JP2008256101A - 防振ブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】中間筒を備えるバルジタイプの防振ブッシュを改良して、ねじり方向におけるばね定数を低減する。
【解決手段】内筒１２と外筒１４の間に中間筒１６を設け、内筒１２と中間筒１６を連結する内側弾性部１８と、中間筒１６と外筒１４を連結する外側弾性部２０を、ゴム状弾性体により形成する。中間筒１６の内周面１６Ａを軸方向Ｘにて内径Ｄｉが一定のストレート状に形成するとともに、該ストレート状の内周面１６Ａに対向する内筒１２の外周面部分１２Ａを軸方向Ｘにて外径Ｄｏが一定のストレート状に形成する。中間筒１６の外周面１６Ｂに軸直角方向外方Ｙ１側に膨出する凸面部２２を形成するとともに、該凸面部を取り囲む外筒１４の内周面に軸直角方向外方Ｙ１側に陥没する凹面部２４を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のサスペンション装置などに組み込まれて使用される防振ブッシュに関するものである。

従来より、自動車のサスペンション装置においては、車体とサスペンションとの連結部位等に、振動減衰、緩衝などを目的として防振ブッシュが使用されている。かかる防振ブッシュは、一般に、内筒等の軸部材と、該軸部材の外側に間隔をおいて配置された外筒と、前記軸部材と外筒との間に介設されて両者を弾性的に結合するゴム状弾性体とを備えてなる。

ところで、この種のサスペンション装置に用いられる防振ブッシュにおいては、乗り心地性と操縦安定性を向上させるために、軸直角方向と軸方向におけるばね定数は大きくしつつ、ねじり方向やこじり方向におけるばね定数を小さくすることが求められる。

このような要求に対し、軸直角方向におけるばね定数を大きくしつつ、こじり方向におけるばね定数を小さくするため、内筒の軸方向中央部に軸直角方向に膨出する膨出部を設けた、いわゆるバルジタイプの防振ブッシュが開発されている。そして、軸直角方向におけるばね定数を更に高めるため、バルジタイプの防振ブッシュにおいて、内筒と外筒との間に中間筒を設けた構成が知られている（下記特許文献１参照）。

なお、内筒と外筒との間に中間筒を設けた防振ブッシュにおいて、内筒と中間筒との間に介設されたゴム状弾性体からなる内側弾性部と、中間筒と外筒との間に介設されたゴム状弾性体からなる外側弾性部とを連結させる貫通孔やスリットを、中間筒に設ける技術が知られている（下記特許文献２，３参照）。
特開平０９−１００８６１号公報 特開平０９−０７２３６５号公報 特開２０００−０６５１１２号公報

最近、自動車等の車両においては乗り心地性の改善要求が益々高くなっている。かかる要求に対し、本発明は、上記の中間筒を備えるバルジタイプの防振ブッシュの改良を目的として、ねじり方向におけるばね定数を低減することができる防振ブッシュを提供することを課題とする。

本発明に係る防振ブッシュは、軸部材と、前記軸部材を軸平行に取り囲む外筒と、前記軸部材と前記外筒の間に設けられて前記軸部材を軸平行に取り囲む中間筒と、前記軸部材の外周面と前記中間筒の内周面とに接着されて前記軸部材と前記中間筒を連結するゴム状弾性体からなる内側弾性部と、前記中間筒の外周面と前記外筒の内周面とに接着されて前記中間筒と前記外筒を連結するゴム状弾性体からなる外側弾性部と、を備える防振ブッシュにおいて、前記中間筒の内周面が軸方向において内径が一定に形成されるとともに、該中間筒の内周面に対向する前記軸部材の外周面部分が軸方向において外径が一定に形成され、前記中間筒の軸方向の中央部における外周面部分が軸直角方向外方側に膨出する凸面部に形成されるとともに、該凸面部を取り囲む前記外筒の内周面部分が軸直角方向外方側に陥没する凹面部に形成されたものである。

上記構成によれば、こじり方向における変位に対しては、外側弾性部において、中間筒の凸面部と外筒の凹面部との間での剪断変形により当該方向でのばね定数を低減するという、バルジタイプの防振ブッシュとしての特性を確保することができる。一方、ねじり方向における変位に対しては、内側弾性部が外側弾性部よりも小径で周長が短いことから、内側弾性部によりばね定数が決まる。本発明では、内側弾性部が設けられる軸部材の外周面と中間筒の内周面を共に直径が一定のストレート状に形成したので、軸部材に膨出部を設ける従来のバルジタイプのものに比べて、内側弾性部の周長が短くなり、そのため、ねじり方向におけるばね定数を低減することができる。

上記構成において、前記中間筒を貫通して前記内側弾性部と前記外側弾性部を連結させる貫通孔が、前記凸面部よりも軸方向外方側の中間筒部分において周方向に複数並設されていると、次の作用効果が奏される。

すなわち、こじり方向における変位時、外側弾性部の上記凸面部よりも軸方向外方側のゴム部分は、外筒と中間筒の間で軸直角方向に圧縮されるような力を受ける。その際、該軸方向外方側のゴム部分が、中間筒に設けられた貫通孔を介して内側弾性部と連結されているので、該軸方向外方側のゴム部分を、貫通孔を通って内側弾性部側に逃がすことができる。そのため、こじり方向におけるばね定数を効果的に低減できる。なお、上記特許文献２や特許文献３において、中間筒に設けられた貫通孔やスリットは、ゴム状弾性体の成形時にゴム材料が貫通孔を通って流動することを可能にして中間筒に作用する圧力を軽減したり、あるいはまた、加硫成形後の予備圧縮時にスリットを介して外側弾性部の圧縮力を内側弾性部に全体にわたって伝達させて、内側弾性部を軸方向において均一に予備圧縮するためのものである。そのため、これらの貫通孔やスリットは、中間筒の軸方向における全体にわたって均等に分散配置されており、よって、上記本発明特有の構成及び作用効果を何ら示唆するものではない。

上記構成において、より詳細には、前記貫通孔の軸方向内方側の開口縁が、前記凸面部の軸方向外方端よりも軸方向外方側に位置していることが好ましい。また、前記中間筒の前記凸面部が、軸直角方向外方側に膨出する球帯状の球状凸面に形成されるとともに、前記外筒の前記凹面部が前記球状凸面に対応する球状凹面に形成され、前記軸部材の軸方向に沿う断面において、前記球状凹面によって定められる仮想円が前記中間筒と交差する位置に、前記貫通孔が設けられていることが好ましい。貫通孔の配置をこのように設定することで、こじり方向における変位時において、外側弾性部の圧縮される部位を、貫通孔を介して、内側弾性部側に一層効果的に逃がすことができる。

上記構成において、内側弾性部が外側弾性部よりも軸方向寸法が大きく形成されていると、こじり方向のばね定数が、より確実に外側弾性部によって決まることになり、よって、外側弾性部のバルジ形状や上記貫通孔による逃がし効果により、こじり方向のばね定数を効果的に低減することができる。また、中間筒よりも外側の外側弾性部は外筒の絞り加工により圧縮されてばね定数が高くなるが、該絞り加工により圧縮されない内側弾性部の軸方向寸法を大きく設定したことで、内側弾性部において外側弾性部の絞り加工によるばね定数の上昇分を補うことができる。そのため、内外の弾性部のばね定数を同等に設定して、軸直角方向における荷重入力に対してばね特性を線形に近づけることができる。

本発明の防振ブッシュであると、軸直角方向におけるばね定数を確保しつつ、こじり方向におけるばね定数を低減するという、バルジタイプの防振ブッシュとしての特性を損なうことなく、ねじり方向におけるばね定数を低減することができる。

以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の１実施形態に係る防振ブッシュ１０を示したものである。この防振ブッシュ１０は、マルチリンク式サスペンション装置において、ロアリンクやトーコントロールリンクなどの各種リンク部材とサスペンションメンバーとを連結するものである。

防振ブッシュ１０は、図１，２に示すように、軸部材としての内筒１２と、これを軸平行かつ同軸状に取り囲む外筒１４と、内筒１２と外筒１４の中間位置において内筒１２を軸平行かつ同軸状に取り囲む中間筒１６と、内筒１２と中間筒１６の間に介設されたゴム弾性体からなる内側弾性部１８と、中間筒１６と外筒１４の間に介設されたゴム弾性体からなる外側弾性部２０とを備えてなる。そして、図８に示すように、内筒１２は、その両端面がサスペンションメンバーのブラケット１に挟まれた状態で、ボルトなどの不図示の締結部材で締め付けることによりブラケット１に固定され、また、外筒１４は、リンク部材２の筒状ホルダ３内に圧入することにより固定され、これにより、防振ブッシュ１０はリンク部材２とサスペンションメンバー側のブラケット１とを防振的に連結する。

中間筒１６は、金属製円筒状部材であり、図１，６，７に示すように、内周面１６Ａは軸方向Ｘにおいて内径Ｄｉが一定のストレート状（即ち、ストレートな円柱面状）に形成されている。また、中間筒１６は、軸方向Ｘの中央部における外周面部分が、軸直角方向外方Ｙ１側に向けて全周にわたって湾曲状に膨出する凸面部２２に形成されている。この例では、凸面部２２は、軸直角方向外方Ｙ１側に膨出する球帯状の球状凸面に形成されている。詳細には、凸面部２２は、内筒１２の軸心Ａ（中間筒１６と軸心と同じ。）上に中心Ｐを持つ球面の軸方向中央部を構成する球帯状をなし、中間筒１６の軸方向両端部における一般筒部（外径が一定のストレート筒状部）の外周面１６Ｂからなだらかに連続して形成されている。

内筒１２は、金属製の円筒状部材であり、図１，４に示すように、中間筒１６のストレート状の内周面１６Ａに対向する外周面部分１２Ａが軸方向Ｘにおいて外径Ｄｏが一定のストレート状（即ち、ストレートな円柱面状）に形成されている。内筒１２は、中間筒１６よりも軸方向Ｘにおける寸法が大きく設定されており、中間筒１６の軸方向端からはみ出した内筒１２の軸方向Ｘの両端部１２Ｂ，１２Ｂを除いて、内外径が一定のストレート筒状に形成されている。そして、内筒１２の両端部１２Ｂ，１２Ｂは、上記ストレート状の外周面部分１２Ａに対して外径が大きく設定されることで厚肉状に形成されている。

外筒１４は、金属製の円筒状部材であり、図２，５に示すように、外形が断面円形状をなし、外周面１４Ａの径が軸方向Ｘで一定のストレート状に形成されている。図１に示すように、上記凸面部２２を取り囲む外筒１４の内周面部分は、軸直角方向外方Ｙ１側に向けて全周にわたって湾曲状に陥没する凹面部２４に形成されている。この例では、凹面部２４は、球状凸面である凸面部２２に対応させて、該凸面部２２と同心状（即ち、共通の中心Ｐを持つ。）の球状凹面に形成されている。詳細には、後述する絞り加工後の形状において、凸面部２２に一定の間隔をおいて沿うように、外筒１４の内周面１４Ｂの中央部が、軸直角方向外方Ｙ１側に凹んだ球状凹面２４に凹設されている。

なお、凹面部２４は、外筒１４の軸方向両端部における一般筒部（内外径が一定のストレート筒状部）の内周面１４Ｂからなだらかに連続して形成されている。また、図５に示すように、絞り加工前の状態では、凹面部２４は厳密な球帯ではなく、中心Ｐが外筒１４の軸心Ａ上から軸直角方向Ｙにずれた位置にあり、縮径方向に絞り加工することで、図１に示すように中心Ｐが軸心Ａ上に位置する球帯状に形成される。

内側弾性部１８は、内筒１２と中間筒１６とを連結する筒状のゴム部材であり、内筒１２のストレート状の外周面部分１２Ａと中間筒１６のストレート状の内周面１６Ａとの略全体にわたって加硫接着されている。従って、内側弾性部１８は、中央部に膨らみ部を持たず、軸方向Ｘにおいて内外径ともに一定のストレート筒状に形成されている。なお、内側弾性部１８は、外側弾性部２０と同一のゴム材料により形成されている。

外側弾性部２０は、中間筒１６と外筒１４とを連結する筒状のゴム部材であり、凸面部２２を含む中間筒１６の外周面１６Ｂと凹面部２４を含む外筒１４の内周面１４Ｂとにそれぞれ加硫接着されている。外側弾性部２０は、凸面部２２と凹面部２４との間に充填されているだけでなく、その両端部２０Ａ，２０Ａが、凸面部２２よりも軸方向外方Ｘ１側の中間筒部分１６Ｃと凹面部２４よりも軸方向外方Ｘ１側の外筒部分１４Ｃとを連結するように軸方向外方Ｘ１側に延設されている。従って、外側弾性部２０は、軸方向中央部に軸直角方向外方Ｙ１側への膨らみ部２０Ｂを持つ筒状に形成されている。

内側弾性部１８と外側弾性部２０の軸方向端面には、軸方向内方Ｘ２側に向かって断面円弧状に陥没する環状のすぐり部２６，２８が設けられている。内側弾性部１８のすぐり部２６の方が、外側弾性部２０のすぐり部２８よりも軸方向Ｘの深さが浅く形成されており、これにより、内側弾性部１８の軸方向寸法Ｌｉが、外側弾性部２０の軸方向寸法Ｌｏよりも大に形成されている（即ち、Ｌｉ＞Ｌｏ）。

図７に示すように、中間筒１６には、凸面部２２よりも軸方向外方Ｘ１側の中間筒部分１６Ｃに円形の貫通孔３０が設けられている。貫通孔３０は、図６に示すように、中間筒１６の周方向Ｃにおいて等間隔に複数設けられており、この例では、６０°ごとに６個が設けられている。

貫通孔３０は、凸面部２２に関して軸方向Ｘの両側にそれぞれ設けられており、軸方向中央の凸面部２２内には設けられていない。そして、図１に示すように、この貫通孔３０を介して、内側弾性部１８と外側弾性部２０とが連結されている。詳細には、内側弾性部１８の軸方向Ｘにおける両端部１８Ａ，１８Ａと外側弾性部２０の上記両端部２０Ａ，２０Ａとがそれぞれ連結されている。

また、貫通孔３０は、図７に示すように、その軸方向内方Ｘ２側の開口縁３０Ａが、凸面部２２の軸方向外方端２２Ａよりも軸方向外方Ｘ１側に位置するように配置されている。また、貫通孔３０は、図１に示す内筒１２の軸方向Ｘに沿う断面において、凸面部２２を構成する球状凹面によって定められる仮想円３２が中間筒１６と交差する位置に設けられている。すなわち、貫通孔３０が該仮想円３２にかかるように設けられている。

この防振ブッシュ１０を製造するに際しては、まず、図４に示すストレート筒状の内筒１２と、図５に示すように内周面１４Ｂに凹面部２４を持つ外筒１４と、図６，７に示すように外周面１６Ｂに凸面部２２を備えた中間筒１６を、それぞれ作製する。

次いで、上記の内筒１２と外筒１４と中間筒１６を不図示の成形型に配置し、該成形型内にゴム材料を注入することで、内筒１２と外筒１４との間に内側弾性部１８と外側弾性部２０を加硫成形する。その際、ゴム材料は、外側弾性部２０を成形するためのキャビティにおいてその軸方向端面に設けられた直径方向に対向する２箇所の注入孔３４，３４（図２参照）から注入される。注入されたゴム材料は、中間筒１６に設けられた複数の貫通孔３０を通って内側のキャビティに流れ込んで内側弾性部１８を形成する。これにより、図３に示す絞り加工前の加硫成形体が得られる。

その後、上記加硫成形体の外筒１４に絞り加工を施して、外筒１４を縮径することにより、図１に示す防振ブッシュ１０が得られる。該絞り加工により、外側弾性部２０は軸直角方向Ｙに圧縮されてばね定数が高くなる。一方、内側弾性部１８については、外側弾性部２０の存在により中間筒１６が縮径されないことから、軸直角方向Ｙにほとんど圧縮されない。

以上よりなる防振ブッシュ１０では、外側弾性部２０が内側弾性部１８よりも軸方向寸法が小さいので（Ｌｉ＞Ｌｏ）、こじり方向Ｚのばね定数は主として外側弾性部２０により決まる。外側弾性部２０には膨らみ部２０Ｂが設けられているので、内筒１２と外筒１４との軸同士が傾くようなこじり方向Ｚにおける変位時、中間筒１６の凸面部２２と外筒１４の凹面部２４との間の外側弾性部２０が、主として剪断変形を受けるようになり、そのため、こじり方向Ｚのばね定数を低減することができる。

特に本実施形態であると、こじり方向Ｚにおける変位時に圧縮される外側弾性部２０の端部２０Ａが、中間筒１６に設けられた貫通孔３０を介して内側弾性部１８と連結されている。そのため、該端部２０Ａの圧縮されるゴム部分を、貫通孔３０を通って内側弾性部１８側に逃がすことができるので、こじり方向Ｚのばね定数を効果的に低減することができる。なお、貫通孔３０は、これによって防振ブッシュ１０の軸方向Ｘや、軸直角方向Ｙ、ねじり方向Ｎにおけるばね定数にほとんど影響を与えないので、他のばね特性を保持しつつ、こじり方向Ｚのばね定数を低減することができる。

一方、内筒１２と外筒１４が回転方向に相対変位するねじり方向Ｎ（図２参照）における変位に対しては、内側弾性部１８が外側弾性部２０よりも小径で周長が短く、また内側弾性部１８が上記絞り加工により圧縮されないことから、内側弾性部１８により主としてばね定数が決まる。そこにおいて本実施形態であると、内側弾性部１８が中央部に膨らみ部を持たないストレート筒状であるため、内筒に凸面部を設ける場合に比べて、内側弾性部１８の周長が短くなる。そのため、ねじり方向Ｎのばね定数を低減することができる。

また、この防振ブッシュ１０であると、中間筒１６を設けたことで、軸直角方向Ｙにおけるばね定数が大きい。また、軸方向Ｘにおける変位に対しては、凸面部２２と凹面部２４との間で外側弾性部２０は剪断変形だけでなく圧縮変形も受けるようになる。そのため、軸方向Ｘにおけるばね定数を上げることができる。

以上より、この防振ブッシュ１０であると、軸方向Ｘと軸直角方向Ｙにおけるばね定数を確保しながら、こじり方向Ｚとねじり方向Ｎにおけるばね定数を効果的に小さくすることができる。よって、サスペンション装置において、操縦安定性を確保しながら、乗り心地性を大幅に向上させることができる。

また、この防振ブッシュ１０では、上記のように絞り加工により内側弾性部１８は圧縮されず、外側弾性部２０のような軸直角方向Ｙのばね定数の上昇はない。しかしながら、内側弾性部１８は外側弾性部２０よりも軸方向寸法が大に設定されているため（Ｌｉ＞Ｌｏ）、上記絞り加工によるばね定数の上昇分を補うことができ、軸直角方向Ｙにおけるばね定数を内側弾性部１８と外側弾性部２０とで同等に設定することができる。よって、防振ブッシュ１０に対する軸直角方向Ｙでの荷重入力に対してばね特性を線形に近づけることができ、所望の防振特性を発揮することができる。また、内外のばね定数を同等にすることで、軸直角方向Ｙにおける荷重入力に対する防振ブッシュ１０の耐久性を向上することができる。

また、本実施形態であると、内側弾性部１８の軸方向寸法Ｌｉを、外側弾性部２０の軸方向寸法Ｌｏよりも大に形成したので、周長の短い内側弾性部１８において内筒１２との接着面積をその分大きく確保することができ、耐久性を向上することができる。

本発明は、自動車のサスペンション装置に組み込まれて使用される防振ブッシュや、エンジンマウントとしての筒形の防振ブッシュなど、各種防振ブッシュに利用できる。

実施形態に係る防振ブッシュの断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）。 同防振ブッシュの側面図。 同防振ブッシュの絞り加工前の断面図。 同防振ブッシュの内筒の断面図。 同防振ブッシュの外筒の断面図。 同防振ブッシュの中間筒の断面図。 図６のVII−VII線断面図。 同防振ブッシュの組み付け状態を示す断面図。

符号の説明

１０…防振ブッシュ、
１２…内筒（軸部材）、１２Ａ…外周面
１４…外筒、１４Ｂ…内周面
１６…中間筒、１６Ａ…内周面、１６Ｂ…外周面、１６Ｃ…軸方向外方側の中間筒部分、
１８…内側弾性部、
２０…外側弾性部、
２２…凸面部（球状凸面）、２２Ａ…軸方向外方端
２４…凹面部（球状凹面）、
３０…貫通孔、３０Ａ…軸方向内方側の開口縁
３２…仮想円、
Ｃ…周方向、
Ｄｉ…中間筒の内径、Ｄｏ…内筒の外径、
Ｌｉ…内側弾性部の軸方向寸法、Ｌｏ…外側弾性部の軸方向寸法、
Ｘ…軸方向、Ｘ１…軸方向外方、
Ｙ…軸直角方向、Ｙ１…軸直角方向外方

Claims (5)

1. 軸部材と、
   前記軸部材を軸平行に取り囲む外筒と、
   前記軸部材と前記外筒の間に設けられて前記軸部材を軸平行に取り囲む中間筒と、
   前記軸部材の外周面と前記中間筒の内周面とに接着されて前記軸部材と前記中間筒を連結するゴム状弾性体からなる内側弾性部と、
   前記中間筒の外周面と前記外筒の内周面とに接着されて前記中間筒と前記外筒を連結するゴム状弾性体からなる外側弾性部と、
   を備える防振ブッシュであって、
   前記中間筒の内周面が軸方向において内径が一定に形成されるとともに、該中間筒の内周面に対向する前記軸部材の外周面部分が軸方向において外径が一定に形成され、
   前記中間筒の軸方向の中央部における外周面部分が軸直角方向外方側に膨出する凸面部に形成されるとともに、該凸面部を取り囲む前記外筒の内周面部分が軸直角方向外方側に陥没する凹面部に形成された、
   防振ブッシュ。
2. 前記中間筒を貫通して前記内側弾性部と前記外側弾性部を連結させる貫通孔が、前記凸面部よりも軸方向外方側の中間筒部分において周方向に複数並設された、請求項１記載の防振ブッシュ。
3. 前記貫通孔の軸方向内方側の開口縁が、前記凸面部の軸方向外方端よりも軸方向外方側に位置している、請求項２記載の防振ブッシュ。
4. 前記中間筒の前記凸面部が、軸直角方向外方側に膨出する球帯状の球状凸面に形成されるとともに、前記外筒の前記凹面部が前記球状凸面に対応する球状凹面に形成され、
   前記軸部材の軸方向に沿う断面において、前記球状凹面によって定められる仮想円が前記中間筒と交差する位置に、前記貫通孔が設けられた、請求項２又は３記載の防振ブッシュ。
5. 前記内側弾性部が前記外側弾性部よりも軸方向寸法が大きく形成された、請求項１〜４のいずれか１項に記載の防振ブッシュ。

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