JP2016089994A - 液体封入制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね定数の増大を抑えつつ、複数の周波数帯域における振動を減衰することのできる液体封入制振装置を提供する。
【解決手段】液体封入制振装置１０は、外壁１２Ａが弾性部材で構成された制振部１２を有している。制振部１２の内部には、第１連通路６０によって互いに連通された２つの液室からなる第１液室群５０Ａと、第２連通路６１によって互いに連通された２つの液室からなる第２液室群５０Ｂとが設けられており、第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂは、制振部１２の内部に設けられた隔壁４０で区画されている。第１連通路６０及び第２連通路６１の流路断面積は互いに異なっている。隔壁４０の厚さは、外壁１２Ａの厚さよりも薄くする。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体が封入された液室を有する液体封入制振装置に関する。

従来、液体封入制振装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。同文献に記載の液体封入制振装置は、例えばトランスミッションに接続される金属製の外筒部材、車体に接続される金属製の内筒部材、それらの間に介設されており外壁が弾性部材で構成される制振部、及び制振部の内部に形成された液室とを有している。また、液室は、主液室と副液室とに分かれており、それら主液室と副液室とはオリフィス通路で連通されている。こうした制振装置では、弾性部材で構成された制振部の変形による振動伝達の抑制作用と、オリフィス通路を通じた主液室及び副液室間での液体の流動による振動減衰作用とにより、外部から入力された振動に対する制振効果が得られる。

特開２００４−２１１８０７号公報

ところで、オリフィス通路の流路断面積を変化させると、減衰される振動の周波数帯域が変化する。例えば、流路断面積を小さくするほど、減衰される振動の周波数帯域は低周波数側に変化していく。

そこで、液体封入制振装置で制振される被制振部材から当該液体封入制振装置に伝わる振動についてその周波数帯域が複数存在する場合には、振動の周波数帯域毎にオリフィス通路の流路断面積が最適化されている液体封入制振装置を複数用意する。そして、上記外筒部材から上記内筒部材に至る方向を上記制振部の延伸方向としたときに、その延伸方向に直交する方向に向かって各液体封入制振装置を直列に配設することが考えられる。

しかし、制振部の外壁は、損傷などに対する耐久性の確保や、制振部の形状そのものを保持するためにある程度の厚さが必要である。そのため、上述した延伸方向に沿って複数の液体封入制振装置を並べると、そうした厚さを有する外壁が多数並ぶことになるため、複数の液体封入制振装置全体としての上記延伸方向における剛性は、配設された液体封入制振装置の数に応じて高くなってしまう。このようにして上記延伸方向の剛性が高くなると、上記延伸方向に並んだ複数の液体封入制振装置を１つの液体封入制振装置とみなしたときにそのばね定数は大きくなってしまうため、液体封入制振装置は弾性変形しにくくなり、被制振部材から液体封入制振装置に伝わる振動を十分に抑えることが困難になるおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ばね定数の増大を抑えつつ、複数の周波数帯域における振動を減衰することのできる液体封入制振装置を提供することにある。

上記課題を解決する液体封入制振装置は、液体が封入された液室を備えておりその外壁が弾性部材で構成された制振部を有しており、相対変位する２つの部材間に制振部が配設される液体封入制振装置において、当該液体封入制振装置における上記２つの部材の一方の接続側から他方の接続側に至る方向を制振部の延伸方向としたとき、制振部の内部には、連通路によって互いに連通された複数の液室からなる液室群が、上記延伸方向に直交する方向に複数設けられており、隣り合う液室群は、制振部の内部に設けられた隔壁で区画されており、連通路の流路断面積は、液室群毎に異なっており、隔壁の上記延伸方向における剛性が、制振部にあって延伸方向に延びる外壁の剛性よりも低くなるように、同隔壁は構成されている。

同構成の液体封入制振装置では、液室群を構成する複数の液室間において、連通路を通じた液体の流動が起こることにより、その連通路の流路断面積に応じた周波数帯域の振動が減衰される。そして、連通路の流路断面積が異なる液室群が、上記延伸方向に直交する方向に複数設けられているため、複数の周波数帯域における振動が減衰される。

また、隣り合う液室群は、制振部の内部に設けられた隔壁で区画されており、その隔壁の上記延伸方向における剛性は、制振部にあって上記延伸方向に延びる外壁の剛性よりも低くなるようにされている。従って、そうした隔壁で区画された液室群が上記延伸方向に直交する方向に複数設けられていても、上記延伸方向の剛性が高くなることを抑えることができ、ばね定数の増大も抑えることができる。

従って、同構成の液体封入制振装置によれば、ばね定数の増大を抑えつつ、複数の周波数帯域における振動を減衰することができるようになる。
なお、隔壁の上記延伸方向における剛性を、制振部にあって上記延伸方向に延びる外壁の剛性よりも低くするには、例えば隔壁の厚さを外壁の厚さよりも薄くするとよい。この場合には隔壁の厚さが薄くされているため、その隔壁で区画された液室群を上記延伸方向に直交する方向に複数設けても、同延伸方向に直交する方向において液体封入制振装置の長さが長くなることを抑えることができる。従って、複数の周波数帯域における振動を減衰可能としつつ、液体封入制振装置を小型化することができるようになる。

液体封入制振装置の一実施形態の斜視図。 同実施形態の液体封入制振装置の断面図。 同実施形態の液体封入制振装置を用いた車体フロアへの排気管の懸架態様の一例を模式的に示す図。 同実施形態の液体封入制振装置及びその周辺部を正面側から見た平面図。 同実施形態の液体封入制振装置及びその周辺部を側面側から見た断面図。 同実施形態の液体封入制振装置の減衰特性を示すグラフ。

以下、液体封入制振装置の一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態の液体封入制振装置は、車体フロアとそれに懸架される排気管との間に介設される。すなわち、本実施形態において、相対変位する２つの部材は、車体フロア及び排気管である。

図１に示すように、液体封入制振装置１０は、円管形状に形成された金属製の外筒部材１１を有している。外筒部材１１の内周には、略トーラス形状に形成されており、ゴムなどの弾性部材で構成された制振部１２が圧入されている。この制振部１２にあって径方向に広がる外側の部位は、当該制振部１２の外壁１２Ａを構成している。さらに、その制振部１２の内周には、円管形状に形成された内筒部材１３が圧入されている。

なお、この液体封入制振装置１０では、外筒部材１１が車体フロアに、内筒部材１３が排気管に、それぞれ接続される。よって、本実施形態では、制振部１２は、車体フロアと排気管との間に配設されている。そして、本実施形態では、液体封入制振装置１０の径方向が、すなわち液体封入制振装置１０における上記２つの部材（車体フロアと排気管）の一方の接続側から他方の接続側に至る方向が、制振部１２の延伸方向になる。さらに、全体がトーラス形状に形成された液体封入制振装置１０の中心軸Ｌに沿う方向（以下、軸方向と記載する）が、そうした制振部１２の延伸方向に直交する方向となる。

図２に、中心軸Ｌに沿った液体封入制振装置１０の断面構造を示す。なお、以下では、図中左側を液体封入制振装置１０の前方とし、図中右側を液体封入制振装置１０の後方とする。

同図２に示されるように、制振部１２には、その外周全体に亘って内側にへこんだ凹部１２Ｂが設けられており、この凹部１２Ｂの外周側を外筒部材１１で塞ぐことで、非圧縮性の液体が封入される液室の空間が形成されている。

より詳細には、凹部１２Ｂには、その径方向内周側から径方向外周側に広がって延びており且つ外壁１２Ａよりも厚さが薄い隔壁４０が形成されており、この隔壁４０によって液体が封入された液室は２つに区画されている。なお、隔壁４０は、制振部１２と一体形成されているが、別部材で形成してもよい。また、以下では、区画された２つの液室のそれぞれを第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂという。

このように制振部１２の内部には、第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂが、軸方向において隣り合うように並んで設けられている。
第１液室群５０Ａは２つの液室で構成されており、それら２つの液室は、第１液室群５０Ａ内に設けられた第１連通路６０によって互いに連通されている。また、第２液室群５０Ｂも２つの液室で構成されており、それら２つの液室は、第２液室群５０Ｂ内に設けられた第２連通路６１によって互いに連通されている。そして、第１連通路６０の流路断面積は、第２連通路６１の流路断面積よりも小さくされている。

図３に、こうした液体封入制振装置１０を用いた車体フロアへの排気管の懸架態様の一例を示す。
同図３に示すように、エンジン１９から車体後方に伸びるように設けられた排気管２１には、そのエンジン１９側の部分に触媒２４が、その管端付近の部分にマフラー２５がそれぞれ設置されている。車体フロア２０には、こうした排気管２１の懸架位置２２，２３が複数（同図３の例では２つ）設けられている。ちなみに、同図３の例では、懸架位置２２は、排気管２１における触媒２４の設置位置に、懸架位置２３は、排気管２１におけるマフラー２５の設置位置に、それぞれ設けられている。そして、本実施形態の液体封入制振装置１０は、それら懸架位置２２，２３のうち、最も排気管後端側の懸架位置２３に設置される。

図４及び図５に、液体封入制振装置１０の、車体フロア２０及び排気管２１への接続態様の一例を示す。
それらの図に示すように、車体フロア２０への液体封入制振装置１０の接続は、フロア取付部材２６を介して行われる。フロア取付部材２６は、円管形状に形成された金属製の円管部２７と、その両側にそれぞれ固定された、Ｌ字型に折れ曲がった金属板材からなる２つの固定部２８とを有する。そして、外筒部材１１の外周に円管部２７を外嵌するとともに、溶接やボルト、ビスによる締結などで固定部２８を車体フロア２０に固定することで、液体封入制振装置１０が車体フロア２０に接続されている。

また、排気管２１への液体封入制振装置１０の接続は、排気管取付部材２９を介して行われる。排気管２１のマフラー２５に固定された排気管取付部材２９には、排気管２１の延伸方向に伸びる丸棒状の取付軸３０が設けられている。そして、取付軸３０を内筒部材１３の内周に挿入することで、液体封入制振装置１０が排気管２１に接続される。なお、取付軸３０は、内筒部材１３に対して軸方向に摺動可能に挿入されている。そのため、排気管２１の熱膨張による排気管取付部材２９の変位は、内筒部材１３に対する取付軸３０の摺動により吸収可能となる。

次に、液体封入制振装置１０の作用を説明する。
図６に、液体封入制振装置１０の減衰特性を示す。なお、図６に一点鎖線Ｌ１で示す曲線は、第１連通路６０を有する上記第１液室群５０Ａのみを備える液体封入制振装置の減衰特性を示す。また、図６に二点鎖線Ｌ２で示す曲線は、第２連通路６１を有する上記第２液室群５０Ｂのみを備える液体封入制振装置の減衰特性を示す。そして、図６に実線Ｌ３で示す曲線は、上記第１液室群５０Ａ及び上記第２液室群５０Ｂを備える本実施形態の液体封入制振装置１０の減衰特性を示す。

上述したように、第１連通路６０の流路断面積は、第２連通路６１の流路断面積よりも小さくされている。ここで、２つの液室に連通する連通路の流路断面積を小さくほど、減衰される振動の周波数帯域は低周波数側に変化していく。従って、図６に示すように、第１液室群５０Ａによって減衰される振動の周波数帯域（一点鎖線Ｌ１で示される曲線の周波数帯域）は、第２液室群５０Ｂによって減衰される振動の周波数帯域（二点鎖線Ｌ２で示される曲線の周波数帯域）よりも低周波数側の帯域になる。

そして、本実施形態の液体封入制振装置１０は、このようにして互いに異なる周波数帯域の振動を減衰させることのできる第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂが軸方向に並んで設けられている。そのため、図６に実線Ｌ３で示すように、同液体封入制振装置１０では、第１液室群５０Ａで減衰可能な振動の周波数帯域と、第２液室群５０Ｂで減衰可能な振動の周波数帯域といった、複数の周波数帯域の振動を減衰することができる。

また、隣り合う第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂは、制振部１２の内部に設けられた隔壁４０で区画されており、その隔壁４０の厚さは、制振部１２の外壁１２Ａよりも薄くされている。そのため、隔壁４０の上記延伸方向における剛性は、制振部１２にあって上記延伸方向に延びる外壁１２Ａの剛性よりも低くなる。従って、そうした隔壁４０で区画された第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂを軸方向に設けても、上記延伸方向の剛性が高くなることを抑えることができ、ばね定数の増大が抑えられる。

また、上述したように、隔壁４０の厚さは外壁１２Ａの厚さよりも薄くされている。そのため、この薄い隔壁４０で区画された第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂを軸方向に並べて設けても、液体封入制振装置１０の軸方向の長さが長くなることは抑えることができる。従って、複数の周波数帯域における振動を減衰可能としつつ、液体封入制振装置１０を小型化することも可能になる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）２つの液室を連通する連通路の流路断面積が互いに異なる第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂを備えているため、複数の周波数帯域における振動を減衰することができる。

（２）第１液室群５０Ａと第２液室群５０Ｂとを区画する隔壁４０の剛性を、制振部１２の外壁１２Ａの剛性よりも低くしている。そのため軸方向に第１液室群５０Ａ及び第２液室群５０Ｂを設けても、上記延伸方向の剛性が高くなることは抑えることができる。従って、液体封入制振装置１０に複数の液室群を設けた場合でも、当該液体封入制振装置１０のばね定数が増大することを抑えることができる。

従って、同構成の液体封入制振装置によれば、ばね定数の増大を抑えつつ、複数の周波数帯域における振動を減衰することができるようになる。
（３）隔壁４０の厚さを外壁１２Ａの厚さよりも薄くしているため、上記のごとく複数の周波数帯域における振動を減衰可能としつつ、液体封入制振装置１０を小型化することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・２つの液室群を設けるようにしたが、液室群を３つ以上設けてもよい。
・１つの液室群を２つの液室で構成したが、３つ以上の液室で構成してもよい。

・隔壁４０の剛性を外壁１２Ａよりも低くするために、同隔壁４０の厚さを外壁１２Ａの厚さよりも薄くするようにしたが、この他の態様で隔壁４０の剛性を低くしてもよい。例えば、外壁１２Ａよりも密度の小さい材料で隔壁４０を形成してもよい。また、隔壁４０の形状を工夫することにより、同隔壁４０の上記延伸方向における剛性を低くしてもよい。例えば、隔壁４０を径方向に延びる波板形状にすると、隔壁４０を径方向に延びる平板形状にした場合と比較して、同隔壁４０の上記延伸方向における剛性を低くすることができる。

・外筒部材１１および内筒部材１３を金属製としていたが、他の材料でそれらを形成するようにしてもよい。
・制振部１２の外周および内周に、金属製の外筒部材１１および内筒部材１３を設けていたが、それらの一方または双方を割愛し、フロア取付部材２６および排気管取付部材２９の一方または双方に制振部１２を直接取り付けるようにしてもよい。

・フロア取付部材２６および排気管取付部材２９を介して車体フロア２０および排気管２１に液体封入制振装置１０をそれぞれ接続していたが、それ以外の態様で液体封入制振装置１０を接続するようにしてもよい。

・車体フロア２０に設ける排気管２１の懸架位置の数は、任意に変更してもよい。また、液体封入制振装置１０を複数の懸架位置にそれぞれ設けるようにしてもよい。
・上記実施形態の液体封入制振装置１０は、車体フロア２０に対する排気管２１の懸架位置に用いられていたが、それ以外の用途にも同様の構成の液体封入装置を採用することができる。

・上記実施形態の液体封入制振装置１０は、トーラス形状に形成されていたが、それ以外の形状に液体封入制振装置を形成してもよい。

１０…液体封入制振装置、１１…外筒部材、１２…制振部、１２Ａ…外壁、１２Ｂ…凹部、１３…内筒部材、１９…エンジン、２０…車体フロア、２１…排気管、２２，２３…懸架位置、２４…触媒、２５…マフラー、２６…フロア取付部材、２７…円管部、２８…固定部、２９…排気管取付部材、３０…取付軸、４０…隔壁、５０Ａ…第１液室群、５０Ｂ…第２液室群、６０…第１連通路、６１…第２連通路。

Claims (1)

1. 液体が封入された液室を備えておりその外壁が弾性部材で構成された制振部を有しており、相対変位する２つの部材間に前記制振部が配設される液体封入制振装置において、
   当該液体封入制振装置における前記２つの部材の一方の接続側から他方の接続側に至る方向を前記制振部の延伸方向としたとき、
   前記制振部の内部には、連通路によって互いに連通された複数の前記液室からなる液室群が、前記延伸方向に直交する方向に複数設けられており、
   隣り合う前記液室群は、前記制振部の内部に設けられた隔壁で区画されており、
   前記連通路の流路断面積は、前記液室群毎に異なっており、
   前記隔壁の前記延伸方向における剛性が、前記制振部にあって前記延伸方向に延びる外壁の剛性よりも低くなるように、前記隔壁は構成されている
   ことを特徴とする液体封入制振装置。