WO2004067991A1

WO2004067991A1 - 液体封入式防振装置

Info

Publication number: WO2004067991A1
Application number: PCT/JP2003/004583
Authority: WO
Inventors: Toshifumi Sakata; Mie Kanki; Kazumasa Kuze
Original assignee: Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-08-12
Also published as: JP2004232709A; AU2003236067A1

Abstract

内筒部材（10）と外筒部材（12）をゴム材よりなる防振基体（14）を介して結合するとともに、防振基体（14）にて室壁の一部が形成された主液室（30）とダイヤフラム（20）にて室壁の一部が形成された副液室（32）を設けた円筒型の液体封入式防振装置において、広い周波数領域において防振性能を発揮させるために、主液室（30）と副液室（32）とを仕切る仕切部（28）を、振動付加時の防振基体（14）の弾性変形に伴い両液室の体積を可変するように変位可能なピストン状部材（40）とシリンダ状部材（42）で構成し、両者（40）（42）間に磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体（44）を密封保持するＭＲ流路（46）を断面クランク状に形成し、また磁界強さを制御可能な電磁石（50）を設ける。

Description

明細書液体封入式防振装置〔技術分野〕

本発明は、主として自動車エンジン等の振動体を防振的に支持するのに用いられる液体封入式防振装置に関するものである。

〔背景技術〕

一般に、液体封入式防振装置は、車体フレーム等の支持側とエンジン等の振動発生体側にそれそれ取り付けられる 2つの取付金具と、両取付金具を結合するゴム材よりなる防振基体と、防振基体にて室壁の一部が形成された主液室と、主液室にォリフィスを介して連結されるとともにダイャフラムにて室壁の一部が形成された副液室とを備えてなり、オリフィスによる両液室間の液流動効果や防振基体の制振効果により、振動減衰機能を果たすように構成されている。

従来、かかる液体封入式防振装置において、シェイク振動とアイドル振動等の異なる周波数域の振動に対応させるように複数のォリフイスを設けたものが提案されている。例えば、日本国特開 2 0 0 1 - 2 0 9 9 2号公報に開示された液体封入式防振装置では、主液室と副液室とを仕切る仕切部に、主液室と副液室を連結する第 1オリフィスを設けるとともに、第 2副液室と該第 2副液室に通じる第 2オリフィスとを設けて、第 1オリフィスで例えばシェイク振動を吸収し、第 2 オリフィスで例えばアイドル振動を吸収するように構成されている。

しかしながら、最近の自動車ではアイドル振動の周波数域が低周波数化の傾向にあり、シ工ィク振動の周波数域との差が小さくなつてきているため、上記のような単に複数のォリフイスを設けたものでは、各オリフィスでそれそれの振動を効果的に吸収するのには限界がある。

一方、液体封入式防振装置においては、低周波数域の振動に対してはオリフィスを通る液体の流動効果により主液室内の液圧変動を吸収することができるものの、高周波数域の振動に対してはオリフィスが閉ざされたと同様の状態となるため、主液室内の液圧変動を吸収することができず、従って高周波数域の振動については良好な防振性能を確保できないという問題がある。

かかる問題を解決するため、日本国特開 2 0 0 2 - 2 0 6 5 9 1号公報には、力、ジプ状の下側取付金具とその軸心上に配された上側取付金具とを防振基体を介して結合し、下側取付金具の下部側にダイャフラムを設けて防振基体との間の液室を仕切部により上下に仕切ったいわゆるお椀型の防振装置において、仕切部を上下の液室の体積を相対的に可変する方向に変位可能に構成するとともに、この仕切部の変位しやすさを調整するために、磁界強さにより粘度が増減変化可能な M R流体と、磁界強さを制御可能な電磁石を設けたものが開示されている。この防振装置では、電磁石への通電を制御することにより仕切部自体の動パネ定数を可変にして広い周波数領域の振動に対して防振性能を発揮させることができる。しかしながら、同公報に開示されているのはお椀型の防振装置であり、いわゆる円筒型の防振装置については開示されていない。円筒型の防振装置は、内筒部材と、これを軸平行に取り囲む外筒部材とを、ゴム材よりなる防振基体を介して結合してなるものであり、一般に主液室と副液室とを区画する仕切部を持たないため、上記技術を適用するに際してはそのための工夫も必要となる。

〔発明の開示〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、広い周波数領域において防振性能を発揮することのできる円筒型の防振装置を提供することを目的とする。本発明の液体封入式防振装置は、外筒部材と、その内側に軸平行に配された内筒部材と、両部材の間に介設されて両部材を結合するゴム材よりなる防振基体とを備え、前記内筒部材の軸直角方向に振動が付加される防振装置であって、前記外筒部材に取り付けられたダイヤフラムと、前記防振基体と前記ダイャフラムとの間に形成された液封入室と、該液封入室を仕切る仕切部とを備え、前記液封入室は前記仕切部により、前記防振基体にて室壁の一部が形成された主液室と、該主液室にオリフィスを介して連結されるとともに前記ダイャフラムにて室壁の一部が形成された副液室とに仕切られ、前記仕切部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い両液室の体積を相対的に可変する方向に変位可能なビストン状部材とその外周を取り囲むシリンダ状部材で構成され、これらピストン状部材とシリンダ状部材の間に、磁界強さに応じて粘度が変化する M R流体を流動可能な状態に密封保持する MR流路が形成され、該 MR流路を横断する磁路を形成して M R流体の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な電磁石が設けられ、前記 M R流路が、前記ビストン状部材の変位方向に沿い互いに平行に位置する流路部分とそれら流路部分を相互に連通するように前記変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿って位置して磁路の横断部を構成する流路部分とを有する断面クランク状に形成されているものである。

本発明の液体封入式防振装置では、電磁石への通電をオン/オフあるいは通電電流をコントロールして M R流体の粘度を増減変化させることにより、ビストン状部材を定位置に固定したり、主液室と副液室の体積を相対的に可変する方向に変位させたりすることができ、これにより、防振装置の動パネ定数や減衰係数を切り替え制御することができるので、広い周波数領域にわたり防振性能を発揮することができる。

また、特に本発明によれば、 MR流体の流路を断面クランク状にし、そのクランク状流路のうちビストン状部材の変位方向に対して概略直交する流路部分に磁路を横断させる構成を採用したことにより、通電に伴い磁路横断箇所に対応する流路部分の M R流体の粘度増大によって MR流体の流れを堰き止めてビストン状部材の剛性を急速に増大させることができる。詳述すると、例えば、 M R流体の流路を一直線状に形成し、その直線状流路の一部分に磁路を横断させることにより、通電に伴い粘度増大する M R流体の内部摩擦力に依存して剛性の増大を図るように構成したものに比べて、通電電流に対する剛性（ばね定数）の変化率を大きくすることが可能である。従って、防振減衰性能の切り換えを少ない消費電力のもとで発揮させてランニングコストの低減が図れるとともに、切り換えの迅速化が図られる。本発明の防振装置において、前記外筒部材は、前記内筒部材を取り囲む周壁の下部側が切欠かれて、この切欠き部に下方に延びる筒状延設部を備えており、該筒状延設部の下部側に前記防振基体に対向させて前記ダイヤフラムが取着され、該筒状延設部の内側における防振基体とダイヤフラムとの間が前記液封入室とされ、該液封入室が前記筒状延設部の内側に設けられた前記仕切部により防振基体側の前記主液室とダイャフラム側の前記副液室とに仕切られてもよい。このように構成することで、通常仕切部を有しない円筒型防振装置にも有利に上記仕切部を組み込んで、防振減衰性能の切り換えを行うことができる。また、この場合、外筒部材の切欠かれた下部を除くその他の周壁部が、内筒部材の軸直角方向への過大変位を制限するストツパとしても作用する。

本発明の防振装置において、前記電磁石はピストン状部材に固定支持されていることが好ましく、これにより、液圧を受けるピストン状部材の受圧面積を確保しながら装置全体のコンパクト化を図ることができる。

〔図面の簡単な説明〕

図 1は、本発明の一実施形態に係る液体封入式防振装置の縦断面図、図 2は、図 1の II一 Π線断面図、

図 3は、同防振装置の平面図、

図 4は、同防振装置の要部拡大断面図、

図 5は、同防振装置の周波数と動パネ定数及び減衰係数との関係を示すグラフである。

〔発明を実施するための最良の形態〕

本発明の一実施形態に係る液体封入式防振装置について、図面を参照して説明する。

本実施形態の防振装置は、自動車のエンジンを防振的に支持するエンジンマウントであり、図 1〜3に示すように、エンジン側に取り付けられる横設された内筒部材 1 0と、これを軸平行に取り囲み車体側に取り付けられる外筒部材 1 2とを、ゴム材よりなる防振基体 1 4を介して結合してなり、これら内筒部材 1 0と外筒部材 1 2との間に軸直角方向に振動が付加される、いわゆる円筒型の液体封入式防振装置である。

外筒部材 1 2は、内筒部材 1 0を取り囲む周壁の下部側が切欠かれて、この切欠き部 1 6 Aに下方に延びる筒状延設部 1 8を備えて構成されている。詳細には、外筒部材 1 2は、下方に開口する切欠き部 1 6 Aを持ち、内筒部材 1 0の外周を切欠き部 1 6 Aが設けられた下部側を除いて取り囲む断面略 Ω状の本体金具 1 6 と、本体金具 1 6の切欠き部 1 6 Aに取り付けられ、軸方向を本体金具 1 6の軸直角方向に向けて下方に延びる筒状延設部としての筒状金具 1 8とからなる。本体金具 1 6と筒状金具 1 8はともに接合用フランジ 1 6 B , 1 8 Aを備えて、両フランジ 1 6 B , 1 8 Aを重ね合わせて溶接等により接合されている。

筒状金具 1 8の下端部には、防振基体 1 4に対向させて薄肉ゴム膜からなる可橈性のダイヤフラム 2 0が取着されている。ダイヤフラム 2 0は、外周部にリング状の補強金具 2 2を備えて、この補強金具 2 2が筒状金具 1 8の下端とともに筒状の下側金具 2 4でかしめ固定されている。

筒状金具 1 8の内側には、防振基体 1 4とダイヤフラム 2 0との間に密閉された液封入室 2 6が形成されており、この液封入室 2 6に液体が封入されている。液封入室 2 6内における筒状金具 1 8の内周には、円盤状の仕切部 2 8が嵌着されている。液封入室 2 6は、この仕切部 2 8により上下に仕切られており、仕切部 2 8の上側には防振基体 1 4にて室壁の一部が形成された主液室 3 0が設けられ、仕切部 2 8の下側にはダイヤフラム 2 0にて室壁の一部が形成された副液室 3 2が設けられている。主液室 3 0は、内筒部材 1 0の下方において、防振基体 1 4に設けられた下向きに開口する凹部 3 4により形成されている。

主液室 3 0と副液室 3 2とは、外筒部材 1 2の本体金具 1 6の内周面に沿って設けられたオリフィス 3 6により互いに連通されている。オリフィス 3 6は、本体金具 1 6の内側に同軸的に設けた中間筒金具 3 8と本体金具 1 6との間で形成されている。

仕切部 2 8は、振動付加時の防振基体 1 4の弾性変形に伴い両液室 3 0， 3 2 の体積を相対的に可変する方向、即ち上下方向に変位可能な円盤状のビストン状部材 4 0と、その外周を取り囲む環状のシリンダ状部材 4 2とで構成されている。ビストン状部材 4 0とシリンダ状部材 4 2の間には、磁界強さに応じて粘度が変化する M R流体 4 4を流動可能な状態に密封保持する M R流路 4 6が形成されている。 M R流路 4 6は、ピストン状部材 4 0の外周部とシリンダ状部材 4 2の内周部との間に取着された薄肉のカバーゴム 4 8により全周にわたって設けられている。

図 4に示すように、ピストン状部材 4 0は、 M R流路 4 6を横断する磁路 m p を形成して M R流体 4 4の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な円環状コイルからなる電磁石 5 0と、電磁石 5 0を保持するボビン 5 2と、ボビン 5 2 を締結ボルト 5 4を用いて上下に挟み込むように保持するケース 5 6とからなる。ケース 5 6の外周面は全周にわたって切り欠かれ、これにより、ピストン状部材 4 0は外周面に周方向に延びる凹部 5 8を持つ短円柱状に形成されている。

シリンダ状部材 4 2は、非磁性あるいは弱磁性材質からなり、その内周面には内側のビストン状部材 4 0に向けて突出する強磁性材質からなる円環状のヨーク部 6 0が設けられている。

MR流路 4 6は、ビストン状部材 4 0とシリンダ状部材 4 2との相対変位方向に沿って互いに平行に位置する上下一対の垂直流路部分 4 6 A , 4 6 A及び中間垂直流路部分 4 6 Bと、それら上下一対の垂直流路部分 4 6 A , 4 6 A及び中間流路部分 4 6 Bをそれぞれ相互に連通するように相対変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿って位置する上下一対の水平流路部分 4 6 C , 4 6 Cとを有し、全体として断面クランク状に形成されている。詳細には、ピストン状部材 4 0の凹部 5 8に対しその外側からシリンダ状部材 4 2のヨーク部 6 0の内周端を差し入れることで断面クランク状の流路 4 6が形成されており、ヨーク部 6 0の上下両側にそれそれ前記垂直流路部分 4 6 A , 4 6 Aが設けられるとともに、ヨーク部 6 0の内周端に沿って中間垂直流路部分 4 6 Bが設けられ、これらを連通する水平流路部分 4 6 C , 4 6 Cがヨーク部 6 0の上下両面に沿ってそれそれ設けられている。

上記電磁石 5 0は、 M R流路の上下一対の水平流路部分 4 6 C , 4 6 Cを横断するような磁路 m pを形成するように、ビストン状部材 4 0の凹部 5 8の内側に配置されている。電磁石 5 0にはリード線 6 2が接続されており、リード線 6 2 は制御部 6 4に接続されている。詳細には、ダイヤフラム 2 0の中央部に開口を設け、その開口周縁部 2 O Aをピストン状部材 4 0の下面に結合して、結合部の内側からリード線 6 2を引き出すことにより、副液室 3 2内を通過させることなくリード線 6 2を引き出している。ダイヤフラム 2 0は、橈み代を確保するため、仕切部 2 8へ向かう方向、即ち上方に突出するように折り返された中折れ部 2 0 Bを持つ断面蛇腹状に形成されている。

そして、制御部 6 4からの信号に基づき、電磁石 5 0への通電電流をコント口ールすることにより、 M R流路の水平流路部分 4 6 Cを横断する磁路 m pに流れる磁界強さを制御して M R流体 4 4の粘度を増減変化可能に構成している。なお、 MR流体 4 4は、高濃度の懸濁液中に 1〜 1 0 zm程度の粒子径をもつ強磁性金属微粒子を分散させてなるビンガム流体で、 — 4 0〜1 5 0 °Cの作動温度域を有し磁界強さの大きさによつて粘度が変化するものであり、磁気粘性流体あるいは磁気流動学的流体と呼ばれている。

以上よりなる本実施形態の防振装置では、電磁石 5 0への通電をオンにすると、 M R流体 4 4の粘度が上昇してビストン状部材 4 0が変位しにくくなり定位置に固定される。一方、電磁石 5 0への通電をオフにすると、 M R流体 4 4の粘度が小さくなつてビストン状部材 4 0が変位しやすくなり、その変位に伴って主液室 3 0と副液室 3 2の体積を可変することができるようになる。また、通電電流を制御して M R流体 4 4の粘度を調整することにより、 M R流体 4 4の粘性効果によって振動を減衰することもできる。

図 5に示すように、通電をオフにすると、オンの場合に比べて、減衰係数のピ —ク周波数（オリフィス 3 6の共振周波数）が低周波数側にシフトする。また、通電をオフにした場合、オンの場合に比べて、高周波数領域において動バネ定数が低下する。そこで、この現象を利用して以下のように制御することが好ましい。まず、その前提として、オリフィス 3 6の共振周波数を、通電オフのときにシェイク振動（例えば 1 2 H z前後）を減衰し、通電オンのときにアイドル振動 (例ぇば1 5〜2 0 11 2 ) を減衰するように設定しておく。そして、アイドル時には通電をオンにし、車両走行時には通電をオフに制御する。これにより、アイドル時には例えば 1 7 H zのアイドル振動をォリフィス 3 6で減衰することができる。また、走行時には通電をオフにすることで、オリフィス 3 6の共振周波数が 1 2 H z前後まで下がるのでシェイク振動を減衰することができるとともに、 2 0 H zを越える高周波数域 (例えば 4 0〜3 0 0 H z ) の振動に対して防振効果を発揮することができる。このように制御することにより、車両走行中における電力消費量を低減することができ、車両全体としての低燃費化に寄与することができる o

なお、制御方法は上記に限定されるものではなく、例えば以下のように制御してもよい。低周波数領域の振動が作用する条件下では通電をオンにし、ピストン状部材 4 0を定位置に固定して、オリフィス 3 6を介して主液室 3 0と副液室 3 2との間で液体を流動させて主液室 3 0内の液圧変動を吸収し、これにより低周波数領域の振動を減衰させる。そして、高周波数領域の振動が作用する条件下では通電をォフにし、あるいは通電電流を増減制御して磁界強さの大きさを調整することにより、ピストン状部材 4 0の動パネ定数を通電時よりも小さくして、高周波数領域の振動に対して防振効果を発揮させる。

本実施形態の防振装置であると、また、 M R流路 4 6を断面クランク状にし、ビストン状部材 4 0の変位方向に対して概略直交する流路部分 4 6 Cに磁路 m p を横断させる構成を採用したことにより、通電に伴い磁路横断箇所に対応する流路部分 4 6 Cの MR流体 4 4の粘度増大によって M R流体 4 4の流れを堰き止めてビストン状部材 4 0の剛性を急速に増大させることができ、通電電流に対する剛性（ばね定数）の変化率を大きくすることが可能である。従って、防振減衰性能の切り換えを少ない消費電力のもとで発揮させてランニングコストの低減が図れるとともに、切り換えの迅速化が図られる。

更に、本実施形態の防振装置であると、外筒部材 1 2における本体金具 1 6の周壁部が、内筒部材 1 0の軸直角方向への過大変位を制限するストツパとしても作用するため、別途ストツパ金具を取り付ける必要がない。

〔産業上の利用可能性〕

本発明によれば、いわゆる円筒形の防振装置において、動パネ定数や減衰係数を切り替え制御可能として、広い周波数領域にわたり防振性能を発揮させることができるとともに、防振減衰性能の切り換えを少ない消費電力のもとで発揮させてランニングコストの低減が図れるとともに、切り換えの迅速化を図ることができる。 .

Claims

請求の範囲 . 外筒部材と、その内側に軸平行に配された内筒部材と、両部材の間に介設されて両部材を結合するゴム材よりなる防振基体とを備え、前記内筒部材の軸直角方向に振動が付加される防振装置であって、

前記外筒部材に取り付けられたダイャフラムと、前記防振基体と前記ダイャフラムとの間に形成された液封入室と、該液封入室を仕切る仕切部とを備え、前記液封入室は前記仕切部により、前記防振基体にて室壁の一部が形成された主液室と、該主液室にオリフィスを介して連結されるとともに前記ダイヤフラムにて室壁の一部が形成された副液室とに仕切られ、

前記仕切部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い両液室の体積を相対的に可変する方向に変位可能なビストン状部材とその外周を取り囲むシリンダ状部材で構成され、これらピストン状部材とシリンダ状部材の間に、磁界強さに応じて粘度が変化する M R流体を流動可能な状態に密封保持する M R流路が形成され、該 M R流路を横断する磁路を形成して MR流体の粘度を変化させるための磁界強さを制御可能な電磁石が設けられ、

前記 M R流路が、前記ビストン状部材の変位方向に沿い互いに平行に位置する流路部分とそれら流路部分を相互に連通するように前記変位方向に直交又は' ほぼ直交する方向に沿って位置して磁路の横断部を構成する流路部分とを有する断面クランク状に形成されている

ことを特徴とする液体封入式防振装置。

. 前記外筒部材は、前記内筒部材を取り囲む周壁の下部側が切欠かれて、この切欠き部に下方に延びる筒状延設部を備えており、

該筒状延設部の下部側に前記防振基体に対向させて前記ダイャフラムが取着され、該筒状延設部の内側における防振基体とダイヤフラムとの間が前記液封入室とされ、該液封入室が前記筒状延設部の内側に設けられた前記仕切部により防振基体側の前記主液室とダイャフラム側の前記副液室とに仕切られたことを特徴とする請求項 1記載の液体封入式防振装置。

. 前記電磁石が、前記ピストン状部材に固定支持されている請求項 1又は 2記載の液体封入式防振装置。