JP2007062560A - ストラットアームブッシュおよびそれを用いたダブルジョイント式サスペンション - Google Patents

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【課題】 ダブルジョイント式サスペンション機構において、車両の良好な乗り心地を確保しつつ、コーナリングフォースに起因する車輪の過度の操舵角を抑えて車輪の他部材への緩衝を防止することの出来るストラットアームブッシュを提供すること。
【解決手段】 中央ストッパ28の軸方向両側でそれぞれインナ軸部材12とアウタ筒部材14の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出する硬質の軸端ストッパ32を設けて、軸端ストッパ32を介してインナ軸部材12とアウタ筒部材14が軸直角方向で相互に当接せしめられるようにすると共に、かかる当接面34の少なくとも一方に軸端緩衝ゴム26,36を設け、且つ、ストラットアーム18における操舵時の最大こじり角に相当する角度だけ軸端ストッパ32の当接面34をインナ軸部材12の中心軸に対して傾斜させた。
【選択図】 図1

Description

本発明は、車両のサスペンション機構を構成するストラットアームを車両ボデー側に防振連結するストラットアームブッシュおよびそれを用いたダブルジョイント式サスペンションに関するものである。
一般に、自動車用のサスペンション機構は、車輪を回転可能に支持するキャリアを、車両ボデーに対して、複数のサスペンション部材で連結せしめてなる構造とされている。かかるサスペンション機構の一種として、従来から、ダブルジョイント式サスペンション機構が知られている。このサスペンション機構は、特許文献1(特開平06−106932号公報)や特許文献2(特開2003−136927号公報)に示されているように、キャリアを車両ボデーに連結するサスペンションアームとして、例えば2本のロワアーム等のように、車両前後方向に離隔して配設されて、キャリアに対して車両前後方向で離れた位置において各別に連結せしめられた一対のサスペンションアームを有する構造とされている。
そして、このようなダブルジョイント式サスペンション機構を操舵輪に採用する場合には、一般に、一対のサスペンションアームの一方が車両の略横方向に延びるように配設されると共に、他方のサスペンションアームが車両の前後方向に傾斜して延びるように配設されてストラットアームとされる。また、これらのサスペンションアームは、何れも、一方の端部がサスペンションブッシュを介して車両ボデー側に防振連結されると共に、他方の端部がボールジョイント等を介してキャリアに取り付けられる。特に、上述のストラットアームの車両ボデー側への連結部位に装着されるサスペンションブッシュは、ストラットアームブッシュとも称されて、例えば特許文献3(特開2000−88026号公報)に記載の如き構造とされている。
すなわち、従来構造のストラットアームブッシュは、一般に、インナ軸部材とその外周側に離隔配置したアウタ筒部材を本体ゴム弾性体で連結せしめた構造とされている。そして、ストラットアームの中心軸に対してインナ軸部材およびアウタ筒部材の中心軸が直交する方向で装着されている。また、本体ゴム弾性体には、ストラットアームの中心軸方向でインナ軸部材を挟んだ両側に一対のすぐり部が設けられており、乗り心地の向上が図られている。
ところが、このようなダブルジョイント式のサスペンション機構を操舵輪に備えた自動車では、特に低速でステアリングを最大に切った状態での旋回時に、車輪がスタビライザバー等の他部材に接触して異音等が発生する場合があることが、新たにわかった。そして、より詳細に確認したところ、実際には、ステアリングの切れ角に応じて想定される車輪の操舵角の設計値を超えて、一層大きな操舵角が車輪に発生していることが確認されたのである。
特開平06−106932号公報 特開2003−136927号公報 特開2000−88026号公報
ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであり、その解決課題とするところは、ダブルジョイント式サスペンションを適用した車両の操舵輪において、車両の低速旋回時等における過度の操舵角の発生を、特別な部品の追加等を必要とすることなく、効果的に抑えることの出来る、新規な構造のストラットアームブッシュを提供することにある。
また、本発明は、車両の低速旋回時等における過度の操舵角の発生を、特別な部品の追加等を必要とすることなく、効果的に抑えることの出来る、新規な構造のダブルジョイント式サスペンションを提供することも、目的とする。
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る技術思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様1)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様1の特徴とするところは、インナ軸部材とその外周側に離隔配置したアウタ筒部材を本体ゴム弾性体で連結して、該インナ軸部材を挟んだ両側に一対のすぐり部を設けると共に、該すぐり部の軸方向中間部分で該インナ軸部材と該アウタ筒部材の少なくとも一方の側から該すぐり部内に突出する中央ストッパ部を設けた構造とされており、ダブルジョイント式サスペンションにおけるストラットアームの車両ボデー側への取付部位に装着されるストラットアームブッシュにおいて、前記中央ストッパ部の軸方向両側でそれぞれ前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出する硬質の軸端ストッパを設けて、該軸端ストッパを介して該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向で相互に当接せしめられるようにすると共に、かかる当接面の少なくとも一方に軸端緩衝ゴムを設けて軸端ストッパ部を構成し、且つ、前記ストラットアームにおける操舵時の最大こじり角に相当する角度だけ該軸端ストッパの当接面を該インナ軸部材の中心軸に対して傾斜させると共に、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向で相対変位せしめられた際に、該軸端ストッパ部よりも先に該中央ストッパ部が当接するようにしたことにある。
このような本態様に従う構造とされたストラットアームブッシュにおいては、インナ軸部材とアウタ筒部材の間に軸直角方向の大荷重が入力されると、中央ストッパ部が有効に機能して、インナ軸部材とアウタ筒部材の軸直角方向の相対的変位量が緩衝的に制限されることとなる。また一方、インナ軸部材とアウタ筒部材の間にこじり方向の大荷重が入力された際には、インナ軸部材とアウタ筒部材が、軸端ストッパ部を介して当接する。これにより、インナ軸部材とアウタ筒部材のこじり方向の相対的な変位量が、緩衝的に制限される。
要するに、本態様に従う構造とされたストラットアームブッシュにおいては、インナ軸部材とアウタ筒部材における軸直角方向の相対的変位量を緩衝的に制限する中央ストッパ部と、インナ軸部材とアウタ筒部材におけるこじり方向の相対的変位量を緩衝的に制限する軸端ストッパ部とを、それぞれ設けて、且つ、軸直角方向では中央ストッパ部を軸端ストッパ部より先に当接させて優先的に機能させると共に、こじり方向では軸端ストッパ部の当接面を特定角だけ傾斜させることで傾斜角度を確実に制限し得るように為し得たのである。
その結果、本態様のストラットアームブッシュを採用することにより、中央ストッパ部による緩衝的なストッパ機能を維持して段差乗り越え等に伴う通常走行時の乗り心地を損なうことなく、こじり変位を伴う低速旋回時でのストラットアームの変位を確実に抑えて、ストラットアームの変位に起因すると考えられる車輪の切れ角の過度な変化(増大)を効果的に防止することが可能となる。これにより、ダブルジョイント式サスペンションを採用する車両において、車両の乗り心地を良好に維持しつつ、しかも特別な部材等を追加することなく、車輪の他部材への緩衝の問題が有利に解消され得るのである。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様2)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様2の特徴とするところは、上述の態様1に係るストラットアームブッシュであって、前記本体ゴム弾性体の軸方向両側において、前記軸端ストッパを周方向の全周に亘って前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出せしめて、該軸端ストッパを介しての該インナ軸部材と該アウタ筒部材の軸直角方向の当接面を周方向の全周に亘って形成したことにある。
本態様においては、軸端ストッパ部による、インナ軸部材とアウタ筒部材のこじり方向の相対変位量の緩衝的な制限作用が、周上の何れの方向でも有効に発揮されることとなる。それ故、例えば車両の旋回時の速度が異なってサスペンション機構の沈み込み量が変化することで、ストラットアームの傾き、ひいてはストラットアームブッシュにおけるこじり方向が周上で変化した場合でも、かかる軸端ストッパ部によるこじり方向のストッパ機能が安定して発揮され得る。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様3)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様3の特徴とするところは、上述の態様1又は2に係るストラットアームブッシュにおいて、前記軸端緩衝ゴムを、前記本体ゴム弾性体と別体形成したことにある。
本態様においては、軸端緩衝ゴムの材料に関して、本体ゴム弾性体の制限を受けることなく選択設計することが出来る。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様4)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様4の特徴とするところは、上述の態様1乃至3の何れか一つに係るストラットアームブッシュにおいて、前記インナ軸部材および前記アウタ筒部材に対して別体形成された環状硬質部材を該インナ軸部材または該アウタ筒部材に嵌着固定することにより前記軸端ストッパが構成されていることにある。
本態様においては、軸端ストッパの形状や大きさ,材質等の設計自由度が大きくなる。また、ブッシュの製造に際して、軸端ストッパをインナ軸部材またはアウタ筒部材に嵌着固定すると共に、本体ゴム弾性体をインナ軸部材やアウタ筒部材、軸端ストッパと共に一体加硫成形することも可能であるが、特に、本体ゴム弾性体をインナ軸部材やアウタ筒部材を含んで一体加硫成形した後に、軸端ストッパを嵌着固定することも可能である。その際には、軸端ストッパを嵌着固定する前に、軸端ストッパに対して軸端緩衝ゴムを一体加硫成形しておいても良い。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様5)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様5の特徴とするところは、上述の態様1乃至4の何れか一つに係るストラットアームブッシュにおいて、前記軸端緩衝ゴムの当接面を凹凸形状としたことにある。
本態様のストラットアームブッシュにおいては、軸端ストッパ部の作用時における「ギュッ」等といった異音の発生を抑えることが出来る。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様6)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様6の特徴とするところは、上述の態様1乃至5の何れか一つに係るストラットアームブッシュにおいて、前記中央ストッパ部に比して、前記軸端ストッパ部の方が軸直角方向での当接に際してのばね定数が小さくされていることにある。
本態様のストラットアームブッシュにおいては、中央ストッパ部による緩衝的なストッパ機能に関しての良好な乗り心地の確保と、軸端ストッパ部による車輪の操舵角度の確実な制限による車輪の他部材への緩衝の確実な防止とが、一層高度に両立して達成され得る。
(ストラットアームブッシュに関する本発明の態様7)
ストラットアームブッシュに関する本発明の態様7の特徴とするところは、上述の態様1乃至6の何れか一つに係るストラットアームブッシュにおいて、前記中央ストッパ部が、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出する硬質の中央ストッパと、該中央ストッパを介しての該インナ軸部材と該アウタ筒部材の軸直角方向での当接面の少なくとも一方に設けられた中央緩衝ゴムとによって構成されており、且つ、該中央ストッパの軸直角方向の突出高さが前記軸端ストッパの軸直角方向の突出高さよりも小さくされていると共に、該中央緩衝ゴムの軸直角方向の厚さ寸法が、前記軸端緩衝ゴムの軸直角方向の厚さ寸法よりも大きくされており、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向に相対変位せしめられた際に、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が、該軸端ストッパと該軸端緩衝ゴムからなる前記軸端ストッパ部を介しての当接に先立って、該中央ストッパと該中央緩衝ゴムからなる該中央ストッパ部を介して当接せしめられるようになっていることにある。
本態様のストラットアームブッシュにおいては、車両の乗り心地を考慮した中央ストッパ部と、車輪における過度の操舵角の確実な回避を考慮した軸端ストッパ部とを、一層有利に実現することが出来る。
(ダブルジョイント式サスペンションに関する本発明)
ダブルジョイント式サスペンションに関する本発明の特徴とするところは、ストラットアームを含む複数のサスペンション部材によって構成されており、該ストラットアームにおける長手方向一方の端部がストラットアームブッシュを介して車両ボデー側に取り付けられると共に、該ストラットアームにおける長手方向他方の端部がボールジョイントを介してキャリア側に取り付けられたダブルジョイント式サスペンションにおいて、前述のストラットアームブッシュに関する本発明の何れかの態様に係るストラットアームブッシュを用いると共に、前記ストラットアームにおける軸方向両端部の前記車両ボデー側および前記キャリア側への取付位置をつなぐアーム軸方向線に対して該ストラットアームブッシュの中心軸が直交するようにして、該ストラットアームブッシュを該ストラットアームと該車両ボデーの間に装着したダブルジョイント式サスペンションにある。
本発明に従えば、前述の如き本発明に従う特定構造のストラットアームブッシュを採用したことにより、良好な車両乗り心地を確保しつつ、車輪の過度な操舵角を回避し得るダブルジョイント式サスペンションが、部品点数の増加や構造の複雑化等の問題を伴うことなく、有利に実現可能となる。
上述の説明からも明らかなように、本発明に従う構造とされたストラットアームブッシュおよびダブルジョイント式サスペンションにおいては、特に車両の前後方向に入力される振動に対する防振性能を損なうことなく良好な乗り心地を実現しつつ、低速旋回時における車輪の他部材への干渉を、簡単な構造で、確実に防止することが可能となる。
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図1,2には、本発明の第一の実施形態としての自動車用ストラットアームブッシュ10が示されている。ストラットアームブッシュ(以下、「ブッシュ」という)10は、インナ軸部材としての内筒金具12とアウタ筒部材としての外筒金具14が本体ゴム弾性体16を介して相互に弾性連結された構造とされている。また、ブッシュ10は、内筒金具12が図示しない自動車のボデー側に固定されて取り付けられると共に、外筒金具14がストラットアーム18に固定されて取り付けられることによって、ストラットアーム18の車両ボデーに対する取付部位に装着されて、ストラットアーム18を車両ボデーに対して防振連結するようになっている。
より詳細には、内筒金具12は、小径の厚肉円筒形状を有しており、金属材等の剛性材料で形成されている。また、内筒金具12には、環状硬質部材としてのストッパ部材20が組み付けられている。
ストッパ部材20は、略円筒形状を有しており、硬質の合成樹脂材や金属材等で形成されている。ストッパ部材20の軸方向長さは、内筒金具12の軸方向長さよりも小さくされている。そして、ストッパ部材20が、内筒金具12の軸方向中央に位置せしめられており、ストッパ部材20の軸方向両側から内筒金具12の軸方向両端部がそれぞれ突出せしめられている。
ストッパ部材20は、インサート成形されることによって、内筒金具12の外周面に対して固着されている。なお、ストッパ部材20は、内筒金具12と別体成形した後、内筒金具12に外嵌固定しても良い。これにより、ストッパ部材20は、内筒金具20の外周面から径方向(軸直角方向)外方に向かって突出せしめられている。かかるストッパ部材20のより詳細な構造は、ストッパ機構の説明として後述する。
また、内筒金具12の外周側には、径方向に所定距離を隔てて外筒金具14が、同一中心軸上に配設されている。外筒金具14は、大径の薄肉円筒形状を有していて、金属材等の剛性材料で形成されている。外筒金具14の軸方向長さは、内筒金具12の軸方向長さよりも小さくされており、外筒金具14の軸方向両側から内筒金具12の軸方向両端部が突出している。また、内筒金具12に固定されたストッパ部材20と外筒金具14は、径方向で所定距離を隔てて対向せしめられている。
そして、内筒金具12と外筒金具14の間に、本体ゴム弾性体16が配設されている。かかる本体ゴム弾性体16は、厚肉の略円筒形状を有しており、その内周面が内筒金具12の外周面やストッパ部材20の外周面に加硫接着されていると共に、その外周面が外筒金具14の内周面に加硫接着されている。即ち、本体ゴム弾性体16は、内筒金具12や外筒金具14、ストッパ部材20を備えた一体加硫成形品として形成されている。
これにより、内筒金具12と外筒金具14が本体ゴム弾性体16を介して相互に弾性的に連結されていると共に、ストッパ部材20が、本体ゴム弾性体16に埋設配置されている。なお、本体ゴム弾性体16の軸方向両端部には、軸方向外方に開口する凹状の縦断面(図1参照)で周方向に所定の長さで延びる一対の凹所22,22が、径方向一方向(図2中の上下方向)で対向位置して形成されており、それによって、本体ゴム弾性体16の引張変形による応力集中や歪みが軽減されるようになっている。
また、本体ゴム弾性体16には、上述の一対の凹所22,22が対向する径方向に対して直交する径方向(図2中の左右方向)で対向位置して、一対のすぐり部24,24が形成されている。これらのすぐり部24,24は、本体ゴム弾性体16を軸方向に貫通して延びている。各すぐり部24の周方向幅は、1/6周〜1/3周(本実施形態では、略1/4周)とされている。
なお、すぐり部24の内周面は、その全体に亘って本体ゴム弾性体16により形成されており、すぐり部24内には、内筒金具12や外筒金具14,ストッパ部材20が直接に露出していない。
さらに、これらのすぐり部24,24においては、前述のストッパ部材20を利用して、内筒金具12から外筒金具14に向かって径方向外方に突出するストッパ部が形成されている。即ち、ストッパ部材20は、その中央部分(本実施形態では、軸方向長さの略1/3に亘る部分)が、一定の厚さ寸法の円筒形状とされており、この中央部分によって中央ストッパ28が構成されている。即ち、本実施形態の中央ストッパ28は、内筒金具12の軸方向中央部分において、全周に亘って略一定の高さ寸法で突出形成されている。
更に、ストッパ部材20には、一対のすぐり部24,24に対応する径方向一方向に対向位置する部分において、それぞれ、中央ストッパ28から軸方向両側に延び出す一対の軸端ストッパ32,32が、一体形成されている。かかる軸端ストッパ32は、厚肉の円弧ブロック形状を有しており、周方向ですぐり部24よりも僅かに小さい寸法とされており、すぐり部24の周方向中央部分に位置せしめられている。また、軸端ストッパ32は、その厚さ寸法が中央ストッパ28よりも大きくされており、内筒金具12から外筒金具14に向かって、中央ストッパ28よりも大きな突出高さで形成されている。なお、中央ストッパ28の軸方向両側に形成された一対の軸端ストッパ32,32は、相互に対称形状とされている。
要するに、本実施形態では、単一のストッパ部材20により、中央ストッパ28と軸端ストッパ32,32,32,32が一体形成されている。なお、ストッパ部材20は、外筒金具14と略同じ軸方向長さとされており、中央ストッパ28だけでなく、各軸端ストッパ32も、その突出先端面が外筒金具14に対して径方向で対向位置せしめられている。
さらに、ストッパ部材20は、その全体が本体ゴム弾性体16に埋設されていることにより、中央ストッパ28の突出先端面に対して中央緩衝ゴムとしての中央ストッパゴム30が加硫接着されて形成されていると共に、各軸端ストッパ32の突出先端面に対して軸端緩衝ゴムとしての軸端ストッパゴム36が加硫接着されて形成されている。要するに、本実施形態では、中央ストッパゴム30と軸端ストッパゴム36が、何れも、本体ゴム弾性体16で一体形成されている。
また、すぐり部24の形成部位では、外筒金具14の内周面が薄肉の緩衝ゴム層としての外筒ストッパゴム26で覆われている。この外筒ストッパゴム26は、本体ゴム弾性体16で一体形成されており、外筒金具14に加硫接着されている。即ち、本実施形態では、中央ストッパ28と中央ストッパゴム30および外筒ストッパゴム26で、中央ストッパ部が構成されている。また、軸端ストッパ32,32とそれらに被着された軸端ストッパゴム36,36および外筒ストッパゴム26で、軸端ストッパ部が構成されている。なお、外筒ストッパゴム26は、すぐり部24の全体に亘って略一定の肉厚寸法とされていると共に、その表面には、小さな凹凸突起が形成されている。なお、図示のものでは、周方向に延びる凹凸条が形成されているが、その具体的形状は限定されない。
ここにおいて、中央ストッパ部を構成する中央ストッパゴム30は、軸方向中央において最も厚肉とされており、軸方向両側に行くに従って次第に内筒金具12側に向かって下傾した外周面形状とされている。
このような厚肉の中央ストッパゴム30を備えた中央ストッパ28は、外筒金具14に被着された外筒ストッパゴム26と径方向に僅かな距離を隔てて対向位置せしめられている。これにより、内筒金具12と外筒金具14の間に軸直角方向(径方向)の大荷重が入力された場合には、内筒金具12と外筒金具14が中央ストッパゴム30が被着された中央ストッパ28および外筒ストッパゴム26を介して互いに当接されることによって、内外筒金具12,14の軸直角方向の相対的な変位量が緩衝的に制限されるようになっている。
一方、軸端ストッパ部を構成する軸端ストッパ32は、すぐり部24内で、内筒金具12から軸直角方向外方に突出しており、その表面に被着された軸端ストッパゴム36の外周面が、外筒金具14に被着された外筒ストッパゴム26の内周面に対して、軸直角方向に所定の離隔距離で対向位置せしめられている。
特に本実施形態では、軸端ストッパ32の突出高さが、中央ストッパ38の突出高さよりも大きくされているが、軸端ストッパゴム36の厚さ寸法よりも中央ストッパゴム30の厚さ寸法が充分に大きくされている。これにより、中央ストッパ部が、軸端ストッパ部よりも径方向外方に大きく突出形成されており、中央ストッパ部を構成する中央ストッパゴム30の外周面と外筒ストッパゴム26の内周面との径方向対向面間距離が、軸端ストッパ部を構成する軸端ストッパゴム36の外周面と外筒ストッパゴム26の内周面との径方向対向面間距離に比して、小さく設定されている。従って、内外筒金具12,14間に軸直角方向の荷重が入力されて内外筒金具12,14が軸直角方向に相対変位せしめられた際には、先ず、中央ストッパ部が当接して、その後、更に内外筒金具12,14の軸直角方向の相対的変位量が大きくなった場合に両側の軸端ストッパ部が当接するようになっている。これにより、軸直角方向のストッパ機能に関して、中央ストッパゴム30の厚さ寸法が軸方向で略山形に変化せしめられていることと相俟って、非線形なばね特性が有効に発揮されるようになっている。
また、各軸端ストッパ32の径方向厚さ寸法(突出高さ)は、内筒金具12の軸方向外方に向かって次第に小さくされている。これにより、縦断面(図1参照)において、軸端ストッパ32の突出先端面が、内筒金具12の中心軸:lに対して所定の角度:αで傾斜している。この傾斜した先端面が、軸端ストッパ32の外筒金具14に対する当接面34とされている。当接面34の傾斜する角度:αは、後述する自動車の操舵時にあってストラットアーム18がこじり変位した際の最大こじり角:β(それ以上の内外筒金具12,14の相対的なこじり変位を制限したいこじり角度)と同じとされている(図3参照)。要するに、当接面34の角度:αは、自動車の要求特性に応じて適宜に設定変更される。また、外筒金具14における軸端ストッパ32の当接面34と軸直角方向で対向位置せしめられた内周面は、本実施形態では、内筒金具12の中心軸:lと平行に延びているが、この外筒金具14の内周面を軸方向に傾斜させることも可能であり、外筒金具14を傾斜させた場合には、外筒金具14と内筒金具12の両方の軸方向傾斜角度の合計値が、車両のストラットアームに設定する最大こじり角:βとなるように設定される。
また、本実施形態では、軸端ストッパゴム36の厚さ寸法が略一定とされていることにより、軸端ストッパゴム36の外周面が、軸端ストッパ32の当接面(外周面)34よりも一回り大きな形態で、当接面34と平行に延びている。即ち、かかる軸端ストッパゴム36の端面が、軸端ストッパ32の当接面34の角度:αと略同じ角度で傾斜している。また、軸端ストッパゴム36は、中央ストッパゴム30とも一体形成されており、それら両ストッパゴム30,36の軸方向端部が、互いに湾曲して乃至は僅かに屈曲して接していることによって、滑らかに接続されている。
軸端ストッパゴム36を備えた軸端ストッパ32からなる軸端ストッパ部は、外筒金具14に被着された外筒ストッパゴム26と軸直角方向に所定の距離を隔てて対向位置せしめられている。内筒金具12と外筒金具14の間にこじり荷重が入力されると、内筒金具12と外筒金具14が相対的にこじられるように相対変位して、本体ゴム弾性体16にこじり変形が生じる。かかるこじり変形の際に、図3にも示されているように、内筒金具12の中心軸:lと外筒金具14の中心軸:l’の間の角度がストラットアーム18の操舵時の最大こじり角:βと同じとなった状態で、内筒金具12と外筒金具14が、軸端ストッパゴム36が被着された軸端ストッパ32および外筒ストッパゴム26を介して軸直角方向で互いに当接されるようになっている。これにより、内外筒金具12,14におけるこじり方向の相対的な変位量が、充分に大きな当接面を備えたストッパ機構(軸端ストッパ部)によって緩衝的に且つ確実に制限され得る。
特に本実施形態では、各すぐり部24に配される一対の軸端ストッパ32,32や軸端ストッパゴム36,36、即ち各4つの軸端ストッパ32や軸端ストッパゴム36における形状や大きさが略同一とされていることにより、ブッシュ10のこじり変形において、軸直角方向一方(例えば図3中、上)のすぐり部24内に位置せしめられた軸方向一方(例えば図3中、左)の軸端ストッパゴム36が外筒ストッパゴム26に当接した際に、軸直角方向他方(例えば図3中、下)のすぐり部24内に位置せしめられた軸方向他方(例えば図3中、右)の軸端ストッパゴム36が外筒ストッパゴム26に当接するようになっている。
また、前述の説明からも明らかなように、すぐり部24内における中央ストッパゴム30の突出高さが、軸端ストッパゴム36の突出高さよりも大きくされている。換言すれば、中央ストッパゴム30と外筒ストッパゴム26の軸直角方向の離隔距離が、軸端ストッパゴム36と外筒ストッパゴム26の軸直角方向の離隔距離よりも小さくされている。これにより、一対のすぐり部24,24が配設された軸直角方向一方向(図2中、左右)に荷重入力されると、内筒金具12と外筒金具14が、主として中央ストッパ28および中央ストッパゴム30を介して互いに当接されるようになっている。また、すぐり部24内における軸端ストッパ36の突出高さが中央ストッパ28の突出高さよりも大きくされていると共に、軸端ストッパゴム36の厚さ寸法が中央ストッパゴム30の厚さ寸法よりも小さくされている。これにより、内筒金具12と外筒金具14が、中央ストッパ28および中央ストッパゴム30を介して当接すると、比較的に柔らかいばね特性が得られると共に、軸端ストッパ34および軸端ストッパゴム36を介して当接すると、比較的に硬いばね特性が得られるようになっている。
上述の如き構造とされた自動車用ストラットアームブッシュ10は、例えば、操舵輪(前輪)のサスペンション機構を構成するダブルウィッシュボーン式サスペンションにあって、キャリアとしてのハブキャリアに対して一対のロアアームが連結されるダブルジョイント構造のサスペンションに好適に採用される。かかるダブルジョイント式サスペンションは、前述の特許文献1,2にも示されている周知構造であるから、その詳細な説明を省略するが、操舵輪が取り付けられるキングピンを備えたハブキャリアと、車両ボデーとの間に配設された複数のサスペンション部材を含んで構成される。
具体的には、図4に概略的に示されているように、ロアアームが車両前後方向に離隔配置された第一のロアアーム(前方に位置するストラットアーム)18と第二のロアアーム37を含む一対のサスペンションアームからなり、各アーム18,37の一方の端部がボールジョイントを介してハブキャリア(図示せず)に連結されている。なお、かかる連結位置を、図4中にA1(第一のロアアーム)およびB1(第二のロアアーム)として図示する。
特に本実施形態では、第一のロアアーム18が第二のロアアーム37よりも車両前方に配されており、平面視において、第二のロアアーム37のキャリアに対する取付位置:B1が車輪39の略中央(車軸となるキングピンの中心軸上付近)に位置せしめられていると共に、第一のロアアーム18のキャリアに対する取付位置:A1が、車輪39の中央から外れた車両前方に位置せしめられている。そして、第二のロアアーム37が、車両の略横方向(車幅方向乃至は車軸方向であって、図4中の左右方向)に延びていると共に、第一のロアアーム18が、車両前後方向や車幅方向に対して所定の角度で傾斜して延びている。
さらに、これら第一のロアアーム18、第二のロアアーム37の各他方の端部:A2,B2には、車両ボデー側への取付部位としてのアームアイ38(図1,3参照)が形成されている。本実施形態では、第一及び第二のロアアーム18,37として湾曲形状等のものも採用され得るが、図4では、簡易的に、そのアーム中心軸を図示するものとする。アーム中心軸は、ロアアーム18,37において、その長手方向一方の端部におけるキャリアへの取付位置A1(B1)と、長手方向他方の端部における車両ボデーへの取付位置A2(B2)とを直線でつないだ線とする。車両ボデーは、ボデー本体(メインフレーム)の他、サスペンションフレーム等のサブフレームであっても良い。
また、本実施形態に係るブッシュ10は、外筒金具14が第一のロアアーム18のアームアイ38に圧入されて、第一のロアアーム18が外筒金具14の略軸方向中央部分に位置せしめられた形態で、嵌着固定されている。本実施形態では、第一のロアアーム18のアーム中心軸に対して、ブッシュ10の中心軸(内外筒金具12,14の中心軸)が直交するように装着されている。また、このブッシュ10の中心軸が略水平方向に延びるようにして、自動車に装着される。
なお、ブッシュ10の内筒金具12は、その内孔に図示しない固定ボルトが挿通されて、この固定ボルトを介して車両ボデー側部材に固定される。特に本実施形態では、各一対のすぐり部24や中央ストッパ28、軸端ストッパ32,32が設けられたブッシュ10の軸直角方向一方向(図2中、左右)がアーム中心軸が延びる方向となるように組み付けられる。
これにより、第一のロアアーム18、第二のロアアーム37が、ハブキャリアと車両ボデー側部材の間において、ボールジョイントの変位およびブッシュ10における本体ゴム弾性体16の弾性変形に基づき、それぞれ独立して揺動可能に配設されていると共に、操舵輪がそれらのアーム18,37を含む複数のサスペンション部材を介して車両ボデーに懸架されている。そして、ストラットアームブッシュ10を介して車両ボデー側に連結された第一のロアアーム18は、車両前後方向に対して所定の角度で傾斜して延びていて、サスペンションの車両前後方向の力を支えることとなる。
上述の如きダブルジョイント式サスペンションに装着されたストラットアームブッシュ10においては、ストラットアーム(第一のロアアーム)18の車両ボデー側への取付部位:A2に装着される。
すなわち、図4に示されているように、低速走行時にステアリングを最大に切った場合には、ストラットアーム18を含むサスペンション部材には、ステアリング操作によって静的なステア操作力として及ぼされる外力だけでなく、キャンバスラストやスリップ角等によって車輪に作用せしめられるコーナリングフォースが作用せしめられる。
このコーナリングフォースは、図4中の矢印:F1,F2に示すように、車輪39に対して略横方から車軸方向に及ぼされることとなる。そして、このコーナリングフォースが、ストラットアーム18を含む各サスペンション部材に作用することにより、各サスペンション部材と車両ボデーの連結部位に装着されたストラットアームブッシュ10を含むサスペンションブッシュの弾性変形が生ぜしめられる。サスペンションブッシュが弾性変形すると、その分だけ、サスペンション部材の車両ボデーへの連結位置(例えば、図4中のA1,A2,B1,B2)が、変化する。その結果、特にダブルジョイント式サスペンションでは、サスペンション部材18,37の変位が、車輪39の操舵角の変化を生ぜしめるのである。
要するに、ダブルジョイント式サスペンションでは、ステアリングを大きく切って大きなコーナリングフォースが及ぼされると、静的にステアリング操作することで予想される程度のサスペンションブッシュの弾性変形によるサスペンション部材の変位に伴う操舵角への影響(図4中、点線で示されている状態)を超えて、それ以上にサスペンションブッシュが大きく弾性変形することに起因してサスペンション部材の変位量が大きくなって、車輪の操舵角が静的な設計値以上に大きく(図4中のθ1,θ2の分だけ)なってしまうのである。
なかでも、図4から明らかなように、内切側の車輪(図4中の右輪)においては、かかるコーナリングフォースが、ストラットアーム18の略軸方向に作用することとなる。それ故、ストラットアーム18の軸方向変位量が大きくなって、車輪のコーナリングフォースに起因する操舵角の増大:θ1が一層大きくなってしまう。このために、車輪がスタビライザバー(図示せず)やタイヤハウス,サスペンション部材等に緩衝するおそれがある。
なお、このような問題に対処するために、例えば、上述の如きストラットアームブッシュ10の軸直角方向のばね剛性を充分に大きくして、ストラットアーム18の軸方向変位を抑えることも考えられる。しかし、それでは、特に前後方向の段差乗り超え時等の乗り心地を確保するために柔らかい軸直角方向ばね特性が要求されるストラットアームブッシュ18において、要求特性が満足されなくなって乗り心地が悪くなることが避けられない。従って、現実的ではない。
ここにおいて、本実施形態のブッシュ10にあっては、軸直角方向のストッパ機構に加えて、それとは実質的に独立して、こじり方向で作用するストッパ機構を採用した。それ故、上述の如きコーナリングフォースが及ぼされた場合でも、ストラットアーム18がこじり方向に傾動することに注目し、そのこじり方向の傾動を確実に抑え、しかも、こじり方向の入力と同時に軸直角方向の荷重が入力されるというコーナリングフォースの作用時における特徴的な形態において、そのような状況下では、充分に難いばね剛性を有効に発揮し得るのである。
換言すれば、車両の通常走行状態下では、車輪が略前後方向に向いており、その状態で入力される段差乗り越え等の荷重は、ストラットアーム18の略軸方向に及ぼされることから、ブッシュ10には略軸直角方向の荷重として及ぼされることとなり、こじり方向の荷重入力は比較的に小さいと考えられる。それ故、こじり方向のストッパ機構による難いばね剛性は悪影響を与えず、すぐり部24,24と柔らかい中央ストッパ部によって発現される柔らかいばね特性により、良好な乗り心地が実現されることとなる。
一方、低速で大きくステアリングを切った場合には、前述の如くコーナリングフォースによってストラットアーム18が傾動してブッシュ10に対して大きなこじり方向の荷重に及ぼされる。従って、この状態で、図3に示されているように、軸端ストッパ部が有効に作用して、軸直角方向すなわちストラットアーム18の中心軸方向でも充分に難いばね剛性が発揮されるのである。それ故、ストラットアーム18の軸方向変位も抑えられて、コーナリングフォースに起因する過度の車輪の操舵角の発生が抑えられるのである。
その結果、車両の良好な乗り心地と、車輪の想定外の操舵角の発生の防止とが、両立して実現され得ることとなり、車輪の過度の操舵角の発生に起因する他部材への緩衝が効果的に防止されることとなる。
次に、図5,6には、本発明の第二の実施形態としての自動車用ストラットアームブッシュ40が示されている。以下の説明において、前記第一の実施形態と実質的に同一の構造とされた部材および部位については、図中に第一の実施形態と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明を省略する。
詳細には、中央ストッパ28が、軸端ストッパ42と別体形成されて、内筒金具12に嵌着固定されていると共に、本体ゴム弾性体16と一体形成された中央ストッパゴム30が、軸端ストッパゴム44と別体形成されて、中央ストッパ28の外周面に被着されている。
本実施形態に係る軸端ストッパ42は、内筒金具12や外筒金具14と別体形成された環状硬質部材としての筒状金具46の一部を構成している。筒状金具46は、薄肉の略円筒形状を有する円筒状部48を備えている。円筒状部48の内径寸法が、内筒金具12の外径寸法よりも僅かに大きくされている。また、円筒状部48の軸方向一方の端部が、軸直角方向外方に広がると共に、円筒状部48の軸方向他方に向かって折り返すように屈曲して延びている。この屈曲した部位が、円筒状部48の中心軸に対して所定の角度:α’で傾斜しており、軸端ストッパ42として構成されている。即ち、本実施形態の軸端ストッパ42は、周方向に連続して延びていると共に、軸端ストッパ42の基端部分が一体形成された円筒状部48の軸方向一方から軸端ストッパ42の突出先端部分側の円筒状部48の軸方向他方に向かって次第に径寸法が小さくされたテーパ形状を呈している。
また、軸端ストッパ42の外周面には、軸端ストッパゴムとしての軸端ストッパゴム44が周方向の全体に亘って加硫接着されている。要するに、軸端ストッパゴム44は、軸端ストッパ42を備えた筒状金具46を含む一体加硫成形品として形成されている。軸端ストッパゴム44は略一定の厚さ寸法で軸端ストッパ42を被覆していることによって、軸端ストッパゴム44の外周面が、軸端ストッパ42よりも一回り大きなテーパ形状とされていると共に、軸端ストッパ42が傾斜する方向と平行に延びている。この軸端ストッパゴム44が被着された軸端ストッパ42の外周面が、外筒金具14に対する当接面50とされている。なお、本実施形態に係る軸端ストッパゴム44は、軸端ストッパ42と円筒状部48の対向面間にも回されて、円筒状部48の外周面と軸端ストッパ42の内周面に加硫接着されている。
軸端ストッパ42と軸端ストッパゴム44を備えた筒状金具46が一対用意され、内筒金具12の軸方向両端部が、各筒状金具46における軸端ストッパ42の基端部側から圧入されている。これにより、一対の筒状金具46,46が、中央ストッパ28を挟んだ内筒金具12の軸方向両端部に嵌着固定されている。また、軸端ストッパ42及び軸端ストッパゴム44が、一対のすぐり部24,24内及び本体ゴム弾性体16の一対の凹所22,22内に所定の高さで突出している。それによって、周方向に連続して延びる軸端ストッパ42及び軸端ストッパゴム44が、外筒ストッパゴム26が被着された外筒金具14と全体に亘って、軸直角方向で所定距離を隔てて対向位置せしめられている。
また、筒状金具46の中心軸と内筒金具12の中心軸:lが同一線上に位置せしめられていることによって、軸端ストッパ42の当接面50が、内筒金具12の中心軸:lに対して所定の角度:α’で傾斜している。当接面50の傾斜する角度:α’は、第一の実施形態と同様に、自動車の操舵時にあってストラットアーム18がこじり変位した際の最大こじり角:β’と同じとされている(図7参照。)。
このような構造とされたストラットアームブッシュ40においては、第一の実施形態と同様に、ダブルジョイント式サスペンションのストラットアーム18に装着されることによって、操舵時にストラットアーム18のこじり変位に伴いブッシュ40にこじり変形が生ぜしめられる。そこにおいて、内筒金具12と外筒金具14がストラットアーム18の最大こじり角:β’に相当する角度:α’で傾斜した軸端ストッパ42の当接面50を介して当接することにより、こじり変形が確実に制限される。それ故、第一の実施形態と同様に、ストラットアーム18のこじり変位の抑制効果が発揮されて、該変位に起因する操舵角のずれが好適に抑えられることから、操向性が安定して得られると共に、タイヤの他部材への干渉が有利に回避されるのである。
特に本実施形態では、軸端ストッパ42が周方向の全体に亘って連続して延びて、外筒金具14と対向せしめられていることにより、ストッパの耐荷重性能が有利に発揮され得る。また、各種の方向からのこじり荷重の入力に際して、内筒金具12と外筒金具14の軸端ストッパ42を介した当接が容易に実現される。それ故、特に、自動車の走行状況や車両特性等に応じて不規則なこじり変形が及ぼされるストラットアームブッシュに対して好適に採用され得る。
また、本実施形態では、軸端ストッパ42及び軸端ストッパゴム44と中央ストッパ28及び中央ストッパゴム30が、それぞれ別体形成されていることによって、各ストッパのばね特性や強度等の設計自由度が大きくなり、目的とするストッパ特性や非線形なばね特性等が一層有利に得られる。
また、軸端ストッパゴム44と中央ストッパゴム30が別体形成されていることによって、各ゴムの成形型の構造が簡単となり、製造コストの低減等が有利に図られ得る。
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これらはあくまでも例示であり、これら実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでなく、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様で実施可能である。また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
例えば、軸端ストッパ32,42や中央ストッパ28、軸端ストッパゴム36,44、中央ストッパゴム30における形状や大きさ、構造、配設位置、数等の形態は、例示の如きものに限定されない。
前記実施形態では、軸端ストッパ32,42が、内筒金具12から外筒金具14に向かって突出していたが、例えば、軸端ストッパを外筒金具から内筒金具に向けて突出させたり、或いは内筒金具と外筒金具の両方から各一方に向かって突出させて、両軸端ストッパを軸直角方向で対向位置せしめたり、対向位置せしめなくとも良い。
また、前記第一の実施形態では、各一対の軸端ストッパ32,32が内筒金具12を挟んだ軸直角方向一方向(図2中、左右)で対向位置せしめられていると共に、前記第二の実施形態では、軸端ストッパ42が内筒金具12の周りに連続して延びる環状体とされていたが、例えば、周方向に所定の長さで延びる軸端ストッパを内筒金具の周りに一又は二以上設けることも可能である。
また、前記実施形態では、軸端ストッパ32,42の当接面34,50に軸端ストッパゴム36,44が被着されていると共に、外筒金具14の内周面に外筒ストッパゴム26が被着されていたが、例えば、ストッパゴムを軸端ストッパの当接面と外筒金具の内周面の一方にだけ配したり、ストッパゴムを配設しなくとも良い。即ち、ストッパゴムは必要に応じて配されるものであり、必須の部材でない。
また、前記実施形態では、ストラットアームブッシュが、ダブルウィッシュボーン式のサスペンションに適用されるものの具体例が示されていたが、例えば他の懸架方式のサスペンションに対しても適用可能である。
また、後輪が操舵輪として機能する場合は、後輪を支承する支持部材に連結されるストラットアームの車両ボデー側への取付部位に本発明のストラットアームブッシュを装着しても良い。
本発明の第一の実施形態としてのストラットアームブッシュを示す縦断面説明図であって、図2のI−I断面に相当する図である。 図1におけるストラットアームブッシュを示す一側面説明図である。 図1におけるストラットアームブッシュが自動車に装着された際の一動作状態を示す縦断面説明図である。 本発明が適用されるダブルジョイント式サスペンションにおける作動を説明するための概略図である。 本発明の第二の実施形態としてのストラットアームブッシュを示す縦断面説明図であって、図6のV−V断面に相当する図である。 図5におけるストラットアームブッシュを示す一側面説明図である。 図6におけるストラットアームブッシュが自動車に装着された際の一動作状態を示す縦断面説明図である。
符号の説明
10 ストラットアームブッシュ
12 内筒金具
14 外筒金具
16 本体ゴム弾性体
18 ストラットアーム
24 すぐり部
26 外筒ストッパゴム
28 中央ストッパ
32 軸端ストッパ
34 当接面
36 軸端ストッパゴム
38 アームアイ

Claims (8)

  1. インナ軸部材とその外周側に離隔配置したアウタ筒部材を本体ゴム弾性体で連結して、該インナ軸部材を挟んだ両側に一対のすぐり部を設けると共に、該すぐり部の軸方向中間部分で該インナ軸部材と該アウタ筒部材の少なくとも一方の側から該すぐり部内に突出する中央ストッパ部を設けた構造とされており、ダブルジョイント式サスペンションにおけるストラットアームの車両ボデー側への取付部位に装着されるストラットアームブッシュにおいて、
    前記中央ストッパ部の軸方向両側でそれぞれ前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出する硬質の軸端ストッパを設けて、該軸端ストッパを介して該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向で相互に当接せしめられるようにすると共に、かかる当接面の少なくとも一方に軸端緩衝ゴムを設けて軸端ストッパ部を構成し、且つ、前記ストラットアームにおける操舵時の最大こじり角に相当する角度だけ該軸端ストッパの当接面を該インナ軸部材の中心軸に対して傾斜させると共に、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向で相対変位せしめられた際に、該軸端ストッパ部よりも先に該中央ストッパ部が当接するようにしたことを特徴とするストラットアームブッシュ。
  2. 前記本体ゴム弾性体の軸方向両側において、前記軸端ストッパを周方向の全周に亘って前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出せしめて、該軸端ストッパを介しての該インナ軸部材と該アウタ筒部材の軸直角方向の当接面を周方向の全周に亘って形成した請求項1に記載のストラットアームブッシュ。
  3. 前記軸端緩衝ゴムを、前記本体ゴム弾性体と別体形成した請求項1又は2に記載のストラットアームブッシュ。
  4. 前記インナ軸部材および前記アウタ筒部材に対して別体形成された環状硬質部材を該インナ軸部材または該アウタ筒部材に嵌着固定することにより前記軸端ストッパが構成されている請求項1乃至3の何れか一項に記載のストラットアームブッシュ。
  5. 前記軸端緩衝ゴムの当接面を凹凸形状とした請求項1乃至4の何れか一項に記載のストラットアームブッシュ。
  6. 前記中央ストッパ部に比して、前記軸端ストッパ部の方が軸直角方向での当接に際してのばね定数が小さくされている請求項1乃至5の何れか一項に記載のストラットアームブッシュ。
  7. 前記中央ストッパ部が、前記インナ軸部材と前記アウタ筒部材の少なくとも一方の側から他方の側に向かって突出する硬質の中央ストッパと、該中央ストッパを介しての該インナ軸部材と該アウタ筒部材の軸直角方向での当接面の少なくとも一方に設けられた中央緩衝ゴムとによって構成されており、且つ、該中央ストッパの軸直角方向の突出高さが前記軸端ストッパの軸直角方向の突出高さよりも小さくされていると共に、該中央緩衝ゴムの軸直角方向の厚さ寸法が、前記軸端緩衝ゴムの軸直角方向の厚さ寸法よりも大きくされており、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が軸直角方向に相対変位せしめられた際に、該インナ軸部材と該アウタ筒部材が、該軸端ストッパと該軸端緩衝ゴムからなる前記軸端ストッパ部を介しての当接に先立って、該中央ストッパと該中央緩衝ゴムからなる該中央ストッパ部を介して当接せしめられるようになっている請求項1乃至6の何れか一項に記載のストラットアームブッシュ。
  8. ストラットアームを含む複数のサスペンション部材によって構成されており、該ストラットアームにおける長手方向一方の端部がストラットアームブッシュを介して車両ボデー側に取り付けられると共に、該ストラットアームにおける長手方向他方の端部がボールジョイントを介してキャリア側に取り付けられたダブルジョイント式サスペンションにおいて、
    請求項1乃至7の何れか一項に記載のストラットアームブッシュを用いると共に、前記ストラットアームにおける軸方向両端部の前記車両ボデー側および前記キャリア側への取付位置をつなぐアーム軸方向線に対して該ストラットアームブッシュの中心軸が直交するようにして、該ストラットアームブッシュを該ストラットアームと該車両ボデーの間に装着したことを特徴とするダブルジョイント式サスペンション。
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