１（図２参照、以下同じ）の正圧時には、開口部４５の縁部（側縁部４５ａ，４５ａおよび端縁部４５ｂ）弾性仕切部材４３の弾性変形によってが着座部４６に対して密着（着座）する。これによって、開口部４５が閉塞される。また、主液室１の負圧時には、開口部４５の縁部（側縁部４５ａ，４５ａおよび端縁部４５ｂ）が弾性仕切部材４３の弾性変形によって着座部４６から離間（離座）する。これによって、開口部４５の縁部と着座部４６との間に隙間が形成される。

本実施形態においても前記第１実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果が得られる。加えて、開口部４５は、周リブ４３ｂを部分的に切り欠くことなく、周リブ４３ｂよりも内側に設けられているので、周リブ４３ｂによるシール性が高まり、高減衰特性を確保しつつ、開口部４５によってキャビテーション発生を好適に抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。
例えば、前記各実施形態では、開口部４５を両短辺に設けたが、これに限られることはなく、両長辺に対して設けてもよい。

また、開口部４５の形状は、平面視で略Ｖ字形状、略半円形状等、種々の形状のものを採用することができる。

また、前記各実施形態では、液封防振装置を平面視略長四角形状とし、仕切部材４０および弾性仕切部材４３の形状も平面視略長四角形状としたが、これに限られることはなく、各部を正方形状としてもよいし、平面視略長四角形状の部位と正方形状の部位とを混在させて用いてもよい。

１ 主液室
２ 副液室
１０ 第１取付部材
２０ 第２取付部材
３０ インシュレータ
４０ 仕切部材
４１ 上プレート
４２ 下ホルダ
４３ 弾性仕切部材
４３ｂ 周リブ
４５ 開口部
４５ａ 側縁部（縁部）
４５ｂ 端縁部（縁部）
４６ 着座部

Claims (4)

1. 第１取付部材と、
   作動液体が封入される液室と、
   前記液室を主液室と副液室とに区画するとともに、前記主液室と前記副液室とをオリフィス通路で連通する仕切部材と、を備え、
   前記仕切部材は、上プレートと、下ホルダーと、前記上プレートと前記下ホルダーとに挟持され、平面視略四角形状に形成される弾性仕切部材と、を備えており、
   前記弾性仕切部材の縁部には、前記弾性仕切部材を上下方向に貫通する開口部が形成されており、
   前記下ホルダーには前記開口部を塞ぐ着座部が形成されており、
   前記主液室の負圧時に前記開口部の縁部が前記着座部から離間して前記着座部との間に隙間を形成し、この隙間を通じて作動液体が前記副液室から前記主液室に流れるとともに、前記主液室の正圧時に前記開口部の縁部が前記着座部に密着して前記隙間を閉塞することを特徴とする液封防振装置。
2. 前記弾性仕切部材の周縁部には、前記上プレートと前記下ホルダーとに挟持される周リブが設けられており、
   前記開口部は、前記周リブを部分的に切り欠いて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液封防振装置。
3. 前記弾性仕切部材の周縁部には、前記上プレートと前記下ホルダーとに挟持される周リブが設けられており、
   前記開口部は、前記周リブの内側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液封防振装置。
4. 前記開口部は、前記弾性仕切部材の周縁部の直線部分に設けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液封防振装置。

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