JP2008057731A - ブッシュ構造およびその製造方法 - Google Patents

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法和 黒須
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Abstract

【課題】外筒内の弾性部材を簡単に圧縮状態に保つことで、弾性部材の耐久性を高めることができるブッシュ構造およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ブッシュ構造12は、中空状に形成された外筒21と、外筒21内に同軸上に設けられた中空状の内筒22と、内筒22および外筒21間に介在されたゴム部材23とを有する。このブッシュ構造12は、ゴム部材23が、内筒22および外筒21間に設けられた後、内筒22を拡径することで圧縮状態に保たれている。
【選択図】図3

Description

本発明は、アウターカラー内にインナーカラーが設けられ、インナーカラーおよびアウターカラー間に弾性部材が介在されたブッシュ構造およびその製造方法に関する。
車両用のサスペンション装置は、車体フレームにブッシュ構造を設け、ブッシュ構造にサスペンションアームやアクスルハウジングを介して車輪がそれぞれ設けられている。
このブッシュ構造のなかには剛性に異方性を持たせたものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−136928公報
特許文献1のブッシュ構造は、略楕円形の外筒と、外筒内に設けられた筒状のゴム部材(以下、「弾性部材」という)とを有する。外筒を略楕円形とすることで、短軸側において弾性部材の厚さ寸法が小さくなり、弾性部材の剛性が高くなる。
一方、長軸において弾性部材の厚さ寸法が大きくなり、弾性部材の剛性が低くなる。これにより、ブッシュ構造の剛性に異方性を持たせることができる。
この弾性部材は、ゴムの特性から耐久性を考慮すると、圧縮状態で使用することが好ましい。そこで、弾性部材の耐久性を高めるために、外筒を絞り成形で縮径させ、弾性部材を予め圧縮させた状態に保つことが考えられる。
しかし、外筒を絞り成形で圧縮させることは難しく、弾性部材を簡単に圧縮状態に保つことができる技術の実用化が望まれていた。
本発明は、弾性部材を簡単に圧縮状態に保つことで、弾性部材の耐久性を高めることができるブッシュ構造およびその製造方法を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、中空状に形成されたアウターカラーと、このアウターカラー内に同軸上に設けられたインナーカラーと、このインナーカラーおよび前記アウターカラー間に介在された弾性部材とを有するブッシュ構造において、前記弾性部材は、前記インナーカラーおよび前記アウターカラー間に設けられた後、前記インナーカラーを拡径することで圧縮状態に保たれていることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、前記アウターカラーを楕円形状とすることで、前記弾性部材の剛性に異方性を持たせたことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、中空状に形成されたアウターカラーと、このアウターカラー内に同軸上に設けられたインナーカラーと、このインナーカラーおよび前記アウターカラー間に介在された弾性部材とを有するブッシュ構造の製造方法において、前記アウターカラーおよびインナーカラー素材間に前記弾性部材を設ける工程と、このインナーカラー素材を拡径して前記インナーカラーとすることで、前記弾性部材を圧縮状態に保つ工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項1に係る発明では、インナーカラーを拡径することで弾性部材を圧縮状態に保つようにした。弾性部材を予め圧縮させることで、アウターカラーに対してインナーカラーを相対的に移動させた際に、弾性部材の伸長量を小さく抑えることが可能になり、または弾性部材を圧縮状態に保つことが可能になる。
よって、弾性部材を大きく伸長させることがなく、弾性部材を好適な条件で使用することができる。
このように、弾性部材を好適な条件で使用することで、弾性部材の耐久性を高めることができるという利点がある。
請求項2に係る発明では、アウターカラーを楕円形状とすることで、弾性部材の剛性に異方性を持たせた。よって、弾性部材のうち、剛性の低い部位側にインナーカラーを移動させることが可能になる。
これにより、アウターカラーを楕円形状とする簡単な構成で、ブッシュ構造のインナーカラーを移動可能にすることができるという利点がある。
請求項3に係る発明では、アウターカラーおよびインナーカラー素材間に弾性部材を設けた後、インナーカラー素材を拡径してインナーカラーとすることで弾性部材を圧縮状態に保つようにした。
よって、アウターカラーを絞り成形で縮径する必要がなく、アウターカラーを絞り成形するための絞り成形用設備を除去することができる。
この絞り成形用設備は、例えば、絞り成形型でアウターカラーを覆い、アウターカラーの外周に押圧力をかけて、アウターカラーを絞り成形する必要がある。
このため、アウターカラーを絞り成形する設備が比較的大型になることが考えられる。
さらに、絞り成形用設備でアウターカラーを絞り成形した場合、アウターカラーの外周に絞り成形の跡が残ることが考えられる。
これに対して、インナーカラーはアウターカラーと比較して小さな部材であり、このインナーカラーを拡径するための設備を小型化することができる。
このように、小型の設備でインナーカラーを拡径することが可能になり、アウターカラーおよびインナーカラー間に介在させた弾性部材を簡単に圧縮状態に保つことができるという利点がある。
加えて、インナーカラーを拡径するための設備を小型にすることで、設備費を抑えることが可能になる。このように、設備費を抑えることでコスト低減を図ることができるという利点がある。
さらに、アウターカラーを絞り成形する必要がない。これにより、アウターカラーの外周に絞り成形の跡が残る虞がなく、アウターカラーの外周を綺麗に保つことができるという利点がある。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図中、前側をFr、後側をRr、左側をL、右側をRとして示す。
図1は本発明に係るブッシュ構造(第1実施の形態)を備えたサスペンション装置を示す概略図である。なお、サスペンション装置は左右対称の部材なので、以下右側部材のみを図示して説明する。
サスペンション装置10は、車体フレーム11の端部11aにブッシュ構造12を設け、ブッシュ構造12にサスペンションアーム13の基端部13aが取付ロッド14を介して取り付けられ、サスペンションアーム13の先端部13bにアクスルハウジング15が取り付けられ、アクスルハウジング15にストラット16の下端部16aが取り付けられ、ストラット16の上端部16bがホイールハウス(車体)18に取り付けられている。
前記アクスルハウジング15に車輪19が取り付けられている。
図2は第1実施の形態に係るブッシュ構造を示す斜視図、図3は図2の3−3線断面図、図4は図2の4−4線断面図である。
ブッシュ構造12は、中空状に形成された外筒(アウターカラー)21と、外筒21内に同軸上に設けられた中空状の内筒(インナーカラー)22と、内筒22および外筒21間に介在されたゴム部材(弾性部材)23とを有する。
外筒21は、図4に示すように、楕円形に形成され、長軸25方向の長さがL1に形成され、短軸26方向の長さがL2に形成されている。さらに、外筒21は、長さがL3(図3参照)に形成された金属製の部材である。
この外筒21は、車体フレーム11に対して長軸25が角度θ1傾斜させた状態で、車体フレーム11の端部11aに設けられている。
内筒22は、図3に示すように、中央部22aが軸線31に沿って湾曲状に膨出されて太鼓状の筒部に形成され、左右の端部22b,22cが軸線31に平行な筒部に形成された金属製の部材である。
さらに、内筒22は、長さがL4(図3参照)に形成されている。
以下、中央部22aを大径筒部、前端部22bを前軸受部、後端部22cを後軸受部として説明する。
ゴム部材23は、加硫された状態で、内筒22および外筒21間に介在された筒状のゴム部材である。
このゴム部材23は、内筒22および外筒21間に設けられた後、内筒22の中央部を大径筒部22aに拡径することで圧縮状態に保たれている。
ゴム部材23の外周23aは外筒21に焼き付けられ、ゴム部材23の内周23bは内筒22に焼き付けられている。
すなわち、ゴム部材23の外周23aが楕円形状に形成され、ゴム部材23の内周23bが円形に形成されている。
内周23bは、外周23aに対して同軸上に形成されている。
よって、ゴム部材23は、長軸25の厚さ寸法T1が、短軸26の厚さ寸法T2より大きくなる。よって、ゴム部材23は、長軸25において剛性が低く抑えられるとともに、短軸26側において剛性が高くなる。
これにより、ゴム部材23に異方性を持たせることができる。
以下、長軸25を低剛性弾性主軸、短軸26を高剛性弾性主軸として説明する。
このように、外筒21を楕円形状とすることで、ゴム部材23の剛性に異方性を持たせた。よって、ゴム部材23のうち、低剛性弾性主軸25側(すなわち、剛性の低い部位側)に内筒22を移動させることが可能になる。
これにより、外筒21を楕円形状とする簡単な構成で、ブッシュ構造12の内筒22を移動可能にすることができる。
ブッシュ構造12は、低剛性弾性主軸25を車体フレーム11に対して角度θ1傾斜させた状態で車体フレーム11の端部11aに設けられている。
このブッシュ構造12にサスペンションアーム13の基端部13aが取付ロッド14を介して取り付けられている。
すなわち、サスペンションアーム13は、図2に示すように、基端部13aが前後の部位33,34に分岐され、前部位33が内筒22の前端22d(図3参照)に臨み、後端部34が内筒22の後端22e(図3参照)に臨むように配置される。
前部位33の取付孔33a、内筒22の中空部36および後部位34の取付孔34aに取付ロッド14が差し込まれ、後部位34の取付孔34aから突出したねじ部14aにナット37がねじ結合される。
サスペンションアーム13の基端部13aが取付ロッド14を介して内筒22に回動自在に取り付けられる。
これにより、サスペンションアーム13は取付ロッド14を軸にして上下方向に揺動することができる。
以上説明したように、内筒22の中央部22aを拡径することでゴム部材23を予め圧縮状態に保つようにした。ゴム部材23を予め圧縮させることで、外筒21に対して内筒22を相対的に移動させた際に、ゴム部材23の伸長量を小さく抑えることが可能になり、またはゴム部材23を圧縮状態に保つことが可能になる。
よって、ゴム部材23を大きく伸長させることがなく、ゴム部材23を好適な条件で使用することができる。
このように、ゴム部材23を好適な条件で使用することで、ゴム部材23の耐久性を高めることができる。
つぎに、ブッシュ構造12の製造方法を図5〜図8に基づいて説明する。
図5(a),(b)は第1実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を組み付ける例を説明する図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。
(a),(b)において、中空状に形成された外筒21内に、内筒素材(インナーカラー素材)42を同軸上に配置した後、外筒21および内筒素材42間に加硫されたゴム部材23を設ける。
ゴム部材23の外周23aを外筒21に焼き付けるとともに、内筒素材42にゴム部材23の内周23bを焼き付ける。
外筒21、ゴム部材23および内筒素材42でブッシュ素材40が形成される。
内筒素材42は、外径がD1、内径がD2に形成されている。
図6(a),(b)は第1実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を大径筒部成形部に配置する例を説明する図である。
(a)において、大径筒部成形部45にブッシュ素材40を配置する。これにより、大径筒部成形部45の前成形治具46に内筒素材42の前端部42aが臨むとともに、大径筒部成形部45の後成形治具47に内筒素材42の後端部42bが臨む。
前成形治具46は、前治具本体51のうち、前端部42aに臨む後端面51aに前環状溝52が開口されている。
前環状溝52は、前外周壁53および前内周壁54を有し、溝深さH1で環状に形成されている。
前外周壁53のうち、後端面51aから溝深さH2までの前外側傾斜壁部53aが、内筒素材42の軸線に対してテーパ状(傾斜状)に形成され、溝深さH2から溝深さH1までの前外側水平壁部53bが、内筒素材42の軸線に対して平行に形成されている。
前内周壁54は、内筒素材42の軸線に対して平行に形成されている。
そして、前内周壁54のうち、溝深さH2から溝深さH1までの壁部54aと、前外側水平壁部53bとで前端部成形溝52aが形成される。
前外側傾斜壁部53aは、後端面51aにおいて直径が大径D3に形成され、溝深さH2において直径が中径D4に形成されている。
また、前内周壁54は、直径が小径D5に形成されている。
外径D1、内径D2、大径D3、中径D4および小径D5の関係は、D3>D1>D4>D2>D5が成立する。
後成形治具47は、前成形治具46と左右対称の部材であり、後環状溝56を有する。
後環状溝56は、前環状溝52と同様に、後端部成形溝56aおよび後外側傾斜壁部57を有する。
後端部成形溝56aは、前端部成形溝52aと左右対称に形成された溝である。後外側傾斜壁部57は、前外側傾斜壁部53aと左右対称に形成された傾斜壁部である。
前成形治具46を内筒素材42の前端部42aに向けて矢印Aの如く移動するとともに、後成形治具47を内筒素材42の後端部42bに向けて矢印Bの如く移動する。
(b)において、前成形治具46の前環状溝52が内筒素材42の前端部42aに嵌合し、前外側傾斜壁部53aが前端部42aに当接する。
後成形治具47の後環状溝56が内筒素材42の後端部42bに嵌合し、後外側傾斜壁部57が後端部42bに当接する。
前成形治具46を矢印Aの如く継続させて移動するとともに、後成形治具47を矢印Bの如く継続させて移動する。
これにより、内筒素材42の前後の端部42a,42bに、座屈荷重(圧縮荷重)Fがそれぞれ作用する。
図7(a),(b)は第1実施の形態に係るブッシュ構造の内筒を形成する例を説明する図である。
(a)において、前成形治具46の前外側傾斜壁部53aに沿って前端部42aが前環状溝52内に進入する。
同時に、後成形治具47の後外側傾斜壁部57に沿って後端部42bが後環状溝56内に進入する。
これにより、内筒素材42の前端部42aがテーパ状に縮径するとともに、内筒素材42の後端部42bがテーパ状に縮径する。
ここで、内筒素材42に座屈荷重(圧縮荷重)Fが作用しているので、内筒素材42の前後の端部42a,42bがテーパ状に縮径されるとともに、内筒素材42の中央部42cが湾曲状に拡径される。
前成形治具46を矢印Aの如く継続させて移動するとともに、後成形治具47を矢印Bの如く継続させて移動する。
(b)において、前成形治具46の前端部成形溝52aに前端部42aが進入することで、内筒22の前軸受部22bが形成される。
同時に、後成形治具47の後端部成形溝56aに後端部42bが進入することで、内筒22の後軸受部22cが形成される。
ここで、内筒素材42に座屈荷重(圧縮荷重)Fが継続して作用している。内筒素材42の中央部42cが湾曲状に継続して拡径し、内筒22の大径筒部22aが形成される。
内筒22の大径筒部22aが形成されることで、ゴム部材23が圧縮状態に保たれる。
これにより、内筒素材42が内筒22に形成され、ブッシュ素材40からブッシュ構造12が得られる。
ブッシュ構造12が得られた後、前成形治具46を前軸受部22bから離れるように矢印Cの如く移動する。
同時に、後成形治具47を後軸受部22cから離れるように矢印Dの如く移動する。
図8(a),(b)は第1実施の形態に係るブッシュ構造を大径筒部成形部から取り出した状態を説明する図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。
(a),(b)において、ブッシュ構造12が大径筒部成形部45から取り出される。
図5〜図8で説明したように、外筒21、ゴム部材23および内筒素材42でブッシュ素材40を形成した後、大径筒部成形部45で内筒素材42の中央部42cを拡径することで、ゴム部材23を圧縮状態に保つようにした。
よって、外筒21を絞り成形で縮径する必要がなく、外筒21を絞り成形するための絞り成形用設備を除去することができる。
外筒21を絞り成形する設備は、例えば、絞り成形型で外筒を覆い、外筒の外周に押圧力をかけて、外筒を絞り成形する必要がある。
このため、外筒を絞り成形する設備が比較的大型になることが考えられる。
さらに、絞り成形用設備で外筒21を絞り成形した場合、外筒21の外周に絞り成形の跡が残ることが考えられる。
これに対して、内筒22は外筒21と比較して小さな部材であり、この内筒22を拡径するための大径筒部成形部45を小型化することができる。
このように、小型の大径筒部成形部45で内筒22を拡径することが可能になり、外筒21および内筒22間に介在させたゴム部材23を簡単に圧縮状態に保つことができる。
加えて、内筒22を拡径するための大径筒部成形部45を小型にすることで、設備費を抑えることが可能になる。
このように、設備費を抑えることでコスト低減を図ることができる。
さらに、外筒21を絞り成形する必要がないので、外筒21の外周に絞り成形の跡が残る虞がなく、外筒21の外周を綺麗に保つことができる。
なお、第1実施の形態では、内筒素材42の周壁を同一径(すなわち、ストレート状態)に形成した例について説明したが、内筒素材42の周壁を予め湾曲状に形成して周壁の中央部が外側に突出させておくことも可能である。
内筒素材42の周壁を予め湾曲状に形成することで、後工程において、内筒素材42の中央部42cを一層良好に湾曲状に拡径することができる。
つぎに、第2実施の形態のブッシュ構造の製造方法を図9〜図10に基づいて説明する。なお、第2実施の形態において第1実施の形態のブッシュ構造の製造方法と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
図9(a),(b)は第2実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を大径筒部成形部に配置する例を説明する図である。
(a)において、大径筒部成形部65にブッシュ素材40を配置する。これにより、大径筒部成形部65の前成形治具66に内筒素材42の前端部42aが臨むとともに、大径筒部成形部65の後成形治具67に内筒素材42の後端部42bが臨む。
前成形治具66は、前治具本体71およびエア供給源72などを有する。
前治具本体71は、前端部42aに臨む後端面71aに前円形凹部73が開口されている。
前円形凹部73は、前周壁73aの直径がD6に形成され、凹部深さがH3に形成されている。
外径D1および直径D6の関係は、D6>D1が成立する。
前円形凹部73内に連通するようにエア供給源72が設けられている。
すなわち、前円形凹部73内に臨むノズル74を備え、ノズル74に流路75を介してエア供給源72が連通されている。
後成形治具67は、後治具本体77に後円形凹部78が形成されている。
後円形凹部78は、前円形凹部73と左右対称の凹部であり、後周壁78aを有する。
前成形治具66を内筒素材42の前端部42aに向けて矢印Eの如く移動するとともに、後成形治具67を内筒素材42の後端部42bに向けて矢印Fの如く移動する。
(b)において、前成形治具66の前円形凹部73が内筒素材42の前端部42aに嵌合する。そして、前周壁73aと前端部42aとが密封された状態に保たれる。
後成形治具67の後円形凹部78が内筒素材42の後端部42bに嵌合する。そして、後周壁78aと後端部42bとが密封された状態に保たれる。
図10(a),(b)は第2実施の形態に係るブッシュ構造の内筒を形成する例を説明する図である。
(a)において、エア供給源72を作動することで、ノズル74から内筒素材42内に高圧エアが矢印Gの如く供給される。
内筒素材42内に供給された高圧エアが、内筒素材42の内周面に矢印Hの如く作用する。
高圧エアのエア圧で内筒素材42の中央部42cが湾曲状に拡径され、内筒22の大径筒部22aが形成される。
内筒22の大径筒部22aが形成されることで、ゴム部材23が圧縮状態に保たれる。
ここで、内筒素材42の前端部42aが内筒22の前端部22bとなり、内筒素材42の後端部42bが内筒22の後端部22cとなる。
これにより、内筒素材42が内筒22に形成され、ブッシュ素材40からブッシュ構造12が得られる。
(b)において、ブッシュ構造12が得られた後、前成形治具66を前軸受部22bから離れるように矢印Iの如く移動する。
同時に、後成形治具67を後軸受部22cから離れるように矢印Jの如く移動する。
これにより、ブッシュ構造12が大径筒部成形部65から取り出される。
なお、前記第1、第2の実施の形態では、ブッシュ構造12をサスペンション装置10の取付部に用いた例について説明したが、これに限らないで、ブッシュ構造12をエンジンなどの他の取付部に用いることも可能である。
特に、ゴム部材23の剛性に異方性を持たせることで、内筒22が移動可能になり、ブッシュ構造12の用途の拡大を図ることができる。
また、前記第2実施の形態では、内筒素材42内に高圧エアを供給することで、内筒素材42の中央部42cを拡径して内筒22を形成した例について説明したが、高圧エアに限らないで、油圧などの他の流体や気体を用いて内筒22を形成することも可能である。
さらに、前記第1、第2の実施の形態では、外筒21や内筒22として、金属製の部材を例示したが、これに限らないで、外筒21や内筒22を樹脂製にすることも可能である。
ここで、外筒21を樹脂で形成し、樹脂製の外筒を縮径してゴム部材23を圧縮状態に保つ場合、樹脂製の外筒を絞り成形により縮径する。しかし、樹脂製の外筒を絞り成形により縮径すると、外筒が割れやすく、加工しにくくなるという問題があった。
これに対して、内筒22を樹脂で形成し、樹脂製の内筒を第1、第2の実施の形態の方法で拡径することで加工が容易になる。
また、前記第1、第2の実施の形態では、インナーカラーとして中空状の内筒22を例示したが、インナーカラーは中空状の内筒に限らないで、例えは、中実軸などを使用することも可能である。
本発明のブッシュ構造およびその製造方法は、アウターカラー内にインナーカラーが設けられ、インナーカラーおよびアウターカラー間に弾性部材が介在されたブッシュ構造を備えた車両への適用に好適である。
本発明に係るブッシュ構造(第1実施の形態)を備えたサスペンション装置を示す概略図である。 第1実施の形態に係るブッシュ構造を示す斜視図である。 図2の3−3線断面図である。 図2の4−4線断面図である。 第1実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を組み付ける例を説明する図である。 第1実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を大径筒部成形部に配置する例を説明する図である。 第1実施の形態に係るブッシュ構造の内筒を形成する例を説明する図である。 第1実施の形態に係るブッシュ構造を大径筒部成形部から取り出した状態を説明する図である。 第2実施の形態に係るブッシュ構造のブッシュ素材を大径筒部成形部に配置する例を説明する図である。 第2実施の形態に係るブッシュ構造の内筒を形成する例を説明する図である。
符号の説明
10…サスペンション装置、12…ブッシュ構造、21…外筒(アウターカラー)、22…内筒(インナーカラー)、22a…大径筒部、23…ゴム部材(弾性部材)、42…内筒素材(インナーカラー素材)。

Claims (3)

  1. 中空状に形成されたアウターカラーと、このアウターカラー内に同軸上に設けられたインナーカラーと、このインナーカラーおよび前記アウターカラー間に介在された弾性部材とを有するブッシュ構造において、
    前記弾性部材は、前記インナーカラーおよび前記アウターカラー間に設けられた後、前記インナーカラーを拡径することで圧縮状態に保たれていることを特徴とするブッシュ構造。
  2. 前記アウターカラーを楕円形状とすることで、前記弾性部材の剛性に異方性を持たせたことを特徴とする請求項1記載のブッシュ構造。
  3. 中空状に形成されたアウターカラーと、このアウターカラー内に同軸上に設けられたインナーカラーと、このインナーカラーおよび前記アウターカラー間に介在された弾性部材とを有するブッシュ構造の製造方法において、
    前記アウターカラーおよびインナーカラー素材間に前記弾性部材を設ける工程と、
    このインナーカラー素材を拡径して前記インナーカラーとすることで、前記弾性部材を圧縮状態に保つ工程と、
    を備えたことを特徴とするブッシュ構造の製造方法。
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