JP3942037B2 - 弾性ブッシュ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のサスペンションに組込まれて使用される弾性ブッシュ、特に竪置きタイプの弾性ブッシュに関するものである。

自動車の車体とサスペンションの連結部位、例えば車輪を支持するロアアームとフレーム等の車体側メンバとの連結部位には、車体振動を緩和するために、図５のように所謂サスペンションブッシュとしての弾性ブッシュ（A1）（A2）が使用されている。これら二つの弾性ブッシュ（A1）（A2）のうち、車両後方側の第２の弾性ブッシュ（A2）については、上下方向軸タイプすなわち竪置きタイプのものが使用されることも多くなっている。

かかる弾性ブッシュは、車両の乗り心地と操縦安定性等の特性から、車両幅方向にはバネ定数が高く、車両前後方向にはバネ定数が低いことが望まれる。このため、図６や図７に示すように、内筒（11）と外筒（12）とを弾性体（13）で結合するとともに、車両前後方向（図のＸ方向）にあたる両側部分の弾性体（13）を抉る形で内外両筒間で軸方向に貫通する空所（14）（14）を設け、さらに車両幅方向（図のＹ方向）にあたる位置の弾性体（13）内の半径方向中間位置に中間板（16）（16）を埋設したものが出現している（例えば特許文献１、特許文献２）。

前記の弾性ブッシュは、空所（14）（14）によりＸ方向（車両前後方向）のバネ定数（Ｘａ）を低くし、前記中間板（16）（16）でＹ方向（車両幅方向）のバネ定数（Ｙａ）を高くし、Ｘ方向とＹ方向のバネ定数比（Ｙａ／Ｘａ）を大きく設定（５以上）するようにしたものである。

従来、前記の弾性体（13）内に埋設される中間板（16）（16）は、その横断面形状が、図６のように内外両筒と同心的な単なる円弧状をなすものか、あるいは図７のように単なる平板状をなすものが一般的である。
実開平６−７６７３０号公報 特開昭６２−１８８８３２号公報

ところが、例えばＸ方向の荷重が負荷されたとき、円弧状の中間板の場合は、両中間板（16）（16）がハの字状に広がるように変形して、中間板（16）の両端と外筒（12）との間の空所端部であるイ部の引張歪が大きくなる。また平板状の中間板の場合は、前記イ部の自由長を充分にとれない。そのため繰返し荷重の負荷によって、前記イ部で応力集中が生じ、弾性体の分子構造及びバネ定数が変化し易くなる。

本発明は、上記に鑑みてなしたものであって、前記の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の両特性に優れ、しかもＸ方向の荷重負荷による引張歪が小さくて弾性体の分子構造及びバネ定数の耐久性に優れるとともに、荷重負荷方向が少々ずれても急激にバネ定数の劣化が少ない、特に竪置きタイプとして良好に使用できる弾性ブッシュを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、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、対向平行面に対する曲げ角度が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（６ａ）から連続する両側部分が接線方向に延設されていることを特徴とする。

上記の構成を有する本発明によれば、内筒を挟んで空所が設けられている方向（Ｘ方向）のバネ定数は低く、これとは直交する方向（Ｙ方向）のバネ定数は弾性体内に中間板が埋設されているために高くなり、両方向のバネ定数比は大きく設定される。

特に、内筒を挟んで弾性体内に埋設された一対の中間板が、前記のように所定の曲げ角度による断面略くの字形をなしているため、中間板の両端と外筒との間の空所端部であるイ部の自由長が適度に長く、しかも空所が設けられている方向（Ｘ方向）の荷重が負荷されたとき、従来の平板状あるいは円弧状の中間板を埋設したものに比して両中間板がハの字の形に広がろうとする変形が抑えられて、前記イ部の引張歪も小さく、該イ部における弾性体の分子構造及びバネ定数の劣化が少なくなる。

また中間板が埋設されている方向（Ｙ方向）の荷重負荷方向が周方向にずれた場合のバネ定数の低下も小さく、荷重負荷方向の少々のずれに対して充分な剛性を確保できる。

上記したように、本発明の弾性ブッシュによれば、前記の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ハ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。

次に本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。

図１は、本発明の１実施例の弾性ブッシュ（Ａ）を示す平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線の断面図であり、図３は図２のII−II線の断面図である。

図において、弾性ブッシュ（Ａ）は、内筒（１）と、この内筒（１）を所要の間隔を存してこれを囲む外筒（２）とが同心的に配されて、これら両者間に配されたゴム状弾性体（３）を介して加硫接着成形の手段により一体的に結合されている。

（４）（４）は、前記内筒（１）を挟みかつ前記内筒軸心に対し直交する１方向（Ｘ方向）の両側位置において弾性体（３）を抉る形で内外両筒（１）（２）間で軸方向に貫通するように形成した空所である。（５）（５）は内筒（１）と外筒（２）のＸ方向の相対的な過度の変形を規制するストッパーとしての弾性体である。

（６）（６）は前記Ｘ方向と直交する方向（Ｙ方向）にあたる位置における弾性体（３）内の径方向略中間位置に内筒（１）を挟んで相対向するように埋設した一対の中間板であり、この中間板（６）（６）についても、ゴム状弾性体（３）に対し加硫接着の手段によりインサートされて埋設一体化されている。

本発明の場合、前記一対の中間板（６）（６）は、幅方向の中央部つまりブッシュ周方向の幅の中央部において、内筒（１）の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って屈曲した断面略くの字形をなしており、特にＸ方向の対向平行面に対する曲げ角度（α）が１５°〜２５°に設定されている。すなわち、前記円弧状屈曲部（６ａ）の中心角は前記曲げ角度（α）の２倍（２α）となり、該屈曲部（６ａ）から連続する両側部分が接線方向に延設されている。

前記の中間板（６）の屈曲部（６ａ）の円弧については、内筒軸心を中心とする円弧と同じか又はこれより大きい半径の円弧であると、略くの字形に屈曲したことによる効果が得れず、屈曲形状も悪くなる。また、あまり小さい半径の円弧では屈曲部が角ばってかえって応力集中が生じ易くなる。したがって、前記屈曲部（６ａ）の円弧は、その曲率中心が内筒外周面より内側にあって、しかも内筒軸心を中心とする円弧より小さい半径の円弧にするのが望ましい。そしてこの屈曲部（６ａ）の内外で弾性体（３）の厚みが略同厚になる位置に埋設しておくのが望ましい。

また中間板（６）の曲げ角度（α）については、角度（α）が１５°より小さくなると、平板状をなす中間板との差がなくなり、また角度（α）が２５°より大きくなるとかえって歪が生じ易く、期待する効果が得られない。したがって曲げ角度（α）を１５°〜２５°に設定しておくのがよい。

上記の弾性ブッシュ（Ａ）は、例えば図５のようにサスペンションにおけるロアアームの車体側フレームに対する連結部位において、竪置きタイプの第２の弾性ブッシュとして使用するもので、この際、空所（４）（４）が設けられている前記Ｘ方向を車両前後方向に、中間板（６）（６）が埋設されている前記Ｙ方向を車両幅方向に向けて配置する。

この使用において、前記Ｘ方向つまり車両前後方向の振動や外力に対しては、内筒（１）を挟んで両側位置に空所（４）（４）が形成されているため、該Ｘ方向のバネ定数が比較的小さく、内筒（１）と外筒（２）との間で相対移動による弾性変形が生じ易い。したがって良好な乗り心地が得られる。

また、Ｙ方向つまり車両幅方向の振動や外力に対しては、Ｙ方向両側位置の弾性体（３）が圧縮、引張されて、内筒（１）と外筒（２）との相対移動に対する抵抗が大きくなる上、特に弾性体（３）内に中間板（６）（６）が埋設されていることもあって、バネ定数がＸ方向よりも数段大きくなり、Ｘ方向とＹ方向のバネ定数比（Ｙａ／Ｘａ）は７以上にもなる。したがって操縦安定性を高めることができる。

特に、前記の中間板（６）（６）が、前記のように所定角度の断面略くの字形をなしているために、中間板（６）の両端と外筒（２）との間の空所端部であるイ部に適度の長さを持ち、しかもＸ方向の荷重が負荷されたときの変形、すなわち両中間板（６）（６）がハの字の形に広がろうとする変形が抑えられ、前記イ部の引張歪が小さくて応力集中が生じ難くなり、該部での弾性体の分子構造及びバネ定数の変化を抑制できる。

また、Ｙ方向の荷重負荷方向が周方向にずれた場合のバネ定数の変化も、単なる平板状や円弧状の中間板を埋設してある場合に比して少なく、荷重負荷方向の少々のずれに対しても充分な剛性（バネ定数）を確保できる。

例えば、中間板以外を同条件で製作した同サイズの弾性ブッシュで、図３の曲げ角度（α）が２０°の略くの字形の中間板を埋設したもの（実施例）と、従来品である図６の円弧状の中間板を埋設したもの（比較例１）および図７の平板状の中間板を埋設したもの（比較例２）について、下記のように耐久試験を実施した。

すなわち、外筒を固定した状態で内筒に対して、荷重：±３００ｋｇ、こじり角（θ）：１２°で、図のＸ方向に繰返し荷重を負荷し、弾性体の分子構造の劣化による破断が生じるまでの回数を調べたところ、下記表１のようになった。

このように、本発明の実施例のものは、比較例１および比較例２の従来品に比して２〜５倍も弾性体の分子構造及びバネ定数の劣化が少なかった。

なお、実施例のものと比較例１のものについて、両中間板の端部間の通常状態での間隔（Ｂ）と、荷重負荷時の間隔（Ｂ′）との差を測定したところ、実施例の場合＋２ｍｍであったが、比較例１の場合４ｍｍもあった。そのため、比較例１の場合、荷重負荷時のイ部の引張歪が大きくなって、弾性体の分子構造及びバネ定数の劣化が実施例よりも大きいと考えられる。

上記とは別に、中間板が略くの字形をなすもので曲げ角度が３０°のものについても耐久試験を行なったところ、前記の比較例１と同様になった。

本発明の１実施例の弾性ブッシュを示す平面図である。 図１のＩ−Ｉ線の断面図である。 図２のII−II線の断面図である。 Ｘ方向の荷重負荷時の断面図である。 従来の弾性ブッシュの使用状態の略示平面図である。 従来の弾性ブッシュの１例を示す通常時の断面図（ａ）と荷重負荷時の断面図（ｂ）である。 従来の弾性ブッシュの他の例を示す断面図である。

符号の説明

（１） 内筒
（２） 外筒
（３） 弾性体
（４） 空所
（６） 中間板

Claims (1)

1. 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、対向平行面に対する曲げ角度が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（６ａ）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。

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