JP2009228717A

JP2009228717A - バウンドストッパ

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Publication number: JP2009228717A
Application number: JP2008072683A
Authority: JP
Inventors: Chiyaki Inoue; 智也紀井上; Masahiko Nagasawa; 正彦長澤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-10-08

Abstract

【課題】ストッパ作用時の初期にある程度硬いばね特性を示し、引き続いてゴム弾性体の変形に伴ってばね定数を直線的に増大させ、そのままなだらかに最終のばね特性の立上りに移行し且つそのばね特性の立上りによって、上下動部材の変位を許容最大変位以下に良好に抑制することのできるバウンドストッパを提供する。
【解決手段】カップ状をなす剛性の取付部材１２と、ゴム弾性体１４とを有するバウンドストッパ１０において、基部３０と取付部材１２の周壁部１８との間に、周壁部１８の内周面に沿って周方向に延びる溝４２を設けるとともに、溝４２として少なくとも第１の溝４４と、第１の溝４４よりも溝深さの深い第２の溝４６とを、それぞれが周方向に均等に分散して位置する状態に設け、ストッパ作用時にそれら第１の溝４４，第２の溝４６を埋めるようにゴム弾性体１４を弾性変形させるようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車のサスペンション装置におけるサスペンションアームやリーフスプリング等、車輪とともに上下動する上下動部材の車体側への過度の変位を規制する緩衝部材としてのバウンドストッパに関する。

従来、車両においては走行中路面の凹凸等による車輪の大きな上下動によりサスペンションアームやリーフスプリング等のサスペンション装置の一部、即ち車輪とともに上下動する車輪側の上下動部材が車体側に過度に変位し、車体に当って衝撃を直接車体に伝えてしまうのを防ぐために、緩衝部材としてのバウンドストッパをサスペンション装置側或いは車体側に取り付けることが行われている。
このバウンドストッパはゴム弾性体を主要素として有しており、車輪側の上記の上下動部材が車体側に大きく変位したときに、ゴム弾性体が弾性変形することで衝撃を緩和し、また上下動部材の過度の車体側への変位を規制する。

ところで、例えばピックアップトラック等のトラックにおいては、近年乗り心地性能の向上のためにリーフスプリングに用いる板ばねとして、ばねの軟らかいものを用いるようになってきており、この場合板ばねを軟らかくした分、路面の凹凸等を乗り越える際のリーフスプリングの変位が大きくなり、バウンドストッパがストッパ作用する回数もまた多くなる。

リーフスプリングが常時大きく変位すると、リーフスプリングの耐久性が悪化することとなり、そこでこれを防ぐべくリーフスプリングがある程度変位したところで、バウンドストッパにてストッパ作用させ、その変位を規制することが必要となる。そしてそのことによってバウンドストッパのストッパ作用の回数が多くなる。
この場合、バウンドストッパのストッパ作用時の初期ばねをある程度硬くしておくことが望ましい。
そのためのバウンドストッパ形状として、図６に示すような形状が考えられる。

同図において２００はバウンドストッパを、２０２は金属製の剛性の取付部材を、２０４はストッパ作用の主体をなすゴム弾性体を示している。ゴム弾性体２０４は加硫接着にて取付部材２０２に一体に固着されている。
取付部材２０２は平板状をなしており、その中心部に締結ボルト２０６が固設され、この締結ボルト２０６にて車輪側の上下動部材と車体側との一方に取付固定されるようになっている。

図５のＡはこのバウンドストッパ２００のばね特性曲線（荷重−撓み特性曲線）を表している。
図に示しているようにこのバウンドストッパ２００の場合、ゴム弾性体２０４の全体が特に拘束されていないために、ストッパ作用の後半でばね特性曲線が立上り難いものとなっている。

そこで図７に示すバウンドストッパ２００のように、取付部材２０２を、底部２０８とその外周端部から立ち上る環状の周壁部２１０とを有するカップ状のものとなすこと、即ちバウンドストッパ２００をこのようなカップ状の取付部材２０２付きのものとして構成することが考えられる。

図５のＢはこの図７のバウンドストッパ２００のばね特性曲線を表している。
図７に示すバウンドストッパ２００の場合、ゴム弾性体２０４の基部２１２が、カップ状をなす取付部材２０２にて拘束されていることから、ゴム弾性体２０４の図中上下方向即ち軸線方向の自由長が短くなり、そのため図５のばね特性曲線Ｂにて示しているようにストッパ作用の比較的早い段階からばね特性曲線が急激に立ち上り且つその立上り角度が急角度のものとなってしまい、その際に乗員に対しショック感を与えてしまい、乗り心地性能を悪化させてしまう。

以上のように、図６に示すバウンドストッパ２００ではばね特性曲線が立上り難く、その結果ストッパ作用時の常用変位域の途中からばねの立上げを開始させることが必要となって（最大変位規制確保のため）、常用変位域におけるばね特性が非直線形状となり、常用変位域における乗り心地性能を悪化させてしまう。
また図７に示すバウンドストッパ２００の場合、ストッパ作用の早い段階からばね特性曲線が急角度の急激な立上りとなって、乗員にショック感を与えてしまう。

サスペンション装置におけるリーフスプリング等の上下動部材の変位を小さく抑制しつつ、急激なストッパ作用の反力によってショック感を与えないようにするためには、ストッパ作用時の初期当りをある程度硬くする一方で、その後のストッパ作用の中期から後期にかけての常用変位域におけるばね特性の急激な立上りを抑制して、変形とともに直線的にばね特性が増大するようにし、そして上下動部材の限界変位近傍でのばね特性の立上りに滑らかにばね特性曲線が移行するように、バウンドストッパのばね特性を設定しておくことが望ましい。
しかしながらそうしたばね特性を有するバウンドストッパは、従来提供されていないのが実情である。

ところで、図７に示すカップ状の取付部材２０２付きのバウンドストッパ２００の場合、車輪とともに上下動する上下動部材が車体側に大きく変位した場合であっても、最悪それらが干渉するのを防止できるセーフティ設計となっており、この意味で図７のバウンドストッパ２００は望ましいものである。即ちバウンドストッパ２００としては、このようなカップ状の取付部材付きのものとなしておくことが望ましい。

しかしながら図７に示すようにこのようなカップ状の取付部材２０２付きのバウンドストッパ２００の場合、取付部材２０２による拘束によって、ばね特性曲線が必要以上に硬くなり易く、これを防ぐためにゴム弾性体２０４の取付部材２０２からの突出高さを高くする必要が生ずる。

しかしながらバウンドストッパ２００の上下方向の取付スペースを十分確保することが難しい場合があり、そうした場合ゴム弾性体２０４の取付部材２０２からの突出高さを高くすることができず、その突出高さを高くすることでバウンドストッパのばね特性を調整することができない。

尚、下記特許文献１にはこのようなカップ状の取付部材付きのバンプスプリングが開示されているが、このものは本発明とは課題を異にするもので本発明と異なり、本発明の目的を達成できないものである。

また下記特許文献２には、同じくカップ状の取付部材付きのバウンドストッパが開示され、そこには取付部材の周壁部と弾性体であるバンパー部材との間に隙間を形成し、その隙間を利用してバンパー部材を弾性変形させるとともに、隙間が消失し、バンパー部材が周壁部に当ったところで、ばね特性を硬くする点が開示されているが、このものもまた本発明と課題を異にするもので、本発明の課題を解決できないものである。

更に下記特許文献３には、同じく周壁部を有する取付部材を備えたバウンドストッパが開示されているが、このものもまた本発明とは構成が異なり、本発明の目的を達成することができない。

特開２０００−１６１４１９号公報特開２００２−１０６６２１号公報特開２００５−６９３０２号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、ストッパ作用時の初期にある程度硬いばね特性を示し、引き続いてゴム弾性体の変形に伴ってばねを直線的に増大させ、そのままなだらかに最終のばね特性の立上りに移行し、且つそのばね特性の立上りによって上下動部材の変位を許容最大変位以下に良好に抑制することのできるバウンドストッパを提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、(イ)底部と、該底部の外周端部から立ち上る環状の周壁部とを備えたカップ状をなし、該底部において車輪側の上下動部材と車体側との一方に取り付けられる剛性の取付部材と、(ロ)該取付部材の内部に収められた基部及び前記周壁部から該取付部材の軸線方向の外方に突出する状態に該基部に続いて設けられた突出部を有するブロック状のゴム弾性体と、を有し、前記上下動部材の前記車体側への過度の変位を規制する緩衝部材としてのバウンドストッパにおいて、前記基部と前記取付部材の周壁部との間に、該周壁部の内周面に沿って周方向に延びる溝を設けるとともに、該溝として少なくとも第１の溝と、該第１の溝よりも溝深さの深い第２の溝とを、それら第１の溝及び第２の溝のそれぞれが周方向に均等に分散して位置する状態に設け、ストッパ作用時にそれら第１の溝，第２の溝を埋めるように前記ゴム弾性体を弾性変形させるようになしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記溝は全周に亘り連続して環状に設けてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、カップ状の取付部材付きのバウンドストッパにおいて、取付部材の内部に収められるゴム弾性体の基部と取付部材の周壁部との間に、周壁部の内周面に沿って周方向に延びる溝を設けるとともに、その溝として少なくとも第１の溝と、これよりも溝深さの深い第２の溝とを、それぞれが周方向に均等に分散して位置する状態に設け、ストッパ作用時にそれら第１の溝，第２の溝を埋めるように、ゴム弾性体を弾性変形させるようになしたものである。
ここでバウンドストッパは、ゴム弾性体と取付部材とを加硫接着にて一体に固着したものとなしておくことができる。

本発明のバウンドストッパでは、カップ状をなす取付部材がゴム弾性体の基部を拘束する。従ってゴム弾性体の突出部の高さを低く設定することにより、バウンドストッパにおけるストッパ作用の初期硬さをある程度硬く、適正硬さに容易に設定することができる。
本発明のバウンドストッパは、ストッパ作用時にゴム弾性体が相手部材に押されたときに、基部と取付部材の周壁部との間に設けられた溝を次第に埋めるようにしてゴム弾性体が変形することができる。
このときゴム弾性体は、相対的に溝深さの浅い第１の溝と、溝深さの深い第２の溝とを漸次埋めるようにしながら変形し、最終的に第１の溝を埋めるに到る。

しかしながらこのとき、溝深さの深い第２の溝は完全にゴム弾性体にて埋められておらず、未だ隙間が部分的に残った状態にある。
従ってこの後においてもゴム弾性体は更に溝を埋めながら、詳しくは溝深さの深い第２の溝の残った空隙部分を埋めながら弾性変形することができる。

これによりバウンドストッパ具体的にはゴム弾性体は、ストッパ作用時の初期当りに続いて、ゴム弾性体の変形とともに荷重が比例して増大する直線的な連続したばね特性を示す。
そして第２の溝もまた完全に埋るあたりから、ゴム弾性体の変形抵抗即ち反力の増大の比率が連続的に高くなって行き、最終のばね特性の立上りを示すようになる。即ち直線的なばね特性域に続いて、ばね特性の立上り域へとなだらかにばね特性が移行する。

このような作用によって本発明のバウンドストッパは、リーフスプリング等のストッパ作用の初期の変位を小さく抑制し得て、その耐久性を高めることができるとともに、これに続くストッパ作用の中期から後期にかけての常用変位域で直線的なばね特性を示すために、常用変位域で乗員に対しショック感を与えるのを防止できる。

更にその常用変位域での直線的なばね特性によりばねが十分に増大した上で、その後の最終のばねの立上りへと移行するため、ばねの立上り自体を緩やかなものとすることができ且つその立上りへの移行をなだらかなものとすることができばねの立上りへの移行の際にも乗員にショック感を与えない。
即ちストッパ作用の初期から最終の立上りに到るまで、本発明のバウンドストッパは連続的で滑らかなストッパ特性を示し、乗り心地性能を良好とすることができる。

尚上記のような溝を設ける代わりに、ゴム弾性体自体にすぐり部（空隙部）を設けるといったことも考えられるが、その場合ストッパ作用時にすぐり部周辺の局所に応力が集中して、そこに大きな歪みが発生し、そのことによって耐久性が低下してしまう問題を生ずる。

しかるに本発明ではゴム弾性体自体にそうした空隙を設けるのでなく、ゴム弾性体の基部とカップ状の取付部材の周壁部との間に溝を設けて、これを空隙部となしているため、そうした不具合を生じず、ゴム弾性体の耐久性を高く維持することができる。

また本発明ではストッパ作用時にゴム弾性体の変形を溝によって吸収することができるため、ストッパ作用時において突出部が取付部材から径方向外方に大きくはみ出してしまうような変形を抑制でき、そのことによってもまたゴム弾性体の耐久性を高めることができる。

しかも本発明ではその空隙即ち溝が、ゴム弾性体の基部と取付部材の周壁部との間に設けてあるため、ゴム弾性体と取付部材とを一体に加硫成形するに際して、成形金型を軸線方向に支障なく容易に成形品から分離脱型することができる。

本発明においては、上記溝を周方向に部分的に設けておくといったことも可能であるが、請求項２に従ってかかる溝を全周に亘り連続して環状に設けておくことができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１及び図２において、１０は例えばピックアップトラックのサスペンション装置の変位規制用に用いて好適なバウンドストッパである。
ここでバウンドストッパ１０は、ピックアップトラックにおけるサスペンション装置の変位規制用として用いる場合、サスペンション装置のリーフスプリング又は車体フレームの何れか一方に取り付けて使用する。

同図に示しているように、バウンドストッパ１０は金属製の剛性の取付部材１２と、取付部材１２に一体に加硫接着された、ストッパ作用の主体をなすブロック状のゴム弾性体１４とを有している。
取付部材１２は、平面形状が円形の底部１６と、底部１６の外周端部から図中上向きに直角に立ち上る円環状の周壁部１８とを有するカップ状を成している。

周壁部１８は、上端部が径方向外向きに湾曲形状で開く形状のフランジ部２０とされ、また底部１６の中央には締結ボルト２２が図中下向きに固設されている。
バウンドストッパ１０は、この締結ボルト２２により取付部材１２がリーフスプリング又は車体フレームの何れか一方に締結固定される。
このときゴム弾性体１４は、他方（図４の相手部材５０）に対して図中上下方向に対向した状態となる。

底部１６には貫通の固定孔２４が設けられており、締結ボルト２２はセレーション部２６を固定孔２４の内面に食い込ませる状態に図中下向きに圧入され、底部１６に固定されている。
締結ボルト２２は、底部１６の図中上側に大径の頭部２８を有しており、その頭部２８がゴム弾性体１４の内部に埋込状態とされている。

ゴム弾性体１４は、取付部材１２の内部を充填するように取付部材１２内部に収められた基部３０と、周壁部１８から図中上方即ち軸線方向外方に突出する状態に基部３０に続いて設けられた突出部３２とを有している。
ここでゴム弾性体１４は径方向即ち軸線と直角方向の横断面の形状が円形状をなしている。

本実施形態において、突出部３２は、周壁部１８の高さＨ_Ｓに比べて周壁部１８からの突出高さＨ_Ｔが低い形状となしてあるが逆にＨ_ＳをＨ_Ｔよりも高く設定しても良い。
更に突出部３２は、その外径が基部３０の外径に比べて小径となしてある。

突出部３２の外周面３４は、基部３０から図中上向きに即ち軸線方向に沿って起立する縦面とされており、またその上面３６は図中左右方向のほぼ平坦な面となしてある。詳しくはその中心部から径方向外方に進むにつれて僅かに図中下向きに移行する、上向きに僅かに凸をなす略平坦な面となしてある。
そしてその中央部には下向きに湾曲して凹陥する凹陥部３８が設けられており、また縦面をなす外周面３４から上面３６との境界部が肩部４０とされている。

本実施形態では、ゴム弾性体１４における上記基部３０と取付部材１２の周壁部１８との間に、周壁部１８の内周面に沿って周方向に延びる溝４２が設けてある。
ここで溝４２は、全周に亘って連続した円環状に設けてある。
また溝４２は、周壁部１８の上端で図中上向きに開口し、そして取付部材１２の底部１６側に向って図中下向きに所定の溝深さを有している。
尚この溝４２を形成する周壁部１８の内周面及び基部３０の外周面は、何れも図中上下方向即ち軸線と平行な面となしてある。

この実施形態において、溝４２は溝深さの浅い溝（第１の溝）４４と、これよりも溝深さの深い溝（第２の溝）４６との２種類の溝から成っている。
図１（Ｂ）中ｈ_１は溝４４の溝深さを表し、またｈ_２は溝４６の溝深さを表している。
またＬ_１は溝４４の位置における基部３０の図中上下方向の肉厚を表し、またＬ_２は溝４６の位置における基部３０の上下方向の肉厚をそれぞれ表している。

図１（Ａ）に示しているように、溝４４は周方向に沿って９０°ごとに４個所に設けられており、また溝４６は、溝４４と４４との間の位置において周方向に９０°ごと異なった４個所に設けてある。
即ち溝４４と４６とは、それぞれが周方向に均等に分散配置され、また溝４４と４６とが周方向に交互に配置されている。

尚図３に示しているように、溝４６は溝４４に対して段差を生じるように、即ち溝４４から４６に溝深さが不連続となるようにそれら溝４４，４６が形成されているが、場合によって溝４４から４６にかけて、更に溝４６から溝４４にかけて溝深さが連続して変化するように、それら溝４４，４６を設けておくこともできる。

図４は、バウンドストッパ１０におけるゴム弾性体１４のストッパ作用時の変形の様子を模式的に表している。
また図５の曲線Ｃは本実施形態のバウンドストッパ１０のばね特性曲線（荷重−撓み特性曲線）を表している。

図４（Ｉ）はストッパ作用を行っていない状態を表しており、この状態でサスペンション装置の一部（例えば上記のリーフスプリング）が車体側に大きく変位すると、そこでバウンドストッパ１０がストッパ作用する。
このときゴム弾性体１４は、先ず図中上端の当り部４８が相手部材５０に当って変形開始する。

このときゴム弾性体１４は、当り部４８の上面がほぼ平坦面をなし、且つ突出部３２が図中上下方向即ち軸線方向にほぼ同じ外径で形成されているため、図５のばね特性曲線Ｃで示しているようにストッパ作用の初期当りのばね特性が比較的硬いものとなる。

ゴム弾性体１４は引き続く相手部材５０による押込みにより図中下向きに圧縮変形せしめられ、その際に溝４６の底部よりも上側の部分が径方向外方に変形せしめられて、その変形により溝４６，４４が少しずつ埋められて行く。図４（II）はこのときの状態を表している。

このとき、ゴム弾性体１４は溝４４の底部よりも図中上側の部分が取付部材１２によって特に拘束されておらず、またその変形の途中で周壁部１８に当ることもないので、図５のばね特性曲線Ｃで示しているようにばね特性はほぼ直線的に連続的に硬くなって行く。即ちその変形域におけるばね特性曲線がほぼリニアな直線形状となる。

図４（III）は、図４（II）の状態から更にゴム弾性体１４が変形し、溝深さの浅い溝４４が埋った状態を表している。
これ以後ゴム弾性体１４の変形に対する周壁部１８からの反力が大きくなり、従ってゴム弾性体１４のばね特性は図４（III）に示す状態以後増大の程度を増す。

そしてゴム弾性体１４の引き続く変形によって、未だ空隙の残っていた他方の溝４６が次第に埋められて行き、そして最終的にこの溝４６もまたゴム弾性体１４の変形によって埋った状態となる。図４（IV）はそのときの状態を表している。

図４（III）の状態から（IV）への状態に到る過程では、ゴム弾性体１４は変形による反力が大きく増大し、最終的に図５に示す限界変位即ち最大変位規制量に達する。そしてこの時点でリーフスプリング等上下動部材の更なる変位が阻止される。

以上の説明から明らかなように、また図５の曲線Ｃのばね特性曲線で示すように、本実施形態のバウンドストッパ１０の場合、ストッパ作用時における初期当りがある程度硬く、その後常用変位域においてはばね特性がほぼ直線的にリニアに増大し、そしてストッパ作用の後期から最終にかけてばね特性がなだらかな立上りを示し、最終の限界変位に達する。

以上から明らかなように本実施形態のバウンドストッパ１０は、リーフスプリング等のストッパ作用の初期の変位を小さく抑制し得て、その耐久性を高めることができるとともに、これに続くストッパ作用の中期から後期にかけての常用変位域で、直線的なばね特性を示すために、常用変位域で乗員に対しショック感を与えるのを防止できる。

更にその常用変位域での直線的なばね特性によりばねが十分に増大した上で、その後の最終のばねの立上りへと移行するため、ばねの立上り自体を緩やかなものとすることができ且つその立上りへの移行をなだらかなものとすることができ、ばねの立上りへの移行の際にも乗員にショック感を与えない。
即ちストッパ作用の初期から最終の立上りに到るまで、本実施形態のバウンドストッパ１０は連続的で滑らかなストッパ特性を示し、乗り心地性能を良好とすることができる。

また本実施形態ではゴム弾性体１４自体に空隙を設けるのでなく、ゴム弾性体１４の基部３０とカップ状の取付部材１２の周壁部１８との間に溝４２を設けて、これを空隙部となしているため、ゴム弾性体１４の耐久性を高く維持することができる。

また本実施形態ではストッパ作用時にゴム弾性体１４の変形を溝４２によって吸収することができるため、ストッパ作用時において突出部３２が取付部材１２から径方向外方に大きくはみ出してしまうような変形を抑制でき、そのことによってもまたゴム弾性体１４の耐久性を高めることができる。

しかも本実施形態ではその空隙即ち溝４２が、ゴム弾性体１４の基部３０と取付部材１２の周壁部１８との間に設けてあるため、ゴム弾性体１４と取付部材１２とを一体に加硫成形するに際して、成形金型を軸線方向に支障なく容易に成形品から分離脱型することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上例では溝深さの異なる２種の溝４４，４６を周方向に均等に分散状態に設けているが、場合によって溝深さの互いに異なる３種以上の溝を周方向に均等に分散状態で設けることも可能である。
また溝深さの異なった溝と溝との間を、溝深さが段差状に不連続に変化するようになしておいても良いし、また溝深さが連続的に変化するようになすことも可能である。
更に上記突出部３２の形状その他の形状は他の様々な形状となすことも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態であるバウンドストッパの平面図及び断面図である。図１のバウンドストッパの一部切欠斜視図である。同実施形態における溝を展開して示した模式図である。同実施形態における作用説明図である。バウンドストッパにおけるばね特性曲線を示した図である。比較例としてのバウンドストッパを示した図である。図６とは異なる比較例のバウンドストッパを示した図である。

符号の説明

１０バウンドストッパ
１２取付部材
１４ゴム弾性体
１６底部
１８周壁部
３０基部
３２突出部
４２溝
４４溝（第１の溝）
４６溝（第２の溝）

Claims

(イ)底部と、該底部の外周端部から立ち上る環状の周壁部とを備えたカップ状をなし、該底部において車輪側の上下動部材と車体側との一方に取り付けられる剛性の取付部材と、(ロ)該取付部材の内部に収められた基部及び前記周壁部から該取付部材の軸線方向の外方に突出する状態に該基部に続いて設けられた突出部を有するブロック状のゴム弾性体と、を有し、前記上下動部材の前記車体側への過度の変位を規制する緩衝部材としてのバウンドストッパにおいて
前記基部と前記取付部材の周壁部との間に、該周壁部の内周面に沿って周方向に延びる溝を設けるとともに、該溝として少なくとも第１の溝と、該第１の溝よりも溝深さの深い第２の溝とを、それら第１の溝及び第２の溝のそれぞれが周方向に均等に分散して位置する状態に設け、ストッパ作用時にそれら第１の溝，第２の溝を埋めるように前記ゴム弾性体を弾性変形させるようになしてあることを特徴とするバウンドストッパ。
請求項１において、前記溝は全周に亘り連続して環状に設けてあることを特徴とするバウンドストッパ。