以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1〜図6には、本発明に従う構造とされた流体封入式防振装置の1実施形態として、自動車用のエンジンマウント10が示されている。エンジンマウント10は、第1の取付部材12と第2の取付部材14が本体ゴム弾性体16によって弾性連結された構造を有している。なお、以下の説明において、上下方向とは、原則として、マウント中心軸方向である図3中の上下方向を言う。
より詳細には、第1の取付部材12は、鉄やアルミニウム合金、硬質の合成樹脂等で形成された高剛性の部材であって、下方に向かって縮径する逆向き小径の略円錐台形状を有している。また、第1の取付部材12の上端部には、外周側に突出するフランジ部18が全周に亘って連続的に一体形成されている。更に、第1の取付部材12には、中心軸上を上下に延びて上面に開口するねじ穴20が形成されている。
また、第1の取付部材12の下方には、リング状の保持部材21が配設されている。保持部材21は、第1の取付部材12と同様に高剛性の部材とされており、全周に亘って略一定の断面形状で延びる円環形状を有している。なお、本実施形態の保持部材21は、上面の径方向中間部分に段差が設けられており、段差を挟んだ内周部分が外周部分に比して厚肉とされている。
そして、第1の取付部材12と保持部材21が同一中心軸上で上下に離隔して配置されて、それら第1の取付部材12と保持部材21が本体ゴム弾性体16によって弾性連結されている。本体ゴム弾性体16は、厚肉大径の略円錐台形状を有しており、小径側の端部に第1の取付部材12が加硫接着されていると共に、大径側の端部に保持部材21が加硫接着されている。なお、本体ゴム弾性体16は、第1の取付部材12と保持部材21とを備えた一体加硫成形品として形成されている。また、本実施形態では、保持部材21の表面が全体に亘って本体ゴム弾性体16で覆われている。
さらに、本体ゴム弾性体16には、大径凹所22が形成されている。大径凹所22は、逆向きの略すり鉢形状を呈する凹所であって、本体ゴム弾性体16の大径側端面(下面)に開口している。
更にまた、本体ゴム弾性体16には、環状突部24が一体形成されている。環状突部24は、本体ゴム弾性体16における保持部材21の下面を覆う部分に一体形成されており、略一定の断面形状で全周に亘って連続的に設けられて、下方に向かって突出している。
また、本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品の保持部材21側には、仕切部材26が取り付けられている。仕切部材26は、全体として軸直角方向に広がる板状とされており、仕切部材本体28と蓋部材30とを備えている。
仕切部材本体28は、図5〜図8に示されているように、金属や硬質の合成樹脂等で形成された硬質の部材であって、略円板形状の本体部32と、本体部32に一体形成された取付部34とを、備えている。
本体部32は、厚肉大径の略円板形状を有しており、その径方向中央部分には、上面に開口する円形の収容凹所36が形成されている。また、本体部32における収容凹所36よりも外周側には、上面に開口して周方向環状に延びる嵌合凹溝38が形成されている。更に、収容凹所36と嵌合凹溝38との径方向間には、上面に開口して周方向に1周弱の長さで延びる周溝40が形成されている。更にまた、仕切部材26には、略一定の円形断面をもって径方向で直線的に延びる流体注入路42が形成されており、一方の端部が周溝40の外周側の壁内面に開口していると共に、他方の端部が本体部32の外周面に開口して設けられて、圧入された封止部材44によって流体密に閉鎖されている。
また、本体部32の径方向中央部分には、下面に開口する円形の中央凹所46が形成されている。更に、本体部32における中央凹所46よりも外周側には、下面に開口して周方向環状に延びる係止凹溝48が形成されている。
取付部34は略軸直角方向に広がる板状とされており、一対の取付部34,34が、本体部32から径方向一方向で各一方の側に向かって突出するように、本体部32と一体形成されている。更に、取付部34には、厚さ方向に貫通するボルト孔50が形成されている。
一方、蓋部材30は、図5,図6,図9等に示されているように、薄肉円板形状を有しており、仕切部材本体28の本体部32よりも小径とされている。そして、蓋部材30は、仕切部材本体28の本体部32に対して上方から重ね合わされて、収容凹所36の開口部を覆蓋するように仕切部材本体28に対して取り付けられている。なお、蓋部材30には、周上に複数の貫通孔52が形成されており、仕切部材本体28に突設された位置決め突部54が貫通孔52に挿入されることによって、仕切部材本体28と蓋部材30が相対的に位置決めされている。
また、収容凹所36の開口部が蓋部材30によって覆蓋されることで、仕切部材本体28と蓋部材30との重ね合わせ面間に収容空所56が形成されており、収容空所56に可動部材としての可動板58が配設されている。可動板58は、ゴム弾性体で形成された略円板形状の部材であって、その外周端部と径方向中間部分にはそれぞれ厚さ方向で両側に向かって突出する緩衝突起60が一体形成されている。この可動板58は、収容空所56に収容配置されており、収容空所56内で厚さ方向の微小変位を許容されている。なお、可動板58は、厚さ方向での最大寸法(緩衝突起60の突出先端間の寸法)が収容空所56の上下壁内面の対向面間距離よりも小さくされていても良いが、本実施形態では、略同じか或いは僅かに大きくされており、可動板58の収容空所56への配設状態において緩衝突起60が収容空所56の上下壁内面に当接している。
そして、かくの如き構造とされた仕切部材26の上面に対して、本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品が重ね合わされており、本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品の保持部材21側に仕切部材26が取り付けられている。即ち、保持部材21がゴム層を介して仕切部材26の本体部32の外周端部に上方から重ね合わされると共に、保持部材21から下方に突出する環状突部24が仕切部材26の嵌合凹溝38に嵌め入れられている。なお、本実施形態では、本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品と仕切部材26との重ね合わせ面が、接着剤等によって相互に固着されている。
このように本体ゴム弾性体16の大径側端部に仕切部材26が取り付けられることによって、大径凹所22の開口部が仕切部材26によって流体密に覆蓋されており、仕切部材26の上方には壁部の一部が本体ゴム弾性体16で構成された受圧液室62が形成されている。
また、仕切部材26には、可撓性膜64が取り付けられている。可撓性膜64は、略円板形状を有する薄肉のゴム膜であって、充分な弛みを有している。更に、可撓性膜64の外周端部には、環状の係止突部66が一体形成されて上方に突出している。この可撓性膜64は、外周端部が仕切部材26の下面に重ね合わされると共に、係止突部66が仕切部材本体28の係止凹溝48に挿入されることによって軸直角方向で位置決めされている。
そして、略円環板形状の固定部材68が仕切部材本体28の下面に重ね合わされて固定されることにより、可撓性膜64の外周部分が仕切部材本体28と固定部材68との重ね合わせ面間で挟持されており、可撓性膜64が仕切部材26によって支持されている。なお、固定部材68を仕切部材本体28に固定する手段は、特に限定されるものではないが、本実施形態では仕切部材本体28の下面に突設されたかしめ突起70が、固定部材68に貫通形成されたかしめ孔72に挿通されて先端部分を拡径変形されることで、かしめ固定されている。
このように、可撓性膜64が仕切部材26に取り付けられて、仕切部材26の下面と軸方向で対向して配置されることにより、仕切部材26の下方には壁部の一部が可撓性膜64で構成された平衡液室74が形成されている。
また、仕切部材26を挟んで上下各一方の側に形成された受圧液室62と平衡液室74には、非圧縮性流体が封入されている。なお、受圧液室62と平衡液室74に封入される非圧縮性流体は、特に限定されるものではないが、例えば、水やアルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、シリコーン油、或いはそれらの混合液等が好適に用いられる。また、後述する流体の流動作用に基づいた防振効果を有効に得るためには、0.1Pa・s以下の低粘性流体が望ましい。
また、周溝40の開口部が蓋部材30によって覆われることで形成されたトンネル状の流路は、その一方の端部が蓋部材30に形成された第1連通孔76を通じて受圧液室62に連通されていると共に、他方の端部が仕切部材本体28に形成された第2連通孔78を通じて平衡液室74に連通されている。これにより、受圧液室62と平衡液室74とを相互に連通するオリフィス通路80が、周溝40を利用して形成されている。このオリフィス通路80は、受圧液室62および平衡液室74の壁ばね剛性を考慮しながら、通路断面積(A)と通路長(L)の比(A/L)を調節することで、オリフィス通路80を通じて流動する流体の共振周波数(チューニング周波数)が要求特性に応じて設定される。本実施形態では、オリフィス通路80のチューニング周波数が、エンジンシェイクに相当する10Hz程度の低周波数に設定されている。なお、オリフィス通路80の外周壁内面には、流体注入路42の一方の端部が開口しており、流体注入路42がオリフィス通路80を介して受圧液室62および平衡液室74に連通されている。
また、仕切部材26に設けられた収容空所56は、蓋部材30で構成された上壁部を貫通する複数の上側透孔82と、仕切部材本体28で構成された下壁部を貫通する複数の下側透孔84とを通じて、受圧液室62と平衡液室74とに連通されている。これにより、可動板58の上面には上側透孔82を通じて受圧液室62の液圧が及ぼされていると共に、可動板58の下面には下側透孔84を通じて平衡液室74の液圧が及ぼされている。そして、受圧液室62と平衡液室74の相対的な圧力変動に応じて可動板58が上下に微小変位することにより、受圧液室62の液圧を平衡液室74に伝達する液圧伝達機構が構成されている。なお、本実施形態では、透孔が上側透孔82と下側透孔84によって構成されている。
なお、エンジンマウント10は、第1の取付部材12がねじ穴20に螺着されるボルトによってパワーユニットに取り付けられるようになっていると共に、仕切部材26の取付部34がボルト孔50に挿通されるボルトおよび該ボルトに螺着されるナットとによって車両ボデーに取り付けられるようになっている。このことからも明らかなように、本実施形態のエンジンマウント10では、第2の取付部材14が保持部材21と仕切部材26とを含んで構成されている。なお、図中において、上記ボルト等やパワーユニット、車両ボデーの図示は省略されている。
そして、車両装着状態において、エンジンマウント10に低周波大振幅振動が入力されると、受圧液室62と平衡液室74の間でオリフィス通路80を通じて流体が流動して、流体の共振作用等の流動作用に基づいた防振効果(高減衰効果)が発揮される。一方、高周波小振幅振動が入力されると、オリフィス通路80が***振で実質的に遮断されると共に、可動板58の微小変位による液圧伝達作用が有効に発揮されて、低動ばね化による防振効果(振動絶縁効果)を得ることができる。
ところで、本実施形態のエンジンマウント10は、後液注入タイプとされており、仕切部材26に本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品と可撓性膜64とを取り付けた後で、受圧液室62と平衡液室74に非圧縮性流体が流体注入路42を通じて注入されるようになっている。
より詳細には、本体ゴム弾性体16の一体加硫成形品と、仕切部材26と、可撓性膜64とは、大気中で組み立てられて、組立て時には受圧液室62と平衡液室74が空気で満たされている。更に、流体注入路42には封止部材44が配設されておらず、流体注入路42の他方の端部が本体部32の外周面に開口して大気中に開放されている。
そして、流体注入路42に対して図示しない流体注入用ノズルが挿入されて負圧源に接続されること等により、流体注入用ノズルを通じて受圧液室62および平衡液室74の空気が強制的に排出されて、それら液室62,74が略真空状態とされる(真空引き)。かかる真空引き工程を完了した後、非圧縮性流体が流体注入用ノズルから流体注入路42を通じて受圧液室62および平衡液室74に注入されることで、受圧液室62および平衡液室74に非圧縮性流体が封入される。なお、流体注入路42は、非圧縮性流体の封入後に封止部材44によって流体密に閉鎖されており、封入流体の漏れが防止されている。
ここにおいて、エンジンマウント10では、真空引き時に空気の残留をより効果的に防止するために、仕切部材26に対して各複数の第1の連通凹溝86と第2の連通凹溝88が形成されている。
すなわち、第1の連通凹溝86は、図5,図6,図8に示されているように、可撓性膜64と対向する仕切部材本体28の下面に開口した凹溝であって、長さ方向の両端部がそれぞれ別の下側透孔84に開口しており、隣接して配置された下側透孔84を相互に接続している。本実施形態では、本体部32の径方向中央に配置された下側透孔84と、この下側透孔84の外周側に配置された6つの下側透孔84との、計7つの下側透孔84が設けられている。そして、中央の下側透孔84を外周側の6つの下側透孔84のそれぞれに対して接続する6つの第1の連通凹溝86と、周方向で隣接する外周側の下側透孔84を周方向に接続する6つの第1の連通凹溝86との、計12個の第1の連通凹溝86が形成されている。
一方、第2の連通凹溝88は、図6,図8に示されているように、可撓性膜64と対向する仕切部材本体28の下面に開口した凹溝であって、本実施形態では、長さ方向一方の端部が下側透孔84に開口していると共に、長さ方向他方の端部がオリフィス通路80の平衡液室74側の端部(第2連通孔78)に開口しており、下側透孔84とオリフィス通路80を相互に接続している。本実施形態では、外周側に配置された6つの下側透孔84のうち、第2連通孔78に近接して配置される2つがそれぞれ第2の連通凹溝88を通じてオリフィス通路80に接続されている。
本実施形態では第1の連通凹溝86と第2の連通凹溝88が略同じ断面形状を有しており、第1,第2の連通凹溝86,88の断面形状において幅寸法が深さ寸法に対して同じか或いはより小さくされている。また、複数の下側透孔84は、何れも中央凹所46の底面に開口しており、第1の連通凹溝86が中央凹所46の底面に開口して形成されている。更に、第2連通孔78の内周部分が中央凹所46の外周端部に位置しており、第2の連通凹溝88が中央凹所46の底面に開口して形成されている。要するに、本実施形態では、下側透孔84と第1の連通凹溝86と第2の連通凹溝88が何れも軸直角方向に広がる同一平面(中央凹所46の底面)に開口している。
このような第1, 第2の連通凹溝86,88を備えたエンジンマウント10では、受圧液室62および平衡液室74の空気を流体注入路42を通じて強制的に排出する際に、可撓性膜64の仕切部材26への張付きによる空気の残留が回避される。
すなわち、オリフィス通路80を通じた真空引きによって平衡液室74の圧力が低下すると、可撓性膜64が中央凹所46の底面に吸着されて、下側透孔84の平衡液室74側の開口部が可撓性膜64によって覆蓋される。本実施形態の構造では、可撓性膜64が中央凹所46の底面に密着していても、複数の下側透孔84間および第2連通孔78と下側透孔84との間が、それぞれ第1, 第2の連通凹溝86,88を通じて連通状態に保持される。これにより、各下側透孔84が流体注入路42に対して第1, 第2の連通凹溝86,88を通じた連通状態に安定して保持されて、下側透孔84における空気の残留が防止される。
さらに、オリフィス通路80を通じて空気が強制的に排出されることから、可撓性膜64がオリフィス通路80の開口部(第2連通孔78)付近においていち早く仕切部材26側に吸着される。ここにおいて、平衡液室74における第2連通孔78から離れた領域では、下側透孔84と第1, 第2の連通凹溝86,88を通じて空気がオリフィス通路80側に吸引されて、流体注入路42から外部に排出され得る。それ故、オリフィス通路80の平衡液室74側の開口部が可撓性膜64によって覆蓋されていても、平衡液室74における空気の残留が防止される。
従って、エンジンマウント10では、受圧液室62および平衡液室74に空気が混入するのを簡単な構造によって効果的に防ぐことができて、空気の圧縮性等に起因する防振特性の低下が回避されることから、目的とする防振性能を安定して得ることができる。
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、本発明は、特許4790668号公報に示された構造の流体封入式防振装置にも適用可能である。即ち、第2の取付部材が筒状とされて、第2の取付部材の一方の開口部が本体ゴム弾性体によって閉塞されていると共に、第2の取付部材の他方の開口部が可撓性膜によって閉塞されており、それら本体ゴム弾性体と可撓性膜との対向面間に配設された仕切部材が第2の取付部材によって支持されることで、受圧液室と平衡液室が仕切部材を挟んだ各一方の側に形成された構造に対しても、本発明が適用され得る。
さらに、上記の如き特許4790668号公報に記載の基本構造を有するエンジンマウントに本発明を適用する場合において、流体注入路は、前記公報に開示されているように第1の取付部材を貫通して受圧液室の壁部の一部に開口するように形成されていても良いし、例えば、第2の取付部材を貫通して受圧液室の壁部の一部に開口するように形成されていても良い。
また、前記実施形態では、第2の取付部材14が保持部材21と仕切部材26とを含んで構成されていたが、保持部材21は必須ではなく、省略され得る。
さらに、透孔(上側透孔82および下側透孔84)の孔形状や配置等は、何れも特に限定されるものではなく、要求特性等に応じて任意に設定され得る。更に、透孔82,84の形成数も、2つ以上の複数であれば特に限定されない。なお、かかる下側透孔84に接続形成される第1および第2の連通凹溝86,88は協働して各下側透孔84をオリフィス通路80に接続するものであれば良い。例えば図10に示されているように、前記実施形態に比して第1の連通凹溝86を少なくしたり、前記実施形態では互いに独立形成されていた第1の連通凹溝86と第2の連通凹溝88とを相互に直接接続せしめられた部分的な共用状態で構成することも可能である。なお、図10では、理解を容易とするために、前記実施形態と同じ構造とされた部材および部位に対して前記実施形態と同一の符号を付しておく。
更にまた、仕切部材本体28の平衡液室74側の面に開口する中央凹所46はなくても良く、オリフィス通路80(第2連通孔78)や透孔82,84、第1, 第2の連通凹溝86,88は、何れも仕切部材26の平衡液室74側の面に開口して設けられていれば良い。
また、前記実施形態では、可動部材として可動板構造が例示されているが、仕切部材26によって支持されて、受圧液室62と平衡液室74の相対的な圧力変動に基づいて厚さ方向に微小変形することで、受圧液室62の液圧を平衡液室74に伝達するようにした可動膜構造も、採用され得る。
本発明は、エンジンマウントとして用いられる流体封入式防振装置にのみ適用されるものではなく、例えばボデーマウントやサブフレームマウント、デフマウント等として用いられる流体封入式防振装置にも適用され得る。更に、本発明の適用範囲は、自動車用の流体封入式防振装置に限定されるものではなく、例えば自動2輪車や鉄道用車両、産業用車両等に用いられる流体封入式防振装置にも、好適に適用可能である。