JP4405448B2 - 能動型防振支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する液室と、振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて往復動するアクチュエータと、アクチュエータのアマチュアにより作動して液室の容積を変化させる可動部材とを備え、前記可動部材が臨むとともに大気との連通が遮断された密閉空間に少なくともアクチュエータのアマチュアを収納した能動型防振支持装置に関する。

かかる能動型防振支持装置は、例えば下記特許文献１により公知である。この能動型防振支持装置によれば、アクチュエータのアマチュアが往復動する空間が密閉されているため、塵や水の侵入によるアマチュアの作動不良を防止することができる。
特開２００４−２９３６０１号公報

ところで上記従来のものは、塵や水が入り込まないように密閉された密閉空間にアクチュエータのアマチュアが配置されており、かつ密閉空間の壁面の一部がアマチュアに接続されて往復動する可動部材で構成されているため、雰囲気温度やアクチュエータ自体の発熱に伴って密閉空間の圧力が増減することになる。従って、可動部材は密閉空間の圧力と大気圧との差が増加する方向に移動するときに抵抗力を受けて中立位置が上昇し、逆に密閉空間の圧力と大気圧との差が減少する方向に移動するときに付勢力を受けて中立位置が下降することになる。その結果、アマチュアの下方のクリアランスが変化してアクチュエータが発生する駆動力が変化してしまい、可動部材の振動を精度良く制御するのが難しくなる問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、能動型防振支持装置のアクチュエータのアマチュアを収納する密閉空間に塵や水が入り込むのを阻止しながら、前記密閉空間の圧力の変化によってアマチュアの中立位置が変化しないようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、振動体の荷重を受ける弾性体と、弾性体が少なくとも壁面の一部を構成する第１の液室と、容易に変形可能なダイヤフラムで大気との間を区画されるとともに前記第１の液室に連通する第２の液室と、振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて作動するアクチュエータと、アクチュエータのアマチュアにより往復動して前記第１の液室の容積を変化させる可動部材と、前記可動部材が臨むとともに大気との連通が遮断され、少なくともアクチュエータのアマチュアを収納した密閉空間と、前記密閉空間の圧力を略大気圧に維持する圧力緩衝手段とを備えた能動型防振支持装置であって、前記圧力緩衝手段は、前記密閉空間内に配置した可撓性の袋体より構成され、前記密閉空間の圧力を略大気圧に維持できるように、前記袋体の内部が、前記密閉空間の壁部に形成した連通孔および前記第１の液室を介して前記第２の液室に連通していることを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記袋体は、アクチュエータのヨークに当接することを特徴とする能動型防振支持装置が提案される。

尚、実施例の第１弾性体１９は本発明の弾性体に対応し、実施例の第１、第２液室３０，３１は本発明の第１の液室に対応し、実施例の第３液室３５は本発明の第２の液室に対応し、実施例の可動コア５４は本発明のアマチュアに対応する。

請求項１の構成によれば、能動型防振支持装置の可動部材を往復動させるアクチュエータのアマチュアを収納し、かつアマチュアに接続された可動部材が臨む密閉空間の圧力を、この密閉空間内に配置した可撓性の袋体より構成され、該密閉空間の圧力を略大気圧に維持できるように、前記袋体の内部を前記密閉空間の壁部に形成した連通孔および第１の液室を介して第２の液室に連通した圧力緩衝手段によって略大気圧に維持するので、アクチュエータのアマチュアによって可動部材が往復動して密閉空間の容積が変化しても、略大気圧の液室に連通する可撓性の袋体が伸縮することで密閉空間の圧力を略大気圧に保つことができ、密閉空間に塵や水が入り込むのを遮ってアマチュアに作動不良が発生するのを防止しながら、密閉空間に圧力変動が発生しないようにしてアマチュアおよび可動部材の中立位置を安定させ、アクチュエータによる可動部材の制御を精度良く行うことができる。

以下、本発明の実施の形態、及び参考例の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例、及び参考例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の参考例を示すもので、図１は能動型防振支持装置の縦断面図、図２は図１の２部拡大図、図３は袋体の固定方法の説明図である。また、図４は能動型防振支持装置の作用を説明するフローチャートである。

図１および図２に示すように、自動車のエンジンを車体フレームに弾性的に支持するために用いられる能動型防振支持装置Ｍ（アクティブ・コントロール・マウント）は、軸線Ｌに関して実質的に軸対称な構造を有するもので、概略円筒状の上部ハウジング１１の下端のフランジ部１１ａと、概略円筒状の下部ハウジング１２の上端のフランジ部１２ａとの間に、上面が開放した概略カップ状のアクチュエータケース１３の外周のフランジ部１３ａと、環状の第１弾性体支持リング１４の外周部と、環状の第２弾性体支持リング１５の外周部とが重ね合わされてカシメにより結合される。このとき、アクチュエータケース１３の上部と第２弾性体支持部材１５の内面との間に、環状のフローティングラバー１７が介在する。

第１弾性体支持リング１４と、軸線Ｌ上に配置された第１弾性体支持ボス１８とに、厚肉のラバーで形成した第１弾性体１９の下端および上端がそれぞれが加硫接着により接合される。第１弾性体支持ボス１８の上面にダイヤフラム支持ボス２０がボルト２１で固定されており、ダイヤフラム支持ボス２０に内周部を加硫接着により接合されたダイヤフラム２２の外周部が上部ハウジング１１に加硫接着により接合される。ダイヤフラム支持ボス２０の上面に一体に形成されたエンジン取付部２０ａが図示せぬエンジンに固定される。また下部ハウジング１２の下端の車体取付部１２ｂが図示せぬ車体フレームに固定される。

上部ハウジング１１の上端のフランジ部１１ｂにストッパ部材２３の下端のフランジ部２３ａがボルト２４…およびナット２５…で結合されており、ストッパ部材２３の上部内面に取り付けたストッパラバー２６にダイヤフラム支持ボス２０の上面に突設したエンジン取付部２０ａが当接可能に対向する。能動型防振支持装置Ｍに大荷重が入力したとき、エンジン取付部２０ａがストッパラバー２６に当接することで、エンジンの過大な変位が抑制される。

第２弾性体支持リング１５に膜状のラバーで形成した第２弾性体２７の外周部が加硫接着により接合されており、第２弾性体２７の中央部に埋め込むように可動部材２８が加硫接着により接合される。第２弾性体支持リング１５の上面と第１弾性体１９の外周部との間に円板状の隔壁部材２９が固定されており、隔壁部材２９および第１弾性体１９により区画された第１液室３０と、隔壁部材２９および第２弾性体２７により区画された第２液室３１とが、隔壁部材２９の中央に形成した連通孔２９ａを介して相互に連通する。

第１弾性体支持リング１４と上部ハウジング１１との間に環状の連通路３２が形成されており、連通路３２の一端は連通孔３３を介して第１液室３０に連通し、連通路３２の他端は連通孔３４を介して、第１弾性体１９およびダイヤフラム２２により区画された第３液室３５に連通する。

次に、前記可動部材２８を駆動するアクチュエータ４１の構造を説明する。

アクチュエータケース１３の内部に固定コア４２、コイル組立体４３およびヨーク４４が下から上に順次取り付けられる。コイル組立体４３は、固定コア４２およびヨーク４４間に配置されたボビンレスコイル４６と、ボビンレスコイル４６の外周を覆うコイルカバー４７とで構成される。コイルカバー４７には、アクチュエータケース１３および下部ハウジング１２に形成した開口１３ｂ，１２ｃを貫通して外部に延出するコネクタ４８が一体に形成される。コイルカバー４７の上面とヨーク４４の下面との間にシール部材４９が配置され、ボビンレスコイル４６の下面と固定コア４２の上面との間にシール部材５０が配置される。

ヨーク４４の円筒部４４ａの内周面に薄肉円筒状の軸受け部材５１が上下摺動自在に嵌合しており、この軸受け部材５１の上端には径方向内向きに折り曲げられた上部フランジ５１ａが形成されるとともに、下端には径方向外向きに折り曲げられた下部フランジ５１ｂが形成される。下部フランジ５１ｂとヨーク４４の円筒部４４ａの下端との間にセットばね５２が圧縮状態で配置されており、このセットばね５２の弾発力で下部フランジ５１ｂを弾性体５３を介して固定コア４２の上面に押し付けることで、軸受け部材５１がヨーク４４に支持される。

軸受け部材５１の内周面に概略円筒状の可動コア５４が上下摺動自在に嵌合する。前記可動部材２８の中心から下向きに延びるロッド５５が可動コア５４の中心を緩く貫通し、その下端にナット５６が締結される。可動コア５４の上面に設けたばね座５７と可動部材２８の下面との間に圧縮状態のセットばね５８が配置されており、このセットばね５８の弾発力で可動コア５４はナット５６に押し付けられて固定される。この状態で、可動コア５４の下面と固定コア４２の上面とが、円錐状のエアギャップｇを介して対向する。ロッド５５およびナット５６は固定コア４２の中心に形成された開口４２ａに緩く嵌合しており、この開口４２ａはシール部材５９を介してプラグ６０で閉塞される。これらのシール部材４９，５０，５９によって、アクチュエータケース１３、下部ハウジング１２および固定コア４２に形成した開口１３ｂ，１２ｃ，４２ａからアクチュエータ４１の密閉空間６１に水や塵が入り込むのを阻止することができる。

断面Ｌ字状に形成された上部リング６２および下部リング６３に環状でかつ断面Ｕ字状の袋体６４の外周縁がそれぞれ加硫接着されており、上部リング６２および下部リング６３は第２弾性体支持リング１５およびヨーク４４間に挟まれて固定される。上部リング６２の下縁に密着する下部リング６３の上縁の一部に切欠６３ａが形成されており、この切欠６３ａがアクチュエータケース１３に形成した連通孔１３ｃに対向する。従って、密閉空間６１内に配置された弾性体よりなる袋体６４は該密閉空間６１とは遮断されており、下部リング６３の切欠６３ａおよびアクチュエータケース１３の連通孔１３ｃを介して大気に連通する。

図３に示すように、袋体６４が加硫接着された上部リング６２および下部リング６３は、アクチュエータケース１３の内周面に圧入されて固定される。

図１に戻り、エンジンのクランクシャフトの回転に伴って出力されるクランクパルスを検出するクランクパルスセンサＳａが接続された電子制御ユニットＵは、能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１に対する通電を制御する。エンジンのクランクパルスは、クランクシャフトの１回転につき２４回、つまりクランクアングルの１５°毎に１回出力される。

次に、上記構成を備えた本発明の参考例の作用について説明する。

自動車の走行中に低周波数のエンジンシェイク振動が発生したとき、エンジンからダイヤフラム支持ボス２０および第１弾性体支持ボス１８を介して入力される荷重で第１弾性体１９が変形して第１液室３０の容積が変化すると、連通路３２を介して接続された第１液室３０および第３液室３５間で液体が行き来する。第１液室３０の容積が拡大・縮小すると、それに応じて第３液室３５の容積が縮小・拡大するが、この第３液室３５の容積変化はダイヤフラム２２の弾性変形により吸収される。このとき、連通路３２の形状および寸法、並びに第１弾性体１９のばね定数は前記エンジンシェイク振動の周波数領域で低ばね定数および高減衰力を示すように設定されているため、エンジンから車体フレームに伝達される振動を効果的に低減することができる。

尚、上記エンジンシェイク振動の周波数領域では、アクチュエータ４１は非作動状態に保たれる。

前記エンジンシェイク振動よりも周波数の高い振動、即ちエンジンのクランクシャフトの回転に起因するアイドル時の振動や気筒休止時の振動が発生した場合、第１液室３０および第３液室３５を接続する連通路３２内の液体はスティック状態になって防振機能を発揮できなくなるため、アクチュエータ４１を駆動して防振機能を発揮させる。

能動型防振支持装置Ｍのアクチュエータ４１を作動させて防振機能を発揮させるべく、電子制御ユニットＵはクランクパルスセンサＳａからの信号に基づいてボビンレスコイル４６に対する通電を制御する。

即ち、図４のフローチャートにおいて、先ずステップＳ１でクランクパルスセンサＳａからクランクアングルの１５°毎に出力されるクランクパルスを読み込み、ステップＳ２で前記読み込んだクランクパルスを基準となるクランクパルス（特定のシリンダのＴＤＣ信号）と比較することでクランクパルスの時間間隔を演算する。続くステップＳ３で前記１５°のクランクアングルをクランクパルスの時間間隔で除算することでクランク角速度ωを演算し、ステップＳ４でクランク角速度ωを時間微分してクランク角加速度ｄω／ｄｔを演算する。続くステップＳ５でエンジンのクランクシャフト回りのトルクＴｑを、エンジンのクランクシャフト回りの慣性モーメントをＩとして、
Ｔｑ＝Ｉ×ｄω／ｄｔ
により演算する。このトルクＴｑはクランクシャフトが一定の角速度ωで回転していると仮定すると０になるが、膨張行程ではピストンの加速により角速度ωが増加し、圧縮行程ではピストンの減速により角速度ωが減少してクランク角加速度ｄω／ｄｔが発生するため、そのクランク角加速度ｄω／ｄｔに比例したトルクＴｑが発生することになる。

続くステップＳ６で時間的に隣接するトルクの最大値および最小値を判定し、ステップＳ７でトルクの最大値および最小値の偏差、つまりトルクの変動量としてエンジンを支持する能動型防振支持装置Ｍの位置における振幅を演算する。そしてステップＳ８で、アクチュエータ４１のボビンレスコイル４６に印加する電流のデューティ波形およびタイミング（位相）を決定する。

しかして、エンジンが車体フレームに対して下向きに移動し、第１弾性体１９が下向きに変形して第１液室３０の容積が減少したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を励磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力で可動コア５４が固定コア４２に向けて下向きに移動し、可動コア５４にロッド５５を介して接続された可動部材２８に引かれて第２弾性体２７が下向きに変形する。その結果、第２液室３１の容積が増加するため、エンジンからの荷重で圧縮された第１液室３０の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第２液室３１に流入し、エンジンから車体フレームに伝達される荷重を低減することができる。

続いてエンジンが車体フレームに対して上向きに移動し、第１弾性体１９が上向きに変形して第１液室３０の容積が増加したとき、それにタイミングを合わせてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を消磁すると、エアギャップｇに発生する吸着力が消滅して可動コア５４が自由に移動できるようになるため、下向きに変形した第２弾性体２７が自己の弾性復元力で上向きに復元する。その結果、第２液室３１の容積が減少するため、第２液室３１の液体が隔壁部材２９の連通孔２９ａを通過して第１液室３０に流入し、エンジンが車体フレームに対して上向きに移動するのを許容することができる。

このように、エンジンの振動の周期に応じてアクチュエータ４１のボビンレスコイル４６を励磁および消磁することで、エンジンの振動が車体フレームに伝達するのを防止する能動的な制振力を発生させることができる。

以上のように、密閉空間６１を外部から遮断して密閉したので、塵や水が密閉空間６１に入り込むのを確実に阻止することができる。これにより、密閉空間６１に配置された可動コア５４と軸受け部材５１との摺動部に塵や水が付着して作動不良を引き起こすのを防止することができる。

また可動部材２８および第２弾性体２７は密閉空間６１に臨んでいるため、雰囲気温度の上昇やアクチュエータ４１自体の発熱により密閉空間６１の圧力が大気圧よりも高くなると、第２弾性体２７が上方に変形して可動部材２８の中立位置を上方に引き上げ、その結果、可動コア５４の下方のエアギャップｇが増加してアクチュエータ４１の吸引力が減少する。逆に雰囲気温度が低下して密閉空間６１の圧力が大気圧よりも低くなると、第２弾性体２７が下方に変形して可動部材２８の中立位置を下方に引き下げ、その結果、可動コア５４の下方のエアギャップｇが減少してアクチュエータ４１の吸引力が増加することになる。

このように密閉空間６１の圧力変動によって第２弾性体２７および可動部材２８の中立位置が変化すると、アクチュエータ４１による可動部材２８の振幅制御の精度が低下してしまう問題がある。

しかしながら本参考例によれば、密閉空間６１の圧力が増加しようとすると、連通孔１３ｃを介して大気に連通する袋体６４が収縮して密閉空間６１の圧力増加を抑制し、逆に密閉空間６１の圧力が減少しようとすると、大気に連通する袋体６４が膨張して密閉空間６１の圧力減少を抑制することで、密閉空間６１の圧力は常に略大気圧に維持される。その結果、密閉空間６１の圧力変動による可動部材２８の振幅制御の精度の低下を回避し、能動型防振支持装置Ｍによる防振効果を高めることができる。

図５および図６は本発明の実施例を示すもので、図５は前記図２に対応する図、図６は袋体の固定方法の説明図である。

参考例の袋体６４は連通孔１３ｃを介して大気に連通しているが、実施例の袋体６５は第１液室３０に連通している。即ち、リング６６に一体に加硫接着された袋体６５は第２弾性体支持リング１５の内周に下方から圧入された後、その下方から組み付けられるヨーク４４と第２弾性体支持リング１５との間に挟まれて固定される。袋体６５の内部空間と第１液室３０とは、袋体６５、第２弾性体支持リング１５および隔壁部材２９を貫通する連通孔６７を介して相互に連通する。

連通孔６７および袋体６５の内部には第１液室３０の液体が充填されている。第１液室３０は容易に変形可能なダイヤフラム２２で区画された第３液室３５に連通しているために略大気圧に維持されており、従って袋体６５の内部も略大気圧に維持される。これにより、アクチュエータ４１の作動に伴って可動部材２８および第２弾性体２７が上下動して密閉空間６１の容積が増減しても、その容積の増減を弾性を有する袋体６５の膨張・収縮によって吸収し、密閉空間６１の圧力を略大気圧に維持することができる。その結果、密閉空間６１の圧力変動による可動部材２８の振幅制御の精度の低下を回避し、能動型防振支持装置Ｍによる防振効果を高めることができる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

第１実施例に係る能動型防振支持装置の縦断面図 図１の２部拡大図 袋体の固定方法の説明図 能動型防振支持装置の作用を説明するフローチャート 第２実施例に係る、前記図２に対応する図 袋体の固定方法の説明図

１３ｃ 連通孔
１９ 第１弾性体（弾性体）
２８ 可動部材
３０ 第１液室（第１の液室）
３１ 第２液室（第１の液室）
３５ 第３液室（第２の液室）
４１ アクチュエータ
４４ ヨーク
５４ 可動コア（アマチュア）
６１ 密閉空間
６５ 袋体（圧力緩衝手段）
６７ 連通孔

Claims (2)

1. 振動体の荷重を受ける弾性体（１９）と、
   弾性体（１９）が少なくとも壁面の一部を構成する第１の液室（３０，３１）と、
   容易に変形可能なダイヤフラム（２２）で大気との間を区画されると共に前記第１の液室（３０，３１）に連通する第２の液室（３５）と、
   振動体の振動状態に応じた電流の供給を受けて作動するアクチュエータ（４１）と、
   アクチュエータ（４１）のアマチュア（５４）により往復動して前記第１の液室（３０，３１）の容積を変化させる可動部材（２８）と、
   前記可動部材（２８）が臨むとともに大気との連通が遮断され、少なくともアクチュエータ（４１）のアマチュア（５４）を収納した密閉空間（６１）と、
   前記密閉空間（６１）の圧力を略大気圧に維持する圧力緩衝手段（６５）とを備えた能動型防振支持装置であって、
   前記圧力緩衝手段（６５）は、前記密閉空間（６１）内に配置した可撓性の袋体（６５）より構成され、
   前記密閉空間（６１）の圧力を略大気圧に維持できるように、前記袋体（６５）の内部が、前記密閉空間（６１）の壁部に形成した連通孔（６７）および前記第１の液室（３０，３１）を介して前記第２の液室（３５）に連通していることを特徴とする能動型防振支持装置。
2. 前記袋体（６５）は、アクチュエータ（４１）のヨーク（４４）に当接することを特徴とする、請求項１に記載の能動型防振支持装置。

Images