JPH01188737A - 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ｉ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。このだめ、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（して減衰力を減少させ、装置全体の
共振特性を変化させて大振幅域で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課題） 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の室内の圧力変化を直接検出し、
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。

（課題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の室を存し、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、第１の室
内の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段の
検出情報に基づく第１の室内の圧力変化状態に応じてオ
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、制御手段により圧力検出手段の検出情報に
基づいて第１の室内の圧力変化状態が把握されるととも
に該圧力変化状態に応じ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に対応する弾性体
の支持ばね力と第１の室内の圧力に応じて変化する拡張
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第１の室内の内圧変
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１〜５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１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
の図中上方側には仕切板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は取付部材
２に取り付けられ、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ｌ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）を移動さ妊゛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
１３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間の印加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、最適共振点を変化させて
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存効に減衰するようにしている。

一方、第１の室４内には室内の圧力ＰＡを検出する圧力
検出器（圧力検出手段）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、取付部材２．３の
相対変位量とオリフィス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とに応じた圧力ＰＡ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はマイクロコンピュータ等からなり、
圧力検出器１４の検出情報に基づいて圧力ｐａの時間微
分値ｐａおよび初期圧力からの圧力変化量等の圧力変化
状態（詳細後述する）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
Ｆ、および拡張ばね力Ｆ２を把握し、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Ｓｃを電源回路１
６に出力する。電源回路１６は外筒電極８に常時一定な
直流の基準電圧ｖ８（例えば、Ｖイ＝ＯＶ）を出力すム
とともに、制御信号Ｓｃに応じて内筒電極９に基準電圧
■８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Ｖ「を出力するようになっており、制御信号
Ｓｃにより直流電圧Ｖ、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１６は圧力検出器１４の検出情報に基づ
く第１の室４の圧力変化状態に応じてオリフィス１１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１７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（最適共振曲線）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の一
方あるいは両方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、該加振力によっ
て弾性体１が弾性変形するとともに第１の室４の圧力ｐ
ａが変化して、取付部材２．３間の伝達力（振動減衰力
）が変化する。

この場合、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１１内の電気レオロジカル流体１
３が共振周波数未満の加振時に加振変位Ｘｏ　　（第２
図のＸＩ−ＸＩ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）に移動する。したがって、第
１の室４内の圧力ＰＡが弾性体１の弾性変形に基づいて
変化するとともに、オリフィスｌｌ内の電気レオロジカ
ル流体１３の移動によっても変動する。これらの各状態
において圧力検出器１４によって第１の室４内の圧力Ｐ
Ａが常時検出され、制御回路１５により圧力検出器１４
の検出情報に基づく第１の室４内の圧力変化状態が識別
されて装置内に作用する支持ばね力Ｆｌおよび拡張ばね
力Ｆ！とその位相差等が把握される。

具体的には、制御手段１７により第４図に示すような処
理が所定時間毎に繰り返される。まず、圧力検出器１４
の検出情報である第１の室４の圧力ＰＡが制御回路１５
に入力されると、圧力Ｐあの時間微分値Ｐａが計算され
た後、圧力ｐａと時間微分値Ｉ）Ａが乗算され、ＣＨＥ
　ＣＫ値（＝ＰａＸ銭）が求められる。次いで、ＣＨＥ
ＣＫ値が予め設定された負の所定値Ｘより大きいか否か
が判別され、この判別結果に基づく制御信号Ｓｃが電源
回路１６に出力される。そして、電源回路１６から内筒
電極９に出力される直流電圧Ｖ、が制御信号Ｓｃに応じ
て所定電圧に増加（ＣＨＥＣＫ値〉Ｘのとき）あるいは
基準電圧■８と同値に減少（ＣＨＥＣＫ値くＸのとき）
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。

すなわち、弾性体１の拡張ばね力Ｆ２が第５図に示すよ
うな時刻歴上の波形であるとすると、取付部材２．３が
初期位置から互いに接近して拡張ばね力Ｆ２が増大する
Ａ区間においては、ＣＨＥＣＫ値が正となって印加電圧
がＯＮされ、オリフィスｌｌ内の減衰力ｆｃが増大して
拡張ばね力Ｆ２が減少するよう制御され、一方、取付部
材２．３が最も接近した後に互いに離隔し始めて拡張ば
ね力Ｆ２が減少するＢ区間においては、ＣＨＥＣＫ値が
負となって印加電圧がＯＦＦされ、減衰力ｆＣが減少し
て拡張ばね力Ｆ２が増大するよう制御される。次いで、
取付部材２．３が初期位置から互いに離隔して拡張ばね
力Ｆ２が逆方向に増大するＣ区間において印加電圧がＯ
Ｎされ、さらに、拡張ばね力Ｆ２が減少するＤ区間にお
いて印加電圧がＯＦＦされる。

この間、支持ばね力Ｆ１は取付部材２．３の初期位置か
らの相対変位量に基づいて変動するため、支持ばね力Ｆ
、および拡張ばね力Ｆ２が同相の力となるときに印加電
圧がＯＮされ、両ばね力が逆相の力となるときに印加電
圧がＯＦＦされることになる。したがって、支持ばね力
Ｆ、および拡張ばね力Ｆ８の合力である振動減衰力Ｆが
拡張ばね力Ｆ、の加減調節に基づく共振特性の変化によ
りリアルタイムで最適制御され、十分な振動減衰能が発
揮される。なお、第５図に示したＡ−Ｄ区間はＣＨＥＣ
Ｋ値の比較基準である所定値Ｘを０として分割したもの
であり、実際には第１の室４内の初期圧力を考慮して上
述したように適当な負の値を設定することにより、厳密
なリアルタイムの減衰力制御が促されている。因に、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
、同図から明らかなように本実施例では共振曲線Ｃ（非
作動時の最適共振曲線）より大幅に振動伝達率が低減さ
れ、アイドル振動およびエンジンシェイク等の振動を有
効に減衰できることがわかる。

なお、本実施例においては、第２の室７を取付部材２側
に設けているが、本発明はこれに限らず、取付部材３側
あるいは再取付部材２．３側に設けても良いことはいう
までもない。

（効果） 本発明によれば、圧力検出手段によって第１の室内の圧
力を検出し、制御手段によって圧力検出手段の検出情報
に基づく第１の室内の圧力変化状態に応じてオリフィス
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、取付部材間の相対変位に
対応する弾性体の支持ばね力と第１の室内の圧力に応じ
て変化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を変化させるこ
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第１の室の内圧変化等を含
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１〜５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図はその制御アルゴリズムを示すフロ
ーチャート、第５図はその制御タイミングを示すグラフ
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（圧力検出手段）、１７・・・・・・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、第１の室内の圧力を検出する圧力検出手段と、該圧
   力検出手段の検出情報に基づく第１の室内の圧力変化状
   態に応じ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。