JP4841923B2 - ストラットマウント - Google Patents

Description

本発明は、車両のサスペンション機構を構成するショックアブソーバを車体へマウントするストラットマウントに関する。

自動車等の車両には、ホイールと車体との間にショックアブソーバ等により構成されるストラット型のサスペンション機構が配置されたものがある。ストラット型のサンスペンション機構では、ショックアブソーバがストラットマウントを介して車体へマウントされている。
ストラットマウントの多くは、外側金具の収納部内に、内側金具と一体化されたゴム弾性体を圧入し、収納部の開口部分に配置された脱落防止用の金属製プレートによって、内側金具及びゴム弾性体が外側金具から脱落するのを防止する構成になっている。また、ストラットマウントには、内側金具と一体化されたゴム弾性体を外側金具に対して強固に支持させるために、ゴム弾性体の外周にアウタープレートを取り付け、このアウタープレートを外側金具に圧入させて支持する構成をとっているものが提案されている。このような構成のストラットマウントでは、ゴム弾性体の内周に取り付けた内筒金具に路面からの入力が入り、外周に設けたアウタープレートを介して車体側から外力が伝達されるため、ゴム弾性体には大きな剪断応力が生じ、ゴム弾性体の耐久性の面で問題がある。このような問題に対処するべく、ゴム弾性体と外側金具との間にストッパークッションを介在させて、ゴム弾性体にかかる剪断力を緩和させたものも提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００１−６５６２６号公報 特開２００１−８２５３０号公報

ところで、前述した従来のストラットマウントに用いられるゴム弾性体は、通常、大入力に対しては高いバネ定数をもつことが望まれる一方、例えば高速走行時の車体振動時に伴うサスペンションの微小な高周波振動に対しては、ショックアブソーバやコイルスプリングにて吸収が困難となるため、それらの振動を吸収ししかも乗り心地を向上させるべく、低い動的バネ定数と高い損失係数（ロスファクタ）をもつことが要求される。しかしながら、これら高いバネ定数をもつことと、低い動的バネ定数及び高い損失係数をもつことは相反する関係にあり、これらを同時に満足することは非常に困難であった。
特に、近年においては、安全性及び快適性を向上させるべく、車体の重量増が著しくなってきており、それに伴い、ストラットマウントに加わる外力もますます大きくなると同時に、要求性能も高まっているため、高い静的バネ定数を維持しながら、低いバネ定数及び高い損失係数を同時に両立させることを求められているが、相反する性能であるため、両立が困難である。

また、前述した従来のストラットマウントでは、いずれもアウタープレートを用いてゴム弾性体を外側金具に取り付けているため、アウタープレートの収容スペースを確保する分、小型化が図りづらい。また、ゴム弾性体と外側金具との間にストッパークッションを介在させているが、それでも、多大な剪断応力が生じることに伴うゴム弾性体の耐久性悪化の問題が完全に解消されたわけではない。
さらに、外側金具とゴム弾性体との間に隙間が形成されているため、ストッパークッションが完全に圧縮する程度の大きな外力が加わる場合、この外力をストッパークッションで吸収しきれず、ゴム弾性体と外側金具またはストッパークッションとが瞬間的に接触ずれを起こし、これに起因して打音や擦れ音等の異音を発生するおそれがあるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ショックアブソーバから大きな外力が加わる場合でもそれを吸収することができ、しかも、高速走行時等に生じがちな微小な高周波振動に対しても吸収することができるストラットマウントを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、コンパクト化が図れるとともに、耐久性を向上させることができるストラットマウントを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、打音やこすれ音等の異音の発生を防止するストラットマウントを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係るストラットマウントは、車体に取り付けられた外側金具と、ショックアブソーバのピストンロッドに取り付けられた内側金具と、前記内側金具の外周に前記内側金具と一体的に形成された状態で、前記外側金具の収納部に圧入されることにより、前記外側金具と前記内側金具との間に介装されるゴム弾性体と、を備えるストラットマウントにおいて、前記外側金具と前記ゴム弾性体との間に、前記ゴム弾性体より損失係数が高くかつ低密度の軟質層が介装され、前記内筒金具は、外方へ拡がるように形成されかつ前記ゴム弾性体に囲まれた外フランジ部を備え、前記軟質層が、前記ゴム弾性体における前記ピストンロッドの軸方向の両端部に各別に形成されたことを特徴とする。

このストラットマウントでは、外側金具とゴム弾性体との間に、ゴム弾性体より損失係数が高く低密度の軟質層を介装させている。これにより、微小な高周波振動に対しては、軟質かつ低密度であることから低い動的バネ定数を持ちしかも高い損失係数を持つ軟質層が吸収する一方、ショックアブソーバからの大きな外力に対しては、ゴム弾性体が適宜変形して吸収する。
このように、微小な高周波振動に対しては主に軟質層が変形してその振動を吸収し、大きな外力に対しては、主に比較的高剛性のゴム弾性体が変形してその大きな外力を吸収する。
ここで、ストラットマウントでは、ピストンロッドや車体からピストンロッドの軸方向に沿って力が加わることが多いが、内筒金具が、外方へ拡がるように形成されかつゴム弾性体に囲まれた外フランジ部を備え、軟質層が、ゴム弾性体におけるピストンロッドの軸方向の両端部に各別に形成されているので、ストラットマウントに前記軸方向の力が加わったときに、軟質層には剪断力ではなく圧縮力あるいは引張力が作用する。この種の軟質層では、特に圧縮力が作用する場合、剪断力が作用するのに比べて十分な耐力を有する。この十分な耐力を有効に利用することにより、軟質層に対し耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記外側金具が、前記収納部が形成された外側金具本体と、前記収納部の開口部分に配置されて、前記収納部に圧入された前記ゴム弾性体及び軟質層の脱落を防止する脱落防止プレートとを有することを特徴とする。
このストラットマウントでは、ゴム弾性体を収納部内に圧入状態で支持しているが、仮に、支持力よりも強い力がショックアブソーバからゴム弾性体等に加わる場合でも、ゴム弾性体等が脱落防止プレートに突き当たってそれ以上の移動を規制されるため、ゴム弾性体等が収納部から抜け出て脱落するのを防止する。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記軟質層が発泡材料にて形成されたことを特徴とする。
このストラットマウントでは、入手し易くかつ安価な発泡材料を利用するので、低い動的バネ定数と高めの損失係数を有する軟質層を、容易かつローコストで制作することができる。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記軟質層が、ウレタンにて形成されたことを特徴とする。
このストラットマウントでは、入手し易くかつ安価なウレタンを利用するので、低い動的バネ定数と高めの損失係数を有する軟質層を、容易かつローコストで制作することができる。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記ゴム弾性体が、その径方向外周面を前記収納部の内周面に直接接触されて前記収納部に圧入されたことを特徴とする。
このストラットマウントでは、ゴム弾性体を収納部の内周面に直接接触させて収納部に圧入しているので、アウタープレート等の他の部材を介在させて圧入する場合に比べて、アウタープレート等の他の部材の厚みの分だけ、コンパクト化を図ることができる。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記ゴム弾性体が、その径方向外周面に前記軟質層を形成されて前記収納部に圧入されたことを特徴とする。
このストラットマウントでは、軟質層を介して収納部にゴム弾性体を圧入しており、ゴム弾性体と収納部との間に軟質層を介装させ得るので、ゴム弾性体と収納部との間の生じがちな隙間を軟質層によって埋めることができる。この結果、ゴム弾性体と収納部の間に隙間がある場合に両者間で生じがちな打音や擦れ音等の異音の発生を防止できる。

また、本発明に係るストラットマウントは、前記軟質層が予圧縮をかけて前記収納部に圧入されたことを特徴とする。
このストラットマウントでは、軟質層が予め予圧縮されて収納部にセットされているので、軟質層と収納部との間に隙間が生じにくく、この結果、両者に隙間が存することに起因する打音等の異音の発生を防止することができる。
また、本発明に係るストラットマウントは、前記脱落防止プレートがその周辺部で前記外側金具本体に固着されていることを特徴とする。
このストラットマウントでは、脱落防止プレートをその周辺部で外側金具本体に固着しているので、ゴム弾性体等を介して脱落防止プレートに加わる力を外側金具本体に伝えることができ、簡単が構成によって外側金具の強度アップが図れる。

本発明によれば、ストラットマウントでは、外側金具または内側金属とゴム弾性体との間に、ゴム弾性体より損失係数が高く低密度の軟質層を介装させている。これにより、微小な高周波振動に対しては、軟質かつ低密度であることから低い動的バネ定数を持ちしかも高い損失係数を持つ軟質層が吸収する一方、ショックアブソーバからの大きな外力に対しては、ゴム弾性体が適宜変形して吸収する。
このように、微小な高周波振動に対しては主に軟質層が変形してその振動を吸収し、大きな外力に対しては、主に比較的高剛性のゴム弾性体が変形してその大きな外力を吸収することができる。また、このように高周波振動の吸収を考慮することなく、大きな外力に対処するためゴム弾性体の硬度を上げて剛性を任意に高めることができるので、その分、耐久性の向上を図ることができる。

本発明に係る第１の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。本実施形態のストラットマウント１は、ストラット型サスペンション機構の一部を構成するショックアブソーバを自動車の車体に連結するためのアッパーマウントとして使用される。ショックアブソーバは、ピストンを内蔵したシリンダ部及びピストンに連結されてシリンダ部から外方へ突出したピストンロッド２を備え、このピストンロッド２の外周側にはコイルスプリング３が嵌挿されている。

車体のフェンダエプロン等にはストラットマウント１が、ボルト１０を介して取り付けられている。ストラットマウント１にはピストンロッド２が連結されており、これにより、サスペンション機構の一部を構成するショックアブソーバが、ストラットマウント１を介して車体へ取り付けられる。

ストラットマウント１の中心部には内側金具４が配置されている。内側金具４は、円筒部４ａと、円筒部の一端（図１では上端）に外方へ拡がるように形成された外フランジ部４ｂとからなっていて、中央部には貫通孔４ｃが形成されている。貫通孔４ｃにはショックアブソーバのピストンロッド２の先端部が挿通されている。ピストンロッド２の内側金具４から上方へ突出する部分には雄ねじ部２ａが形成されており、この雄ねじ部２ａにナット５がねじ込まれることより、ピストンロッド２が内側金具４に連結されている。

内側金具４の外周には、内側金具４の外フランジ部４ｂを上下両面並びに外周側から囲むように、ゴム弾性体７が内側金具４と一体的に加硫形成されている。そして、ゴム弾性体７の上下両端部にそれぞれ軟質層８、８が取り付けられている。なお、軟質層８は、ゴム弾性体７が加流形成されるとき、同時にゴム弾性体７と一体的に形成されてもよい。

ゴム弾性体７は、図２及び図３に示されるように、下方に向かうに従い漸次狭まる略円錐台状に形成されるとともに、外周部分には軸方向に延びる複数の凹部７ａが周方向に等間隔をあけて形成され、これにより、軸方向の回転を規制される平面視非円形形状とされている。ゴム弾性体７の上下両端部には、所定高さの軟質層８がゴム弾性体７と連続するように、ゴム弾性体７と同じ稜線をもって形成されている。
ここで、軟質層８はゴム弾性体７の上下端部に、すなわち、ピストンロッド２の軸方向の端部にそれぞれゴム弾性体７と重なるように形成されていて、それら上下の軟質層８、８と中央のゴム弾性体７とにより、いわゆるサンドイッチ構造をなしている。
軟質層８は、ゴム弾性体７より損失係数が高くかつ低密度の材料、例えば、発泡性のウレタンや軟質ゴム等から作られている。
なお、ゴム弾性体７の形状は必ずしも円錐台状に形成する必要は無く、円錐の無い円柱状に形成してもよい。また、凹部７ａについては必ずしも必要なものではなく、凹凸の無い環状でも本発明に適用可能である。

ストラットマウント１には、内側金具４の外周側に外側金具９が同軸的に配置されており、この外側金具９はボルト１０を介して車体に連結されている。
外側金具９は、前記ゴム弾性体７及び軟質層８を圧入状態で支持する収納部９ａが形成された外側金具本体１１と、収納部９ａの開口部分に配置されて、収納部９ａに圧入されるゴム弾性体７及び軟質層８の脱落を防止する金属製の脱落防止プレート１２とを有している。収納部９ａは、前記ゴム弾性体および上下の軟質層８の形状に対応させて、下方に向かうに従い漸次狭まる略円錐台状に形成されていて、そこには、前記ゴム弾性体７及び軟質層８が、アウタープレート等の他の部材を用いることなく、直接収納部９ａの内周面に接触するように圧入されている。

外側金具本体１１は、前記収納部９ａを画成する有底筒状部１１ａと、有庭円筒部１１ａの上端から外方へ延びる外フランジ部１１ｂとからなっている。一方、脱落防止プレート１２は、中央部分に凹部１２ａを有する略円板形状に形成されていて、凹部１２ａの中心部には前記ピストンロッド２の先端を挿通させる孔１２ａａが形成されている。脱落防止プレート１２は、収納部９ａに前記ゴム弾性体７及び軟質層８が圧入された後、収納部９ａの開口側から外側金具本体１１に押し付けられた状態で、適宜固着手段、例えばその周辺部の複数個所がスポット溶接されることにより、外側金具本体１１に固着されている。
外フランジ部１１ｂ及び脱落防止プレート１２の外周部にはそれぞれ挿通孔１１ｂａ、１２ｂが形成され、これらの挿通孔１１ｂａ、１２ｂに前記ボルト１０が挿通されることによって、外側金具本体１１が車体に連結されている。

ここで、前述したように、前記ゴム弾性体７及び軟質層８が収納部９ａに圧入されるため、図１における下側の軟質層８は、収納部９ａに対して予圧縮を受けた状態でセットされている。また、ゴム弾性体７及び上下の軟質層８の合計した高さＨａは（図３参照）、収納部９ａの深さＨｂよりも（図１参照）、予め予圧縮分を見込んだ分だけ大に設定されており、したがって、ゴム弾性体７及び軟質層８が収納部９ａに圧入された後、上側から脱落防止プレート１２によって閉止されたときにおいて、図１における上側の軟質層８も、予圧縮を受けた状態で外側金具１１内にセットされている。

また、上下の軟質層８の予圧縮量はストラットマウント１の使用条件やゴム弾性体７の硬度あるいは軟質層８のバネ定数等に応じて設定されるが、例えば、ショックアブソーバのピストンロッド２から外力を受けて軟質層８が変形する場合でも、軟質層８と外側金具９との間に隙間が生じない程度の予圧縮量に設定される。

ストラットマウント１には、図１に示されるように、外側金具９の外フランジ部１１ｂの下部側にベアリング１３が取り付けられている。ベアリング１３の下面には、シリンダ部との間で圧縮状態とされた前記コイルスプリング３の上端部が当接されている。前記外側金具９の下側には、アッパーシート１４が外側金具９と同軸状に取り付けられており、このアッパーシート１４はバンプストッパの上端と係合している。

上記のように構成されたストラットマウント１を車体へ取り付ける際には、脱落防止プレート１２を介して外側金具本体１１の外フランジ部１１ｂを車体の取付部の下面側へ突き当て、この状態で、ボルト１０を下側から外フランジ部１１ｂの挿通孔１１ｂａ、脱落防止プレート１２の挿通孔１２ｂ及び車体の挿通穴へ挿通し、このボルト１０の先端部にナットを所定の締結トルクが発生するまでねじ込む。これにより、ストラットマウント１を車体の取付部へ締結固定し、このストラットマウント１を介してショックアブソーバを車体へマウントさせることができる。

次に、上記のように構成されたストラットマウント１の作用を説明する。
本実施形態のストラットマウント１では、ゴム弾性体７の上下端部にそれぞれ軟質層８を設けており、この軟質層８をゴム弾性体７より損失係数が高くかつ低密度としている。この結果、軟質層８は、ゴム弾性体７より損失係数が高くかつ動的バネ定数が低くなっている。したがって、高速走行時等に生じがちな、ピストンロッド２からストラットマウント１へ入力する微小な高周波振動を、軟質層８が適宜変形することによって効果的に吸収することができる。

一方、車両が縁石等の段差を乗り越える等に起因してショックアブソーバのピストンロッド２からストラットマウント１への入力荷重が突発的に大きくなる場合には、主に軟質層８よりも高剛性のゴム弾性体７が適宜変形してその大きな入力荷重を吸収する。

この場合のピストンロッド２の軸方向に沿った変位量と入力荷重との関係を図４に示す。図４において、横軸にはピストンロッド２の軸方向に沿った変位量、縦軸にはピストンロッド２からストラットマウント１への入力荷重をとっている。
なお、この図において、２点鎖線は、内側金具と外側金具との間に軟質層を有さずゴム弾性体のみを介装させた従来のストラットマウントのピストンロッドの軸方向に沿った変位量と入力荷重との関係を示している。

図４から明らかなように、本実施形態におけるストラットマウント１は、ゴム弾性体７及び軟質層８の双方の特性を有効に利用できるので、特性線形域Ｚを大きくとることができる。加えて、このように高周波振動の吸収を考慮することなく、大きな入力荷重に対処するためゴム弾性体７の硬度を任意に上げて剛性を高めることができるので、その分、ゴム弾性体７ひいてはストラットマウント１の耐久性の向上を図ることができる。

また、前記構成のストラットマウント１では、軟質層８を、ゴム弾性体７における上下端部、つまりピストンロッド２の軸方向の端部に形成しており、ピストンロッド２や車体からピストンロッド２の軸方向に沿って加わる力に対して、軟質層８には剪断力ではなく圧縮力や引張力が作用することとなる。この種の軟質層８では、特に圧縮力が作用する場合、剪断力が作用するのに比べて十分な耐力を有することなり、軟質層８における十分な耐力を有効に利用でき、結果的にストラットマウント１の耐久性の向上を図ることができる。
また、軟質層８を、図１に示されるように、ゴム弾性体７における上下端部にのみに形成する場合には、当該ストラットマウント１により、ピストンロッド２の軸方向の動きのみを所定量許容しつつ、ピストンロッドの軸線方向に直交する例えば前後左右方向の動きを比較的剛に支持することができ、理想的なストラットマウント１を得ることができる。

また、前記構成のストラットマウント１において、軟質層８を、例えば、発泡ウレタンにより形成する場合には、入手し易くかつ安価な材料によって軟質層８を作ることができ、よって、容易かつローコストで、ストラットマウント１を制作することができる。

また、構成のストラットマウント１では、ゴム弾性体７を、アウタープレート等の他の部材を用いることなく、その径方向外周面を収納部９ａの内周面に直接接触させて収納部９ａに圧入しており、他の部材を用いて外側金具９にセットする場合に比べて、他の部材の厚みの分だけ、コンパクト化を図ることができる。

また、構成のストラットマウント１では、前記軟質層８に予圧縮をかけて収納部９ａに圧入しているので、軟質層８に力が加わって変形する場合でも、軟質層８と収納部９ａの間に隙間が生じにくく、このため、両者に隙間が存することに起因する打音等の異音の発生をより防止することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。
例えば、前記実施形態では、内側金具４の外フランジ部４ｂを囲むようにゴム弾性体７を設け、このゴム弾性体７の上下端部にそれぞれ軟質層８を設けているが、これに限られることなく、図５に示すように、ゴム弾性体７の外周部にも軟質層８ａを設け、この軟質層８ａを上下の軟質層８とつなげるように構成しても良い。
また、前記実施形態では、ゴム弾性体７の上下端部にそれぞれ軟質層８を設けているが、これに限られることなく、上下端部のいずれか一方側にのみ、軟質層８を設けても良い。
更に、車体取り付け部が脱落防止機能を持つ場合、脱落防止プレートが無い構成でも本発明の目的を達成し、効果を得ることができるのは言うまでもない。

本発明の実施形態のストラットマウントを示す断面図である。 本発明の実施形態のストラットマウントで用いられるゴム弾性体及び軟質層の平面図である。 本発明の実施形態のストラットマウントで用いられるゴム弾性体及び軟質層の半断面図である。 本発明の実施形態のストラットマウントの特性を示す図である。 本発明のストラットマウントの他の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ストラットマウント
２ ピストンロッド
３ コイルスプリング
４ 内側金具
７ ゴム弾性体
８ 軟質層
９ 外側金具
１１ 外側金具本体
１２ 脱落防止プレート

Claims (8)

1. 車体に取り付けられた外側金具と、
   ショックアブソーバのピストンロッドに取り付けられた内側金具と、
   前記内側金具の外周に前記内側金具と一体的に形成された状態で、前記外側金具の収納部に圧入されることにより、前記外側金具と前記内側金具との間に介装されるゴム弾性体と、を備えるストラットマウントにおいて、
   前記外側金具と前記ゴム弾性体との間に、前記ゴム弾性体より損失係数が高くかつ低密度の軟質層が介装され、
   前記内筒金具は、外方へ拡がるように形成されかつ前記ゴム弾性体に囲まれた外フランジ部を備え、
   前記軟質層が、前記ゴム弾性体における前記ピストンロッドの軸方向の両端部に各別に形成されたことを特徴とするストラットマウント。
2. 前記外側金具が、前記収納部が形成された外側金具本体と、前記収納部の開口部分に配置されて、前記収納部に圧入された前記ゴム弾性体及び前記軟質層の脱落を防止する脱落防止プレートとを有することを特徴とする請求項１記載のストラットマウント。
3. 前記軟質層が発泡材料によって形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のストラットマウント。
4. 前記軟質層が、ウレタンによって形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のストラットマウント。
5. 前記ゴム弾性体が、その径方向外周面を前記収納部の内周面に直接接触されて前記収納部に圧入されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のストラットマウント。
6. 前記ゴム弾性体が、その径方向外周面に前記軟質層を形成されて前記収納部に圧入されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のストラットマウント。
7. 前記軟質層が予圧縮をかけられて前記収納部に圧入されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のストラットマウント。
8. 前記脱落防止プレートがその周辺部で前記外側金具本体に固着されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のストラットマウント。

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