JP2009029251A - サスペンションブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】様々な方向に力が与えられた場合においても操縦安定性と振動抑制を良好に両立させることが可能なサスペンションブッシュを提供する。
【解決手段】サスペンションブッシュ９において、内筒１０は、車両本体に取り付けられる。外筒１２は、内筒１０を囲うように配置され、車輪を支持するロアアームに取り付けられる。ゴム部材１４は、内筒１０と外筒１２との間に充填される。第２当接部１６ａは、ゴム部材１４は、外筒１２と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられる第１当接部１５ａと、内筒１０と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられ、第１当接部１５ａと当接する。第１当接部１５ａの周辺部または第２当接部１６ａの周辺部が、内筒１０と外筒１２とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するにしたがって、当該変位を抑止する力が弱まるように変形する。
【選択図】図５

Description

本発明はサスペンションブッシュに関し、特に車両本体と、車輪を支持する車輪支持部材との間に介在するサスペンションブッシュに関する。

車両本体とサスペンションアームなどの間に介在するサスペンションブッシュが知られている。このようなサスペンションブッシュは、一般的に内筒と外筒との間に筒状のゴム弾性体が充填された構造を有しており、内筒および外筒がそれぞれ自動車の車両本体およびサスペンションアームに固定される。ここで、サスペンションアームの構造上の理由などによりサスペンションブッシュには軸方向と垂直な方向に均等に力が与えられない可能性がある。このため、例えば、軸方向と垂直な方向のばね特性を周方向の特定方向において硬く、他の方向において軟らかくした防振ブッシュが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、走行安定性と乗り心地を両立すべく、車輪に後方向の荷重が作用するとき、その荷重が予圧縮力に打ち勝つまではゴム状弾性体の変形がないため剛性が高く、それに打ち勝つ程度になると、ラバーブッシュに設けられた中空ぬすみ部の容積変化によりゴム状弾性体が変形するため剛性が低くなるサスペンションリンクのラバーブッシュが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３４３６２５号公報 特開昭６２−１７１５３３号公報

タイヤ接地点に横力が入力されるとき、車両の操縦安定性の観点からサスペンションブッシュにおける車両横方向のバネ定数を小さくすることが好ましい。一方、車両制動時における振動抑制の観点からは、サスペンションブッシュにおける車両横方向のバネ定数を大きくすることが好ましい。このため、操縦安定性と振動抑制の両立はサスペンションブッシュ設計の大きな課題となっている。さらに、サスペンションブッシュには径方向に様々なかたちで力が与えられる。このため、様々な方向に力が与えられても操縦安定性と振動抑制を良好に両立させるサスペンションブッシュが求められている。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、様々な方向に力が与えられた場合においても操縦安定性と振動抑制を良好に両立させることが可能なサスペンションブッシュを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のサスペンションブッシュは、車両本体に取り付けられる内筒と、内筒を囲うように配置され、車輪を支持する車輪支持部材に取り付けられる外筒と、内筒と外筒との間に充填される弾性体と、を備える。弾性体は、軸方向と垂直ないずれの方向においても、内筒と外筒とが相対的に変位するときのばね定数が、ある変位量より小さい第１領域よりも、当該変位量より大きい第２領域の方が小さい。

この態様によれば、内筒と外筒との相対的な変位が小さい領域においてはばね定数を大きくして車両に生じる振動を抑制することができ、相対的な変位が大きい領域ではばね定数を小さくして操縦安定性を高めることが可能となる。また、軸方向と垂直ないずれの方向においてもこのような特性を得ることができるため、様々な方向に力が与えられた場合においても操縦安定性と振動抑制を良好に両立させることができる。

弾性体は、外筒と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられる第１当接部と、内筒と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられ、第１当接部と当接する第２当接部と、を有してもよい。第１当接部の周辺部または第２当接部の周辺部が、内筒と外筒とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するにしたがって、当該変位を抑止する力が弱まるように変形してもよい。

この態様によれば、弾性体にこのような第１当接部および第２当接部を設けるという簡易な構成を採用することで、内筒と外筒とが相対的に変位するときのばね定数がある変位量より小さい第１領域よりも、その変位量より大きい第２領域の方が小さいサスペンションブッシュを実現することができる。したがって、操縦安定性と振動抑制を容易に両立させることが可能となる。

弾性体は、軸方向に貫通すると共に周方向に延在するすぐりが形成されてもよい。この態様によれば、このすぐりが狭くなるよう弾性体が変形することにより、変位し始めた直後ではサスペンションブッシュのばね定数を小さいものとすることができる。このため、与えられる力などに応じた適切なばね定数をその力が与えられる方向に応じて設定することができる。

本発明に係るサスペンションブッシュによれば、様々な方向に力が与えられた場合においても操縦安定性と振動抑制を良好に両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るサスペンションブッシュ９が設けられるサスペンション装置１を模式的に表した全体構成図である。図１に示すサスペンション装置１は右後輪に対応するものであり、図１は、サスペンション装置１を車両後方から前方に向かって見た図である。左後輪に対応するサスペンション装置も図１に示すサスペンション装置１と同様の構成を有している。なお、前輪に対応するサスペンション装置が図１に示すサスペンション装置１と同様の構成であってもよい。

サスペンション装置１は、キャリア４、アッパーアーム５、ロアアーム６、スプリング７、ショックアブソーバ８、およびサスペンションブッシュ９を有する。キャリア４は、タイヤ２が装着されたホイール３を回転可能に支持する。アッパーアーム５は揺動可能に構成され、キャリア４と車両本体とを相互に連結する。具体的には、キャリア４は、車両本体側に向かうにしたがって二股状に分岐するＡアームにより構成される。ロアアーム６もまた揺動可能に構成され、キャリア４と車両本体とを相互に連結する。ロアアーム６もまた、アッパーアーム５と同様のＡアームによって構成される。なお、アッパーアーム５およびロアアーム６が、いわゆるＬアームまたはＩアームによって構成されてもよいことは勿論である。アッパーアーム５は、二股部の先端において、車両本体に設けられたサスペンションメンバ（図示せず）にサスペンションブッシュ１８を介して連結される。また、ロアアーム６は、二股部の先端において、車両本体に設けられたサスペンションメンバにサスペンションブッシュ９を介して連結される。

ショックアブソーバ８は、アッパーアーム５に設けられた穴部に挿通される。ショックアブソーバ８の上端部は、ブッシュ（図示せず）を介して車両本体に連結され、下端部は、ブッシュ（図示せず）を介してロアアーム６の座部に連結される。スプリング７は、ショックアブソーバ８の外周面を取り巻くようにショックアブソーバ８と同軸に配置され、ショックアブソーバ８に設けられたアッパスプリングシート（図示せず）とロアスプリングシート（図示せず）によってその両端部が挟持され、ショックアブソーバ８に取り付けられる。なお、スプリング７およびショックアブソーバ８は、上方にすすむにしたがって中心軸が車両本体側に近づくよう軸方向が鉛直方向から傾斜して配置される。

サスペンション装置１では、例えば車両の定積状態（所定の乗員または荷物を搭載した状態）において、ロアアーム６には、スプリング７によるスプリング反力ＦＲがスプリング７の軸方向に沿って下方に与えられる。また、運転者によりブレーキペダルが踏み込み操作され、ブレーキが作動して車輪に制動力が与えられると、タイヤ２の接地点における摩擦力ＦＢが車両後方に向かって発生する。

ここで、図２に関連して、スプリング反力ＦＲおよび摩擦力ＦＢが車両の操縦安定性や振動に与える影響について説明する。図２は、ロアアーム６およびサスペンションブッシュ９を模式的に表した上面図であり、図１における視点Ｐからロアアーム６およびサスペンションブッシュ９を見た図である。車輪に制動力が与えられていない状態では、スプリング反力ＦＲの車両横方向の分力をｆｒとした場合、車両外側へと向く分力ｆｒがサスペンションブッシュ９に作用する。これに対し、車輪に制動力が与えられると、二股に分岐したロアアーム６の後方側に設けられたサスペンションブッシュ９には、車両本体側へと向く分力ｆｂが作用する。このため、ブレーキ作動時において、ロアアーム６の後方側に設けられたサスペンションブッシュ９には、分力ｆｒから分力ｆｂを引いた力がサスペンションブッシュ９に作用することとなる。

このように、サスペンションブッシュ９には、ブレーキ非作動時には大きな力が作用し、ブレーキ作動時には非作動時よりも小さい力が作用することとなる。ブレーキが作動するときには振動抑制の観点からサスペンションブッシュ９のばね定数は大きいことが望ましいことが実験的に明らかになっている。一方、車両の操縦安定性の観点からは、アンダーステア状態を実現するためにサスペンションブッシュ９のばね定数が小さいことが望ましい。このため、サスペンションブッシュ９は、小さい力が作用するときにはばね定数が大きく、大きな力が作用するときにはばね定数が小さくなるよう構成することによって、車両の操縦安定性と車両制動時の振動抑制とを両立させることができることが、発明者の鋭意なる研究開発の結果判明した。以下、このように車両の操縦安定性と車両制動時の振動抑制とを両立させるための本実施形態に係るサスペンションブッシュ９の構成を図３〜図６に関連して詳細に説明する。

図３（ａ）は、本実施形態に係るサスペンションブッシュ９の斜視図である。サスペンションブッシュ９は、内筒１０、外筒１２、およびゴム部材１４を有する。外筒１２は内筒１０よりも径が大きく形成され、外筒１２は内筒１０を囲うように内筒１０と同軸に配置される。内筒１０の外面と外筒１２の内面との間には弾性体であるゴム部材１４が充填される。外筒１２は、略鉛直上方に軸方向が向くようにロアアーム６に取り付けられ、内筒１０は車両本体に取り付けられる。

図３（ｂ）は、本実施形態に係るサスペンションブッシュ９の上面図である。サスペンションブッシュ９のゴム部材１４には、すぐり１４ａが２箇所設けられている。すぐり１４ａは、軸方向に貫通するとともに周方向に延在する貫通孔である。本実施形態に係るサスペンションブッシュ９は、すぐり１４ａが車両左右方向に並んで配置されることがないように、図３（ｂ）における上下方向が車両左右方向に向くようロアアーム６および車両本体に取り付けられる。

図４は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。ゴム部材１４は、別体の第１ゴム部１５および第２ゴム部１６によって構成されている。なお、第１ゴム部１５および第２ゴム部１６が一体的に形成されていてもよいことは勿論である。以下、ゴム部材１４および第２ゴム部１６の構成について、図５（ａ）および図５（ｂ）に関連して詳述する。

図５（ａ）は、図４におけるサスペンションブッシュ９の右半分を拡大して表した図である。第２ゴム部１６は、内筒１０の外径と略同一の内径を有する、高さの低い円柱状に形成される。第２ゴム部１６は、ゴム部材１４の軸方向の中央において内筒１０に嵌挿された状態で固定される。第２ゴム部１６の外周面と上面との境界となる部分、および第２ゴム部１６の外周面と下面との境界となる部分には、それぞれ曲面部となる第２当接部１６ａが形成されている。これら２箇所の第２当接部１６ａの各々は、周方向に全周にわたって形成される。第２ゴム部１６は内筒１０に固定されているため、２箇所の第２当接部１６ａの各々は、内筒１０が軸方向と垂直な方向に変位した場合、内筒１０と共に移動する。

第１ゴム部１５は、外筒１２の内面と内筒１０の外面によって画定される領域に充填されたゴム部材から、第２ゴム部１６を収容する空隙部が形成されるよう、内筒１０に接する部分がくり抜かれたような形状に形成される。第１ゴム部１５に形成された空隙部は、第２ゴム部１６の外周からさらに径外向きに所定の深さくり抜かれたように形成される。第１ゴム部１５には、第２ゴム部１６の２つの第２当接部１６ａの各々に当接する曲面部である第１当接部１５ａが２箇所設けられている。これら２箇所の第１当接部１５ａの各々は、周方向に全周にわたって形成される。第１ゴム部１５の外周面は外筒１２の内面に固定されている。一方、第１ゴム部１５の内周面は大きくくり抜かれて内筒１０に固定されているため、外筒１２が軸方向と垂直な方向に変位した場合、２箇所の第１当接部１５ａの各々は概ね外筒１２と共に移動する。

内筒１０と外筒１２とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するように小さな力が与えられた場合、図５（ａ）に示すように、第１当接部１５ａと第２当接部１６ａとが当接していることから、第２ゴム部１６が第１ゴム部１５における２つの第１当接部１５ａの間の空隙部にさらに入り込むことが係止される。このため、内筒１０と外筒１２とが相対的に軸方向と垂直な方向に変位するときには、第１当接部１５ａおよび第２当接部１６ａの周辺においてゴム部材１４を変形させなければならない。したがって、内筒１０および外筒１２に対し軸方向と垂直な方向に相対的に移動するよう与えられる荷重を、その荷重が与えられたときの内筒１０と外筒１２との軸方向と垂直な方向への変位量で割った値であるばね定数は、変位が小さい範囲では大きな値となる。

これに対し、内筒１０と外筒１２とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するよう大きな力が与えられた場合、図５（ｂ）に示すように、第１当接部１５ａ周辺が与えられた力によって大きく変形し、第２当接部１６ａが第１当接部１５ａを乗り上げた状態となる。これによって、第２ゴム部１６は第１ゴム部１５における２つの第１当接部１５ａの間の空隙部に入り込む。この結果、第１ゴム部１５と第２ゴム部１６との間には、上方の第１当接部１５ａと第２ゴム部１６の上面との間、および下方の第１当接部１５ａと下面との間に生じる摩擦力のみが生じるようになり、第１当接部１５ａおよび第２当接部１６ａによって内筒１０と外筒１２との相対的な変位を抑止する力が弱くなる。このため、サスペンションブッシュ９のばね定数は小さな値となる。このように、ゴム部材１４は、第１当接部１５ａの周辺部または第２当接部１６ａの周辺部が、内筒１０と外筒１２とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するにしたがって、その変位を抑止する力が弱まるように変形する。

図６は、本実施形態に係るサスペンションブッシュ９における、軸方向と垂直な方向へ内筒１０と外筒１２とを相対的に変位させるよう与えられる荷重と、その荷重が与えられたときの内筒１０と外筒１２との軸方向と垂直な方向への相対的な変位との関係を示す図である。Ｌ１が、すぐり１４ａが形成されていない径方向に荷重が与えられたときの内筒１０と外筒１２との相対的な変位と荷重との関係を示す線であり、Ｌ２が、すぐり１４ａが形成されている径方向に荷重が与えられたときの内筒１０と外筒１２との相対的な変位と荷重との関係を示す線である。

Ｌ１によって表されるように、すぐり１４ａが形成されていない径方向に荷重が与えられた場合、ある変位を境に、その変位より小さい第１領域Ｓ１では、サスペンションブッシュ９のばね定数が大きな値となる。このため、ブレーキ作動時のように、内筒１０と外筒１２との軸方向と垂直な方向への相対的な変位が小さい場合に車両の振動を抑制することが可能となる。また、ある変位より大きい第２領域Ｓ２では、サスペンションブッシュ９のばね定数は第１領域Ｓ１よりも小さい値となる。このため、ブレーキ非作動時では車輪をよりアンダーステア状態にすることができるため、車両の操縦安定性を向上させることができる。

なお、Ｌ２によって表されるように、すぐり１４ａが形成されている径方向に荷重が与えられた場合、すぐり１４ａが塞がるまでの変位の範囲である第３領域Ｓ３において、サスペンションブッシュ９のばね定数が、のこりの第１領域Ｓ１よりも小さい値となる。このようにすぐり１４ａを適宜設けることによって、荷重がかかる方向に応じた適切なサスペンションブッシュ９のばね定数を設定することが可能となる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能である。

本実施形態に係るサスペンションブッシュが設けられるサスペンション装置を模式的に表した全体構成図である。 ロアアームおよびサスペンションブッシュを模式的に表した上面図である。 （ａ）は、本実施形態に係るサスペンションブッシュの斜視図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るサスペンションブッシュの上面図である。 図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、図４におけるサスペンションブッシュの右半分を拡大して表した図であり、（ｂ）は、（ａ）の状態から、内筒と外筒とを軸方向と垂直な方向に相対的に変位させるよう強い力が与えられたときの状態を示す図である。 本実施形態に係るサスペンションブッシュにおける、軸方向と垂直な方向へ内筒と外筒とを相対的に変位させるよう与えられる荷重と、その荷重が与えられたときの内筒と外筒との軸方向と垂直な方向への相対的な変位との関係を示す図である。

符号の説明

１ サスペンション装置、 ２ タイヤ、 ３ ホイール、 ４ キャリア、 ５ アッパーアーム、 ６ ロアアーム、 ７ スプリング、 ８ ショックアブソーバ、 ９ サスペンションブッシュ、 １０ 内筒、 １２ 外筒、 １４ ゴム部材、 １４ａ すぐり、 １５ 第１ゴム部、 １５ａ 第１当接部、 １６ 第２ゴム部、 １６ａ 第２当接部。

Claims (3)

1. 車両本体に取り付けられる内筒と、
   前記内筒を囲うように配置され、車輪を支持する車輪支持部材に取り付けられる外筒と、
   前記内筒と前記外筒との間に充填される弾性体と、
   を備え、
   前記弾性体は、軸方向と垂直ないずれの方向においても、前記内筒と前記外筒とが相対的に変位するときのばね定数が、ある変位量より小さい第１領域よりも、当該変位量より大きい第２領域の方が小さいことを特徴とするサスペンションブッシュ。
2. 前記弾性体は、前記外筒と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられる第１当接部と、前記内筒と共に変位するよう周方向全周にわたって設けられ、前記第１当接部と当接する第２当接部と、を有し、
   前記第１当接部の周辺部または前記第２当接部の周辺部が、前記内筒と前記外筒とが軸方向と垂直な方向に相対的に変位するにしたがって、当該変位を抑止する力が弱まるように変形することを特徴とする請求項１に記載のサスペンションブッシュ。
3. 前記弾性体は、軸方向に貫通すると共に周方向に延在するすぐりが形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンションブッシュ。

Images