JP4978840B2 - ラバーブッシュ - Google Patents

Description

本発明は、内外筒がゴム弾性体で連結されたラバーブッシュに関する。

従来より、この種のラバーブッシュは広く知られており、例えば、ゴムスリーブ（ゴム弾性体）を加硫接着する内筒あるいは外筒の軸方向中央部に、全周に亘って他方の筒体に向かって突出する凸部を形成することで、筒軸に直交する方向（以下、単に軸直方向という）のばね定数（剛性）を高めるようにしたものがある（特許文献１）。

また、筒軸方向中央部の左右両側に、内向きに突出する一対の凸部が形成された取付環（外筒）を備え、その取付環に、ゴム部材（ゴム弾性体）を接着した内側環（内筒）を圧入固定することで、軸直方向のばね定数（剛性）を低くするとともに、筒軸方向の抜けを防止したものもある（特許文献２）。
実開昭６１−５７００９号公報 特開平９−１６４８２７号公報

ところで、自動車のサスペンションに備えられているダンパーの下端部には、ダンパーボトムブッシュと呼ばれるラバーブッシュが配設されている。このダンパーボトムブッシュには、その軸直方向に大きな負荷が加わっているところに、捩り（ねじり）負荷や抉り（こじり）負荷が加わるため、疲労耐久性はもちろん、軸直剛性を高めたうえで乗り心地をよくしたいという要望がある。

それに対し、先の特許文献１のラバーブッシュでは、凸部の存在によってゴムスリーブの軸直剛性は高くなるものの、肉厚が薄くなる分、圧縮代が小さくなって軸直方向の負荷に対して衝撃が伝わり易くなってしまい、疲労耐久性や乗り心地の面で不利がある。また、ねじりやこじりの負荷に対して十分に検討されていないため、その点でも改良の余地がある。

一方、特許文献２のラバーブッシュには、取付環の軸直方向の上下には凸部がなくて圧縮代が大きく維持されているため、疲労耐久性や乗り心地の面では優れるものの、軸直剛性が低いため、操縦安定性の面では難がある。ねじりやこじりの負荷についての考慮がない点もまた、特許文献１と同様である。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、疲労耐久性に優れ、軸直剛性を高めながらも乗り心地のよい、ダンパーボトムブッシュ等に好適なラバーブッシュを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、ゴム弾性体の筒軸方向の中間部位に環状凸部を形成し、これを内外筒の一方の筒体の環状凹部に接着しないで圧入する構成とした。

具体的には、内筒と、その外周を囲む外筒と、これらを連結する略筒形状のゴム弾性体とを備えたラバーブッシュであって、上記内筒の外周面および外筒の内周面のいずれか一方に、その筒軸方向の中間部位に全周に亘る環状凹部を形成するとともに、これに対応してゴム弾性体の内周面または外周面には環状凸部を形成する。上記環状凸部が環状凹部に圧入されて非接着状態で連結されるとともに、当該環状凸部におけるゴム弾性体の圧縮率が、少なくともその筒軸方向の端部に比べて高くなっている構成とする。

そうすれば、筒体の環状凹部に嵌め込まれたゴム弾性体の環状凸部が圧縮されて硬くなるため、軸直剛性が高くなり操縦安定性に優れるものとなる。そうでありながら、その環状凸部を含むゴム弾性体の軸直方向の肉厚が大きく、つまり圧縮代が大きくなっているので、乗り心地を大きく損なうことがないし、疲労耐久性にも優れている。

加えて、環状凹部に入りきらない環状凸部の一部が環状凹部からせり出し、その筒軸方向の両側でゴム弾性体の肉厚を擬似的に大きくすることとなるので、さらに疲労耐久性が向上する。

また、そうして筒軸方向の中間部位にてゴム弾性体が圧縮され、硬くなる一方で、筒軸方向の両端部ではゴム弾性体の圧縮率が低いため、こじり剛性が低くなり、このことも乗り心地には有利となる。

さらに、環状凸部と環状凹部との筒軸方向全周に亘る凹凸嵌合を非接着にすることで、ゴム弾性体が筒軸まわりに変位し易くなってねじり剛性も低くなるため、ねじりやこじりなどの様々な方向から加わる複合的な負荷に対して乗り心地が向上することとなる。

なお、筒軸まわりの凹凸嵌合によって筒軸方向のずれ動きが規制されるため、非接着でも連結状態は安定する。

ここで、各筒体と環状凸部および環状凹部との組み合わせについては、環状凹部を内筒の外周面に形成し、環状凸部をゴム弾性体の内周面に形成するのが好ましい。環状凹部を外筒の内周面に形成するのに比べればかかる構成の方が成形し易く、生産性に優れるからである。

また、内外筒を連結する工程では、通常、ゴム弾性体と一体化した外筒（以下、外筒等という）にその筒軸方向から内筒を圧入する方法がとられるが、上記のような凹凸構造を採用することで圧入が難しくなる場合がある。

そこで、そのような場合には、ゴム弾性体の内径が環状凸部の近傍から両端側に向かって次第に大きくなるように形成するとよい。そうすれば、内筒を外筒等に圧入する際、大きな開口から挿入できるため圧入が容易に行えるし、圧入後にはゴム弾性体と内筒との間に、筒軸方向の端に近づくほど間隔が大きくなる空隙が形成されるため、こじられたときにゴム弾性体と内筒との干渉の程度が小さくなって、こじり剛性を大幅に低下させることができる。

また、内筒の外径が環状凹部の近傍から筒軸方向の両端側に向かって次第に小さくなるように形成しても同様の効果が得られ、両者を組み合わせることでさらに圧入が容易になるとともに、さらにいっそうこじり剛性が低下する。

内筒は、具体的には、その筒軸方向の中間部位に相対的に外径の大きい大径部を有する一方、筒軸方向の両端側にはそれぞれ相対的に外径の小さい小径部と、これら大径部と小径部との間には大径部側から小径部側に向かって次第に外径が小さくなる傾斜部とを形成し、上記大径部の外周面に上記環状凹部を開口する。そして、その底面が上記小径部よりも大径になるようにすることができる。

そうすれば、環状凹部の開口両側に続く所定幅の大径部でゴム弾性体が受け止められて安定する。また、大径部の外周面に開口する環状凹部の底面を小径部よりも大径にすることで、内筒を外筒等に挿入する際、環状凸部を小径部に擦らずに挿入して傾斜部に案内させながら一気に凹凸嵌合させることができ、容易に圧入できる。

その他にも、内筒は、その筒軸方向の中間部位に相対的に外径の大きい大径部を有する一方、筒軸方向の両端側にはそれぞれ相対的に外径の小さい小径部を形成し、上記大径部の外周面に上記環状凹部を開口する。そして、この環状凹部を含む、大径部の外周面を筒軸方向に連続する曲面で形成するようにしてもよい。この場合、環状凹部を含む大径部の外周面の全体が連続する波形状の曲面で形成されているため、圧入し易いうえに、凹凸嵌合したときや、こじられたときにゴム弾性体に均一に負荷が加わって局所的な歪みの発生を抑制することができ、疲労耐久性や乗り心地に優れたものとなる。

一方、ゴム弾性体には、筒軸方向の両側面に全周に亘る環状の突条を形成してもよい。このように突条を設けることで、環状凸部の筒軸方向の幅寸法を小さく設定でき、その分環状凸部が撓み易くなって圧入し易くなる。また、環状凸部の筒軸方向の圧縮率が相対的に高くなって筒軸方向のずれ動きの規制に有利であるとともに、環状凸部の一部が環状凹部からせり出し易くなるため、ゴム弾性体の厚みが増して疲労耐久性を高めるのにも役立つ。

上記の通り、本発明のラバーブッシュによれば、疲労耐久性に優れ、操縦安定性も高く乗り心地もよくなるため、ダンパーボトムブッシュなどに好適に利用できる。

以下、本発明にかかるラバーブッシュＢの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（第１実施形態）
図１に本実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図を示す。図の（ａ）は組み付け前の状態を、（ｂ）は組み付け後の状態を模式的に示したものである。同図に示すように、ラバーブッシュＢは、金属製の内筒１と、この内筒１の外周を囲む同じく金属製の外筒２と、これら内筒１および外筒２との間に介在されてこれらを連結する略円筒形状をしたゴム弾性体３とを備えている。図の例では、内筒１、外筒２及びゴム弾性体３は、いずれも筒軸Ｘが合致するように配置されている。

本実施形態のラバーブッシュＢは、ダンパーボトムブッシュとして使用されるものであり、図示しないが外筒２にはその軸直方向に延びるように支持部材が固定される一方、内筒１にはその軸方向に支持軸が挿入される。

内筒１は、その支持軸を挿入するための貫通孔１ａが筒軸Ｘ方向に貫通する鍛造品からなり、厚みのあるその筒体の外周面の筒軸Ｘ方向の中間部位（図の例では略中央部位）には、その筒軸Ｘまわりの全周に亘って溝状に窪む環状凹部４が形成されている。環状凹部４は、筒軸Ｘと略平行な底面４ａと、この底面４ａの両側から開口側、即ち径方向外側に向かって僅かに広がるように傾斜する両側面４ｂ，４ｂとによって区画形成されている。

内筒１は、その外径が環状凹部４の近傍から筒軸Ｘ方向の両端側に向かって次第に小さくなるように形成されており、その傾斜面５は、筒軸Ｘを含む断面で見て環状凹部４側から端に近づくに従って連続的に傾斜角が大きくなるような凸曲面をしている。

一方、外筒２は、内筒１の外径よりも大きい内径を有する丸パイプ形状をしており、同図の（ａ）に示すように、その内周面には、略筒形状をしたゴム弾性体３がモールド接着されている。

そのゴム弾性体３の内周面の筒軸Ｘ方向の中間部位には、内筒１の環状凹部４に対応して、全周に亘って中心側に突出する環状凸部６が形成されている。環状凸部６は、その圧縮率が高くなるように環状凹部４よりもひとまわり大きく形成されていて、その体積は環状凹部４の凹み容積よりも大きくなるように設定されている。

ゴム弾性体３の内周の環状凸部６の両側には、筒軸Ｘ方向の両端の開口にまで至るテーパー面７が形成されており、ゴム弾性体３の内径は、環状凸部６の近傍から両端側に向かって次第に大きくなっている。

ラバーブッシュＢは、その製造過程において図１の（ａ）に示すように、ゴム弾性体３がモールド接着された外筒２（外筒等）に内筒１を圧入することによって一体に組み付けられている。つまり、内筒１とゴム弾性体３とは、非接着の状態で連結されている。

具体的には、内筒１の筒軸Ｘ方向の一端を外筒等の筒軸Ｘ方向の一方の開口から挿入する。このとき、内筒１には傾斜面５が、ゴム弾性体３にはテーパー面７がそれぞれ形成されているため、容易に挿入することができる。そして、内筒１が環状凸部６に突き当たった後さらに押し込むと、環状凸部６は傾斜面５によって案内されてスムーズに環状凹部４に圧入することができる。

環状凸部６を環状凹部４に圧入した状態では、この環状凸部６及びその近隣部位の圧縮率が高くなる結果、軸直剛性が高くなり、操作安定性に優れるものとなる。その一方で、環状凸部６を含むゴム弾性体３の筒軸方向の中間における径方向の肉厚が大きくて十分な圧縮代が得られるため、軸直方向からの荷重が大きく変化しても急激に硬くなることがなく、乗り心地は比較的よい。

さらに、上記のようにゴム弾性体３の筒軸方向の中間部位では圧縮率が高くなる一方で、その筒軸方向の両端側に向かって圧縮率が低くなり、こじり負荷に対して軟らかな特性が得られるうえに、内筒１とゴム弾性体３との間に、端に近づくほど間隔が大きくなる空隙が形成されるため、例えば図の（ｂ）に矢印線で示すように内筒１がこじられても、ゴム弾性体３と内筒１との干渉の程度が小さくなる結果、こじり剛性が大幅に低下して、乗り心地が向上する。

これに加えて、接着による引っ張り抵抗が発生せず、ゴム弾性体３が筒軸Ｘまわりに変位し易くなる結果、ねじり剛性も低下することとなり、ねじり負荷が加わったときの乗り心地も向上し、様々な方向から加わる負荷に対して乗り心地を良くすることができる。

また、環状凸部６の一部が環状凹部４からせり出して、例えば図の（ｂ）において想像線で示す無負荷のゴム弾性体３の輪郭に対して実線で示す圧入後のゴム弾性体３の輪郭のように、ゴム弾性体３の環状凸部６周辺の肉厚が擬似的に大きくなるため、ねじりやこじりによって生じる摩耗に対し、疲労耐久性が向上する。全周に亘る環状凸部６と環状凹部４との凹凸嵌合で連結されているため、非接着でも筒軸Ｘ方向にずれて外れるおそれもない。

以上説明したように、本実施形態のラバーブッシュＢは、疲労耐久性が向上するうえ、軸直方向の大きな荷重に対して操縦安定性が確保できる一方で、軸直方向の荷重に対する圧縮代も十分に得られるとともに、ねじりやこじりの複合的な外力に対しても柔らかな特性が得られ、乗り心地の良さを十分に確保できるようになっている。

（第２実施形態）
図２に、別の好ましい実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図を示す。本実施形態では、図に示すように、第１実施形態とは環状凸部６の形状と内筒１の形状とが異なっている点を除けば、基本的な構成は第１実施形態と同じであるため、同一部材については同じ符号を付してその説明は省略する。

具体的に、本実施形態では、環状凸部６の幅（筒軸Ｘ方向の長さ）を環状凹部４の幅に略合致させ、隙間無く嵌り込むようにするとともに、その環状凸部６の幅方向の両側面に、全周に亘って環状に突出する突条６ａを一体に形成した。つまり、環状凹部４に嵌り込む環状凸部６の体積は、突条６ａの分だけ、環状凹部４の容積よりも大きくなるように設定されている。

こうすることで、同じ体積であれば突条６ａのないものに比べて環状凸部６自体は小さくすることができるため、その分、環状凸部６が撓んで圧入し易くなる。一方で、突条６ａの分、環状凸部６の筒軸Ｘ方向の圧縮の程度が大きくなって筒軸Ｘ方向のずれ動きがより確実に規制されるとともに、環状凸部６の一部が環状凹部４からせり出し易くなるため、ゴム弾性体３の疲労耐久性をより高めることができる。

また、内筒１については、環状凹部４の両側の形状を工夫した。具体的には、内筒１の筒軸Ｘ方向の中間部位に、相対的に外径の大きい大径部１ｂを形成する一方で、筒軸Ｘ方向の両端側にはそれぞれ相対的に外径の小さい小径部ｄを形成し、これら大径部１ｂと小径部１ｄとの間には大径部１ｂ側から小径部１ｄ側に向かって次第に外径が小さくなる傾斜部１ｃを形成した。

そして、その大径部１ｂの外周面の略中央部位に、環状凹部４を開口させるとともに、その環状凹部４の底面４ａが小径部１ｄよりも大径となるように設定した。なお、環状凹部４よりも大径部１ｂの方が筒軸Ｘ方向の長さが大きいため、環状凹部４の筒軸Ｘ方向の両側には、所定幅の大径部１ｂが広がっている。

かかる構成とすることによって、環状凸部６を内筒１の傾斜部１ｃに突き当たるまで内筒１に接触させずに勢いよく挿入し、傾斜部１ｃに案内させて一気に環状凹部４に嵌め込んで、内筒１を外筒等に容易に圧入できる。

そうして図の（ｂ）に示すように、環状凸部６が環状凹部４に嵌め込まれると、突条６ａが押し潰されて環状凸部６が圧縮されるとともに、その一部が環状凹部４からせり出してゴム弾性体３の厚みが増す。そして、その厚みの増した環状凸部６の周辺部位が内筒１の環状凹部４の両側に広がる大径部１ｂによって受け止められるため、連結状態が安定するともに、摩耗が抑制されて疲労耐久性が向上する。

（第３実施形態）
図３に、また別の好ましい実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図を示す。本実施形態では、ゴム弾性体３の内周面の形状と内筒１の外周面の形状を変更した。具体的には、ゴム弾性体３の内周面は、筒軸Ｘ方向に延びるように形成するとともに、環状凸部６をそこから真っ直ぐに立ち上る断面矩形状に形成した。

一方、内筒１は、前記第２実施形態と同じく大径部１ｂおよび小径部１ｄを有するものとし、その大径部１ｂの外周面を、そこに開口する環状凹部４を含めてＸ方向に連続する波形の曲面で形成した。

かかる構成によれば、滑らかな曲面に案内されて外筒等への内筒１の圧入が容易であるうえ、圧入後には、環状凸部６が圧縮される際やこじられたときなどにも、ゴム弾性体３に均一に負荷が加わるようになり、環状凸部６の局所的な歪みの発生を抑制することができ、疲労耐久性が向上する。また、環状凸部６の体積を環状凹部４の凹み容積よりも比較的大きく設定できるため、軸直剛性を高めて、疲労耐久性を向上させることが可能になる。

なお、上記の各実施形態は、本発明のラバーブッシュＢの好ましい実施形態のいくつかを例示したに過ぎず、それ以外の種々の構成も本発明には包含される。

例えば、上記の各実施形態では、内筒１側に環状凹部４を設けたが、外筒２側に設けることも可能である。具体的には、第１実施形態を例にあげると、図４に示すように、金属丸パイプからなる内筒１の外周面にゴム弾性体３をモールド接着し、ゴム弾性体３の外周面から環状凸部６を突出させる一方、それに対応して外筒２の内周面に環状凹部４を形成する。

そして、上記各実施形態と同様に、その外筒２にゴム弾性体３をモールド接着した内筒１を接着せずに圧入して連結すればよい。第１実施形態と環状凹部４等の構成が逆になっているだけで、かかる構成によっても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。この点、第２実施形態や第３実施形態も同様の構成に変更することが可能である。

その他、第１実施形態の内筒１と第３実施形態の外筒等（ゴム弾性体３が接着された外筒２）、あるいは、第３実施形態の内筒１と第１実施形態の外筒等のように、内筒１と外筒等の組み合わせを変更してもよい。内筒１は鍛造品に限らず、鋳造品であってもよい。上記各実施形態では、ゴム弾性体３と内筒１との間に空隙が存在している例を示したが、空隙はなくてもよい。

第１実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図である。（ａ）は組み付け前、（ｂ）は組み付け後の状態を模式的に示したものである。 第２実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図である。（ａ）は組み付け前、（ｂ）は組み付け後の状態を模式的に示したものである。 第３実施形態のラバーブッシュＢの縦断面図である。（ａ）は組み付け前、（ｂ）は組み付け後の状態を模式的に示したものである。 別形態のラバーブッシュＢの縦断面図である。（ａ）は組み付け前、（ｂ）は組み付け後の状態を模式的に示したものである。

Ｂ ラバーブッシュ
Ｘ 筒軸
１ 内筒
１ｂ 大径部
１ｃ 傾斜部
１ｄ 小径部
２ 外筒
３ ゴム弾性体
４ 環状凹部
６ 環状凸部
６ａ 突条

Claims (5)

1. 金属製の内筒と、その外周を囲む外筒と、これらを連結する略筒形状のゴム弾性体とを備えたラバーブッシュであって、
   上記内筒の外周面には、その筒軸方向の中間部位に全周に亘る環状凹部が形成されるとともに、これに対応してゴム弾性体の内周面には環状凸部が形成されており、
   上記ゴム弾性体の内周面には、環状凸部の近傍から両端側に向かって内径が次第に大きくなるテーパー面が形成され、
   上記内筒の外周面には、環状凹部の近傍から両端側に向かって外径が次第に小さくなる傾斜面が形成され、
   上記環状凸部が環状凹部に圧入されて非接着状態で連結されるとともに、当該環状凸部におけるゴム弾性体の圧縮率が、少なくともその筒軸方向の端部に比べて高くなっていることを特徴とするラバーブッシュ。
2. 請求項１に記載のラバーブッシュにおいて、
   上記傾斜面が、環状凹部の近傍から筒軸方向の両端に至る凸曲面であることを特徴とするラバーブッシュ。
3. 請求項１に記載のラバーブッシュにおいて、
   上記内筒が、その筒軸方向の中間部位に相対的に外径の大きい大径部を有する一方、筒軸方向の両端側にはそれぞれ相対的に外径の小さい小径部と、これら大径部と小径部との間には大径部側から小径部側に向かって次第に外径が小さくなる傾斜部とが形成され、
   上記大径部の外周面に上記環状凹部が開口し、その底面が上記小径部よりも大径になっていることを特徴とするラバーブッシュ。
4. 請求項１に記載のラバーブッシュにおいて、
   上記内筒が、その筒軸方向の中間部位に相対的に外径の大きい大径部を有する一方、筒軸方向の両端側にはそれぞれ相対的に外径の小さい小径部が形成され、
   上記大径部の外周面に上記環状凹部が開口し、この環状凹部を含む、大径部の外周面が、筒軸方向に連続する曲面で形成されていることを特徴とするラバーブッシュ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載のラバーブッシュにおいて、
   上記ゴム弾性体の環状凸部には、筒軸方向の両側面に全周に亘る環状の突条が形成されていることを特徴とするラバーブッシュ。

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