JP5206695B2 - スタビライザーブッシュ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スタビライザーバーを車体に支持するスタビライザーブッシュ装置に関する。

車両には、車体のロールを抑制するためにスタビライザーバーが装着されている。このスタビライザーバーは、車幅方向に延在し、その中央部が車体基部に固定され、その両端はゴム製のブッシュを介してロアアームに支持されている。このため、車両の走行中、ロールが生じると、スタビライザーバーが中央部を支点に捩り変形して、ロールに対抗する力を発生させ、ロールを抑えようとする挙動を生じさせている。
一般に、スタビライザーバーの両端には台座部が形成されていて、この台座部にゴム製で筒状のブッシュを介装し、車体のロアアームに設けられた挿通部材となる取付ボルトにブッシュとバーの両端を挿入してナットで閉め込むことで、スタビライザーバーがロアアームに連結支持されるよう構成されている。そして、走行時における入力により、ロアアームとスタビライザーバーとの連結部分、具体的には、スタビライザーバーの台座部と取付ボルトとの間で生じるねじれ等の変位をブッシュが変形することで吸収している。

このような構成のスタビライザーブッシュ装置において、ブッシュは、図１０，図１１に示すような円筒状のブッシュ１０４が一般的に採用されており、ブッシュ１０４は、取付けボルト１０２に挿入された状態で台座部１００に配置され、ナット１０３の締め込みにより軸方向にある程度圧縮変形された状態で使用される。
また、台座部１００には、ブッシュ１０４の位置ずれを防止するために、リング状の台座部１００の周囲にボス部１０１が形成されている。これは、取付ボルト１０２にナット１０３を締め込んでブッシュ１０４を軸方向に圧縮して周方向に膨張変形させた際に、当該ボス部１０１がブッシュ１０４の下部外周面１０４ａに当接することでブッシュの周方向の位置を規制するように構成されている。このようなブッシュの構成としては特許文献１が挙げられる。

実開昭６０−１０８５０４号公報

従来のスタビライザーブッシュ装置においては、経時の使用によりブッシュの外周部に亀裂が発生し、変形や破損につながることがある。これはブッシュに対して軸方向から圧縮力をかけてボス部に圧接させ、ブッシュ外周部が径方向に膨張変形した状態で使用されるため、ブッシュ外周部に周方向の引っ張り応力（歪み）が発生するためであり、経年使用によりブッシュが劣化してくると、この引っ張り応力の影響により、ブッシュの外周部に軸方向に延びる亀裂が発生することとなる。また使用に伴い、軸方向の圧縮荷重及びスタビライザーバーやロアアームの揺動により発生する捩れ力の入力を繰り返し受けることで、ブッシュにへたりが発生し、このへたりによって生じた隙間によるガタつきからガタ音が発生することがある。

さらに、スタビライザーバーの台座部に位置規制用のボス部が形成されていると、このボス部が、ブッシュの下部側（台座部に装着される側）の外周部と当接してブッシュを大きく変形させるので、当接部位を起点にブッシュ内部に広範囲にわたって大きな応力を生じさせることとなる（図７（ｂ）参照）。しかも応力の高い部分がブッシュの外周部に近い位置に発生するため、ブッシュ外周部に生じる引っ張り応力がより高くなって亀裂の発生に大きく作用し、ブッシュの耐久性に悪影響を与えていた。
ブッシュの耐久性は、単純にブッシュの径方向の厚みを厚くするほど向上させることができるが、スタビライザーバーの台座部の大きさが車両によって決まっているため、ブッシュだけを大型化することができなかった。すなわちブッシュの厚みを大きくするとスタビライザーバーの台座部を大きくする必要があり、コストや重量の面で不利となるため、ブッシュを大きくするには限界があった。
本発明は、ブッシュ外周部に係る過度な応力集中を低減して変形や破損を抑制可能なスタビライザーブッシュ装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、車幅方向に延在し、中央部が車体基部に固定されたスタビライザーバーと、スタビライザーバーの両端に形成された台座部に介装され、車体基部から車幅方向に延在するロアアームに設けられた挿通部材に挿通されて軸方向に圧縮された状態で取付けられる弾性体からなるブッシュを備えたスタビライザーブッシュ装置において、台座部は、周方向に致して軸方向に立ち上がったボス部を有し、ブッシュは、その軸方向略中央部の外周部がボス部内径よりも外方に膨設されていて、台座部に装着される側の端部である下部はボス部内径よりも小径に形成された円筒形状であり、台座部と対向する下部側の外周部が、ブッシュの内側に湾曲する曲面形状に形成されていることを特徴としている。
本発明に係るスタビライザーブッシュ装置において、ブッシュは、台座部に介装されて軸方向に圧縮変形されたときに、下部側の外周部とボス部の内周面との間に隙間を形成することを特徴としている。
本発明に係るスタビライザーブッシュ装置において、ボス部は、台座部の上下両面に設けられ、ブッシュは、台座部を挟み込むように挿通部材に挿通されて台座部の上下両面に配置されることを特徴としている。
本発明に係るスタビライザーブッシュ装置において、ブッシュは、挿通部材が挿通する管状空間内に、当該管状空間を狭まる方向に膨設された複数の突起部が周方向に間隔を空けて形成されていることを特徴としている。
本発明に係るスタビライザーブッシュ装置において、ブッシュは、台座部との装着側と反対側の端部に、ブッシュ外周部に連通する溝が形成されていることしている。

本発明によれば、スタビライザーバーの両端に形成された台座部に介装され、車体基部から車幅方向に延在するロアアームに設けられた挿通部材に挿通されて軸方向に圧縮された状態で取付けられる弾性体からなるブッシュを、その軸方向略中央部の外周部が、台座部の周方向に位置して軸方向に立ち上がったボス部の内径よりも外方に膨設され、台座部に装着される側の端部である下部がボス部の内径よりも小径に形成された円筒形状であり、台座部と対向する下部側の外周部が、ブッシュの内側に湾曲する曲面形状に形成したので、台座部と対向する下部側の外周部とボス部と干渉が少なくなり、使用時にボス部との接触によって生じている内部の応力（歪）が少なくなり、外周部表面全体についての応力（歪）が小さく、均一化するため、ブッシュ外周部に係る過度な応力集中を低減して変形や破損を抑制することができる。

（ａ）は本発明に係るスタビライザーブッシュ装置に用いるブッシュの概略構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 ブッシュの構成を示す断面図である。 本願構成のブッシュを台座部に装着したときの拡大図である。 本願構成のブッシュを台座部に締め込んだ時の状態を示す拡大図である。 スタビライザーバーが装着された車体の概略構成を示す平面図である。 スタビライザーバーが装着された車体の概略構成を示す正面図である。 （ａ）は本願構成のブッシュに係る応力の状態を示す図、（ｂ）は従来構成のブッシュに係る応力の状態を示す図である。 （ａ）は本願構成のブッシュに係る軸方向圧縮状態での応力の解析結果を示す図、（ｂ）は従来構成のブッシュに係る軸方向圧縮状態での応力の解析結果を示す図である。 従来構成と本願構成によるブッシュの解析結果を示す図である。 従来のブッシュを台座部に装着したときの拡大図である。 従来のブッシュを台座部に締め込んだ時の状態を示す拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図５，図６において、スタビライザーブッシュ装置は、符号Ｗで示す車幅方向に延在する車体基部となるクロスメンバ１に中央部４Ｃが固定されたスタビライザーバー４と、スタビライザーバー４の両端４Ａ，４Ｂに形成された台座部７，７に介装され、クロスメンバ１から車幅方向Ｗに延在する左右一対のロアアーム２，２に設けられた挿通部材となる取付けボルト６，６に挿通されて軸方向に圧縮される弾性体からなるブッシュ３，３を備えている。

各ブッシュ３は、左右対称であって、各ロアアーム２の取付けボルト６にそれぞれ複数個が挿通されて配備される。なお、本実施形態において、取付けボルト６，６は、ロアアーム２の下方から挿入され、ロアアーム２の上下にブッシュ３を介装した状態で設けられており、スタビライザーバー４は、ロアアーム２側との間に図３，図４に示すカラー部材２０を介してその上方に連結されるよう構成されている。

スタビライザーバー４の各台座部７は、図３に示すように、円板の中央にボルト挿入穴８が軸方向に貫通して形成されているとともに、周方向に位置して軸方向に立ち上がったボス部７Ａ，７Ａが環状に形成されている。

各ブッシュ３は、取付けボルト６に挿通された状態でスタビライザーバー４の台座部７の上下を挟み込むように配置され、図４に示すように、ナット１４で締め付けられて軸方向に圧縮された状態で装着（使用）される。

本実施形態において、取付けボルト６，６は、ロアアーム２の下方から挿入され、ロアアーム２の上下にブッシュ３を介装した状態で設けられており、スタビライザーバー４は、ロアアーム２側との間にカラー部材を介してその上方に取付けられるよう構成されている。そして、ナット１４の取付けボルト６への締め付けによりロアアーム２とスタビライザーバー４とが、ブッシュ３を介装した状態で可動可能に連結される。

本形態に係る各ブッシュ３は、同一構成であるので、以下１つのブッシュ３を例にして詳細に説明する。
ブッシュ３は、図１，図２に示すように、内部に管状空間３１を有するゴム等の弾性体により構成された円筒形状のブッシュ本体３２と、ブッシュ本体３２の上部３２ａ側に埋め込まれた板金製のワッシャ３３とを備えている。ブッシュ本体３２は、全体形状が上下方向略中央部分（中央外周部３２ｃ）が径方向に膨出された樽型をしており、図３に示すようにブッシュ本体３２の一方側の端部である上部３２ａの径Ｒ１より他方側の端部である下部３２ｂの径Ｒ２が小径となるように形成されている。

ブッシュ本体３２の上部３２ａには、台座部７に装着される側の端部となる下部３２ｂに向かって窪む水抜き溝３４が、放射状に４箇所形成されており、各水抜き溝３４の一端はブッシュ本体３２の外周まで延びている。このため、上面３２ａにかかった水は、各水抜き溝３４から外周へと流れるので、ワッシャ３３の上面に水が溜まるのを防ぐとともにブッシュ内部への水の浸入を低減することができる。

管状空間３１内には、図２に示すように、管状空間３１の内径を狭める方向に突出した複数の突起部３５が周方向に間隔を空けて形成されている。この突起部３５は、軸方向に長く、水抜き溝３４の形成された位置の下方に４箇所形成されていて、管状空間３１に挿通される取付けボルト６を各突起部３５で周方向から弾性的に保持するように構成されている。つまり、取付けボルト６は、４つの突起部３５で弾性的に保持されるため、艤装時に取付けボルト６の落下を防止することができる。

各突起部３５の間には、管状空間３１内に進入した水などを突起部３５の間の管状空間内壁面を伝わって下部３２ｂ側へと流すための水抜き経路３６が形成されている。このため、管状空間３１内に水が浸入した場合でも、当該水は、水抜き経路３６を経て下部３２ｂ側から外部へ抜けるので、管状空間３１内に水が溜まるようなことがなくなり、錆等による取付けボルト６の劣化を防止することができる。

各水抜き溝３４と各突起部３５は、周方向へ同一の位相となるように配置されており、水抜き溝３４の形成によりブッシュ本体３２のゴムボリュームが低減した位相部分を突起部３５の肉厚部分で補完している。

ワッシャ３３は、水抜き溝３４が形成された上部３２ａの下方の管状空間３１内壁面に形成された管状溝３７に嵌め込まれることで、ブッシュ本体３２に装着されて一体化されている。また突起部３５は、ワッシャ３３の下面からブッシュ本体３２の下部３２ｂまでの軸方向の略中間位置Ｌ上に、自身の軸方向略中間部３５Ａが位置するように配設されている。これは、ブッシュ本体３２がナット１４で締め付けられて圧縮された際に実際に変形する部位（ワッシャ３３下面から下部３２ｂの部位）の軸方向中間位置と、突起部３５の軸方向中間位置とを合わせることで、ブッシュ本体３２が歪んだ状態（左右対称でない状態）で圧縮変形されることを抑制して、ブッシュ本体３２が安定した左右対称の状態で圧縮変形されるようにするためである。また、突起部中央部３５Ａにおけるブッシュ本体３２の厚さｔは、他の部分に比べて厚く形成されていて、容量が大きくされている。このような構成のブッシュ３は、図３に示すように、互いの下部３２ｂ側が対向するように取付けボルト６に挿通され、互いの下部３２ｂの間に、スタビライザーバー４の両端４Ａ，４Ｂの各台座部７の装着面７Ｄにそれぞれ介装される。

ブッシュ本体３２は、図２に示すように、軸方向略中央部となる中央外周部３２ｃにおいて最大径となるとともに、その厚さｔも最大厚となるように形成されている。そして、中央外周部３２ｃの径Ｒ３は、ボス部７Ａの内径Ｒ４よりも大きく、下部３２ｂの径Ｒ２は、ボス部７Ａの内径Ｒ４よりも小径に形成されている。

さらに、ブッシュ本体３２の下部側の外周部となる下部外周部３２ｄは、圧縮変形された状態（台座部７に介装された状態）において、台座部７のボス部７Ａとの接触面が少なくなるように、ブッシュ本体３２の内側にえぐり込まれるように絞り込まれた曲面形状とされている。より具体的には、図４に示すように、ブッシュ本体３２を台座部７に介装された状態でナット１４を締め付けて軸方向に圧縮変形したときに、台座部７の内側面７Ｂと対向する下部外周部３２ｄとボス部７Ａの内側面７Ｂとの間に隙間３９を有した状態でブッシュ本体３２とボス部７Ａとが当接する形状とされている。すなわち、下部外周部３２ｄが、ブッシュ本体３２を圧縮変形させた際にボス部７Ａの内周面７Ｂとの間に空間３９が形成される曲率に形成されている。また、ブッシュ本体３２は、図２に示すように、中央外周部３２ｃから下部外周部３２ｄへ絞り込まれる外周面の変曲点Ｐが、台座部７に装着されたときに、ボス部７Ａの上部７Ｃよりも上方に位置するように形成されている。

つまり、本発明に係るブッシュ本体３２は、中央外周部３２ｃが最大径となるよう外周部が膨出された樽型形状の円筒部材であって、その中央外周部３２ｃがボス部内径Ｒ４よりも外方に膨設し、その下部３２ｂはボス部内径Ｒ４よりも小径であり、かつ、下部外周部３２ｄがブッシュ本体３２内側に湾曲された形状に構成されている。

本発明に係るブッシュ本体３２は、下部外周部３２ｄを絞る形状とし、ブッシュ本体３２を台座部７に介装して圧縮した際に、ボス部７Ａとの干渉により生じる変形を少なくするとともに、ブッシュ本体３２の軸方向略中間部となる中央外周部３２ｃ付近（使用時に膨らむ頂点・亀裂発生付近）を径方向に膨設してブッシュ本体３２の全体的なボリュームを大きくすることにより、ブッシュ本体３２の外周部に生じる歪（引っ張り応力）を小さくしている。

このようなブッシュ本体３２の形状とすると、使用により軸方向に圧縮しても、ボス部７Ａと下部外周部３２ｄとの接触を低減することができる。すなわち、図４に示すようにボス部７Ａの内周面７Ｂの角部７Ｂ１に接触した状態で、ボス部内周面７Ｂと下部外周部３２ｄとの間に空間３９が形成されるので、ボス部７Ａとの接触によって生じるブッシュ本体３２内部の応力（歪）を、絞り形状によって小さくすることができ、外周部表面全体についての応力（歪）を小さく、均一化することができる。従って、経年劣化により、ブッシュ本体３２の外周部に生じる亀裂を抑制することができる。また、ブッシュ本体３２の中央外周部３２ｃを径方向に膨らます形状としているので、下部外周部３２ｄを絞り込んで形成してもブッシュ本体３２の体積を確保することができ、ばね特性を従来形状と同等以上の性能とすることができる。

このような構成のブッシュ３を従来品と比較した例を図７以降に示す。図７は、ブッシュ３の圧縮時の応力（歪）分布をコンピュータ解析した結果を示すものである。図７（ａ）は本形態のもので、図７（ｂ）は従来構造のブッシュの応力（歪）分布をそれぞれ示す。同図において、符合Ａで示す部分が応力（歪）の高い部分を示す。図７の解析結果によると、本形態のブッシュ３では、ブッシュ本体３２内部にて高応力（歪）領域が小さくなるとともに、外周部での応力（歪）が従来形状より小さくなることがわかる。

図８は、ブッシュの使用状態での最大歪方向でのコンピュータ解析結果を示すものである。図８（ａ）は本形態にかかるブッシュ３における軸方向圧縮状態での応力の解析結果を、図８（ｂ）は従来構造のブッシュにおける軸方向圧縮状態での応力の解析結果をそれぞれ示す。本形態のブッシュ形成とすると、特に符号Ｂで示すボス部７Ａ近傍において、符号Ｂ１で示す従来構成のもので発生している応力が緩和されていることがわかる。

図９は、本構成のブッシュ３と従来構成を、以下の条件でコンピュータ解析したときの結果を示すものである。
１.耐久条件
仕 様 軸径 圧縮量 揺動角
本構成 φ１０ｍｍ ４．２５ｍｍ ２０°
従来構造 ↑ ↑ ２０°
２.解析方法
ブッシュに軸方向へ所定の圧縮を加えた後、２０°揺動させる。
・メッシュモデル：Ｈｅｘ（８），サイズ：１ｍｍ×５ｄｅｇ．
・摩擦係数： ０．３（ゴム同士），０．１（ゴム-金具間）
・ゴム材料：ＮＲ／ＢＲ（Ａ８０）
３.耐久予測方法
台上試験の１サイクル相当の変形をシミュレーションし、ゴムの自由面や接着界面での最大主ひずみ(最大引張ひずみ)の変動量を見ることにより耐久予測を行った。
（１）最大主ひずみを予測のパラメータに用いる理由
ゴム部は引張りひずみの変動により破壊が進むとされるため。
実際に破壊箇所とゴムの自由面での引張りひずみ集中箇所はよく符合する。
そこでゴムの各点での引張り方向の最大ひずみを表わす。最大主ひずみ（場合によっては中間主ひずみ）を耐久予測のパラメータとして用いる。
（２）予測のステップ
解析により、ゴム自由面のひずみ集中部での最大主ひずみの変動量を読み取り、テストピースにより作成したＳ−Ｎ曲線に基づいて予測を行う。
４.解析結果
図９においては本構成の変動量が最も小さく、従来構成の約２倍の耐久性を有していると予想される。

以上実施形態で説明したように本発明のスタビライザーバーブッシュ装置によれば、ブッシュ本体３２を大型化せずとも、ブッシュ３の耐久性を向上させることが可能となり、ブッシュ３の変形や破損、また、へたりによるガタ付き等を抑制することができる。

１ 車体基部
２ ロアアーム
３ ブッシュ
４ スタビライザーバー
４Ａ，４Ｂ 両端
４Ｃ 中央部
６ 挿通部材
７ 台座部
７Ａ ボス部
３１ 管状空間内
３２ａ 端面部
３２ｂ 下部
３２ｃ 中央部の外周部
３２ｄ 下部側の外周部
３４ 溝
３５ 突起部
Ｒ４ ボス部内径
Ｗ 車幅方向

Claims (5)

1. 車幅方向に延在し、中央部が車体基部に固定されたスタビライザーバーと、前記スタビライザーバーの両端に形成された台座部に介装され、前記車体基部から車幅方向に延在するロアアームに設けられた挿通部材に挿通されて軸方向に圧縮された状態で取付けられる弾性体からなるブッシュを備えたスタビライザーブッシュ装置において、
   前記台座部は、周方向に致して軸方向に立ち上がったボス部を有し、
   前記ブッシュは、その軸方向略中央部の外周部が前記ボス部内径よりも外方に膨設されていて、前記台座部に装着される側の端部は前記ボス部内径よりも小径に形成された円筒形状であり、前記台座部と対向する下部側の外周部が、前記ブッシュの内側に湾曲する曲面形状に形成されていることを特徴とするスタビライザーブッシュ装置。
2. 前記ブッシュは、前記台座部に介装されて軸方向に圧縮変形されたときに、前記下部側の外周部と前記ボス部の内周面との間に隙間を形成することを特徴とする請求項１記載のスタビライザーブッシュ装置。
3. 前記ボス部は、前記台座部の上下両面に設けられ、
   前記ブッシュは、前記台座部を挟み込むように前記挿通部材に挿通されて前記台座部の上下両面に配置されることを特徴とする請求項１または２記載のスタビライザーブッシュ装置。
4. 前記ブッシュは、前記挿通部材が挿通する管状空間内に、当該管状空間を狭まる方向に膨設された複数の突起部が周方向に間隔を空けて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスタビライザーブッシュ装置。
5. 前記ブッシュは、前記台座部との装着側と反対側の端部に、ブッシュ外周部に連通する溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスタビライザーブッシュ装置。

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