JPH01250637A - 粘度可変流体封入制御型防振体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、印加電圧に応じて粘度変化される流体を封入
して、複数の制振周波数のチューニングを行うことがで
きる制御型防振体に関する。

従来の技術 この種の粘度可変流体封入制御型防振体としては現在多
くのものが提案されており、たとえば、特開昭６０−１
０４８２８号公報に開示されたものが従来存在する。

即ち、上記公報に開示された制御型防振体は、防振弾性
体内に形成された主流体室（上側室）と、弾性壁で画成
された副流体室（下側室）とを、電極板が設けられたオ
リフィスで連通すると共に、これら主流体室、副流体室
およびオリフィス内に粘度可変流体としての電気レオロ
ジー流体を封入し、入力振動に対して上記電極板に印加
される電圧を変化させることにより、オリフィス内の流
体の流れ状態が変化され、もって複数の制振周波数領域
のチューニングが可能となっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来の粘度可変流体封入制御型防
振体（以下防振体と称す）にあっては、これをエンジン
マウントとして適用し、アイドル振動とかエンジンシェ
イク等の比較的低周波側（１０〜３０Ｈｚ）の振動に制
振領域をチューニングしようとした場合、エンジンマウ
ントの大きさとかオリフィス内に電極を配置する必要性
等の各種制約上、十分な振動低減効果を得ることができ
なくなってしまう。

即ち、上記防振体による振動低減は、オリフィス内の可
動流体の質量（ｍ）をマスとし、流体室の拡張弾性（ｋ
）をばねとしｔこダイナミックダンパ作用をもって行わ
れることが本出願人によって既に提案されており、この
場合オリフィス内の可動流体の共振周波数（ｆｏ）は で表されることが解析されている。

尚、Ｓｌはオリフィス断面積、Ｓ、は流体室の断面積で
ある。

従って、上記０式から共振周波数（ｆｏ）つまり制振周
波数を上記低周波数領域にチューニングするためには、
ｍを大きくするか若しくはＳＩを小さく設定する必要が
ある。

ところで、ｍ＝ＳＩＸ（オリフィス長さ）×比重量であ
ることから、これを上記０式にあてはめた場合、上記エ
ンジンマウントの制約によってオリフィス長さの延長が
望めず、必然的にＳ、を小さくすることが余儀なくされ
る。

ところが、このようにオリフィス断面積Ｓｌを小さくす
ることは、オリフィスの流体通過抵抗が増大され、第８
図中それぞれ破線に示すように低周波領域では、動ばね
定数が高くなりかつ、ロスファクタが減少し、このこと
は振動低減に必要な動ばね定数の低下およびロスファク
タの増大という条件とは逆の結果となる。

このため、上記アイドル振動とかエンジンシェイク等の
低周波領域における振動低減効果が十分に得られなくな
ってしまうという課題があった。

そこで、本発明は全体の大型化を伴うことなくオイフィ
スの長さを十分に長くして、制振周波数領域を低周波数
に無理なくチューニングすることができる粘度可変流体
封入制御型防振体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために本発明は、加振体又は被加
振体の一方に取り付けられる内筒部材と、該内筒部材を
囲繞し加振体又は被加振体の他方に取り付けられる外筒
部材と、 これら内、外筒部材間に介在される弾性体と、該弾性体
に形成され該弾性体の変形に伴って容積変化される主流
体室と、 該弾性体と分離して設けられる弾性薄膜によって画成さ
れる副流体室と、 これら主流体室と副流体室とを連通し、上記弾性体の外
周に配置される弧状又は環状のオリフィスと、 該オリフィス内に対向配置される！対の電極部材と、 上記主流体室、上記副流体室および上記オリフィス内に
封入され、印加電圧に応じて粘度変化される粘度可変流
体と、 車両運転条件に応じて上記電極部材に制御電圧を出力す
る制御手段と、を備えたことにより構成する。

また、オリフィスは、上記弾性体の外周に嵌着される非
導電性の環状部材に、外周方向が解放される周溝を形成
し、該周溝の解放側を上記外筒部材で液密的に閉鎖する
ことにより、該外筒部材が一方の電極として構成される
。

更に、オリフィス、各制振対象周波数に応じて断面積、
長さ等の形状を異にして複数本設けることが望ましい。

更にまた、上記環状部材の周溝に一つの電極部材を配置
し、該電極部材の接点を該環状部材の内周部に設ける一
方、該接点に短絡される他の接点を弾性体の外周に設け
、該他の接点に接続される配線を弾性体内部に埋設して
外方に取り出すことが望ましい。

また、周溝の解放側を閉鎖する外筒部材をアース極とし
、該外筒部材を上記加振体又は被加振体のうちアース体
となる側に取り付けることが望ましい。

作用 以上の構成により本発明の粘度可変流体封入制御型防振
体にあっては、防振体の形状を内筒部材と外筒部材とを
有する謂わゆる内外筒型防振体とし、これら内、外筒部
材間に介在される弾性体の外周にオイフィスを配置した
ので、該オイフィスは防振体の略最大径部分を周回され
ることになり、従って、所定の防振体の大きさに対して
オイフィスの長さを最も有効に長くすることができる。

従って、振動入力時に上記オイフィスを介して主、副流
体室間で流体移動される時の該オイフィス内流体共振周
波数を、動ばね定数低下およびロスファクタ増大を伴い
つつ低周波領域へのチューニングを行うことができる。

また、オイフィスが環状部材の周溝と外筒部材によって
構成されることにより、該外筒部材を一方の電極として
用い、部品点数の削減を図ることができると共に、該外
筒部材で代用される電極がオリフィスに設けられないこ
とにより、該オリフィスの有効断面積を大きくすること
ができる。

更に、形状の異なるオリフィスを複数本設けることによ
り、１つの防振体で制振することができる周波数領域を
拡大することができる。

更にまた、上記周溝に配置された電極部材は、環状部材
の内周部の接点および弾性体の外周の接点を介して該弾
性体内部に埋設された配線に接続されることにより、環
状部材の組み付けによって両接点が短絡されるため、配
線構造が著しく簡単になる。

また、周溝の解放側を閉鎖する外筒部材をアース極とし
、該外筒部材を加振体又は被加振体のうちアース体とな
る側に取り付けることにより、該外筒部材の取り付けと
同時にアース極側の配線が完了され、このことによって
も配線構造が簡単化される。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第１図（Ａ）、（Ｂ）、第２図は本発明の一実施例を示
す粘度可変流体封入制御型防振体（以下防振体と称す）
で、該防振体は自動車のエンジンマウント１０として用
いる場合に例をとって述べる。

即ち、上記エンジンマウントｌＯは円筒状の内筒部材１
２と、該内筒部材１２を適宜間隔をもって囲繞する外筒
部材１４とを備え、これら内、外筒部材１２．１４は高
い剛性をもった金属で形成される。

そして、上記内、外筒部材１２．１４間には弾性体とし
てのゴムインシュレータｔ６が嵌合され、該ゴムインシ
ュレータ１６によってパワーユニット（エンジン、トラ
ンスミッション等の結合体）の静荷重が支持される。

上記ゴムインシュレータ１６は内筒部材１２に加硫接着
等により固着されると共に、該ゴムインシュレータ１６
の外周中央部には、後述する環状部材２８を嵌着するた
めの嵌合溝１８が形成される。

また、上記ゴムインシュレータ１６の外周と上記嵌合溝
１８の底面を覆って補強環２０が加硫接着されている。

そして、上記ゴムインシュレータ１６には第１図（Ａ）
中上方部分に上記嵌合溝１８と同一幅をもって周方向に
扇形となる主流体室２２が形成されると共に、内筒部材
１２を境にして該主流体室２２とは反対側に、同様に嵌
合溝１８と同一幅をもった副流体室２４が形成される。

上記副流体室２４の内筒部材１２側壁面は、ゴムインシ
ュレータＩ６から空隙部Ｓをもって分離される弾性薄膜
としてのダイヤフラム２６によって画成される。

２８は上記嵌合溝１８に嵌着される環状部材で、該環状
部材２８は非導電性部材たとえば合成樹脂により形成さ
れ、第１図（Ａ）中左右方向に２分割されて構成される
。

上記環状部材２８には、上記主流体室２２に連通する主
開口部３０と、上記副流体室２４に連通ずる第１．第２
副開口部３２．３４とが形成され、主流体室２２と第１
副開口部３２および該主流体室３２と第２副開口部３４
は、該環状部材２８の外周に形成される第１周溝３６お
よび第２周溝３日を介して連通される。

上記第１周溝３６は比較的幅広に形成され、第３図にも
示すように上記主開口部３０から第１副開口部３２まで
の略半周に亘って弧状に形成される。

上記第２周溝３８は比較的幅狭に形成され、上記主開口
部３０から上記第１周溝３６とは逆方向に延設されて、
上記第３図にも示したように上記第２副開口部３４まで
螺線状に略１周半を周回して環状に形成される。

そして、上記環状部材２８が嵌着されたゴムインシュレ
ータ１６の外周に、上記外筒部材１４が圧入され、該外
筒部材１４によって上記第１．第２周溝３６．３８の解
放側が閉鎖され、第１周溝３６によって第１オリフイス
４０、第２周溝３８によって第２オリフイス４２が構成
される。

上記外筒部材１４の内周には、上記第１．第２周溝３６
．３８に対応される部分を除いて薄ゴム層４４が加硫接
着され、該薄ゴム層４４によって上記第１．第２オリフ
イス４０．４２の液密性が確保される。

一方、上記第１．第２周溝３６．３８の底部には、それ
ぞれ一方の電極部材としての第１．第２電極板４６．４
８が上記外筒部材１４の内周に対向して設けられ、該第
１．第２電極板４６．４８にプラス極の電圧が印加され
ると共に、該外筒部材１４を他方の電極部材としてこれ
をンヤシーにアースし、該外筒部材１４にマイナス極の
電圧が印加される。

上記第１．第２電極板４６．４８は環状部材２８の内周
に突出して設けられる第１．第２接点６０．５２と接続
され、かつ、上記ゴムインシュレータ１６の嵌合溝１８
の底部には、補強環２０の一部を切除して該第１．第２
接点５０．５２の取付位置に対応して第３．第４接点５
４．５６が設けられる。

また、上記第３．第４接点５４．５６は、上記ゴムイン
シュレータ＋６の内部に埋設される配線５８．６０の−
・端にそれぞれ接続され、該配線５８．６０の他端部は
該ゴムインシュレータ１６の側面から外方に取り出され
て、制御手段６２にそれぞれ接続される。

そして、上記第１接点５０と上記第３接点５４および上
記第２接点５２と上記第４接点５６は、環状部材２８を
嵌合溝１８に嵌着して組み付けることによりそれぞれ短
絡される構成となっている。

ところで、上記主流体室２２．上記副流体室２４および
上記第１．第２オリフィス４０．４２内には、粘度可変
流体としての電気レオロノー流体が封入される。

該電気レオロジー流体は印加電圧に応じてその粘度が変
化される性質を有し、現在知られている電気レオロジー
流体としては、電圧を印加して電界が与えられることに
より粘度が増大される。

従って、上記第１．第２オリフィス４０．４２内の電気
レオロジー流体は、第１電極板４６と外筒部材１４およ
び第２電極板４Ｂと外筒部材１４との間に電圧が印加さ
れることにより粘度が増大され、流体移動がスティック
される。

尚、上記第１オリフイス４０は電圧が印加されない状態
でアイドリング振動特に、アイドル回転２次周波数（７
５０ｒｐｍでは２５）（Ｚ）の支配的周波数において、
エンジンマウント１０単体の動ばね定数が最小値となる
ように、その形状即ち断面積および長さが決定されてい
る。

また、上記第２オリフイス４２は電圧が印加されない状
態で、パワーユニットとエンジンマウン）１０とで形成
される振動系のエンジンシェイク時の共振周波数におい
て、エンジンマウント１０単体のロスファクタが最大値
となる形状、即ち、断面積および長さが決定されている
。

上記制御手段６２は電源部６４と制御部６６とで構成さ
れ、該制御部６６に人力される車両運転条件、即ち車速
とかパワーユニットと車体との間の相対変位速度等に応
じてＯＮ、ＯＦＦの制御電圧が上記配線５８．６０にそ
れぞれ独立に出力される。

以上の構成により本実施例のエンジンマウント１０は、
第４図に示すように内筒部材１２が取付ピン７０を介し
て加振体としてのパワーユニット７２のブラケット７４
に取り付けられると共に、外筒部材１４がこれに固設さ
れるブラケット７６を介して被加振体としての車体７８
に取り付けられ、パワーユニット７２はエンジンマウン
ト１０を介して車体７８側に支持されている。

そして、図外のエンジンの稼動とか車両走行によってパ
ワーユニット７２が加振されると、この加振力はエンジ
ンマウント１０に入力され、ゴムインシュレータ１６の
変形を伴って振動吸収されると共に、主流体室２２が容
積変化される。

すると、上記主流体室２２内の流体（電気レオロジー流
体）は、第１オリフイス４０又は第２オリフイス４２を
介して副流体室２４との間で移動され、該副流体室２４
の容積も追従して変化され、該第１．第２オリフィス４
０．４２の流体流れによって振動低減効果が増大される
。

ところで、本実施例のエンジンマウント１０にあっては
、内筒部材１２と外筒部材１４とを備えた謂わゆる内外
筒型のエンジンマウントに粘度可変流体封入制御型防振
体を構成したので、上記第１、第２オリフィス４０．４
２は内、外筒部材１２．１４間に介在される弾性体１６
の外周、つまりエンジンマウント１，０の略最大径部分
に弧状又は環状として形成でき、その長さを断面積を狭
くすることなく長くとることができる。

特に、上記オリフィス４２のように螺線状に配置するこ
とにより、その長さを無理なく大幅に長くすることがで
きる。

従って、上記第８図中実線に示すようにアイドル振動と
かエンジンシェイク等の低周波数領域において、動ばね
定数を小さくし、かつ、ロスファクタを大きくシ、特に
、エンジンシェイク領域では該ロスファクタの著しい増
大を図ることができる。

次に、上記エンジンマウントｌＯの低周波数振動領域の
制御態様を、第５図の制御アルゴリズムに沿って述べる
。

即ち、上記アルゴリズムは先ずステップ■によって車速
■を判断し、（Ｖ＝Ｏ）の場合はアイドリング振動が発
生される条件であるため、第２電極４８の電圧ＯＮ信号
を出力し、第２オリフイス４２内の流体をスティックさ
せる。

このとき、第１電極４６には電圧がＯＦＦされ、アイド
リング振動低減用にチューニングされた第１オリフイス
４０内に流体は自由に移動されてエンジンマウントｌＯ
の動ばね定数が最小値となることにより、車体７８側に
伝達されるアイドリング振動を著しく低減し、車両乗心
地性の大幅な向上を図ることができる。

次に、上記ステップ■で（Ｖ〜０）と判断された場合は
、車両走行中であるためエンジンシェイクが発生される
条件であり、ステップＨによって第１電極板４６に電圧
ＯＮ信号を出力し、上記第１オリフイス４０内の流体を
スティックさせる。

そして、このように第１オリフイス４０をスティックさ
せた上で、第２電極板４８にはパワーユニット７２と車
体７８間の相対変位速度（加速度）に応じてＯＮ、ＯＦ
Ｆの制御電圧を出力し、第２オリフイス４２の流体移動
を伴って振動伝達の低減が行われる。

即ち、上記第２オリフイス４２のロアファクタが最大値
に設定されたパワーユニット７２とエンジンマウントｌ
Ｏで構成される共振系は、オリフィス抵抗の小さい時（
電圧ＯＦＦ時）には、第２オリフイス４２内の流体マス
のダイナミックダンパ作用により、第６図中破線に示す
ように２定点Ｐ、Ｑを通って２山に分かれる振動伝達特
性ａを持ち、逆にオリフィス抵抗の大きい時（電圧ＯＮ
時）には、同図中−点鎖線に示すように一白由度系と同
様に上記２定点Ｐ、Ｑを通って１つの山となる振動伝達
特性すを持つ。

そして、ステップ■では第７図に示すようにパワーユニ
ット７２側の上下加速度に、の範囲を判断し、該加速度
ｉ　ｔに対して、１に、１≦基準値となるタイミングで
電圧をＯＮ（オリフィス抵抗穴）にし、１＾、１〉基準
値でＯＦＦ　（オリフィス抵抗少）とする制御を行うこ
とによって、上記第６図中実線に示すように２定点Ｐ、
Ｑから振動伝達率（ｘ＝／ｘ、）が小さくなる側に外れ
た振動伝達特性Ｃを得ることができ、エンジンシェイク
の著しい低減が行われる。

ところで、本実施例のエンジンマウント１０にあっては
、上述したようにオリフィス長さを長くとって動ばね定
数の低下およびロスファクタの増大を図ることができる
のは勿論のこと、第１．第２オリフィス４０．４２に設
けられるマイナス極の電極部材を外筒部材１４で兼用さ
せたので、部品点数が削減されることに伴って構造が簡
単化され、また、オリフィス内に該電極部材が挿入され
ないため、その分オリフィス内の断面積を大きくするこ
とができる。

また、プラス極の第１．第２電極板４６．４８は、第１
．第３接点５０．５４および第２、第４接点５２．５６
を介してゴムインシュレータ１６に埋設された配線５８
．６０に短絡されるため、環状部材２８をゴムインシュ
レータ１６に組み付けると同時に第１．第２Ｎ極板４６
．４８への配線が完了されるため、配線の接続構造が著
しく簡単になる。

更に、上記外筒部材１４がマイナス極、つまりアース極
とされることにより、該外筒部材１４を車体７８側に取
り付けた時点で配線が完了し、この点からも配線構造が
簡単化される。

尚、現行のＦ、Ｆ（フロントエンジンフロントドライブ
）車では、内外筒型のエンジンマウントが多く用いられ
ており、大きな変更を伴うことなく転用が可能となる。

発明の詳細 な説明したように本発明の粘度可変流体封入制御型防振
体にあっては、防振体の形状を内外筒型として弾性体の
外周にオリフィスを配置したので、該オリフィスの長さ
を防振体の大型化を伴うことなく最も有効に長くするこ
とができ、従って、低周波数振動の伝達を低減するため
の動ばね定数低下およびロアファクタの増大を無理なく
行うことができる。

従って、比較的低周波数領域の振動低減効果を著しく向
上させ、上記防振体を車両のエンノンマウントとして用
いた場合は、アイドリング振動とかエンジンシェイク等
の低周波大振幅振動を効果的に抑制して、車両の乗心地
性を著しく向上することができる。

また１、オリフィスが環状部材の周溝と外筒部材によっ
て構成されることにより、該外筒部材を一方の電極とし
て用い、部品点数の削減を図ってコストダウンを行うこ
とができると共に、該オリフィスの有効断面積の更なる
増大を図ることができる。

更に、形状の異なるオリフィスを複数本設けることによ
り、１つの防振体の制振対象周波数領域を著しく拡大す
ることができる。

更にまた、上記周溝に配置された電極部材は、環状部材
の内周部の接点および弾性体の外周の接点を介して、該
弾性体内部に埋設されて外方に取り出される配線に短絡
される構成とすることにより、環状部材を弾性体に組み
付けると同時に該電極部材への配線が完了されるため、
配線の接続構造が著しく簡単になる。

また、周溝の解放側を閉鎖する外筒部材をアース極とし
、該外筒部材を加振体又は被加振体のうちアース体とな
る側に取り付けることにより、該外筒部材の取り付けと
同時にアース極側の配線が完了され、このことによって
も配線構造を著しく簡単にすることができ、組付は作業
性の大幅な能率向上を図ることができるという各種優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、同図（Ａ）は断面正
面図、同図（Ｂ）は（Ａ）図の１−１線断面図、第２図
は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第３図は本発明
の一実施例におけるオリフィスのレイアウトを示す概略
説明図、第４図は本発明の防振体の取付状態を示す概略
図、第５図は本発明を制御するための一実施例を示す制
御アルゴリズム、第６図は本発明で達成される振動伝達
率の特性図、第７図は加振体の変位加速度と印加電圧の
制御タイミングとを示す説明図、第８図はオリフィス抵
抗に対する動ばね定数およびロスファクタの変化を示す
説明図である。 ｌＯ・・・エンジンマウント（粘度可変流体封入防振体
）、１２・・・内筒部材、１４・・・外筒部材、１６・
・・ゴムインシュレータ（弾性体）、２２・・・主流体
室、２４・・・副流体室、２６・・・ダイヤフラム（弾
性薄膜）、２８．・・・環状部材、３６．３８・・・周
溝、４０．４２・・・オリフィス、４６．４８・・・電
極板（電極部材）、５０，５２，５４．５６・・・接点
、５８゜６１・・・配線、６２・・・制御手段。 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加振体又は被加振体の一方に取り付けられる内筒部
   材と、 該内筒部材を囲繞し加振体又は被加振体の他方に取り付
   けられる外筒部材と、 これら内、外筒部材間に介在される弾性体と、該弾性体
   に形成され該弾性体の変形に伴って容積変化される主流
   体室と、 該弾性体と分離して設けられる弾性薄膜によって画成さ
   れる副流体室と、 これら主流体室と副流体室とを連通し、上記弾性体の外
   周に配置される弧状又は環状のオリフィスと、 該オリフィス内に対向配置される１対の電極部材と、 上記主流体室、上記副流体室および上記オリフィス内に
   封入され、印加電圧に応じて粘度変化される粘度可変流
   体と、 車両運転条件に応じて上記電極部材に制御電圧を出力す
   る制御手段と、を備えたことを特徴とする粘度可変流体
   封入制御型防振体。 ２、オリフィスは、上記弾性体の外周に嵌着される非導
   電性の環状部材に、外周方向が解放される周溝を形成し
   、該周溝の解放側を上記外筒部材で液密的に閉鎖するこ
   とにより構成したことを特徴とする請求項１記載の粘度
   可変流体封入制御型防振体。 ３、オリフィスを、各制振対象周波数に応じて断面積、
   長さ等の形状を異にして複数本設けたことを特徴とする
   請求項１又は２記載の粘度可変流体封入制御型防振体。 ４、上記環状部材の周溝に一つの電極部材を配置し、該
   電極部材の接点を該環状部材の内周部に設ける一方、該
   接点に短絡される他の接点を弾性体の外周に設け、該他
   の接点に接続される配線を弾性体内部に埋設して外方に
   取り出したことを特徴とする請求項２記載の粘度可変封
   入制御型防振体。 ５、周溝の解放側を閉鎖する外筒部材をアース極とし、
   該外筒部材を上記加振体又は被加振体のうちアース体と
   なる側に取り付けたことを特徴とする請求項２又は４記
   載の粘度可変流体封入制御型防振体。