JP5905233B2 - Ｍｒ流体を封入したダンピング制御装置および前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウント - Google Patents

Description

本発明は、振動を減衰するダンピング制御装置および前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウントに係り、より詳しくは、内部にＭＲ流体（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ）を封入し、外部から供給される電流によりＭＲ流体のせん断応力を変化させて振動減衰率を制御し、従来の「制御無効区間」が削除され、より効率的にＭＲ流体の流動を制御するように提案された、ＭＲ流体を封入したダンピング制御装置および前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウントに関する。

ＭＲ流体は、合成炭化水素液体に磁性を有する軟らかい粒子が混合された懸濁液であって、周辺に磁場の強さに応じてせん断応力（Ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｓｓ）が変わる特性がある。

磁場の強さに応じるせん断応力の連続的な変化を利用してＭＲ流体を用いた装置は、ダンパー、バルブ等のような一般的な機械装置はもちろんエンジンマウント、ショックアブソーバー（ｓｈｏｃｋ ａｂｓｏｒｂｅｒ）等のような車両にも適用が試みられている。

前記ＭＲ流体は、図１に示すように、磁場の非発生時にはＭＲ流体内に分散した粒子が自由運動をするが、周辺に磁場が形成されればＭＲ流体内の粒子が磁場の形成方向と垂直をなすように配列する。このような粒子の挙動によってＭＲ流体の流動特性が変化する。

前記ＭＲ流体の制御方式は、磁場形成とＭＲ流体の相対運動によりフローモード（ｆｌｏｗ ｍｏｄｅ）とスクイズモード（ｓｑｕｅｅｚｅ ｍｏｄｅ）に区分することができる。

フローモードは、両側の圧力差Ｐ_１−Ｐ_２によりＭＲ流体の体積流れｑを上側コアと下側コアとの間に発生させ、コイルに電流ｉ_Ａを供給することにより磁場Ｂを発生させて、ＭＲ流体の粒子を整列させる方式である。前記ＭＲ流体の体積流れｑは、電流ｉ_Ａの強さによって決定される。したがって、ＭＲ流体は、流路内で圧力変化および流量変化が同時に起こるが、外部で加圧される力は発生しない。

スクイズモードは、上側コアと下側コアとの間にコア板（加圧板）を配置して加圧板に外力Ｆを作用させ、加圧板の圧着によりＭＲ流体が圧力を受け（図面上の）左右方向に移動するようになり、このとき、上側コアに装着されたコイルに電流ｉ_Ａを印加すると、コアの電流印加とともに生成された磁場ＢがＭＲ流体の移動方向と直角方向に形成され、ＭＲ流体のせん断応力が変わり、これによってＭＲ流体の流動性が可変する。前記スクイズモードが適用されるダンピング制御装置は、コイルに印加する電流を制御してＭＲ流体の体積流れを可変させ、上側コアと下側コアとの間で外力Ｆを受ける加圧板の振動を減衰させる構造である。

一方、エンジンで発生した振動が車体に直接伝達しないように、車両のエンジンルームにはエンジンマウントが装着される。前記エンジンマウントは、インシュレータ（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）材質の弾性を用いたラバーマウントと、インシュレータの弾性により封入したハイドロ液を流動させて流体弾性効果を用いるハイドロマウントとが主に使用される。前記ハイドロエンジンマウントは、図２に示すように、インシュレータとダイアフラム（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）が形成する内部空間にハイドロ液が収容され、内部空間にはオリフィスプレート（ｏｒｉｆｉｃｅ ｐｌａｔｅ）が装着されて上側液室と下側液室に区切られる。前記オリフィスプレートは、枠に沿って内側にハイドロ液が流動するように環形（または他の形態）流路が形成され、中央にはジカプラー（ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ）が追加装着されることもある。また、インシュレータと結合したスタッド（ｓｔｕｄ）は、エンジンのブラケットと結合される。したがって、スタッドに加えられる荷重により弾性材質のインシュレータが弾性圧縮および復元を繰り返すと、ハイドロ液は流路を通して上側液室と下側液室を流動するようになる。このようなハイドロ液の流動はジカプラーを振動させ、高周波数領域の振動はジカプラーの振動により減衰され、低周波数領域の振動は流路を通したハイドロ液の流動により減衰される構造を有する。
（参考文献１）

しかし、前記ハイドロマウントは、共振点でのみ効果的な振動絶縁性能を示すので、車両の走行状態によって一層能動的に振動を制御できるようにＭＲ流体を封入し、コイルを内部に追加装着した構造を有するハイドロマウントの開発がなされている。

スクイズモードを利用してＭＲ流体を制御する従来のダンピング制御装置またはＭＲ流体を封入したハイドロマウントは、図３に示すような構造で動作する。

図３に示すように、ＭＲ流体が流動できるように上側コアと下側コアを離隔させて配置し流路を形成する。前記上側コアは、上下に移動可能に（図１に示すコア板と同一の機能を行うように）バネによって支持され、下部コアにはコイルが装着される。外力（Ｆ）が上側コアに加えられる際、コイルに電流を印加すると、前記コイルの周辺にＭＲ流体の移動方向と直角方向に磁場が発生し、ＭＲ流体のせん断応力が増加するので、上側コアの運動によるＭＲ流体の動きが低下する。このような機能を具現するためには、（図１に示すように）ＭＲ流体内の粒子を流動方向と垂直に配列させなければならないので、ＭＲ流体の流動方向と磁場形成方向とが直角でなければならない。

しかし、従来の方式は、（磁場がＭＲ流体を通過する）「制御有効区間」では、磁場がＭＲ流体の流動方向と直角をなすが、（磁場がＭＲ流体を通過しない）「制御無効区間」では、磁場がＭＲ流体の流動方向と平行に形成され、ＭＲ流体を通過しないため、ＭＲ流体の制御効率を低下させる難点があった。

したがって、全体流路中の一部区間だけでＭＲ流体の粒子が直角に配列するので、要求される性能を提供するためにはコイルに印加する電流値を増大させるか、または、流路をより長く形成して低下した制御効率を挽回したが、これは形状を増大させ、発熱量を増加させるという問題点があった。

特開２００１−２９５８８０号公報

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、前記のような問題点を解消し、より効率的にＭＲ流体の流動特性を制御できるＭＲ流体を封入したダンピング制御装置および前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウントを提供することにある。

すなわち、本発明のＭＲ流体を封入したダンピング制御装置は、（通常的なソレノイド構造のように、コイルに電流を印加して加圧板を移動させることが目的ではなく）外力によって加圧板を動かし、このような動きに連動してＭＲ流体が「加圧板と上板の間の空間」と「メンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）と下板の間の空間」を出入するようになる際、コイルに電流を印加してＭＲ流体のせん断応力を可変して、外力によって動いたり振動する加圧板の動きをより効率的に制御しようとすることにある。

このような目的を達成するための本発明は、ＭＲ流体を封入したダンピング制御装置であって、アウターリング（ｏｕｔｅｒ ｒｉｎｇ）の内側で上板と下板が平行に配置され、前記下板は周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の接合部によりアウターリングに連結され、前記上板と下板の間にコイルが結合される下部コアと、外側リングの内側に内側リングが配置され、前記外側リングと内側リングとの間には周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の連結部が下端に形成され、前記接合部に装着してアウターリングの内側に結合され、非磁性体で製造されるオリフィスと、外部リングの内側に円板形の加圧板が配置され、前記加圧板は板バネで連結されて上面に上部カバーが結合され、前記加圧板が上板と離隔されて対向するように外部リングがアウターリングの上端に密着される上部コアと、弾性材質であり、前記下部コアの下端を遮蔽するように結合されるメンブレインと、を含み、前記下部コアと上部コアはコイルに電流が印加すると、磁化（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）され、一定量のＭＲ流体が内部に封入されて、前記メンブレインの弾性圧縮によりＭＲ流体が加圧板と上板との間を流動することを特徴とする。

また、前記加圧板および板バネの下部面を遮蔽するように上部コアの下部に結合される下部カバーをさらに含んで構成され、前記オリフィスの下端には隣接する接合部の間に挿入される係り止が形成されることを特徴とする。

前記板バネは、弧形（ａｒｃ ｓｈａｐｅ）のバー（ｂａｒ）形状であり、一側末端は外部リングの内周面に結合され、他側末端は加圧板の外周面に結合されることを特徴とする。また、前記メンブレインの下部には、弾性材質のメンブレインカバーが追加装着されることを特徴とする。

また、本発明は、上記のようなダンピング制御装置を備えるエンジンマウントを追加して提供することを特徴とする。すなわち、インシュレータの弾性圧縮によりハイドロ液が流路に沿って上側液室と下側液室を流動するエンジンマウントにおいて、前述したような構成を有するダンピング制御装置を内蔵し、前記ダンピング制御装置は上側液室と下側液室との間に装着され、ハイドロ液の流動により加圧板が弾性圧縮するように装着されることを特徴とする。

また、前記ダンピング制御装置は（従来のオリフィスプレートおよびメンブレインの代わりをするように）上側液室と下側液室を区切り、インシュレータの内周面に密着されて装着されることを特徴とする。また、上側液室と下側液室を開通する流路は、多様な形態でインシュレータに形成されるように構成されることを特徴とする。

他の実施形態において、前記エンジンマウントは、上側液室と下側液室を区切り、流路が形成されたオリフィスプレートをさらに含んで構成され、前記オリフィスプレートの中央に形成されたホールに前記ダンピング制御装置が装着されることを特徴とする。

前記のような構成の本発明のダンピング制御装置は、「制御無効区間」が除去されてＭＲ流体が移動する流路の全部分でＭＲ流体の流動方向と直角をなすように磁場の形成を誘導して、より効率的にＭＲ流体の流動特性を制御することができる。

したがって、相対的に低い電流で作動したり流路長さを短縮させることができるため、従来の発熱量増加および体積増加のような問題点を解決することができる。

また、前記ダンピング制御装置を備えるエンジンマウントは、従来のオリフィスプレートの代わりに、またはオリフィスプレートに結合されるジカプラーの代わりに装着できるため、従来のハイドロエンジンマウントに追加装着し、ハイドロ液の流動特性を車両の運行状態によって能動的に制御できるという効果がある。

ＭＲ流体の制御方式および磁場形成に係る粒子の挙動を示す参考図である。 ハイドロ液が封入された従来のハイドロマウントの断面図である。 ＭＲ流体を封入した従来のダンピング制御装置の作動様子を示す断面図である。 本発明の好ましい実施形態に係るダンピング制御装置の内部断面を示す斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に係る下部コアの全体形状および切断された様子を示す斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に係るオリフィスの全体形状と切断された様子を示す斜視図、および上側から見た平面図である。 本発明の好ましい実施形態に係る上部コアの斜視図および上側から見た平面図である。 上部コアの上面と底面に、カバーおよび下部カバーが覆われた様子を示す斜視図である。 本発明の好ましい実施形態において、下部コア、オリフィス、上部コアおよびカバーが組み立てられる前の様子を示す斜視図である。 本発明の好ましい実施形態に係るダンピング制御装置の作動様子を示す断面図である。 本発明のダンピング制御装置がエンジンマウントに装着された様子を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態をより詳しく説明する。
図４を参照すると、本発明は、メンブレイン６０の上側で下部コア１０、オリフィス２０、上部コア３０が装着されて内部が遮蔽され、内部空間に一定量のＭＲ流体を封入した構造を有する。

前記メンブレイン６０はメンブレインカバー６１と結合し、外部の荷重または振動によってメンブレイン６０が振動できるように、メンブレイン６０とメンブレインカバー６１は弾性材質で製造される。

また、前記下部コア１０は、コイル４０が装着され、コイル４０に電流を印加すると、磁化（ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）して周辺に磁場形成されるように金属材質で製造される。図５に示すように、前記下部コア１０は、パイプ（ｐｉｐｅ）形状のアウターリング１１内側に上板１２と下板１３が平行配置される。前記上板１２と下板１３は、円筒形状のカラム１７を通じて連結され、カラム１７の外側空間１５にはリング形状のコイル４０が装着される。また、前記下板１３は、アウターリング１１の下端と接合部１４を通じて連結される。前記接合部１４は下板１３の周縁に沿って複数形成され、互いに離隔されて間隙１６を形成する。

前記オリフィス２０は、図６に示すように、直径が異なる２つのパイプが重ねられた構造であって、直径がより大きな外側リング２１の内側に内側リング２２が配置され、前記外側リング２１と内側リング２２間は複数の連結部２４で連結される。前記オリフィス２０は合成樹脂材のような非磁性体で製造され、前記連結部２４との間には間隙２５が形成される。また、前記間隙２５が形成された部分の下方には係り止２３が突出する。したがって、前記オリフィス２０が下部コア１０に装着された時、前記連結部２４は接合部１４の上方に載置され、前記係り止２３は接合部１４との間に形成された間隙１６へ挿入されるので、連結部と接合部の間の間隙１６，２５は開通され、ＭＲ流体が流動する流路が形成される。

また、上部コア３０は、図７に示すように、リング形状の外部リング３１の内側に円板形状の加圧板３３が配置され、前記加圧板３３と外部リング３１は板バネ３２により連結される。前記板バネ３２は、弧形のバー形状に形成され、一側末端は外部リング３１の内周面に結合され、他側末端は加圧板３３の外周面に結合される。したがって、加圧板３３は、外部で力が加えられる上下方向に弾性的に移動できる。

前記上部コア３０は、磁化できるように金属材質で製造され、外部リング３１が下部コア１０のアウターリング１１の上方に装着できる大きさで製造される。また、図８に示すように、封入されたＭＲ流体が直接接触せず漏水を防止するために、上面にはカバー５０が覆われ、下面には下部カバー５１が覆われる。前記カバー５０と下部カバー５１は、外部リング３１と加圧板３３の間に発生する隙間を遮蔽するように覆われ、前記下部カバー５１は、前記外部リング３１が下部コア１０のアウターリング１１に密着できるように、カバー５０よりも直径が縮小した大きさに製作される。

したがって、前記下部コア１０の下方には、メンブレイン６０が装着され、内側および上側には、図９に示すようにコイル４０、オリフィス２０、カバー５０と下部カバー５１が結合した上部コア３０が順次結合される。

このように構成されたダンピング制御装置は、図１０に示すようにコイル４０に電流が印加されると、下部コア１０は磁化され磁場形成する磁気力線が発生する。このとき、前記オリフィス２０は非磁性体であり、下部コア１０はアウターリング１１が上部コア３０の外部リング３１と密着しているため、磁気力線は矢印で示した方向に生成される。

すなわち、下板１３から接合部１４に、接合部１４からアウターリング１１に、アウターリング１１から外部リング３１に、外部リング３１から板バネ３２に、板バネ３２から加圧板３３に磁気力線が連結するように形成され、加圧板と上板の間の全区間が（ＭＲ流体の流動方向と磁場が直角をなす）「制御有効区間」として形成される。

加圧板３３に外力が加えられると、封入されたＭＲ流体は、加圧板３３と上板１２の間における圧力変化によって、オリフィス２０の外側リング２１と内側リング２２の間を通して、メンブレイン６０の上部の空間に出入する。
このとき、コイル４０に電流を供給すると、生成された磁気力線（磁場）によってＭＲ流体は粒子が（図１に示すように）列をなすように配列する。供給された電流の大きさに比例してＭＲ流体のせん断応力が上昇するため、相対的に加圧板３３は、剛性が増大した状態のように弾性挙動をするようになる。

したがって、本発明のダンピング制御装置は、ＭＲ流体の流動による「流体弾性効果」（ｆｌｕｉｄ ｉｎｅｒｔｉａ ｅｆｆｅｃｔ）を利用し、外部で発生した振動によりＭＲ流体が「加圧板３３と上板１２の間の空間」と「メンブレイン６０と下板１３の間の空間」を流動する際、コイル４０に印加される電流量を調節することによって磁場を発生させ、ＭＲ流体のせん断応力を可変させることによって、他の周波数領域帯の振動をより効率的にダンピングするように制御する。

上記のように構成されたダンピング制御装置は多様な分野に適用され、本発明は、上記のようなダンピング制御装置を備えるエンジンマウントを追加して提供する。

図１１は、本発明のダンピング制御装置が、ハイドロ液が内部に封入され、インシュレータの弾性圧縮により前記ハイドロ液が流路を通して上側液室と下側液室を流動するハイドロエンジンマウントに適用された様子を示している。

まず、上側のエンジンマウントを調べてみると、従来のハイドロエンジンマウントでオリフィスプレートの代わりに、本発明のダンピング制御装置を装着することができる。

すなわち、ハイドロ液が内蔵されたエンジンマウントにおいて、外部の振動によって内部のハイドロ液が流動するように構成され、前記ハイドロ液の流動時にダンピング制御装置の加圧板を振動させるように構成し、コイルの電流印加制御によりＭＲ流体のせん断応力を調節することで、エンジンマウントを通して車体に伝達される振動を低減できる。この場合、本発明のダンピング制御装置は、従来のオリフィスプレートおよびジカプラーの機能の代わりをして、上側液室と下側液室を開通する（従来のオリフィスプレート自体に形成された）流路は、多様な形態でインシュレータ溝を形成して構成される。

また、図１１の下側に示すエンジンマウントも同一の目的で（マウントを通して伝達する振動を低減する目的で）従来のハイドロエンジンマウントにおいて、上側液室と下側液室を連結する流路はそのままにして、既存のジカプラーの代わりに、オリフィスプレートの中央に形成されたホールに装着される。すなわち、作動周波数領域の狭い既存のジカプラーとは異なって、印加される電流により作動周波数が可変されるジカプラーの役割を果たすことができる。

参考に、本発明のダンピング制御装置が装着されたエンジンマウントは、電流印加によって磁場を形成できるように、車両のバッテリーおよび電流供給を制御するコントローラと電気的に連結されることが好ましい。

本明細書と図面に開示された以上のような実施形態は、本発明の理解を助けるために特定例を提示するに過ぎず本発明の範囲を制限しようとするものではない。本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、ここに開示された実施形態の以外にも本発明の技術的思想に基づいた他の変形例が実施可能であるということは明白である。

本発明は、振動を減衰させるダンピング制御装置およびダンピング制御装置を備えるエンジンマウントの分野に適用できる。

１０ ・・・下部コア
２０ ・・・オリフィス
３０ ・・・上部コア
４０ ・・・コイル
５０ ・・・カバー
６０ ・・・メンブレイン

Claims (8)

1. ＭＲ流体を封入したダンピング制御装置であって、
   アウターリングの内側で上板と下板が平行に配置され、前記下板は周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の接合部によりアウターリングに連結され、前記上板と下板の間にコイルが結合される下部コアと、
   外側リングの内側に内側リングが配置され、前記外側リングと内側リングとの間には周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の連結部が下端に形成され、前記接合部に装着してアウターリングの内側に結合され、非磁性体で製造されるオリフィスと、
   外部リングの内側に円板形の加圧板が配置され、前記加圧板は板バネで連結されて上面に上部カバーが結合され、前記加圧板が上板と離隔されて対向するように外部リングがアウターリングの上端に密着される上部コアと、
   弾性材質であり、前記下部コアの下端を遮蔽するように結合されるメンブレインと、を含み、
   前記下部コアと上部コアはコイルに電流が印加すると磁化され、一定量のＭＲ流体が内部に封入されて、前記メンブレインの弾性圧縮によりＭＲ流体が加圧板と上板との間を流動することを特徴とする、ＭＲ流体を封入したダンピング制御装置。
   
2. 前記加圧板および板バネの下部面を遮蔽するように上部コアの下部に結合される下部カバーをさらに含んで構成されることを特徴とする、請求項１に記載のＭＲ流体を封入したダンピング制御装置。
3. 前記オリフィスの下端には、隣接する接合部の間に挿入される係り止が形成されることを特徴とする、請求項２に記載のＭＲ流体を封入したダンピング制御装置。
4. 前記板バネは、弧形（ａｒｃ ｓｈａｐｅ）のバー（ｂａｒ）形状であり、一側末端は外部リングの内周面に結合され、他側末端は加圧板の外周面に結合されることを特徴とする、請求項２に記載のＭＲ流体を封入したダンピング制御装置。
5. 前記メンブレインの下部には、弾性材質のメンブレインカバーが追加装着されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＭＲ流体を封入したダンピング制御装置。
6. インシュレータの弾性圧縮によりハイドロ液が流路に沿って上側液室と下側液室を流動するエンジンマウントであって、
   アウターリングの内側で上板と下板が平行に配置され、前記下板は周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の接合部によりアウターリングに連結され、前記上板と下板の間にコイルが結合される下部コアと、外側リングの内側に内側リングが配置され、前記外側リングと内側リングとの間には周縁に沿って間隙をおいて配置された複数の連結部が下端に形成され、前記接合部に装着してアウターリングの内側に結合され、非磁性体で製造されるオリフィスと、外部リングの内側に円板形の加圧板が配置され、前記加圧板は板バネで連結されて上面に上部カバーが結合され、前記加圧板が上板と離隔されて対向するように外部リングがアウターリングの上端に密着される上部コアと、弾性材質であり、前記下部コアの下端を遮蔽するように結合されるメンブレインと、から構成され、前記下部コアと上部コアはコイルに電流が印加すると、磁化され、一定量のＭＲ流体が内部に封入されて、前記メンブレインの弾性圧縮によりＭＲ流体が加圧板と上板との間を流動するダンピング制御装置を含んで、
   前記ダンピング制御装置は上側液室と下側液室との間に装着され、ハイドロ液の流動により加圧板が弾性運動することを特徴とする、ダンピング制御装置を備えるエンジンマウント。
   
7. 前記ダンピング制御装置は上側液室と下側液室を区切るように、インシュレータの内周面に密着されて装着されることを特徴とする、請求項６に記載のダンピング制御装置を備えるエンジンマウント。
8. 前記エンジンマウントは上側液室と下側液室を区切り、流路が形成されたオリフィスプレートをさらに含んで、前記オリフィスプレートの中央に形成されたホールに前記ダンピング制御装置が装着されることを特徴とする、請求項６に記載のダンピング制御装置を備えるエンジンマウント。

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