JPH01220738A - 粘度可変流体封入式防振体 - 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、印加電圧に応じて粘度変化される電気レオロ
ジー流体を封入して、主流体室と副流体室間に設！２ら
れるオリフィス内の流体粘度を制御することができる粘
度可変流体封入式防振体に関する。

従来の技術 この種の粘度可変流体封入式防振体としては、たとえば
特開昭６０−１０４８２８号公報に開示されたものが知
られており、１対の流体室内に電気レオロジー流体を封
入してオリフィス内の流体粘度を変化させることにより
、該オリフィス内の流れ状態が変化されて制振周波数領
域の調整が可能となっている。

従って、かかる粘度可変流体封入式防振体にあっては、
制振周波数領域を調整するにあたってオリフィス内の電
気レオロジー流体に印加される電王を単に変化させれば
よく、この構成を著しく簡単化することができる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、かかる従来の粘度可変流体封入式防振体
にあっては、該防振体を介して伝達される振動は、支持
弾性体からの人力と、流体空間をオリフィスを介して流
体移動される際の拡張弾性からの入力との位相が、該オ
リフィス内流体を質量とするダイナミックダンパ作用に
より０６〜１８０１まで変化する為、単に防振体を１自
由度系の振動モデルとして制御しても十分な振動伝達力
の低減を行うことはできない。

特に、上記粘度可変流体封入式防振体を自動車のエンジ
ンマウントに適用した場合、複数のエンジンマウントで
支持されるパワーユニットが複雑な振動を行うために、
振動伝達力の低減は更に期待できなくなってしまうとい
う問題点があった。

そこで、本発明は防振体を介して振動が入力される側の
振動を予測して、各振動毎にオリフィス内の減衰率を制
御することにより、振動伝達力の減衰効果を著しく向上
できる粘度可変流体封入式防振体を提供することを目的
とする。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために本発明は第１図に示すよう
に、加振体（λ）と支持体（ｂ）との間に配置される弾
性体（ｅ）と、該弾性体（ｃ）と並列配置され、入力振
動により容積変化される主流体室（ｄ）および該主流体
室（ｄ）と電極オリフィス（ｅ）を介して連通され容積
可変な副＾体室（ｆ）とを備え、これら主、副流体室（
ｄ）。

（ｆ）内に印加電圧に応じて粘度変化される電気レオロ
ジー流体を封入して、上記電極オリフィス（ｅ）に印加
される電圧値によってオリフィス内の減衰率が変化され
る粘度可変流体封入式防振体において、 上記支持体（ｂ）に加振される振動加速度を検出する加
速度センサ（ｇ）と、 該加速度センサ（ｇ）で得られた入力信号の大きさに応
じて各ピーク毎に任意に減衰切り換え用制御レベルを設
定する制御レベル設定手段（ｈ）とを設け、 該制御レベル設定手段（ｈ）で得られた減衰切り換え用
制御レベルに応じて上記電極オリフィス（ｅ）に印加す
る電圧を制御することにより構成する。

作用 以上の構成により本発明の粘度可変流体封入式防振体に
あっては、加速度センサ（ｇ）で検出された支持体（ｂ
）の振動加速度の大きさに応じて、制御レベル設定手段
（ｈ）が振動の各ピーク毎に任意に減衰切り換え用制御
レベルを設定し、これに基づいて印加電圧が制御される
ため、支持体が複雑な振動モードを呈した場合にも、各
振動ピーク値に沿ったきめ細かい制御が可能となるため
、全体の振動伝達力が著しく低減されることになる。

実施例 以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明の粘度可変流体封入式防振体の一実施例
を示し、該粘度可変流体封入式防振体を自動車のエンジ
ンマウントｌＯとして用いた場合に例をとって以下述べ
る。

即ち、上記エンジンマウント１０は、エンジン。

トランスミッション等の結合体である支持体としてのパ
ワーユニットＭ側にボルト１２を介して取り付けられる
第１枠体１４と、加振体としての車体Ｂ側にボルト１６
を介して取り付けられる第２枠体１８と、これら第１．
第２枠体１４．１８間に液密的に固着される弾性体とし
ての中空状のゴムインシュレータ２０とを備えている。

上記ゴムインシュレータ２０の中空部２２内は、第１枠
体１４側に固定される断面逆台形状の仕切板２４によっ
て、第１．第２枠体１４．１８の対向方向に隔成され、
該仕切板２４で隔成された第２枠体１８側（図中下方）
の室が主流体室２６とされる。

一方、上記仕切板２４め第１枠体１４側（図中上方）°
端面はダイヤフラム２８で閉止され、これら仕切板２４
とダイヤフラム２８との間の室が副流体室３０とされる
。

尚、上記ダイヤフラム２８の外側は第１枠体１　′４に
よって覆われ、これらダイヤフラム２８と第１枠体１４
間に空気室３２が形成されている。

上記主流体室２６と上記副流体室３０内には、印加電圧
に応じて粘度変化される電気レオロジー流体が封入され
、かつ、該主、副流体室２６．３０は上記仕切！２４の
中央部に形成される電極オリフィス３４を介して連通さ
れる。

上記電極オリフィス３４は電極板３６，３６ａを設けた
オリフィスのことで、一方の電極板３６は円筒状に形成
されると共に、その中心部に他方の電極板３６ａが電気
絶縁部材で支持されて配置され、これら画電極ｖｉ、３
６．３６ａ間にオリフィス通路３４ａが設けられる。

そして、上記１対のｉ！楓仮３６，３６ａはそれぞれハ
ーネス３８，３８ａを介して電源４０および制御部４１
に接続される一方、上記第１枠体１４にはパワーユニッ
トＭの上下加速度を検出する加速度センサ４２が設けら
れ、該加速度センサ４２で検出された加速度信号に応じ
た制御信号が制御部４４に出力される。

従って、上記電極オリフィス３４にはパワーユニットＭ
の上下加速度に応じた制御電圧が印加され、該電極オリ
フィス３４内の流体粘度が変化される。

ところで、上記構成になるエンジンマウントｌＯは第３
図のモデル図として表すことができ、車体Ｂを介した路
面からの入力加振ｘｌは、ゴムインシュレータ２０自体
の支持弾性ばねに１と、オリフィス通路３４ａ内の可動
流体質ＩＥｋｍの振動ｘ３を伴って主、副流体室２６．
３０間で流体移動されるときの該主流体室２６側壁の拡
張弾性ばねＫ。

とを介して、パワーユニットＭに伝達される。

従って、パワーユニットＭへ入力されるトータル力Ｆは
、支持弾性ばねに、からの入力Ｆ１と拡張弾性ばねに！
からの入力Ｆ！との合力（Ｆ　＝　Ｆ　。

千Ｆ、）として表される。

入力加振Ｘ、に対してパワーユニットＭおよびオリフィ
ス通路３４ａ内流体に現れる変位Ｘｔ＋Ｘ、は、たとえ
ば第４図（、）に示される関係となり、かっ、上記人力
Ｆ、および入力Ｆｔとトータル力Ｆとの関係は、第４図
（ｂ）に示される。

上記第４図（ａ）、（ｂ）に示されるグラフでは、パワ
ーユニットＭの変位Ｘ、は、所定範囲（−ＸＯ〜ＸＯ）
内に収まる変１ｍｌ少の範囲と、それ以外の変位量大の
範囲とが存在し、時間を方向には変位量中に対応するｔ
、と変位量大に対応するｔｌとに分けることができる。

ところで、上記パワーユニットＭへの振動伝達力を低減
するためには、トータル力Ｆの最大値を低下させればよ
い。

即ち、上記第４図において期間ｔ１ではパワーユニット
Ｍの変位の絶対値１ｘ、１が大きいためにトータル力Ｉ
Ｐ＋　も大きくなり、該ＩＦＩが大きいときはＦ、、Ｆ
、がそれぞれ同相で絶対値も大きい。

また、上記期間１＋ではＩＦ、１はＩＦ　ｌに比べて位
相が進んでいるため、トータル力ＩＦＩは減少する方向
にある。

従って、かかる期間ｔ１ではトータル力ＩＦＩの増大を
避ける（　Ｆ　ｗａｘを下げろ）ためには、ＩＰ、１を
減少する必要がある。

ここで、第３図のモデルから、パワーユニットＭが略静
止しているｃ＋ｉ、＋が小さい）とき、ばねに、が撓ん
だ状態から敏速に平衡状態に戻りＩＦ、１を小さくさせ
るためには、減衰ファクタＣを小さくさせて流体質Ｉ１
ｍの動きを拘束させないことが望ましい。

従って、期間ｔ、では減衰係数Ｇを下げる方向に制御す
ればよい。

一方、期間ｔｔではパワーユニットＭに加わる力ＩＦＩ
は比較的小さく、Ｆ、の値がパワーユニットＭの加速度
に与える影響は少ない。

従って、上記期間ｊｙでは減衰係数Ｃを下げてやり、全
体の共振系でのエネルギー損失を大きくさせることによ
り、パワーユニットＭの運動エネルギーを低下させ、）
（、ｍａｘを下げることかできや・ このように、ｘ、の変位の絶対値の値により減衰係数Ｃ
を制御する（第５図参照）と、減衰力をより有効に用い
てＸｔａ＋ａｘを低下させることができ、本実施例では
期間１＋で減衰係数Ｃを低くし、かっ、期間ｔ、で減衰
係数Ｃを高くする。

従って、パワーユニットＭの変位（加速度）が比較的大
きい期間ｔ、では減衰力が小さいためＦ。

の状態変化速度が大きく　、ｌＦ　ｔｌの立ち上がりが
速くなってＩＦＩＩＩｌａｘが小さくなり、また、期間
ｔ。

では減衰力が大きく、共振系の振動エネルギーが消費さ
れることになる。

ところで、実際には状態変化は一１８００位相のずれた
加速度を測定して、その値により同様に制御されるが、
振動加速度レベルは第６図に示すように一定とはならな
い。

そこで、切り換えるべき加速度を一定にしてもある程度
の効果は上がるか、各波形のピーク毎にそれに応じた減
衰切り換え用制御レベルを設定すると更に有効である。

そのためには、上記第６図に示したように加速度波形の
ピークを各ゼロクロス（図中・で示す）で予想し、その
値により減衰切り換え用制御レベルとして切り換え加速
度ｇ１を設定すればよい。

上記切り換え加速度ｇｎは、ゼロクロス点における加速
度の微分値　ｇ　（ｔｎ）　　および２階微分値警“（
、、、）から求められ、次の式によって□表すことがで
きる。

ｇ−＝ＡＸ１ｇ（ｋｎ）＋Ｂ−ｇ（ｔｎｌ＋ｃ　　＋＋
＋＋＋＋■ただし、Ａ、Ｂ、Ｃは正の定数である。

即ち、上記０式は第７図に示すように、ゼロクロスにお
ける傾きｙ　（ｔｎ）と、傾きの変化率”ｙ”（ｔｎ）
の正、負が同じであれば直後のピークレベルは大きくな
り、正、負が逆であればピークレベルは小さくなること
に着目して導かれたものである。

第８図は上記切り換え加速度ｇ１に基づいて、電極オリ
フィス３４へ印加する電圧を制御するためのアナゴリズ
ムを示し、先ずステップｌでは加速度センサ４２により
パワーユニットＭに加振された上下加速度ｇ　（ｔｎ）
を検出し、ステップ■では絶対値Ｉｇ（ｔｎｌを換算す
ると共に、ステップ■ではｇ（ｔｎ、。）を確実にする
ための幅Δｇを考慮して（ｇ（ｔｎ）＝＜６ｇ）を判断
する。

ステップ■でＹＥＳの場合は微分器■を通してｇ　（ｔ
ｎ）を求める一方で、該ｇ　（ｔｎ）を更に微分器■に
通して”ｇ”（ｔｎ）を求め、これら　ｇ　（ｔｎ）お
よびｇ　（ｔｎ）から制御レベル設定手段としてのステ
ップ■では上記０式に基づいて切り換え加速度ｇ＋＝Ａ
　ｘ　ｌ　ｇ　（ｔｎ）＋　Ｂ−”ｇ”（ｔｎ）　ｌ　
＋　Ｃを求める。

そして、上記ステップ■で得られたｇ＋および上記ステ
ップ■で得られたＩｇ（ｔｎｌをステップ■で比較（Ｉ
ｇ　（ｔｎ）ｌ＞　ｇ　＋）Ｌ、ＹＥＳの場合はｘ−ｙ
−ツブ■により電極オリフィス３４へ印加される電圧を
ＯＦＦする一方、ＮＯの場合はステップ■により電圧を
ＯＮする。

尚、上記ステップ■でＮＯと判断された場合は、ステッ
プＸにより（ｇ　ｒ＝　ｇ　ｔ）として上記ステップ■
に進む。

従って、上記ステップ■で電圧ＯＦＦされることにより
、電極オリフィス３４内の電気レオロジー流体は粘度が
低下された状態となり、減衰係数Ｃ°が小となってばね
に、を敏速に平衡状態に戻し、ｌＦ、ｌを低減してトー
タル力Ｆを小さくすることがモきる。

一方、上記ステップ■で電圧ＯＮされることにより、上
記電極オリフィス３４内の流体粘度は増大されて減衰係
数Ｃは大となり、振動エネルギーを吸収することができ
る。

このように、加速度により減衰を変化させる制御にあっ
て、加速度波形がゼロクロスする時刻において直後の加
速度ピークレベルを予想して切り換える加速度ｇ７を計
算し、この切り換え加速度ｇ７に基づいて電圧制御する
ことにより、効果的な振動伝達力の低減を行うことｂ（
できる。

即ち、第９図中特性りに示すように、Ｘ　、ｍａｘ／ｘ
ｌ量ＡＸで表される振動伝達力は、減衰係数を一定とし
た場合の２定点Ｐ、Ｑを通る他の特性Ａ。

Ｂ、Ｃに比べて大幅に低減できる。

尚、本実施例では本発明の粘度可変流体封入式防振体を
自動車のエンジンマウントｌＯに用いた場合を示したが
、これに限るこなく一般の振動防振体に本発明を適用で
きることはいうまでもない。

発明の詳細 な説明したように本発明の粘度可変流体封入式防振体に
あっては、制御レベル設定手段を用いて支持体の振動加
速度の各ピーク毎に減衰切り換え用制御レベルを設定し
、該制御レベルに基づいて電極オリフィスへの印加電圧
が制御されるため、曳雑なモードの入力振動に対しても
各ピーク毎のきめ細かい制御が可能となり、振動伝達力
の著しい低減を行うことができるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念を示す概略図、第２図は本発明の
一実施例を示す断面図、第３図は本発明の力学モデル図
、第４図は振動伝達系の谷振動波形を示し、同図（２Ｌ
）は変位特性図、同図（’ｂ　）は伝達力特性図、第５
図は支持体の変位と減衰率との関係を示す説明図、第６
図は支持体に加振される振動加速度レベルの特性図、第
７図は切り換え加速度を設定する際のゼロクロス点にお
ける傾きと傾きの変化率との関係を示す説明図、第８図
は本発明を制御するアナゴリズムの一実施例を示す説明
図、第９図は本発明の効果領域を示す振動伝達率の特性
図である。 ｌＯ・・・エンジンマウ、ント（粘度可変流体封入式防
振体）、２０・・・ゴムインシュレータ（弾性体）、２
４・・・支切板、２６・・・主流体室、２８・・・ダイ
ヤフラム、３０・・・副流体室、３４・・・電極オリフ
ィス、３６．３６ａ・・・電極板、４０・・・電源、４
１・・・制御部、４２・・・加速度センサ、Ｂ・・・車
体（加振体）、Ｍ・・・パワーユニット（支持体）。 外２名 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 ＠９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加振体と支持体との間に配置される弾性体と、該
   弾性体と並列配置され、入力振動により容積変化される
   主流体室および該主流体室と電極オリフィスを介して連
   通され容積可変な副流体室とを備え、これら主、副流体
   室内に印加電圧に応じて粘度変化される電気レオロジー
   流体を封入して、上記電極オリフィスに印加される電圧
   値によってオリフィス内の減衰率が変化される粘度可変
   流体封入式防振体において、 上記支持体に加振される振動加速度を検出する加速度セ
   ンサと、 該加速度センサで得られた入力信号の大きさに応じて各
   ピーク毎に任意に減衰切り換え用制御レベルを設定する
   制御レベル設定手段とを設け、該制御レベル設定手段で
   得られた減衰切り換え用制御レベルに応じて上記電極オ
   リフィスに印加する電圧を制御することを特徴とする粘
   度可変流体封入式防振体。