JP5524664B2 - 液封入式防振装置 - Google Patents

Description

本発明は、液封入式防振装置に関するものである。

自動車エンジン等の振動源の振動を車体側に伝達しないように支承するエンジンマウント等の防振装置として、車体側に取り付けられる第１取付具と、振動源側に取り付けられる第２取付具と、これら取付具の間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、防振基体が室壁の一部をなす主液室と、ダイヤフラムが室壁の一部をなす副液室と、これら液室間を連通させるオリフィス流路とを備えた液封入式防振装置が知られている。

かかる液封入式防振装置においては、通常の振動入力時には、オリフィス流路での液流動による液柱共振作用や防振基体の制振効果により、振動減衰機能と振動絶縁機能が果たされるが、大きな振動が入力したときに、防振装置自体が異音発生源となってこれが車室内に伝達されてしまうことがある。

この異音は、液室内でのキャビテーションにより発生するものである。キャビテーションは、防振装置に大きな振動が入力したときに、主液室内が過度な負圧状態（即ち、主液室の液圧が所定値よりも低下した状態）となって、封入された液体の飽和蒸気圧を下回ることで、多数の気泡が発生することにより生じる現象である。そして、このようにして発生した気泡が消滅するときの衝撃波が異音となって外部に伝達されるのである。

キャビテーションによる異音の発生を防止するために、例えば、下記特許文献１には、主液室と副液室を仕切る仕切り部材に両液室を短絡させる短絡路を設け、該短絡路を連通状態と遮断状態に切り替える弁体を板バネなどの金属バネで構成し、これにより、主液室が過度な負圧状態となったときに、短絡路を開放させて副液室から主液室に液体を供給することが開示されている。

下記特許文献２には、内部に密閉された空気室が形成された有底円筒状の取付金具を、液槽中にて、防振基体が固着された筒状金具の外周に圧入することにより組み付け、該取付金具の圧入が進行するにつれて昇圧する空気室の内圧及びダイヤフラムの変形を介して液室内の液圧を高圧化することが開示されている。

下記特許文献３には、密閉された空気室を形成するカバー部材に加圧孔を設け、該加圧孔を通じて空気室に圧縮空気を充填させることにより、空気室を高圧化することが開示されている。

一方、下記特許文献４には、上記のようなキャビテーション対策ではなく、空気室を気密状態に形成するための構成として、椀状の取付金具にボルトをセレーション嵌合により貫通固定するとともに、該取付金具の内側に仕切部材をかしめ固定した構造が開示されている。

特開２００７−１０７７１２号公報 特開平０８−１７０６８３号公報 特開２００７−２３９７５８号公報 実用新案登録第２５２５８７８号公報

上記特許文献１の構成では、金属バネ等の構造を組み込むことによる部品点数の増加や組み込み精度の精密化を必要とし、コストアップを伴う。また、上記特許文献２の構成では、互いに圧入嵌合する取付金具と筒状金具との嵌め合い寸法精度を必要とし、その結果、コストアップに繋がる。また、上記特許文献３の構成では、圧縮空気を充填するための加圧孔とこれを塞ぐ栓部材との寸法精度を必要とし、コストアップに繋がる。

一方、上記特許文献４は、セレーション嵌合したボルト部分での気密性を確保するために仕切部材としてのカバー金具を設けたものであり、キャビテーション対策を意図したものではない。また、該カバー金具は、その周縁部が本体金具と取付金具とのかしめ部において一体にかしめ固定されているので、その分、径大なかしめ部の厚み増大を招くことになり、車両搭載時における周辺部材との干渉を考慮するとマウントスペースの増大に繋がるという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、マウントスペースの増大を伴うことなく、大振幅入力時の急激な圧力変動に起因するキャビテーションを安価に抑制することができる液封入式防振装置を提供することを目的とする。

本発明に係る液封入式防振装置は、振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる第１取付具と、振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる第２取付具と、前記第１取付具と前記第２取付具との間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、前記第２取付具側に支持されたゴム状弾性膜からなるダイヤフラムと、前記防振基体が室壁の一部をなす液体が封入された主液室と、前記ダイヤフラムが室壁の一部をなす液体が封入された副液室と、前記主液室と前記副液室を連通させるオリフィス流路と、を備えた液封入式防振装置において、前記第２取付具が、前記ダイヤフラムの背後を覆うことで前記ダイヤフラムを挟んで前記副液室と反対側に密閉された空気室を形成するキャップ部材を備え、前記キャップ部材の内部に、当該キャップ部材よりも比重の小さい固形物からなるものであって前記空気室の体積を小さくする小体積化部材が内蔵され、前記小体積化部材は、有底筒状をなす前記キャップ部材の周壁部の内周面に全周にわたって嵌合固定されるとともに、前記キャップ部材の底面との間に肉盗み凹部が設けられたものである。

本発明によれば、キャップ部材に固形物を内蔵したことにより空気室の体積が小さくなっているので、車両搭載時にエンジン等の振動源の自重が付与されて空気室が圧縮（体積変動）されるときに、もともとの空気室体積が小さい分、空気室をより効率的に高圧化することができる。これによりダイヤフラムの変形を介して液室内の液体の圧力値を高めることができるので、液室内の過度な負圧状態に起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。また、この場合、キャップ部材の内部に固形物を内蔵させるというものであるため、マウントスペースの増大を伴うことがなく、また安価であり、しかもキャップ部材よりも低比重の固形物を用いるので、重量増加を抑えつつ耐キャビテーション性能を高めることができる。

第１実施形態に係る液封入式防振装置の縦断面図 参考例に係る液封入式防振装置の縦断面図 第２実施形態に係る液封入式防振装置の縦断面図 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、第１実施形態に係る液封入式防振装置１０の縦断面図である。この防振装置１０は、自動車のエンジンを支承するエンジンマウントであり、振動源であるエンジン側の部材に取り付けられる上側の第１取付具１２と、支持側である車体側の部材に取り付けられる筒状をなす下側の第２取付具１４と、これら両取付具１２，１４の間に介設されて両者を連結するゴム弾性体からなる防振基体１６とを備えてなる。

第１取付具１２は、第２取付具１４の軸芯部上方に配されたボス金具であり、第２取付具１４の軸方向Ｘ（即ち、上下方向）が防振装置１０の主荷重方向（即ち、主たる荷重入力方向）となるように、防振基体１６を介して第２取付具１４に連結されている。第１取付具１２には径方向外方に向けてフランジ状に突出するストッパ部１８が形成されている。また、上面には雌ねじ部２０が設けられており、ここに不図示のボルトが螺合することで、エンジン側の部材に取り付けられるよう構成されている。

第２取付具１４は、防振基体１６が加硫成形された円筒状の筒状部材２２と、その下端部に締結された有底円筒状のキャップ部材２４とからなり、金属等の剛体で形成されている。

筒状部材２２は、軸方向Ｘの一端部である上端部に外広がりの逆テーパ状部２６を備え、該逆テーパ状部２６に防振基体１６が連結されている。逆テーパ状部２６の上端には径方向外方に張り出すフランジ部２８が設けられており、第１取付具１２のストッパ部１８との間でストッパ作用を発揮するストッパ金具３０の下端部が、該フランジ部２８にかしめ締結されている。筒状部材２２の下端部は、かしめ部３２により、キャップ部材２４の上端開口部に対してかしめ締結されている。なお、ストッパ金具３０の上面にはストッパゴム３４が被せられている。

防振基体１６は、略傘状に形成され、その上部に第１取付具１２が埋設された状態に加硫接着され、下端外周部が筒状部材２２の逆テーパ状部２６に加硫接着されている。防振基体１６の下端部には、筒状部材２２の内周面を覆うゴム膜状のシール壁部３６が連なっている。

第２取付具１４には、防振基体１６の下面に対して軸方向Ｘに対向配置されて防振基体１６との間に液体封入室３８を形成する可撓性ゴム膜からなるダイヤフラム４０が取り付けられ、液体封入室３８に水やアルキレングリコール、シリコーン油等の液体が封入されている。ダイヤフラム４０は、外周部に環状の補強金具４２を備え、該補強金具４２を介して上記かしめ部３２に固定されている。

液体封入室３８は、第２取付具１４の内側、詳細には筒状部材２２の内側において、防振基体１６の下面とダイヤフラム４０との間に形成されており、仕切り体４４によって、防振基体１６側、即ち防振基体１６が室壁の一部をなす上側の主液室３８Ａと、ダイヤフラム４０側、即ちダイヤフラム４０が室壁の一部をなす下側の副液室３８Ｂとに仕切られている。主液室３８Ａと副液室３８Ｂは、仕切り体４４の外周部に設けられたオリフィス流路４６により互いに連通されている。

仕切り体４０は、この例では金属板のプレス加工品が用いられており、筒状部材２２の内側にシール壁部３６を介して嵌着されて、該シール壁部３６との間に上記オリフィス流路４６を形成するとともに、下端外周縁が径方向外方に広がる取付フランジ４８に形成されている。この取付フランジ４８が、ダイヤフラム４０の周縁部の補強金具４２とともに、上記筒状部材２２のかしめ部３２によりかしめ固定されている。

上記キャップ部材２４は、ダイヤフラム４０の背後、この例では下面側を覆うことにより、ダイヤフラム４０を挟んで副液室３８Ｂと反対側に密閉された空気室５０を形成する部材である。すなわち、ダイヤフラム４０を隔壁として、その上側が液体封入室３８とされ、下側が空気室５０とされている。キャップ部材２４は、上端部に径方向外方に張り出し形成されたフランジ部５４を備え、該フランジ部５４が、上記筒状部材２２の下端部のかしめ部３２によりかしめ締結されている。

キャップ部材２４は、その底部中央部に下向きに突設された取付ボルト５２を有し、この取付ボルト５２を介して車体側の部材に締結されるように構成されている。これにより、キャップ部材２４は、防振装置１０の主荷重方向における入力（即ち、外力）を受ける構造となっている。取付ボルト５２は、頭部５２Ａの下方にセレーション５２Ｂを有するセレーションボルトであり、キャップ部材２４の底壁部５６に圧入により貫通固定され、ねじ部５２Ｃが下方に突出した状態に設けられている。

以上の構成において、本実施形態のものでは、空気室５０を形成するキャップ部材２４の内部に、空気室５０の体積を小さくする小体積化部材５８が内蔵されている。小体積化部材５８は、キャップ部材２４よりも比重の小さい固形物からなるものであり、この例ではゴム弾性体により形成されている。

小体積化部材５８は、厚肉円盤状をなしており、その外周部５８Ａがキャップ部材２４の周壁部６０の内周面６０Ａに全周にわたって嵌合固定され、また、その底面がキャップ部材２４の底壁部５６に当接することで、キャップ部材２４の底部側を充填するように保持されている。小体積化部材５８の中央部には、取付ボルト５２の頭部５２Ａが収容される収容凹部６２が設けられている。収容凹部６２は、小体積化部材５８をキャップ部材２４内に装入する際の誤装入を防止するため、小体積化部材５８の表裏両面に設けられており、即ち小体積化部材５８は表裏で方向性のない同一形状に形成されている。

このように小体積化部材５８を内蔵したことにより、キャップ部材２４の内側の空気室５０の体積は、小体積化部材５８を設けない場合に比べて小さくなっており、この例では半分以下になっている。そのため、車両搭載時にエンジン自重の付与に伴う空気室５０の体積変動により空気室５０を効率的に高圧化することができる。

詳細には、エンジン自重による空気室５０の体積変動ΔＶは、第１取付具１２の下方への変位による防振基体１６の有効ピストン面積をＡとし、防振基体１６の下方への撓み量をΔｘとすると、両者の積にほぼ等しい（即ち、ΔＶ≒Ａ・Δｘ）。一方、エンジン自重付与前の空気室５０内の空気の圧力Ｐに対する付与後の圧力Ｐ’の関係は、エンジン自重付与前の空気室５０の体積をＶとすると、
ＰＶ＝Ｐ’（Ｖ−ΔＶ）
で表される。そのため、同一の圧力変動ΔＶが生じたときにおける空気室５０の圧力上昇効果は、元の体積Ｖが小さいほど大きくなることは明らかである。

従って、上記実施形態であると、小体積化部材５８の内蔵により空気室５０の体積が小さくなっているので、エンジン自重の付与により空気室５０が圧縮（体積変動）されたときに、空気室５０をより効率的に高圧化することができ、これにより液体封入室３８内の液体を空気室５０と略同圧に高圧化することができる。よって、主液室３８Ａ内の過度な負圧状態に起因するキャビテーションの発生を抑えることができる。また、この場合、キャップ部材２４の内部に小体積化部材５８を内蔵させるというものであるため、キャップ部材２４の外形形状に変更はなく、よってマウントスペースの増大を伴うことがなく、また、安価である。しかも、小体積化部材５８としてキャップ部材２４よりも低比重の固形物を用いるので、重量増加を抑えつつ耐キャビテーション性能を高めることができる。また、小体積化部材５８は、キャップ部材２４の内側面に固定されているので、キャップ部材２４内でのガタツキによる異音を防止することができる。

小体積化部材５８を構成する固形物としては、防振装置１０の重量増加を抑えるために、キャップ部材２４よりも比重の小さい固形物が用いられ、上記ゴム弾性体の他、例えば、ポリプロピレンやポリアミド、ポリエステル、ポリウレタンなどの樹脂成形体、発泡スチロール、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリウレタンフォームなどの発泡樹脂成形体などが挙げられる。発泡樹脂成形体としては、通気性のない独立気泡構造を持つものが好ましい。これらの中でも、ゴムを始めとする各種エラストマーよりなるゴム状弾性体を用いることが好ましく、また、コスト及び軽量化の点では、発泡スチロールやポリプロピレンフォームなどの発泡樹脂成形体をキャップ部材２４に圧入して装着することが好ましい。

また、小体積化部材５８は、空気室５０の圧力変動に伴い変形する部材であると、空気室５０の体積を効率的に小さくすることができず、上記の高圧化が十分に図れないので、空気室５０の圧力変動に対して変形抵抗を持つ（即ち、変形しづらい）形状及び材質を選択することが好ましい。例えば、小体積化部材５８をゴム状弾性体で形成する場合、上記のような厚肉状の固形物を用いることが好ましい。

なお、空気室５０の体積を小さくするために、キャップ部材２４自体の高さを低くすることも考えられるが、この種の防振装置においては、車両搭載上の制約などにより、キャップ部材２４の固定される車体側部材から径大なかしめ部３２までの高さをある程度確保しなければならない場合があり、あるいはまた、エンジンの動きとの関係から、前記車体側部材から防振装置の弾性主軸（防振基体の弾性中心とも称され、図１のものでは第１取付具１２の下端部近傍に位置する。）までの高さをある程度確保しなければならない場合があり、キャップ部材２４自体の高さを変更できない場合がある。そのような場合に、本実施形態のようにキャップ部材２４に小体積化部材５８を内蔵させるという安価な方法により耐キャビテーション性能を効果的に高めることができる。

また、キャップ部材２４自体の高さを低くする場合、大振幅振動時に、ダイヤフラム４０が下方への変位し、金属よりなるキャップ部材２４の底面に当接して衝突音が生じる可能性があるが、本実施形態のようにゴム状弾性体からなる小体積化部材５８を内蔵させることにより、ダイヤフラム４０が当接してもゴム同士の衝突であるため、衝突音を低減することができるというメリットもある。

また、小体積化部材５８がゴム状弾性体からなる場合、キャップ部材２４の開口側から圧入することにより、キャップ部材２４の内周面６０Ａに簡単に嵌合させることができるとともに、嵌合後はゴム状弾性体の弾性力によりキャップ部材２４内に保持させることができるので、組み立て作業性に優れるとともに、組付け後の小体積化部材５８のガタツキによる異音を容易に防止することができる。

図２は、参考例に係る液封入式防振装置１０Ａを示したものである。この例では、小体積化部材５８の構成が第１実施形態とは異なる。

すなわち、この例では、小体積化部材５８は、取付ボルト５２の頭部５２Ａを包むようにキャップ部材２４の内側面に接着固定されている。詳細には、小体積化部材５８は、キャップ部材２４の底壁部５６に固定された取付ボルト５２の頭部５２Ａの全体を覆う円柱状をなして、キャップ部材２４の底面５６Ａにおける頭部５２Ａ周辺に全周にわたって加硫接着されている。

このようにキャップ部材２４に取付ボルト５２を圧入する構造において、小体積化部材５８をボルト頭部５２Ａ周辺に接着固定することにより、小体積化部材５８で空気室５０の体積を小さくするだけでなく、空気室５０の気密性を確保することも可能となり、従来行われていたセレーションボルトへのシール材の塗布も不要となる。その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

図３，４は、第２実施形態に係る液封入式防振装置１０Ｂを示したものであり、この例では、小体積化部材５８の構成が第１実施形態とは異なる。

すなわち、この例では、小体積化部材５８は、キャップ部材２４の周壁部６０の内周面６０Ａに全周にわたって嵌合固定されるとともに、キャップ部材２４の底面５６Ａとの間に肉盗み凹部６４が設けられてなる。

詳細には、小体積化部材５８は、その外周部５８Ａがキャップ部材２４の周壁部６０の内周面６０Ａに圧入嵌合されることにより、当該外周部５８Ａよりも上側にダイヤフラム４０との間で密閉された空気室５０が形成されている。小体積化部材５８の下面側には、キャップ部材２４の底面５６Ａに対して当接することで当該小体積化部材５８をキャップ部材２４中の所定高さに保持するための複数のリブ６６が設けられている。リブ６６は、図４に示されるように、取付ボルト５２の頭部５２Ａを取り囲む環状リブ６６Ａと、該環状リブ６６Ａから放射状に延びる複数の放射状リブ６６Ｂとからなり、この例では４本の放射状リブ６６Ｂが設けられている。そして、この複数のリブ６６間、詳細には放射状リブ６６Ｂ間に、４つの肉盗み凹部６４が設けられており、キャップ部材２４の底壁部５６及び周壁部６０との間で空間部が形成されている。

このように小体積化部材５８をキャップ部材２４の周壁部６０の内周面６０Ａにシール状態に嵌合させた上で、キャップ部材２４の底部側にて小体積化部材５８に肉盗み凹部６４を設けたことにより、第１実施形態に対し、空気室５０の体積を小さくするという効果を確保しつつ、ゴム状弾性体からなる小体積化部材５８の量を減らすことで軽量化を図ることが可能となる。その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

なお、以上の実施形態では、単一のオリフィス通路を持つシングルオリフィス構造の防振装置について説明したが、本発明は、複数の液室間をオリフィス通路にて連通させる液封入式防振装置であれば、ダブルオリフィス構造の防振装置など、種々の液封入式防振装置に適用可能である。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

本発明は、エンジンマウントの他、例えば、モータなど他のパワーユニットを支承するマウント、ボディマウント、デフマウントなど、種々の防振装置に利用することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…液封入式防振装置、
１２…第１取付具、 １４…第２取付具、 １６…防振基体、
２２…筒状部材、 ２４…キャップ部材、 ３８Ａ…主液室、
３８Ｂ…副液室、 ４０…ダイヤフラム、 ４６…オリフィス流路、
５０…空気室、 ５２…取付ボルト、 ５２Ａ…頭部
５６…底壁部、 ５８…小体積化部材、 ６０…周壁部
６４肉盗み凹部

Claims (2)

1. 振動源側と支持側のいずれか一方に取り付けられる第１取付具と、振動源側と支持側のいずれか他方に取り付けられる第２取付具と、前記第１取付具と前記第２取付具との間に介設されたゴム状弾性体からなる防振基体と、前記第２取付具側に支持されたゴム状弾性膜からなるダイヤフラムと、前記防振基体が室壁の一部をなす液体が封入された主液室と、前記ダイヤフラムが室壁の一部をなす液体が封入された副液室と、前記主液室と前記副液室を連通させるオリフィス流路と、を備えた液封入式防振装置において、
   前記第２取付具が、前記ダイヤフラムの背後を覆うことで前記ダイヤフラムを挟んで前記副液室と反対側に密閉された空気室を形成するキャップ部材を備え、前記キャップ部材の内部に、当該キャップ部材よりも比重の小さい固形物からなるものであって前記空気室の体積を小さくする小体積化部材が内蔵され、前記小体積化部材は、有底筒状をなす前記キャップ部材の周壁部の内周面に全周にわたって嵌合固定されるとともに、前記キャップ部材の底面との間に肉盗み凹部が設けられたことを特徴とする液封入式防振装置。
2. 前記小体積化部材が、ゴム状弾性体からなる請求項１に記載の液封入式防振装置。

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