(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生部及び振動受部の一方へ連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受部の他方へ連結される第２の取付部材と、
前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に設けられ振動発生時に変形する弾性体と、
前記弾性体を隔壁の一部として拡縮可能とされ且つ液体が封入された主液室と、
前記主液室と第１の制限通路を介して連通され且つ拡縮可能な第１の副液室と、
前記主液室と前記第１の副液室との間に配置されて前記主液室と前記第１の副液室との間を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材内に形成され且つ前記主液室と第２の制限通路を介して連通される第２の副液室と、
前記仕切部材内に配置され且つ前記第２の副液室の隔壁の一部を構成する変形可能なダイヤフラムと、
前記仕切部材内に前記第２の副液室と前記ダイヤフラムを挟んで対向して配置され且つ気体が封入された空気室と、
前記空気室を大気に連通させる開放状態及び前記空気室と大気との間を閉鎖する閉鎖状態をとり得る切換弁と、
振動発生部より発生する振動の周波数を検出し得るセンサと、
前記センサよりの情報により、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数以下と判断されれば前記切換弁を開放状態とすると共に、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数を越えたと判断されれば前記切換弁を閉鎖状態とする制御手段と、
を備えたことを特徴とする防振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両及び一般産業用機械等に用いられ、振動発生部からの振動を吸収減衰する防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のエンジンと車体との間には、エンジンマウントとしての防振装置が配設され、エンジンの振動が車体に伝達されることを阻止するようになっている。
【０００３】
エンジンに発生する振動には、車両が高速で走行している場合等に発生する所謂シェイク振動や、アイドル時及び車両が時速５キロ程度で走行している場合に発生する所謂アイドル振動等がある。
【０００４】
一般的に、前記シェイク振動の周波数が１５Ｈｚ未満であるのに対し、アイドル振動の周波数が２０〜５０Ｈｚであり、シェイク振動とアイドル振動とでは周波数が相違する。
【０００５】
そして、これらシェイク振動とアイドル振動とを吸収する防振装置として液体封入式の防振装置が提案されており、さらに、この防振装置の一例として、例えばエンジンの吸気系に生ずる吸入負圧を利用して防振装置の特性を変化させることのできる防振装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン始動時には、アイドル回転数が上昇して、アイドル回転数として設定された図５に示す７００ｒｐｍ程度の回転数以上の例えば９００〜１２００ｒｐｍとなる為、通常のアイドル振動数より高い振動周波数になってしまうことがある。この為、防振装置をアイドル振動に合わせて予めチューニングしておいても、エンジン始動時には、動ばね定数Ｋが上昇して液体の反共振域の振動が発生することになり、アイドル回転数以下になるまで、振動は悪化することになる。
【０００７】
この一方、このような複雑な構造を有する液体封入式の防振装置においても、装置の小型化による高性能化が求められている。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮して上記欠点を解決するべく、小型化を図りつつ防振特性を可変とすることができる防振装置を提供することが目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の防振装置は、振動発生部及び振動受部の一方へ連結される第１の取付部材と、
振動発生部及び振動受部の他方へ連結される第２の取付部材と、
前記第１の取付部材と前記第２の取付部材との間に設けられ振動発生時に変形する弾性体と、
前記弾性体を隔壁の一部として拡縮可能とされ且つ液体が封入された主液室と、
前記主液室と第１の制限通路を介して連通され且つ拡縮可能な第１の副液室と、
前記主液室と前記第１の副液室との間に配置されて前記主液室と前記第１の副液室との間を仕切る仕切部材と、
前記仕切部材内に形成され且つ前記主液室と第２の制限通路を介して連通される第２の副液室と、
前記仕切部材内に配置され且つ前記第２の副液室の隔壁の一部を構成する変形可能なダイヤフラムと、
前記仕切部材内に前記第２の副液室と前記ダイヤフラムを挟んで対向して配置され且つ気体が封入された空気室と、
前記空気室を大気に連通させる開放状態及び前記空気室と大気との間を閉鎖する閉鎖状態をとり得る切換弁と、
振動発生部より発生する振動の周波数を検出し得るセンサと、
前記センサよりの情報により、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数以下と判断されれば前記切換弁を開放状態とすると共に、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数を越えたと判断されれば前記切換弁を閉鎖状態とする制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１に記載の防振装置の作用を以下に説明する。
【００１２】
振動発生部よりの振動は、第１の取付部材或いは第２の取付部材を介して、弾性体に伝達される。このとき、振動は弾性体の内部摩擦に基づく抵抗により吸収される他、弾性体を隔壁の一部とする主液室を拡縮し、第１の制限通路及び第２の制限通路を流れる液体の通過抵抗または液柱共振により吸収される。
【００１３】
これら第１の制限通路及び第２の制限通路では、吸収することのできない高周波数の振動が発生した場合、すなわち、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数を越えた場合、センサがこれを検出し、制御手段が切換弁を操作して、第２の副液室とダイヤフラムを挟んで対向して位置する空気室と大気との間を切換弁により閉鎖して、閉鎖状態にさせる。このようにすると、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数を越えた場合に、空気室内の空気が空気ばねとして働き、ダイヤフラムの剛性が高まることになる。
【００１４】
この結果、振動発生部が発生する振動の周波数がアイドル振動の周波数として予め設定された振動数を越えたと場合に、液体が第２の制限通路で共振する周波数が高周波数側へ移動し、高周波振動の周波数領域で防振装置の動ばね定数が低下する。即ち、切換弁で、空気室を大気に開放するか否かで防振装置の特性を変化させ、幅広い周波数範囲に渡って振動を吸収することができる。これにより、例えば車両のエンジン始動時において、アイドル回転数として設定された回転数以上にエンジンの回転数は高まるものの、これに合わせて切換弁を、空気室と大気との間を閉鎖する閉鎖状態とすることにより、防振装置の特性が変化して、エンジン始動時でも、液体の反共振域の振動が発生することがなくなり、結果として、アイドル回転数を越えても、振動は吸収されることになる。
【００１５】
さらに、主液室と第１の副液室との間に配置されて主液室と第１の副液室との間を仕切る仕切部材内に、第２の副液室、ダイヤフラム及び空気室が配置されているので、これら第２の副液室、ダイヤフラム及び空気室を仕切部材以外の防振装置の他の部分に配置するものと比較して、防振装置の小型化が図れ、防振装置の小型化による高性能化を図ることができる。
【００１９】
【実施例】
本発明に係る防振装置の一実施例を図１から図４に示し、これらの図に基づき本実施例を説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施例の防振装置１０には第１の取付部材としての底板１２が備えられている。この底板１２の中央下部には取付ボルト１４が突出され、一例として図示しない自動車の車体へこの取付ボルト１４を用いて防振装置１０が固定される。底板１２の周囲は直角に屈曲された筒状の立壁部１２Ａとされており、この立壁部１２Ａの上端部には直角に屈曲されたフランジ部１２Ｂが連続して形成されている。
【００２１】
この底板１２のフランジ部１２Ｂの上部には、厚肉の円筒状に形成された外筒１６の下端部がボルト１７によりねじ止めされて固定されている。また、フランジ部１２Ｂの上面であって外筒１６の内周側には、第１ダイヤフラム１８が底板１２を覆うように配置されている。この第１ダイヤフラム１８と前記底板１２との間の空間は第１空気室２０とされ、立壁部１２Ａに形成された空気孔２１を介して第１空気室２０と外部とが連通される。
【００２２】
外筒１６の上部には、外筒１６の上部を閉塞するゴム製の弾性体２２の外周が加硫接着されている。また、弾性体２２の一部は、外筒１６の下端部まで延設される薄肉で円筒状に形成された延長部２２Ａとなっており、この弾性体２２の延長部２２Ａの外周側も外筒１６の内周面に加硫接着されている。
【００２３】
この弾性体２２の上部中央には第２の取付部材としての支持台２４が加硫接着されている。この支持台２４は図示しないエンジンの搭載部であり、エンジンを固定する取付ボルト２６が立設されている。
【００２４】
以上より、弾性体２２の下面、外筒１６の内周側に接着された弾性体２２の延長部２２Ａ、及び第１ダイヤフラム１８等によって液室２８が形成されており、この液室２８内にはエチレングリコール等の液体が充填されている。
【００２５】
この液室２８内には、延長部２２Ａを介して外筒１６の内周面に緊密に嵌合される仕切部材３０が配置されており、この仕切部材３０が液室２８を主液室３２と第１副液室３４とに区画している。そして、仕切部材３０は、相互に同一の外径を有した円板状にそれぞれ合成樹脂等で形成された上部構成材３１Ａ及び下部構成材３１Ｂが積み重ねられた状態で接着されて構成されている。
【００２６】
なお、この仕切部材３０の下部には凹部３０Ａが形成されており、また、凹部３０Ａを形成する仕切部材３０の下部外周側とフランジ部１２Ｂの上面とで、第１ダイヤフラム１８の外周寄りの部分が挟持されて、第１ダイヤフラム１８の外周寄りの部分が固定されている。
【００２７】
一方、下部構成材３１Ｂの外周には、周方向に沿って細溝４４Ａが形成されている。細溝４４Ａの一端には、仕切部材３０の上面まで延びる細溝４４Ｂが連結しており、細溝４４Ａの他端に凹部３０Ａへ貫通する開口部４４Ｃが連結されている。細溝４４Ａ、４４Ｂの外筒１６側は前記弾性体２２の延長部２２Ａによって閉塞され、これら細溝４４Ａ、４４Ｂが、主液室３２と第１副液室３４との間を連通する第１の制限通路５２とされている。
【００２８】
上部構成材３１Ａと下部構成材３１Ｂとの間の相互の接合面には、それぞれ略半球状の凹部５４、５６が形成されていて、これら凹部５４、５６により仕切部材３０内に空間５０が形成される。
【００２９】
さらに、上部構成材３１Ａと下部構成材３１Ｂとの間には、第２ダイヤフラム６８が、外周側がこれら上部構成材３１Ａ及び下部構成材３１Ｂの接合面に挟まれた状態で配置されており、この第２ダイヤフラム６８が仕切部材３０内の空間５０を上下に区画している。
【００３０】
上部構成材３１Ａの外周には、周方向に沿って太溝４２Ａが形成されている。太溝４２Ａの一端には、仕切部材３０の上面まで延びる太溝４２Ｂが連結しており、太溝４２Ａの他端に空間５０の第２ダイヤフラム６８を挟んだ上部へ貫通する連通部４２Ｃが連結されている。
【００３１】
そして、太溝４２Ａ、４２Ｂの外筒１６側は前記弾性体２２の延長部２２Ａによって閉塞され、主液室３２と第１副液室３４との間を連通する第２の制限通路４６とされている。
【００３２】
以上より、空間５０の第２ダイヤフラム６８を挟んだ上部側が第２副液室７０を構成している。
【００３３】
さらに、下部構成材３１Ｂには、外周から仕切部材３０の中心へ向けて連通孔部４３が形成されており、図１に示すように、この連通孔部４３の先端は上方へ屈曲し、空間５０の第２ダイヤフラム６８を挟んだ下部へ連通している。この結果、凹部５６と第２ダイヤフラム６８との間が第２空気室７４とされることになる。尚、連通孔部４３の上端部周辺には、ゴム製のリング７２が埋め込まれており、第２ダイヤフラム６８が連通孔部４３の周囲に当たった際の第２ダイヤフラム６８の保護を図っている。
【００３４】
他方、外筒１６の側面であって仕切部材３０の連通孔部４３に対応する位置には、貫通孔４８が形成されており、貫通孔４８にスリーブ７６が嵌合されて取り付けられている。
【００３５】
このスリーブ７６の図１上、右端側である外筒１６の外側には、連結管８０を介して、図１から図３に示すような切換弁８２の本体８２Ａが取り付けられており、本体８２Ａには、コイル８４を収納したコイル収納体９０がチューブ８８を介して連結されている。このチューブ８８内には、プランジャ８６が移動可能に配置されており、プランジャ８６の基端側とコイル収納体９０内に設置された吸引子９６との間には、スプリング９２が配置されている。そして、プランジャ８６の先端側には、パッキン８６Ａが取り付けられており、ブロック７８、連結管８０及び切換弁８２の本体８２Ａを貫通して第２空気室７４と大気とを連通するＬ形の通路９４をこのパッキン８６Ａで遮断可能となっている。
【００３６】
従って、コイル８４へ電圧を印加していない場合には、図２に示すように、プランジャ８６がスプリング９２に付勢されてパッキン８６Ａが通路９４を閉塞する。一方、コイル８４へ所定の電圧を印加すると、図３に示すように、プランジャ８６がコイル８４の発生する電磁力によって吸引子９６側に吸引され、プランジャ８６の先端のパッキン８６Ａが逃げて通路９４が開放される。
【００３７】
コイル８４は、印加電圧をオン・オフする制御手段である制御回路６０に連結されている。制御回路６０は車両電源によって駆動され、少なくとも車速センサ９８及びエンジン回転数センサ９９からの検出信号を受け、車速及びエンジン回転数を検出できる。これにより制御回路６０は車両がアイドル時かシェイク時かを判断できる。
【００３８】
なお、第２の制限通路４６の通路長さより第１の制限通路５２の通路長さの方が長く、第１の制限通路５２の通路断面積の方が、第２の制限通路４６の通路断面積より小さくなっている。
【００３９】
また、第１ダイヤフラム１８及び第２ダイヤフラム６８の剛性は相互に異なり、第１ダイヤフラム１８より第２ダイヤフラム６８の方が剛性が高くなっている。
【００４０】
ここで、制限通路の大きさとダイヤフラムの剛性とで、制限通路での液柱共振周波数が決定されることとなり、第２の制限通路４６での液柱共振周波数を第２ダイヤフラム６８の剛性の値を変更することによって、変更可能とされる。
【００４１】
次に実施例の作用を説明する。
この防振装置１０の底板１２を振動受部である自動車等の車両の車体へ固定し、支持台２４に振動発生部であるエンジンを搭載して固定すると、エンジンは支持台２４、弾性体２２、外筒１６及び底板１２を介して自動車の車体へ支持され、弾性体２２の内部摩擦に基づく抵抗によってエンジンの振動が常時吸収される。
【００４２】
一方、本実施例の防振装置１０は、主液室３２、副液室３４、７０、制限通路４６、５２及び切換弁８２等を有しているので、さらに以下のように振動が吸収される。
【００４３】
まず、車両が例えば７０〜８０ｋｍ／ｈで走行するとシェイク振動（例えば、周波数１５Ｈｚ未満）が生じ得る。このとき、液体は第１の制限通路５２を通って主液室３２と第１副液室３４とを行き来することになり、液体が第１の制限通路５２を通過する際の抵抗で減衰力が生じ、シェイク振動が効果的に吸収される。なお、シェイク振動では、剛性の高い第２ダイヤフラム６８は殆ど変形せず、第２の制限通路４６には、液体の流れは殆ど生じない。
【００４４】
また、エンジンがアイドリング運転の場合や車速が５ｋｍ／ｈ以下の場合にはアイドル振動（例えば、周波数２０〜５０Ｈｚ）が生じる。従って、設定振動数は、例えば５０Ｈｚと予め設定することができる。
【００４５】
このアイドル振動時には、第１の制限通路５２が目詰まり状態となる。制御回路６０は車速センサ９８及びエンジン回転数センサ９９によりアイドル振動発生時であることを判断し、切換弁８２のコイル８４に電圧を印加してプランジャ８６を吸引する。これによって、第２空気室７４が大気に開放された開放状態となり、液体は第２の制限通路４６を通って主液室３２と第２副液室７０とを行き来することになり、アイドル振動の振動周波数領域での防振装置１０の動ばね定数が低下してアイドル振動が確実に吸収される。
【００４６】
さらに、エンジンの始動時において、アイドル回転数として設定された回転数（例えば７００ｒｐｍ）以上にエンジンの回転数は高まるが、これに合わせて、制御回路６０が車速センサ９８及びエンジン回転数センサ９９より送られる情報によりエンジンが高回転時であると判断すると、制御回路６０はコイル８４に電圧を印加するのを停止する。これによって、プランジャ８６の先端が通路９４を塞ぎ、切換弁８２が、第２空気室７４と大気との間を閉鎖する閉鎖状態となる。
【００４７】
この結果、第２空気室７４内の空気が空気ばねの役目を果たすようになるため、第２ダイヤフラム６８の剛性が上がり、これによって第２の制限通路４６での液柱共振周波数が高周波数側へ移動して、エンジンの高回転時における振動の周波数領域の動ばね定数が低下して、振動が確実に吸収される。
【００４８】
具体的に説明すると、防振装置１０の特性が図４に示す実線の状態から点線の状態に変化するので、エンジンの始動時において９００〜１２００ｒｐｍ程度の高回転がエンジンに生じても、動ばね定数Ｋが低下して、液体の反共振域の振動が発生することがなくなる。この為、アイドル回転数を越えても、振動は吸収される。
【００４９】
また、車速が１００ｋｍ／ｈ以上、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上の場合等には、こもり音の発生原因となる高周波振動（例えば、周波数８０Ｈｚ  付近）が生じる。この場合も、制御回路６０が車速センサ９８及びエンジン回転数センサ９９によりエンジンが高周波振動時であると判断し、制御回路６０はコイル８４に電圧を印加するのを停止する。
【００５０】
これによって前述と同様に、プランジャ８６の先端が通路９４を塞ぎ、第２空気室７４が閉塞されるので、第２ダイヤフラム６８の剛性が上がることになる。
【００５１】
以上より、切換弁８２を開放状態にすると、通常のアイドル振動の周波数領域で防振装置１０の動ばね定数が低下する。また、切換弁８２を閉鎖状態にすると、エンジンの始動時におけるアイドル振動よりも周波数の高い例えばこもり音の原因となる高周波振動の周波数領域で、防振装置１０の動ばね定数が低下する。
【００５２】
このように、本実施例の防振装置１０では、第２空気室７４を大気に開放するか否かで防振特性を可変することができる。また、液体に面した第２空気室７４の空気をエンジンの吸気系で吸引するわけではないので、仮に第２ダイヤフラム６８が切れたとしもエンジンに影響を及ぼすことは一切無い。また、第２ダイヤフラム６８を吸引することがないので、主液室３２内の容積変化は生じず、防振装置１０の高さ変化を起こすこともない。
【００５３】
さらに、本実施例によれば、主液室３２と第１副液室３４との間に配置されて主液室３２と第１副液室３４との間を仕切る仕切部材３０内に、第２副液室７０、第２ダイヤフラム６８及び第２空気室７４が配置されているので、これら第２副液室７０、第２ダイヤフラム６８及び第２空気室７４を仕切部材３０以外の防振装置１０の他の部分に配置するものと比較して、防振装置１０の小型化が図れ、防振装置１０の小型化による高性能化を図ることができる。
【００５４】
そして、本実施例では、前述のシェイク振動時の場合及び、車速が１００ｋｍ／ｈ以上、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以上の場合のような車両の走行中に、コイル８４に電圧を印加するのを停止する構成としたので、車両の走行中において、コイル８４が熱を持つことがない。
【００５５】
従って、車両の走行中にコイル８４に電圧を印加する場合、長時間にわたってコイル８４に電圧を印加することになり、熱の発生によりコイル８４の電磁力が低下して、防振特性に悪影響を与えることが考えられるが、本実施例では防振特性に悪影響を与えることがなく防振特性が安定し、さらにはコイル８４の寿命も延びることになる。
【００５６】
尚、前記実施例では防振装置１０をエンジンマウントとして用いる構成を示したが、本発明はこれに限らず、防振装置１０をキャブマウント、ボデイマウント、一般産業用機械の支持等に用いてもよいことは勿論である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明の防振装置では、小型化を図りつつ防振特性を可変とすることが可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る防振装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る防振装置に採用される切換弁の拡大断面図であって、閉鎖状態を示す。
【図３】本発明の一実施例に係る防振装置に採用される切換弁の拡大断面図であって、開放状態を示す。
【図４】本発明の一実施例に係る防振装置の特性を表すグラフを示す図である。
【図５】従来の防振装置の特性を表すグラフを示す図である。
【符号の説明】
１０    防振装置
１２    底板（第１の取付部材）
１８    第１ダイヤフラム
２２    弾性体
２４    支持台（第２の取付部材）
３２    主液室
３４      第１副液室
４６    第２の制限通路
５２    第１の制限通路
６０    制御回路（制御手段）
６８    第２ダイヤフラム
７０    第２副液室
７４    第２空気室
８２    切換弁
９８    車速センサ
９９    エンジン回転数センサ
【図１】
0003574206.tif 000002
【図２】
0003574206.tif 000003
【図３】
0003574206.tif 000004
【図４】
0003574206.tif 000005
【図５】
0003574206.tif 000006