(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、
前記主液室と制限通路を介して連通される副液室と、
前記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、
前記空気室に接続されて気体を溜めると共に、該空気室との間でのみ吸気及び排気を行うエアタンクと、
前記空気室と前記エアタンクとを連結した流体経路に配置され、該流体流路を開放して前記空気室を前記エアタンクに連通させる開放状態及び、前記流体流路を塞いで前記空気室と前記エアタンクとの間を閉鎖し、前記開放状態にある場合と比較して、前記ダイヤフラムの前記副液室内の液体から受ける液圧に対する剛性を上昇させる閉鎖状態をとり得る切換弁と、
を備えたことを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記エアタンク内の空間を区画する壁部がチューブ状の弾性材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の防振装置。
【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】
エンジンで発生する振動には、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。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。
【０００４】
そして、これら幅広い周波数の振動を吸収する防振装置として、主液室と副液室とをオリフィスで繋ぎ、このオリフィス内の液体の流動に伴う減衰作用で振動を低減する液体封入式の防振装置が知られている。
【０００５】
また、この液体封入式の防振装置として、図７に示すように、防振装置の外周側に取り付けられた液室形成部材２１０内に副液室２１２を設けると共に、この液室形成部材２１０にねじ２２２で連結される空気室形成部材２１４内に空気室２１６を設け、さらに、ダイヤフラム２１８を介して副液室２１２と対向して配置される空気室２１６内の気圧を電磁弁等の切換弁２２０で変化させて、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】
但し、図７に示すような構造では、切換弁２２０の大気側ポート２２０Ａを介して空気室２１６内と外気とが連通されているので、空気室２１６内にごみ、異物等が侵入する虞があった。
【０００７】
この為、ごみ、異物等が切換弁２２０を介して空気室２１６内に侵入することの対策として、不織布等で構成されたフィルタ２３２を有するフィルタユニット２３０を切換弁２２０に装着していた。しかし、このようなフィルタユニット２３０を装着すると、フィルタ２３２による空気抵抗が生じて、防振装置の防振性能がフィルタ無しの場合に比べて悪化する。
【０００８】
つまり、図８の実線で示すフィルタ無しの場合に比較して、点線で示すフィルタ有りの場合の方が動ばね定数Ｋの最低値が高くなり、さらには、動ばね定数Ｋが最低となる周波数帯がずれるようになり、防振性能が悪化する。
【０００９】
本発明は上記欠点を解決するべく、空気抵抗による性能低下を防ぎつつ外部から異物等が侵入しないようにした防振装置を提供することが目的である。
【００１０】
【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、
前記主液室と制限通路を介して連通される副液室と、
前記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、
前記空気室に接続されて気体を溜めると共に、該空気室との間でのみ吸気及び排気を行うエアタンクと、
前記空気室と前記エアタンクとを連結した流体経路に配置され、該流体流路を開放して前記空気室を前記エアタンクに連通させる開放状態及び、前記流体流路を塞いで前記空気室と前記エアタンクとの間を閉鎖し、前記開放状態にある場合と比較して、前記ダイヤフラムの前記副液室内の液体から受ける液圧に対する剛性を上昇させる閉鎖状態をとり得る切換弁と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の防振装置は、前記エアタンク内の空間を区画する壁部がチューブ状の弾性材料で形成されたことを特徴とする。
【００１２】
【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。
【００１３】
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、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。
【００１４】
この制限通路では、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、すなわち予め設定された設定振動数を越えた場合、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エアタンク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、エアタンク内の空間から切り離された空気室内の空気が空気ばねとして働き、切換弁を開放して空気室とエアタンクとの間を連通する開放状態にした場合より、副液室内の液体から受ける液圧に対するダイヤフラムの剛性が高まる。
【００１５】
この結果、液体が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、空気室をエアタンク側に開放するか否かで防振装置の特性を任意に変化させ、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。
【００１６】
一方、空気室に切換弁を介して気体を溜めるエアタンクが接続され、このエアタンクが空気室との間でのみ吸気及び排気を行うので、空気室及び切換弁が外気と連通されることが無くなり、空気室及び切換弁内に外部からごみ、異物等が侵入することが無くなる。
【００１７】
また、空気室及び切換弁が外気と連通されていないので、フィルタを設置する必要がなくなり、結果として、空気抵抗が生ぜず、防振装置の性能が悪化することがなくなる。
【００１８】
請求項２に記載の防振装置の作用を以下に説明する。
本請求項によれば請求項１と同様な作用を奏する。但し、エアタンク内の空間を区画する壁部がチューブ状の弾性材料で形成されているので、気温の変化に伴ってエアタンク内の気体が膨張及び収縮してもエアタンクの壁部が伸縮して対応することができる。
【００１９】
【実施例】
本発明に係る防振装置の第１実施例を図１から図５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の下部には底板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には筒状の外筒１６の下端部がかしめ固定されており、フランジ部１２Ｂと外筒１６の下端部との間に、第１ダイヤフラム１８の周縁部が挟持されている。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の内周面上端部は内径が拡大された拡開部１６Ｂとされており、この拡開部１６Ｂには、外筒１６の開口部分を閉塞する弾性体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の内周下端部まで延設されており、延設された弾性体２２の外周側が外筒１６に加硫接着されている。
【００２３】
この弾性体２２の中央上部には支持台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】
ここに外筒１６の内周部、弾性体２２の下端部及び第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】
液室２８内には合成樹脂等で形成された円柱状の仕切部材３０が配置され、液室２８を主液室３２と第１副液室３４とに区画している。なお、この仕切部材３０の第１副液室３４側には、凹部３０Ａが形成されている。
【００２６】
仕切部材３０の外周には、周方向に沿って断面矩形状の細溝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１の制限通路５２とされている。
【００２７】
さらに、仕切部材３０には、外周から仕切部材３０の中心へ向けて矩形孔４２が形成されており、図１に示すように、この矩形孔４２の先端は上方へ屈曲し、開口部４２Ａを介して主液室３２へ連通して第２の制限通路４６を構成している。
【００２８】
外筒１６の側面であって仕切部材３０の矩形孔４２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に対応する外筒１６の外周面にはブロック５０が取り付けられている。
【００２９】
ブロック５０には凹部５４が形成されており、凹部５４の底部中央には、外筒１６の貫通孔４８と同軸となる貫通孔５５が形成されている。なお、外筒１６の貫通孔４８には、弾性体２２の一部を貫通してブロック５０の貫通孔５５と仕切部材３０の矩形孔４２とを連通する枠状の連通部材４９が、挿入されている。
【００３０】
凹部５４の開口部分外側のブロック５０の部分には、環状凹部７６が形成されており、この環状凹部７６とブロック７８との間に第２ダイヤフラム６８の周縁部が挟持されている。第２ダイヤフラム６８は、自由状態では凹部５４側へ向けて略半球状に突出されている。この為、凹部５４が第２ダイヤフラム６８によって閉塞されて第２副液室７０を構成している。
【００３１】
また、ブロック７８の第２ダイヤフラム６８に向かい合う面には、略半球状の凹部７８Ａが形成されている。この凹部７８Ａと第２ダイヤフラム６８との間は第２空気室７４とされている。
【００３２】
図１から図４に示すように、ブロック７８のブロック５０と反対側の位置には、電磁弁である切換弁８２が配置されている。この切換弁８２の中心には、筒状に樹脂材料で形成されてコイル８４が巻き付けられるボディ９０が位置しており、このボディ９０の上部側より図上、右側に突出した連結管９０Ａがブロック７８の貫通孔７８Ｂに嵌合されている。そして、Ｏリング９１がこれら連結管９０Ａとブロック７８の貫通孔７８Ｂとの間に介在されて、これらの間を封止している。
【００３３】
また、切換弁８２の上部には、給排管９０Ｂが上方に突出するように形成されており、連結管９０Ａ内の通路と給排管９０Ｂ内の通路とが連結されて、屈曲された流体流路９４を構成している。
【００３４】
さらに、切換弁８２の外壁を形成するコイルケース１０２が捲線であるコイル８４を収納し、このコイルケース１０２の下側にコイル８４と接続されてコイル８４に通電する為の接続端子９８が設けられている。
【００３５】
一方、ボディ９０内には、強磁性体の鋼材により円柱状に形成された弁体であるプランジャ８６が図上、上下方向に移動可能に配置されていると共に、このプランジャ８６の基端側と対向してヨーク鉄芯９６が設置されており、これらプランジャ８６とヨーク鉄芯９６との間には、スプリング９２が配置されている。
【００３６】
そして、プランジャ８６の先端側には、ゴム等で形成されるパッキン８８が、接着剤で接着されて取り付けられており、プランジャ８６の流体流路９４内への進入時に、円筒状にボディ９０に形成されて流体流路９４の内壁面となる受け座９０Ｃに、このパッキン８８が当接する。この為、連結管９０Ａ及び給排管９０Ｂを貫通する流体流路９４をこのプランジャ８６及びパッキン８８で遮断可能となっている。
【００３７】
また、切換弁８２の外周部分には、図４に示すように、コイル８４の下部側を覆うようにＵ字状に形成されたコイルカバー１０４が配置されている。さらに、図２及び図３に示すように、ボディ９０の上部側寄りの位置には、中央に孔を有した円盤状のヨークプレート１０６が埋め込まれており、ボディ９０より突出したヨークプレート１０６の外周部１０６Ａが、コイルカバー１０４の上端部と溶接等により連結されている。
【００３８】
そして、これらヨーク鉄芯９６、ヨークプレート１０６及びコイルカバー１０４等は、それぞれ強磁性体の鋼材により形成されており、従って、コイル８４への通電時にコイル８４を囲むような磁路Ｍを形成するヨーク体が、これらヨーク鉄芯９６、ヨークプレート１０６及びコイルカバー１０４等により構成される。
【００３９】
以上より、プランジャ８６が、この磁路Ｍの形成により発生する電磁力でスプリング９２の付勢力に抗して下方向に移動すると共に、磁路Ｍの消失に伴ってスプリング９２の付勢力で上方向に移動することになる。この為、磁路Ｍの形成及び磁路Ｍの消失に伴って、流体流路９４にプランジャ８６が進入及び退出することで流体流路９４が開閉される。
【００４０】
すなわち、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に付勢されることにより、パッキン８８が受け座９０Ｃに当接して流体流路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ヨーク鉄芯９６側に吸引され、プランジャ８６の先端のパッキン８８が逃げて流体流路９４が開放され、矢印Ａで示すように空気が流れる。
【００４１】
また、コイル８４は、印加電圧をオン・オフする制御回路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６２及びエンジン回転数センサ６４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等を判断できる。
【００４２】
一方、切換弁８２の給排管９０Ｂには、円筒状に形成されて空気を貯留させ得る空間１１４を内部に有したエアタンク１１０の開口部１１２が、パッキン１１６を介して嵌合されて、切換弁８２の上部にエアタンク１１０が設置されている。
【００４３】
この為、第２空気室７４から切換弁８２の流体流路９４内を図３の矢印Ａで示すように流れた空気はエアタンク１１０内の空間１１４に流れ込み、また、エアタンク１１０内の空間１１４から流れ出した空気は流体流路９４内を矢印Ａで示すように流れ、エアタンク１１０側と第２空気室７４内との間を空気が行き来することになる。
【００４４】
そして、このエアタンク１１０の内容積は第２空気室７４の内容積より大きくされ、願わくば、エアタンク１１０の内容積は第２空気室７４の内容積より遙かに大きなものとされている。
【００４５】
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。また、第１ダイヤフラム１８の剛性と第２ダイヤフラム６８の剛性との間は相互に異なっている。
【００４６】
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。
【００４７】
次に実施例の作用を説明する。
第２空気室７４に切換弁８２を介して空気を溜めるエアタンク１１０が接続されているので、第２空気室７４及び切換弁８２が外気と連通されることが無くなり、第２空気室７４及び切換弁８２内に外部からごみ、異物等が侵入することが無くなる。
【００４８】
また、第２空気室７４及び切換弁８２が外気と連通されていないので、フィルタを設置する必要がなくなり、結果として、空気抵抗が生ぜず、防振装置１０の性能が悪化することがなくなる。
【００４９】
一方、本実施例に係る防振装置１０の振動発生時における作用を以下に説明する。
【００５０】
この防振装置１０の底板１２を自動車等の車両の車体へ固定し、支持台２４にエンジンを搭載して固定すると、エンジンの振動は支持台２４を介して弾性体２２に伝達され、弾性体２２の内部摩擦に基づく抵抗によって振動が吸収される。
【００５１】
また、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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６２及びエンジン回転数センサ６４によりアイドル振動発生時であると判断し、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がエアタンク１１０に連通された開放状態となり、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。
【００５４】
さらに、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６２及びエンジン回転数センサ６４より送られる情報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。これによって、プランジャ８６の先端が流体流路９４を塞ぎ、切換弁８２が、第２空気室７４とエアタンク１１０との間を閉鎖する閉鎖状態となる。
【００５５】
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。
【００５６】
具体的に説明すると、防振装置１０の特性が図５に示す実線の状態から点線の状態に変化するので、３０００ｒｐｍ以上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。
【００５７】
つまり、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、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。
【００５８】
尚、この際、エアタンク１１０の内容積は第２空気室７４の内容積より大きくされているので、第２空気室７４内の気圧の変化によって防振装置１０の防振特性に影響を与えることはない。
【００５９】
次に、本発明に係る防振装置の第２実施例を図６に示し、この図に基づき本実施例を説明する。尚、第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００６０】
図６に示すように、上端部が塞がれたチューブ状にゴム等の弾性材料で壁部１２６が形成されて、空気を貯留させ得る空間１２４を内部に有するエアタンク１２０が、切換弁８２の上部に設置され、このエアタンク１２０の開口部１２２が切換弁８２の給排管９０Ｂに嵌合されている。
【００６１】
この為、第２空気室７４から切換弁８２の流体流路９４内を矢印Ａで示すように流れた空気はエアタンク１２０内の空間１２４に流れ込み、また、エアタンク１２０内の空間１２４から流れ出した空気は流体流路９４内を矢印Ａで示すように流れ、エアタンク１２０側と第２空気室７４内との間を空気が行き来することになる。
【００６２】
そして、このエアタンク１２０の内容積は第２空気室７４の内容積より大きくされているが、エアタンク１２０内の空気の量により変化し得ることになる。
【００６３】
本実施例も第１実施例と同様な作用を奏するが、さらに、エアタンク１２０内の空間１２４を区画する壁部１２６がチューブ状の弾性材料で形成されているので、外部の気温の変化に伴ってエアタンク１２０内の気体が膨張及び収縮してもエアタンク１２０の壁部１２６が伸縮して対応することができる。
【００６４】
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。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明の防振装置では、空気抵抗による性能低下を防ぎつつ外部から異物等が侵入しないように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】本発明の第１実施例に係る防振装置の断面図である。
【図２】本発明の第１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、切換弁の閉鎖状態を示す。
【図３】本発明の第１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、切換弁の開放状態を示す。
【図４】本発明の第１実施例に係る防振装置に採用される切換弁の正面一部断面図である。
【図５】本発明の第１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６】本発明の第２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る。
【図７】従来の防振装置に採用される切換弁周辺の分解斜視図である。
【図８】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）
２２    弾性体
２４    支持台（第２の取付部材）
３２    主液室
４６    第２の制限通路
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
１１０  エアタンク
１２０  エアタンク
【図１】
0003761605.tif 000002
【図２】
0003761605.tif 000003
【図３】
0003761605.tif 000004
【図４】
0003761605.tif 000005
【図５】
0003761605.tif 000006
【図６】
0003761605.tif 000007
【図７】
0003761605.tif 000008
【図８】
0003761605.tif 000009