JP4877587B2 - ブッシュ - Google Patents

Description

本発明は、自動車のサスペンション等に用いられ、弾性体を含むブッシュに関するものである。

自動車のサスペンションは、サスペンションリンクの支点やストラットマウント等の車体との接続部に、振動や乗り心地の改善を目的として、例えばゴム等の弾性体を有するブッシュが用いられる。
このようなブッシュは、剛性をチューニングするため、弾性部材の一部に開口や凹部等の空間部（すぐり）を形成したものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００３−２２７５３７号公報 特開２００５−２６５１０９号公報

このようなサスペンション用のブッシュは、単位荷重あたりの変位量が、変形初期においては比較的小さく、変形後期において増大する非線形特性を持たせることが要望されている。これに対し、ゴム硬度の変更や、単純な形状をした既存のすぐりを適用しても、十分な非線形特性を得ることは困難であった。
本発明の課題は、良好な非線形特性を得られるブッシュを提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、外筒と、前記外筒の内径側に挿入され、その径方向にほぼ沿った方向の荷重が負荷される内筒と、前記外筒の内周面と前記内筒の外周面との間に設けられた弾性体とを備え、前記弾性体は、前記内筒の中心軸を含み前記荷重の作用方向と平行な平面から離間しかつ前記弾性体の周方向に配列され、前記平面からの距離に応じてそのサイズが順次小さくなる複数の空間部を有することを特徴とするブッシュである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のブッシュにおいて、前記複数の空間部は、それぞれ前記内筒の中心軸方向から見た平面形がほぼ円形に形成され、その径が前記平面からの距離に応じて順次小さくされることを特徴とするブッシュである。

請求項３の発明は、外筒と、前記外筒の内径側に挿入され、その径方向にほぼ沿った方向の荷重が負荷される内筒と、前記外筒の内周面と前記内筒の外周面との間に設けられた弾性体とを備え、前記弾性体は、前記内筒の中心軸を含み前記荷重の作用方向と平行な平面から離間して配置されかつ前記弾性体の周方向に延在しその両端部が凹曲面状に形成された長穴状の空間部を有し、前記空間部の前記両端部は、前記平面に近い側よりも前記平面から離れた側の前記凹曲面の曲率を小さくしたことを特徴とするブッシュである。

請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のブッシュにおいて、前記空間部は、前記平面に対してほぼ対称に配置されることを特徴とするブッシュである。

本発明によれば、単位荷重あたりの変位量が、変形初期においては比較的小さく、変形後期において増大する非線形特性を持たせることができる。
これによって、例えば車両のサスペンションブッシュとして適用した場合に、車両のアライメント特性の変化を抑制しながら防振性能を確保することができ、車両の振動、騒音を改善することができる。

本発明は、良好な非線形特性を得られるブッシュを提供するという課題を、ブッシュの内筒の中心軸を含み荷重の作用方向と平行な平面から離間した箇所に、ブッシュの周方向に配列された複数の円形開口である空間部（すぐり）を形成し、その内径を上述した平面からの距離に応じて順次小さくしたことによって解決する。

以下本発明を適用したブッシュの実施例１について説明する。
図１は、実施例１のブッシュを備えたサスペンションリンクを示す図である。
サスペンションリンク１０は、例えば乗用車等の自動車のフロントサスペンションのトランスバースリンク（ロワアーム）として用いられるものである。
サスペンションリンク１０は、ほぼ車幅方向に沿って延在するアーム状に形成され、一方の端部にはボールジョイント２０が設けられ、他方の端部にはブッシュ１００が設けられている。

ボールジョイント２０は、前輪を支持するハブベアリングが収容される図示しないハブベアリングハウジングの下端部を、サスペンションリンク１０に対して揺動可能に支持するものである。ボールジョイント２０は、サスペンションリンク１０の車幅方向外側の端部における上面部に固定されている。

ブッシュ１００は、サスペンションリンク１０の車幅方向内側の端部に設けられ、サスペンションリンク１０を、車体に固定された図示しないサブフレームに対して揺動可能に支持するものである。ブッシュ１００は、サスペンションリンク１０の端部に一体に形成され、その中心軸方向を車両の前後方向に向けて配置された円筒部１１の内径側に圧入され固定されている。

図２は、ブッシュ１００の拡大図であって、図２（ａ）はその中心軸方向から見た図（図１のII部拡大図）であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ部矢視図である。
ブッシュ１００は、外筒１１０、内筒１２０、ゴム部１３０を備え、ゴム部１３０には空間部（すぐり）１４０が形成されている。
外筒１１０は、円筒状に形成され、その外周面部がサスペンションリンク１０の円筒部１１の内径側に圧入される部分である。

内筒１２０は、その外径が外筒１１０の内径よりも小さい円筒状に形成され、外筒１１０の内径側に、無負荷状態においてほぼ同心となるように挿入される部分である。内筒１２０は、その軸方向の長さが外筒１１０よりも長く形成され、その両端部は図２（ｂ）に示すように外筒１１０の両端部よりも突出して配置されている。この内筒１２０は、その内径側に、サスペンションリンク１０をサブフレームに結合する図示しないボルトが挿入される部分であり、サスペンションリンク１０は、ボルトの外周面と内筒１２０の内周面とが摺動することによって、車体に対して揺動するようになっている。
これらの外筒１１０及び内筒１２０は、例えば金属やエンジニアリングプラスチック等の、ゴム部１３０の材料と比較して硬質な材料によって形成されている。

ゴム部１３０は、内筒１２０を外筒１１０に対してフローティングされた状態で支持するものであって、弾性を有するゴム系材料をインサート成形することによって、その外周面が外筒１１０の内周面と加硫接着され、内周面が内筒１２０の外周面と加硫接着された円筒状に形成されている。

空間部１４０は、ゴム部１３０を成型する際に同時に形成されるすぐり部であって、開口１４１，１４２，１４３を有している。
開口１４１，１４２，１４３は、ゴム部１３０の周方向にほぼ沿って配列され、それぞれゴム部１３０を、ブッシュ１００の軸方向に貫通して形成されている。これらの開口１４１，１４２，１４３は、ブッシュ１００の軸方向から見た平面形がほぼ円形に形成されている。

ここで、内筒１２０の中心軸を含み、かつ、この内筒１２０に負荷される荷重の作用方向Ｄ（図１参照）と平行な平面を平面Ｐとすると、開口１４１，１４２，１４３は、平面Ｐに対してブッシュ１００の周方向に離間した領域に配置される。
ここで、サスペンションリンク１０に用いられるブッシュ１００の場合には、内筒１２０に負荷される荷重の作用方向は、通常、内筒１２０の中心と、サスペンションリンク１０の他方の端部に設けられるジョイント（本実施例の場合ボールジョイント２０）の回転中心とを結んだ直線とほぼ一致する。

最も平面Ｐに近い開口１４１は、内筒１２０の中心軸回りの角度において、平面Ｐよりも所定の角度θ（例えば２０°）以上離間した位置に配置され、ゴム部１３０の開口１４１よりも平面Ｐ側の領域は、すぐり等を形成しないソリッドな状態とされる。
また、開口１４１，１４２，１４３それぞれの内径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるように設定されている。
これらの開口１４１，１４２，１４３は、上述した平面Ｐを挟んだ両側に、この平面Ｐに対してほぼ対称に形成されている。

次に、上述した実施例１の効果を、以下説明する比較例１、比較例２と対比して説明する。なお、以下説明する各比較例、実施例においては、上述した実施例１と同様の箇所については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図３は、本発明の比較例１であるブッシュを示す図である。
比較例１のブッシュ３００は、実施例１の空間部（すぐり）１４０に代えて、以下説明する空間部（すぐり）３４０を形成したものである。
空間部３４０は、ゴム部１３０の周方向に延在し、かつ、内筒１２０の中心軸とほぼ同心に配置された円弧状の長穴に形成され、その周方向における中心部は、ほぼ平面Ｐ上に配置されている。

また、図示しない比較例２のブッシュ４００は、実施例１のブッシュ１００に対して、ゴム部１３０に空間部１４０を形成せずソリッドとした点で相違するものである。すなわり、比較例２のブッシュにおいては、ゴム部１３０は、単純な円筒状に形成されている。

図４は、実施例１、比較例１、比較例２のブッシュにおける荷重と変位との相関を示すグラフである。
比較例２においては、変位が荷重とほぼ比例する実質的に線形の特性を示す。このため、サスペンションブッシュとして適用した場合には、車両のアライメント特性の変化やばらつきを抑制することはできるが、大荷重が作用した場合であってもバネ定数が変化しないため、振動、騒音等に問題が生ずる場合がある。
一方、比較例１においては、ほぼ全域にわたってバネ定数を低下させることができるが、比較的荷重が小さい変形初期におけるバネ定数が低くなるため、アライメント特性の変化やばらつきが生ずるおそれがある。

これに対し、実施例１においては、比較的荷重が小さい変形初期においては、比較例２のようなソリッドなブッシュと類似した比較的バネ定数が高くかつ線形的な特性を示し、これよりも荷重が大きい変形中期から後期においては、バネ定数が徐々に低下する非線形特性を得ることができる。
これによって、ゴムの硬度を高くしたり、バネ定数を過度に向上させることなく、車両のアライメント特性の変化やばらつきを抑制するとともに、大入力に対しての変形を大きくすることで防振性能を確保し、車両の振動や騒音を改善することができる。
また、比較例２のようなソリッドなブッシュに対して、変形初期の特性がほとんど変化しないため、このようなブッシュを適用したサスペンションに設計変更によって適用することが容易である。
さらに、開口１４１，１４２，１４３の径や配列パターンによって、ブッシュ１００の特性を容易にチューニングすることができる。

次に、本発明を適用したブッシュの実施例２について説明する。
図５は、実施例２のブッシュをその軸方向から見た図である。
実施例２のブッシュ２００は、実施例１の空間部１４０に代えて、以下説明する空間部２４０を形成したものである。
空間部２４０は、平面Ｐを挟んでほぼ対象に一対が配置され、ブッシュ２００の軸方向から見た平面形が、内筒１２０の中心軸とほぼ同心の円弧状の長穴に形成されている。空間部２４０の両端部２４１，２４２は、それぞれ円筒内面状の凹曲面に形成されている。この凹曲面は、平面Ｐに近い側の端部２４１の曲率Ｒａのほうが、平面Ｐから離れた側の端部２４２の曲率Ｒｂよりも大きくされている。また、空間部２４０のゴム部１３０の径方向における幅は、端部２４１側のほうが端部２４２側よりも広く形成されている。
以上説明した実施例２においても、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）空間部を構成する開口の個数、形状、サイズの変化のパターン等は、ブッシュの特性をチューニングするため、上述した実施例のものに限らず、適宜変更することができる。
（２）実施例のブッシュは、例えば、トランスバースリンク（ロワアーム）の車体側に設けられるものであったが、本発明のブッシュはこれに限らず、例えばトレーリングアーム、ダブルウィッシュボーンやマルチリンクサスペンションのアッパーアーム、コントロールリンク等の各種サスペンションリンクに適用することができ、また、車体側に限らずハウジング側（車輪側）のジョイントに適用してもよい。
（３）ブッシュの構成は、実施例のものに限らず適宜変更することができる。例えば、外筒をサスペンションリンク本体と一体に形成してもよい。
（４）本発明のブッシュは、サスペンションリンクに限らず、例えば、エンジンマウント、トランスミッションマウント、ディファレンシャルマウント、サブフレームと車体との接合部等にも適用することができる。

本発明を適用したブッシュの実施例１を含むサスペンションリンクを示す図である。 図１のブッシュの拡大図である。 本発明の比較例１であるブッシュを示す図である。 実施例１、比較例１、比較例２のブッシュにおける荷重と変位との相関を示すグラフである。 本発明を適用したブッシュの実施例２を示す図である。

符号の説明

１０ サスペンションリンク
２０ ボールジョイント
１００ ブッシュ
１１０ 外筒
１２０ 内筒
１３０ ゴム部
１４０ 空間部（すぐり）
１４１，１４２，１４３ 開口

Claims (4)

1. 外筒と、
   前記外筒の内径側に挿入され、その径方向にほぼ沿った方向の荷重が負荷される内筒と、
   前記外筒の内周面と前記内筒の外周面との間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、
   前記内筒の中心軸を含み前記荷重の作用方向と平行な平面から離間しかつ前記弾性体の周方向に配列され、前記平面からの距離に応じてそのサイズが順次小さくなる複数の空間部を有すること
   を特徴とするブッシュ。
2. 請求項１に記載のブッシュにおいて、
   前記複数の空間部は、それぞれ前記内筒の中心軸方向から見た平面形がほぼ円形に形成され、その径が前記平面からの距離に応じて順次小さくされること
   を特徴とするブッシュ。
3. 外筒と、
   前記外筒の内径側に挿入され、その径方向にほぼ沿った方向の荷重が負荷される内筒と、
   前記外筒の内周面と前記内筒の外周面との間に設けられた弾性体とを備え、
   前記弾性体は、
   前記内筒の中心軸を含み前記荷重の作用方向と平行な平面から離間して配置されかつ前記弾性体の周方向に延在しその両端部が凹曲面状に形成された長穴状の空間部を有し、
   前記空間部の前記両端部は、前記平面に近い側よりも前記平面から離れた側の前記凹曲面の曲率を小さくしたこと
   を特徴とするブッシュ。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のブッシュにおいて、
   前記空間部は、前記平面に対してほぼ対称に配置されること
   を特徴とするブッシュ。

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