JP6807723B2

JP6807723B2 - 防振装置

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Publication number: JP6807723B2
Application number: JP2016237439A
Authority: JP
Inventors: 西川　慶太; 慶太西川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: WO2018105286A1; EP3553340A4; US20190285132A1; EP3553340A1; CN110050143B; CN110050143A; JP2018091469A

Description

本発明は、例えば自動車や産業機械等に適用され、エンジン等の振動発生部の振動を吸収および減衰する防振装置に関する。

この種の防振装置として、例えば下記特許文献１に記載の構成が知られている。この防振装置は、振動発生部および振動受部のうちの一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、これらの両取付部材を連結する弾性体と、液体が封入された第１取付部材内の液室を、弾性体を壁面の一部とする主液室と、副液室と、に区画する仕切り部材と、仕切り部材に設けられた収容室内に、第１取付部材の軸方向に変形可能または変位可能に収容された可動部材と、を備えている。仕切り部材には、収容室と、主液室および副液室と、を各別に連通する複数の連通孔が設けられている。

特開２０１６−３７１６号公報

上記従来の防振装置では、振動発生部からの入力に基づいて主液室の液圧が変動したときに、可動部材が軸方向に変位または変形して収容室の壁面に当接することで、例えば仕切り部材が振動する等して異音が生じるという課題があった。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、振動発生部から振動が入力された際に、可動部材が収容室の壁面に当接することで生じる異音を抑えることを目的とする。

上記課題を解決するために、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一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、これらの両取付部材同士を連結する弾性体と、液体が封入された前記第１取付部材内の液室を、前記弾性体を壁面の一部とする主液室と、副液室と、に区画する仕切り部材と、前記仕切り部材に設けられた収容室内に、前記第１取付部材の軸方向に変形可能または変位可能に収容された可動部材と、を備え、前記仕切り部材には、前記収容室と、前記主液室および前記副液室と、を各別に連通する複数の連通孔が設けられ、前記可動部材のうち、少なくとも外周縁部には前記第１取付部材の中心軸線に沿う軸方向および径方向の双方向に対して傾斜した方向に突出する傾斜突起部が形成されており、前記傾斜突起部の根本部における前記径方向の幅は、前記傾斜突起部の前記根本部から先端部までの前記軸方向における長さよりも小さいことを特徴とする。

本発明の防振装置によれば、可動部材の外周縁部に傾斜突起部が形成されており、傾斜突起部の根本部における径方向の幅が、傾斜突起部の根本部から先端部までの軸方向における長さよりも小さいため、防振装置に振動が入力されて傾斜突起部が収容室の壁面に当接する際に、傾斜突起部を大きくせん断変形させながら振動エネルギーを吸収させることができる。このため、例えば可動部材を圧縮変形させて振動エネルギーを吸収する場合と比較して、可動部材の変形量や変形が完了するまでに要する時間が大きくなり、可動部材の変形に伴う反力の急激な上昇が抑えられ、可動部材の変形による緩衝効果を強めることができる。これにより、可動部材が収容室の壁面に当接する際に防振装置が振動しにくくなり、異音の発生を抑制することができる。

ここで、前記可動部材のうち、前記傾斜突起部よりも前記径方向の内側に位置する部分に、前記軸方向に突出する直突起部が形成されていてもよい。

この場合、可動部材の外周縁部に形成された傾斜突起部だけでなく、その径方向の内側に形成された直突起部を含む全体が収容室の壁面に当接するため、可動部材に局所的に大きな反力が生じることによる異音の発生や可動部材の耐久性の低下を抑制することができる。
また、例えば傾斜突起部を径方向の内側に形成する場合と比較して、可動部材を成形型により成形する際に離型させやすくなり、可動部材を容易に成形することが可能となる。

また、前記傾斜突起部の先端部と、前記直突起部の先端部と、の前記軸方向における位置は互いに同等であってもよい。

この場合、傾斜突起部および直突起部と収容室の壁面との間の隙間を均一にすることで、傾斜突起部の先端部および直突起部の先端部の全体が均一に収容室の壁面と当接しやすくなり、可動部材に局所的に大きな反力が生じることによる異音の発生や可動部材の耐久性の低下をより確実に抑制することができる。
また、傾斜突起部および直突起部と収容室の壁面との間の隙間を均一に小さくすることで、可動部材が収容室内で加速しにくくなり、傾斜突起部および直突起部が収容室の壁面に当接する際の速度を抑えて異音の発生をより確実に抑制することができる。

また、前記可動部材のうち、前記外周縁部より前記径方向の内側に位置する部分に、前記仕切り部材に固定される被固定部が形成されていてもよい。

この場合、可動部材の被固定部が径方向の内側において仕切り部材に固定されているため、可動部材の外周縁部に形成された傾斜突起部をより確実に収容室の壁面と当接させて、傾斜突起部がせん断変形して振動エネルギーを吸収することによる緩衝効果の向上をより確実に奏功させることができる。

本発明によれば、振動発生部から振動が入力された際に、可動部材が収容室の壁面に当接することで生じる異音を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る防振装置の縦断面図である。図１に示す防振装置を構成する可動部材の半縦断面図である。図２に示す可動部材の他の実施形態を示す半縦断面図である。図３に示す可動部材の他の実施形態を示す半縦断面図である。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、防振装置１０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第１取付部材１１、および他方に連結される第２取付部材１２と、第１取付部材１１および第２取付部材１２を弾性的に連結する弾性体１３と、第１取付部材１１の内側に配置され、第１取付部材１１の内側に形成された液室１６を、弾性体１３を壁面の一部とする主液室１６ａと、副液室１６ｂと、に区画する仕切り部材２０とを備えている。

なお、これらの各部材はそれぞれ第１取付部材１１の中心軸線Ｏと同軸に設けられている。以下、中心軸線Ｏに沿う方向を軸方向といい、軸方向に沿って、第１取付部材１１側を下側といい、第２取付部材１２側を上側という。また、軸方向から見た平面視で中心軸線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。
ここで、前述の液室１６は、仕切り部材２０により、上側の主液室１６ａと、下側の副液室１６ｂとに区画されている。

また、主液室１６ａおよび副液室１６ｂには、例えばエチレングリコール、水、シリコーンオイルなどの液体Ｌが封入されている。
防振装置１０は、例えば自動車等に装着され、エンジンの振動が車体に伝達するのを抑える。防振装置１０では、第２取付部材１２が振動発生部としての図示されないエンジンに連結される一方、第１取付部材１１が図示されないブラケットを介して振動受部としての車体に連結される。

第１取付部材１１は、上側に形成された第１筒部１１ａと、第１筒部１１ａの下側に形成された第２筒部１１ｂと、第１筒部１１ａおよび第２筒部１１ｂを連結する段部１１ｃとを備えている。第１筒部１１ａ、第２筒部１１ｂおよび段部１１ｃは、中心軸線Ｏと同軸に配置されて一体に形成されている。第１取付部材１１の上端部が弾性体１３により液密状態で閉塞され、かつ第１取付部材１１の下端部がダイヤフラム１４により液密状態で閉塞されることにより、第１取付部材１１の内側に液体Ｌが封入可能となっている。
第２取付部材１２は、第１取付部材１１の第１筒部１１ａよりも上側に配置されている。

弾性体１３は、例えばゴム材料等からなる部材である。弾性体１３は、第１取付部材１１の上端部から上側に向けて突出し、かつ上側に向かうに従い漸次縮径された円錐台状の変形部１３ａと、この変形部１３ａから第１取付部材１１の内周面に沿って下側に向けて延びる被覆部１３ｂとを備えている。
被覆部１３ｂは、第１取付部材１１の内周面に加硫接着されており、第１取付部材１１の内周面は、その全域に亘って弾性体１３で覆われている。変形部１３ａと被覆部１３ｂとは一体に形成されている。

図１に示すように、先述の仕切り部材２０は、表裏面が軸方向を向く円板状の上側部材１９と、上側部材１９の下側に配設された下側部材１５と、により形成されている。上側部材１９および下側部材１５は、例えばアルミニウム合金や樹脂などにより形成されている。上側部材１９および下側部材１５の剛性は、例えば、振動発生部からの入力振動に基づいてこれらの部材に液体Ｌの動的圧力が作用したときに、これらの部材が変形しない程度に設定されている。
仕切り部材２０は、全体として円板状に形成され、第１取付部材１１内（被覆部１３ｂ内）に嵌合されている。上側部材１９の上面は主液室１６ａに面しており、上側部材１９は主液室１６ａの隔壁の一部を形成している。下側部材１５の下面は副液室１６ｂに面しており、下側部材１５は副液室１６ｂの隔壁の一部を形成している。

上側部材１９は、上側部材１９を上下方向に貫通する複数の第１連通孔１９ａと、第１連通孔１９ａより径方向内側において下方に向けて突出する固定部１９ｂと、固定部１９ｂより径方向内側において上方に向けて窪む凹部１９ｃと、を有する。
下側部材１５は、環状のフランジ部１５ａと、フランジ部１５ａの内周縁から上方に向けて延びる内筒部１５ｂと、フランジ部１５ａの外周縁から上方に向けて延びる外筒部１５ｃと、外筒部１５ｃの径方向外側に形成された制限通路２１と、を有する。フランジ部１５ａの上面と、内筒部１５ｂの外周面と、外筒部１５ｃの内周面と、上側部材１９の下面と、により、仕切り部材２０の収容室１８が画成されている。収容室１８および制限通路２１は、互いに独立している。

制限通路２１は、主液室１６ａと副液室１６ｂとを連通する。制限通路２１は、仕切り部材２０の下側部材１５における外周面に周方向に沿って延び、かつ収容室１８を回避して配置されている。制限通路２１は、例えば周波数が１０Ｈｚ前後のシェイク振動が防振装置１０に入力されたときに共振（液柱共振）が発生するようにチューニングされていてもよい。

仕切り部材２０にはさらに、第１連通孔１９ａ、および第２連通孔１５ｄが設けられている。第１連通孔１９ａ、および第２連通孔１５ｄは、収容室１８の壁面のうち後述する可動部材４０と軸方向に対向する部分から軸方向の外側に向けて延び、収容室１８と、主液室１６ａまたは副液室１６ｂと、を各別に連通する。第１連通孔１９ａは収容室１８と主液室１６ａとを連通し、第２連通孔１５ｄは収容室１８と副液室１６ｂとを連通している。

第１連通孔１９ａは、上側部材１９に複数形成されている。第２連通孔１５ｄは、下側部材１５に複数形成されている。
各第１連通孔１９ａの軸方向に直交する断面における横断面積は、軸方向に沿って変化している。各第１連通孔１９ａの内周面には、横断面積が軸方向で一定の直行部１９ｄと、下方（収容室側）に向かうに従い漸次拡径する拡径部１９ｅと、が形成されている。直行部１９ｄは軸方向において、主液室１６ａ側に開口する上端開口から、第１連通孔１９ａの中央部まで延在している。拡径部１９ｅは軸方向において、直行部１９ｄの下端である第１連通孔１９ａの中央部から、収容室１８側に開口する下端開口まで延在している。第１連通孔１９ａの横断面積は、収容室１８側に開口する下端開口において最も大きくなっている。

ここで収容室１８内には、可動部材４０（可動板、メンブラン）が配置されている。可動部材４０は、収容室１８内に、軸方向に変形可能または変位可能に収容されている。可動部材４０は、例えばゴム材料などにより表裏面が軸方向を向く板状に形成され、弾性変形可能とされている。可動部材４０は、主液室１６ａと副液室１６ｂとの圧力差に応じて軸方向に変形または変位する。

図２に示すように、可動部材４０は、中心軸線Ｏと同軸に配置された環状の本体部４１を備える。本体部４１には、その外周縁部から軸方向および径方向の双方向に対して傾斜した方向に突出する傾斜突起部４２と、本体部４１のうち傾斜突起部４２よりも径方向の内側に位置する部分に配置され、軸方向に突出する直突起部４３と、本体部４１を上下方向に貫く複数の貫通孔４１ａと、が形成されている。

傾斜突起部４２は、可動部材４０の本体部４１における外周縁部の上方および下方に一対形成されている。各傾斜突起部４２は、本体部４１の外周縁部の全周にわたって環状に形成されている。各傾斜突起部４２の根本部における径方向の幅（以降、根本幅Ｗという）は、各傾斜突起部４２の根本部から先端部までの軸方向の高さ（以降、高さＨという）よりも小さい。なお、根本幅Ｗは、本体部４１の上面若しくは下面に沿い、かつ径方向に延びる仮想直線上における傾斜突起部４２の幅である。また、高さＨは、上記仮想直線から傾斜突起部４２の先端部までの軸方向における長さである。

直突起部４３は、本体部４１の上面および下面に複数形成されている。各直突起部４３は、中心軸線Ｏと同軸の環状に形成されている。各直突起部４３の径方向における幅は、先端に向かうに従い漸次小さくなっている。各直突起部４３は、本体部４１のうち、傾斜突起部４２が形成された外周縁部に連なる外周部に形成されている。本体部４１の上側に形成された傾斜突起部４２および各直突起部４３の先端部の軸方向における位置は、互いに同等である。同様に、本体部４１の下側に形成された傾斜突起部４２および各直突起部４３の先端部の軸方向における位置は、互いに同等である。これにより、傾斜突起部４２および直突起部４３と収容室１８の壁面との間には、軸方向に均一の比較的小さな隙間が形成されている。
なお、傾斜突起部４２および直突起部４３は周方向において途切れていてもよく、このようにすると可動部材４０全体の剛性を低下させて変形しやすくすることができる。

可動部材４０にはさらに、本体部４１の内周縁部から上方および下方に突出する内側被固定部４４（被固定部）と、本体部４１のうち内側被固定部４４と直突起部４３との間の部分から上方および下方に突出する外側被固定部４５（被固定部）と、が形成されている。内側被固定部４４および外側被固定部４５は、中心軸線Ｏと同軸の環状に形成されている。内側被固定部４４の軸方向における厚さは、外側被固定部４５の軸方向における厚さよりも大きい。２つの被固定部４４、４５はそれぞれ、本体部４１のうち外周縁部より径方向の内側に位置する部分に形成されており、上側部材１９および下側部材１５によって上下方向に挟持されることで、仕切り部材２０に固定されている。これにより、可動部材４０は被固定部４４、４５を固定端として変形するため、可動部材４０のうち被固定部４４、４５から径方向に離れた部分ほど軸方向に変位および加速しやすい。

なお、縦断面視において、傾斜突起部４２の体積を直突起部４３の体積よりも小さく形成してもよい。この場合、本体部４１の外周縁部に形成されているために加速しやすい傾斜突起部４２の質量を低減して、傾斜突起部４２が収容室１８の壁面に当接する際の衝撃を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の防振装置１０によれば、防振装置１０に振動が入力されて、主液室１６ａ内の液体Ｌの圧力が変動すると、可動部材４０が収容室１８内で軸方向に変形または変位する。詳しくは、可動部材４０は被固定部４４、４５を固定端として外周縁部が最も大きく軸方向に変位するように弾性変形する。このとき、可動部材４０の外周縁部に形成された各傾斜突起部４２の先端部が、収容室１８の上下の壁面に当接して、各傾斜突起部４２が根本部から倒れて水平な姿勢に近づくようにせん断変形する。このため、例えば可動部材４０を圧縮変形させて振動エネルギーを吸収する場合と比較して、可動部材４０の変形量や変形に要する時間が大きくなり、可動部材４０の変形に伴う反力の急激な上昇が抑えられ、可動部材４０の変形による緩衝効果を強めることができる。

また、傾斜突起部４２の根本幅Ｗは高さＨよりも小さいため、例えば根本幅Ｗが高さＨよりも大きい場合と比較して、傾斜突起部４２が水平な姿勢に倒れるまでの傾斜突起部４２の変位量が大きくなる。このように、傾斜突起部４２の変位量を大きくすることで、傾斜突起部４２の変形が完了するまでに要する時間を長くして、傾斜突起部４２が収容室１８の壁面に当接した際の傾斜突起部４２の加速度を抑えることが可能となり、可動部材４０から仕切り部材２０に伝わる振動を吸収および減衰させることができる。
以上により、可動部材４０が収容室１８の壁面に当接する際に防振装置１０が振動しにくくなり、異音の発生を抑制することができる。

また、可動部材４０には傾斜突起部４２の他に複数の直突起部４３が形成されているため、防振装置１０に振動が入力されると傾斜突起部４２および複数の直突起部４３が全体として収容室１８の壁面に当接するため、可動部材４０に局所的に大きな反力が生じることによる異音の発生や可動部材４０の耐久性の低下を抑制することができる。
また、可動部材４０における径方向の内側に直突起部４３が形成されているため、例えば傾斜突起部４２を径方向の内側に形成する場合と比較して、可動部材４０を成形型により成形する際に離型させやすくなり、可動部材４０を容易に成形することが可能となる。

また、傾斜突起部４２の先端部と、複数の直突起部４３の先端部と、の軸方向における位置が互いに同等であるため、傾斜突起部４２および直突起部４３と収容室１８の壁面との間の隙間を均一にすることができる。これにより、傾斜突起部４２の先端部および直突起部４３の先端部の全体が均一に収容室１８の壁面と当接しやすくなり、可動部材４０に局所的に大きな反力が生じることによる異音の発生や可動部材４０の耐久性の低下をより確実に抑制することができる。

また、傾斜突起部４２および直突起部４３と収容室１８の壁面との間の隙間が均一に小さくなっているため、可動部材４０が収容室１８内で加速しにくくなり、傾斜突起部４２および直突起部４３が収容室１８の壁面に当接する際の速度を抑えて異音の発生をより確実に抑制することができる。
また、可動部材４０の被固定部４４、４５が径方向の内側において仕切り部材２０に固定されているため、可動部材４０の外周縁部に形成された傾斜突起部４２をより確実に収容室１８の壁面と当接させて、傾斜突起部４２がせん断変形して振動エネルギーを吸収することによる緩衝効果の向上をより確実に奏功させることができる。

なお、防振装置１０に比較的大きな振幅を有する振動が作用して、主液室１６ａ内の液体Ｌの圧力が変動したときは、制限通路２１を通して主液室１６ａおよび副液室１６ｂの相互間で液体Ｌが流通し、液柱共振が生じることで、振動を吸収および減衰させることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の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、前記実施形態では複数の直突起部４３が形成された可動部材４０を用いたが、これに限られず、直突起部４３が形成されていない可動部材４０を採用してもよい。
また、前記実施形態では傾斜突起部４２の先端部および複数の直突起部４３の先端部の軸方向における位置が互いに同等に形成されていたが、これに限られず、各突起部の先端部の軸方向における位置が不均一な可動部材４０を採用してもよい。例えば各突起部４２、４３が形成されている位置が、被固定部４４、４５から径方向に離れるに従って、各突起部４２、４３の高さＨが漸次小さくなっていてもよい。この場合、可動部材４０のうち、被固定部４４、４５から径方向に離れた部分ほど軸方向の変位量が大きくなるため、各突起部４２、４３の先端部をより均一に収容室１８の壁面に当接させることができる。

また、前記実施形態では可動部材４０の被固定部４４、４５が仕切り部材２０に固定されていたが、可動部材４０は仕切り部材２０に固定されていなくてもよい。この場合には、防振装置１０への振動の入力に伴って、可動部材４０全体を軸方向に変位させつつ弾性変形させることができる。

また、前記実施形態では、第２取付部材１２とエンジンとを接続し、第１取付部材１１と車体とを接続する場合の説明をした。しかしながら、本発明はこれに限られず、逆に接続するように構成してもよいし、他の振動発生部と振動受部とに防振装置１０を設置してもよい。

また、前記実施形態で示した可動部材４０に代えて、例えば図３に示す可動部材４０を用いてもよい。図３に示す可動部材４０では、本体部４１の外周縁部より径方向の内側の部分に、複数の傾斜突起部４２が形成されている。このようにすると、防振装置１０に振動が入力された際、複数の傾斜突起部４２が全体として収容室１８の壁面に当接してせん断変形する。これにより、可動部材４０のうち、せん断変形によって振動エネルギーを吸収する部分の割合が大きくなり、可動部材４０の変形による緩衝効果をより高めることができる。

また、図３で示した可動部材４０に代えて、例えば図４に示す可動部材４０を用いてもよい。図３で示した可動部材４０では、各傾斜突起部４２が上下で対称の位置に形成されていたが、図４に示す可動部材４０では、各傾斜突起部４２が形成されている位置が上下で非対称となっている。詳しくは、本体部４１の外周縁部より径方向の内側に形成された傾斜突起部４２のうち、本体部４１の下側に形成された傾斜突起部４２が、本体部４１の上側かつ径方向において隣接する位置に形成された２つの傾斜突起部４２の間に形成されている。このように、本体部４１の上側と下側とで、傾斜突起部４２を千鳥状に配設することで、可動部材４０全体の変形の態様や変形のしやすさを調節することができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の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、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。例えば、図２および図４に示す可動部材４０の形状を組み合わせて、複数の直突起部４３が本体部４１の上側と下側とで千鳥状に配設された可動部材４０を用いてもよい。

１０…防振装置、１１…第１取付部材、１２…第２取付部材、１３…弾性体、１５ｄ…第２連通孔、１６…液室、１６ａ…主液室、１６ｂ…副液室、１８…収容室、１９ａ…第１連通孔、２０…仕切り部材、２４…固定端部、４０…可動部材、４２…傾斜突起部、４３…直突起部、４４…内側被固定部、４５…外側被固定部、Ｌ…液体、Ｏ…中心軸線

Claims

振動発生部および振動受部のうちの一方に連結される筒状の第１取付部材、および他方に連結される第２取付部材と、
これらの両取付部材同士を連結する弾性体と、
液体が封入された前記第１取付部材内の液室を、前記弾性体を壁面の一部とする主液室と、副液室と、に区画する仕切り部材と、
前記仕切り部材に設けられた収容室内に、前記第１取付部材の軸方向に変形可能または変位可能に収容された可動部材と、を備え、
前記仕切り部材には、前記収容室と、前記主液室および前記副液室と、を各別に連通する複数の連通孔が設けられ、
前記可動部材のうち、少なくとも外周縁部には前記第１取付部材の中心軸線に沿う軸方向および径方向の双方向に対して傾斜した方向に突出する傾斜突起部が形成されており、
前記傾斜突起部の根本部における前記径方向の幅は、前記傾斜突起部の前記根本部から先端部までの前記軸方向における長さよりも小さく、
前記可動部材のうち、前記傾斜突起部よりも前記径方向の内側に位置する部分に、前記軸方向に突出する直突起部が形成され、
前記傾斜突起部の先端部と、前記直突起部の先端部と、の前記軸方向における位置は互いに同等であることを特徴とする防振装置。
前記可動部材のうち、前記外周縁部より前記径方向の内側に位置する部分に、前記仕切り部材に固定される被固定部が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。