WO2004067993A1

WO2004067993A1 - 液体封入式防振装置

Info

Publication number: WO2004067993A1
Application number: PCT/JP2003/004585
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: JP2004232707A; AU2003236071A1

Abstract

内筒（10）と外筒（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（16）とダイヤフラム（24）にて室壁の一部が形成された副液室（18）を設けた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（16）の室壁の一部を振動付加時の防振基体（14）の弾性変形に伴い主液室（16）のみの体積を可変するように変位可能なピストン状部材（28）とシリンダ状部材（30）で構成し、両者（28）（30）間に磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体（34）を密封保持し、また磁界強さを制御可能な電磁石（40）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承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拫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だものが提案されている。例えば、日本国特閧 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ヱイク振動を吸収し、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、シヱイ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ィ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、日本国特閧 2 0 0 2 - 2 0 6 5 9 1号公報には、力ッ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形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、同公報に開示された技術は主液室と副液室とを区画する仕切部を持つものに適用されるものであり、このような仕切部を通常持たないいわゆる円筒形の防振装置には適用することができない。また、この防振装置では、電磁石を仕切部に一体に組付けることにより装置全体のコンパクト化を図っているが、上記の仕切部に電磁石を設ける場合、電磁石用のリード線を液室内を通さずに引き出すための工夫が必要となる。そのため、同公報では、ダイヤフラムの中央部に開口を設け、その開口周縁部を仕切部の下面に結合して、結合部の内側からリ一ド線を引き出すことにより、液室内を通過させることなくリード線を引き出すようにしているが、このようにダイヤフラムの中央部を仕切部に結合させた場合、ダイヤフラムの橈み代を確保することが難しく、十分な橈み代を確保するために断面蛇腹状に折り返した形状とすると、ダイヤフラムの耐久性を損なうことが懸念される。

なお、日本国特開平 7— 2 2 4 8 8 5号公報や日本国特開平 5— 1 6 4 1 8 1 号公報には、主液室の室壁の一部を振動板により構成し、この振動板を可動コィルへの通電による電磁力で加振することにより、主液室内の内圧を制御するようにしたものが提案されている。しかしながら、このように振動板を加振する夕ィプの防振装置は、そのための部品コストが高く、また消費電力も大きいという問題がある。

〔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、いわゆる円筒形の防振装置にも適用できる高い設計自由度を持ち、低コストで消費電力も少ないものでありながら、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液体封入式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、第 1取付部材と、第 2取付部材と、これら取付部材の間に介設されて両取付部材を結合するゴム材よりなる防振基体と、該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、前記主液室の室壁の一部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い該主液室のみの体積を可変するように相対変位可能なビストン状部材とシリンダ状部材で構成され、前記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たものである。

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、ピストン状部材を定位置に固定したり、主液室の体積を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。そして、特に本発明によれば、ビストン状部材を主液室のみの体積を可変するように設けるので、主液室と副液室とを区画する仕切部のないいわゆる円筒形の防振装置にも適用することができ、設計自由度が高い。更に、上記従来の振動板を加振するタイプの防振装置に比べて、部品コストを抑え、更に消費電力も低減される。

本発明の防振装置は、第 1取付部材と第 2取付部材が軸部材とこれを軸平行に取り囲む外筒部材からなり、これら軸部材及び外筒部材の軸直角方向に振動が付加される、いわゆる円筒形の防振装置であって、前記軸部材を挟んで相対する一方側に前記防振基体により主液室が形成され、他方側に前記ダイャフラムにより副液室が形成されてもよい。この場合、外筒部材にシリンダ状部材としての凹部が設けられ、該凹部内にビストン状部材が外筒部材の軸直角方向に変位可能に配されていることが好ましい。このように円筒形の場合、外筒部材の周方向において比較的自由にビストン状部材及びシリンダ状部材を配置することができる。また、本発明の防振装置は、第 1取付部材が筒状をなし、第 2取付部材が該第 1取付部材の軸心上に配置されて、該第 1取付部材の軸方向に振動が付加される、いわゆるお椀形の防振装置であって、前記ダイヤフラムが前記防振基体に対向させて前記第 1取付部材に取り付けられて、該第 1取付部材の内側における防振基体とダイヤフラムとの間に前記主液室と前記副液室が形成されてもよい。この場合、主液室と副液室との間を仕切る仕切部を備え、該仕切部の主液室側の面にシリンダ状部材としての凹部が設けられ、該凹部内にピストン状部材が前記第 1取付部材の軸方向に変位可能に配されていることが好ましい。この構造では、仕切部内を通して電磁石用のリード線を引き出すことができるので、仕切部自体を変位させる従来の構造に比べて製造が容易であり、またダイヤフラムの耐久性の問題も生じない。

本発明の防振装置において、前記電磁石はビス 1、ン状部材に設けられることが好ましく、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。

また、本発明の防振装置においては、前記 M R流路が、ピストン状部材とシリンダ状部材の相対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相対変位方向に直交又はほぼ直交する方向に沿つ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が好ましい。

このように 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 MR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、 MR流体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、振動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卜の低減が図れるとともに、切り換えの迅速化が図られる。

〔図面の簡単な説明〕

図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る液体封入式防振装置の縦断面図、図 2は、同防振装置の要部拡大断面図、

図 3は、図 1の III— ΠΙ線断面図、

図 4は、図 1の IV— IV線断面図、

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、図 6は、第 2の実施形態に係る液体封入式防振装置の縦断面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

本発明の第 1の実施形態に係る液体封入式防振装置について、図 1〜5に基づいて説明する。

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承するエンジンマウントであり、エンジン側に取り付けられる横設された内筒 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 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 1 0及び外筒 1 2の軸直角方向に振動が付加される、いわゆる円筒形の液体封入式防振装置である。

内筒 1 0と外筒 1 2の間には、防振基体 1 4によって室壁の一部が形成された主液室 1 6と、防振基体 1 4から延びた薄肉ゴム膜からなる可撓性のダイヤフラム 2 4により室壁の一部が形成された副液室 1 8とが設けられている。主液室 1 6は内筒 1 0の下側に防振基体 1 4の凹部により形成され、副液室 1 8は内筒 1 0の上側に空隙 1 9を介在させて設けられたダイヤフラム 2 4により形成されている。

主液室 1 6と副液室 1 8とは、外筒 1 2の内面に沿って周方向に延びるオリフイス 2 0により互いに連通されている。オリフィス 2 0は、外筒 1 2の内側にやや小径の中間筒 2 2を設けて、該中間筒 2 2と外筒 1 2との間に所定の幅及び高さの流路を設けることで形成されている。

外筒 1 2は、詳細には内外二重に構成されており、内側金具 1 2 Aの内周面に防振基体 1 4が取り付けられ、外側金具 1 2 Bが内側金具 1 2 Aの外周にかしめ固定されている。

主液室 1 6の内部には、樹脂製のフロート 2 5が配されており、内筒 1 0の軸直角方向への過大変位を規制するストツバとして作用している。また、主液室 1 6は、内筒 1 0下方の主液室本体部 1 6 Aから.外筒 1 2の内周面に沿って周方向にかつ上方に延びる延長部 1 6 Bを備える。延長部 1 6 Bの高さ（外筒の軸直角方向における寸法）は本体部 1 6 Aの高さよりも十分小さく設定されている。そして、この主液室の延長部 1 6 Bに MR機構部 2 6が設けられている。 MR 機構部 2 6は、振動付加時の防振基体 1 4の弾性変形に伴い主液室 1 6のみの体積を可変するように変位可能なビストン状部材 2 8とシリンダ状部材 3 0とを備えてなり、主液室 1 6の室壁の一部を構成する。

外筒 1 2は、内向きに開口しかつ外方に張り出し形成された凹形成部 3 2を備え、この凹形成部 3 2内にシリンダ状部材 3 0としての凹部が設けられている。そして、この凹部内に円盤状のビストン状部材 2 8が外筒 1 2の軸直角方向に変位可能に配されている。

シリンダ状部材 3 0の内側におけるピストン状部材 2 8との間には、磁界強さによつて粘度が変化する MR流体 3 4を流動可能な状態に密閉保持する MR流路 3 6が全周にわたって設けられている。 MR流路 3 6は、薄肉のカバーゴム 3 8 によりシールされている。

図 2に示すように、ピストン状部材 2 8は、 M R流路 3 6を横断する磁路 m p を形成して M R流体 3 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 4 0と、電磁石 4 0を保持するボビン 4 2と、ボビン 4 2 を締結ボルト 4 4を用いて上下に挟み込むように保持するケース 4 6とからなる。ケース 4 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 2 8は外周面に周方向に延びる凹部 4 8を持つ短円柱状に形成されている。

シリンダ状部材 3 0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 2 8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 5 0が設けられている。また、シリンダ状部材 3 0の凹部底面は、ピストン状部材 2 8との接触を和らげる突起を持つゴム 5 1で被覆されている。

MR流路 3 6は、ビストン状部材 2 8とシリンダ状部材 3 0との相対変位方向に沿って互いに平行に位置する垂直流路部分 3 6 A及び中間垂直流路部分 3 6 B と、両者 3 6 A , 3 6 Bを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水平流路部分 3 6 Cとを有し、断面クランク状に形成されている。この断面クランク状の流路 3 6は、ピストン状部材 2 8の凹部 4 8に対しその外側からシリンダ状部材 3 0のヨーク部 5 0の内周端を差し入れることで形成されている。

上記電磁石 4 0は、 M R流路の水平流路部分 3 6 Cを横断するような磁路 m p を形成するように、ピストン状部材 2 8の凹部 4 8の内側に配置されてい'る。電磁石 4 0にはリード線 5 2が接続されており、リード線 5 2は M R流路 3 6を通つてシリンダ状部材 3 0の凹部底部から外側に引き出され、制御部 5 4に接続されている。そして、制御部 5 4からの信号に基づき、電磁石 4 0への通電電流をコントロールすることにより、 MR流路の水平流路部分 3 6 Cを横断する磁路 m pに流れる磁界強さを制御して MR流体 3 4の粘度を増減変化可能に構成している。なお、 M R流体 3 4は、高濃度の懸濁液中に 1 ~ 1 0 m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、一 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 4 0への通電をオンにすると、 M R流体 3 4の粘度が上昇してビストン状部材 2 8が変位しにくくなり定位置に固定される。一方、電磁石 4 0への通電をオフにすると、 M R流体 3 4の粘度が小さくなつてビストン状部材 2 8が変位しやすくなり、その変位に伴って主液室 1 6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 MR 流体 3 4の粘度を調整することにより、 M R流体 3 4の粘性効果によつ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、減衰係数のピーク周波数（オリフィス 2◦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パネ定数が低下する。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 2 0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 (例えば 1 5〜2 0 H z ) 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のアイドル振動をオリフィス 2 0で減衰することができる。また、走行時には通電をォフにすることで、オリフィス 2 0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。

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 2 8を定位置に固定して、オリフィス 2 0を介して主液室 1 6から副液室 1 8に液体を流動させて主液室 1 6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オフにし、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 2 8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。

図 6は、第 2の実施形態に係る液体封入式防振装置を示したものである。この防振装置は、筒状をなし車体側に取付固定される下側取付金具 6 0と、その軸心上に配されてエンジン側に取り付けられる上側取付金具 6 2とを、ゴム材よりなる防振基体 6 4を介して結合してなり、下側取付金具 6 0の軸方向に振動が付加される、いわゆるお椀形の液体封入式防振装置である。

防振基体 6 4は、外形が略截頭円錐形をなし、その上部軸心上に上側取付金具 6 2の下部が加硫成形手段により埋設されており、防振基体 6 4の下端外周部が下側取付金具 6 0の上部内周面に加硫成形手段により接着固定されている。

下側取付金具 6 0の下部側には、防振基体 6 4と対向するようにゴム膜よりなるダイヤフラム 6 6が装着されている。ダイヤフラム.6 6は、外周部にリング状の補強金具 6 8を備えて、この補強金具 6 8により下側取付金具 6 0の下端に取付固定されている。

下側取付金具 6 0の内側には、ダイヤフラム 6 6と防振基体 6 4との間に密閉された液室 7 0が形成されており、液室 7 0における下側取付金具 6 0の内周には、外周にオリフィス 7 2を形成する円盤状の仕切部材 Ί 3が液密に嵌着されており、液室 7 0は、この仕切部材 7 3により上下に仕切られている。仕切部材 7 3の上側には、防振基体 6 4にて室壁の一部が形成された主液室 7 4が設けられ、仕切部材 7 3の下側には、ダイヤフラム 6 6にて室壁の一部が形成された副液室 7 6が設けられ、両液室 7 4， 7 6はオリフィス 7 2を介して連結されている。仕切部材 7 3の上面、即ち主液室 7 4側の面には、第 1の実施形態と同様の M R機構部 2 6が設けられている。すなわち、仕切部材 7 3には、主液室 7 4側に開口するシリンダ状部材としての凹部 7 8が設けられており、この凹部 7 8内に上記のピストン状部材 2 8が下側取付金具 6 0の軸方向（即ち、上下方向）に変位可能に配されている。従って、この実施形態でも、ピストン状部材 2 8は振動付加時の防振基体 6 4の弾性変形に伴い主液室 7 4のみの体積を可変するように変位可能である。

なお、この実施形態では仕切部材 7 3がシリンダ状部材となるため、これが非磁性あるいは弱磁性材質からなる。また、電磁石 4 0用のリード線 5 2は仕切部材 7 3の内部を通り、更に下側取付金具 6 0を貫通して水平に引き出されて制御部 5 4に接続されている。 MR機構部 2 6のその他の構成は第 1の実施形態と同様であるため説明は省略する。

第 2の実施形態の防振装置においても、第 1の実施形態と同様、通電をオンにするとピストン状部材 2 8が変位しにくくなり定位置に固定され、また、通電をオフにするとビストン状部材 2 8が変位しやすくなりその変位に伴つて主液室 7 4の体積を可変することができる。制御方法についても第 1の実施形態と同様の制御が可能である。

〔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も適用できる高い設計自由度を持ち、低コストで消費電力も少ないものでありながら、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液体封入式防振装置が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1取付部材と、第 2取付部材と、これら取付部材の間に介設されて両取付部材を結合するゴム材よりなる防振基体と、該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ダイヤフラムにて室壁の一部が形成された副液室とを備え、

前記主液室の室壁の一部が、振動付加時の前記防振基体の弾性変形に伴い該主液室のみの体積を可変するように相対変位可能なビストン状部材とシリンダ状部材で構成され、

前記ビ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 MR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た

ことを特徴とする液体封入式防振装置。

2 . 前記第 2取付部材が軸部材であり、前記第 1取付部材が該軸部材を軸平行に取り囲む外筒部材であり、これら軸部材及び外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、

前記軸部材を挟んで相対する一方側に前記防振基体により前記主液室が形成され、他方側に前記ダイヤフラムにより前記副液室が形成さ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。

3 . 前記外筒部材に前記シリンダ状部材としての凹部が設けられ、該凹部内に前記ビストン状部材が外筒部材の軸直角方向に変位可能に配されたことを特徴とする請求項 2記載の液体封入式防振装置。

4 . 前記第 1取付部材が筒状をなし、前記第 2取付部材が該第 1取付部材の軸心上に配置されて、該第 1取付部材の軸方向に振動が付加される防振装置であつて、

前記ダイャフラムが前記防振基体に対向させて前記第 1取付部材に取り付けられて、該第 1取付部材の内側における防振基体とダイヤフラムとの間に前記主液室と前記副液室が形成さ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。

. 前記主液室と前記副液室との間を仕切る仕切部を備え、該仕切部の主液室側の面に前記シリンダ状部材としての凹部が設けられ、該凹部内に前記ビストン状部材が前記第 1取付部材の軸方向に変位可能に配されたことを特徴とする請求項 4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設けられた請求項 1記載の液体封入式防振装置。

. 前記 MR流路が、前記のビストン状部材とシリンダ状部材の相対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請求項 1〜 6のいずれかに記載の液体封入式防振装置。