JP2011127689A - 弾性ブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前後方向の入力に対して、ゴムの疲労劣化を生じさせることなしに、車両の幅方向の入力に対しては、内周ゴムへの応力集中を有効に抑制して、それらの両方向の所望のバネ特性を長期間にわたって十分に発揮させることができる、耐久性にすぐれた弾性ブッシュを提供する。
【解決手段】外筒２と内筒３と、外筒２と内筒３との間で、該内筒３を挟んで互いに対向させて配置した一対の中間板４と、内筒３と一対の中間板４とを連結する内周ゴム５および、一対の中間板４と外筒２とを連結する外周ゴム６と、外筒２および内筒３の周方向で、該内周ゴム５および外周ゴム６の相互の間のそれぞれに形成した空所７と具えてなる弾性ブッシュにおいて、前記中間板４の幅中央域を外筒２および内筒３と同心の円弧状となるように湾曲させ、両中間板４の幅方向両側部を、前記同心円弧状とは逆向きに反らせて、該両側部をそれぞれの空所７側に迫出させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、外筒と、該外筒の内側に同心配置した内筒と、外筒と内筒との間で、該内筒を挟んで互いに対向させて配置した一対の中間板と、内筒と一対の中間板とを連結する内周ゴムおよび、一対の中間板と外筒とを連結する外周ゴムと、外内筒の周方向で、該内周ゴムおよび外周ゴムの相互間に形成した空所と具えてなる弾性ブッシュの改良に関するものであり、とくには、弾性ブッシュの耐久性能を向上させる技術を提案するものである。

この種の弾性ブッシュは、たとえば、車両のサスペンションに組み込んで用いて好適なものであり、その場合には、車両の操縦安定性能および乗り心地性能を高めるために、弾性ブッシュのバネ定数を、車両の幅方向では大きくする一方で、車両の前後方向および上下方向では小さくすることが望ましい。

かかる要望下で、従来は、図４（ａ）に、中心軸に直交する平面内での断面図で例示するように、たとえば、金属その他の剛性材料からなる外筒５２と、その外筒５２の内部に、外筒５２と同心に配置した、これもたとえば剛性材料からなる内筒５３との間に一対の中間板５４を配置するとともに、外筒５２と一対の中間板５４との間に外周ゴム５５を、そして、一対の中間板５４と内筒５３との間に内周ゴム５６をそれぞれ配設し、外筒５２の周方向で、外周ゴム５５と内周ゴム５６との間の、直径方向に対抗するそれぞれの領域に空所５７を形成してなる弾性ブッシュ５１において、中間板５４の形状を、外筒５２および内筒５３と同心の円弧形状としたものが広く用いられている。

このような弾性ブッシュ５１によれば、図にＹ−Ｙ線で示す車両の幅方向では、外周ゴム５５と内周ゴム５６との間に、一対の中間板５４を配置したことによって、車両の幅方向のバネ定数を高めて、車両の旋回時の操縦安定性能を向上させることができ、一方、図にＸ−Ｘ線で示す車両の前後方向では、内筒５３の両側に空所５７を形成したことにより、主には、内筒５３と中間板５４との間の内周ゴム５６の剪断変形をもって、車両の前後方向の振動を抑制することになるので、車両の前後方向のバネ定数が低くなって、乗り心地性能が向上する。

ところで、近年では、弾性ブッシュ自体の軽量化を図るために、中間板５４の、空所５７に臨む側面の半径方向内側に隣接する内周ゴム５６と、空所５７との境界面５６ａおよび、半径方向の外側に隣接する外周ゴム５５と、空所５７との境界面５５ａのそれぞれを、図４に示すように、内周ゴム５６側および外周ゴム５５側に窪ませた曲面とし、それらの曲面を円弧状に形成して、弾性ブッシュのゴム体積を減少させることが行われている。

しかるにこの場合は、弾性ブッシュ５１に車両の前後方向（Ｘ−Ｘ方向）の入力が作用すると、同心円弧状の両中間板５４が、図４（ｂ）に示すように、略「ハ」の字状に変位することになって、入力方向の後方側で、内周ゴム５６に、半径方向内側に向かう変形を生じることになるため、中間板５４の半径方向外側に隣接する外周ゴム５５と、空所５７との境界面５５ａに生じる引張歪が大きくなり、これがため、弾性ブッシュ５１の使用に伴って、その境界面５５ａおよびその近傍に位置するゴム部分に疲労劣化が生じ、所望のバネ定数が発揮されなくなるという問題があった。

上記の問題を解決するため、特許文献１には、「同心的に配置された内筒と外筒とが両者間に介設された弾性体により結合され、前記内筒を挟む１方向の両側位置には軸方向に貫通する空所が設けられ、前記１方向と直交する方向で内筒を挟む両側位置の弾性体内には径方向中間位置に相対向する一対の中間板が埋設されてなる弾性ブッシュであって、前記一対の中間板は、幅方向中央部において内筒軸心を中心とする円弧より小さい半径の円弧を持って相対向側に向かって屈曲し、曲げ角度が２０°の断面くの字形をなし、前記中間板の板厚が一定に設定され、前記中間板の円弧状屈曲部から連続する両側部分が接線方向に延設されている弾性ブッシュ」が提案されており、この弾性ブッシュによれば、「Ｘ方向（車両前後方向）とＹ方向（車両幅方向）のバネ定数比を大きく設定できて、乗り心地および操縦安定性が良好で、しかも荷重負荷時の変形および引張歪が小さくて応力集中が生じ難くて、弾性体の分子構造及びバネ定数の劣化が少なく、車両旋回時等の操縦安定性をさらに高めることができ、竪置きタイプのブッシュとして好適に使用できる。」としている。

特許第３９４２０３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された弾性ブッシュでは、「一対の中間板は、幅方向中央部において内筒軸心を中心とする円弧より小さい半径の円弧を持って相対向側に向かって屈曲し、曲げ角度が２０°の断面くの字形」をなすものとしていることにより、内筒と、一対の中間板との間に位置するゴム部分の、内筒の周方向での厚みが不均一となり、これがため、弾性ブッシュに、車両の幅方向の入力が作用した場合に、内筒と一対の中間板との間のゴム部分、とくに、中間板の各両側部の半径方向内側に隣接する薄肉のゴム部分に応力集中が生じることになって、そのゴム部分に疲労劣化が生じ易く、バネ定数の変化のおそれがあった。

そこで、この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、車両の前後方向の入力に対して、ゴムの疲労劣化を生じさせることなしに、車両の幅方向の入力に対しては、内周ゴムへの応力集中を有効に抑制して、それらの両方向の所望のバネ特性を長期間にわたって十分に発揮させることができる、耐久性にすぐれた弾性ブッシュを提供することにある。

この発明の弾性ブッシュは、外筒と、該外筒の内側に同心配置した内筒と、外筒と内筒との間で、該内筒を挟んで互いに対向させて配置した一対の中間板と、内筒と一対の中間板とを連結する内周ゴムおよび、一対の中間板と外筒とを連結する外周ゴムと、外筒および内筒の周方向で、該内周ゴムおよび外周ゴムの相互の間のそれぞれに形成した空所と具え、前記中間板の、空所に臨む側面の、半径方向の内側に隣接する内周ゴムと、空所との境界面および、半径方向の外側に隣接する外周ゴムと、空所との境界面のそれぞれを、該内周ゴム側および該外周ゴム側に窪ませた曲面とするとともに、それらの両曲面をともに、外筒の中心軸に直交する断面内で円弧状に形成してなるものであって、前記中間板の幅中央域を、前記中心軸と直交する断面内で、外筒および内筒と同心の円弧状となるように湾曲させ、両中間板の幅方向両側部を、前記同心円弧状とは逆向きに反らせて、該両側部のそれぞれをそれぞれの空所側に迫出させてなるものである。

ここで好ましくは、前記両中間板の幅方向の両側部をともに平坦形状とし、両中間板の、空所に臨む側面の、半径方向の内側に隣接する内周ゴムと、空所との前記境界面の円弧状曲線と、半径方向の外側に隣接する外周ゴムと、空所との前記境界面の円弧状曲線とを結ぶ共通接線を、各中間板の、幅方向両側部での厚み中心線に直交させる。

さらに好ましくは、中間板の一側部側の前記共通接線と、中間板の他側部側の前記共通接線とが平行になるように、内周ゴムおよび外周ゴムを配設する。

この発明の弾性ブッシュによれば、中間板の幅中央域を、外筒の中心軸と直交する断面内で、外筒および内筒と同心の円弧状となるように湾曲させ、両中間板の幅方向両側部を、同心円弧状とは逆向きに反らせて、該両側部のそれぞれをそれぞれの空所側に迫出させたことによって、中間板の幅方向両側部の半径方向内側に隣接する内周ゴムと空所との境界面の曲面の曲率半径と、半径方向外側に隣接する外周ゴムと空所との境界面の曲面の曲率半径とを等しいものとすることができるので、車両の前後方向の入力の作用時に、それらの境界面のいずれか一方への応力集中の発生を抑制でき、その結果として、外周ゴムおよび内周ゴムの疲労劣化を有効に防止することができる。

また、中間板の幅中央域を、外筒の中心軸と直交する断面内で、外筒および内筒と同心の円弧状となるように湾曲させたことによって、内筒と、一対の中間板との間に位置する内周ゴム部分の、内筒の周方向での厚みが均一なものとなるので、車両の幅方向の入力が作用した場合の、内周ゴムへの応力集中が抑制されることになる。
以上のことから、この発明の弾性ブッシュを長期間にわたって使用しても、耐久性能の低下の問題なしに、車両の前後方向および幅方向のいずれの方向に対しても、所期したとおりのバネ特性を発揮させることができる。

ここで、両中間板の幅方向の両側部をともに平坦形状とし、両中間板の、空所に臨む側面の、半径方向の内側に隣接する内周ゴムと、空所との境界面の円弧状曲線と、半径方向の外側に隣接する外周ゴムと、空所との境界面の円弧状曲線とを結ぶ共通接線を、各中間板の、幅方向両側部での厚み中心線に直交させたときは、中間板の、空所に臨む側面の半径方向内側に隣接する内周ゴムと空所との境界面の曲面の曲率半径と、半径方向外側に隣接する外周ゴムと空所との境界面の曲面の曲率半径とを等しいものとして、これらの曲面を形成することが容易となるので、車両の前後方向の入力の作用時に、中間板の、空所に臨む側面の半径方向内外に隣接するそれらの境界面に生じる応力集中を抑制する効果が高まる。

またここで、中間板の一側部側の前記共通接線と、中間板の他側部側の前記共通接線とが平行になるように、内周ゴムおよび外周ゴムを配設したときは、車両の前後方向および幅方向のいずれに作用する入力に対しても、中間板の、空所に臨む側面の半径方向内側に隣接する内周ゴムの変形態様と、半径方向外側に隣接する外周ゴムの変形態様とが均一化されることになるので、内周ゴムおよび外周ゴムに応力集中を生じさせることなく、車両の前後方向および幅方向の所望のバネ特性を長期間にわたって十分に発揮させることができる。

この発明の弾性ブッシュの、中心軸に直交する平面内での断面図である。 図１の弾性ブッシュを、要部について示す部分拡大断面図である。 図１の弾性ブッシュを、要部について示す同様の部分拡大断面図である。 従来の弾性ブッシュの、中心軸に直交する平面内での断面図である。

以下に図面を参照しながら、この発明の弾性ブッシュの実施の形態について説明する。

図１に、中心軸と直交する平面内での断面図で示す弾性ブッシュ１は、たとえば金属などの剛性材料からなる円筒状の外筒２と、この外筒２の内部に、外筒１と同心に配置されて、これもまた剛性材料からなる円筒状の内筒３と、外筒２と内筒３との間で、内筒３の中心軸を中心に互いに対向させて配置した一対の中間板４と、内筒３の外周面および、一対の中間板４の半径方向内側の側面のそれぞれに固着されて、これらの部材を連結する内周ゴム５と、外筒２の内周面および、一対の中間板４の半径方向外側の側面のそれぞれに固着されて、これらの部材を連結する外周ゴム６とを具える。

そして、外筒２および内筒３の周方向で、内周ゴム５および外周ゴム６の相互間のそれぞれに、外筒２の軸線方向に貫通する空所７を形成し、また、図に示すところでは、Ｘ−Ｘ線で示す車両の前後方向からの入力に対する内筒３の余剰の変位を規制するため、外周ゴム６から半径方向の内側に向けて、略台形断面を有する一対のストッパ６ａを、空所７側へ突出させて設ける。

なおここでは、これらのストッパ６ａと内筒３との、内周ゴム５を介した当接時の衝撃を緩和するため、ストッパ６ａの半径方向内側の表面を、図示の断面内で、内筒３と同心の円弧状の曲面としている。

そしてまた、弾性ブッシュ１自体の軽量化を目的として、中間板４の、空所７に臨む側面の半径方向の内側に隣接する内周ゴム５と、空所７との境界面５ｂを、内周ゴム５側に窪ませた曲面とするとともに、中間板４の、空所７に臨む側面の半径方向の外側に隣接する外周ゴム６と、空所７との境界面６ｂを、外周ゴム６側に窪ませた曲面とし、これらの両曲面をともに、図に示す断面内で円弧状に形成する。

ここにおいて、外筒２と内筒３との間の一対の中間板４はいずれも、それの幅中央域を、図示の断面内で外筒２および内筒３と同心の円弧状となるように湾曲させるとともに、それの幅方向両側部を、前記同心円弧状部分とは逆向きに反らせて、両側部のそれぞれを、それぞれの空所７側に迫出させる。

このように、剛性材料からなる一対の中間板４を配置し、また、空所７を形成したことによって、車両の幅方向（Ｙ−Ｙ線方向）の入力に対してはバネ定数が大きくなる一方で、車両の前後方向（Ｘ−Ｘ線方向）の入力に対しては、内筒３の、ストッパ６ａに当接するまでの範囲内でバネ定数が小さくなって、車両の旋回時の操縦安定性能および乗り心地性能をともに向上させることができる。

また、中間板４を上述したような形状としたことから、中間板４と内筒３との間に位置する内周ゴム部分の、内筒３の周方向の厚みが均一となるので、車両の幅方向（Ｙ−Ｙ線方向）の入力の作用時に、その内周ゴム部分に応力集中が生じ難くなり、また、内周ゴム５と空所７との境界面５ｂの曲面の曲率半径と、外周ゴム６と空所７との境界面６ｂの曲面の曲率半径とを簡単に等しくすることができるため、車両の前後方向（Ｘ−Ｘ線方向）の入力の作用時に、それらの境界面５ｂ、６ｂへの応力集中を抑制できるので、弾性ブッシュ１の耐久性能が高まることになる。

なおここで、図２に片側の中間板４を拡大断面図で示すように、一の中間板４の、外筒２および内筒３と同心の円弧状とは逆向きに反らせた位置４ａの相互を結んだ直線（図に仮想線で示す）の長さＬ、すなわち、中間板４の、同心円弧状に湾曲させた幅中央域４ｂの弦の長さＬは、内周ゴム５と空所７との境界面５ｂの曲面の曲率半径と、外周ゴム６と空所７との境界面６ｂの曲面の曲率半径とを等しいものに形成することができる範囲の長さとすることが好ましい。

ここで、内周ゴム５と空所７との境界面５ｂの曲面の曲率半径と、外周ゴム６と空所７との境界面６ｂの曲面の曲率半径とが相互に等しくなるように境界面５ｂ、６ｂを形成するためには、図３に拡大断面図で示すように、両中間板４の幅方向の両側部４ｃをともに平坦形状とするとともに、両中間板４の、空所７に臨む側面の、半径方向の内側に隣接する内周ゴム５と、空所７との境界面５ｂの円弧状曲線と、半径方向の外側に隣接する外周ゴム６と、空所７との境界面６ｂの円弧状曲線とを結ぶ共通接線ＴＬを、各中間板４の、幅方向両側部４ｃでの厚み中心線ＣＬに直交させることが好ましい。

この場合において、中間板４の一側部側の共通接線ＴＬ１と、中間板４の他側部側の共通接線ＴＬ２とが平行となるように、内周ゴム５および外周ゴム６を配設することが好ましい。

１ 弾性ブッシュ
２ 外筒
３ 内筒
４ 中間板
４ａ 中間板の、逆向きに反らせた位置
４ｂ 中間板の幅中央域
４ｃ 中間板の側部
５ 内周ゴム
５ｂ 内周ゴムと空所との境界面
６ 外周ゴム
６ａ ストッパ
６ｂ 外周ゴムと空所との境界面
７ 空所
Ｘ−Ｘ 車両の前後方向
Ｙ−Ｙ 車両の幅方向
ＣＬ 中間板側部の厚み中心線
ＴＬ１、ＴＬ２ 共通接線
Ｌ 逆向きに反らせた位置の相互を結んだ直線の長さ

Claims (3)

1. 外筒と、該外筒の内側に同心配置した内筒と、外筒と内筒との間で、該内筒を挟んで互いに対向させて配置した一対の中間板と、内筒と一対の中間板とを連結する内周ゴムおよび、一対の中間板と外筒とを連結する外周ゴムと、外筒および内筒の周方向で、該内周ゴムおよび外周ゴムの相互の間のそれぞれに形成した空所と具え、
   前記中間板の、空所に臨む側面の半径方向の内側に隣接する内周ゴムと、空所との境界面および、半径方向の外側に隣接する外周ゴムと、空所との境界面のそれぞれを、該内周ゴム側および該外周ゴム側に窪ませた曲面とするとともに、該両曲面をともに、外筒の中心軸に直交する断面内で円弧状に形成してなる弾性ブッシュにおいて、
   前記中間板の幅中央域を、前記中心軸と直交する断面内で、外筒および内筒と同心の円弧状となるように湾曲させ、両中間板の幅方向両側部を、前記同心円弧状とは逆向きに反らせて、該両側部のそれぞれをそれぞれの空所側に迫出させてなる弾性ブッシュ。
2. 前記両中間板の幅方向の両側部をともに平坦形状とし、
   両中間板の、空所に臨む側面の、半径方向の内側に隣接する内周ゴムと、空所との前記境界面の円弧状曲線と、半径方向の外側に隣接する外周ゴムと、空所との前記境界面の円弧状曲線とを結ぶ共通接線を、各中間板の、幅方向両側部での厚み中心線に直交させてなる請求項１に記載の弾性ブッシュ。
3. 中間板の一側部側の前記共通接線と、中間板の他側部側の前記共通接線とが平行になるように、内周ゴムおよび外周ゴムを配設してなる請求項２に記載の弾性ブッシュ。

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