JP3980252B2 - 改良型加締めブッシュ - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、トラック、バス等のサスペンションシステムに使用するための、スプリングを車両に固定する装置に関係する。より厳密には、本発明は、リーフスプリングと、フレームのリーフスプリング取り付け点との間を連結する、改良されたブッシュの設計に関する。
【０００２】
（発明の背景）
トラック及びバスのサスペンションは、通常、車両のフロント及びリヤアクスル（ばね下）と車体（ばね上）との間にそれぞれ一対のリーフスプリングを使って設計される。リーフスプリングは、普通、複数の弓状の鋼又は複合材のリーフを重ねて作られる。車両のアクスルは、普通、端部が上方に伸びる弓状のリーフのほぼ中心付近に固定される。リーフの上端部は、普通、スプリングのピボットブッシュを組み付けるために管状即ち目玉状に成形される。スプリングピボットブッシュは、通常、スプリングの目玉部に圧入されるアウターメタルハウジングと、アウターメタルハウジングの中に配置されるエラストマーの層と、エラストマーの層の中心を通って伸びるインナーメタルハウジングで構成される。ボルトをインナーメタルに通し、専用のブラケットに締め付けることによって、リーフスプリングの端部を車両のフレーム即ちばね上に固定する。車両が走行する際には、リーフスプリングが撓むことにより、車両のばね上とばね下の間の相対運動が吸収される。スプリングが撓むと、リーフスプリングの両端部は、リーフスプリングを車両のばね上に固定している管状部即ち目玉部を中心に回転する。
【０００３】
スプリングピボットブッシュは、この回転運動を容易にし、車両から衝撃を絶縁するために使用される。インナーメタルハウジングとアウターメタルハウジングの中に配置されるエラストマーの層は、車両のばね上部を車両のばね下部から効果的に絶縁する。ある高負荷で使用する例では、エラストマーの層を更に包み込むようにするため、アウターメタルの両端部がインナーメタルに向けて曲げられている。両端部をこのように曲げ、エラストマーの層を更に包み込むようにすると、半径方向ばね常数が改善され、軸方向ばね常数が改善され、軸方向の保持性が改善され、ブッシュの耐久性が改善される。
【０００４】
これらのエラストマーで絶縁したピボットブッシュは、当該技術分野では十分に役目を果たしているが、問題がないわけではない。これら先行技術によるピボットブッシュに関する種々の問題には、スプリング端部目玉の直径のばらつき、及びピボットブッシュがスプリングの端部目玉に圧入される領域の断面の歪みのばらつきが含まれる。スプリング端部の形状にこれらの製造上のばらつきがあると、スプリングに軸方向荷重が働いた際に、ブッシュがスプリングから滑り出てしまうことになる。
【０００５】
高負荷で使用する例では、高負荷によってアウターメタルが割れてしまうこともある。このアウターメタルの割れは、アウターメタルに熱処理を施せば防ぐことができる。しかし、高負荷で使用するアウターメタルは、加締めることができるように軟らかくなければならない。従って、巻き端部のブッシュに関しては、ブッシュ全体に熱処理を施すのは現実的ではない。アウターメタルの強度を改善するもう１つの選択肢は、強度の優れたマンドレル引き抜き（ＤＯＭ）管でアウターメタルを製作することである。このＤＯＭ管は管の強度を増すのは間違いないが、同時にピボットブッシュの製造コストを大幅に引き上げることになる。
【０００６】
このように、ピボットブッシュに関しては、製造コストを最小化しながら、性能、強度、耐久性を改善する方向で開発が継続的に行われている。
（発明の概要）
本発明は、低コストの引き抜きシェルアウターメタルの使用をなお考慮しながら、両端加締めブッシュの性能を改善するピボットブッシュに関する技術を提供する。本発明は、一端がインナーメタルに向けて加締められ、他端が半径方向外向きに伸長するフランジを成形するアウターメタルを含んでいる。このフランジ加工された端部には、エラストマーを圧縮し拘束するため、別体のプレス部材が取り付けられる。本発明のアウターメタルは低コストの引き抜きシェル材で製作することができ、一端が開放形状となっているので、インナーメタル及びエラストマーとアッセンブリするのに先立ち、アウターメタルに熱処理を加えることができる。又、ピボットブッシュに対する軸方向の動きは通常は一方向なので、本発明のピボットブッシュを組み込んで、その動きを抑制することもできる。
【０００７】
本発明のその他の利点及び目的は、以下の詳細な説明、添付の請求項及び図面を参照することにより、当業者には理解頂けるであろう。
（好適な実施例の詳細な説明）
図面に関することであるが、類似の参照番号は、幾つかの図面を通して類似の又は対応する部品を指す。図１は、本発明による独特のブッシュを組み込んだトラック又はバス用のリヤサスペンションを示し、全体を参照番号１０とする。リヤサスペンション１０は、フレーム１２、ドライブアクスル１４、一対のスプリング１６を備えている。フレーム１２は、ボディ（図示せず）及び通常「ばね上重量」と呼ばれるその他の車両の構成部材を支えている。ドライブアクスル１４は、回転するプロペラシャフト（図示せず）を通してエンジン（図示せず）からトルクを受け取るディファレンシャル２０を含んでいる。ドライブアクスル１４は又、各々各ホイールアッセンブリ（図示せず）へと伸びる一対の中空管２２を含んでいる。管２２の内部にはそれぞれ、ホイール（図示せず）が取り付けられるハブ（図示せず）に向かって伸びるドライブシャフト２６が配置されている。エンジンは、プロペラシャフトを通してディファレンシャル２０に回転とトルクを伝達する。ディファレンシャル２０は、プロペラシャフトからドライブシャフト２６へと回転とトルクを伝達し、車両のホイールを回して駆動する。スプリング１６は、フレーム１２とドライブアクスル１４との間に配置されており、後に詳しく論議する。更に、ショックアブソーバ２８がフレーム１２の各サイドメンバーとドライブアクスル１４との間に、これら２つの構成部材の間の運動を減衰するために配置されいる。フレーム１２とドライブアクスル１４との間にトルクロッド（図示せず）を配置して、フレーム１２に対するドライブアクスル１４の運動を制御する助けとすることもできる。
【０００８】
図１及び２に示すように、スプリング１６はそれぞれ、スプリングプレート４０と一対のスプリングクリップ４２を使って、各管２２に取り付けられている。各スプリング１６のフロントループはフレーム１２に取り付けられたブラケット４４に組み付けられている。ピボットブッシュ４６はスプリング１６とブラケット４４との間に配置され、これら２つの構成部材間の運動を可能とし、車両から衝撃を絶縁する。各スプリング１６のリヤループは、フレーム１２と各スプリング１６のリヤループとの間に配置されたシャックル５０に取り付けられている。ピボットブッシュ４６をスプリング１６とシャックル５０の間、及びシャックル５０とフレーム１２との間に配置し、これらの構成部材間の運動を可能とし、車両から衝撃を絶縁することができる。
【０００９】
本発明は、スプリング１６とフレーム１２との間にピボットブッシュ４６を１個だけ配置するように描かれているが、必要であれば、スプリング１６とフレーム１２との間に２個又は３個或いはそれ以上のピボットブッシュを配置する場合も本発明の範囲に含まれる。更に、本発明は、スプリング１６とフレーム１２との間に、同じピボットブッシュを３個配置するように描かれているが、必要であれば、各位置に設計の異なるブッシュを使う場合も本発明の範囲に含まれる。又更に、本発明は、スプリング１６のリヤループとフレーム１２との間にシャックル５０を配置するように描かれているが、必要であれば、スプリング１６のフロントループとフレーム１２との間に、或いはスプリング１６のフロントループ及びリヤループ両方とフレーム１２との間にシャックル５０を配置する場合も本発明の範囲に含まれる。
【００１０】
次に図２及び３であるが、ピボットブッシュ４６はインナーメタル６０、エラストマブッシュ６２、アウターメタルアッセンブリ６４を備えている。インナーメタル６０は、概ね円柱状の中央部６６と一対の概ね長方形の部分６８を有し、中央部６６の両端にそれぞれ長方形部６８が配置されている。各長方形部６８には貫通孔７０が設けられており、ピボットブッシュ４６を専用のブラケットに固定するのに使用される。中央部６６は中実の概ね円柱状の部分として描かれているが、必要であれば、管状のインナーメタルを使用する場合も本発明の範囲に含まれる。管状のインナーメタルを使用する場合、概ね長方形の部分６８は不要となり、ピボットブッシュをフレームに固定するのには貫通ボルトが使われる。
【００１１】
エラストマーブッシュ６２は、インナーメタル６０とアウターメタルアッセンブリ６４との間に配置された筒状の部材である。エラストマーブッシュ６２の組立前の径方向寸法は、インナーメタル６０とアウターメタルアッセンブリ６４との間の空隙よりも大きく、ピボットブッシュ４６にアッセンブリされると、エラストマブッシュ６２は一定の割合圧縮されるようになっている。ピボットブッシュ４６にアッセンブリするには、先ずエラストマブッシュ６２をインナーメタル６０に接着し、次にこの組み合わせたものをアウターメタルアッセンブリ６４内へと挿入する。ピボットブッシュ４６をアッセンブリするもう一つの方法では、最初にエラストマブッシュをアウターメタルアッセンブリ６４内に接着し、次に必要であればエラストマブッシュ６２内へインナーメタル６０を挿入する。本発明はこの両方のアッセンブリ法に有益である。
【００１２】
アウターメタルアッセンブリ６４は、カップ状の本体７６とカバー７８とで構成される。カップ状の本体７６は環状壁８０を有し、この環状壁８０は、一端に内向きに曲げられた部分８２を有し、反対側の端に外向きに伸長するフランジ８４を有している。環状壁８０には、スプリングの歪みを補償するために、随意的に段付き部８６を設けることもできる。カップ状の本体７６は、エラストマブッシュ６２を覆うようにアッセンブリされる。フランジ８４が外向きに伸長しているので、エラストマブッシュ６２は常にこのフランジの付いた端部からアッセンブリされる。従って、この内向きに曲げられた部分８２と外向きに伸長するフランジ８４とは、カップ状の本体７６とエラストマブッシュ６２とがアッセンブリされる前に成形することができる。即ち、カップ状の本体７６には、エラストマブッシュ６２とアッセンブリする前に熱処理を施し、強化することができる。
【００１３】
高負荷で使用する目的でピボットブッシュ４６の強度を上げるためには、エラストマブッシュ６２を更に包み込むか、拘束するかしなければならない。エラストマブッシュ６２は概略非圧縮性の流体と考えることができる。従って、エラストマブッシュ６２を更に包み込むと、ピボットブッシュ４６のばね常数が上り、その結果荷重支持特性が改善される。先行技術による、エラストマブッシュを包み込むための方法を図４に示すが、これは先行技術によるブッシュ１００を示している。ブッシュ１００は、インナーメタル１０２と、筒状のエラストマーブッシュ１０４と、アウターメタル１０６とを含んでいる。図４から分かるように、エラストマーブッシュ１０４は、アウターメタル１０６の両端部に内向きに曲げられた部分１０８を設けることにより、更に包み込まれている。このように２つの内曲げ部１０８を形成するとエラストマーブッシュ１０４を効果的に包み込むことはできるが、これらの内曲げ部１０８を形成することができるのは、エラストマーブッシュ１０４とアッセンブリした後だけである。内曲げ部１０８をエラストマーブッシュ１０４とのアッセンブリの前に形成するとすれば、これら２つの構成部品をアッセンブリするのは、たとえ不可能ではないとしても、極端に難しい。従って、アウターメタル１０６は、内曲げ部１０８を形成するためには軟らかく、即ち展性がなければならないので、エラストマーブッシュ１０４とアッセンブリする前に、効果的に熱処理を施すのは不可能である。又、アッセンブリ後にアウターメタル１０６に効果的に熱処理を施すのも、エラストマーブッシュ１０４を劣化させることになるので不可能である。
【００１４】
図２及び３に戻るが、本発明は、先行技術によるこの障害を、カップ状の本体７６とカバー７８とを使うことにより克服している。先に述べたように、カップ状本体７６のフランジ付きの端部を使えば、いつでもカップ状本体７６とエラストマーブッシュ６２をアッセンブリすることができる。これら２つの構成部品がアッセンブリされると、次にカバー７８がカップ状本体７６に固定され、エラストマーブッシュ６２の包み込みが完了する。
【００１５】
カバー７８は、リング部９０、張り出し部９２、複数の半径方向外向きに伸びる加締め部９４を有する環状の部材である。リング部９０はフランジ８４に隣接して配置され、加締め部９４は、図３に示すように、フランジ８４の周りに曲げられカバー７８をカップ状本体７６に固定している。張り出し部９２はエラストマーブッシュ６２との接触面を形成し、エラストマーブッシュ６２の包み込み程度とフローを制御することによって、ピボットブッシュ４６のばね常数を制御する。このピボットブッシュ４６のもう一つの利点は、フランジ８４とカバー７８によって、スプリング１６に対するピボットブッシュ４６の軸方向の動きを一方向で制限するということである。ピボットブッシュに対する軸方向荷重は、一つの方向に対して特に大きいので、スプリング１６に対し適切な方向にピボットブッシュ４６をアッセンブリして、フランジ８４とカバー７８とが相当に高い軸方向荷重に耐えるようにすることができる。
【００１６】
ある場合には、フランジのないピボットブッシュを使用したいことがある。図５及び６は、本発明の別の実施例によるピボットブッシュ１４６を示す。ピボットブッシュ１４６は、インナーメタル６０、エラストマーブッシュ６２、アウターメタルアッセンブリ１６４を備えている。このように、ピボットブッシュ１４６は、アウターメタルアッセンブリ６４がアウターメタルアッセンブリ１６４に置き換えられている点を除き、ピボットブッシュ４６と同じである。
【００１７】
アウターメタルアッセンブリ１６４は、カップ状の本体１７６とカバー即ちリテイニングリング１７８を備えている。カップ状の本体１７６は環状壁１８０を有し、その一端には内向きに曲げられた部分１８２が設けられている。カップ状の本体１７６はエラストマーブッシュ６２を覆うようにアッセンブリされる。カップ状の本体１７６の内曲げ部１８２の反対側の端部はほぼ真っ直ぐで開放されているので、エラストマーブッシュ６２はこの開放端からいつでもアッセンブリすることができる。従って、この内曲げ部１８２は、カップ状の本体１７６とエラストマーブッシュ６２とがアッセンブリされる前に成形することができる。即ち、カップ状の本体１７６には、エラストマブッシュ６２とアッセンブリする前に熱処理を施し、強化することができる。
【００１８】
カップ状の本体１７６とエラストマーブッシュ６２がアッセンブリされると、リテイニングリング１７８がカップ状本体１７６の開放端よりエラストマーブッシュ６２と隣接するように挿入され、カップ状の本体１７６の開放端が複数箇所１８４で加締め即ち変形され、リテイニングリング１７８がカップ状の本体１７６内に固定される。リテイニングリング１７８はエラストマーブッシュ６２との接触面を形成し、エラストマーブッシュ６２の包み込み度合いとフローを制御することによってピボットブッシュ４６のばね常数を制御する。
【００１９】
この設計では、カップ状の本体１７６を複数箇所１８４で加締め即ち変形させさえすればよい。カップ状の本体１７６の開放端は内曲げ部１８２と同様な形状に成形する必要はない。リテイニングリング１７８が張り出し部９２と同様な形状を形成する。従って、この設計では、カップ状の本体１７６の開放端に熱処理を施さず、軟らかく展性のある端部としておく必要はない。カップ状の本体１７６の開放端は、リテイニングリング１７８を保持するために加締め即ち変形させることができる程度に軟らかで展性がありさえすればよい。
【００２０】
上記詳細な説明では本発明の好適な実施例を説明してきたが、添付した請求の範囲とその正当な意味から逸脱することなく、本発明に修正、変更を加えうることを理解頂きたい。
【図面の簡単な説明】
以下の図面は、本発明を実施するための、現時点で考えられる最良の実施例を表している。
【図１】本発明による独特なピボットブッシュを組み込んだ、代表的な車両用リヤサスペンションである。
【図２】図１に示すリーフスプリング端部とピボットブッシュの端面拡大図である。
【図３】図１に示すピボットブッシュの断面図である。
【図４】先行技術による高負荷ピボットブッシュの断面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるピボットブッシュの断面図である。
【図６】図５に示すピボットブッシュの端面図である。

Claims (1)

1. インナーメタル（６０）と、
   前記インナーメタル（６０）上に直接に配置されたエラストマーブッシュ（６２）と、
   内向きに曲げられた第１の端部（８２）と、前記第１の端部（８２）から開放された第２の端部まで伸長するカップ状の本体（７６）とを有し、前記開放された第２の端部が前記カップ状の本体（７６）と等しいか又はそれより大きくなっている、前記エラストマーブッシュ（６２）上に直接に配置されているアウターメタル（６４）と、
   前記カップ状の本体（７６）の開放された第２の端部を閉じるために前記エラストマーブッシュ（６２）より張り出して内向きに伸びる張り出し部（９２）を有し前記フランジに隣接配置されるカバー（７８）であり、前記開放された第２の端部が外向きに伸びるフランジ（８４）を画成し、該カバーが前記外向きに伸びるフランジ（８４）に隣接配置されたリング（９０）と前記外向きに伸びるフランジ（８４）に前記カバー（７８）を固定するための少なくとも１つの加締め部（９４）とによって構成されるカバーと、
   からなり、
   さらに、前記エラストマーブッシュ（６２）とアッセンブリするに先立ち前記カップ状の本体（７６）には前記第１の端部及び第２の端部に熱処理を施し強化してなること、
   を特徴とするピボットブッシュ。

Images