JP6471997B2

JP6471997B2 - 液体封入式防振装置

Info

Publication number: JP6471997B2
Application number: JP2014262430A
Authority: JP
Inventors: 紀光古澤; 宏樹布野
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2014-12-25
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2034-12-25
Also published as: JP2016121770A

Description

本発明は能動型液封入式防振装置に関し、特に、アクチュエータの共振を抑制しつつ、ピストン部材の加振による発生力を確保できる能動型液封入式防振装置に関するものである。

自動車に使用される防振装置として、能動型液封入式防振装置が知られている。特許文献１には、第１取付け具と、第２取付け具と、それら第１取付け具および第１取付け具を連結すると共にゴム状弾性体から構成される防振基体と、第２取付け具に取付けられて防振基体との間に液封入室を形成すると共にゴム状弾性体から構成されるダイヤフラムと、ダイヤフラムに連結される駆動軸を有すると共にダイヤフラムを挟んで液封入室と反対側に配設されるアクチュエータと、アクチュエータの駆動軸により軸方向へ加振されるピストン部材と、ピストン部材が挿通される挿通孔を有し挿通孔に挿通されたピストン部材と共に液封入室を防振基体側の第１液室およびダイヤフラム側の第２液室に仕切る仕切り部材と、第１液室および第２液室を連通させるオリフィスと、を備えた能動型液封入式防振装置が開示される。

この場合、アクチュエータが、駆動軸が板ばねにより弾性支持される構造であるため、駆動軸にピストン部材が連結された状態では、質量体としてのピストン部材が板ばねにより弾性支持されたバネ・マス振動系を構成する。そのため、共振の発生によりアクチュエータが制御不能となるおそれがある。

これに対し、特許文献２に開示される能動型液封入式防振装置では、ピストン部材に相当する部材（加振板）と仕切り部材（環状部材）との間を、ゴム状弾性体から構成されるゴム膜（ゴム状弾性支持部）により連結する構造が採用される。これによれば、ゴム膜の減衰特性を利用して、共振の発生を抑制することができる。

特開２０１２−１０７７３４号公報（例えば、段落００３５、第１図など）特開２０１１−１０６６８６号公報（例えば、段落００２７、第１図など）

しかしながら、上述した特許文献２の技術では、ピストン部材（加振板）と仕切り部材（環状部材）とがゴム膜（ゴム状弾性体）で連結されるため、ピストン部材の加振時にはゴム膜を弾性変形させる必要がある。そのため、ゴム膜から反力（弾性回復力）を受ける分、ピストン部材の加振による発生力が低下するという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、アクチュエータの共振を抑制しつつ、ピストン部材の加振による発生力を確保できる能動型液封入式防振装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載の能動型液封入式防振装置によれば、ピストン部材は、第１液室内に位置する部分または第２液室内に位置する部分の少なくとも一方に貫通形成される貫通孔を備えるので、ピストン部材が加振される際には、液体が貫通孔を流動することで、ピストン部材に減衰力を作用させることができ、その結果、共振の発生を抑制できる。また、ピストン部材と仕切部材とをゴム膜により連結する必要がなく、ゴム膜から反力（弾性回復力）を受けないので、その分、ピストン部材の加振による発生力を確保できる。

また、ピストン部材は、第１液室内に位置する部分または第２液室内に位置する部分の少なくとも一方の外周面から径方向外側へ張り出す第１張出部（第２張出部）を備え、貫通孔は、軸方向に沿って第１張出部（第２張出部）に貫通形成されるので、ピストン部材が加振される際に液体が貫通孔を流動しやすくできる。よって、ピストン部材に作用する減衰力の向上を図ることができ、共振の発生を抑制しやすくできる。

また、ピストン部材は、第１液室内に位置する第1張出部と、第２液室内に位置する第２張出部とを備え、それら第１張出部および第２張出部のそれぞれに貫通孔が貫通形成されるので、貫通孔の数を確保して、ピストン部材に作用する減衰力の向上を図ることができ、共振の発生を抑制しやすくできる。

第１実施形態における能動型液封入式防振装置の断面図である。（ａ）は、アクチュエータおよびピストン部材の断面模式図であり、（ｂ）は、アクチュエータ及びピストン部材の振動系を示す模式図である。（ａ）は、仕切り板およびピストン部材の断面図であり、（ｂ）は仕切り板およびピストン部材の正面斜視図である。（ａ）は、第２実施形態における仕切り板およびピストン部材の断面図であり、（ｂ）は、第３実施形態における仕切り板およびピストン部材の断面図である。（ａ）は、第４実施形態における仕切り板およびピストン部材の断面図であり、（ｂ）は、第４実施形態におけるピストン部材の部分拡大断面図である。（ａ）は、第５実施形態におけるピストン部材の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線におけるピストン部材の断面図である。（ａ）は、第６実施形態におけるピストン部材の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線におけるピストン部材の断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、第１実施形態における能動型液封入式防振装置１００の断面図である。

この能動型液封入式防振装置１００は、自動車のエンジンを支持固定しつつ、そのエンジン振動を車体フレームへ伝達させないようにするための防振装置であり、図１に示すように、エンジン側に取付けられる第１取付け具１と、エンジン下方の車体フレーム側に取付けられる筒状の第２取付け具２と、これらを連結すると共にゴム状弾性体から構成される防振基体３と、第２取付け具２に取付けられて防振基体３との間に液封入室８を形成すると共にゴム状弾性体から構成されるダイヤフラム７と、そのダイヤフラム７に連結され金属材料から形成される駆動軸２３を有すると共にダイヤフラム７を挟んで液封入室８と反対側に配設されるアクチュエータ２０と、そのアクチュエータ２０の駆動軸２３により軸芯Ｏ方向へ加振変位されるピストン部材９と、そのピストン部材９が挿通される挿通孔１５ａ、１５ｂを有する仕切り板１１とを備えている。

第１取付け具１は、金属材料から略円柱状に形成され、その上端面には、内周面にめねじが螺刻されためねじ部１ａが凹設されている。また、第１取付け部１の外周部には、径方向外側へ略フランジ状に張り出す張出部１ｂが形成されており、この張出部１ｂがストッパ金具６と当接することで、大変位時のストッパ作用が得られるように構成されている。

第２取付け具２は、防振基体３が加硫成形される筒状金具４と、その筒状金具４の下方に固着される底金具５とを備えている。筒状金具４は上広がりの開口を有する筒状に、底金具は底部を有するカップ状に、それぞれ金属材料から形成されている。なお、筒状金具４の開口周縁には、第１取付け具１における張出部１ｂの外周側および上面側を囲うストッパ金具６が、固着されている。また、底金具５の底部には、取付けボルト５ａが突設されている。

防振基体３は、ゴム状弾性体から円錐台形状に形成され、第１取付け具１の下面側と筒状金具４の上端開口部との間に加硫接着されている。また、防振基体３の下端部には、筒状金具４の内周面を覆うゴム膜３ａが連なっており、このゴム膜３ａには、仕切り板１１の外周縁が密着されることで、仕切り板１１とゴム膜３ａとの間にオリフィス１３が形成される。

ダイヤフラム７は、ゴム状弾性体から蛇腹状に屈曲したゴム膜として形成され、その外縁部が上面視円環状の取付け板１０の内周面に加硫接着される。ダイヤフラム７は、取付け板１０が、ゴム膜３ａに挟持されることで、第２取付け部材２に取着される。その結果、ダイヤフラム７の上面側と防振基体３の下面側との間に液封入室８が形成される。なお、液封入室８には、エチレングリコールなどの不凍性の液体（図示せず）が封入される。

ピストン部材９は、金属材料から円柱状に形成される部材であり、その外周面からは、張出部４１が径方向外方へ向けて張り出し形成されている。また、ピストン部材９は、後述する第２埋設部材１８に固着される。

ピストン部材９と第２埋設部材１８とは、第２取付け具２の軸芯Ｏに沿って（本実施形態では同軸に）縦姿勢に配設されている。ピストン部材９は、駆動軸２３を介して、アクチュエータ２０の駆動力が伝達されることで、液封入室８内で軸芯Ｏ方向に加振変位される。これにより、液封入室８の液圧制御が行われる。なお、第２埋設部材１８は、駆動軸２３の一部をなす部材であり、後述する可動子２２と第１埋設部材１７と共に駆動軸２３を構成する。

仕切り板１１は、金属材料から円板状に形成され、この仕切り板１１が防振基体３とダイヤフラム７との間に配設されることで、液封入室８が防振基体３側の第１液室８ａとダイヤフラム７側の第２液室８ｂとの２室に仕切られる。また、仕切り板１１は、ダイヤフラム７の取付け板１０と防振基体３の膜部３ａに形成された段部３ｂとの間で挟圧保持される。

アクチュエータ２０は、鉄心可動形の電磁石式のリニアアクチュエータであり、ダイヤフラム７を挟んで液封入室８と反対側に配設され、底金具５により形成される収納空間に外部から密閉された状態で収納保持されている。

ここで、図２（ａ）を参照して、アクチュエータ２０の構成について説明をする。図２（ａ）は、アクチュエータ２０及びピストン部材９の断面模式図である。

図２（ａ）に示すように、アクチュエータ２０は、第２取付け具２に固定された固定子２１と、その固定子２１に対して往復運動可能に支持されると共に第１埋設部材１７及び第２埋設部材１８を介してピストン部材９に連結されて、そのピストン部材９を加振させる可動子２２とを備える。

可動子２２は、第２取付け具２の軸芯Ｏに沿って（本実施形態では同軸に）縦姿勢に配置された軸状部材であり、その先端が、第２埋設部材１８に連結された第１埋設部材１７に同軸に連結される。また、第１埋設部材１７は、ピストン部材９に連結された第２埋設部材１８に同軸に連結される。よって、これら可動子２２と第１埋設部材１７と第２埋設部材１８とが一体となってピストン部材９を軸芯Ｏ方向に沿って上下に加振変位（往復動）させる。

可動子２２は、上下一対の弾性支持材である板バネ２５を介して、固定子２１に対して、軸芯Ｏ方向に往復動可能に、かつ、軸芯Ｏ方向位置および軸芯Ｏの直交方向位置を位置決めした状態に支持されている。

固定子２１は、可動子２２の外周を同軸に取り囲む環状をなし、その中空部に可動子２２を軸芯Ｏ方向に往復動可能に収納する。また固定子２１には、コイル（図示しない）が可動子２２の往復運動と直交する方向の軸芯周りに旋回され、コイルに正弦波交流電圧を印加すると磁性を発生させる。この磁性が可動子２２に作用することで、可動子２２を軸芯Ｏ方向に往復動変位させることができる。

次に、図２（ｂ）を参照して、アクチュエータ２０及びピストン部材９が形成する振動系について説明する。図２（ｂ）は、アクチュエータ２０及びピストン部材９の振動系を示す模式図である。

図２（ｂ）に示すように、ピストン部材９及び駆動軸２３は、板バネ２５により弾性支持されるので、アクチュエータ２０及びピストン部材９の振動系は、上述したように、ピストン部材９及び駆動軸２３の質量が板バネ２５により弾性支持されたバネ・マス振動系を構成する。そのため、かかるバネ・マス振動系に共振が発生すると、制御が不能となる恐れがある。本実施形態では、ピストン部材９に貫通孔４３を設けることで共振の発生を抑制する。この共振の発生を抑制する構造について、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）は、仕切り板１１及びピストン部材９の断面図であり、図３（ｂ）は仕切り板１１及びピストン部材９の正面斜視図である。図３に示すように、ピストン部材９には、張出部４１が形成される。張出部４１は、その上端面（図３（ａ）上端面）がピストン部材９の上端面に面一に形成されると共に、その下端面（図３（ａ）下端面）には、外縁部に上端面と平行な平面としての平面部４１ａと、内縁部に径方向外側に向かうにつれて張出部４１の軸芯Ｏ方向の厚みが小さくなる方向に傾斜する平面としての傾斜面４１ｂとが形成される。

張出部４１には、軸芯Ｏ方向に貫通する貫通孔４３が形成される。貫通孔４３は、円形に形成されると共に一端の開口が平面部４１ａに開口し、分散して配置される。なお、本実施形態では、貫通孔４３が周方向等間隔となる８箇所に形成される。

このように、張出部４１に貫通孔４３が形成されることで、ピストン部材９が軸芯Ｏ方向に加振されると、第１室８ａの液体が、貫通孔４３を流動し、流動抵抗を発生させる。この流動抵抗により、ピストン部材９（バネ・マス振動系）に減衰力を作用させることができ、共振の発生を抑制できる。

この場合、従来品のように、ピストン部材９を仕切り板１１にゴム状弾性体で連結する必要がなく、ピストン部材９がゴム状弾性体の反力（弾性回復力）を受けないので、その分、ピストン部材９の加振による発生力を確保できる。

なお、本実施形態では、ダイヤフラム７の内縁部が第１埋設部材１７と第２埋設部材１８との間に連結されるが、ダイヤフラム７は、蛇腹状に屈曲したゴム膜として形成されるので、ピストン部材９の加振時のダイヤフラム７の変形は、その自由長を変化させるものではない。即ち、ピストン部材９の加振時のダイヤフラム７は、弾性的に引っ張り変形されるものではないので、ピストン部材９に反力（弾性回復力）を与えない。よって、ピストン部材９の加振による発生力を確保できる。

また、本実施形態では、貫通孔４３が張出部４１に軸芯Ｏ方向に沿って貫通形成されるので、ピストン部材９が加振される際に液体が貫通孔４３を流動しやすくできる。即ち、貫通孔４３の貫通方向と、ピストン部材９の加振の方向とが同一であるので、ピストン部材９が加振した際に液体がスムーズに貫通孔４３に流入できる。よって、貫通孔４３を液体が流動しやすくでき、ピストン部材９に減衰力を作用させやすくできる。その結果、バネ・マス振動系に減衰力を作用させやすくなり、共振の発生を抑制しやすくできる。

さらに、張出部４１に傾斜部４１ｂが形成されることで、ピストン部材９が下方向へ加振する際に、貫通孔４３に液体を流通しやすくすることができる。即ち、傾斜部４１ｂは、径方向外側に向うにつれ張出部４１の軸芯Ｏ方向の厚みが小さくなるように形成されているので、ピストン部材９が下方へ変位する際に傾斜部４１ｂの下方にある液体をその傾斜部４１ｂの傾斜に沿って流動させることで、平面部４１ａに向かって液体を流動させることができる。これにより、貫通孔４３に液体を流入させやすくでき、ピストン部材９に減衰力を作用させやすくできる。その結果、バネ・マス振動系に減衰力を作用させやすくなり、共振の発生を抑制しやすくできる。

次に、図４（ａ）を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、貫通孔４３が第１液室内８ａ側に形成される場合を説明したが、第２実施形態では、貫通孔２４４が第２液室８ｂ側に形成される。

図４（ａ）は、第２実施形態における仕切り板１１及びピストン部材９の断面図である。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、第２実施形態におけるピストン部材２０９は、断面略Ｔ字状に形成された第１ピストン部材２０９ａと、断面略Ｈ字状に形成された第２ピストン部材２０９ｂとを備えて構成される。

第１ピストン部材２０９ａには、その上端面（図４（ａ）上側）に連結して径方向外側に向けて張り出す張出部２４１が形成される。張出部２４１の下端面（図４（ａ）下側）には、傾斜部２４１ｂが形成される。傾斜部２４１ｂは、径方向外側に向かうにつれて、張出部２４１の軸芯Ｏ方向の厚みが小さくなる方向に傾斜している。また、傾斜面２４１ｂは、張出部２４１の下端面の内縁部から外縁部に亘って形成される。

第２ピストン部材２０９ｂには、その下端面に連結して径方向外側に向けて張り出す第２張出部２４２が形成される。第２張出部２４２は、軸芯Ｏ方向に一定の厚みを備えて形成される。第２張出部２４２は軸芯Ｏ方向に貫通する貫通孔２４４が周方向に分散して配置されている。

なお、第１ピストン部材２０９ａの下端（図４（ａ）下側）および第２ピストン部材２０９ｂの上端（図４（ａ）上側）が、固着されることでピストン部材２０９が構成される。

この場合、第２実施形態においても、ピストン部材２０９が軸芯Ｏ方向に加振されると、液体が貫通孔２４４を流動することができる。これにより、貫通孔２４４を液体が流動することで流動抵抗を発生させ、ピストン部材２０９に減衰力を作用させる。その結果、バネ・マス振動系の構成に減衰力を作用させることができるので、共振の発生を抑制できる。

次に、図４（ｂ）を参照して、第３実施形態について説明する。第１実施形態では、貫通孔４３が第１液室内８ａ側に形成される場合を説明したが、第３実施形態では、第１液室８ａ及び第２液室８ｂの両側に貫通孔４３，２４４が形成される。

図４（ｂ）は、第３実施形態における仕切り板１１及びピストン部材９の断面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と同一の部分には同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図４（ｂ）に示すように、第３実施形態におけるピストン部材３０９には、第１液室８ａ側に貫通孔４３が、第２液室８ｂ側に貫通孔２４４が、それぞれ形成されるので、貫通孔４３，２４４の数を確保できる。その結果、ピストン部材２０９に作用する減衰力の向上を図ることができ、共振の発生を抑制しやすくできる。

次に、図５を参照して、第４実施形態について説明する。第１実施形態では、張出部４１に形成される貫通孔４３の開口の一端が平面部４１ａに開口する場合を説明したが、第４実施形態では、貫通孔４３の開口の一端が傾斜部４１ｂに開口する場合を説明する。

図５は、第４実施形態におけるピストン部材４０９の部分拡大断面図である。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、第４実施形態の貫通孔４４３は、開口の一端が傾斜部４１ｂに開口して形成される。よって、貫通孔４３の一端が平面部４１ａに開口する場合（第１実施形態）に比べて、貫通孔４４３の貫通方向の寸法を長くすることができる。よって、その分、ピストン部材４０９が加振された際に貫通孔４４３の内部を通過する液体による流動抵抗を大きくすることができる。その結果、共振の発生を抑制しやすくできる。

次に、図６を参照して、第５実施形態について説明する。第１実施形態では、張出部４１が周方向に連続して形成される場合を説明したが、第５実施形態では、張出部５４１が部分的に張り出して形成される。

図６（ａ）は、第５実施形態におけるピストン部材５０９の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線におけるピストン部材５０９の断面図である。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図６に示すように、ピストン部材５０９には、径方向外側に向かって張り出す張出部５４１が形成される。また、張出部５４１は、位相を１８０度異ならせて２方向に張り出して形成される。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、ピストン部材５０９が軸芯Ｏ方向に加振されると、第１室８ａの液体が、貫通孔４３を流動し、流動抵抗を発生させる。この流動抵抗により、ピストン部材５０９（バネ・マス振動系）に減衰力を作用させることができ、共振の発生を抑制できる。

次に、図７を参照して、第６実施形態について説明する。第１実施形態では、貫通孔４３が円形に形成される場合を説明したが、第６実施形態では、貫通孔６４３が長穴形状に形成される場合を説明する。

図７（ａ）は、第６実施形態におけるピストン部材６０９の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線におけるピストン部材６０９の断面図である。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図７に示すように、ピストン部材６０９には、張出部４１に軸芯Ｏ方向に貫通する貫通孔６４３が形成される。

貫通孔６４３は、一端の開口が、張出部４１の平面部４１ａに開口して形成される。また、貫通孔６４３は、ピストン部材６０９の周方向に長い長穴形状に形成されると共に、周方向に沿って湾曲して形成される。よって、その分、ピストン部材６０９が加振された際に貫通孔６４３の内部を通過する液体による流動抵抗を大きくすることができる。その結果、共振の発生を抑制できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

上記各実施形態では、ピストン部材９，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９及び仕切り板１１が、金属材料で形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ピストン部材９，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９及び仕切り板１１は、可撓性材料から形成されてもよい。

上記各実施形態では、ピストン部材９，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９と第１埋設部材１７と第２埋設部材１８との固着の方法については省略したが、その固着手段は何ら限定されるものではなく、例えば、溶接固定、締結固定、接着固定、圧入固定等が例示される。

上記各実施形態では、貫通孔４３，２４４，４４３，６４３は、軸芯Ｏ方向に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、貫通孔４３，２４４，４４３，６４３は、軸芯Ｏ方向に対して傾斜して形成されても良い。

この場合、軸芯Ｏ方向に貫通される場合よりも、貫通孔４３，２４４，４４３，６４３の貫通方向の寸法を長くできるので、流動抵抗を大きくして、ピストン部材９，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９に減衰力を作用させやすくできる。その結果、バネ・マス振動系の構成に減衰力を作用させやすくできるので、共振の発生を抑制しやすくできる。

上記第２実施形態では、張出部２４１が形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、張出部２４１が形成されていなくても良い。

上記第５実施形態では、張出部５４１は、位相が１８０度異なって２方向に張り出して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、一方向のみであってもよく、または、３方向以上であってもよい。

１００能動型液封入式防振装置
１第１取付け具
２，２０９，３０９，４０９，５０９，６０９第２取付け具
３防振基体
７ダイヤフラム
８液封入室
８ａ第１液室
８ｂ第２液室
９ピストン部材９
１１仕切部材
１５ａ，１５ｂ挿通孔
２３駆動軸
２０アクチュエータ
４３，２４４，４４３，６４３貫通孔
４１，２４１，５４１張出部（第１張出部）
２４２第２張出部

Claims

第１取付け具と、第２取付け具と、前記第１取付け具および前記第２取付け具を連結すると共にゴム状弾性体から構成される防振基体と、前記第２取付け具に取付けられて前記防振基体との間に液封入室を形成すると共にゴム状弾性体から構成されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに連結される駆動軸を有すると共に前記ダイヤフラムを挟んで前記液封入室と反対側に配設されるアクチュエータと、前記アクチュエータの駆動軸により軸方向へ加振されるピストン部材と、前記ピストン部材が挿通される挿通孔を有し前記挿通孔に挿通されたピストン部材と共に前記液封入室を前記防振基体側の第１液室および前記ダイヤフラム側の第２液室に仕切る仕切り部材と、前記第１液室と第２液室とを連通させるオリフィスと、を備えた能動型液封入式防振装置において、
前記ピストン部材は、前記第１液室内に位置する部分の外周面から径方向外側へ張り出す第１張出部と、前記第２液室内に位置する部分の外周面から径方向外側へ張り出す第２張出部と、前記軸方向に沿って前記第１張出部および前記第２張出部のそれぞれに貫通形成される貫通孔とを備えることを特徴とする能動型液封入式防振装置。