JP2018115718A - 防振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数が比較的小さく振幅が比較的大きい振動と、周波数が比較的大きく振幅が比較的小さい振動と、の両者の振動に対する特性を向上させた防振装置を提供する。【解決手段】防振装置１は、外筒１１と、内側部材１２と、弾性体１３と、仕切部材１７と、中間筒３１と、区画部材３２と、を備える。弾性体は、外筒と内側部材とを連結する。仕切部材は、外筒内の液室１４を主液室１５と副液室１６とに区画する。仕切部材には、オリフィス通路２１が形成されている。中間筒３１は、外筒と内側部材との間に配設され、弾性体に連結されている。区画部材は中間筒に連結され、主液室を第１主液室１５ａと第２主液室１５ｂとに区画する。区画部材には、収容室３７、第１連通孔３７ａ、および第２連通孔３７ｂが形成されている。収容室内には、第１主液室と第２主液室との圧力差に応じて変位若しくは変形する可動部材３６が収容されている。【選択図】図１

Description

本発明は、防振装置に関する。

従来から、下記特許文献１に示されるような防振装置が知られている。この防振装置内には液室が形成されており、この液室は仕切部材によって主液室と副液室とに区画されている。仕切部材には、主液室と副液室とを連通するオリフィス通路が形成されており、振動の入力に応じてオリフィス通路内を液体が流通することで、振動を吸収および減衰させることができる。

国際公開第２０１０／１１９５９５号

ところで、この種の防振装置では、周波数が比較的小さく振幅が比較的大きい振動（以下、大振動という）と、周波数が比較的大きく振幅が比較的小さい振動（以下、微振動という）と、の両者の振動に対する特性を向上させることが求められている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、大振動および微振動の両者の振動に対する特性を向上させた防振装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の防振装置は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される外筒、および他方に連結される内側部材と、前記外筒と前記内側部材とを連結した弾性体と、前記外筒内の液室を、前記弾性体を隔壁の一部とする主液室と副液室とに区画する仕切部材と、を備え、前記仕切部材に、前記主液室と前記副液室とを連通するオリフィス通路が形成された防振装置であって、前記外筒と前記内側部材との間に配設されるとともに、前記弾性体に連結された中間筒と、前記中間筒に連結されるとともに、前記主液室を、前記弾性体のうち前記中間筒より径方向内側に位置する内側部分を隔壁の一部とする第１主液室と、前記弾性体のうち前記中間筒より径方向外側に位置する外側部分を隔壁の一部とする第２主液室と、に区画する区画部材と、を備え、前記内側部材は、前記中間筒の径方向内側に配設され、前記区画部材は、収容室、前記収容室と前記第１主液室とを連通する第１連通孔、および前記収容室と前記第２主液室とを連通する第２連通孔が形成された区画部材本体と、前記収容室内に収容されるとともに、前記第１主液室と前記第２主液室との圧力差に応じて変位、若しくは変形する可動部材と、を備え、前記区画部材本体は、前記主液室内に位置する前記中間筒の一端開口部を閉塞していることを特徴とする。

本発明の防振装置によれば、収容室内には軸方向に変形可能または変位可能な可動部材が収容されており、大振動が防振装置に入力される場合には、収容室に流入した液体の流れの勢いが強いために可動部材が収容室の壁面に強く押し付けられて、第１連通孔または第２連通孔が閉塞される。これにより、収容室を通じた第１主液室と第２主液室との間の液体の往来が規制されるため、内側部材の区画部材に対する軸方向の変位が抑制される。このとき、弾性体のうち外側部分を弾性変形させながら、内側部材、区画部材、および中間筒が一体として軸方向に弾性変位するため、振動に応じて主液室に液圧を及ぼす有効受圧面積が大きくなり、大きな流量の液体をオリフィス通路に流入させることで優れた減衰性能を発揮させ、エンジンなどの振動を早期に収束させ、乗り心地の向上を図ることができる。
さらにこのとき、弾性体のうち内側部分よりも径方向外側に位置しており変形しにくい外側部分を弾性変形させることで、防振装置全体の動的ばね定数を確実に大きくすることが可能となり、エンジンなどの振動を小さく抑えることで、乗り心地をさらに向上させることができる。
一方、微振動が防振装置に入力される場合には、収容室に対して流入および流出する液体の流れの勢いが比較的弱いため、可動部材によって第１連通孔および第２連通孔が閉塞されず、収容室を通じた第１主液室と第２主液室との間の液体の往来が許容される。これにより、内側部材の区画部材に対する軸方向の変位が許容され、弾性体のうち内側部分を弾性変形させながら内側部材が区画部材に対して軸方向に変位するため、主液室の前記有効受圧面積が小さくなり、第１主液室から第２主液室に流入する液体の量を小さくすることが可能となり、この防振装置の動的ばね定数が上昇するのを確実に抑えることで、エンジンなどから車体などに伝わる振動を効果的に抑制できる。
また、可動部材を収容する収容室が、中間筒に連結された区画部材本体に形成されているため、大振動および微振動の入力時に可動部材が収容室の内面に衝突しても、この衝撃力が外筒若しくは内側部材に伝播する前に弾性体に吸収されることとなり、振動受部に伝播するのを抑えることができる。

ここで、前記中間筒は、前記弾性体を前記内側部分と前記外側部分とに径方向に分断し、前記内側部分は、前記内側部材と前記中間筒とを連結し、前記外側部分は、前記外筒と前記中間筒とを連結していてもよい。

この場合、弾性体が内側部分と外側部分とに分断されているため、弾性体のうち、大振動が入力された場合に主に弾性変形する外側部分と、微振動が入力された場合に主に弾性変形する内側部分と、のそれぞれの剛性などを容易に調整することができる。これにより、大振動および微振動の両者に対する防振装置の特性を容易にチューニングすることが可能となる。

また、前記弾性体のうち、前記内側部分は、前記外側部分より剛性が低くてもよい。

この場合、弾性体の外側部分の剛性が高いため、大振動の入力時に内側部材および区画部材が軸方向に変位しにくくなり、この防振装置の動的ばね定数を確実に高めて、減衰性能をより一層向上させることができる。
また、弾性体の内側部分の剛性が低いため、微振動の入力時に内側部材が区画部材に対して変位しやすくなり、防振装置の動的ばね定数の上昇をより確実に抑えることができる。

本発明によれば、周波数が比較的小さく振幅が比較的大きい振動と、周波数が比較的大きく振幅が比較的小さい振動と、の両者の振動に対する特性を向上させた防振装置を提供することができる。

本実施形態に係る防振装置の縦断面図である。

以下、第１実施形態に係る防振装置の構成を、図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、防振装置１は、振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される外筒１１、および他方に連結される内側部材１２と、外筒１１と内側部材１２とを連結した弾性体１３と、液体が封入される外筒１１内の液室１４を、外筒１１の中心軸線Ｏに沿う軸方向に沿って、弾性体１３を隔壁の一部とする主液室１５、および副液室１６に区画する仕切部材１７と、を備えている。

この防振装置１が、例えば自動車のエンジンマウントとして使用される場合、外筒１１が振動受部としての車体に連結され、内側部材１２が振動発生部としてのエンジンに連結される。これにより、エンジンの振動が車体に伝達することが抑えられる。

ここで、本実施形態では、仕切部材１７に対して前記軸方向に沿う主液室１５側を上側といい、副液室１６側を下側という。また、この防振装置１を前記軸方向から見た平面視において、中心軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、中心軸線Ｏ回りに周回する方向を周方向という。

外筒１１の下端部には、径方向外側に向けて突出する環状の固定部１１ａが形成されている。外筒１１の内周面には、その軸方向における中央部から上端部にわたって、上側に向かうに従い漸次径方向外側に向けて延びるテーパ部１１ｂが形成されている。外筒１１の内周面のうちテーパ部１１ｂの下側の部分および外筒１１の下端開口縁は、被覆ゴムにより覆われている。被覆ゴムは、弾性体１３と一体に形成されている。

内側部材１２は、後述する中間筒３１の径方向内側に配設されている。内側部材１２は、棒状に形成されるとともに、前記中心軸線Ｏと同軸に配設されている。内側部材１２は、外筒１１の径方向内側に配設されている。内側部材１２の上端面には、軸方向下側に延びる雌ねじ部１２ｂが形成されている。内側部材１２の外周面は、下側に向かうに従い漸次縮径している。内側部材１２の下端部は、外筒１１の上端開口縁より下側に位置している。

弾性体１３は、外筒１１のテーパ部１１ｂと内側部材１２の外周面とを連結している。弾性体１３の外周側は、外筒１１のテーパ部１１ｂに加硫接着されている。弾性体１３の内周側は、内側部材１２の外周面に加硫接着されている。弾性体１３は、径方向外側から内側に向かうに従い漸次上側に向けて延びている。弾性体１３により、外筒１１の上端開口部が密閉されている。

仕切部材１７には、主液室１５と副液室１６とを連通するオリフィス通路２１が形成されている。仕切部材１７は、偏平な筒状に形成された本体部材２２と、本体部材２２の内側を閉塞する円板状の閉塞部材２３と、を備えている。
本体部材２２には、上端開口縁から径方向外側に向けて突出する上側フランジ２２ａと、内周面から径方向内側に向けて突出する環状の内フランジ２２ｂと、下端開口縁から径方向外側に向けて突出する下側フランジ２２ｃと、が形成されている。上側フランジ２２ａの外周縁は、被覆ゴムを介して外筒１１内に液密に嵌合している。下側フランジ２２ｃの上面の一部と外筒１１の下端縁との間には、被覆ゴムが挟まれている。

本体部材２２の外周面と、上側フランジ２２ａの下面と、下側フランジ２２ｃの上面と、により、先述のオリフィス通路２１が画成されている。オリフィス通路２１は、上側フランジ２２ａに形成された不図示の主液室側開口を通じて主液室１５に連通し、下側フランジ２２ｃに形成された不図示の副液室側開口を通じて副液室１６に連通している。
防振装置１への振動の入力に伴って、オリフィス通路２１を通して液体が往来すると、オリフィス通路２１内で液柱共振が生じて振動が減衰、吸収される。
閉塞部材２３は、内フランジ２２ｂ上に載置され、不図示のボルトなどにより内フランジ２２ｂに固定されている。

仕切部材１７の下側には、環状のダイヤフラムリング１８が配設されている。ダイヤフラムリング１８の内周面に、ゴム材料などで弾性変形可能に形成されたダイヤフラム１９の外周部が加硫接着されている。外筒１１の固定部１１ａ、仕切部材１７の本体部材２２における下側フランジ２２ｃ、およびダイヤフラムリング１８にはそれぞれ、軸方向に延びる貫通孔が形成されており、各貫通孔がボルト等で締結されることで、ダイヤフラムリング１８およびダイヤフラム１９が仕切部材１７を介して外筒１１に固定されている。ダイヤフラム１９は、外筒１１の下端開口部を密閉している。
ダイヤフラム１９および弾性体１３により、液体が封入される液室１４が外筒１１内に画成されている。なお、液室１４に封入される液体としては、例えば水やエチレングリコールなどを用いることができる。なお、ダイヤフラム１９は、副液室１６内への液体の流入および流出に伴い拡縮変形する。

ここで、本実施形態における防振装置１は、外筒１１と内側部材１２との間に配設された中間筒３１と、主液室１５を第１主液室１５ａと第２主液室１５ｂとに区画する区画部材３２と、を備えている。

中間筒３１は、上側から下側に向かうに従って漸次径方向内側に向けて延びる傾斜筒部３１ａと、傾斜筒部３１ａの下端部から下側に向けて延びる直筒部３１ｂと、を有する。直筒部３１ｂの下端開口縁には、上側に向けて延びる雌ネジ部３１ｃが形成されている。中間筒３１は、弾性体１３に連結されるとともに、弾性体１３を、中間筒３１より内側の内側部分１３ａと、中間筒３１より外側の外側部分１３ｂと、に径方向に分断している。内側部分１３ａは、内側部材１２と中間筒３１とを連結しており、外側部分１３ｂは、外筒１１と中間筒３１とを連結している。内側部分１３ａは、外側部分１３ｂより剛性が低い。

中心軸線Ｏに沿う縦断面視において、傾斜筒部３１ａにおける外周面の中心軸線Ｏに対する傾きと、外筒１１におけるテーパ部１１ｂの中心軸線Ｏに対する傾きと、は略同等になっている。これにより、中間筒３１が外筒１１に対して下降すると、弾性体１３の外側部分１３ｂが径方向に圧縮される。

第１主液室１５ａは、弾性体１３の内側部分１３ａにおける内周面と、区画部材３２の上面と、により画成されている。これにより、第１主液室１５ａは、内側部分１３ａを隔壁の一部としている。
第２主液室１５ｂは、弾性体１３の外側部分１３ｂにおける内周面と、外筒１１の内周面と、仕切部材１７の上面と、により画成されている。これにより、第２主液室１５ｂは、外側部分１３ｂを隔壁の一部としている。

区画部材３２は、上側部材３３および下側部材３４からなる区画部材本体３５と、円板状の可動部材３６と、を備えている。区画部材本体３５は、主液室１５内に位置する中間筒３１の一端開口部３１ｄを閉塞している。
上側部材３３は、円板状に形成されるとともに、その外周縁には下側に向けて突出する収容筒部３３ｂが形成されている。上側部材３３には、収容筒部３３ｂを軸方向に貫通する締結孔３３ａが形成されている。下側部材３４は、収容筒部３３ｂと同等の外径を有する円板状に形成され、収容筒部３３ｂの下端開口縁に当接している。下側部材３４の外周縁には、これを軸方向に貫通する締結孔３４ａが形成されている。不図示のボルトが、上側部材３３および下側部材３４の締結孔３３ａ、３４ａを通して中間筒３１の雌ネジ部３１ｃに螺着されることで、区画部材本体３５が中間筒３１に固定されている。

区画部材本体３５には、可動部材３６を収容する収容室３７と、上側部材３３を軸方向に貫通する第１連通孔３７ａと、下側部材３４を軸方向に貫通する第２連通孔３７ｂと、が形成されている。第１連通孔３７ａおよび第２連通孔３７ｂはそれぞれ、周方向および径方向に間隔を空けて複数形成されている。
収容室３７は、上側部材３３の下面と、可動部材３６を囲繞する収容筒部３３ｂの内周面と、下側部材３４の上面と、により画成されている。第１連通孔３７ａは、収容室３７と第１主液室１５ａとを連通している。第２連通孔３７ｂは、収容室３７と第２主液室１５ｂとを連通している。これにより、第１主液室１５ａは、収容室３７、第２主液室１５ｂ、および仕切部材１７のオリフィス通路２１を通じて、副液室１６に連通している。オリフィス通路２１の流路抵抗は、第１連通孔３７ａおよび第２連通孔３７ｂの流路抵抗より大きい。

可動部材３６は、ゴムなどの弾性部材により円板状に形成されている。可動部材３６の外径は収容筒部３３ｂの内径よりも小さい。可動部材３６のうち、径方向外端部の厚みは上側部材３３の下面と下側部材３４の上面との間の軸方向の距離よりも大きく、その他の部分の厚みは、前記距離よりも小さくなっている。このため、可動部材３６の径方向外端部は上側部材３３および下側部材３４により軸方向で挟まれて固定されており、可動部材３６の径方向中央部と収容室３７の内面との間には、軸方向の隙間が形成されている。可動部材３６は、第１主液室１５ａと第２主液室１５ｂとの圧力差に応じて変形する。

次に、以上のように構成された防振装置１の作用について説明する。

防振装置１に軸方向の振動が入力されると、外筒１１および内側部材１２を互いに連結する弾性体１３を弾性変形させながら、外筒１１と内側部材１２とが軸方向に相対的に変位する。
ここで、大振動が防振装置１に入力された場合には、収容室３７に流入する液量が大きいために可動部材３６が収容室３７の壁面に強く押し付けられて、第１連通孔３７ａまたは第２連通孔３７ｂが閉塞される。これにより、第１連通孔３７ａを通じた第１主液室１５ａと収容室３７との間の液体の往来、および第２連通孔３７ｂを通じた第２主液室１５ｂと収容室３７との間の液体の往来が規制される。従って、内側部材１２の区画部材３２に対する軸方向の変位が抑制され、内側部材１２、区画部材３２、および中間筒３１が弾性体１３のうち外側部分１３ｂを弾性変形させながら一体として軸方向に弾性変位する。このため、入力される振動に応じて主液室１５に液圧を及ぼす有効受圧部の面積（以下、有効受圧面積という）が大きくなる。

大振動の場合の有効受圧面積Ｓ２は、可動部材３６により第１主液室１５ａと第２主液室１５ｂとの連通を遮断した状態で、内側部材１２を外筒１１に対して１ｍｍ下降させたときに、第２主液室１５ｂから副液室１６に押し出される液体の体積の値で表される。有効受圧面積Ｓ２は、図１に示すように、区画部材３２の下面の面積と略同等になる。

一方、微振動が防振装置１に入力された場合には、収容室３７に対して流入および流出する液量が比較的小さくなるため、可動部材３６によって第１連通孔３７ａおよび第２連通孔３７ｂが閉塞されない。このとき可動部材３６は、径方向外端部を固定端として、径方向中央部が軸方向に往復するように弾性変形する。この弾性変形に伴い、第１連通孔３７ａを通じた第１主液室１５ａと収容室３７との間の液体の往来、および第２連通孔３７ｂを通じた第２主液室１５ｂと収容室３７との間の液体の往来が許容される。このため、内側部材１２の区画部材３２に対する軸方向の変位が許容され、内側部材１２が弾性体１３のうち内側部分１３ａを弾性変形させながら、区画部材３２に対して軸方向に弾性変位する。

ここで、微振動の場合の有効受圧面積Ｓ１は、第１連通孔３７ａおよび第２連通孔３７ｂを開放した状態で、内側部材１２を区画部材３２に対して１ｍｍ下降させたときに、第１主液室１５ａから第２主液室１５ｂに押し出される液体の体積の値で表される。有効受圧面積Ｓ１は、図１に示すように、内側部材１２の下面の面積と略同等になる。
微振動の場合の有効受圧面積Ｓ１は、大振動の場合の有効受圧面積Ｓ２よりも小さい。

このように、本実施形態の防振装置１では、大振動が入力された場合と微振動が入力された場合とで有効受圧面積が変化する。これにより、大振動が入力された場合には大きな有効受圧面積Ｓ２を作用させて、大きな流量の液体をオリフィス通路２１に流入させることで優れた減衰性能を発揮させ、エンジンなどの振動を早期に収束させて乗り心地の向上を図ることができる。その一方で、微振動が入力された場合には小さな有効受圧面積Ｓ１を作用させて、第１主液室１５ａから第２主液室１５ｂに流入する液体の量を抑制することが可能となり、この防振装置１の動的ばね定数が上昇するのを確実に抑えることで、エンジンなどから車体などに伝わる振動を効果的に抑制できる。

また、大振動が入力された場合には、弾性体１３のうち内側部分１３ａよりも径方向外側に位置しており剛性が高く変形しにくい外側部分１３ｂを弾性変形させることで、防振装置１全体の動的ばね定数を確実に大きくすることが可能となり、乗り心地をさらに向上させることができる。
また、可動部材３６を収容する収容室３７が、中間筒３１に連結された区画部材本体３５に形成されているため、微振動の入力に伴って可動部材３６が収容室３７の内面に高い頻度で衝突した場合や、大振動の入力に伴って可動部材３６が収容室３７の内面に強く衝突した場合であっても、この衝撃力が外筒１１若しくは内側部材１２に伝播する前に弾性体１３に吸収されることとなり、振動受部に伝播するのを抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の防振装置１によれば、大振動および微振動の両者に対して優れた特性を発揮することができる。
さらに、弾性体１３が中間筒３１によって内側部分１３ａと外側部分１３ｂとに分断されているため、弾性体１３のうち、大振動が入力された場合に主に弾性変形する外側部分１３ｂと、微振動が入力された場合に主に弾性変形する内側部分１３ａと、のそれぞれの剛性などを容易に調整することができる。これにより、大振動および微振動の両者に対する防振装置１の特性を容易にチューニングすることが可能となる。

また、弾性体１３の外側部分１３ｂの剛性が高いため、大振動の入力時に、内側部材１２および区画部材３２が軸方向に変位しにくくなり、この防振装置１の動的ばね定数を確実に高めて、減衰性能をより一層向上させることができる。
また、弾性体１３の内側部分１３ａの剛性が低いため、振幅が比較的小さく周波数が比較的大きい振動の入力時に、内側部材１２が区画部材３２に対して変位しやすくなり、防振装置１の動的ばね定数の上昇をより確実に抑えることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、図示の例では、中間筒３１が弾性体１３を内側部分１３ａと外側部分１３ｂとに分断していたが、本発明はこれに限られず、中間筒３１は弾性体１３を径方向に分断していなくてもよい。
また、前記実施形態では、弾性体１３の内側部分１３ａは外側部分１３ｂより剛性が低いと説明したが、これに限られず、内側部分１３ａの方が外側部分１３ｂより剛性が高くてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

１…防振装置 １１…外筒 １２…内側部材 １３…弾性体 １３ａ…内側部分 １３ｂ…外側部分 １４…液室 １５…主液室 １５ａ…第１主液室 １５ｂ…第２主液室 １６…副液室 １７…仕切部材 ２１…オリフィス通路 ３１…中間筒 ３１ｄ…一端開口部 ３２…区画部材 ３５…区画部材本体 ３６…可動部材 ３７…収容室 ３７ａ…第１連通孔 ３７ｂ…第２連通孔

Claims (3)

1. 振動発生部および振動受部のうちのいずれか一方に連結される外筒、および他方に連結される内側部材と、
   前記外筒と前記内側部材とを連結した弾性体と、
   前記外筒内の液室を、前記弾性体を隔壁の一部とする主液室と副液室とに区画する仕切部材と、を備え、
   前記仕切部材に、前記主液室と前記副液室とを連通するオリフィス通路が形成された防振装置であって、
   前記外筒と前記内側部材との間に配設されるとともに、前記弾性体に連結された中間筒と、
   前記中間筒に連結されるとともに、前記主液室を、前記弾性体のうち前記中間筒より径方向内側に位置する内側部分を隔壁の一部とする第１主液室と、前記弾性体のうち前記中間筒より径方向外側に位置する外側部分を隔壁の一部とする第２主液室と、に区画する区画部材と、を備え、
   前記内側部材は、前記中間筒の径方向内側に配設され、
   前記区画部材は、
   収容室、前記収容室と前記第１主液室とを連通する第１連通孔、および前記収容室と前記第２主液室とを連通する第２連通孔が形成された区画部材本体と、
   前記収容室内に収容されるとともに、前記第１主液室と前記第２主液室との圧力差に応じて変位、若しくは変形する可動部材と、を備え、
   前記区画部材本体は、前記主液室内に位置する前記中間筒の一端開口部を閉塞していることを特徴とする防振装置。
2. 前記中間筒は、前記弾性体を前記内側部分と前記外側部分とに径方向に分断し、
   前記内側部分は、前記内側部材と前記中間筒とを連結し、
   前記外側部分は、前記外筒と前記中間筒とを連結していることを特徴とする、請求項１に記載の防振装置。
3. 前記弾性体のうち、前記内側部分は、前記外側部分より剛性が低いことを特徴とする、請求項１または２に記載の防振装置。

Images