JP2018034613A - ブッシュ - Google Patents

Abstract

【課題】車両旋回時のロールステアをアンダーステア傾向にすることができるブッシュを提供する。【解決手段】ブッシュ１０は、トレーリングアーム１０１の収納部１０１ａに圧入され、トレーリングアーム１０１の前端部と車体側のブラケット２１０とを連結する。ブッシュ１０は、ブラケット２１０に固定される内筒１１と、トレーリングアーム１０１に固定される外筒１２と、内筒１１と外筒１２との間に介在される筒状弾性体１３とを備える。外筒１２の軸方向の一端部には、径方向外方に延びるフランジ部２０が形成され、フランジ部２０の端面には、ストッパ部３０が設けられている。ストッパ部３０は、フランジ部２０の端面における下側部分に設けられており、ストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられたときにブッシュ１０の弾性中心が下側に変位する。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のトーションビーム式サスペンションに用いられるブッシュに関する。

自動車などの車両には、車両の車輪を車体に懸架するサスペンションが設けられている。例えば、前輪駆動車（ＦＦ車）のリアサスペンションとして、トーションビーム式サスペンションが知られている（特許文献１を参照）。図７に示すように、トーションビーム式サスペンション１００は、車両の前後方向に延びる左右一対のトレーリングアーム１０１と、車幅方向に延びて左右のトレーリングアーム１０１を連結するトーションビーム１０２とを備える。図面において、ＦＲは車両前方側、ＲＨは車両右側、ＵＰは車両上方側を示す。

トレーリングアーム１０１の前端部には、筒状の収納部１０１ａが形成されており、この収納部１０１ａにブッシュ１１０が圧入されて取り付けられている。このブッシュ１１０を介してトレーリングアーム１０１の前端部が車体側のブラケット２１０（図８参照）に揺動可能に連結される。トレーリングアーム１０１の後端部には、車輪取付部１０３が設けられ、車輪（後輪）２００が取り付けられると共に、ショックアブソーバー１０４やコイルスプリング１０５といった緩衝装置が取り付けられる。

ブッシュ１１０は、図８に示すように、内筒１１１と、外筒１１２と、両筒１１１、１１２の間に介在される筒状弾性体１１３とを備える。内筒１１１は、取付軸（ボルト）１１５が挿通され、取付軸１１５を介してブラケット２１０に固定される。外筒１１２は、トレーリングアーム１０１の前端部に形成された収納部１０１ａに圧入されることによって固定される。図８に示すブッシュでは、外筒１１２の軸方向の一端部に径方向外方に延びるフランジ部１２０が形成され、このフランジ部１２０の端面を覆うようにストッパ部１３０が筒状弾性体１１３から延設されている。ブッシュ１１０は、左右のトレーリングアーム１０１に対して、ストッパ部１３０が車両の内側に向くように取り付けられる。つまり、左右のブッシュ１１０は、左右対称に取り付けられ、図８では、右側のブッシュ１１０を示している。

トーションビーム式サスペンション１００では、車両の旋回時に車輪から横方向の力が作用することによってトレーリングアーム１０１が左右方向に移動した際に、ストッパ部１３０がブラケット２１０の内壁に圧接されるようになっている。例えば、左旋回時には、左右の車輪に左向きの横力が作用してトレーリングアーム１０１が左方向（図８の紙面下方向）に移動し、外輪側となる右側のブッシュ１１０の外筒１１２が左側（図８の紙面下側）へ変位することによって、ストッパ部１３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられる。これにより、トレーリングアーム１０１の左右方向の変位が抑制されて、操縦安定性が高くなる。

特許文献１には、ブッシュの外筒にフランジ部が形成されると共に、筒状弾性体からフランジ部の端面を覆う弾性鍔（ストッパ部）が延設されており、フランジ部の上下方向の略中央に弾性鍔側に突出する厚肉部が形成されたブッシュが開示されている。

特開２００７−１７７８２０号公報

一般に、旋回時における車両の安定性は、アンダーステアの方がよいとされており、サスペンションはアンダーステアになるように設定されていることが望まれる。トーションビーム式サスペンションでは、車両の旋回時において、車輪から横力が作用してトレーリングアームが左右方向に移動する他、ロールが発生し、左右の車輪と共に左右のトレーリングアームが逆位相で上下動する。具体的には、外輪側が縮んで内輪側が伸びる方向にストロークする。この上下動に伴い、車輪のトー角が変化する、所謂ロールステアが発生する場合があり、ステア特性に影響を与えることがある。従来のブッシュでは、アンダーステア方向のロールステアを十分に確保できず、ロール時のオーバーステアを抑制する効果が低い。

そこで、車両旋回時のロールステアをアンダーステア傾向にすることができるブッシュを提供することを本発明の目的の１つとする。

本発明の一態様に係るブッシュは、車両の車輪を車体に懸架するトーションビーム式サスペンションに用いられ、トレーリングアームの前端部と車体側のブラケットとを連結するブッシュであって、
前記ブラケットに固定される内筒と、
前記内筒の外側に同心状に設けられ、前記トレーリングアームに固定される外筒と、
前記内筒と前記外筒との間に介在され、弾性材料からなる筒状弾性体と、
前記外筒の軸方向の一端部に形成され、径方向外方に延びるフランジ部と、
前記フランジ部の端面を覆い、弾性材料からなるストッパ部と、を備え、
前記ストッパ部は、前記フランジ部の端面における下側部分に設けられており、
前記ストッパ部が前記ブラケットの内壁に押し付けられたときに前記ブッシュの弾性中心が下側に変位する。

上記ブッシュによれば、ストッパ部がフランジ部の端面の下側部分に設けられており、ストッパ部がブラケットの内壁に押し付けられたときにブッシュの弾性中心が下側に変位するように設定されている。車両の旋回時にストッパがブラケットの内壁に押し付けられて、ブッシュの弾性中心が下側に変位することによって、ロールしたときの外輪側の車輪をトーイン側に変化させ、ロールステアのアンダーステア傾向を向上させることができる。したがって、アンダーステア方向のロールステア率を向上させることができ、安定性が向上する。

実施形態１に係るブッシュが取り付けられたトーションビーム式サスペンションの一例を示す概略上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図であり、実施形態１に係るブッシュを後方から見た概略断面図である。 図２のＩＩＩ矢印方向からブッシュを見た図であり、実施形態１に係るブッシュを軸方向の一端側から見た概略端面図である。 ロール時にトレーリングアームに発生する捻れの回転軸を説明する概念図である。 ブッシュの状態を後方から見た模式図であり、（Ａ）は車両が旋回していない直進時の状態、（Ｂ）は車両旋回時にストッパ部がブラケットの内壁に押し付けられた状態を示す。 車両旋回時におけるブッシュの状態を上方から見た模式図であり、（Ａ）は車両が旋回していない直進時の状態、（Ｂ）は車両旋回時にストッパ部がブラケットの内壁に押し付けられた状態を示す。 トーションビーム式サスペンションの一例を示す概略斜視図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ矢視断面図であり、従来のブッシュの一例を示す概略縦断面図である。

本発明の実施形態に係るブッシュの具体例を、図面を参照して説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。

［実施形態１］
図１〜図３を参照して、実施形態１に係るブッシュ１０を説明する。ここでは、ブッシュ１０は、図１に示すトーションビーム式サスペンション１００（以下、単に「サスペンション」と呼ぶ場合がある）に用いられる。図１に示すサスペンション１００は、ＦＦ車のリアサスペンションに用いられ、図７を参照して説明したものと基本的な構成は同じであり、図１では、ショックアブソーバーやコイルスプリングについては図示を省略している。

＜サスペンション＞
図１に示すサスペンション１００は、左右のトレーリングアーム１０１の中間部同士をトーションビーム１０２で連結した中間ビーム式サスペンションである。左右のトレーリングアーム１０１の前端部にはそれぞれ、筒状の収納部１０１ａが形成されており、収納部１０１ａにブッシュ１０が圧入されることによって取り付けられている。左右のトレーリングアーム１０１の前端部は、図示しない車体の左右両側に設けられたブラケット２１０の内側に配置され、ブッシュ１０に取付軸（ボルト）１１５を挿通し、取付軸１１５をブラケット２１０に締結することによって、ブラケット２１０に揺動可能に連結されている。左右のトレーリングアーム１０１の後端部にはそれぞれ、車輪取付部１０３が設けられており、車輪取付部１０３を介して左右の車輪（後輪）２００が支持されている。この例では、図１に示すように、上面視において、左右のトレーリングアーム１０１の前端部が車両前方に向かって車幅方向外側に広がるように形成されており、それぞれの収納部１０１ａの軸心が車幅方向に対して傾斜している。そして、左右のブッシュ１０の軸方向Ａが車幅方向Ｗに対して所定角度αだけ傾斜するように左右のブッシュ１０が配置されている。ここでは、各ブッシュ１０の車両の内側に位置する端部よりも外側の端部の方が車両後方側に位置しており、車両上方から見て、左右のブッシュ１０がハの字状に配置されている。

＜ブッシュ＞
実施形態１に係るブッシュ１０は、図１、図２に示すように、内筒１１と、外筒１２と、筒状弾性体１３と、フランジ部２０と、ストッパ部３０とを備える。ブッシュ１０の特徴の一つは、ストッパ部３０をフランジ部２０の特定の部分に設ける点にある。左右のトレーリングアーム１０１の前端部（収納部１０１ａ）に取り付けられる左右のブッシュ１０は、ストッパ部３０が車両の内側に向くように左右対称に取り付けられ、取付方向が左右で異なる点を除いて同じである。以下では、図１に示す右側のブッシュ１０を参照して、ブッシュ１０の構成を詳細に説明し、左側のブッシュ１０についてその詳細な説明を省略する。

（内筒）
内筒１１は、図１、図２に示すように、ブラケット２１０に固定される円筒状の部材であり、金属などの剛性の高い材料、例えば、鋼やステンレス鋼などの鉄合金、アルミニウム合金などで形成されている。内筒１１は、取付軸（ボルト）１１５が挿通され、取付軸１１５を介してブラケット２１０に固定されている。

（外筒）
外筒１２は、図１、図２に示すように、内筒１１の外側に同心状に設けられ、トレーリングアーム１０１に固定される円筒状の部材である。外筒１２の材質は、内筒１１と同様に、金属などの剛性の高い材料である。外筒１２は、収納部１０１ａに圧入されることによってトレーリングアーム１０１に固定されている。

（フランジ部）
外筒１２の軸方向の一端部には、径方向外方に延びる環状のフランジ部２０が一体に形成されている（図３も併せて参照）。「軸方向の一端部」とは、車両内側に位置する側の端部のことであり、例えば、右側のブッシュ１０の場合、図１、図２に示すように、外筒１２の左側の端部にフランジ部２０が形成される。フランジ部２０は、ブッシュ１０をトレーリングアーム１０１の収納部１０１ａに圧入する際、収納部１０１ａの端面に当て止めされ、圧入時の位置決めに利用される。

（筒状弾性体）
筒状弾性体１３は、内筒１１と外筒１２との間に介在され、弾性材料からなる部材であり、弾性材料としては、ゴムや軟質樹脂などが挙げられる。筒状弾性体１３は、内筒１１と外筒１２とが弾性的に連結する。

（ストッパ部）
ストッパ部３０は、図１、図２に示すように、フランジ部２０の端面を覆う弾性材料からなる部材である。この例では、筒状弾性体１３の一端側から延設されて、フランジ部２０の端面を覆うように、筒状弾性体１３と一体に形成されている。ストッパ部３０は、ブッシュ１０の軸方向の一端側（即ち、車両内側に位置する側）に設けられ、例えば、例えば、右側のブッシュ１０の場合、ブッシュ１０の左側にストッパ部３０が配置される。

ストッパ部３０は、図２、図３に示すように、フランジ部２０の端面における下側部分の少なくとも一部（車両の下方側）に設けられている。具体的には、下側部分とは、図３に示すように、ブッシュ１０を軸方向の一端側から見たとき、フランジ部２０の端面のうち、下側半分の領域（左下がりのハッチングで示す範囲（中心角１８０°））のことである。この例では、図１、図３に示すように、下側部分のうち、フランジ部２０の端面における後側部分（車両の後方側）にストッパ部３０が設けられている。つまり、実施形態１のブッシュ１０では、ストッパ部３０がブッシュ１０の中心より下方側でかつ後方側の位置、具体的には、図３に示すフランジ部２０の端面のうち、下側半分でかつ後側半分の領域（クロスハッチングで示す１／４の範囲（中心角９０°））にストッパ部３０が設けられている。この例では、図３のクロスハッチングで示す部位にストッパ部３０が設けられており、ストッパ部３０が円弧状に形成されている。

このように、ストッパ部３０が下方側に設けられていることによって、後述するように、ブラケット２１０の内壁に押し付けられたときにブッシュ１０の弾性中心を下側に変位させることが可能である。更に、ストッパ部３０が後方側に設けられている場合は、ストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられたときにブッシュ１０の弾性中心を後側に変位させることが可能である。ストッパ部３０は、ブラケット２１０の内壁に押し付けられたときにブッシュ１０の弾性中心が下側（ストッパ部３０が後方側に設けられている場合は更に後側）に変位するように設けられていればよく、この要件を満たす限り、ストッパ部３０の形成範囲は変更可能である。例えば、ストッパ部３０の一部が、フランジ部２０の端面における下側半分の領域から上側にはみ出していてもよいし、後側半分の領域から前側にはみ出していてもよい。

ストッパ部３０の形成範囲は、例えば、フランジ部２０の端面のうち、１／８（中心角４５°）以上３／５（中心角２１６°）以下を覆うことが好ましく、更に１／６（中心角６０°）以上１／２（中心角１８０°）以下とすることが挙げられる。ストッパ部３０の形成範囲を１／８以上３／５以下とすることで、ブッシュ１０の弾性中心を変位させる効果が得られ易い。また、ストッパ部３０が下方に位置するほど、ブッシュ１０の弾性中心の下方への変位量を大きくでき、ストッパ部３０が後方に位置するほど、ブッシュ１０の弾性中心の後方への変位量を大きくできる傾向がある。そのため、ストッパ部３０の下方及び後方への延設量（フランジ部２０の内周からの径方向の距離）を極力大きくすることが好ましい。

以下、車両旋回時におけるサスペンション１００の挙動とブッシュ１０の状態を、図１及び図４〜図６を用いて説明する。ここでは、車両が左回りに旋回している場合を想定し、外輪側となる右側のブッシュ１０の状態を例に挙げて説明する。

〈旋回時のサスペンションの挙動〉
まず、旋回時におけるサスペンション１００の挙動について説明する。車両の旋回時において、サスペンション１００には後輪２００から横方向（左右方向）の力が作用する。左旋回時の場合は、図１に示すように、外輪側の右側の後輪２００に左向きの横力Ｆが入力され、後輪２００からサスペンション１００に左向きの横力Ｆが作用することによって、サスペンション１００には、車両の上下方向に沿った回転軸Ｒｓを中心とする右回りの回転モーメントＭｓが発生する。回転軸Ｒｓの位置は、車両上方から見たとき、ブッシュ１０の弾性中心Ｂを通る車幅方向に平行な線と、サスペンション１００（トーションビーム１０２）の車両前後方向に沿った中心線との交点の位置になる。ここで、サスペンション１００の回転モーメントＭｓは、ブッシュ１０の弾性中心Ｂと後輪２００の中心までの車両前後方向の距離（モーメントアーム長）Ｄに比例し、回転軸Ｒｓが車両後方に位置するほど、横力Ｆによる回転モーメントＭｓが小さくなる。この回転モーメントＭｓが大きいと、外輪側の右側の後輪２００がトーアウトとなり、オーバーステア傾向が強くなる。逆に言えば、回転モーメントＭｓを小さくすれば、オーバーステア方向の挙動を抑制できる。

また、車両の旋回時には、車体にロールが発生することによって、左右のトレーリングアーム１０１が逆位相で上下動する。左旋回時の場合は、外輪側となる右側のトレーリングアーム１０１の前端部が下方向に動き、内輪側となる左側のトレーリングアーム１０１の前端部が上方向に動く。このとき、左右のトレーリングアーム１０１に捻れが発生する。ロール時にトレーリングアーム１０１に発生する捻れの回転軸Ｒａは、図１、図４に示すように、ブッシュ１０の弾性中心Ｂとトーションビーム１０２のせん断中心Ｃ（ここでは、トーションビーム１０２の中心の上方に位置）とを結ぶ線によって表される。ここで、ブッシュ１０の弾性中心Ｂが車両下方側に位置するように、トレーリングアーム１０１の回転軸Ｒａを傾けることで、ロール時の外輪側の右側の後輪２００がトーインとなり、アンダーステア傾向が強くなる。

〈旋回時のブッシュの状態〉
車両旋回時に左向きの横力Ｆが作用すると、図５、図６に示すように、右側のトレーリングアーム１０１が左方向（黒塗り矢印方向）に移動することによって、ブッシュ１０の外筒１２が左側へ変位することで、ストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられる。

ストッパ部３０が下側に設けられている場合、ストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられた際、図５（Ｂ）に示すように、外筒１２が内筒１１に対して傾斜するようにブッシュ１０が変位する。そして、このような傾斜変位によって、外筒１２が内筒１１に対して偏心することにより、ブッシュ１０の弾性中心Ｂが下側（車両下方）に変位する。ブッシュ１０の弾性中心Ｂが下方に移動するため、トレーリングアーム１０１の回転軸Ｒａの傾きが大きくなる。これにより、ロール時の外輪側の後輪２００がトーイン側に変化するので、ロールステアのアンダーステア傾向を向上させることができる。

更に、ストッパ部３０が後側に設けられている場合、ストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられた際、図６（Ｂ）に示すように、外筒１２が内筒１１に対して傾斜するようにブッシュ１０が変位する。そして、このような傾斜変位によって、外筒１２が内筒１１に対して偏心することにより、ブッシュ１０の弾性中心Ｂが後側（車両後方）に変位する。ブッシュ１０の弾性中心Ｂが後方に移動するため、モーメントアーム長Ｄ（図１参照）が短くなると共に、回転軸Ｒｓが車両後方に移動することになる。これにより、回転モーメントＭｓが小さくなるため、旋回時における外輪側の後輪２００のトーアウト側への変化が抑制され、オーバーステア方向の挙動を抑制できる。

＜作用効果＞
実施形態のブッシュ１０は、以下の作用効果を奏する。

（１）車両旋回時に外輪側の後輪２００から横力Ｆが作用してトレーリングアーム１０１が左右方向に移動した際に、ストッパ部３０によってトレーリングアーム１０１の左右方向の変位を抑制できるので、操縦安定性が向上する。

（２）ストッパ部３０が下側に設けられ、車両旋回時にストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられることによってブッシュ１０の弾性中心が下側に変位することで、ロール時の外輪側の後輪２００をトーイン側に変化させ、ロールステアのアンダーステア傾向を向上させることができる。よって、アンダーステア方向のロールステア率を向上させることができ、安定性が向上する。

（３）更に、ストッパ部３０が後側に設けられ、車両旋回時にストッパ部３０がブラケット２１０の内壁に押し付けられることによってブッシュ１０の弾性中心が後側に変位することで、旋回時における外輪側の後輪２００のトーアウト側への変化を抑制できる。よって、オーバーステア方向の挙動を抑制でき、安定性をより一層向上することが可能である。

（４）左右のブッシュ１０がハの字状に配置されていることで、ロール時にトレーリングアーム１０１が捻れることによって、ブッシュ１０を傾斜変位させることができ、ブッシュ１０の下側とブラケット２１０の内壁との間の隙間が大きくなる。これにより、ロール時には、ブッシュ１０の軸方向の変位を大きくとることができ、ブッシュ１０が軸方向に変位することで、アンダーステア方向のロールステアが得られ易くなる。

本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、上述した実施形態１では、トーションビーム式サスペンションの一例として、中間ビーム式サスペンションを挙げて説明したが、サスペンションは、先端ビーム式でも、後端ビーム式でもよい。

本発明のブッシュは、トーションビーム式サスペンションに利用可能である。

１０ ブッシュ
１１ 内筒
１２ 外筒
１３ 筒状弾性体
２０ フランジ部
３０ ストッパ部
１００ トーションビーム式サスペンション（サスペンション）
１０１ トレーリングアーム
１０１ａ 収納部
１０２ トーションビーム
１０３ 車輪取付部
１０４ ショックアブソーバー
１０５ コイルスプリング
１１０ ブッシュ
１１１ 内筒
１１２ 外筒
１１３ 筒状弾性体
１１５ 取付軸（ボルト）
１２０ フランジ部
１３０ ストッパ部
２００ 車輪（後輪）
２１０ ブラケット

Claims (1)

1. 車両の車輪を車体に懸架するトーションビーム式サスペンションに用いられ、トレーリングアームの前端部と車体側のブラケットとを連結するブッシュであって、
   前記ブラケットに固定される内筒と、
   前記内筒の外側に同心状に設けられ、前記トレーリングアームに固定される外筒と、
   前記内筒と前記外筒との間に介在され、弾性材料からなる筒状弾性体と、
   前記外筒の軸方向の一端部に形成され、径方向外方に延びるフランジ部と、
   前記フランジ部の端面を覆い、弾性材料からなるストッパ部と、を備え、
   前記ストッパ部は、前記フランジ部の端面における下側部分に設けられており、
   前記ストッパ部が前記ブラケットの内壁に押し付けられたときに前記ブッシュの弾性中心が下側に変位するブッシュ。

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