JP6545075B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、防振装置に関するものである。

従来から、例えば下記特許文献１に示されるような、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の外側取付け部材、および他方に連結されるとともに外側取付け部材の内側に配置された内側取付け部材と、外側取付け部材と内側取付け部材とを連結するとともに、外側取付け部材の一端開口部を閉塞する本体ゴムと、外側取付け部材の他端開口部を閉塞するダイヤフラムと、外側取付け部材内の液室を、一端開口部側の第１液室と、他端開口部側の第２液室と、に仕切る仕切り部材と、を備え、液室に磁気応答性流体が充填され、仕切り部材に、第１液室と第２液室とを連通する制限通路と、柱状のヨーク部と、が形成されるとともに、このヨーク部を囲繞するコイルが配設され、制限通路の一部が、ヨーク部とコイルとの間に位置している防振装置が知られている。
この防振装置では、通常の振動入力時にはコイルを通電せず、磁性応答性流体を、制限通路を通して第１液室と第２液室との間で往来させることで、液柱共振を生じさせて入力振動を減衰、吸収させ、また、振動発生部が特定の駆動状態になったときに、コイルを通電し、コイルとヨーク部との間に位置する磁気応答性流体に電磁力を加え、磁気応答性流体の流動性を瞬時に喪失させ、防振装置全体を高ばねにする。

特開２００８−７５８０１号公報

しかしながら、前記従来の防振装置では、ヨーク部が仕切り部材に形成されているので、ヨーク部の体積を大きく確保することがスペースの都合上困難であり、コイルとヨーク部との間に生ずる電磁力を高めにくいという問題がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、コイルとの間に制限通路の少なくとも一部が配置され、かつ通電されたコイルとの間で電磁力を生じさせる部材の体積を大きく確保することが可能になり、このコイルとの間に生ずる電磁力を確実に高めることができる防振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の防振装置は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の外側取付け部材、および他方に連結されるとともに前記外側取付け部材の内側に配置された内側取付け部材と、前記外側取付け部材と前記内側取付け部材とを連結するとともに、前記外側取付け部材の中心軸線に沿う軸方向に間隔をあけて配置された一対の弾性体と、前記外側取付け部材と前記内側取付け部材とを連結するとともに、前記一対の弾性体の間の液室を、前記軸方向に第１液室と第２液室とに仕切る仕切り部材と、を備え、前記内側取付け部材は、磁性材料で形成されるとともに、前記液室には磁気応答性流体が充填され、前記仕切り部材には、前記第１液室と前記第２液室とを連通する制限通路が形成され、前記外側取付け部材と前記内側取付け部材との間には、前記内側取付け部材を、前記中心軸線回りに沿う周方向に囲繞し、かつ通電時に前記内側取付け部材との間に電磁力を生じさせるコイルが配設され、前記制限通路の少なくとも一部は、前記内側取付け部材と前記コイルとの間に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、両者間に液室を画成する一対の弾性体が、通電されたコイルとの間に電磁力を生じさせる磁性材料からなる内側取付け部材に連結されていて、この内側取付け部材が、液室における前記軸方向の全域にわたって延設されているので、通電されたコイルとの間で電磁力を生じさせる部材の体積を大きく確保することが可能になり、このコイルとの間に生ずる電磁力を確実に高めることができる。したがって、このような体積の大きい内側取付け部材とコイルとの間に位置する磁気応答性流体に高い電磁力を加えることが可能になり、コイルの通電時に磁気応答性流体の流動性を瞬時に喪失させることを確実に実現することができる。

ここで、前記内側取付け部材は、前記軸方向の全長にわたって貫くボルト挿通孔を有する筒状に形成されてもよい。
この場合、内側取付け部材にボルト挿通孔が形成されていて、防振装置を振動発生部と振動受部との間に配設するときに、ボルト挿通孔にボルトが挿通されるため、通電されたコイルとの間に生ずる電磁力をより一層高めることができる。

この発明によれば、コイルとの間に制限通路の少なくとも一部が配置され、かつ通電されたコイルとの間で電磁力を生じさせる部材の体積を大きく確保することができる。

本発明の一実施形態に係る防振装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る防振装置であって、図１に示す縦断面図に対して、外側取付け部材の中心軸線回りに９０°ずれた位置から見た縦断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る防振装置１を説明する。
防振装置１は、図１および図２に示されるように、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の外側取付け部材１１、および他方に連結されるとともに外側取付け部材１１の内側に配置された内側取付け部材１２と、外側取付け部材１１と内側取付け部材１２とを連結するとともに、外側取付け部材１１の中心軸線Ｏに沿う軸方向に間隔をあけて配置された一対の弾性体１３、１４と、外側取付け部材１１と内側取付け部材１２とを連結するとともに、一対の弾性体１３、１４の間の液室１５を、前記軸方向に第１液室１６と第２液室１７とに仕切る仕切り部材１８と、を備え、液室１５に磁気応答性流体が充填されている。
以下、この防振装置１を前記軸方向から見た平面視において、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

外側取付け部材１１は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結されるブラケット５０が外嵌される外郭筒１９と、外郭筒１９内に嵌合される装着筒２０と、を備えている。
装着筒２０は、前記軸方向に沿う一方側から他方側に向かう従い漸次縮径した多段筒状に形成されている。
以下、前記軸方向の一方側を上側といい、前記軸方向の他方側を下側という。
また、図１に示されるように、装着筒２０において中心軸線Ｏを径方向に挟む互いに対向する位置に、径方向に貫く開口２０ａが各別に形成されている。図示の例では、開口２０ａは装着筒２０に２つ形成されている。開口２０ａは、装着筒２０における上端部と下端部との間の中間部の前記軸方向の全長にわたって位置し、周方向に延びる帯状に形成されている。仕切り部材１８の上面は、装着筒２０の下端開口縁に当接している。
外郭筒１９は、装着筒２０の外周面うちの下端部を除く全域、および仕切り部材１８の外周面に一体に外嵌されている。装着筒２０の下端部の外周面と、外郭筒１９の内周面と、の間には、径方向の隙間２４が形成されており、外郭筒１９の内部において、この隙間２４と装着筒２０の開口２０ａとが連通している。なお、この隙間２４は、前記中心軸線Ｏと同軸に位置する環状空間となっている。

内側取付け部材１２は、前記軸方向の全長にわたって貫くボルト挿通孔１２ａを有する筒状に形成されている。内側取付け部材１２は、例えば鉄等の磁性材料で形成され、前記中心軸線Ｏと同軸に配設されている。内側取付け部材１２は、外側取付け部材１１の径方向の内側に配置されている。内側取付け部材１２の上端部は、外側取付け部材１１から上方に突出し、内側取付け部材１２の下端部は、外側取付け部材１１から下方に突出している。内側取付け部材１２は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか他方に、ボルト挿通孔１２ａに挿通されたボルト４１が締結されることで連結される。内側取付け部材１２の上端部には、径方向の外側に向けて突出し、全周にわたって連続して延びるフランジ部１２ｂが形成されている。また、内側取付け部材１２のうち、上部は下部より外径が大きくなっており、その境界部分に下方を向く段差面１２ｃが形成されている。

一対の弾性体１３、１４はゴム材料で形成されている。一対の弾性体１３、１４のうち、上方に位置する上側弾性体１３は、全周にわたって連続して延在し、内側取付け部材１２の上部と、外側取付け部材１１の装着筒２０の下端部と、を連結している。上側弾性体１３は、上方から下方に向かうに従い漸次拡径している。上側弾性体１３は、振動の入力時に弾性変形することにより、仕切り部材１８との間で画成する第１液室１６内を加圧、および減圧する。
一対の弾性体１３、１４のうち、下方に位置する下側弾性体１４は、全周にわたって連続して延在し、内側取付け部材１２の下端部に嵌合された支持筒２１と、外側取付け部材１１の外郭筒１９の下端部と、を連結している。下側弾性体１４は、上側弾性体１３より薄肉に形成されていて、仕切り部材１８との間で画成する第２液室１７に対する磁気応答性流体の流入および流出に伴い変形することで、第２液室１７を拡縮させるダイヤフラムとなっている。なお、下側弾性体１４を、上側弾性体１３の厚さ以上として、振動の入力時に弾性変形させることにより、第２液室１７内を加圧、および減圧するようにしてもよい。

ここで図示の例では、外側取付け部材１１の装着筒２０における上端部と、内側取付け部材１２の上端部と、を連結し、上側弾性体１３との間に第３液室２３を画成する外弾性体２２が配設されている。
外弾性体２２は、ゴム材料で形成され、全周にわたって連続して延在している。外弾性体２２は、上方から下方に向かうに従い漸次拡径している。外弾性体２２および上側弾性体１３それぞれの上端部同士は互いに連結されていて、外弾性体２２および上側弾性体１３は一体に形成されている。外弾性体２２の上端部と、上側弾性体１３の上端部と、の接続部分は、上方に向けて窪む曲面状に形成されている。外弾性体２２は、上側弾性体１３より薄肉に形成されている。

第３液室２３は、外側取付け部材１１の外郭筒１９により径方向の外側から閉塞されている。第３液室２３は周方向に２つ配設されており、これらの第３液室２３は、図２に示されるように、上側弾性体１３と外弾性体２２との間の環状空間を周方向に区画する区画壁２５が２つ配設されることにより画成されている。区画壁２５は、外側取付け部材１１の装着筒２０における前記中間部のうち、周方向で互いに隣り合う２つの開口２０ａ同士の間に位置する部分に連結されている。区画壁２５は、上側弾性体１３および外弾性体２２と一体に形成されている。２つの区画壁２５は、この防振装置１を前記軸方向から見た平面視において、同一直線状に配置されている。

仕切り部材１８は、図１に示されるように、第１液室１６と第２液室１７とを連通する第１制限通路２６が形成された環状の内側剛体部２７と、第３液室２３と第２液室１７とを連通する第２制限通路２８が形成され、かつ内側剛体部２７を径方向の外側から囲繞する環状の外側剛体部２９と、内側剛体部２７と外側剛体部２９とを連結する環状の連結弾性部３０と、を備えている。
内側剛体部２７および外側剛体部２９はそれぞれ、例えば鉄等の磁性材料で形成され、連結弾性部３０は、例えばゴム材料等で形成されている。

内側剛体部２７は、内側取付け部材１２を径方向の外側から囲繞する内側収容部３１と、内側収容部３１から径方向の内側に向けて突出し、内側取付け部材１２に外嵌される外嵌突起３２と、内側収容部３１から径方向の外側に向けて突出し、その外周面に連結弾性部３０が接続された突条部３３と、を備えている。

内側収容部３１には、内側取付け部材１２を全周にわたって囲繞し、かつ通電可能な内側コイル（コイル）３４が収容された密閉空間が形成されている。内側取付け部材１２は、通電された内側コイル３４が発する磁路上に位置している。内側収容部３１の内周面と内側取付け部材１２の外周面との間に、前述の第１制限通路２６が形成されている。すなわち、第１制限通路２６は、内側取付け部材１２と内側コイル３４との間に配置されている。これにより、内側コイル３４の通電時に内側取付け部材１２との間に電磁力が生じ、第１制限通路２６内の磁気応答性流体の流動性が喪失される。第１制限通路２６は、前記中心軸線Ｏと同軸に位置する環状空間となっている。第１制限通路２６の全体が、内側取付け部材１２と内側コイル３４との間に配置されている。なお、第１制限通路２６の一部が、内側取付け部材１２と内側コイル３４との間に配置されてもよい。
外嵌突起３２は、内側収容部３１の上端部に、周方向に間隔をあけて複数配設されている。外嵌突起３２の上面は、内側取付け部材１２の段差面１２ｃに当接している。

ここで、内側取付け部材１２の下端部に外嵌された支持筒２１の上端開口縁は、内側収容部３１の下端開口縁に当接しており、この支持筒２１の上端開口縁には、径方向の全長にわたって延在し、第１制限通路２６と第２液室１７とを連通する連通溝３６が形成されている。連通溝３６は、支持筒２１の上端開口縁に、周方向に間隔をあけて複数形成されている。
以上より、第１液室１６と第２液室１７とが、周方向で互いに隣り合う外嵌突起３２同士の間、第１制限通路２６、および連通溝３６を通して連通している。

外側剛体部２９は、外側取付け部材１１の外郭筒１９内に嵌合された外周部３７と、外周部３７の径方向の内側に配設され、内周面に連結弾性部３０が接続された内周部３８と、図２に示されるように、外周部３７の内周面と内周部３８の外周面とを連結する接続部３９と、を備えている。

外周部３７には、全周にわたって連続して延在し、かつ通電可能な外側コイル４０が収容された密閉空間が形成されている。内周部３８は、通電された外側コイル４０が発する磁路上に位置している。外周部３７の内周面と内周部３８の外周面との間に、前述の第２制限通路２８が形成されている。すなわち、第２制限通路２８は、外側コイル４０と内周部３８との間に配置されている。これにより、外側コイル４０の通電時に内周部３８との間に電磁力を生じ、第２制限通路２８内の磁気応答性流体の流動性が喪失される。第２制限通路２８の全体が、外側コイル４０と内周部３８との間に配置されている。なお、第２制限通路２８の一部が、外側コイル４０と内周部３８との間に配置されてもよい。第２制限通路２８は、外周部３７の内周面と内周部３８の外周面との間に、周方向に沿って２つ形成され、各第２制限通路２８の周方向における配設位置は、２つの第３液室２３が配設された周方向に沿う位置と同等になっている。

接続部３９は周方向に間隔をあけて２つ配設されており、これらの接続部３９によって、２つの第２制限通路２８同士の周方向の連通が遮断されている。２つの接続部３９が配設された周方向に沿う位置は、２つの区画壁２５が配設された周方向に沿う位置と同等になっている。
内周部３８の上面に、外側取付け部材１１の装着筒２０の下端開口縁が当接している。
そして、第３液室２３と第２液室１７とが、装着筒２０の開口２０ａ、装着筒２０の下端部の外周面と外郭筒１９の内周面との間の隙間２４、および第２制限通路２８を通して連通している。

ここで、内側コイル３４および外側コイル４０には、図示されない制御部が接続されており、この制御部は、例えば、防振装置１に入力される振動の加速度を検出する加速度センサ、車両の速度を検出する速度センサ、および振動発生部としてのエンジンの回転数を検出する回転センサ等からの出力信号、つまり振動発生部の駆動状態に基づいて、内側コイル３４および外側コイル４０の通電を制御する。
磁気応答性流体としては、例えば、平均粒子径が０．５μｍ以上、好ましくは１．０μｍ以上の鉄粒子が、エチレングリコール若しくはポリαオレフィン等の液体中に高濃度で分散されてなるＭＲ流体等が挙げられる。

ここで、第１制限通路２６の流路長および流路断面積は、第１制限通路２６の共振周波数が予め決められた周波数となるように設定（チューニング）されている。また第２制限通路２８の流路長および流路断面積は、第２制限通路２８の共振周波数が予め決められた周波数となるように設定（チューニング）されている。前記予め決められた周波数としては、例えばアイドル振動（例えば、周波数が１８Ｈｚ〜３０Ｈｚ、振幅が±０．５ｍｍ以下）の周波数や、アイドル振動よりも周波数が低いシェイク振動（例えば、周波数が１４Ｈｚ以下、振幅が±０．５ｍｍより大きい）の周波数などが挙げられる。

なお、本実施形態の防振装置１は、第１液室１６が鉛直方向上側に位置して、第２液室１７が鉛直方向下側に位置するように取り付けられて用いられる圧縮式（正立式）の構成となっている。
例えば、防振装置１が自動車に取り付けられる場合、内側取付け部材１２が振動発生部としてのエンジン等に連結される一方、外側取付け部材１１がブラケット５０を介して振動受部としての車体等に連結されて用いられる。なお自動車では、エンジンから車体に、鉛直方向に沿う主振動、および車体の前後方向または左右方向に沿う副振動が入力され易い。防振装置１は、２つの第３液室２３が互いに対向する向きが、例えば、前記前後方向または前記左右方向に一致するように取り付けられ、前記軸方向に主振動が入力され、２つの第３液室２３が互いに対向する向きに副振動が入力される。

次に、以上のように構成された防振装置１の作用について説明する。

はじめに、振動発生部から主振動が入力されたときには、外側取付け部材１１と内側取付け部材１２とが、上側弾性体１３を弾性変形させながら、前記軸方向に相対的に変位する。
このとき、例えば外側取付け部材１１と内側取付け部材１２との相対的な変位や、上側弾性体１３の弾性変形などにより、第１液室１６が拡縮される。この際、第１液室１６と第２液室１７との間で、第１制限通路２６内を通して磁気応答性流体が流通し、第１制限通路２６内で液柱共振が生じる。これにより、第１制限通路２６の共振周波数と同等の周波数の振動が吸収および減衰される。

また、振動発生部から副振動が入力されたときには、外側取付け部材１１と内側取付け部材１２とが、上側弾性体１３および外弾性体２２を弾性変形させつつ、２つの第３液室２３が互いに対向する向きに相対的に変位する。この際、一対の第３液室２３が各別に拡縮し、第３液室２３と第２液室１７との間で第２制限通路２８内を磁気応答性流体が流通して第２制限通路２８内で液柱共振が生じる。これにより、第２制限通路２８の共振周波数と同等の周波数の振動が吸収および減衰される。

そして、前記制御部が、振動発生部が特定の駆動状態にあることを検知したときに、内側コイル３４および外側コイル４０のうちの少なくとも一方を通電し、第１制限通路２６内および第２制限通路２８内のうちの少なくとも一方の磁気応答性流体に電磁力を加え、その流動性を瞬時に喪失させ、この防振装置１全体を高ばねにする。
これにより、防振装置１を例えばエンジンマウント等として用いると、振動発生部が特定の駆動状態になったときに、瞬時に振動発生部としてのエンジンを固定的に支持することが可能になり、車両の急制動時に対応させたり、操縦安定性を改善したりすること等ができる。

以上説明したように、本実施形態に係る防振装置１によれば、両者間に液室１５を画成する一対の弾性体１３、１４が、通電された内側コイル３４との間に電磁力を生じさせる磁性材料からなる内側取付け部材１２に連結されていて、この内側取付け部材１２が、液室１５における前記軸方向の全域にわたって延設されているので、通電された内側コイル３４との間で電磁力を生じさせる部材の体積を大きく確保することが可能になり、この内側コイル３４との間に生ずる電磁力を確実に高めることができる。
したがって、このような体積の大きい内側取付け部材１２と内側コイル３４との間に位置する磁気応答性流体に高い電磁力を加えることが可能になり、内側コイル３４の通電時に磁気応答性流体の流動性を瞬時に喪失させることを確実に実現することができる。
また、内側取付け部材１２にボルト挿通孔１２ａが形成されていて、防振装置１を振動発生部と振動受部との間に配設するときに、ボルト挿通孔１２ａにボルト４１が挿通されるため、内側コイル３４との間に生ずる電磁力をより一層高めることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば前記実施形態では、外弾性体２２、第３液室２３、および第２制限通路２８を配設したが、これら２２、２３、２８は配設しなくてもよい。
また、内側取付け部材１２は、例えば中実の棒状にしたり、ブロック状にしたりする等適宜変更してもよい。
また前記実施形態では、外側コイル４０を外側剛体部２９の外周部３７内に配設し、外側コイル４０の通電時に内周部３８との間に電磁力を生じさせる構成を示したが、外側コイル４０を内周部３８内に配設し、外側コイル４０の通電時に外周部３７との間に電磁力を生じさせるようにしてもよい。
また前記実施形態では、仕切り部材１８として、連結弾性部３０を備える構成を示したが、剛体部のみからなる構成を採用してもよい。
また前記実施形態では、内側剛体部２７および外側剛体部２９を磁性材料で形成したが、非磁性材料で形成してもよい。
防振装置１は、例えば、車両用のエンジンマウント、ブッシュ、およびキャビンマウント、建設機械に搭載された発電機のマウント、並びに、工場等に設置される機械のマウント等に適用してもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１ 防振装置
１１ 外側取付け部材
１２ 内側取付け部材
１２ａ ボルト挿通孔
１３ 上側弾性体（弾性体）
１４ 下側弾性体（弾性体）
１５ 液室
１６ 第１液室
１７ 第２液室
１８ 仕切り部材
２６ 第１制限通路（制限通路）
３４ 内側コイル（コイル）
Ｏ 中心軸線

Claims (2)

1. 振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される筒状の外側取付け部材、および他方に連結されるとともに前記外側取付け部材の内側に配置された内側取付け部材と、
   前記外側取付け部材と前記内側取付け部材とを連結するとともに、前記外側取付け部材の中心軸線に沿う軸方向に間隔をあけて配置された一対の弾性体と、
   前記外側取付け部材と前記内側取付け部材とを連結するとともに、前記一対の弾性体の間の液室を、前記軸方向に第１液室と第２液室とに仕切る仕切り部材と、を備え、
   前記内側取付け部材は、磁性材料で形成されるとともに、前記液室には磁気応答性流体が充填され、
   前記仕切り部材には、前記第１液室と前記第２液室とを連通する制限通路が形成され、
   前記外側取付け部材と前記内側取付け部材との間には、前記内側取付け部材を、前記中心軸線回りに沿う周方向に囲繞し、かつ通電時に前記内側取付け部材との間に電磁力を生じさせるコイルが配設され、
   前記制限通路の少なくとも一部は、前記内側取付け部材と前記コイルとの間に配置されていることを特徴とする防振装置。
2. 前記内側取付け部材は、前記軸方向の全長にわたって貫くボルト挿通孔を有する筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。

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