JP5693739B2 - ハイブリッド交差軸ボールジョイントブッシュ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

〔関連出願に対するクロスリファレンス〕
本出願は、２０１１年５月２４日にファイルされた米国実用特許出願第１３／１１４，１４９号の優先権と、２０１０年１０月２１日にファイルされた米国仮出願番号６１／４０５，２５０号の利益とを主張する。参照により、上記出願の全体を本明細書に組み込む。

〔分野〕
本開示は、乗物に部品を固定するエラストマーブッシュに関する。より詳細には、本開示は、乗物に部品を取り付けるためのエラストマーブッシュであって、当該乗物において、与えられた梱包スペースに対して、放射上および軸にかかる力の負担能力を増大するエラストマーブッシュに関する。

〔背景〕
本欄の記述は、単に本開示に関する背景技術情報を提供するだけであり、先行技術を構成しない。

自動車、トラック、バスおよびその他のものは、乗物のシャシー（ばね無し部分）と乗物の車体（ばね付部分）とを接続するために、独立したフロントおよび／または独立したリアサスペンションシステムを使用して通例設計される。独立したサスペンションシステムは、上部コントロールアームと、下部コントロールアームと、乗物のタイヤを支持するハブまたはナックルとを通常含む。それぞれのコントロールアームは、１つ以上のエラストマーブッシュを使用して、フレームまたは乗物のその他の構造部品に取付けられる。それぞれのエラストマーブッシュは、通常、コントロールアームの中に押し込まれる外部金属チューブと、外部金属ハウジング内に位置す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内部金属ハウジングとから成っている。内部金属ハウジングは、フレーム、支持構造、または乗物のばね付部分におけるブラケットか、あるいは、内部金属を通して伸びるボルトに取付けられており、かつ、適当なブラケットを噛み合わせることによって、フレーム、支持構造、または乗物のばね付部分にコントロールアームの端を固定する。乗物が移動するにつれて、ばね付部分とばね無し部分との間の相対運動は、コイルばね、ねじり棒、空気ばね、またはその他の弾力デバイスの屈曲によって適応させられる。弾力デバイスの屈曲は、乗物のばね付部分にコントロールアームを固定する両方の旋回軸ブッシュ上において、コントロールアームの端を旋回させる。

エラストマーブッシュは、この旋回動作を容易にし、かつ、乗物への衝撃を防ぐために、使用される。内部金属ハウジングと外部金属ハウジングとの間に位置するエラストマーの層は、乗物のばね無し部分から乗物のばね付部分を効率的に分離する。一定の高荷重がかかる場合において、外部金属の端は、エラストマー材料の層をさらに封じ込めるため、内部金属の方に向けて湾曲させられているか、または覆うように形成されている。当該端の湾曲または形成、そして、それに伴うエラストマー材料の層のさらなる封止は、放射方向のばね定数、軸方向のばね定数、軸方向の保持力、およびブッシュの耐久性を改善する。

これらのエラストマー分離旋回軸ブッシュは、当該分野において満足に機能しているが、問題がないということではない。これらの先行技術の旋回軸ブッシュに関連する様々な問題は、コントロールアームの直径の変化と、旋回軸ブッシュがコントロールアームの中に押し込まれる領域の断面のゆがみとを含んでいる。コントロールアームの構成に関するこれらの製造における変動は、しばしば、コントロールアームが軸方向の荷重を受けたときに、ブッシュをコントロールアームから滑り落とさせる。

また、より大きな荷重がかかり、より多く運動する場合において、旋回軸ブッシュが運動しなければならない回転角は、旋回軸ブッシュのエラストマー部品の寿命に有害な効果をもたらす。

したがって、旋回軸ブッシュの継続した開発は、旋回軸ブッシュに関連する製造コストを最小化しながら、回転能力の改善、動作の改善、強度の改善、および耐久性の改善をすることに向けられている。

〔まとめ〕
本欄は、本開示の一般的な要約を提供し、その全部の範囲またはそのすべての特徴の包括的な開示ではない。

本開示は、ハイブリッド交差軸ブッシュに関する技術を提供する。当該ブッシュは、内部金属と、内部金属上に配置されている第１のエラストマーまたは可塑性部材と、第１のエラストマーまたは可塑性部材および内部金属上に配置されている第２のエラストマーまたは可塑性部材と、第２のエラストマーまたは可塑性部材上に配置されている第３のエラストマーまたは可塑性部材と、第３のエラストマーまたは可塑性部材上に配置されている外部金属とを含んでいる。第１、第２および第３のエラストマーまたは可塑性部材は、ブッシュを組み立てる間、外部金属に組み込まれるときに圧縮される。

本明細書に提供された記述によって、適用可能なさらなる領域が明らかになる。本まとめにおける記述および具体例は、実例のみを目的とし、本開示の範囲を制限することを意図していない。

〔図面〕
本明細書に記述された図は、選択された実施形態の説明目的のみであり、可能なすべての具体化ではなく、本開示の範囲を制限することを意図していない。

図１は、本開示によるエラストマーブッシュの斜視図である。

図２は、図１に図示されたエラストマーブッシュの断面の斜視図である。

図３は、図１および図２に図示された内部シェルのうちの１つの側面図である。

図４は、図１および図２に図示されたシェルのうちの１つの斜視図である。

図５は、図１および図２に図示されたシェルのうちの１つの端面図である。

図６は、内部部品、そして本開示のその他の実施形態における第１部材の斜視図である。

図７は、本開示による、エラストマーブッシュを組み込む乗物のための典型的なサスペンションである。

対応する参照番号は、図面の中のいくつかの視点を通して、対応する部品を指している。

〔詳細な説明〕
そこで、添付の図面を参照して、実施形態の実例をより完全に記述する。

いくつかの視点の中で、同一の参照番号が、同一のまたは対応する部品を示す図面を参照すると、本開示に従ってエラストマーブッシュが組み込まれており、参照番号１０で一般的に示される乗物、トラック、バスまたはその他のサスペンションシステムが図６に図示してある。サスペンションシステム１０は、乗物のフレームまたは支持構造１２、上部コントロールアーム１４、下部コントロールアーム１６、ハブまたはナックル１８、コイルばね２０、衝撃吸収装置２２、および、駆動軸組立品２４から成り立つ。フレームまたは支持構造１２は、本体（図示されていない）、および、「ばね上質量」として一般的に認識される、乗物のその他の部品を支持する。駆動軸組立品２４は、エンジン（図示されていない）からトルクを受ける差動装置またはトランスアクスル（図示されていない）に取付けられる。駆動軸組立品２４は、一対の恒常または変動速度ジョイント（図示されていない）を含む。１つのジョイントは差動装置に取付けられ、１つのジョイントはハブまたはナックル１８に取付けられる。駆動シャフト２６は、２つのジョイントの間に伸びる。エンジンは、駆動軸組立品２４を通してエンジンからハブまたはナックル１８に回転およびトルクを伝達する差動装置またはトランスアクスルに、当該回転およびトルクを伝達する。ハブまたはナックル１８に取付けられた車輪（図示されていない）は、ハブまたはナックル１８を通して、駆動軸組立品３４により駆動される。恒常または変動速度ジョイントは、様々な角度によるトルクの伝達を可能にし、当該トルクの伝達により、サスペンションシステム１０が、差動装置またはトランスアクスルから乗物の車輪にトルクを伝達しながらも、上下動およびはね返り運動を受けることを可能とする。

コイルばね２０は、乗物のばね付部分に対する荷重を支持し、かつ、衝撃吸収装置２２は、当業界において周知のフレームまたは支持構造１２に関して、車輪の運動の勢いをそぐ。トルク棒またはアンチロールバー２８は、当業界において周知のフレームまたは支持構造１２に関して、フレームまたは支持構造１２と、ハブまたはナックル１８との間に、車輪の制御を補助するために配置され得る。

そこで、図１、２および６を参照すると、上部コントロールアーム１４および下部コントロールアーム１６のそれぞれは、１つ以上のエラストマーブッシュ組立品４６を使用して、フレームまたは支持構造１２に取付けられる。それぞれのエラストマーブッシュ組立品４６は、コントロールアーム１４および１６と、フレームまたは支持構造１２との間での運動を適応させ、かつ、乗物のばね付部分への衝撃を防ぐために、これらの間に配置される。

本開示は、上部コントロールアーム１４および１６と、フレームまたは支持構造１２との間に配置される２つのエラストマーブッシュ組立品４６と、下部コントロールアーム１６と、フレームまたは支持構造１２との間に配置される１つのエラストマーブッシュ組立品４６とを有するものとして図示されているが、１つの部品が他の部品に対して旋回するために必要な任意の２つの部品の間において、エラストマーブッシュ組立品４６を利用することは、本開示の範囲内である。それに加え、本開示は、コントロールアーム１４および１６と、フレームまたは支持構造１２との間に配置されている、同一の３つのエラストマーブッシュ組立品４６を有しているものとして図示されているが、エラストマーブッシュ組立品４６のそれぞれについて異なる設計を利用することは、本開示の範囲内である。また、本開示は、独立したサスペンションシステムと共に図示されてもいるが、板バネサスペンションシステムを含むがそれに限られないその他のサスペンション設計においてエラストマーブッシュ構造４６を利用することは、本開示の範囲内である。

そこで、図１〜５を参照すると、エラストマーブッシュ構造４６は、内部部品６０と、第１の部材６２と、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４と、第３のエラストマーまたは可塑性部材６６と、外部部品６８とから成り立つ。内部部品６０は、金属チューブとして図示される。内部部品６０は、一般的に円筒形状を有している金属チューブとして図示されるが、固い管状部品または当業界において既知のその他のタイプの内部部品を含むがそれに限られない異なる内部部品を持つことは、本開示の範囲内である。典型的な場合において、固い管状部品が使用されると、固い管状部品の長方形の端を通って伸びている一対の開口部が、乗物にブッシュ組立品を固定するために使用される。

第１の部材６２は、一般的に球形の外部表面７６と、円筒の内側表面７８とを含む、金属、エラストマー、または可塑性部材である。第１の部材６２は、内部部品６０の中心の位置において、内部部品６０を覆うように組み立てられる。第１の部材６２は、内部部品６０に滑らせて噛み合わせられ、圧入され、または結合されることができる。第１の部材６２は、通常球形の外部表面７６を有するように図示されているが、第１の部材６２が円筒かまたは当業界において既知の他の形状を含むがそれに限られない異なる外部表面形状を有するものであることは、本開示の範囲内である。また、第１の部材６２は、内部部品６０から分離した部品であるとしても図示されるが、図６に図示される冷間圧造された金属の部品のように、内部部品６０および第１の部材６２を１つの部品とすることは、本開示の範囲内である。

第２のエラストマーまたは可塑性部材６４は、図１および図２に図示されるように、第１の部材６２と、内部部品６０とを覆うように配置される。図１および図２に図示されるように、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４は、第１の部材６２の両側において、内部部品６０の外部表面全体を覆うように設計され得る。

第３のエラストマーまたは可塑性部材６６は、一対のシェル８０を備えている。図示されるように、それぞれのシェル８０は、一対の空間８２がシェル８０それぞれの反対の周辺端に配置されるように、円の半分よりも小さい。空間８２によって、外部部材６８内へのこれらの部材の組立の間に、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４の圧縮が可能になる。また、各シェル８０は、複数のスロット８４も含み、シェル８０の第１の端から内側に向かって伸びている１つのスロットと、シェル８０の反対の第２の端から内側に向かって伸びている１つのスロットとの、２つのスロットが図示される。２つのスロット８４が図示されるが、任意の数のスロット８４を有しても本開示の範囲内である。図示されるように、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４は、それぞれのスロット８４内に配置される。また、それぞれのシェル８０は、一般的に楕円形または球形の内部表面８６も含む。図２に図示されるように、それぞれのシェル８０が、第１の部材６２を覆うように組み立てられるとき、外部表面７６および球形内部表面８６は、内部表面８６が球形表面７６および８６の長さに対して球形でありかつ第２のエラストマーまたは可塑性部材６４で満たされているときに一定の厚みを持つギャップ８８を画定する。内部表面８６が楕円であるとき、ギャップ８８は、内部表面８６の中心においてより大きくなり、かつ、内部部品６０に隣接する内部表面８６の端においてより小さくなるように、設計される。この設計によって、ねじり応力のより一様な分布が可能になる。

外部部品６８は、内部部品６０と、第１部材６２と、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４と、第３のエラストマーまたは可塑性部材６６とを覆うように組立てられる、金属の円筒形チューブである。いったん外部部品６８が、その他の部品を覆うように組立てられると、図１および図２に図示されるように、外部部品６８の端が、他の部品を封止するために、形成されるかまたはねじ曲げられる。外部部品６８の組立は、エラストマーブッシュ組立品４６にとって必要な予荷重を提供するために、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４を圧縮する。図示されるように、外部部品６８は、第３のエラストマーまたは可塑性部材６６と直接に接し、かつ、空間８２およびスロット８４において、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４と直接に接する。

エラストマーブッシュ組立品４６は、所定の梱包サイズにおける、放射上および軸上にかかる力両方の荷重容量を増大させる。この設計の利点は、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４の軸上および放射上の先行圧縮と、より良くねじり応力の平衡を保たせることとが可能なことにある。第１の部材６２における、一般的に球形の外部表面７６の球形形状は、典型的にまっすぐな壁またはこぶのある設計よりも大きな領域を有しており、これによってさらなる応力分布を可能にする。第２のエラストマーまたは可塑性部材６４は、第３のエラストマーまたは可塑性部材６６におけるシェル８０によって、放射上および軸上の両方向に制限される。このことは、放射上および軸上の両方向への運動を制限し、これによって、摩擦による発熱が減少する。第２のエラストマーまたは可塑性部材６４は、外部部品６８に組み立てられる時、本質的に「加圧変形」される。この組立操作によって、第２のエラストマーまたは可塑性部材６４を、伸張された状態から圧縮された状態に移行させる。圧縮量は、第３のエラストマーまたは可塑性部材６６の外部直径、および、外部部品６８の内部直径などの、様々な部品の設計によって決定される。圧縮量は、耐久性に直接関係する。

経験則として、さらに多くのブッシュが「加圧変形」されると、耐久性がより高くなる。先行技術のブッシュに関して、加圧変形のしすぎは外部部品のリン酸塩破砕を引き起こすので、加圧変形は外部部品によって制限される。エラストマーブッシュ組立品４６は加圧変形されていない外部部品６８を含むので、設計がこれによって制限されない。外部部品６８への組立中にシェル８０が共に到達しなければならない距離によって、圧縮が決まる。この距離は、速度および耐久目標に達するように、簡単に適合または調整され得る。

上述した実施形態の記述は、例証および記述目的のために提供されている。網羅的であること、または、開示を制限することは意図されていない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、当該特定の実施形態に一般的に制限されず、特に示されたり記述されたりしていなくても、適用可能であれば、交換可能でありかつ選択された実施形態において使用され得る。同じことが、多くの方法によって変更され得る。そのような変更は当該開示からの逸脱としてはみなされず、かつ、そのようなすべての修正は本開示の範囲内に含まれることが意図される。

本開示によるエラストマーブッシュの斜視図である。 図１に図示されたエラストマーブッシュの断面の斜視図である。 図１および図２に図示された内部シェルのうちの１つの側面図である。 図１および図２に図示されたシェルのうちの１つの斜視図である。 図１および図２に図示されたシェルのうちの１つの端面図である。 内部部品、そして本開示のその他の実施形態における第１部材の斜視図である。 本開示による、エラストマーブッシュを組み込む乗物のための典型的なサスペンションである。

Claims (20)

1. 内部部品と、
   上記内部部品の周囲に配置された第１の部材と、
   上記内部部品の周囲に配置された第２の部材と、
   上記内部部品の周囲に配置された第３の部材と、
   上記内部部品の周囲と、上記第１の部材の周囲と、上記第２の部材の周囲と、上記第３の部材の周囲とに配置された外部部品とを備え、
   上記第２の部材は、上記外部部品と直接に接するように、上記第３の部材に形成された長さ方向のスロットを通って伸びることを特徴とするエラストマーブッシュ。
2. 上記第１の部材が、上記内部部品に直接接している内側表面と、外側表面とを含む請求項１に記載のエラストマーブッシュ。
3. 上記第１の部材の上記外側表面が球形の表面を含む請求項２に記載のエラストマーブッシュ。
4. 上記第２の部材が、上記第１の部材の上記外側表面に直接連結している内側表面と、外側表面とを含む請求項２に記載のエラストマーブッシュ。
5. 上記第２の部材の上記内側表面が、上記内部部品に直接連結する請求項４に記載のエラストマーブッシュ。
6. 上記第３の部材の内側表面が球形の表面を含む請求項４に記載のエラストマーブッシュ。
7. 上記第３の部材の内側表面が楕円の表面を含む請求項４に記載のエラストマーブッシュ。
8. 上記第３の部材が、上記第２の部材の上記外側表面に直接連結している上記第３の部材の内側表面と、外側表面とを含む請求項４に記載のエラストマーブッシュ。
9. 上記第３の部材の上記外側表面が、上記外部部品に直接連結する請求項８に記載のエラストマーブッシュ。
10. 上記第３の部材が、一対のシェルを備えている請求項８に記載のエラストマーブッシュ。
11. 上記第２の部材の上記内側表面が、上記内部部品に直接連結する請求項１０に記載のエラストマーブッシュ。
12. 上記第２の部材が、上記第１の部材の外側表面に直接連結している内側表面と、外側表面とを含む請求項１に記載のエラストマーブッシュ。
13. 上記第２の部材の上記内側表面が球形の表面を含む請求項１２に記載のエラストマーブッシュ。
14. 上記第３の部材が、上記第２の部材の上記外側表面に直接連結している上記第３の部材の内側表面と、外側表面とを含む請求項１２に記載のエラストマーブッシュ。
15. 上記第３の部材の上記外側表面が、上記外部部品に直接連結する請求項１４に記載のエラストマーブッシュ。
16. 上記第３の部材が一対のシェルを備えている請求項１５に記載のエラストマーブッシュ。
17. 上記第３の部材が、上記第２の部材の外側表面に直接連結している上記第３の部材の内側表面と、外側表面とを含む請求項１に記載のエラストマーブッシュ。
18. 上記第３の部材の上記外側表面が、上記外部部品に直接連結する請求項１７に記載のエラストマーブッシュ。
19. 上記第３の部材が一対のシェルを備えている請求項１８に記載のエラストマーブッシュ。
20. 上記内部部品と上記第１の部材とが、１つの部品によって画定される請求項１に記載のエラストマーブッシュ。

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