(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の車体に対してエンジンを支持する振動減衰機能（制振機能）を有する液封エンジンマウントに於いて、その弾性特性をサスペンションの上下振動の共振をエンジン搭載による反共振によって低減するように調節する一方、その振動減衰特性を調節してエンジン搭載による共振が減衰できるようにすること。【解決手段】エンジンを搭載した車体に於いて生ずる反共振の周波数が車体のばね下上下振動の共振周波数に実質的に略等しくなるように調整された液封エンジンマウントのばね係数と、エンジンを搭載した車体に於いて生ずる共振の周波数帯域に於いて実質的に最大となり反共振の周波数に於いて最小となる周波数特性を呈する減衰係数とを有する液封エンジンマウント。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体に対してエンジンを支持する液封エンジンマウントであって、前記エンジンを搭載した前記車体に於いて生ずる反共振の周波数が前記車体のばね下上下振動の共振周波数に実質的に略等しくなるように調整された前記液封エンジンマウントのばね係数と、前記エンジンを搭載した前記車体に於いて生ずる共振の周波数帯域に於いて実質的に最大となり前記反共振の周波数に於いて実質的に最小となる周波数特性を呈する減衰係数とを有する液封エンジンマウント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両に於いて車体に対してエンジンを搭載するためのエンジンマウントに係り、より詳細には、車体へのエンジンの振動の伝達を抑制するための制振機能を有する液封エンジンマウントに係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に於いて、車体に搭載されたエンジンのトルク変動や路面からの入力により発生するエンジン振動などの比較的低い周波数帯域の雑音・振動現象（ＮＶ現象）が車体に伝達すると、乗り心地や車両の走行安定性が影響を受けることとなる。そこで、そのようなエンジンと車体との間の振動伝達を抑制すべく、従前より、エンジンを車体に載置し支持する場合に、制振機能を有する液封エンジンマウントが広く採用されている（例えば、特許文献１）。かかる液封エンジンマウントは、種々の構成が提案されているところ、端的に述べれば、その構成に於いて、液室とその内部にて変位する内部部材とが設けられ、液室内の粘性流体中に於ける、振動に伴う内部部材の相対的な変位によって振動エネルギーを減衰させる粘性ダンパの機能が達成される。特に、車両に於けるエンジン振動は、一般に、その共振周波数にて顕著に発生または増大するので、液封エンジンマウントの減衰特性は、エンジン振動の共振周波数帯域にて大きな減衰効果が得られるようにチューニングされることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平５−６９４２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実際の走行中の車両の車体に於いては、上記のエンジンの振動の他に、車体のばね上上下共振（１〜２Ｈｚ程度）とばね下上下共振（１４Ｈｚ程度）を含むサスペンションの上下振動も発生する。これらのサスペンション上下振動の共振周波数帯域、特に、ばね下上下共振の周波数帯域は、人の受振感受性が比較的高い振動周波数帯域（４Ｈｚ〜１４Ｈｚ）に含まれており、乗り心地に影響するので、典型的には、サスペンションに装備されたアブソーバの減衰特性を、サスペンションの上下振動の共振周波数帯域で減衰効果が高くなるようにチューニングして、その共振周波数帯域の振動を抑制し、乗り心地の向上が図られる。しかしながら、それらの共振自体を消滅させることはできず、アブソーバによる減衰効果には限界があるので、アブソーバのみによって劇的に更なる振動の減衰を図ることは困難である。また、サスペンションの上下振動の共振の影響を低減するために、サスペンションの上下振動の共振周波数帯域を人の受振感受性が低下する２０Ｈｚ程度までに変化させることも考えられるが、振動の共振周波数帯域は、タイヤの縦ばねの剛性で決定されるので、かかる共振周波数帯域を２０Ｈｚ程度までに上昇させることは実際的でない。
【０００５】
ところで、車体全体に於いて生ずる振動は、エンジン、サスペンション及び車体の連成系の振動であると考えることができる。そして、かかるエンジン、サスペンション及び車体の連成系に於ける振動を解析すると、後の実施形態の欄に於いて、より詳細に説明される如く、エンジンを車体に搭載した状態に於いては、エンジン搭載により、サスペンションの共振点とは別に、共振点と反共振点とが発生することが見出される。また、エンジン搭載による共振点と反共振点の周波数帯域は、エンジンを車体に対して支持するマウント（液封エンジンマウント）の弾性特性に依存して変化する。そこで、エンジン搭載による反共振点の周波数帯域とサスペンションの上下振動の共振周波数帯域とが重なるようにエンジンを支持するマウントの弾性特性を調節すれば、サスペンションの上下振動の共振の振幅がエンジン搭載による反共振によって相殺されて、サスペンションの上下振動の共振の更なる減衰が達成できると考えられる。なお、サスペンションの上下振動の共振をエンジン搭載による反共振によって抑制しようとする場合、エンジンマウントに振動減衰作用があると、エンジン搭載による反共振の作用が低減してしまうことなる一方、エンジンマウントに振動減衰作用がない場合には、エンジン搭載による共振もそのまま残ってしまうこととなる。従って、サスペンションの上下振動の共振をエンジン搭載による反共振によって抑制しようとする場合には、エンジンマウントに振動減衰作用の周波数特性にも配慮する必要がある。本発明に於いては、かかる知見が利用される。
【０００６】
かくして、本発明の一つの課題は、車両の車体に対してエンジンを支持するための振動減衰機能（制振機能）を有する液封エンジンマウントに於いて、その弾性特性を、サスペンションの上下振動の共振をエンジン搭載による反共振によって抑制するように、調節する一方、その振動減衰作用の周波数特性を調節してエンジン搭載による共振が減衰できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、上記の課題は、車両の車体に対してエンジンを支持する液封エンジンマウントであって、エンジンを搭載した車体に於いて生ずる反共振の周波数が車体のばね下上下振動の共振周波数に実質的に略等しくなるように調整されたばね係数と、エンジンを搭載した車体に於いて生ずる共振の周波数帯域に於いて実質的に最大となり反共振の周波数に於いて実質的に最小となる周波数特性を呈するよう調整された減衰係数とを有する液封エンジンマウントによって達成される。
【０００８】
上記の構成において、液封エンジンマウントは、この分野に於いて利用可能な弾性機能と振動減衰機能とを有する任意の、エンジンを車体に対して支持するマウントであってよい。既に触れた如く、エンジンを車体に搭載した状態に於いて、車体には、ばね上上下共振とばね下共振を含むサスペンションの上下振動の他に、エンジンの振動に起因して、共振点と反共振点が発生するところ、その共振点と反共振点の周波数帯域は、エンジンマウントの弾性特性に依存する。また、液封エンジンマウントの振動減衰作用の周波数特性は、例えば、液室内の粘性流体の流通する流路やオリフィスの面積を調節することにより適宜調整可能である。かかる状況を鑑み、上記の本発明では、反共振の周波数が車体のばね下上下振動の共振周波数に実質的に略等しくなるように、エンジンマウントの弾性特性（より具体的には、ばね係数）を設定するとともに、エンジンマウントの振動減衰作用の周波数特性については、減衰係数が、共振点の周波数帯域では実質的に最大となり、反共振点の周波数帯域では実質的に最小となるように、好適には、実質的に減衰作用が生じないように（減衰係数が略０となるように）調整される。かかる構成によれば、車体のばね下上下振動の共振の周波数帯域がエンジンの振動による反共振の周波数帯域に重なり、且つ、かかる周波数帯域では、エンジンマウントの振動減衰作用が抑制された状態となっているので、車体のばね下上下振動の共振がエンジンの振動による反共振によって低減されることとなる（後述の実施形態の欄参照）。また、エンジンの振動による共振点の周波数帯域では、エンジンマウントの振動減衰作用が十分に発揮されて、振動振幅の抑制が達成できることとなる。
【発明の効果】
【０００９】
上記の本発明の構成に於いては、端的に述べれば、車体に生ずる振動が、エンジン、サスペンション及び車体から成る連成系に於ける連成振動である点に着目し、車体の制振を、サスペンションのアブソーバやエンジンマウントの振動減衰機能に頼るだけでなく、連成振動に於いて生ずる反共振が制振に利用される。かかる構成によれば、従前に於ける、サスペンションの上下振動に対する制振とエンジン振動に対する制振とを、それぞれの振動減衰機能にのみ頼って、独立に行っていた場合に比して、アブソーバ等のダンパ装置の振動減衰可能な限界を超えた劇的な振動の低減が図られることとなる。また、本発明の構成は、エンジンマウントのばね係数の調整と減衰係数の周波数特性の調整によって達成されるので、比較的低廉に達成できる点でも有利である。
【００１０】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（Ａ）は、本発明が適用される液封エンジンマウントがエンジンに装着された状態をエンジンの斜め上から見た模式的な斜視図であり、図１（Ｂ）は、本発明が適用される液封エンジンマウントの内部構造を説明する模式的な断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、エンジンを搭載した車体の模式的な側面図であり、図２（Ｂ）は、エンジンと車体とサスペンションとからなる連成振動系の力学モデルを説明する図である。図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）の連成振動系の力学モデルに於ける振動の周波数特性を示すグラフ図である。ＷＯＤは、エンジンマウントに於いて減衰機能がない場合の特性曲線であり、ＷＤは、エンジンマウントに於いて減衰機能がある場合の特性曲線である。
【図３】図３（Ａ）は、図２（Ｂ）の連成振動系の力学モデルに於いてエンジンマウントに於ける減衰機能がない場合の振動の周波数特性を示すグラフ図であり、エンジンマウントのばね係数を変更することにより、エンジン搭載により生ずる共振点及び反共振点が変化することを説明するグラフ図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）と同様の図であって、エンジンマウントに於ける減衰機能がある場合の周波数特性の変化を説明するグラフ図である。
【図４】図４（Ａ）は、本発明を適用した場合の液封エンジンマウントの減衰効果の大きさ（減衰係数値）の周波数特性を示している。図４（Ｂ）は、図２（Ｂ）連成振動系の力学モデルよりもより精密な車体運動の力学モデルを用いて得られる車体振動の周波数特性を示すグラフ図である。８Ｈｚ_Ｄは、エンジン搭載により生ずる反共振点がばね下共振点に一致していない状態で液封エンジンマウントの減衰効果が周波数に対して一様に働く場合であり、１７Ｈｚ＿Ｄは、本発明に従って、エンジン搭載により生ずる反共振点をばね下共振点に一致させ、且つ、図４（Ａ）に例示された周波数特性の減衰効果を有する液封エンジンマウントを用いた場合である。
【符号の説明】
【００１２】
１０…エンジン
１１〜１３…液封エンジンマウント
１５…ハウジング
２０…ブラケット
２２ａ、ｂ…ブロック
２３…ボルト
２４ａ、ｂ、ｃ…ゴム弾性体
２６…液室
２７…中間部材
２８…オリフィス
１００…車体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
液封エンジンマウントの構成の概略
図１（Ａ）を参照して、本発明の適用される液封エンジンマウント１１〜１３（ライトマウンティング１１、トルクロッドマウンティング１２、レフトマウンティング１３）は、典型的には、エンジン１０の３つの位置にて、図示していない車体に対して支持されるよう装着される。図示の例では、車両の右側及び左側に面して、エンジン１０の上部にそれぞれ、ライトマウンティング１１、レフトマウンティング１３が装着され、それらのマウントのブラケット２０が車体のサイドメンバに締結される。また、エンジン底側のトルクロッド近傍にてトルクロッドマウンティング１２が装着され、やはり、図示していない車体に締結される。
【００１４】
それぞれの液封エンジンマウントの構成に於いては、概して、図１（Ｂ）に例示されている如く、ハウジング１５の外側に、車体へネジ止めされるよう形成されブラケット２０が設けられ、ハウジング１５の内側に於いては、エンジンに対して固定されたブロック２２ａがボルト２３によってブロック２２ｂに締結され、それらがゴム弾性体２４ａ、ｂを囲繞された状態にて配置される。そして、下方のゴム弾性体２４ｂの更に下側に於いては、粘性流体が注入された液室２６が設けられ、液室２６内にオリフィス２８が設けられた中間部材２７が配置される。かくして、エンジンが車体に対して相対的に上下方向に運動した場合には、ブロック２２ａ、ｂが車体に対して相対的に上下に振動的に変位して、ゴム弾性体２４ａ、ｂが弾性変形するとともに、液室２６が変形して粘性流体が粘性抵抗を受けながら中間部材２７のオリフィス２８を振動的に流通し、これにより、振動エネルギーが消費されて振幅が減衰されることとなる。ゴム弾性体のばね係数、即ち、弾性変形特性は、ゴム弾性体の材質及び寸法を調整することにより達成され、減衰効果、即ち、減衰係数、の大きさと周波数特性は、液室２６内に於けるオリフィスの流路面積を適宜設定することにより調整可能である。そして、本発明に於いて、ばね係数と、減衰係数とは、以下に説明される本発明による教示に従って設定される。
【００１５】
エンジン・車体・サスペンション連成系の振動の概略
「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、車両に於いては、図２（Ａ）に模式的に描かれている如く、車体１００にエンジン１０が搭載されることによって、エンジンに起因する振動（トルク変動や路面からの入力等に起因する振動：以下、「エンジン振動」と称する。）が、図中矢印の方向に、走行中の車両の車体の上下振動に重畳される。そして、このようなエンジンが搭載された車体の振動は、図２（Ｂ）に示されている如く、エンジン、車体及びサスペンションの構成をモデル化して得られるエンジン・車体・サスペンションの連成系（力学モデル）に於ける連成振動として考えることができる。具体的には、エンジン・車体・サスペンションの連成系力学モデルに於いては、質量ｍｔのタイヤ、質量Ｍｂの車体及び質量Ｍｅのエンジンが、路面から、それぞれ、タイヤばね（ばね係数ｋｔ）、サスペンション（ばね係数ｋｔａ、減衰係数Ｄｔａ）及びエンジンマウント（ばね係数Ｋｅ、減衰係数Ｄｅ）を介して連結された状態となる。以下、エンジンを車体に搭載した場合の車体に生ずる振動を図２（Ｂ）の連成系の力学モデルにより考察する。
【００１６】
かくして、図２（Ｂ）の如き、エンジン・車体・サスペンションの連成系にて、振動を与えたときには、連成振動の周波数特性に於いて、まず、サスペンションのばねとタイヤばねとの弾性作用によって、図２（Ｃ）の線ＷＯＤ（エンジンマウントの減衰作用がない場合）又は線ＷＤ（エンジンマウントの減衰作用がある場合）に例示されている如く、共振周波数αａ（１〜２Ｈｚ程度：ばね上上下共振）と共振周波数αｂ（１４Ｈｚ程度：ばね下上下共振）とのそれぞれに於いて振幅の極大が発生する。また、エンジン振動については、図２（Ｃ）中のエンジンマウントの減衰作用がないとした場合の周波数特性曲線ＷＯＤに例示されている如く、エンジンを支持するエンジンマウントの弾性作用によって、共振周波数Ｒに於いて振幅の極大点が発生し、反共振周波数ａＲに於いて振幅の極小点が発生する。
【００１７】
上記の車体の振動に関し、４Ｈｚ〜１４Ｈｚ程度の周波数帯域の振動は、人の感受性が高く、乗り心地に影響するので、車両に於いては、４Ｈｚ〜１４Ｈｚ程度の周波数帯域に於ける、特に、共振振動の抑制が図られることとなる。そして、かかる共振振動の抑制に際して、従前では、エンジン振動の共振は、液封エンジンマウントの振動減衰機能によって抑制し、（通常、１４Ｈｚ程度となる）ばね下上下共振に対しては、サスペンションのアブソーバによってその抑制が試みられていた。しかしながら、これらの共振点における振幅は、図２（Ｃ）のエンジンマウントの減衰作用がある場合の周波数特性曲線ＷＤに例示されている如く、一般的に、それぞれ或る程度まで抑制可能であるが（例えば、図２（Ｃ）の線ＷＤのエンジン振動共振点Ｒの振幅は、線ＷＯＤ（エンジンマウントの減衰作用がない場合）に比して大幅に抑制される。）、サスペンションのアブソーバやエンジンマウントの減衰作用には、限界があり、図示の線ＷＤの如く、車体の上下振動の振動振幅がその最大限界の目標値の境界線（目標限界）Ｔａを上回ってしまい、車体の上下振動の振動を目標限界Ｔａよりも小さく抑え込むことが困難な場合がある。
【００１８】
車体振動に対するエンジン振動の作用
ところで、エンジン振動が車体振動に重畳した場合には、共振点Ｒの他に、既に触れた如く、反共振点ａＲも発生する。かかる反共振点ａＲでは、エンジン振動振幅と車体自身の振動振幅とが互い相殺し、その結果、車体全体の振動の振幅が極小化される。また、エンジン振動による共振点Ｒと反共振点ａＲは、エンジンマウントのばね係数を変更することによって変化させることができる。具体的には、図３（Ａ）に例示された、図２（Ｂ）の連成系に於けるエンジンマウントの減衰作用がない場合の車体の上下振動の振幅の周波数特性を参照して、エンジンが搭載されていない場合（図２（Ｂ）の連成系に於いて、エンジンマウントとエンジンＭｅが無い状態）の周波数特性曲線ｎｅに於いては、ばね上共振点αａとばね下共振点αｂに於いて振幅の極大が発生するところ、エンジンが車体に搭載されると、既に触れた如く、エンジン振動の共振周波数Ｒと反共振周波数ａＲとに於いて振幅の極大点と極小点とが、それぞれ、発生する。そして、共振周波数Ｒと反共振周波数ａＲは、エンジンマウントのばね係数Ｋｅの関数であり、ばね係数Ｋｅを変更すると、共振周波数Ｒと反共振周波数ａＲは変化する。例えば、共振周波数Ｒが、図中の矢印の如く、８Ｈｚ（実線）→１２Ｈｚ（破線）→１７Ｈｚ（丸点線）と高くなるように、ばね定数Ｋｅを変化させると、反共振周波数ａＲも、これに伴って、図中の矢印の如く、高い値へ変化する。かかるエンジン振動の共振周波数Ｒと反共振周波数ａＲの変化に対し、ばね上共振点αａとばね下共振点αｂの周波数値は変化しないところ、反共振周波数ａＲがばね下共振点αｂの周波数に略一致する場合、図示の例では、共振周波数Ｒが１７Ｈｚの場合（丸点線の場合）には、ばね下共振の振幅がエンジン振動の反共振により吸収され、ばね下共振点αｂに於ける振幅が大幅に抑制されることが見出される。即ち、エンジン振動の反共振周波数がばね下共振周波数に略等しくなるように、エンジンマウントのばね定数を調節又は設定すると、ばね下共振の振幅をも（サスペンションのアブソーバの減衰機能の限界を超えて）抑制できることが理解される。
【００１９】
しかしながら、図３（Ａ）の共振周波数Ｒが１７Ｈｚの場合（丸点線の場合）の周波数特性曲線から理解される如く、エンジン振動の反共振によってばね下共振の振幅を抑制させた場合においても、エンジン振動の共振は、依然として残存し、条件によっては、エンジン振動の共振の振幅は、エンジン振動の反共振周波数とばね下共振周波数とが互いに異なる場合よりも増大する場合もあり得る。例えば、図示の例では、共振周波数Ｒが８Ｈｚ（実線）→１２Ｈｚ（破線）→１７Ｈｚ（丸点線）と高くなるにつれて、共振点Ｒの振幅の増大が生ずる。そこで、エンジン振動の共振の振幅の抑制を行うべく、エンジンマウントの減衰機能を作用させることが考えられるところ、例えば、図３（Ｂ）中の１７Ｈｚ＿Ｄと付された曲線にて例示されている如く、エンジンマウントの減衰機能によって、エンジン振動の共振点Ｒの極大に於ける振幅の低下（矢印ｘ１）と伴に、エンジン振動の反共振点ａＲの極小に於ける振幅の増大（矢印ｘ２）が生じることとなり、ばね下共振の振幅の抑制作用も低下してしまうこととなる。即ち、エンジン振動共振とばね下共振との双方を抑制するためには、エンジンマウントの減衰機能は、エンジン振動の共振点Ｒの極大に対して働き、エンジン振動の反共振点ａＲの極小には実質的に働かないか、その程度を小さく抑えるべきであるということがいえる。
【００２０】
液封エンジンマウントの弾性特性と減衰特性の設定
上記の図３（Ａ）、（Ｂ）に関連した、図２（Ｂ）の連成系の力学モデルを用いた車体振動に対するエンジン振動の作用とエンジン振動の減衰の作用の考察を鑑みて、本発明に於いては、まず、エンジン振動の反共振周波数がばね下共振周波数に略等しくなるように、エンジンマウントのばね定数が調節又は設定される。そして、エンジンマウントの減衰係数の周波数特性は、図４（Ａ）に例示されている如く、エンジン振動の共振周波数とその近傍で減衰係数が極大値又は最大値となり、エンジン振動の反共振周波数とその近傍で極小値又は最小値となるよう調節又は設定される。かかる構成によれば、エンジン振動の反共振周波数がばね下共振周波数に略等しくなり、且つ、エンジン振動の共振点Ｒ付近に減衰作用が働き、エンジン振動の反共振点ａＲ付近には、減衰作用が働かないか、その程度が小さくなるので、エンジン振動の反共振点ａＲの極小に於ける振幅の増大が起こらずに、エンジン振動の反共振を利用してばね下共振の振幅の抑制が為され、且つ、エンジン振動の共振点の極大に於ける振幅の低下が図られることとなる。
【００２１】
図４（Ｂ）は、上記の如く、図２（Ｂ）の連成系の力学モデルよりも詳細に車両のエンジン・車体・サスペンションの力学的要素を設定した力学的モデルにおいて、エンジンマウントのばね定数をエンジン振動の反共振周波数がばね下共振周波数に略等しくなるように設定し、減衰係数の周波数特性がエンジン振動の共振周波数とその近傍で減衰係数が極大値又は最大値となり、エンジン振動の反共振周波数とその近傍で極小値又は最小値となるよう設定して得られた車体振動の周波数特性曲線（１７Ｈｚ＿Ｄｘ）のグラフ図である。なお、比較のため、エンジンマウントに於いて、エンジン振動の共振周波数が８Ｈｚとなるようにばね定数を設定し、減衰機能を働かせた場合の周波数特性曲線８Ｈｚ＿Ｄも示されている。また、点線Ｔａは、人の振動の感受性の高さを考慮して設定された振動振幅の最大限界の目標値を示している。同図を参照して、線８Ｈｚ＿Ｄの場合には、エンジン振動の反共振周波数とばね下共振周波数とが一致していないので、１４Ｈｚ程度のばね下共振周波数に於ける振幅が目標の限界値を超えてしまっているのに対し、線１７Ｈｚ＿Ｄｘの場合には、図中の斜線領域とにて示されている如く、１４Ｈｚ程度の振幅が目標の限界値より低く抑制された。これは、エンジン振動の反共振周波数とばね下共振周波数とが略一致し、且つ、その周波数帯域の減衰機能は、最小又は極小に抑えられていることから、エンジン振動の反共振の振幅がばね下共振の振幅を抑制したことによると考えられる。
【００２２】
かくして、本発明によれば、エンジンマウントのばね定数をエンジン振動の反共振周波数がばね下共振周波数に略等しくなるように設定し、減衰係数の周波数特性がエンジン振動の共振周波数とその近傍で減衰係数が極大値又は最大値となり、エンジン振動の反共振周波数とその近傍で極小値又は最小値となるよう設定することにより、アブソーバ等のダンパ装置の振動減衰可能な限界を超えて、ばね下共振周波数に於ける振幅の低減を達成できることとなる。
【００２３】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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