(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、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。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ヤ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ピ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ＭＲ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ＭＲ流路が、前記ピ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。
【請求項２】
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ヤ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。
【請求項３】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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ぞれ取り付けられる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。
【０００３】
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オリフィスを設けたものが提案されている。例えば、特開２００１−２０９９２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。
【０００４】
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、シェイク振動の周波数域との差が小さくなってきているため、上記のような単に複数のオリフィスを設けたものでは、各オリフィスでそれぞれの振動を効果的に吸収するのには限界がある。
【０００５】
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。
【０００６】
かかる問題を解決するため、特開２００２−２０６５９１号公報には、カ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ヤ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ＭＲ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。
【０００７】
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バ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。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２０９９２号公報
【０００９】
【特許文献２】特開２００２−２０６５９１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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ヤ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ピ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ＭＲ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ＭＲ流路が、前記ピ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。
【００１２】
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ＭＲ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、防振装置の動バ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。
【００１３】
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ピ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ピ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ＭＲ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。
【００１４】
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ヤ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ッパとしても作用する。
【００１５】
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。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
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１０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１２とを、ゴム材よりなる防振基体１４を介して結合してなり、これら内筒部材１０と外筒部材１２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。
【００１８】
外筒部材１２は、内筒部材１０を取り囲む周壁の下部側が切欠かれて、この切欠き部１６Ａに下方に延びる筒状延設部１８を備えて構成されている。詳細には、外筒部材１２は、下方に開口する切欠き部１６Ａを持ち、内筒部材１０の外周を切欠き部１６Ａ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１６と、本体金具１６の切欠き部１６Ａに取り付けられ、軸方向を本体金具１６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１８とからなる。本体金具１６と筒状金具１８はともに接合用フランジ１６Ｂ，１８Ａを備えて、両フランジ１６Ｂ，１８Ａを重ね合わせて溶接等により接合されている。
【００１９】
筒状金具１８の下端部には、防振基体１４に対向させて薄肉ゴム膜からなる可撓性のダイヤフラム２０が取着されている。ダイヤフラム２０は、外周部にリング状の補強金具２２を備えて、この補強金具２２が筒状金具１８の下端とともに筒状の下側金具２４でかしめ固定されている。
【００２０】
筒状金具１８の内側には、防振基体１４とダイヤフラム２０との間に密閉された液封入室２６が形成されており、この液封入室２６に液体が封入されている。液封入室２６内における筒状金具１８の内周には、円盤状の仕切部２８が嵌着されている。液封入室２６は、この仕切部２８により上下に仕切られており、仕切部２８の上側には防振基体１４にて室壁の一部が形成された主液室３０が設けられ、仕切部２８の下側にはダイヤフラム２０にて室壁の一部が形成された副液室３２が設けられている。主液室３０は、内筒部材１０の下方において、防振基体１４に設けられた下向きに開口する凹部３４により形成されている。
【００２１】
主液室３０と副液室３２とは、外筒部材１２の本体金具１６の内周面に沿って設けられたオリフィス３６により互いに連通されている。オリフィス３６は、本体金具１６の内側に同軸的に設けた中間筒金具３８と本体金具１６との間で形成されている。
【００２２】
仕切部２８は、振動付加時の防振基体１４の弾性変形に伴い両液室３０，３２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ピストン状部材４０と、その外周を取り囲む環状のシリンダ状部材４２とで構成されている。ピストン状部材４０とシリンダ状部材４２の間には、磁界強さに応じて粘度が変化するＭＲ流体４４を流動可能な状態に密封保持するＭＲ流路４６が形成されている。ＭＲ流路４６は、ピストン状部材４０の外周部とシリンダ状部材４２の内周部との間に取着された薄肉のカバーゴム４８により全周にわたって設けられている。
【００２３】
図４に示すように、ピストン状部材４０は、ＭＲ流路４６を横断する磁路ｍｐを形成してＭＲ流体４４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５０と、電磁石５０を保持するボビン５２と、ボビン５２を締結ボルト５４を用いて上下に挟み込むように保持するケース５６とからなる。ケース５６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４０は外周面に周方向に延びる凹部５８を持つ短円柱状に形成されている。
【００２４】
シリンダ状部材４２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ピストン状部材４０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６０が設けられている。
【００２５】
ＭＲ流路４６は、ピストン状部材４０とシリンダ状部材４２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４６Ａ，４６Ａ及び中間垂直流路部分４６Ｂと、それら上下一対の垂直流路部分４６Ａ，４６Ａ及び中間流路部分４６Ｂ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４６Ｃ，４６Ｃ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４０の凹部５８に対しその外側からシリンダ状部材４２のヨーク部６０の内周端を差し入れることで断面クランク状の流路４６が形成されており、ヨーク部６０の上下両側にそれぞれ前記垂直流路部分４６Ａ，４６Ａが設けられるとともに、ヨーク部６０の内周端に沿って中間垂直流路部分４６Ｂが設けられ、これらを連通する水平流路部分４６Ｃ，４６Ｃがヨーク部６０の上下両面に沿ってそれぞれ設けられている。
【００２６】
上記電磁石５０は、ＭＲ流路の上下一対の水平流路部分４６Ｃ，４６Ｃを横断するような磁路ｍｐを形成するように、ピストン状部材４０の凹部５８の内側に配置されている。電磁石５０にはリード線６２が接続されており、リード線６２は制御部６４に接続されている。詳細には、ダイヤフラム２０の中央部に開口を設け、その開口周縁部２０Ａをピストン状部材４０の下面に結合して、結合部の内側からリード線６２を引き出すことにより、副液室３２内を通過させることなくリード線６２を引き出している。ダイヤフラム２０は、撓み代を確保するため、仕切部２８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２０Ｂを持つ断面蛇腹状に形成されている。
【００２７】
そして、制御部６４からの信号に基づき、電磁石５０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４６Ｃを横断する磁路ｍｐに流れる磁界強さを制御してＭＲ流体４４の粘度を増減変化可能に構成している。なお、ＭＲ流体４４は、高濃度の懸濁液中に１〜１０μｍ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、−４０〜１５０℃の作動温度域を有し磁界強さの大きさによっ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。
【００２８】
以上よりなる本実施形態の防振装置では、電磁石５０への通電をオンにすると、ＭＲ流体４４の粘度が上昇してピストン状部材４０が変位しにくくなり定位置に固定される。一方、電磁石５０への通電をオフにすると、ＭＲ流体４４の粘度が小さくなってピストン状部材４０が変位しやすくなり、その変位に伴って主液室３０と副液室３２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４４の粘度を調整することにより、ＭＲ流体４４の粘性効果によって振動を減衰することもできる。
【００２９】
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３６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。
【００３０】
まず、その前提として、オリフィス３６の共振周波数を、通電オフのときにシェイク振動（例えば１２Ｈｚ前後）を減衰し、通電オンのときにアイドル振動（例えば１５〜２０Ｈｚ）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１７Ｈｚのアイドル振動をオリフィス３６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３６の共振周波数が１２Ｈｚ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、２０Ｈｚを越える高周波数域（例えば４０〜３００Ｈｚ）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。
【００３１】
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４０を定位置に固定して、オリフィス３６を介して主液室３０と副液室３２との間で液体を流動させて主液室３０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４０の動バ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。
【００３２】
本実施形態の防振装置であると、また、ＭＲ流路４６を断面クランク状にし、ピストン状部材４０の変位方向に対して概略直交する流路部分４６Ｃに磁路ｍｐ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４６ＣのＭＲ流体４４の粘度増大によってＭＲ流体４４の流れを堰き止めてピストン状部材４０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。
【００３３】
更に、本実施形態の防振装置であると、外筒部材１２における本体金具１６の周壁部が、内筒部材１０の軸直角方向への過大変位を制限するストッパとしても作用するため、別途ストッパ金具を取り付ける必要がない。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、いわゆる円筒形の防振装置において、動バ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】同防振装置の平面図。
【図４】同防振装置の要部拡大断面図。
【図５】同防振装置の周波数と動バネ定数及び減衰係数との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０……内筒部材
１２……外筒部材
１４……防振基体
１６Ａ……切欠き部
１８……筒状金具（筒状延設部）
２０……ダイヤフラム
２６……液封入室
２８……仕切部
３０……主液室
３２……副液室
３６……オリフィス
４０……ピストン状部材
４２……シリンダ状部材
４４……ＭＲ流体
４６……ＭＲ流路
４６Ａ，４６Ｂ……垂直流路部分
４６Ｃ……水平流路部分
５０……電磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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