JP6173741B2 - 緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンや車輪等の振動部材を車体等の非振動部材に防振支持するための緩衝装置に関する。

自動車等の車両に用いられるエンジンマウント（緩衝装置）としては、エンジンに取り付けられる第一取付部材と、車体に取り付けられる第二取付部材と、第一取付部材と第二取付部材との間に介設されたゴム製のインシュレータと、を備えているものがある。このようなエンジンマウントでは、インシュレータの弾性変形により、エンジンの振動を吸収している。

また、従来のエンジンマウントとしては、インシュレータに形成された主液室と、ダイヤフラムを構成する副液室と、主液室と副液室とを連通させるオリフィスと、を備え、主液室および副液室に作動液が封入されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
液体封入式のエンジンマウントでは、オリフィス内の作動液によって、減衰性能を高めるとともに、動ばね定数を低下させることができる。

特開２００３−１４８５４８号公報

しかしながら、液体封入式のエンジンマウントでは、主液室内の急激な圧力変動によって、作動液にキャビテーションが生じると、作動液内の気泡が消滅するときに異音が発生するという問題がある。

また、車輪と車体との間に設けられたサスペンション（緩衝装置）の油圧式ショックアブソーバーでは、車輪の振動の振幅が小さく、周波数が大きい場合に、ピストンのオイルシールがシリンダの内周面に対して滑り難くなり、オイルシールを経由した伝達力が大きくなるため、ロードノイズが大きくなるという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、減衰性能を高めるとともに異音の発生を抑えることができる緩衝装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、振動部材を非振動部材に防振支持するため緩衝装置であって、前記振動部材と前記非振動部材との間に介設され、前記振動部材の振動を弾性変形により吸収する防振装置と、前記振動部材と前記非振動部材との間に介設される減衰発生装置と、を備えている。前記減衰発生装置は、弾性部材を介して前記振動部材に取り付けられる第一取付部材と、前記非振動部材に取り付けられる第二取付部材と、前記第一取付部材に取り付けられた入力部材と、前記第二取付部材に揺動自在に取り付けられたウェイトを有する揺動部材と、前記入力部材と前記揺動部材との間に設けられた動力伝達機構と、を備えている。前記揺動部材は、前記第二取付部材に回動自在に取り付けられた揺動側ギヤと、前記揺動側ギヤを回動中心として正逆方向に回動可能に前記揺動側ギヤから延在している二つのアーム部と、前記両アーム部に取り付けられた二つの前記ウェイトと、を備えている。前記入力部材の移動に連動して前記揺動部材が揺動するように構成されている。なお、振動を発生する振動部材としてはエンジンや車輪を適用することができる。

この構成では、振動部材の振動が第一取付部材の弾性部材を介して入力部材に伝達されることで入力部材が移動すると、入力部材の動力が動力伝達機構を介して揺動部材に伝達されて、揺動部材のウェイトが揺動する。すなわち、第一取付部材の弾性部材と揺動部材のウェイトとの共振が発生する機構となり、共振周波数近傍の周波数で減衰力を発生する構造となっている。したがって、防振装置と減衰発生装置とを組み合わせることで、振動部材を効果的に防振支持することができる。

また、本発明では、液体を用いて振動を吸収していないため、キャビテーションに伴う異音やシール部材を用いたときのロードノイズの悪化を抑えることができる。

また、本発明では、減衰発生装置によって減衰性能を高めることができるため、防振装置の構成を簡素化することができ、ひいては、緩衝装置を小型化することができる。

前記した緩衝装置において、前記動力伝達機構は、歯車、巻き掛け伝達部材（ベルト、チェーン、ワイヤ等）またはシャフトを介して、前記入力部材と前記揺動部材との間で動力を伝達するように構成してもよい。
なお、動力伝達機構に歯車を用いた場合には、歯車の外径やギア比等を変化させたり、揺動部材の重量等を変化させりすることで、減衰発生装置の減衰特性を簡単に調整することができる。

前記した緩衝装置において、前記動力伝達機構がラック・アンド・ピニオン機構を有し、前記入力部材にラックギアが設けられている場合には、入力部材の移動に連動させて、揺動部材の確実に揺動させることができる。

前記した緩衝装置において、前記揺動部材の前記アーム部に対する前記ウェイトの取付位置を変えることで、前記減衰発生装置の減衰特性を簡単に調整することができる。

前記した緩衝装置において、前記防振装置および前記減衰発生装置が前記振動部材の支持部材の軸方向に並設されている場合には、前記防振装置を前記減衰発生装置よりも前記振動部材側に配置したり、前記減衰発生装置を前記防振装置よりも前記振動部材側に配置したりすることができ、振動部材周辺の各部品のレイアウトに応じて、防振装置および減衰発生装置の配置を設定することができる。

前記した緩衝装置において、前記防振装置を前記振動部材の一方の支持部材と前記非振動部材との間に介設し、前記減衰発生装置を前記振動部材の他方の支持部材と前記非振動部材との間に介設してもよい。このように、振動部材周辺の各部品のレイアウトに応じて、防振装置および減衰発生装置の配置を設定することができる。

本発明の緩衝装置では、振動部材の振動に対して揺動部材を揺動させることで、振動部材を効果的に防振支持することができる。また、キャビテーションに伴う異音やシール部材を用いたときのロードノイズの悪化を抑えることができる。また、減衰特性を簡単に調整することができる。また、緩衝装置の構成を簡素化することができる。

第一実施形態のエンジンマウントを示した全体概念図である。 第一実施形態の減衰発生装置を示した構成図である。 第二実施形態のサスペンションを示した全体概念図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［第一実施形態］
第一実施形態では、図１に示すように、自動車等の車両のエンジン２（特許請求の範囲における「振動部材」）を車体３（特許請求の範囲における「非振動部材」）に防振支持するエンジンマウント１Ａに、本発明の緩衝装置を適用した構成について説明する。

エンジンマウント１Ａは、エンジン２の支持部材２ａと車体３との間に介設されるものであり、防振装置１０および減衰発生装置２０を備えている。エンジン２の支持部材２ａは、エンジン本体２ｂの下部側面から横方向に突出した円形断面の軸部材である。
第一実施形態では、防振装置１０および減衰発生装置２０が支持部材２ａの軸方向に並設されている。防振装置１０は、減衰発生装置２０よりもエンジン２側に配置されている。

防振装置１０は、取付穴１１ａが横方向に貫通しているハウジング１１と、取付穴１１ａ内に配置された円筒状のインナーパイプ１２と、ハウジング１１の内周面とインナーパイプ１２の外周面との間に介設されたインシュレータ１３と、を備えている。
ハウジング１１の下面は車体３に取り付けられる。また、インナーパイプ１２にはエンジン２の支持部材２ａが挿通される。

インシュレータ１３は、ゴム製の筒状部材からなる防振用弾性部材である。エンジン２の振動が支持部材２ａからインナーパイプ１２に入力されると、その振動はインシュレータ１３の弾性変形により吸収される。

減衰発生装置２０は、図２に示すように、エンジン２の支持部材２ａに取り付けられる第一取付部材３０と、車体３に取り付けられる第二取付部材４０と、第一取付部材３０に取り付けられた入力部材５０と、第二取付部材４０に揺動自在に取り付けられた揺動部材６０と、入力部材５０と揺動部材６０との間に設けられた動力伝達機構７０と、を備えている。

第一取付部材３０は、アウターケース３１と、アウターケース３１内に配置された円筒状のインナーケース３２と、アウターケース３１の内周面とインナーケース３２の外周面との間に介設されたインシュレータ３３と、を備えている。インナーケース３２にはエンジン２の支持部材２ａが挿通される（図１参照）。インシュレータ３３（特許請求の範囲における「弾性部材」）は、ゴム製の防振用弾性部材である。
また、アウターケース３１内の頂面および底面には、アウターケース３１とインナーケース３２とが接触したときの緩衝用ゴム部材３４が設けられている。

第二取付部材４０は、後記する入力部材５０、揺動部材６０および動力伝達機構７０が収容される箱体である。第二取付部材４０は、ボルト等の固定手段（図示せず）によって車体３に固定される。

入力部材５０は、上下方向（第二取付部材４０の内外方向）に延在している矩形断面の部材である。入力部材５０の大部分は第二取付部材４０内に収容されているが、入力部材５０の上端部は、第二取付部材４０の上板に形成された挿通穴４０ａから外部に突出している。また、入力部材５０の上端部はアウターケース３１の下面に取り付けられている。
入力部材５０の一方（図２の左側）の側面にはラックギア５１が形成されている。ラックギア５１は入力部材５０の上下方向の中間部に形成されている。

入力部材５０の上部および下部は、第二取付部材４０の内側面に設けられた上下二つのガイド部材４２に支持されている。入力部材５０は両ガイド部材４２に対して上下方向に摺動自在となっている。

揺動部材６０は、回転マスであり、第二取付部材４０の内側面に取り付けられた揺動側ギア６１と、揺動側ギア６１から上方および下方に延在している二つのアーム部６２と、両アーム部６２の先端部に取り付けられた二つのウェイト６３と、を備えている。

揺動側ギア６１の回動軸６１ａは、第二取付部材４０の内側面に回動自在に支持されている。揺動側ギア６１は正逆方向に回動自在となっている。そして、揺動側ギア６１が回動したときには、両ウェイト６３が回動軸６１ａ周りに回動する。

動力伝達機構７０は、入力部材５０の上下方向の往復動に連動して、揺動部材６０を揺動させるための機構である。
動力伝達機構７０は、入力部材５０のラックギア５１と、揺動部材６０の揺動側ギア６１と、ラックギア５１と揺動側ギア６１との間に設けられた中間ギア７１と、を有している。

中間ギア７１は、ラックギア５１に噛み合う小径歯車７１ａと、揺動側ギア６１に噛み合う大径歯車７１ｂとが同軸上に形成されている。ラックギア５１と小径歯車７１ａとによって、ラック・アンド・ピニオン機構が構成されている。
中間ギア７１の回動軸７０ａは入力部材５０の一方側（図２の左側）に配置され、小径歯車７１ａは入力部材５０の一方側に配置されている。
大径歯車７１ｂの外周部の一部は、入力部材５０の側方（図２の奥側）を通過して、入力部材５０の他方側（図２の右側）に突出している。このようにして、大径歯車７１ｂは入力部材５０の他方側で揺動側ギア６１に噛み合っている。

減衰発生装置２０では、エンジン２の振動が支持部材２ａからインナーケース３２に入力されると、その振動はインシュレータ３３を介して入力部材５０に伝達され、入力部材５０が第二取付部材４０に対して上下方向に往復動（振動）する。

入力部材５０の移動に伴って、ラックギア５１が上下方向に往復動し、その駆動力が中間ギア７１に伝達されると、中間ギア７１が正逆方向に往復して回動する。さらに、中間ギア７１から揺動側ギア６１に駆動力が伝達され、揺動側ギア６１が正逆方向に往復して回動する。これにより、揺動部材６０の両ウェイト６３が第二取付部材４０に対して揺動する。
このように、減衰発生装置２０は、インシュレータ３３と揺動部材６０の両ウェイト６３との共振が発生する機構となり、共振周波数近傍の周波数で減衰力を発生する構造となっている。

なお、エンジンマウント１Ａでは、防振装置１０が高周波数の領域の振動を効果的に減衰し、減衰発生装置２０が低周波数の領域の振動を効果的に減衰するように、防振装置１０および減衰発生装置２０の減衰特性が設定されている。

以上のようなエンジンマウント１Ａでは、図２に示すように、エンジン２の振動に対して揺動部材６０を揺動させることで、エンジンマウント１Ａ（図１参照）の減衰性能を高めるとともに、動ばね定数を低下させることができる。そして、図１に示すように、防振装置１０と減衰発生装置２０とを組み合わせることで、エンジン２を効果的に防振支持することができる。

また、エンジンマウント１Ａでは、液体を用いて振動を吸収していないため、キャビテーションに伴う異音の発生を抑えることができる。

また、エンジンマウント１Ａでは、図２に示すように、動力伝達機構７０の各歯車の外径やギア比等を変化させたり、揺動部材６０のアーム部６２に対するウェイト６３の取付位置やウェイト６３の重量を変化させたりすることで、減衰発生装置２０の減衰特性を簡単に調整することができる。

また、エンジンマウント１Ａでは、図１に示すように、減衰発生装置２０によって減衰性能を高めることができるため、防振装置１０の構成を簡素化することができ、ひいては、エンジンマウント１Ａを小型化することができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。

動力伝達機構としては、入力部材５０と揺動部材６０とに間にベルト、チェーンまたはワイヤ等の巻き掛け伝達部材を掛け回して、入力部材５０と揺動部材６０との間で動力を伝達するように構成してもよい。さらに、動力伝達機構としては、入力部材５０および揺動部材６０に係合したシャフトを設け、このシャフトの回転によって、入力部材５０と揺動部材６０との間で動力を伝達するように構成してもよい。

また、第一実施形態では、図１に示すように、防振装置１０が減衰発生装置２０よりもエンジン２側に配置されているが、減衰発生装置２０を防振装置１０よりもエンジン２側に配置してもよい。

また、第一実施形態では、防振装置１０および減衰発生装置２０が一つの支持部材２ａに取り付けられているが、エンジン２に設けられた一方の支持部材に防振装置１０を取り付け、他の支持部材に減衰発生装置２０を取り付けてもよい。さらに、防振装置１０および減衰発生装置２０をエンジン２に直接取り付けてもよい。

［第二実施形態］
第二実施形態では、図３に示すように、自動車等の車両の車輪５（特許請求の範囲における「振動部材」）を車体３（特許請求の範囲における「非振動部材」）に防振支持するサスペンション１Ｂに、本発明の緩衝装置を適用したものである。

サスペンション１Ｂは、車体３と車輪５との間に介設されるものであり、防振装置８０および減衰発生装置９０を備えている。防振装置８０および減衰発生装置９０は車幅方向に並列に配置されている。

第二実施形態の防振装置８０は、車体３の下面に取り付けられた上部軸部８１と、車輪５に連結されたロアアーム５ａに取り付けられた下部軸部８２と、上部軸部８１と下部軸部８２との間に介設されたコイルばね８３と、を備えている。

第二実施形態の減衰発生装置９０は、第一実施形態の減衰発生装置２０（図２参照）と略同様の構成を上下逆に配置したものであり、第一取付部材３０が車輪５に取り付けられ、第二取付部材４０が車体３に取り付けられている。
第一取付部材３０は、ロアアーム５ａに設けられた支持部材３ａに取り付けられており、ロアアーム５ａを介して車輪５に取り付けられている。

減衰発生装置９０では、車輪５の振動が第一取付部材３０のインシュレータ３３を介して入力部材５０に伝達されることで入力部材５０が上下方向に往復動すると、入力部材５０の動力が動力伝達機構７０を介して揺動部材６０に伝達されて、揺動部材６０の両ウェイト６３が揺動する。すなわち、インシュレータ３３と揺動部材６０の両ウェイト６３との共振が発生する機構となり、共振周波数近傍の周波数で減衰力を発生する構造となっている。

サスペンション１Ｂでは、車輪５の振動に対して揺動部材６０を揺動させることで、サスペンション１Ｂの減衰性能を高めるとともに、動ばね定数を低下させることができる。そして、防振装置８０と減衰発生装置９０とを組み合わせることで、車輪５を効果的に防振支持することができる。

また、サスペンション１Ｂでは、液体を用いて振動を吸収していないため、オイルシールを用いたときのロードノイズの悪化を防ぐことができる。

また、サスペンション１Ｂでは、動力伝達機構７０の各歯車の外径やギア比等を変化させたり、揺動部材６０のアーム部６２に対するウェイト６３の取付位置やウェイト６３の重量を変化させたりすることで、減衰発生装置９０の減衰特性を簡単に調整することができる。

また、サスペンション１Ｂでは、減衰発生装置９０によって減衰性能を高めることができるため、防振装置８０の構成を簡素化することができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明したが、本発明は前記第二実施形態に限定されるものではなく、前記第一実施形態と同様に、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。例えば、防振装置８０と減衰発生装置９０とを一つのユニットとして構成してもよい。

１Ａ エンジンマウント（緩衝装置）
１Ｂ サスペンション（緩衝装置）
２ エンジン（振動部材）
２ａ 支持部材
３ 車体（非振動部材）
５ 車輪（振動部材）
１０ 防振装置（第一実施形態）
１１ ハウジング
１２ インナーパイプ
１３ インシュレータ
２０ 減衰発生装置
３０ 第一取付部材
３１ アウターケース
３２ インナーケース
３３ インシュレータ（弾性部材）
４０ 第二取付部材
５０ 入力部材
５１ ラックギア
６０ 揺動部材
６１ 揺動側ギア
６２ アーム部
６３ ウェイト
７０ 動力伝達機構
７１ 中間ギア
７１ａ 小径歯車
７１ｂ 大径歯車
８０ 防振装置（第二実施形態）
８３ コイルばね
９０ 減衰発生装置（第二実施形態）

Claims (9)

1. 振動部材を非振動部材に防振支持するため緩衝装置であって、
   前記振動部材と前記非振動部材との間に介設され、前記振動部材の振動を弾性変形により吸収する防振装置と、
   前記振動部材と前記非振動部材との間に介設される減衰発生装置と、を備え、
   前記減衰発生装置は、
   弾性部材を介して前記振動部材に取り付けられる第一取付部材と、
   前記非振動部材に取り付けられる第二取付部材と、
   前記第一取付部材に取り付けられた入力部材と、
   前記第二取付部材に揺動自在に取り付けられたウェイトを有する揺動部材と、
   前記入力部材と前記揺動部材との間に設けられた動力伝達機構と、を備え、
   前記揺動部材は、
   前記第二取付部材に回動自在に取り付けられた揺動側ギヤと、
   前記揺動側ギヤを回動中心として正逆方向に回動可能に前記揺動側ギヤから延在している二つのアーム部と、
   前記両アーム部に取り付けられた二つの前記ウェイトと、を備え、
   前記入力部材の移動に連動して前記揺動部材が揺動することを特徴とする緩衝装置。
2. 前記動力伝達機構は、歯車、巻き掛け伝達部材またはシャフトを介して、前記入力部材と前記揺動部材との間で動力を伝達することを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
3. 前記動力伝達機構は、ラック・アンド・ピニオン機構を有し、前記入力部材にラックギアが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の緩衝装置。
4. 前記減衰発生装置は、
   前記揺動部材の前記アーム部に対する前記ウェイトの取付位置を変えることで、減衰特性を調整可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の緩衝装置。
5. 前記防振装置および前記減衰発生装置は、前記振動部材の支持部材の軸方向に並設されており、
   前記防振装置が前記減衰発生装置よりも前記振動部材側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の緩衝装置。
6. 前記防振装置および前記減衰発生装置は、前記振動部材の支持部材の軸方向に並設されており、
   前記減衰発生装置が前記防振装置よりも前記振動部材側に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の緩衝装置。
7. 前記防振装置は、前記振動部材の一方の支持部材と前記非振動部材との間に介設され、
   前記減衰発生装置は、前記振動部材の他方の支持部材と前記非振動部材との間に介設されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の緩衝装置。
8. 前記振動部材はエンジンであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の緩衝装置。
9. 前記振動部材は車輪であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の緩衝装置。

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