JPH01182106A - 振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車のエンジンマウンティング等に使用さ
れる流体封入式の振動減衰装置に関し、特にオリフィス
を通して２室間を移動する電気レオロジカル流体の粘性
を変化させ、広い周波数範囲で振動減衰能を発揮する振
動減衰装置に関する。

（従来の技術） 近時、自動車のエンジンマウンティング等にはより高度
な振動減衰特性が要求されており、広い周波数範囲の振
動を効果的に減衰させるために、例えば流体封入式の振
動減衰装置が用いられている。このような振動減衰装置
においては、シェーク等の低周波−大振幅の振動入力時
に弾性体の変形に伴いオリフィスを通る流体の絞り作用
によって大きな減衰が促され、一方、高周波−小振幅の
振動入力時に低ばね定数の弾性体により振動吸収してこ
もり音等の騒音を低減させるようにしている。しかし、
装置自体の周波数特性は一定であり、十分な振動減衰能
を発揮できるのは大振幅および小振幅の振動それぞれの
所定周波数範囲に限られていた。このため、流体粘性を
変化させてより広い周波数範囲で振動減衰能を発揮させ
るものが提案されている。

従来のこの種の振動減衰装置としては、例えば特開昭６
０−１０４８２８号公報に記載されたものがある。この
装置では、弾性体と共に第１の室を画成する中間板に二
つのプレート電極からなる配管が装着され、入力振動に
よってマウントが変形したとき、第１の室内の電気レオ
ロジカル流体がこの配管を通って中間板および弾性室壁
により画成された第２の室に流出しあるいは第２の室か
ら流入するようにしている。また、配管のプレート電極
間にはエンジンの回転数等の情報に応じた電圧が印加さ
れ、エンジン回転数が増加するにつれて電気レオロジカ
ル流体の粘性を低くして減衰力を減少させながら広い周
波数範囲の入力振動に対応するようになっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の振動減衰装置にあって
は、エンジン回転数等の外部情報のみに応じて配管内の
電気レオロジカル流体に印加する電圧が制御される構成
となっていたため、配管内を通る流体によって発生する
内圧変化等を含めた適確な電圧制御が行われず、装置内
で発生する力の位相のずれにより十分な振動減衰能を得
ることができないという問題点があった。

すなわち、装置内には両取付部材の相対変位による弾性
体の変形に応じた支持ばね力と第１の室内の圧力変化を
伴う弾性体の拡張ばね力とが作用するようになっており
、拡張ばね力は、配管内を通る電気レオロジカル流体の
マスに粘性に基づく減衰力が付加されることによって支
持ばね力と位相を異にして変動する。したがって、車体
側からの加振力を受けたエンジンシェイク等の場合、支
持ばね力と拡張ばね力が同位相の力としてエンジンに作
用するときにはエンジンへの伝達力は大きくなり、逆位
相の力として作用するときには伝達力は小さくなる。こ
のため、両ばね力の位相を考慮して印加電圧を随時加減
調節していない従来の振動減衰装置にあっては、減衰効
果の大きい伝達力を最適のタイミングで発揮することが
できず、十分な振動減衰能を得ることができなかった。

（発明の目的） そこで本発明は、第１の室および第２の室間を移動する
流体によって発生する内圧変化等を含め、装置内で発生
する力の位相を考慮して印加電圧を制御することにより
、装置内で発生する力を効果的に利用して十分な振動減
衰能を発揮させることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、機関側の取付
部材と支持体側の取付部材との間に介装され、内部に第
１の室を画成する弾性体と、両取付部材の少なくとも一
方に設けられたオリフィスおよび該オリフィスを介して
第１の室に連通ずる容積変化自在な第２の室を有し、両
取付部材の相対変位による弾性体の変形に応じて第１の
室および第２の室間でオリフィスを通して流体を移動さ
せることができる流体移動手段と、第１の室および第２
の室に封入され、印加電圧に応じて液体からほぼ固体ま
で粘性が変化しうる電気レオロジカル流体と、オリフィ
ス内の流れ状態を検出する流れ状態検出手段と、両取付
部材の相対加速度あるいは相対変位を検出する変位状態
検出手段と、流れ状態検出手段および変位状態検出手段
の検出情報に基づいてオリフィス内の電気レオロジカル
流体に電圧を印加し、該印加電圧を制御する制御手段と
、を備えている。

（作用） 本発明では、オリフィス内の流れ状態を検出する流れ状
態検出手段と取付部材間の相対加速度あるいは相対変位
を検出する変位状態検出手段との検出情報に基づき、制
御手段によってオリフィス内の電気レオロジカル流体に
電圧が印加され、該印加電圧が制御される。したがって
、取付部材間の相対変位の状態に対応する支持ば゛ね力
とオリフィス内の流れに対応して変動する拡張ばね力と
の位相差に基づいてオリフィス内を流れる電気レオロジ
カル流体の粘性が変化され、拡張ばね力が迅速に加減調
節される。この結果、第１の室および第２の室間を移動
する流体によって発生する内圧変化等を含めて装置内で
発生する力が効果的に利用され、十分な振動減衰能が発
揮される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜６図は本発明に係る振動減衰装置の一実施例を示
す図であり、本発明を自動車のエンジンマウンティング
装置に適用した例である。

第１図において、１は筒状の弾性体であり、弾性体ｌは
機関側の取付部材２と支持体側の取付部材３との間に介
装され、内部に第１の室４を画成している。第１の室４
の図中下方側には仕切板５およびダイヤフラム６が装着
されており、仕切板５およびダイヤフラム６はダイヤフ
ラム６の弾性変形によって容積変化自在な第２の室７を
画成している。また、仕切板５の中央部には外筒電極８
および内筒電極９が設けられており、外筒電極８および
内筒電極９は環状のオリフィス１１を形成し、オリフィ
ス１１を介して第１の室４および第２の室７を連通させ
ている。これらの仕切板５、ダイヤフラム６およびオリ
フィス１１は機関、すなわち、エンジン（図示していな
い）からの加振力あるいは支持体である車体からの加振
力による弾性体１の変形に応じて第１の室４および第２
の室７の間で流体（詳細後述する）を移動させることが
できる流体移動手段１２を構成しており、流体移動手段
１２はオリフィス１１を通る流体の絞り作用によって入
力振動を減衰させるようになっている。

第１の室４および第２の室７には電気レオロジカル流体
１３が封入されている。電気レオロジカル流体１３は、
例えばシリコン油等の絶縁油内に所定量の粒子（シリカ
ゲル等）が含有されたものであり、印加電圧に基づく電
場の強さに応じて含有粒子の配列が変化し、この粒子配
列が極めて整一になされたときにはほぼ固体に近いもの
に状態が遷位する。すなわち、電気レオロジカル流体１
３は、絶縁油が備えた流体としての粘性からほぼ固体の
状態まで、印加電圧の大きさに応じて粘性が連続的に変
化し、また、電圧印加から粘性変化までの反応時間が極
めて短い（数ミリ秒）という特徴を有している。そして
、流体移動手段１２の作動によってオリフィス１１を通
る電気レオロジカル流体１３が外筒電極８および内筒電
極９間の電圧に応じて粘性変化することにより粘性抵抗
等の流動抵抗が増減し、周波数特性の異なる振動減衰性
能を発揮することができるようになっており、負荷状態
によって振動周波数の異なるアイドル振動あるいは車体
側からの加振力によるエンジンシェイク等を有効に減衰
するようにしている。

一方、第２の室７内には室内の圧力ＰＩを検出する圧力
検出器（流れ状態検出手段）　１４が設けられており、
圧力検出器１４は制御回路１５に接続され、オリフィス
１１内の電気レオロジカル流体１３の流れ方向および速
度等に応じた圧力ＰＩの変化を検出情報として制御回路
１５に与えるようになっている。

制御回路１５には演算回路１６が接続され、演算回路１
６を介して加速度検出器１７．１８に接続されている。

加速度検出器１７．１８は取付部材２．３あるいはこれ
らの近傍に取り付けられ、取付部材２．３の振動加速度
を検出するようになっており、演算回路１６に与えられ
る加速度検出器１７．１８の検出情報（変位加速度）Ｘ
、、ｘｚから取付部材２．３の相対変位（Ｘ、−’ｉ、
）あるいは相対加速度（Ｘ。

−Ｘ２）等の相対変位状態が検出されるようになってい
る。すなわち、演算回路１６および加速度検出器１７．
１８により取付部材２．３の相対加速度あるいは相対変
位を検出する変位状態検出手段１９が構成されている。

また、制御回路１５はマイクロコンピュータ等からなり
、圧力検出器１４および変位状態検出手段１９の検出情
報に基づいてオリフィス１１内の電気レオロジカル流体
１３の流れ状態（流れ方向、速度）および弾性体１の変
形状態を識別し、オリフィス１１を通る電気レオロジカ
ル流体１３によって発生する第１の室４の内圧変動を含
めて第２図に示す弾性体１の支持ばね力Ｆ１および拡張
ばね力Ｆ２を把握して両ばね力の大きさおよび位相のず
れ等に応じた制御信号Ｃを電源回路２１に出力する。電
源回路２１は外筒電極８に常時一定な直流の基準電圧Ｖ
Ｎ（例えば、Ｖ　ｓ　＝　ＯＶ　）を出力するとともに
、制御信号Ｃに応じて内筒電極９に基準電圧ＶＮと同値
から基準電圧ＶＮより高い所定値まで変化する直流電圧
■、を出力するようになっており、制御信号Ｃにより直
流電圧■、の変化を促してオリフィスｌｌ内を通る電気
レオロジカル流体１３に印加される電圧が制御されるよ
うになっている。すなわち、制御回路１５および電源回
路２１は圧力検出器１４および変位状態検出手段１９の
検出情報に基づいてオリフィスｌｌ内の電気レオロジカ
ル流体１３に電圧を印加するとともに、該印加電圧を制
御する制御手段２２を構成している。

なお、第２図は本実施例の概略構成をモデル化したもの
であり、本実施例がエンジンのマスＭおよび弾性体１の
ばね定数に１を有する主振動系と弾性体１の拡張ばね定
数ＫＺ、オリフィス１１内の電気レオロジカル流体１３
のマスｍおよびオリフィス内減衰力ｆ、を発揮する減衰
器りを有する副振動系とからなることを示している。こ
の場合、主振動系の共振振幅を抑えるよう副振動系のマ
スｍおよびばね定数に２を設定すると、減衰器りの減衰
係数の大きさによって第３図の共振曲線ａ、ｂ、Ｃに示
すような周波数特性を示すことは周知であり、電気レオ
ロジカル流体１３に電圧が印加されない非制御時には共
振曲線ｃ（Ｈ適共振曲線）の特性となるようにしている
。

次に、作用を説明する。

いま、エンジンあるいは車体側から取付部材２．３に比
較的低周波の振動（アイドル振動およびエンジンシェイ
ク等）が加わると、オリフィス１１内の電気レオロジカ
ル流体１３の流れ状態（移動状態）に応じて第２の室７
の内圧Ｐ８と取付部材２および取付部材３間の伝達力Ｆ
とが第４図に示すように変化する。すなわち、強制振動
の位相遅れ特性により、第２図のマスｍであるオリフィ
スｌｌ内の電気レオロジカル流体１３が共振周波数未満
の加振時に加振変位Ｘ、（第２図のＸ、−ＸＺに相当）
と略同相に移動し、共振時には加振変位Ｘ０と９０°の
位相差（遅れ）で移動し、さらに、共振周波数を越える
周波数の加振時に加振変位Ｘ０と略逆相（１８０°遅れ
）に移動して第２の室７の内圧ｐ、を加振変位Ｘ０と位
相を異にして一義的に変化させる。したがって、内圧Ｐ
、の変化からオリフィス１１内の電気レオロジカル流体
１３の流れ状態が検出される。また、オリフィス１１内
の電気レオロジカル流体１３の移動により第１の室４内
の内圧が内圧Ｐ、と逆相に増減するとともに、加振変位
Ｘ０に基づいて変化するので、制御回路１５によりオリ
フィスｌｌ内の流れ状態と取付部材２および取付部材３
の相対変位状態とから装置内に作用する支持ばね力Ｆ１
および拡張ばね力Ｆ２とその位相差が把握される。

具体的には、第５．６図に示すような処理が所定時間毎
に繰り返される。まず、演算回路１６により取付部材２
の変位加速度父２および取付部材３の変位加速度父、か
ら相対変位状態である相対加速度（Ｘ、−Ｘ、）あるい
は相対変位（Ｘ＋　　Ｘｚ）が演算され、制御回路１５
により第２の室７の内圧Ｐ、の変化量−８が識別される
。このとき、相対加速度（’東−’ｉｚ）の符号（プラ
スあるいはマイナス）がプラスの場合には取付部材２．
３は互いに接近する方向に相対変位し、該符号がマイナ
スの場合には取付部材２．３が互いに離隔する方向に変
位することになり、相対加速度（父、−Ｘｚ）あるいは
相対変位（ｘ＋　−ＸＺ　）から支持ばね力が把握され
る。また、同時に変化量か、の符号がプラスの場合には
オリフィスｌｌ内の流れは第２の室７に向かい、該符号
がマイナスの場合にはオリフィス１１内の流れは第１の
室４に向かうことになり、変化Ｒｐｍからオリフィス１
１内の流れによる第１の室４内の圧力変動および拡張ば
ね力Ｆ２が把握される。次いで、制御回路１５により両
者の積である（又ｒ　　’Ｘｚ）　　・ｐｍあるいは（
ｘ。

Ｘｇ）　　・ｐ、が計算され、この計算結果の符号が判
別される。そして、該符号に基づいて電源回路２１から
内筒電極９に出力される直流電圧■、が所定値に増加あ
るいはＶＮＯ値に減少され、オリフィス１１内の電気レ
オロジカル流体１３に印加する印加電圧が０Ｎ１０ＦＦ
される。なお、相対加速度（父、−叉２）と相対変位（
ＸＩ’　　Ｘ２）では１８０°の位相差があるため、第
５．６図に示したそれぞれの制御アルゴリズムの符号判
別結果と電圧０Ｎ１０ＦＦの関係は逆になっている。

すなわち、支持ばね力Ｆ１および拡張ばね力Ｆ２が同相
の力としてエンジンに作用するときには印加電圧がＯＮ
され、オリフィス１１内の流動抵抗が増大して拡張ばね
力Ｆ２が減少するよう調節され、一方、支持ばね力Ｆ、
および拡張ばね力Ｆ２が逆相の力としてエンジンに作用
するときには印加電圧がＯ，ＦＦされ、オリフィス１１
内の流動抵抗が減少して拡張ばね力Ｆ２が増大するよう
調節される。

したがって、支持ばね力Ｆ１および拡張ばね力Ｆ２の合
力である振動減衰力が拡張ばね力Ｆ２の加減調節によっ
てリアルタイムに最適制御され、十分な振動減衰能が発
揮される。因みに、第３図の共振曲線ｄは本実施例の作
動時を示すものであり、本実施例では共振曲線Ｃ（非作
動時の最適共振曲線）より４〜５　（ｄＢ）振動減衰能
を向上させることができ、アイドル振動等に加えてエン
ジンシェイク等を有効に減衰できる。

なお、本実施例においては、取付部材２．３の相対変位
（Ｘ、−Ｘ、）を変位加速度冶、父２を積分した後に減
算して求めているが（第６図参照）、本発明はこれに限
らず別の手段によって相対変位（Ｘ、−Ｘ、）を直接検
出してもよいことはいうまでもない。

（効果） 本発明によれば、オリフィス内の流れ状態を検出する流
れ状態検出手段と取付部材間の相対加速度あるいは相対
変位を検出する変位状態検出手段との検出情報に基づき
、制御手段よりオリフィス内の電気レオロジカル流体に
電圧を印加するとともに、該印加電圧を制御しているの
で、再取付部材の相対変位に対応する支持ばね力とオリ
フィス内の流れに対応して変動する拡張ばね力との位相
差に基づいてオリフィス内の電気レオロジカル流体の粘
性を変化させることができ、拡張ばね力を迅速に加減調
節することができる。この結果、第１の室および第２の
室間を移動する流体によって発生する内圧変化等を含め
て装置内で発生する力を効果的に利用し、十分な振動減
衰能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明に係る振動減衰装置の一実施例を示
す図であり、第１図はその振動減衰装置の正面断面図、
第２図はその物理モデル図、第３図はその周波数特性を
示すグラフ、第４図はその取付部材間の加振変位、第２
の室の圧力変化および伝達力の関係を示すグラフ、第５
．６図はそれぞれその制御手段の制御アルゴリズムを示
すフローチャートである。 １・・・・・・弾性体、 ２・・・・・・機関側の取付部材、 ３・・・・・・支持体側の取付部材、 ４・・・・・・第１の室、 ７・・・・・・第２の室、 １１・・・・・・オリフィス、 １２・・・・・・流体移動手段、 １３・・・・・・電気レオロジカル流体、１４・・・・
・・圧力検出器（流れ状態検出手段）、１９・・・・・
・変位状態検出手段、 ２２・・・・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関側の取付部材と支持体側の取付部材との間に介装さ
   れ、内部に第１の室を画成する弾性体と、両取付部材の
   少なくとも一方に設けられたオリフィスおよび該オリフ
   ィスを介して第１の室に連通する容積変化自在な第２の
   室を有し、両取付部材の相対変位による弾性体の変形に
   応じて第１の室および第２の室間でオリフィスを通して
   流体を移動させることができる流体移動手段と、第１の
   室および第２の室に封入され、印加電圧に応じて液体か
   らほぼ固体まで粘性が変化しうる電気レオロジカル流体
   と、オリフィス内の流れ状態を検出する流れ状態検出手
   段と、両取付部材の相対加速度あるいは相対変位を検出
   する変位状態検出手段と、流れ状態検出手段および変位
   状態検出手段の検出情報に基づいてオリフィス内の電気
   レオロジカル流体に電圧を印加し、該印加電圧を制御す
   る制御手段と、を備えたことを特徴とする振動減衰装置
   。