JP2015105672A - 液体封入制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性部材のばね定数を小さくして、振動伝達率を低減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、車体フロアに接続される外筒部材１１と、排気管に接続される内筒部材１３と、それらの間に介設されるとともに、液体を封入した液室１４が内部に設けられた弾性部材１２と、を有する。こうした液体封入制振装置１０において、その弾性部材１２における液室１４の内周側の部分に、軸方向における位置が液室１４の内側となる位置まで同軸方向に凹んだ、環状の凹部１５，１６を設けるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を封入した液室が内部に設けられた弾性部材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。車両のトランスミッション・マウントとして用いられる同文献に記載の液体封入制振装置は、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たゴム製の弾性部材、およびその弾性部材の内部に形成された液室とを有する。こうした制振装置は、弾性部材の弾性変形による振動伝達の抑制作用と、液室に封入された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を発揮する。

特開２００４−２１１８０７号公報

ところで、こうした液体封入制振装置を、例えば排気管のような比較的軽量の部材の懸架支持部の制振装置として利用する場合、弾性部材のばね定数を十分小さくしなければ、排気管から車体フロアへの振動伝達率が大きくなって、十分な制振効果が得られなくなる。しかしながら、損傷等に対する耐久性を確保するため、弾性部材における液室の隔壁部分には一定の厚さが必要であり、弾性部材のばね定数の低減には限界があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、弾性部材のばね定数を小さくして、振動伝達率を低減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、液体を封入した液室が内部に設けられた弾性部材を有するとともに、相対変位する２つの部材にそれぞれ接続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弾性部材の延伸方向としたとき、弾性部材における上記２つの部材のいずれかの接続側の端と液室との間の部分に、上記延伸方向に直交する方向における位置が液室の内側となる位置まで該直交する方向に凹んだ凹部を設けるようにしている。

こうした液体封入制振装置では、上記延伸方向の振動荷重が入力されたとき、弾性部材における凹部の液室側の部分がせん断を受けるようになる。そのため、上記延伸方向における弾性部材のばね定数が小さくなる。したがって、弾性部材のばね定数を小さくして、振動伝達率を低減することができる。

こうした液体封入制振装置は、例えば内周および外周に上記２つの部材がそれぞれ接続されるトーラス形状に形成することができる。そうした場合、弾性部材における液室よりも内周側の部分に凹部を設けるようにすれば、液室の容積の確保が容易となる。

なお、こうした液体封入制振装置を車体フロアと排気管との間に介設する場合、車体フロアに複数設けられた排気管懸架位置のうち、最も排気管端側の位置に設けることで、車体フロアに対する排気管の振動をより効果的に抑制できるようになる。

液体封入制振装置の一実施形態の斜視図。 図１の液体封入制振装置の断面図。 図１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。 図１の液体封入制振装置およびその周辺部を正面側から見た平面図。 図１の液体封入制振装置およびその周辺部を側面側から見た断面図。 凹部のない液体封入制振装置の比較例における振動入力時の力の作用態様を示す図。 図１の液体封入制振装置における振動入力時の力の作用態様を示す図。 液室の外周側に凹部が設けた液体封入制振装置の変形例の断面図。 片側のみに凹部が設けられた液体封入制振装置の変形例の断面図。

以下、液体封入制振装置の一実施形態を、図１〜図７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、本実施形態では、車体フロアおよび排気管が、一方が他方に懸架される２つの部材に相当する。

図１に示すように、本実施形態の液体封入制振装置１０は、円管形状に形成された、金属製の外筒部材１１を有する。外筒部材１１の内周には、略トーラス形状に形成されたゴム製の弾性部材１２が圧入され、さらにその弾性部材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、液体封入制振装置１０の径方向が、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、排気管）の一方の接続側から他方の接続側に至る方向、すなわち弾性部材１２の延伸方向となる。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、そうした弾性部材１２の延伸方向に直交する方向となる。

図２に、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。
同図に示されるように、弾性部材１２の外周には、その全周に亘って内周側に凹んだ部分が設けられ、その外周側を外筒部材１１で塞ぐことで、液室１４が形成されている。この液室１４の内部には、非圧縮性の液体が封入されている。

また、弾性部材１２の前方および後方の端面には、その液室１４の内周側の部分に、軸方向に凹んだ凹部１５，１６がそれぞれ設けられている。これらの凹部１５，１６は、軸方向における位置が液室１４の内側となる位置まで凹むように形成されている。こうした凹部１５，１６を設けたことで、弾性部材１２の液室１４の内周側には、軸方向に伸びる腕部１７，１８が形成される。

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（同図の例では２つ）設けられている。ちなみに、同図の例では、懸架位置２２は、排気管２１における触媒２４の管端側の位置に、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および図５に、液体封入制振装置１０の、車体フロア２０および排気管２１への接続態様の一例を示す。同図に示すように、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。

続いて、以上のように構成された液体封入制振装置１０の作用を説明する。
本実施形態の液体封入制振装置１０では、車体フロア２０に対して排気管２１が振動すると、径方向において圧縮あるいは伸長するように弾性部材１２が弾性変形し、それにより車体フロア２０と排気管２１との間の振動伝達が抑制される。また、このときの弾性部材１２の弾性変形によっては液室１４が変形し、その変形により、断面積が縮小した部分から拡大した部分へと液室１４に封入された液体が流動することで、振動の減衰作用が生じる。

一方、排気管２１から車体フロア２０への振動の伝達を抑えるには、排気管２１の振動変位に対して、車体フロア２０に伝達される荷重が小さくなるように、液体封入制振装置１０の弾性部材１２のばね定数を十分小さくすることが必要となる。その点、本実施形態の液体封入制振装置１０では、上述したように、弾性部材１２における液室１４の内周側の部分に、軸方向に凹んだ凹部１５，１６が設けられている。そして、下記のように、そうした凹部１５，１６が、上記延伸方向における弾性部材１２のばね定数の低減に大きく貢献している。

図６に、比較例とする、凹部１５，１６が設けられていない弾性部材１１２を有した液体封入制振装置１１０の断面構造を示す。この比較例では、液体封入制振装置１１０に入力された荷重は、液室１４の両側の部分を通ってそのまま直接、弾性部材１１２の内周に伝達される。そのため、この比較例では、このときの弾性部材１１２の弾性変形は、圧縮・引張モードで行われる。

図７に、本実施形態の液体封入制振装置１０にその外周から荷重が入力されたときの状態を示す。本実施形態の液体封入制振装置１０では、径方向における液室１４の両側の部分の延長線上に凹部１５，１６が設けられているため、凹部１５，１６の外周側に形成された軸方向に伸びる腕部１７，１８に、せん断応力が作用する。そのため、このときの弾性部材１２の腕部１７，１８は、せん断モードで弾性変形することになり、径方向の荷重の入力に対する弾性部材１２のばね定数は、比較例の場合よりも小さくなる。

以上説明した本実施形態の液体封入制振装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態の液体封入制振装置１０では、弾性部材１２における排気管２１の接続側の端（弾性部材１２の内周）と液室１４との間の部分に、軸方向における位置が液室１４の内側となる位置まで同軸方向に凹んだ凹部１５，１６が形成されている。そのため、排気管２１からの振動の入力に対して弾性部材１２にせん断モードの弾性変形が生じるようになる。そのため、弾性部材１２のばね定数を小さくして、排気管２１から車体フロア２０への振動伝達率を低減することができる。

（２）弾性部材１２における液室１４の隔壁部分の厚さを薄くせずとも、ばね定数の低減が可能なため、外部損傷等に対する耐久性の確保が容易となる。
（３）トーラス形状に形成された弾性部材１２における液室１４の内周側に凹部１５，１６が設けられているため、液室１４の容積の確保が容易となる。

（４）車体フロア２０に複数設けられた排気管２１の懸架位置２２，２３のうち、排気管２１の振動振幅が最大となる、最も排気管端側の懸架位置２３に液体封入制振装置１０が設けられているため、排気管２１の振動を効果的に抑えることができる。

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。
・上記実施形態では、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。

・上記実施形態では、弾性部材１２をゴム製としていたが、それ以外の弾性材料で弾性部材１２を形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、弾性部材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弾性部材１２を直接取り付けるようにしてもよい。

・上記実施形態では、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、最も排気管端側の懸架位置以外の懸架位置に設けるようにしてもよい。さらに、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。

・図８に例示する液体封入制振装置１２０のように、弾性部材１２１における液室１４の外周側の部分に凹部１５，１６を設けるようにしてもよい。そうした場合にも、上記実施形態と同様に、弾性部材１２のばね定数を小さくして、振動伝達率を好適に低減することが可能である。

・図９に例示する液体封入制振装置１３０ように、弾性部材１３１の前方側および後方側のいずれか一方のみに凹部１５を設けるようにしてもよい。中心軸に対して揺動する方向に排気管２１が振動する場合には、弾性部材１３１における液室１４の両側の部分のうちの一方に振動荷重が集中して作用する。そうした場合には、振動荷重が集中して作用する側には凹部を設けなくても、好適な振動抑制が可能となる。

・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。そうした場合にも、弾性部材における延伸方向の両端の一方と液室との間の部分に、延伸方向に直交する方向における位置が液室の内側となる位置まで同直交する方向に凹んだ凹部を設けるようにすれば、弾性部材のばね定数を小さくして、振動伝達率を低減することが可能である。

１０，１１０，１２０，１３０…液体封入制振装置、１１…外筒部材、１２，１１２，１２１，１３１…弾性部材、１３…内筒部材、１４…液室、１５，１６…凹部、１７，１８…腕部、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）。

Claims (4)

1. 液体を封入した液室が内部に設けられた弾性部材を有するとともに、相対変位する２つの部材にそれぞれ接続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弾性部材の延伸方向としたとき、
   前記弾性部材における前記２つの部材のいずれかの接続側の端と前記液室との間の部分に、前記延伸方向に直交する方向における位置が前記液室の内側となる位置まで該直交する方向に凹んだ凹部が設けられた、
   ことを特徴とする液体封入制振装置。
2. 当該液体封入制振装置は、内周および外周に前記２つの部材がそれぞれ接続されるトーラス形状に形成される、
   請求項１に記載の液体封入制振装置。
3. 前記凹部は、前記弾性部材における前記液室よりも内周側の部分に設けられる、
   請求項２に記載の液体封入制振装置。
4. 当該液体封入制振装置は、車体フロアと排気管との間に介設されるものであり、前記車体フロアに複数設けられた排気管懸架位置のうち、最も排気管端側の位置に設けられるものである、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体封入制振装置。