JPH0368255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ゴム体の弾性変形と流体の流通抵抗
とに基づいて防振作用を果たす流体入りマウント
に係り、特に流体による減衰機能を振動特性に応
じて変化させる流体入りマウントに関するもので
ある。

従来技術 従来より、ゴム体の弾性変形に基づく振動絶縁
作用と流体の流通抵抗に基づく振動減衰作用との
双方を組み合わせた流体入りマウントが、例えば
自動車のサスペンシヨンブツシユやエンジンマウ
ント等として用いられている。そして、そのよう
な流体入りマウントの一種に、内筒部材と外筒部
材との間にゴム体が介挿せしめられるとともに、
そのゴム体に所定の非圧縮性流体がそれぞれ封入
された第一流体室および第二流体室が形成され、
且つそれら流体空間を非圧縮性流体が相互に流通
せしめられ得るようにされた構造のものが知られ
ている。このような流体入りマウントは、一次元
振動系として単純に考えれば、第１図に示される
ような等価モデルとして把握することができ、基
礎にX₀・cosωtが与えられたとき、主振動系に伝
えられる振動はＰ・cos（ωt＋δ）として表すこ
とができる。

ただし、k₁：ゴム体のばね定数 k₂：流体の流通に伴うばね定数 Ｃ：減衰係数 Ｐ：伝達力 ところで、この種のエンジンマウントにおいて
は、低周波数で大変位をもたらす加振力に対して
は大きな減衰力が要求されるとともに、高周波数
で小変位の加振力に対しては低い動ばね定数が要
求される。しかしながら、従来においては、第一
流体室と第二流体室とを連通するオリフイスの断
面積や長さが変わらない構造とされていたため、
上記のような二つの要求を同時に満足させること
は困難であつた。すなわち、低周波領域において
減衰力がピークとなるようにオリフイスを選ぶ
と、高周波領域での動ばね定数が高くなり、逆に
高周波領域において動ばね定数が低くなるように
オリフイスを選ぶと、低周波領域での減衰性能が
不充分となるからある。

発明の目的 ここにおいて、本発明は、そのような事情のも
とになされたものであり、その目的とするところ
は、低周波領域での高減衰特性と高周波領域での
低い動ばね定数とを同時に満足し得る流体入りマ
ウントを提供することにある。

発明の構成 このような目的を達成するために、本発明にあ
つては、前述のようなゴム体とそれに形成された
第一流体室および第二流体室とを備えた流体入り
マウントにおいて、それら第一流体室と第二流体
室とを並列的に連通させ、且つ前記非圧縮性流体
に対してそれぞれ異なる流通抵抗を与える複数の
連通路を設ける一方、それら複数の連通路のうち
相対的に小さい流通抵抗を与える連通路に、非圧
縮性流体の流通方向にほぼ直角な姿勢で該連通路
を仕切るダイヤフラム状の弾性膜を位置固定に設
けて、その両側の連通を遮断し、その弾性膜が非
圧縮性流体の押圧作用により弾性変形させられる
範囲ではその弾性変形量に相当する分だけ該非圧
縮性流体の流動を許容するが、それ以上はその流
動を阻止するようにしたのである。

発明の効果 したがつて、低周波数で大変位をもたらす加振
力が作用させられる場合には、相対的に小さい流
通抵抗を与える連通路に設けれたダイヤフラム状
の弾性膜が、非圧縮性流体の押圧作用により膨出
するように弾性変形させられるが、それが一定以
上になると、その連通路を非圧縮性流体が連通す
ることを阻止する。その結果、相対的に大きな流
通抵抗を与える連通路を介して非圧縮性流体の流
通が行われるため、低周波で大変位をもたらす振
動を有効に減衰することができる。

一方、高周波数で小変位の加振力が作用する場
合には、上記弾性膜の弾性変形の範囲内で、相対
的に小さい流通抵抗を与える連通路を介して上記
第一流体室と第二流体室との間で流体の流通が許
容されるため、高周波で小変位の振動に対しては
不必要に減衰力が生ずることを回避できる。この
ことは、当該流体入りマウントの動ばね定数を低
く押さえることを意味し、振動伝達率を低減して
振動絶縁機能を向上させることに繋がるのであ
る。そのようなことから、一つの流体入りマウン
トでありながら、低周波領域において大きな減衰
力を達成することと、高周波領域において低い動
ばね定数を保持することの双方の要求をともに満
足することが可能となつたのである。

実施例 以下、本発明を自動車の懸架系に用いられるサ
スペンシヨンブツシユに適用した場合の実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。

第２図には、その流体入りマウントたる流体入
りブツシユ２の縦断面図が示されており、また第
３図および第４図には、第２図における右側面図
および左側面図がそれぞれ一部切り欠いて示され
ている。

それらの図において、４は内筒部材として機能
する厚肉円筒状の内筒金具であり、この内筒金具
４の外側には外筒部材として機能する円筒状の外
筒金具６が同心的に配置されている。それら内筒
金具４と外筒金具６との間には、ゴム体として機
能する円環状のゴムスリーブ８が公知の加硫成形
手法により固着・介挿せしめられている。

このゴムスリーブ８には、第３図から明らかな
ように、内筒金具４の中心線に対して互いに対称
な位置に第一流体室１０および第二流体室１２が
形成されており、これら流体室１０および１２内
には、例えば水、ポリアルキレングリコール等の
非圧縮性流体（以下、単に流体という）がそれぞ
れ封入されている。第一流体室１０および第二流
体室１２はゴムスリーブ８の中心線を中心とする
円弧状の断面形状を有し、且つ第２図から明らか
なようにゴムスリーブ８の軸方向に延びている。
また、その軸方向における流体室１０および１２
の一方の端部は、ゴムスリーブ８内において行き
止り形態とされているが、他方の端部はゴムスリ
ーブ８の一端面に開口させられている。

そして、ゴムスリーブ８のそれら開口部側の端
面には、偏平な有底円筒形状の固着プレート１４
がその底部において固着されるとともに、中心孔
において内筒金具４の一端部に同心的に嵌合され
ている。この固着プレート１４には、第５図から
明らかなように第一流体室１０および第二流体室
１２の各開口部に対応する一対の窓部１６が形成
されており、それら窓部１６が両流体室１０およ
び１２の実質的な開口部を形成している。したが
つて、ゴムスリーブ８の弾性変形にかかわらず、
それら開口部の開口面積が常に一定に保たれる利
点がある。

この固着プレート１４の円筒状部分の内側に
は、いずれも円環状をなすシートプレート１８、
中間プレート２０、シートプレート２２および閉
塞プレート２４が順次外側の位置を占めるように
重ね合わされるとともに、それらの中心孔におい
て内筒金具４の一端部に嵌合され、且つ固着プレ
ート１４の先端外周縁部と内筒金具４の一端部と
がそれぞれカシメられることにより、金属製の各
プレート１４，１８，２０，２２および２４が互
いに液密の状態で一体化されている。そして、上
記プレート１８，２０，２２および２４が合わさ
つて連通路形成部材を構成しており、第一流体室
１０および第二流体室１２は、ゴムスリーブ８の
軸方向の一端面に開口するように形成された二つ
の空所の開口部がそれらのプレートによつて塞が
れることにより、それぞれ画成されているのであ
る。

そしてシートプレート１８と中間プレート２０
との間には、内筒金具４と同心的に円環状の連通
路２６が設けられている。この連通路２６は、第
５図から明らかなように、中間プレート２０な内
側面に形成された円環溝２８がシートプレート１
８の外側面で塞がれることによつて形成されてお
り、シートプレート１８に設けられた連通孔３
０，３０を経て第一流体室１０と第二流体室１２
とを互いに連通させている。

また、第２図に示されるように、シートプレー
ト２２と閉塞プレート２４との間にも、円環状の
連通路３２が内筒金具４と同心的に設けられてい
る。この連通路３２は、第５図から明らかなよう
に、閉塞プレート２４の内側面に形成された円環
溝３４がシートプレート２２の外側面で閉塞され
ることによつて形成されており、シートプレート
２２、中間プレート２０およびシートプレート１
８にそれぞれ対応して設けられた円弧状の連通窓
部３６，３８および４０を経て第二流体室１２に
連通させられる一方、第一流体室１０に対して
は、中間プレート２０に設けられた円弧状の連通
窓部４２と、その両側に位置するシートプレート
１８および２２にそれぞれ連通窓部４２に対応す
る円弧に沿つて形成された複数（この場合には４
個ずつ）の連通孔４４および４６を経て接続され
ていて、上記連通路２６とは独立して、かつ並列
的に第一流体室１０と第二流体室１２とを互いに
連通させている。

これら連通路２６と３２とは互いに同心的に形
成されているが、第２図から明らかなように、連
通路２６の流通断面積より連通路３２の流通断面
積の方が大きくされており、かつ連通路２６の直
径より連通路３２の直径の方が小さいものとされ
ている。一般に、連通路を流通する流体に対して
与えられる流通抵抗は、その流通速度を一定とす
れば、連通路の断面積が小さい程大きく、また連
通路の長さが長い程抵抗も大きくなる。したがつ
て、流体に与える流通抵抗は連通路２６の方が大
きく、連通路３２が与える流通抵抗はそれより小
さいものとなるのであり、以下では連通路２６を
第一連通路と、また連通路３２を第二連通路とも
称することとする。

そして、サスペンシヨンブツシユの場合、ばね
下振動とばね上振動との振動特性をそれぞれ考慮
して、それら連通路２６および３２の断面積や長
さ等が定められるのであるが、第一連通路２６の
流通抵抗、ひいては振動減衰力の最大となる周波
数が、例えば７〜20Hzとなるように選定されてい
ることが望ましく、また第一連通路３２の場合に
は、流通抵抗が最大となる周波数が例えば40〜
200Hzとなるように選定されていることが臨まし
いのである。

なお、厳密にいえば、円環状の連通路２６およ
び３２は、それぞれ片側半周部分が両流体室１０
および１２に対して並列的な関係を有している
が、煩雑さを避けるために本実施例では、それら
連通路２６と３２とを互いに並列的なものとして
説明を進める。

そして、相対的に小さい流通抵抗を与える第二
連通路３２は、前述のように中間プレート２０と
両サイドプレート２２および１８とに連なつて形
成された連通窓部４２、連通孔４６，４４を介し
て第一流体室１０に接続されており、この接続通
路も連通路３２の一部を構成するものであるが、
その中間プレート２０の円弧状の連通窓部４２に
は、弾性膜として機能するゴム膜５０が設けられ
ている。このゴム膜５０は、第５図および第６図
から明らかなように、中間プレート２０の連通窓
部４２に対応する形状を有するとともに、その中
間プレート２０より充分薄いダイヤフラム状のも
のであつて、その外周縁部が連通窓部４２の内周
縁部に対してその窓部４２の深さ方向の中央部位
に公知の加硫接着により固着されている。その結
果、このゴム膜５０が、第一流体室１０から第二
流体室１２に至る連通路３２を前記流体の流通方
向にほぼ直角な姿勢で液密に仕切つており、した
がつてこのゴム膜５０をくぐり抜けて流体が流通
することはできず、その両側の連通がゴム膜５０
によつて遮断された状態とされている。

しかし、ゴム膜５０とその両側に位置するシー
トプレート１８および２２との間には所定の隙間
が保たれており、ゴム膜５０にはその厚さ方向に
連通孔４４あるいは４６を経て流体の押圧力が作
用するため、シートプレート２２の側に向かつ
て、あるいはシートプレート１８の側に向かつて
それぞれ膨らむように弾性変形することが可能で
ある。その弾性変形の範囲内においては、ゴム膜
５０の両側に位置する流体がゴム膜５０の膨らむ
方向に流動することが許容され、それに伴い、連
通路３２内の流体もその範囲内で流動することが
可能である。

ゴム膜５０の弾性変形量は、両側のシートプレ
ート１８および２２によつて規制されるようにな
つており、それらが変形規制手段を構成してい
る。すなわち、ゴム膜５０が大きく弾性変形させ
られるときには、その膨出部分がシートプレート
１８または２２の板面に密着してそれ以上の弾性
変形が阻止されるようになつているのであり、そ
のためゴム膜５０の過大変形が防止されるととも
に、その変形量を比較的精度良く規定することが
できる。ゴム膜５０が大きく弾性変形させられる
ときには、その膨出部分が複数の連通路４４また
は４６の開口部に密着してそこの閉鎖する状態と
なるため、ゴム膜５０を一種の可動弁子としてと
らえることもできるが、それら連通孔４４または
４６を完全には閉鎖しなくても、ゴム膜５０の弾
性変形を規制できさえすれば流体の流通を阻止し
得る点で、機能的に異なつている。

なお、連通孔４４，４６として、それぞれ比較
的小さい孔径のものが複数設けられているのは、
ゴム膜５０に衝撃的な圧力が加えられることを緩
和するとともに、その中央部分に流体の押圧力を
作用させてゴム膜５０を比較的容易に弾性変形さ
せ得るようにする意図がある。

このような流体入りブツシユ２は、例えば自動
車の懸架系におけるサスペンシヨンブツシユとし
て好適に用いることができる。その場合、外筒金
具６が例えばコントロールアームのボス部内に嵌
合される一方、内筒金具４内に車体もしくは車輪
側の軸が挿入されるとともに、一対の流体室１０
および１２が主な振動荷重を受ける方向に対向さ
せられた状態で使用されることとなる。

そして、低周波数で大きな変位をもたらす振動
荷重が作用した場合には、ゴムスリーブ８の弾性
変形に伴い、第一流体室１０および第二流体室１
２の一方の容積が減少して他方の容積が増大する
ことにより、第一連通路２６および第二連通路３
２を経て流体が流通しようとする。しかし、低周
波数で大きな振幅の振動が作用したときには、流
体の流通量および流通速度が大きいため、その流
体の押圧作用によつてゴム膜５０がシートプレー
ト１８または２２に密着するまで弾性変形させら
れて、それ以上の変形が阻止され、連通路３２を
通じての流体の流通が実質的に阻止される。その
結果、流通抵抗の大きな第一連通路２６のみを経
て第一流体室１０と第二流体室１２との間で流体
が流通せしめられることとなり、したがつて第７
図ａのグラフに実線で示されるように、低周波領
域において、ロスフアクタひいては減衰力のピー
クＡが生じ、その減衰作用により低周波数におけ
る共振振動等を効果的に減衰することができる。

一方、高周波数で小変位の加振力が作用する場
合には、ゴムスリーブ８の弾性変形量にらびに流
体の流通量が少ないため、ゴム膜５０はシートプ
レート１８と２２との間で両方向に交互に弾性変
形を繰り返し、その弾性変形によつて連通路３２
内における流体の流動を許容する。また高周波領
域においては、流体の慣性により流通抵抗の大き
な連通路２６を介しての流体の流通はほとんど生
じなくなるが、流通抵抗の小さな連通路３２では
上述のように流体の流動が生じる。そのため、ロ
スフアクタ（減衰力のピーク）が連通路２６によ
るよりも高周波域側に移行し、連通路３２による
減衰力のピークＢと連通路２６による減衰力のピ
ークＡとの間の周波数領域においては、当該ブツ
シユ系における減衰力が低くなり、動ばね定数も
高周波領域における減衰力のピークＢの直前から
低周波域における減衰力のピークＡまでにわたつ
て低く保たれる。その結果、第７図ｂに実線で示
されるように、低周波領域から高周波領域に向か
つて振動伝達力が低レベルに保たれるのである。

なお、高周波領域において減衰力がピークとな
る周波数Ｃにおいては、ある程度伝達力が増大す
るものの、全体的にみれば高周波領域での動ばね
定数（振動伝達力の曲線とほぼ一致する）を小さ
くすることが可能であり、それにより高周波振動
に対する振動絶縁性が向上して、例えば懸架系に
おける防振特性に大きく左右される、いわゆるロ
ードノイズ、あるいは歯車騒音等を有効に抑制す
ることができるのである。

因みに、従来の流体入りブツシユにおいては、
連通路が一種類のみであるため、第７図ａに破線
で示されるように、ロスフアクタ（減衰力のピー
ク）が低周波領域のみに現れて、そこでの高減衰
を得ることはできるのであるが、そのピークより
高い周波数領域において、一旦上がつた動ばね定
数が下がらず（これは主に流体の慣性による）、
したがつて第７図にｂに示されるように、全体的
に振動伝達力が高レベルとなり、高周波振動に対
する充分な絶縁機能を果たし得なかつた。これに
対して、本実施例における流体入りブツシユは、
上述したように、低周波域での高減衰と高周波域
での低動ばね定数とを同時に達成する優れた防振
特性を示すのである。

次に、本発明の別の実施例を、第８図ないし第
１０図に基づいて説明するが、前記実施例と同様
な部分については同一の符号を付して説明は省略
する。

この実施例においては、第一流体室１０および
第二流体室１２を構成する一対の空所が前記固着
プレート１４の側のみならず、それとは反対側の
端面にも開口させられており、その端面には固着
プレート５２が加硫接着され、さらにその外側に
閉塞プレート５４が一体的に設けられて上記開口
部を閉塞していて、これらプレート５２および５
４が固着プレート１４側とは別の連通路形成部材
を構成している。そして、これら固着プレート５
２と閉塞プレート５４との合わせ面に連通路２６
が設けられて、一対の窓部５６，５６を経て両流
体室１０および１２を互いに連通させており、そ
の結果、ゴムスリーブ８の軸方向の両側にそれぞ
れ別れて連通路３２と連通路２６とが設けられた
構成となつている。

なお、これは前記実施例についても言えること
であるが、連通路３２および２６が金属製の連通
路形成部材に形成されているため、ゴムスリーブ
８の弾性変形に拘わらず、それら連通路の断面積
が常に一定に保たれる利点がある。また、このよ
うな流体入りブツシユ５８のゴム膜５０等の挙動
についても、前記実施例と実質的に同様の作用効
果が得られる。

また、そのゴム膜５０についていえば、その外
周縁部を加硫接着により連通路の内壁面に固着す
る以外に、例えば第１１図に示されるように、そ
の外周縁を含む周囲を両側から保持プレート６０
および６２によつて挟み付けた状態で液密に保持
することも可能であり、さらに、そのように保持
プレート６０，６２でゴム膜５０を保持したもの
を一つのアツセンブリとして一体化し、保持プレ
ート６０および６２の外周縁部を、例えば中間プ
レート２０の窓部４２の形状に対応させて、そこ
に圧入することによつてゴム膜５０の取付けを行
うこともできる。

また、これまで説明した実施例では、ゴム膜５
０が、連通路３２の第一流体室１０または第二流
体室１２の接続部分の一箇所だけに設けられてい
たが、双方の接続部分にそれぞれゴム膜５０を配
設することも可能である。その場合、第１２図に
示されるように、ゴム膜５０の弾性変形量を規制
する変形規制部材６４を、各ゴム膜５０の両側で
なく片側だけに設け、一方のゴム膜の弾性変形量
が規制部材６４によつて規制されるときには他方
のゴム膜５０の弾性変形量は直接には規制されな
いが、双方のゴム膜５０の間に位置する流体を介
して間接的に規制するようにしても良い。なお、
ゴム膜５０の弾性変形量を規制する規制部材６４
等は必ずしも必要不可欠というものではなく、ゴ
ム膜５０の配設枚数やその剛性等によつては省略
出来る場合もある。さらに、ゴム膜５０そのもの
に関して、例えば材質等の異なるものを重ね合わ
せて弾性膜としたり、強度を上げる芯材を付加し
たりすることもできるし、材質としては必ずしも
ゴムに限らず、可撓性を有する軟質の樹脂等を採
用することも可能である。

一方、連通路に関していえば、前記実施例のよ
うな連通路２６および３２に加えて、更に第三の
連通路を設けて流体室１０および１２を連通させ
るとともに、その第三の連通路の減衰力がピーク
となる周波数を、例えば200Hz以上に設定して、
第二連通路３２より更に流通抵抗の小さな当該第
三の連通路にもゴム膜５０等の弾性膜を設け、第
二連通路３２による減衰力がピークとなる周波数
より更に高周波域においては、第二連通路３２を
介しては流体の流通が許容されないが、第三の連
通路を介してはそれが許容されるように構成する
こともできる。

さらに付言すれば、本発明は懸架系におけるサ
スペンシヨンブツシユに限らず、自動車のエンジ
ンマウントをはじめ、その他の防振用流体入りマ
ウントに適用することもできる。

その他、具体的な説明は割愛するが、本発明の
趣旨を逸脱することなく、当業者の知識に基づい
て種々の変形・改良等を施した態様で本発明を実
施し得ることは言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な流体入りマウントの構造を等
価モデルで簡略に表した説明図である。第２図は
本発明の一実施例である流体入りマウントの縦断
面図であり、第３図および第４図はそれぞれ第２
図における右側面図および左側面図をそれぞれ一
部切り欠いて示す図である。第５図は第２図にお
ける連通路構成部材を各部材に分解して示す分解
斜視図であり、第６図は第２図における要部を拡
大して示す部分断面図である。第７図ａおよびｂ
は第２図等に示す流体入りマウントの作用効果を
示すグラフである。第８図は本発明の別の実施例
を示す縦断面図であり、第９図および第１０図は
第８図の右側面図および左側面図をそれぞれ一部
切り欠いて示す図である。第１１図および第１２
図は、それぞれ本発明の別の実施例の要部を簡略
に示す断面図である。 ２，５８：流体入りブツシユ（流体入りマウン
ト）、４：内筒部材（内筒金具）、６：外筒部材
（外筒金具）、８：ゴムスリーブ（ゴム体）、１
０：第一流体室、１２：第二流体室、１４：固着
プレート、｛１８：シートプレート、２０：中間
プレート、２２：シートプレート、２４：閉塞プ
レート、｝（連通路形成部材）、２６，３２：連通
路、５０：ゴム膜（弾性膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内筒部材と外筒部材との間にゴム体が介挿せ
   しめられるとともに、該ゴム体に所定の非圧縮性
   流体がそれぞれ封入される第一流体室および第二
   流体室が形成され、且つそれら流体空間を該非圧
   縮性流体が相互に流通し得るようにされた流体入
   りマウントにおいて、 前記第一流体室と第二流体室とを並列的に連通
   させ、且つ前記非圧縮性流体に対してそれぞれ異
   なる流通抵抗を与える複数の連通路を設ける一
   方、それら複数の連通路のうち相対的に小さい流
   通抵抗を与える連通路に、前記非圧縮性流体の流
   通方向にほぼ直角な姿勢で該連通路を仕切るダイ
   ヤフラム状の弾性膜を位置固定に設けて、その連
   通路を遮断するとともに、該弾性膜が非圧縮性流
   体の押圧作用により弾性変形させられる範囲では
   その弾性変形量に相当する分だけ該非圧縮性流体
   の流動を許容するが、それ以上は該非圧縮性流体
   の流動を阻止するようにしたことを特徴とする流
   体入りマウント。 ２ 前記弾性膜の設けられた連通路が、該弾性膜
   の少なくとも一方の側にその弾性変形量を規制す
   る変形規制手段を有する特許請求の範囲第１項記
   載の流体入りマウント。 ３ 前記第一流体室および第二流体室が、前記ゴ
   ム体の軸方向の一方または両方の端面に開口する
   一対の空所の開口部を、剛性材料製の連通路形成
   部材で塞ぐことによつて形成され、且つ前記複数
   の連通路が該連通路形成部材に形成されている特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載の流体入
   りマウント。