JP2007100957A - 液圧式ダンパを備えている弾性軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に車両に使用することができ、長い寿命を有し、かつ振幅の大きな振動が負荷された場合にも騒音が発生しない液圧式ダンパを備えている弾性軸受を提供する。
【解決手段】 本発明の弾性軸受は、軸受コアと、軸受スリーブと、軸受コアと軸受スリーブの間に配置されている弾性体とからなる軸受ばねと、少なくとも１つの流路を介して相互に接続されているとともに流体で満たされている少なくとも２つの作用室とからなる液圧式ダンパを備えており、弾性軸受の自由行程が１つ又はそれ以上のエンドストップによって制限され、軸受スリーブ（３）と弾性体（４）の間に挿入可能な挿入部材（10）が配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性軸受に関し、より詳細には、軸受コア及び、軸受スリーブ及び、軸受コアと軸受スリーブの間に配置されている弾性体からなる軸受ばね及び、少なくとも１つの流路を介して相互に接続されているとともに流体で満たされている少なくとも２つの作用室からなる液圧式ダンパを備えている弾性軸受であって、その弾性軸受の自由行程が１つ又はそれ以上のエンドストップによって制限されている弾性軸受に関する。

液圧式ブッシュとも呼ばれる液圧式ダンパを備えている弾性軸受は多様な目的に使用される。そのような軸受は、逆方向に作用する力を吸収することができるように設計されている。この場合、主要な力は軸受コアと軸受スリーブ間に配置されている弾性体により吸収される。例えば、自動車のエンジンにより惹起されるか、又は路面からシャーシにもたらされる高周波の振動は、作用室内に収容されている流体によって、その流体が流路を貫流することによって減衰される。特に大きな振幅はエンドストップにより制限される。

好ましくは、そのような弾性軸受はシャーシ用軸受として使用され、しかも自家用車の、走行方向前方の軸に対するアンバランスな衝撃の結果として生じる振動を減衰するために使用される。多くの場合に、そのような軸受を結合要素として走行方向後方のストラットとボデーの間に取り付けることが最も効果的である。前輪駆動の車両の場合には駆動トルクの結果として生じる引張力がこの区間全体にわたってもたらされる。制動の際、著しい圧縮力が、ストラット全体にわたって、すなわち軸受全体にわたって伝えられる。この圧縮力は重い車両の場合にはピーク値30 kNに達する。この圧縮力がシャーシ用軸受を損なわないように、予防策が講じられている。つまり、軸受は、比較的小さな抵抗力のみが克服されなければならない車両が自由に走行する状態の場合、ばね圧縮はストッパまでの自由行程よりも小さくなるように設計されている。しかしながら、加速又は制動の際、力は、自由行程よりも大きなばね行程が必要となるまで増大し、その結果、ストッパによる止めが行なわれる。これは、しばしば騒音発生という結果をもたらす。これを回避するためにストッパを著しく弱く形成することができるが、しかしながら、その場合にはストッパの寿命が短縮されるという結果がもたらされる。

大きな振幅をもつ振動を付加的に減衰するために、スプリングチャンバ内部で弾性体の上部と下部で外側の軸受スリーブに固定され、かつ内部部材の近くにまで突出する略ポット形状又は断面コの字形に形成された弾性的なストッパを有する弾性軸受ブッシュが公知である（例えば特許文献１参照）。このストッパは、ストッパ自体と軸受スリーブ間に、流路を介して相互に接続され、かつ流体で満たされている流体室を備えている。

変位の大きさを越え、かつ一定の非線形の減衰特性を有する減衰をもたらす、振幅を減衰するための他の可能性が公知である（例えば特許文献２参照）。特許文献２に記載されている装置では、軸受コアと軸受スリーブの内壁の間の室部の少なくとも１つの中に、液圧により支持されている実質上非弾性のディスプレイサー又は変位抑制体が配置され、そのディスプレイサーは無負荷の状態で基準面に対して所与の距離を有し、かつディスプレイサーとこれを支持する部材との間に、高さの低い変位チャンバが変位面の間に形成され、この変位チャンバは少なくとも１つの絞り開口部を介してもう１つの流体チャンバと接続されている。このような軸受はその製造に比較的費用がかかる。特許文献２に記載のものと類似の実施形態がさらに公知である（例えば特許文献３、４参照）。

軸受の自由行程を制限するバンプストップが作用室中に備えられている液圧式ダンパを備えているスリーブ形状ラバースプリングが公知である（例えば特許文献５参照）。
独国特許出願公開第4307559号明細書 独国特許出願公開第19626535号明細書 独国特許出願公開第10350994号明細書 独国特許出願公開第10351069号明細書 欧州特許第0384007号明細書

本発明は、特に車両に使用することができ、長い寿命を有し、かつ振幅の大きな振動が負荷された場合にも騒音が発生しない液圧式ダンパを備えている弾性軸受の提供を課題とする。

上記課題は、軸受コアと、軸受スリーブと、軸受コアと軸受スリーブの間に配置されている弾性体とからなる軸受ばねと、少なくとも１つの流路を介して相互に接続されているとともに流体で満たされている少なくとも２つの作用室とからなる液圧式ダンパを備えている弾性軸受であって、弾性軸受の自由行程が１つ又はそれ以上のエンドストップによって制限されているものにおいて、軸受スリーブと弾性体の間に挿入可能な挿入部材が配置されていることを特徴とする弾性軸受によって解決される。すなわち上記課題は、請求項１に記載する特徴を有する弾性軸受により解決される。請求項２から17には、本発明の弾性軸受の有利な発展形態を記載する。

本発明の軸受においては、作用室の少なくとも１つの中に挿入部材が配置され、この挿入部材は軸受スリーブと弾性体の間に挿入されている。本発明の挿入部材は、他の軸受部品とは無関係に製造することができ、その結果、挿入部材の作動様式を他の部品とは全く別個に調整することができる。したがって、使用する材料を選択することによって、その減衰作用を、軸受において所与の比率にきわめて正確に調整することができる。例えば、意図的に、摺動するように選択することもできる。

挿入部材の種々の形状を、軸受の形状に適合させることができる。しかしながら、挿入部材が、軸方向に延伸する弾性材料からなるウェブを介して相互に接続されている外側シェル及び内側シェルによって形成されていることが好ましい。挿入部材の使用によって、軸受の自由行程を二分割することが実現され、この２つの自由行程は、軸受コアの外壁と挿入部材の内側シェルの内壁との間の第１の自由行程と、内側シェルの外壁と外側シェルの内壁との間のもう１つの自由行程とすることができる。このような自由行程の二分割は、各作用室中に挿入部材をそれぞれ挿入、配置することによって、軸受に作用する力の両方向で実施することができる。外側シェルは、半径方向の断面において弧の一部をなすように半円形に形成され、かつ軸方向で作用室を画定する側壁の間に差し込まれ、配置されている。この場合、外側シェルの外壁は、軸受スリーブの内壁と互いの面が揃うように接している。内側シェル自体は、略サドル形の形状であり、かつ補強された中央部を有する。

内側シェルと軸受コアの間の接触摩擦ができる限り小さくなるように、かつ接触摩擦が小さいことによりストッパの摩耗を最小とするために、軸受コアは、ストッパ領域内で、半径方向及び軸方向に略アーチ状に形成され、ストッパに対応する軸受コアのストッパ領域の部分は、軸方向の断面及び半径方向の断面において、アーチ形状をなすように外側に膨出するように形成されている。さらに、軸受コアのストッパ領域の部分は、エラストマー層で被覆されている。

薄いエラストマー層からなる被覆を、挿入部材の内側シェル及び外側シェルの、互いに対向し、かつ挿入部材のウェブ間に挟まれている部分の表面に設けることもできる。

軸受の作用室は、外側シェル内に設けられている流路を介して相互に接続されている。各作用室にそれぞれ、エンドストップが挿入されていることが好ましい。作用室自体は、軸方向に膨らむ膨張壁によって分離、画定されている。膨張壁は、作用室のポンプ作用及びこれに伴って生じる流路を介する流体の貫流を可能にする。軸受スリーブと膨張壁を確実に固定するために、膨張壁はその半径方向の終端部に硬い末端リングを備えている。膨張壁を軸方向で予荷重することによって、末端リングは挿入部材の外側シェルに押しつけられ、その結果、流体を漏らさない液密な結合が達成される。軸受コアの軸及び軸受スリーブの軸は、軸受が負荷された状態で、互いに心がずれた状態で位置合わせされる。

本発明は、軸受コアと、軸受スリーブと、軸受コアと軸受スリーブの間に配置されている弾性体とからなる軸受ばねと、少なくとも１つの流路を介して相互に接続されているとともに流体で満たされている少なくとも２つの作用室とからなる液圧式ダンパを備えている弾性軸受であって、弾性軸受の自由行程が１つ又はそれ以上のエンドストップによって制限されているものにおいて、軸受スリーブ（３）と弾性体（４）の間に挿入可能な挿入部材（10）が配置されていることを特徴とする。

本発明の構成によれば、特に車両に使用することができ、長い寿命を有し、かつ振幅の大きな振動が負荷された場合にも騒音が発生しない液圧式ダンパを備えている弾性軸受を製造することが可能となる。

次に、図面に示す実施例に基づき本発明をさらに説明する。

本発明の弾性軸受１は、軸受コア２と、外側の軸受スリーブ３と、軸受コア２及び軸受スリーブ３の間に配置されて軸受ばねとして機能する弾性体４とからなる（図１）。弾性体４の周方向両側に、流体で満たされている作用室５及び６が設けられている。この実施形態では、作用室５は加速動作中に機能し、一方、作用室６は制動動作中に機能するように構成されている。これら２つの作用室５と６は、流路７を介して、流体が連通するように接続されている。軸受コア２の軸８と軸受スリーブ３の軸９は、軸受が負荷されていない状態で互いの心がずれるように配置、構成されている。

各作用室５、６内において、軸受スリーブ３と、軸受コア２を備えている弾性体４との間に、別個の挿入部材10がそれぞれ挿入されている。挿入部材10は、外側シェル11と、内側シェル12と、弾性材料製の軸方向に延びるウェブ13とから形成されている。外側シェル11を熱可塑性プラスチックから製造することができる。しかしながら、外側シェルの材料として金属ダイカスト又は他の材料の使用も可能である。外側シェル11は、その外側に、２つの作用室５及び６を相互に円周方向に接続する流路７を備えている。この場合には、流体は流路７中でダンピングマス、減衰質量体として利用される。内側シェル12を外側シェル11と同じ材料から製造することができる。外側シェル11が、半径方向の断面において弧の一部をなすように半円形に形成され、かつ作用室５、６を画定する側壁14の間で軸方向に延伸するように形成され、一方、内側シェル12は、補強された中央部15を有する略サドル形の形状をなす。外側シェル11は、その外壁が軸受スリーブ３の内壁と面が揃うように接している。軸受コア２と内側シェル12ができるだけ小さな面積を介して接するように、内側シェル12の内径Ｒは、軸受コア２の外径ｒよりも大きくなるように選択されている（図２参照）。軸受コア２と内側シェル12ができるだけ小さな面積を介して接することを補助するために、軸受コア２は、内側シェル12に対向するストッパ領域内で同じく軸方向に、軸方向の断面において、アーチ形に膨出するように形成されている（図１参照）。さらに、軸受コア２は、そのストッパ領域内の部分をエラストマー層16により被覆されている。同様のエラストマー層17が、挿入部材10のウェブ13間に挟まれている外側シェル11及び内側シェル12の互いに対向する部分の表面にも設けられている。作用室５、６の側壁14は、負荷が作用した場合に膨張する膨張壁として形成され、すなわち、強い負荷が加わった場合には、作用室５、６内の流体による圧力に対して撓みかつ内側に折れ曲がる。この撓みかつ折れ曲がるプロセスは、膨張壁14が内側に向かってアーチ形に張り出す形状であることによって促進される。この実施形態では、膨張壁14は内側シェル12の軸方向の側面に接触し、かつさらなるばね圧縮により、その箇所で回転する。膨張壁14の半径方向の終端部26に、プラスチック製もしくは金属製の硬い末端リング19が設けられている。軸受ばね４と挿入部材10とを備えている軸受コア２を軸受スリーブ３中へ取付つける際に、軸受１の内部部材は軸方向に予荷重が与えられる。これは、軸受の内部部材を軸受スリーブ３中へ圧入することによってもたらされ、このとき、軸受スリーブ３の軸方向の端部は半径方向内側に折り曲げられる。

図１及び２は、軸受がそれぞれ荷重を負荷されていない状態を示している。この場合、軸受スリーブ３の軸９と軸受コア２の軸８は、相互に距離20だけ離れている。弾性体４は、軸受コア２を図１及び２に示す位置に保持する。このとき、軸受コア２は、エラストマー層16によって形成されている軸受コア２の外壁で、軸受のストッパ領域内で図中上側に示す内側シェル12の内壁21に接している。これらの図１及び２の下部に示す軸受コア２と内側シェル12の内壁21との間に、自由行程22が存在する。しかしながら、軸受が負荷を受ける場合には、この自由行程22はおおよそ半分にまで減少し、つまり、負荷を受ける場合には、距離20だけずれている軸８及び９がほぼ重なり合うこととなる。この場合には、図中上部及び図中下部に示す軸受コア２と内側シェル12の内壁21との間にほぼ同じ自由行程22が形成され、この自由行程は、軸受の規定運転時のばね行程に相当する。振動の振幅に応じて、本発明の軸受は軸受コア２と内側シェル12の間でばね作用をもたらす。このとき、同時に、２つの作用室５と６の間の流路７を介して、振動の減衰が達成される。振幅が自由行程22の大きさを越えるとただちに、対応する挿入部材10が有効になり、機能する。軸受コア２は、内側シェル12の内壁21に当接し、さらに内側シェル12を半径方向外側に向けて押圧し、そして、どちらもエラストマー層17により覆われている内側シェル12の外壁と外側シェル17の内壁の間の、軸受の内側シェル12と外側シェル11の間のギャップによって形成されているもう１つの自由行程23の間隔が縮小する。しかも、両方のエラストマー層17が相互に接するまで、したがって内側シェル12と外側シェル11が相互に接するまで、ウェブ13は押しつぶされ、それにより、エンドストップとして機能するまで、ウェブ13は押しつぶされる。ウェブ13に対する材料の選択及び/又はウェブ13の構造的な形状は、増大する負荷される力にしたがい、エンドストップの所望の緩やかな上昇が達成されるように選択される。このようにして、本発明の弾性軸受では、きわめて高い走行快適性が達成される。

図３には流路７の経路を示す。流路７は、開口部24及び25を介して作用室５及び６を接続している。この実施形態では、２つの挿入部材10が同一に形成され、互いに対称に配置されている。

本発明の精神の範囲内では、外側シェルとウェブが同じ弾性材料から形成されている場合が有利である。この構成では、加硫工程がより簡略化される。この実施形態では、ゴムの輪郭が外側シェルの機能をもたらす。

本発明の弾性軸受の縦断面図を示す。、 図１に示す弾性軸受の線Ａ-Ａにおける断面を示す。 図１に示す弾性軸受の線Ｂ-Ｂにおける断面を示す。

符号の説明

１ 弾性軸受
２ 軸受コア
３ 軸受スリーブ
４ 弾性体
５、６ 作用室
７ 流路
８ 軸受コアの軸
９ 軸受スリーブの軸
１０ 挿入部材
１１ 外側シェル
１２ 内側シェル
１３ ウェブ
１４ 側壁
１５ 中央部
１６、１７ エラストマー層
１９ 末端リング
２１ 内側シェルの内壁
２２、２３ 自由行程
２４、２５ 開口部
２６ 終端部

Claims (17)

1. 軸受コアと、軸受スリーブと、該軸受コアと該軸受スリーブの間に配置されている弾性体とからなる軸受ばねと、少なくとも１つの流路を介して相互に接続されているとともに流体で満たされている少なくとも２つの作用室とからなる液圧式ダンパを備えている弾性軸受であって、当該弾性軸受の自由行程が１つ又はそれ以上のエンドストップによって制限されているものにおいて、
   前記軸受スリーブ（３）と前記弾性体（４）の間に挿入可能な挿入部材（10）が配置されていることを特徴とする弾性軸受。
2. 前記挿入部材（10）が、軸方向に延伸する弾性材料からなるウェブ（13）を介して相互に接続されている外側シェル（11）及び内側シェル（12）によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弾性軸受。
3. 前記弾性軸受（１）の自由行程が、前記軸受コア（２）の外壁（16）と前記挿入部材（10）の内側シェル（12）の内壁（21）との間の第１の自由行程（22）及び、前記内側シェル（12）の外壁（17）と前記外側シェル（11）の内壁（17）との間のもう１つの自由行程（23）からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性軸受。
4. 前記外側シェル（11）が、半径方向の断面において弧の一部をなすように形成され、かつ前記作用室（５、６）を画定する側壁（14）の間で軸方向に延伸していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の弾性軸受。
5. 前記外側シェル（11）が、その外壁が前記軸受スリーブ（３）の面と揃うように挿入可能であることを特徴とする請求項４に記載の弾性軸受。
6. 前記内側シェル（12）が、サドル形の形状を有し、かつ補強された中央部（15）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の弾性軸受。
7. 前記軸受コア（２）が、ストッパ領域内で、半径方向及び軸方向に膨らむアーチ形状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の弾性軸受。
8. 前記軸受コア（２）が、前記ストッパ領域内でエラストマー層（16）により被覆されていることを特徴とする請求項７に記載の弾性軸受。
9. 前記外側シェル（11）及び内側シェル（12）の互いに対向し、かつ前記ウェブ（13）の間に挟まれている部分の表面がそれぞれ、薄いエラストマー層（17）で被覆されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の弾性軸受。
10. 前記作用室（５、６）が、前記外側シェル（11）内に設けられている流路（７）を介して相互に接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の弾性軸受。
11. 前記作用室（５、６）のそれぞれに前記挿入部材（10）が設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の弾性軸受。
12. 前記作用室（５、６）が、軸方向において膨張壁（14）によって閉鎖されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の弾性軸受。
13. 前記膨張壁（14）の半径方向の終端部（26）に硬い末端リング（19）が設けられていることを特徴とする請求項１２に記載の弾性軸受。
14. 前記膨張壁（14）に、軸方向に予荷重が与えられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の弾性軸受。
15. 前記軸受コア（２）の軸（８）と前記軸受スリーブ（３）の軸（９）が、前記軸受（１）の負荷されていない状態で、互いの心がずれるように配置されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の弾性軸受。
16. 前記膨張壁（14）の内側が、ばね圧縮の際、前記内側シェル（12）の軸方向の側面に支持され、かつその箇所で回転することを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載の弾性軸受。
17. 前記外側シェル（11）とそれに付属するウェブ（13）が、一体化されている要素であり、かつ同じ弾性材料からなることを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の弾性軸受。

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