JP6984947B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、内部に液体が封入された防振装置に関する。

防振装置として、主液室と副液室との間に、主液室と副液室との圧力差に応じて変位する可動部材を備えた液体封入式の防振装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

例えば、特許文献１の液体封入式の防振装置では、振動等が入力されると、可動部材の弾性変形による主液室の液圧吸収効果に基づき防振効果が発揮される。

ところで、液体封入式の防振装置では、例えば、自動車が段差を乗り越えたり凹凸の大きな路面等を走行して、大きな荷重が入力されると、主液室においてキャビテーションを生じ、異音や振動を発生する場合がある。

しかしながら、特許文献１の防振装置では、主液室と副液室との間にリリーフ弁が設けられており、主液室に一定以上の負圧が生じた際にリリーフ弁が開放され、主液室と副液室の圧力が平衡状態に向かい、キャビテーションの発生が抑制されるように構成されている。

特開２００９−８５３１３号公報

従来の防振装置のリリーフ弁では、主液室に過大な負圧が入力した場合に開き難くなってキャビテーションの発生を抑制することが困難になる場合があり、改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、過大な負荷が入力した場合のキャビテーションの発生を抑制することのできる防振装置の提供を目的とする。

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うちのいずれか一方に連結される第１取付部材と、振動発生部及び振動受部のうちのいずれか他方に連結される第２取付部材と、前記第１取付部材と前記第２取付部材とを弾性的に連結する弾性体と、前記第１取付部材に設けられ、前記弾性体を壁面の一部とする主液室と副液室とを区画する仕切部材と、前記仕切部材の内部に設けられ、前記主液室とは第１連通孔を介して連通し、前記副液室とは第２連通孔を介して連通する収容室と、前記収容室に収容され、前記主液室と前記副液室との圧力差に応じて主液室側と副液室側とに変位する弾性体からなる可動部材と、前記可動部材の前記第１連通孔と対応する箇所に形成され主液室側から副液室側へ貫通する貫通孔と、前記可動部材の前記貫通孔の周縁に沿って設けられ、前記主液室に向けて突出すると共に前記貫通孔から離れる方向に湾曲し、先端が前記収容室の内壁に接触した主液室側凸部と、前記可動部材の前記貫通孔の周縁の全周に渡って設けられ、前記副液室に向けて突出すると共に、前記収容室の内壁に当接して前記貫通孔と前記第２連通孔との間を閉塞する副液室側凸部と、を有する。

請求項１に記載の防振装置では、衝撃的な荷重が入力し、主液室に過大な負圧が生じると、相対的に副液室側の液体の圧力が主液室側の液体の圧力よりも高くなるので、副液室側の液体が第２連通孔から可動部材を押圧し、可動部材が主液室側に向かって変位し、副液室側凸部が収容室の内壁から離間して第２連通孔が開放される。また、可動部材が変位することで、可動部材に設けられた主液室側凸部は収容室の内壁側へ押圧されて弾性変形する。

これにより、副液室の液体が第２連通孔から収容室、及び第１連通孔を介して主液室へ流れ込み、主液室の液体の圧力と副液室の液体の圧力が平衡状態に向かい、主液室の過大な負圧状態が解消される。
その結果、主液室の液体の圧力がキャビテーションを発生する負圧に到ることが回避されて、キャビテーションに起因する異音や振動が抑制される。

また、請求項１の防振装置では、主液室側凸部は、貫通孔から離れる方向に湾曲しており、先端が収容室の内壁に当接しているので、可動部材が主液室側に向かって変位すると、湾曲した主液室側凸部は、先端が収容室の内壁に接しながら全体的に倒れこむように曲げ変形する。

主液室側凸部は、倒れこむように曲げ変形をするので、バネ特性としては線形域が拡大する傾向となる。即ち、主液室側凸部は、バネ定数が途中で急激に上昇することが抑制されるので、可動部材は変位し易く、その結果、貫通孔と第２連通孔との間が開き易くなる。言い換えれば、貫通孔と第２連通孔との間を塞いでいた可動部材が収容室の内壁から大きく離れ易くなるので、主液室の圧力と副液室の圧力とを迅速に平衡状態に向かわせることができ、従来よりもキャビテーションの発生を抑制する効果を高めることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の防振装置において、前記可動部材には、前記主液室側凸部を前記貫通孔の周方向に複数に分割する切欠が形成されている。

主液室に向けて突出し、貫通孔から離れる方向に湾曲した主液室側凸部が、貫通孔の周縁に沿って連続していると、主液室側凸部が収容室の内壁に押圧されるにしたがって、主液室側凸部の先端側に周方向の張力が生じ、この張力が、主液室側凸部の貫通孔の径方向外側への変形を抑制するように作用してしまう。

そのため、主液室側凸部を、切欠によって貫通孔の周方向に複数に分割することで、主液室側凸部の周方向長さを短くして主液室側凸部に生じる周方向の張力を小さくすることができる。これにより、各々の主液室側凸部が径方向外側に曲げ変形し易くなり、可動部材がより変位し易くなるため、第２連通孔がより開き易くなる。

以上説明したように本発明の防振装置によれば、過大な負荷が入力した場合のキャビテーションの発生を抑制することができる、という優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る防振装置を示す断面図である。 ブラケットに装着された防振装置を示す斜視図である。 ブラケットに装着された防振装置を示す断面図である。 （Ａ）は通常時のメンブランを示す仕切部材の断面図であり、（Ｂ）はメンブランの円筒部が変位した状態を示す仕切部材の断面図である。 メンブラン、及びメンブラン取付部材を示す斜視図である。

図１乃至図５にしたがって、本発明に係る防振装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、防振装置１０は、振動受部の一例としての車体側に連結される金属製の筒体１２を備えている。筒体１２の内周上部には、ゴム製の弾性体１４が加硫接着されており、第１取付部材の一例としての筒体１２は、この弾性体１４により上方側の開口部が閉鎖されている。

図２、及び図３に示すように、筒体１２は、車体に連結するブラケット１６の筒部１８に挿入されている。ブラケット１６には、車体に連結する際に用いる脚部２０が設けられている。

図１に示すように、この弾性体１４の中央上部には、振動発生部の一例としてのエンジン側に連結される支持体２２が埋設されており、弾性体１４に第２取付部材の一例としての支持体２２が加硫接着されている。支持体２２の上部には、水平方向に延びるエンジン取付部材２４が配置されており、エンジン取付部材２４の孔２６を貫通させたボルト２８を、支持体２２に形成した雌螺子３０に捩じ込むことで、支持体２２にエンジン取付部材２４が固定されている。これにより、エンジンから振動が入力されると、弾性体１４が弾性変形し、支持体２２と筒体１２とが相対移動する。

図３に示すように、エンジン取付部材２４には、弾性体からなるストッパ部３１が取り付けられている。ストッパ部３１は、支持体２２の過大変位時に、ブラケット１６の枠部３２に当接して、支持体２２の過大な変位を抑制する。

図１に示すように、筒体１２の内部には、弾性体１４の下側に、仕切部材３３が配置されている。図４に示すように、仕切部材３３は、仕切部材本体３４、及びメンブラン取付部材３８を含んで構成されている。図１に示すように、仕切部材本体３４と弾性体１４との間には、エチレングリコール等の液体が充填された主液室４０が形成されている。

メンブラン取付部材３８の下側には、ダイヤフラム４２が配置されている。ダイヤフラム４２の外周部分には、金属製の環状の固定部材４６が埋め込まれており、仕切部材本体３４の外周の一部分、及びダイヤフラム４２の外周部分が、筒体１２に加締め固定されている。メンブラン取付部材３８とダイヤフラム４２との間には、エチレングリコール等の液体が充填された副液室４４が形成されている。

図４（Ａ）に示すように、仕切部材本体３４の下面には、中央部に、下面側から見て円形とされた下向き第１凹部４８が形成され、下向き第１凹部４８の径方向外側に、下面側から見て円環形状とされた下向き第２凹部５０が形成されており、下向き第１凹部４８と下向き第２凹部５０との間には、下面側から見て円環形状とされた下向き環状凸部５２が形成されている。なお、下向き第２凹部５０には、円環形状とされたシート状の上側ゴム壁５４が接着されている。

メンブラン取付部材３８は、金属板を円盤状に形成したものであり、仕切部材本体３４の下面に密着して固定されている。メンブラン取付部材３８の中央には、仕切部材本体３４の下向き第２凹部５０の外径と略同一外径とされ、上側から見て円形とされた上向き凹部５６が形成されている。上向き凹部５６には、円形の下側ゴム壁５８が接着されている。

下側ゴム壁５８には、仕切部材本体３４の下向き環状凸部５２と対向する位置に、上面側から見て円環形状とされた上向き環状凸部６０が形成されており、上向き環状凸部６０の内側が上向き第１凹部６２、上向き環状凸部６０の外側が上向き第２凹部６４とされている。

ここで、仕切部材本体３４とメンブラン取付部材３８との間において、仕切部材本体３４の下向き第１凹部４８とメンブラン取付部材３８の上向き第１凹部６２との間に第１収容室６６が形成され、仕切部材本体３４の下向き第２凹部５０とメンブラン取付部材３８の上向き第２凹部６４との間に第２収容室６８が形成されている。

仕切部材本体３４とメンブラン取付部材３８との間には、ゴム等の弾性体にて円盤形状に形成された可動部材の一例としてのメンブラン３６が配置されている。
メンブラン３６の中央部分は、メンブラン３６の中で最も厚肉に形成された円筒部７０とされ、円筒部７０の中心には貫通孔７２が形成されている。メンブラン３６には、円筒部７０の径方向外側に、一定厚さに形成された挟持部７４が設けられており、挟持部７４の径方向外側には、変位部７６が設けられている。円筒部７０、及び変位部７６は、主液室４０と副液室４４との圧力差に応じて変位するように挟持部７４によって弾性的に支持されている。

図４（Ａ）、及び図５に示すように、円筒部７０の上面には、貫通孔７２の周囲に、複数の主液室側凸部７８が円筒部７０と一体的に形成されている。主液室側凸部７８は、円筒部７０から先端に向けて、径方向に延びる切欠８０を介して周方向に配置されている。主液室側凸部７８は、側面視で、貫通孔７２から離れる方向に湾曲している。主液室側凸部７８は、言い換えれば、湾曲凸部である。

図４（Ａ）、及び図５に示すように、変位部７６の両面には、径の異なる複数の環状突起８４が、径方向内側から径方向外側に間隔を開けて形成されている。

図４（Ａ）に示すように、メンブラン３６は、仕切部材本体３４の下向き環状凸部５２とメンブラン取付部材３８の下側ゴム壁５８に形成された上向き環状凸部６０との間に、挟持部７４が挟持されて固定されている。

このようにメンブラン３６が固定された状態で、メンブラン３６の変位部７６は、第２収容室６８の内部に上下方向に変位可能に収容されている。言い換えれば、メンブラン３６の変位部７６は、メンブラン取付部材３８の下側ゴム壁５８と、仕切部材本体３４の上側ゴム壁５４との間に、隙間が形成されるように第２収容室６８の内部に収容されている。

また、このようにメンブラン３６が固定された状態で、メンブラン３６の円筒部７０は、第１収容室６６の内部に収容されている。そして、円筒部７０の上面に形成された主液室側凸部７８の先端が、仕切部材本体３４の下向き第１凹部４８の底面に接触しており、円筒部７０の底面が、メンブラン取付部材３８の下側ゴム壁５８に形成された上向き第１凹部６２の底面に接触している。

ここで、仕切部材本体３４の外周面には、周方向に延びる溝８５が形成されており、図１に示すように、この溝８５は、筒体１２によって塞がれてオリフィス通路８６を構成している。オリフィス通路８６は、一端側が、仕切部材本体３４に形成された第１孔８８を介して主液室４０と連通しており、他端側が、仕切部材本体３４に形成された第２孔９０、及びメンブラン取付部材３８に形成された孔９２を介して副液室４４に連通している。したがって、主液室４０と副液室４４とは、オリフィス通路８６を介して常に連通している。

図１、及び図４（Ａ）に示すように、仕切部材本体３４には、中央に第１連通孔の一例としての孔９３が形成されており、この孔９３を介して主液室４０と第１収容室６６とは常時連通している。メンブラン取付部材３８、及び下側ゴム壁５８には、メンブラン３６の円筒部７０と対向する位置に、副液室４４に連通する複数の第２連通孔の一例としての孔９４が周方向に沿って形成されている。通常時（図４（Ａ）に示す状態）、貫通孔７２と孔９４との間は、円筒部７０の下面が下側ゴム壁５８に接触していることで閉塞されている。なお、メンブラン３６の円筒部７０において、挟持部７４の下面よりも下側に突出している部分が副液室側凸部７０Ａとされている。なお、副液室側凸部７０Ａは、言い換えれば、環状に形成されて、挟持部７４の下面よりも下側に突出している環状凸部である。

また、仕切部材本体３４、及び上側ゴム壁５４には、主液室４０と第２収容室６８とを連通する複数の孔９６が、周方向に沿って形成されている。さらに、メンブラン取付部材３８、及び下側ゴム壁５８には、第２収容室６８と副液室４４とを連通する複数の孔９８が周方向に沿って形成されている。したがって、主液室４０と副液室４４とは、孔９６、第２収容室６８、及び孔９８を介して常に連通している。

（作用、効果）
本実施形態の防振装置１０は、ブラケット１６に装着され、ブラケット１６の脚部２０を車体に取り付け、エンジン取付部材２４にエンジンを取り付けて用いる。
防振装置１０にエンジンの振動が入力されると、振動は、弾性体１４の内部摩擦に基く抵抗により吸収される他、弾性体１４が変形して主液室４０が拡縮し、主液室４０の液体と副液室４４の液体とがオリフィス通路８６を行き来することで、オリフィス通路８６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。

振動の周波数が上昇して、オリフィス通路８６が目詰まり状態になると、主液室４０の圧力変動によってメンブラン３６が第２収容室６８の内部で振動に応じて変位して主液室４０の圧力上昇が抑えられ、防振装置１０の動バネ定数の上昇が抑えられる。これにより、振動の周波数が上昇しても振動の伝達を低減することができる。

（衝撃的な荷重の入力）
ところで、自動車が段差を乗り越えたり凹凸の大きな路面等を走行して、防振装置１０に衝撃的な荷重が入力され、支持体２２が急激に上方へ変位すると、主液室４０において、異音や振動の発生原因となるキャビテーションを生じさせる過大な負圧が発生する場合がある。

主液室４０に過大な負圧が発生する、言い換えると、主液室４０の圧力が過大に減少すると、相対的に、副液室４４の圧力が主液室４０の圧力よりも大きくなり、副液室４４の液体が、メンブラン取付部材３８、及び下側ゴム壁５８に形成された孔９４を介してメンブラン３６の円筒部７０を押し上げ、円筒部７０の底面がメンブラン取付部材３８の下側ゴム壁５８から離間して円筒部７０の底面と下側ゴム壁５８との間に隙間が形成され、貫通孔７２と孔９４とが連通するので、副液室４４の液体が第１収容室６６、及び孔９３を介して主液室４０に流れ込む。これにより、主液室４０の圧力と副液室４４の圧力が平衡状態に向かい、主液室４０の過負圧状態が解消されることから、異音や振動等の原因となるキャビテーションの発生が抑えられる。

ここで、本実施形態の防振装置１０では、メンブラン３６の円筒部７０が押し上げられることにより、円筒部７０の上部に形成された主液室側凸部７８は、図４（Ａ）に示す状態から図４（Ｂ）に示すように、先端が下向き第１凹部４８の底面を径方向外側に摺動しつつ、全体的に曲がるように弾性変形する。

ところで、一例として、円柱状に形成されたゴム等の弾性体が圧縮変形する場合のバネ特性としては、圧縮するにしたがってバネ定数が上がる傾向となり、バネ特性は非線形となる。このため、仮に、円筒部７０の上部に円柱状の主液室側凸部を形成すると、副液室４４の圧力で円筒部７０を下側ゴム壁５８から大きく離間させようとしても、バネ定数が上昇するので円柱状の主液室側凸部を大きく圧縮することが難しい。そのため、円筒部７０を下側ゴム壁５８から大きく離間させて孔９４を大きく開き、大量の液体を副液室４４から主液室４０へ流入させることが難しくなる。

言い換えれば、円筒部７０の上部に円柱状の主液室側凸部を形成した場合、円筒部７０を大きく変位させて孔９４を大きく開こうとしても、円柱状の主液室側凸部を圧縮するにしたがって圧縮反力（円筒部７０を主液室４０側とは反対側へ向かう力）が高くなってしまうので、孔９４は開き難くなり、大量の液体を副液室４４から主液室４０へ流入させることが難しくなる。

一方、本実施形態のように、主液室側凸部７８は断面形状が湾曲しており、曲がるように弾性変形するので、円柱状に形成されたゴム等の弾性体が圧縮変形する場合に比較して、バネ特性を線形に近づけることが出来る。このため、本実施形態のメンブラン３６は、円筒部７０を変位させ易く、円筒部７０を下側ゴム壁５８から大きく離間させて、大量の液体を副液室４４から主液室４０へ流入させることが可能となる。したがって、過大な負圧が主液室４０に生じた場合のキャビテーションの発生を抑制する効果が高いものとなる。

また、本実施形態の主液室側凸部７８は、周方向に連続して形成されておらず、切欠８０によって複数に分割されているので、主液室側凸部７８が曲げ変形する際に生じる周方向の張力を小さくすることができる。これにより、各々の主液室側凸部７８は、分割しない場合に比較して径方向外側に曲げ変形し易くなる。したがって、主液室側凸部７８を分割しない場合に比較してメンブラン３６がより変位し易く、孔９４がより開き易くなっている。

一方、主液室４０の過大な負圧が解消して主液室側凸部７８に押された円筒部７０が下方へ移動すると、図４（Ａ）に示すように、円筒部７０の底面が、下側ゴム壁５８の上向き第１凹部６２に接触し、貫通孔７２と孔９４との間が閉塞される。ここで、円筒部７０が接触する下側ゴム壁５８は、ゴム等の弾性体で形成されているので、円筒部７０が下側ゴム壁５８に接触する際の打音の発生を抑制することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の防振装置の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…防振装置、１２…筒体（第１取付部材）、１４…弾性体、２２…支持体（第２取付部材）、３３…仕切部材、３６…メンブラン（可動部材）、４０…主液室、４４…副液室、６６…第１収容室（収容室）、７０…円筒部（副液室側凸部）、７０Ａ…副液室側凸部、７２…貫通孔、７８…主液室側凸部、９３…孔（第１連通孔）、９４…孔（第２連通孔）、８０…切欠

Claims (2)

1. 振動発生部及び振動受部のうちのいずれか一方に連結される第１取付部材と、
   振動発生部及び振動受部のうちのいずれか他方に連結される第２取付部材と、
   前記第１取付部材と前記第２取付部材とを弾性的に連結する弾性体と、
   前記第１取付部材に設けられ、前記弾性体を壁面の一部とする主液室と副液室とを区画する仕切部材と、
   前記仕切部材の内部に設けられ、前記主液室とは第１連通孔を介して連通し、前記副液室とは第２連通孔を介して連通する収容室と、
   前記収容室に収容され、前記主液室と前記副液室との圧力差に応じて主液室側と副液室側とに変位する弾性体からなる可動部材と、
   前記可動部材の前記第１連通孔と対応する箇所に形成され主液室側から副液室側へ貫通する貫通孔と、
   前記可動部材の前記貫通孔の周縁に沿って設けられ、前記主液室に向けて突出すると共に前記貫通孔から離れる方向に湾曲し、先端が前記収容室の内壁に接触した主液室側凸部と、
   前記可動部材の前記貫通孔の周縁の全周に渡って設けられ、前記副液室に向けて突出すると共に、前記収容室の内壁に当接して前記貫通孔と前記第２連通孔との間を閉塞する副液室側凸部と、
   を有する防振装置。
2. 前記可動部材には、前記主液室側凸部を前記貫通孔の周方向に複数に分割する切欠が形成されている、請求項１に記載の防振装置。

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