JP4993358B2 - 流体封入型防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体圧作用によって防振を図る流体封入型防振装置に関するものである。

自動車のエンジンやフレームといった振動部材と支持部材とにおいて、振動部材を防振装置を介在させて支持部材に支持し、振動部材からの振動入力が支持部材に伝達するのを遮断する方法が行われている。従来は、この防振装置はゴムのソリッドであったが、最近では、ゴム弾性体の内部に非圧縮性の流体が封入されて流動抵抗を大きく設定した減衰流路で連通される二つの流体室を形成し、振動入力によって生じた流体室の変形に基づいて流体を減衰流路を通して流動させ、その流動抵抗によって減衰（防振）を図る流体封入型防振装置が主流になっている。

ところが、エンジンの振動には小振幅から大振幅まで様々のものがあり、上記の流動抵抗によるものは大振幅の振動には有効ではあるが、小振幅の振動には却って動バネ定数の上昇を来して防振性能が低下するという問題があった。このため、二つの流体室の仕切部材等に各流体室と連通する流通孔を形成して流動抵抗の小さい短絡流路を設けるとともに、仕切部材の中に流体圧によって移動又は変形する可動弁を収容している。これによると、小振幅の振動では、可動弁は流通孔を塞ぐほど大きな動きはしなので、流体は短絡流路に流れて動バネ定数は上昇しないとするものである。すなわち小振幅の振動のとき、短絡流路を閉止しなければ、流体はこちらの流路に優先的に流れるから、動バネ定数は上昇しないとするものである。

一方で、大振幅の振動時に可動弁が短絡流路を閉止するのは、可動弁が仕切部材の中で上下に動いてその上壁や下壁に密着して流通孔を塞ぐからであり、このとき、可動弁は急激に動いて上壁又は下壁に衝突して衝突音を発するという問題があった。このため、最近では、この衝突音を如何にして防ぐかということが主要なテーマになっており、下記特許文献１では、リング状をしているゴム製の可動弁の外周にＶ溝（空隙部）を形成し、Ｖ溝に臨む部位（上側及び下側接触部位）を外周に行くほど漸薄させて（変形し易くして）衝突の際の衝撃を緩和して衝突音を抑制しようとするものが示されている。

しかし、この先行例のものは、可動弁の上面及び下面とも真直であって、可動弁の厚みは収容室の高さよりも小さいことから、大振幅時には可動弁全体が上下に移動して上壁又は下壁に衝突する。したがって、その慣性力によって当然に衝撃荷重は大きくなって衝突音も大きくなるとともに、上下に移動する際には傾いたりすることがあって、上側及び下側接触部位が同時に、しかも均等に上壁及び下壁に衝突するかは疑問である。

これに対して、下記特許文献２には、可動弁の表面に凸条と凹溝を周方向に交互に形成するとともに、凸条の幅を先端側ほど薄くしたものが示されている。したがって、大振幅時の移動の際における衝突面積は小から順に大になって可動弁の弾力が衝突力と平衡した位置で止まるから、衝撃が緩和され、その結果、衝突音が小さくなるとしている。

しかし、この先行例のものも、可動弁の厚みは収容室の高さよりも小さく設定されており、大振幅時に上下に移動しなければならないのは同じであって、その際に水平姿勢のままで移動するかの疑問についても同じである。加えて、この先行のものは、可動弁の最外周は移動後方側の上壁又は下壁に密着しており、流体圧によってこれを押上げ又は押下げるにはこの密着面の下を流体が通過しなければならないから、これが瞬時に、しかもスムーズに行われるかについては疑問がある。
特開２００６−２５０２８１号公報 特開２００６−２５８２１７号公報

本発明は、仕切部材の中に可動弁を設けて振幅の大小に応じて短絡流路を開閉する防振装置において、大振幅時における可動弁の移動を最小限に抑えるとともに、可動弁が収容室の上壁又は下壁に順次衝突するようにすることで、衝撃力を緩和して衝突音の抑制を図る一方で、小振幅時における流体の移動を極力容易にして流動抵抗を減じるようにしたものである。

以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、振動部材と支持部材に取り付けられる第一取付部と第二取付部を有し、第一及び第二取付部の間にゴム弾性体を介在させ、ゴム弾性体の内部に仕切部材を隔てて受圧室と平衡室を形成する他、受圧室と平衡室を仕切部材を迂回する減衰流路と仕切部材を通過する短絡流路とで連絡させ、これら受圧室と平衡室及び減衰流路と短絡流路に非圧縮性流体を封入するとともに、仕切部材の中に収容室を設けてこの収容室に振動入力の振幅の大小に応じて上下して短絡流路を開閉する可動弁を収容した流体封入型防振装置において、
受圧室と平衡室とに臨む仕切部材の上壁と下壁に可動弁の上下投影面内で複数の流通孔を形成するとともに、可動弁を略Ｖプーリ形状をした弾性体で構成してその中心部を上壁と下壁に当接させて可動を不能とし、中心部から径方向に延びる周辺部の側面と上壁及び下壁との間並びに周辺部の外周と収容室の内周との間にそれぞれ一定の隙間をもたせ、かつ周辺部の外周に周辺部の途中まで彫り込まれるＶ溝を形成してＶ溝の両側に臨む周辺部を変形部とする一方、変形部の厚みを外周に行くほど漸薄にするとともに、流通孔を周辺部の位置に形成したことを特徴とする流体封入型防振装置を提供したものである。

また、本発明は、以上の防振装置において、請求項２に記載した、周辺部の側面に流通孔を交わして複数の突起が設けられる手段、請求項３に記載した、可動弁が径方向中心線で分割された二部材からなり、各々を背中合わせにした手段、請求４に記載した、減衰流路が仕切部材の周壁に形成される手段を提供するものである。

請求項１の手段によれば、可動弁はその中心部が仕切部材の上壁と下壁に当接したものであり、大振幅時の移動に際しても全体が移動するのではなく、変形部が弾性変形するのであるから、衝撃荷重を減らせ、しかも変形部の厚みの漸薄形状によって、この接触面積が徐々に拡がり（衝突始めと終りにはある程度の時間差がある）、結果的に衝撃を緩和して衝突音を抑制する。一方、周辺部（変形部）は上壁と下壁及び収容室の内周に対して一定の隙間を有するものであるから、小振幅時には流体は短絡通路を流動抵抗なく流動でき、動バネ定数の上昇を来さない。また、流通孔は周辺部の位置に設けられることから、可動弁に対して効果的に作用する。

請求項２の手段によれば、突起が衝突終期で上壁及び下壁に当接するから、上記した順次接触と接触域をより確実にするし、請求項３の手段によれば、可動弁の製作が容易になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本例では、自動車用のエンジンマウントを例にしており、図１は防振装置の縦断面図、図２は要部の断面図であるが、この防振装置は、振動部材であるエンジン（図示省略）に連結される第一取付部１と支持部材であるフレーム（図示省略）に固定される第二取付部２を有するものであり、これら第一及び第二取付部１、２の間にゴム弾性体３が介装されるものである。なお、第一及び第二取付部１、２は被連結部材の形状等によって様々な形状をしており、図で示される形状に限定されるものではない。

ゴム弾性体３の内部は、その中央辺りに空隙が形成されており、この空隙の中に仕切部材４を隔てて上方の受圧室５と下方の平衡室６とが隔設されている。仕切部材４は、底板、すなわち下壁７の上にポケット部を有するリング体８とこれに被さる蓋体、すなわち上壁９とで構成されており、リング体８の周囲を巻回して溝が形成され、この溝が後述する減衰流路１０を構成している。以上の受圧室５と平衡室６及び減衰流路１０には非圧縮性の流体が充填されており、これで流体封入型防振装置を構成している。したがって、上記した下壁７は平衡室６の頂壁になり、上壁９は受圧室５の底壁となるが、受圧室５の頂壁は上記した空隙の頂面ということになる。なお、平衡室６の底壁はゴムの薄い膜で構成されてダイアフラム１１を構成しており、このダイアフラム１１の中には金属製のリング１２が埋入されて仕切部材４を定位置で支えている。

図３はこの上壁９の平面図であるが、このように、上壁９と下壁７には、複数の流通孔１３、１４が形成されている。本例の流通孔１３、１４は、内外に二列になって周方向に等分に配置されているが、これに限定されるものではない。この他、減衰流路１０の上面と下面の適所には、それぞれ受圧室５と平衡室６とを連通させる流入出孔１５、１６が形成されている。これにより、受圧室５と平衡室６に充填された流体は、減衰流路１０を通って往来できることになる。

仕切部材４の内部、すなわち減衰流路１０の内周側は空間になって収容室１７に形成されており、この収容室１７の内部にゴムや樹脂からなる弾性体の可動弁１８が収容されている。この可動弁１８は、中心部１９とこれから径方向に張出する周辺部２０とからなる略Ｖプーリ形状をしているものである。そして、周辺部２０の外周には、周辺部２０の途中まで彫り込まれるＶ溝２１が形成されており、Ｖ溝２１の両側に臨む周辺部２０を変形部２２としている。したがって、変形部２２の厚みは外周に行くほどその厚みが漸薄になっている。なお、可動弁１８を収容室１７に収容した場合、その外周と収容室１７の内周との間には隙間が確保されている。また、上記した流通孔１３、１４はこの周辺部２０が位置する個所に形成されている。さらに、本例では、周辺部２０の側面（表裏面）に中心から所定の個所に周方向に複数の突起２３、２４が形成されている。この突起２３、２４の位置は特に限定されないが、上記した流通孔１３、１４が存在しない位置に形成されるのが好ましい。

可動弁１８の中心部１９は所定の半径を有するものであり、その幅は仕切部材４の上壁９と下壁７の高さと一致しており、可動弁１８を収容室１７に収容すると、中心部１９は上壁９と下壁７とで規制されて上下には動かないようになっている。一方、周辺部２０はその厚みが中心部１９の幅（厚み）よりは小さく設定されており（この場合も、中心部１９側に行くほど薄く設定されていることもある）、その両側面と上壁９及び下壁７との間には一定の隙間が設けられるものになる。なお、この隙間は、一般的には上壁９側と下壁７側とで等しく設定されているが、場合によっては違えたものでもよい。したがって、可動弁１８に外力が加わると、この周辺部２０のみは上下に動く（弾性変形する）ことになる。以上の構成により、収容室１７に可動弁１８が収容された状態で、その周辺部２０の動きを抑制したものにすると、受圧室５と平衡室６に充填された流体は上壁９と下壁７に形成された流通孔１３、１４、周辺部２０と上壁９及び下壁７との間の隙間、周辺部２０（変形部２２）の外周と収容室１７の内周との間の隙間を通って短い距離を小さい流動抵抗で流動するものとなるから、以下、これを短絡流路２５と称する。

以上の流体封入型防振装置の作用について説明すると、振動部材から下向きの振動入力がゴム弾性体３に伝達されると、その振動荷重によって受圧室５の容積は縮小する。したがって、受圧室５の流体は減衰流路１０を通って平衡室６へと流動し、平衡室６の容積を増大させる。このときの減衰流路１０の断面積や流路長は振動部材の固有振動数に対応するようにチューニングされていて流動抵抗が大きいことから、流動に伴って振動荷重を減衰させて防振する。

ところで、受圧室５と平衡室６とは短絡流路２５でも連通していることから、振動入力があると、受圧室５の流体は当然に収容室１７にも流入してくる。しかし、これを平衡室６に流出させては、流体は減衰流路１０に流れず、減衰機能は期待できない。このため、この流動を阻止しなければならないが、可動弁１８を変形させることで、この短絡流路２５を閉止するようにしている。一方で、可動弁１８が変形するときには、その変形部２２は下壁７に打ち付けられるから、衝突音を発する。この衝突音は搭乗者に不快な感じを与えることから、この衝突音を如何に抑制するかが課題であり、本発明に係る可動弁１８の形状・構造がこれを可能にしている。すなわち流体が上壁９の流通孔１３を通って収容室１７に入って来ると、可動弁１８はもっとも変形し易い変形部２２の外周側から順次下壁７に衝突して行く。

ところが、可動弁１８の中心部１９は固定されていて動かず、動くのは外周側の変形部２２であり、これにおいて、変形部２２の厚みは外周ほど漸薄になっているから、この衝突は外周から内周側に順に時間差をもって行われることになり（ゴムの弾力が流体荷重と平衡したところで変形が止まる）、衝撃は緩和され、衝突音を抑制するのである。このとき、周辺部２０の表裏面に突起２３、２４があると、衝撃の緩和と変形停止がより確実になる。なお、振動部材に上向きの振動荷重がかかるときには、流体は上記と逆の動きをするが、その防音機能については同じである。

ただし、以上はエンジンシェイクのように振幅が比較的大きい振動のときであり、こもり音のように振幅が比較的小さい振動のときには、減衰流路１０へ流れる流動量が小さく、これにおいて、減衰流路１０が上記した流動抵抗を有するものであるため、これがバネの硬さを来し（動バネ定数の上昇）、却って防振機能を阻害するのは上述したとおりである。このため、この振動のときは、流動抵抗の小さい短絡流路２５を流すようにして動バネ定数が上昇するのを防いでいる。

この短絡流路２５の開閉を行うのが上記した可動弁１８であり、小振幅時において、上壁９から流体が収容室１７に流入して来ると、その分だけ、収容室１７に充填されている流体は下壁７の流通孔１４から流出される必要がある。しかし、この可動弁１８は、流通孔１３、１４に対面している周辺部２０や変形部２２の両側面及び収容室１７の内周と対向している変形部２２の外周が上壁９、下壁７及び収容室１７の内周と一定の隙間を有しているのであるから、流動量がそれほど大きくない場合、周辺部２０が流通孔１３、１４を塞ぐほどまで変形させるには至らない。したがって、流体は大した抵抗もなく収容室１７内を通過し、減衰流路１０に流れることはない。このように、本発明に係る可動弁１８は、大振幅時の衝突音を抑制するだけではなく、小振幅時におけるバネの軟らかさも可能にするのが大きな特徴である。

図４は可動弁１８の他の例を示す断面図であるが、本例のものは、可動弁１８に突起２３、２４が設けられていないものであり、製作が容易な点が特徴である。図５も可動弁１８の他の例を示す断面図であるが、本例のものは、可動弁１８を径方向の中心で二分割し、これを接合した状態で収容室１７に収容したものであり、成形加工が容易な点に特徴がある。なお、可動弁１８の中心部１９は上壁９と下壁７に当接するものであるから、分割片同士を接着剤等で敢えて接着する必要はないが、接着すればより強度が増す。

以上は、本発明の基本的な形態であるが、本発明はこの他に種々改変された形態をとることがある。具体的には、受圧室、平衡室といった名称はこれに限るものではないし、そのいずれが振動部材、支持部材に取り付けられてもよい。また、二つの取付部はどちらが振動部材、支持部材に取り付けられるものであってもよいし、受圧室、平衡室は上下に配されるものに限らず、水平又は斜めに配されるものであってもよい。さらに、適用対象は自動車に限らず、振動数が変わる振動部材であれば、その支持部材に対して防振支持するものに適用できる。

本発明に係る防振装置の縦断面図である。 本発明に係る防振装置の要部の断面図である。 本発明に係る防振装置の仕切部材の上壁の平面図である。 本発明に係る防振装置の可動弁の他の例を示す断面図である。 本発明に係る防振装置の可動弁の他の例を示す断面図である。

１ 第一取付部
２ 第二取付部
３ ゴム弾性体
４ 仕切部材
５ 受圧室
６ 平衡室
７ 仕切部材の下壁
８ リング体
９ 仕切部材の上壁
１０ 減衰流路
１１ ダイアフラム
１２ リング
１３ 流通孔
１４ 流通孔
１５ 流入出孔
１６ 流入室孔
１７ 収容室
１８ 可動弁
１９ 可動弁の中心部
２０ 可動弁の周辺部
２１ Ｖ溝
２２ 変形部
２３ 突起
２４ 突起
２５ 短絡流路

Claims (4)

1. 振動部材と支持部材に取り付けられる第一取付部と第二取付部を有し、第一及び第二取付部の間にゴム弾性体を介在させ、ゴム弾性体の内部に仕切部材を隔てて受圧室と平衡室を形成する他、受圧室と平衡室を仕切部材を迂回する減衰流路と仕切部材を通過する短絡流路とで連絡させ、これら受圧室と平衡室及び減衰流路と短絡流路に非圧縮性流体を封入するとともに、仕切部材の中に収容室を設けてこの収容室に振動入力の振幅の大小に応じて上下して短絡流路を開閉する可動弁を収容した流体封入型防振装置において、
   受圧室と平衡室とに臨む仕切部材の上壁と下壁に可動弁の上下投影面内で複数の流通孔を形成するとともに、可動弁を略Ｖプーリ形状をした弾性体で構成してその中心部を上壁と下壁に当接させて可動を不能とし、中心部から径方向に延びる周辺部の側面と上壁及び下壁との間並びに周辺部の外周と収容室の内周との間にそれぞれ一定の隙間をもたせ、かつ周辺部の外周に周辺部の途中まで彫り込まれるＶ溝を形成してＶ溝の両側に臨む周辺部を変形部とする一方、変形部の厚みを外周に行くほど漸薄にするとともに、流通孔を周辺部の位置に形成したことを特徴とする流体封入型防振装置。
2. 周辺部の側面に流通孔を交わして複数の突起が設けられる請求項１の流体封入型防振装置。
3. 可動弁が径方向中心線で分割された二部材からなり、各々を背中合わせにした請求項１又は２の流端封入型防振装置
4. 減衰流路が仕切部材の周壁に形成される請求項１〜３いずれかの流体封入型防振装置。