JP2012087857A - ブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく強度及び耐久性を確保しつつ、電食を防止することができるブッシュを提供する。
【解決手段】内筒２の外周面と外筒３の内周面との間の弾性部材４が設けられているブッシュ１であって、筒部６の端部にフランジ部７が形成された環状部材５を備えており、環状部材５は、電食防止表面処理がされており、内筒２の内周面に筒部６が挿入され、内筒６の端面にフランジ部７が対向した状態で、内筒２に環状部材５が取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、部材間の連結部に用いられるブッシュに関する。

従来、例えば自動車のステアリング機構やサスペンション機構の連結部にブッシュが用いられている（例えば、下記特許文献１、２参照）。図８（ａ）に従来のブッシュの一例の断面図を示している。ブッシュ１０１は、内筒１０２と外筒１０３との間に弾性材１０４を設けている。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示したブッシュ１０１の取付け構造の一例を示している。一対の支持部材１０５に形成された孔１０６及び内筒１０２の内部をボルト１０７が挿通している。ボルト１０７にナット１０８が締め付けられて、ブッシュ１０１が支持部材１０５に固定されている。

さらに、アーム１０９の先端の円筒部１１０がブッシュ１０１の外筒１０３に圧入されている。このことにより、ブッシュ１０１を介してアーム１０９が支持部材１０５に取り付けられている。ブッシュ１０１には弾性材１０４を設けているので、防振効果や衝撃吸収効果が得られる。

特開２０００−１６１４３４号公報 特開２０００−１４５８５４号公報

しかしながら、図８（ｂ）のような取付け構造においては、内筒１０２の端面と支持部材１０５とが当接することになる。この構成では、内筒１０２と支持部材１０５とが異種金属の場合には、両部材間の腐食電位の差により電食が生じる場合がある。電食により内筒１０２が腐食し、この腐食が内筒１０２と弾性部材１０４の界面に進行すると、弾性部材１０４が内筒１０２から剥離する可能性が高くなる。

内筒１０２を支持部材１０５と同種金属にすることにより、電食の防止を図ることができる。例えば支持部材１０５がアルミニウムである場合には、内筒１０２もアルミニウムにする。内筒１０２をアルミニウムとした場合は、強度確保のために、図８（ａ）のように、内筒１０２にフランジ部１０２ａを形成して、内筒１０２が支持部材１０５に当接する座面を大きくする必要がある。この場合、製造工程が増加し製造コストも増加してしまう。

さらに、フランジ部１０２ａを形成した場合には、弾性材１０４の端部がフランジ部１０２ａにより拘束され、弾性材１０４の端部の動きが制限され、弾性材１０４に亀裂が生じ易くなり、弾性材１０４の耐久性低下の原因になる。一方、内筒１０２全体の厚みを大きくした場合は、弾性材１０４の拘束はさらに強くなってしまう。この拘束を弱めるために外筒１０３の径を大きくすると、ブッシュ１０１が大型化してしまう。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するためのものであり、大型化することなく強度及び耐久性を確保しつつ、電食を防止することができるブッシュを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のブッシュは、内筒の外周面と外筒の内周面との間の弾性部材が設けられているブッシュであって、筒部の端部にフランジ部が形成された環状部材を備えており、前記環状部材は、電食防止表面処理がされており、前記内筒の内周面に前記筒部が挿入され、前記内筒の端面に前記フランジ部が対向した状態で、前記内筒に前記環状部材が取り付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、本発明のブッシュを取付け対象物に取り付けた際に、取付け対象物と内筒との間に、電食防止表面処理がされた環状部材が介在することになる。このため、内筒と取付け対象物とが接触せず、内筒及び取付け対象物が接触するのは、いずれも電食防止表面処理がされた環状部材となる。したがって、内筒の材料を取付け対象物と同種材料にしなくても、電食が防止されることになる。

このことにより、内筒の材料は、取付け対象物の材料とは無関係に設計でき、例えば、取付け対象物がアルミニウムであっても、内筒の材料はアルミニウムにする必要はなく、強度の高い鉄系金属を用いることができる。この場合、内筒の材料自体の強度が高くなるので、内筒の補強のために、フランジ部を追加する加工は不要になり、フランジ部における拘束による弾性材の耐久性低下は防止されることになる。あわせて、フランジ部追加に伴う製造工程の増加や製造コストの増加も抑えられることになる。また、取付け対象物の材料とは無関係に内筒の材料に強度の高い鉄系金属を用いることができるので、内筒の厚み増加を抑えつつ強度確保が可能になり、ブッシュの大型化を防止することができる。

前記本発明のブッシュにおいては、前記フランジ部の外径は、前記内筒の外径より大きいことが好ましい。この構成によれば、フランジ部の座面の面積は、内筒の端面の面積よりも大きくできるので、取付け対象物の窪み等の変形を防止できるとともに、取り付け安定性を高めることができる。フランジ部の外径の大きさは、取付け対象物の強度、形状等に応じて決定すればよい。

前記電食防止表面処理は、ジオメット（登録商標）処理であることが好ましい。この構成によれば、特にアルミニウムとの接触部における電食防止に有利になる。

本発明によれば、内筒と取付け対象物とが接触せず、内筒の材料を取付け対象物と同種材料にしなくても、電食が防止されることになる。このことにより、内筒の材料は、取付け対象物の材料とは無関係に設計でき、強度の高い材料を用いことができる。この場合、内筒の材料自体の強度が高くなるので、内筒の補強のために、フランジ部を追加する加工は不要になり、フランジ部における拘束による弾性材の耐久性低下は防止され、フランジ部追加に伴う製造工程の増加や製造コストの増加も抑えられることになる。また、取付け対象物の材料とは無関係に内筒の材料に強度の高い材料を用いることができるので、内筒の厚み増加を抑えつつ強度確保が可能になり、ブッシュの大型化を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るブッシュにおいて環状部材の取り付け前の状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るブッシュにおいて環状部材の取り付け後の状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るブッシュの取り付け例を示す斜視図。 図３の取り付け例において、ブラケット１４にブッシュ圧入部１２を取り付ける前の状態を示す拡大図。 図３のブラケット１４におけるブッシュの取付け構造を示す断面図。 図３のブラケット１５におけるブッシュの取付け構造を示す断面図。 （ａ）図は、本発明の実施例に係るブッシュの断面状態を示す斜視図、（ｂ）図は比較例に係るブッシュの断面状態を示す斜視図。 （ａ）図は従来のブッシュの一例の断面図、（ｂ）図は（ａ）図に示したブッシュ１０１の取付け構造の一例を示す断面図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るブッシュの断面図を示している。図１に示したブッシュ１は、ブッシュ本体１ａに環状部材５を取り付ける前の状態を示している。ブッシュ本体１ａは、内筒２と外筒３との間に弾性材４が設けられている。内筒２及び外筒３は、いずれも中空の円筒状部材である。外筒３内に内筒２を入れた状態では、内筒２の外周面と外筒３の内周面との間に環状空間が形成されることになる。図１では、この環状空間に弾性材４が設けられている。弾性材４としてゴム材を用いた場合は、ゴム材を加硫成形し内筒２の外周面と外筒３の内周面にゴム材を加硫接着することになる。

図１において、環状部材５は筒部６とフランジ部７で構成されている。筒部６は円筒状であり、筒部６の端部に筒部６よりも外径の大きいフランジ部７が形成されている。フランジ部７は筒部６の全周に亘り形成されており、設置対象物に当接する座面７ａが形成されている。環状部材５は、電食防止表面処理がされている。図２は、ブッシュ本体１ａに環状部材５を取り付けた状態の断面図を示している。環状部材５は内筒２に圧入されており、内筒２の端面にフランジ部７が対向した状態で、筒部６の外周面が内筒２の内周面に嵌合している。

以下、本実施の形態に係るブッシュ１について、取り付け例を参照しながら、より具体的に説明する。図３は、自動車のサスペンション機構にブッシュ１を取り付ける例を示している。図３は、サスペンションアーム１１に、ブッシュ１を取り付ける前の状態を示している。ブッシュ１が取り付けられたサスペンションアーム１１は、ブッシュ１を介してクロスメンバ１０に連結されることになる。サスペンションアーム１１は、クロスメンバ１０の両側に取り付けられるが、図３では、片側のサスペンションアーム１１のみを示している。

図３に示したように、１個分のサスペンションアーム１１に、ブッシュ１が２個用いられることになる。２個のブッシュ１は外形が異なるが、いずれも図１、２に示したブッシュ１と同様の構成である。各ブッシュ１は、それぞれサスペンションアーム１１のブッシュ圧入部１２、ブッシュ圧入部１３に圧入される。ブッシュ１が圧入されたブッシュ圧入部１２は、ブラケット１４に取り付けられ、ブッシュ１が圧入されたブッシュ圧入部１３は、ブラケット１５に取り付けられる。

図４は、図３に示したブラケット１４に、ブッシュ圧入部１２を取り付ける前の状態を示す拡大図である。図４では、あらかじめ円筒状のブッシュ圧入部１２内に、ブッシュ１が圧入されている。ブッシュ圧入部１２の端部には、ブッシュ１の端部が露出しており、環状部材５のフランジ部７の座面７ａが現われている。

図４の状態から、サスペンションアーム１１を、ブッシュ圧入部１２がブラケット１４内に収まるように移動させる。ブラケット１４に形成した孔１５、１６のそれぞれに、ブッシュ１の環状部材５の開口部を対応させた状態で、孔１５、ブッシュ１の内筒２（図２）、及び孔１６にボルト１７を挿通させる。この後、ボルト１７の先端側にナット１８を締め付けて、ブッシュ圧入部１２のブラケット１４への取り付けが完了する。

図５は、ブラケット１４におけるブッシュ圧入部１２の取り付け状態を示す断面図である。ボルト１７及びナット１８による締め付けにより、ブッシュ１の両端において、ブラケット１４の内面に環状部材５のフランジ部７の座面７ａが圧接している。このことにより、図５の状態では、ブッシュ１はブラケット１４の両側面に挟み込まれて固定されている。

ここで、異種金属同士の接触部においては、両部材間の腐食電位の差により電食が生じる場合がある。例えば、図８（ｂ）の構成において、支持部材１０５がアルミニウムで内筒１０２が鉄材の場合は、支持部材１０５と内筒１０２の当接部は、異種金属同士の接触部であり、電食が生じる可能性が高くなる。

図８（ｂ）の構成では、異種金属同士の接触を避けるには、支持部材１０５がアルミニウムである場合には、内筒１０２もアルミニウムにする必要がある。内筒１０２をアルミニウムとした場合は、強度確保のため、例えば図８（ａ）のように、内筒１０２にフランジ部１０２ａを形成して座面を大きくする必要がある。この場合、製造工程が増加し製造コストも増加してしまう。

また、図８（ａ）のようにフランジ部１０２ａを形成した場合には、フランジ部１０２ａにより弾性材１０４の端部が拘束されることになる。この場合、ブッシュ１に外力が加わった際に、弾性材１０４の端部の動きが制限され、弾性材１０４に亀裂が生じ易くなり、弾性材１０４の耐久性低下の原因になる。

これに対し、図５の構成では、内筒２とブラケット１４との間に、電食防止表面処理がされた環状部材５が介在している。すなわち、図５の構成は、内筒２とブラケット１４とが接触せず、内筒２及びブラケット１４が接触するのは、いずれも電食防止表面処理がされた環状部材５である。

このため、内筒２及びブラケット１４の材料に関係なく、電食が防止されることになる。したがって、内筒２の材料は、取付け対象物であるブラケット１４の材料とは無関係に設計でき、ブッシュ本体１ａ（図１）側については、設計自由度が高くなる。例えば、ブラケット１４がアルミニウムであっても、内筒２の材料はアルミニウムにする必要はなく、強度の高い鉄系金属を用いることができる。

この場合、内筒２の材料自体の強度が高くなるので、内筒２の補強のために、図８（ａ）に示したフランジ部１０２ａのような形状を追加する加工は不要になる。したがって、本実施の形態によれば、図８（ａ）の構成で生じるフランジ部１０２ａにおける拘束による弾性材１０４の耐久性低下は防止され、フランジ部追加に伴う製造工程の増加や製造コストの増加も抑えられることになる。なお、環状部材５の追加に伴いコスト増となる。しかしながら、例えば本実施の形態において内筒２を鉄材とした場合、図８（ａ）において内筒１０２をアルミニウムとした構成に比べると、ブッシュ全体としてのコストは低くすることが可能になる。鉄材はアルミニウムに比べ材料費が安価になることに加え、厚みを小さくしても強度を確保することができるためである。

一方、図８（ａ）において、内筒１０２全体の厚みを大きくすれば、フランジ部１０２ａを形成しなくても強度確保が可能になるが、この場合はブッシュ１０２が大型化してしまう。本実施の形態では、前記の通り内筒２の材料に強度の高い鉄系金属を用いることができるので、内筒２の厚み増加を抑えつつ、強度確保が可能になり、ブッシュ１の大型化を防止することができる。

環状部材５は電食防止表面処理をしているので、環状部材５の材料は、取付け対象物や内筒２の材料と無関係に設計でき、例えば鉄系金属でもよくアルミニウムでもよい。環状部材５の電食防止表面処理としては、例えばジオメット（登録商標）処理が挙げられる。ジオメット処理は、素材に層状に重ねた金属フレークを特殊無機バインダーにより結合したものである。ジオメット処理は、特にアルミニウムとの接触部における電食防止に効果がある。他の電食防止表面処理としては、例えばサーマガードコーティングやアルミナイズド処理などが挙げられる。また、電食防止表面処理として、各種電気絶縁処理を用いてもよい。電気絶縁処理としては、例えばＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）コーティングや電気絶縁性の各種硬質樹脂コーティングなどが挙げられる。

また、本実施の形態に係るブッシュ１は、環状部材５を備えたことにより、取付け対象物との当接部における座面確保にも有利になる。図２おいて、フランジ部７の外径ｄ２は、内筒２の外径寸法ｄ１よりも大きくなっている。したがって、フランジ部７の座面７ａの面積は、内筒２の端面の面積よりも大きくなっている。このため、図５のような取り付け状態は、内筒２の端面を直接ブラケット１４に当接させた場合と比べ、取付け対象物の窪み等の変形を防止できるとともに、取り付け安定性が高まることになる。

図６は、図３のブラケット１５におけるブッシュ圧入部１３の取り付け状態を示す断面図である。図６の取り付け構造は、ブッシュ１の取り付け方向が異なる点を除けば、図５の取り付け構造と同様である。図６においても、図５と同様に、ボルト１７及びナット１８による締め付けにより、ブッシュ１の両端において、ブラケット１５の内面に環状部材５のフランジ部７の座面７ａが圧接している。

すなわち、ブラケット１５と内筒２とは直接当接せず、内筒２とブラケット１５との間に、電食防止表面処理がされた環状部材５が介在している。このため、内筒２及びブラケット１５の材料に関係なく、電食が防止されることになる。また、内筒２の材料をブラケット１５の材料とは無関係に設計できる点、環状部材５を備えたことにより、取付け対象物との当接部における座面確保に有利になる点についても、図５の構成と同様である。

以下、図７を参照しながら本発明の実施例を比較例と比較した解析結果について説明する。図７（ａ）は、実施例に係るブッシュの断面状態を示す斜視図である。本実施例は、図２に示したブッシュ１と同様の構成であり、内筒２と外筒３との間に弾性部材４が設けられ、内筒２の両端に環状部材５が取り付けられている。図７（ｂ）は、比較例に係るブッシュの断面状態を示す斜視図である。本比較例は、図８（ａ）に示したブッシュ１０１と同様の構成であり、内筒１０２と外筒１０３との間に弾性部材１０４が設けられ、内筒１０２の両端にフランジ部１０２ａが形成されている。

図７（ａ）、（ｂ）において、内筒２、１０２を持ち上げつつ（矢印ｂ方向）、回転（矢印ａ方向）させて、弾性部材４、１０４のひずみを解析した。このときの印加力は２１００Ｎとし、内筒２及び内筒１０２の回転角は１６度（矢印ａ方向）とした。図７（ａ）の実施例においては、弾性部材４の最大ひずみは、環状部材５側の根元部（Ａ部）において０．７１であった。これに対し、図７（ｂ）の実施例においては、弾性部材１０４の最大ひずみは、フランジ部１０２ａ側の根元部（Ｂ部）において０．９３であった。

また、回転（矢印ａ方向）は加えず、内筒２、１０２を持ち上げる方向（矢印ｂ方向）に外力を印加して、弾性部材４、１０４のひずみを解析した。このときの印加力は４８００Ｎとした。その結果、図７（ａ）の実施例においては、弾性部材４の最大ひずみは、外筒３側の端部（Ｃ部）において０．９２であった。これに対し、図７（ｂ）の比較例においては、弾性部材１０３の最大ひずみは、外筒１０３側の端部（Ｄ部）において１．４３であった。

前記の解析結果によれば、２種類の外力印加による弾性部材４、１０４の最大ひずみは、いずれも比較例に係る弾性部材１０４の方が大きくなっている。これは、フランジ部１０２ａにおける拘束により弾性材１０４の端部の動きが制限されることによるものと考えられる。弾性部材の最大ひずみが大きいほど、弾性部材に亀裂が生じ易くなり、耐久性も低下することになる。すなわち、前記の解析結果から、内筒２にフランジ加工をしていない実施例の構成では、比較例に比べ弾性部材４に亀裂が生じにくく、弾性部材４の耐久性確保に有利であることが分かる。

以上のように本発明のブッシュによれば、大型化することなく強度及び耐久性を確保しつつ、電食を防止することができるので、本発明のブッシュは例えば自動車のステアリング機構やサスペンション機構の連結部に用いられるブッシュとして有用である。

１ ブッシュ
１ａ ブッシュ本体
２ 内筒
３ 外筒
４ 弾性部材
５ 環状部材
６ 筒部
７ フランジ部
７ａ 座面
１２，１３ ブッシュ圧入部
１４，１５ ブラケット

Claims (3)

1. 内筒の外周面と外筒の内周面との間の弾性部材が設けられているブッシュであって、
   筒部の端部にフランジ部が形成された環状部材を備えており、
   前記環状部材は、電食防止表面処理がされており、
   前記内筒の内周面に前記筒部が挿入され、前記内筒の端面に前記フランジ部が対向した状態で、前記内筒に前記環状部材が取り付けられていることを特徴とするブッシュ。
2. 前記フランジ部の外径は、前記内筒の外径より大きい請求項１に記載のブッシュ。
3. 前記電食防止表面処理は、ジオメット（登録商標）処理である請求項１又は２に記載のブッシュ。
   
   

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