JP6035047B2 - 車両用ブッシュ構造及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のサスペンション構造又はサブフレーム構造に使用され、車両の力又は振動を吸収する車両用ブッシュ構造、及び、この車両用ブッシュ構造を適用した車両に関する。

自動車等の車両において、乗り心地性能と操縦安定性又は振動性能とを両立させることが要望されている。
特許文献１には、ロアアームとメインフレームの接続部に用いるブッシュ構造について、このブッシュ内の弾性体の内部に空洞を設けることによってこれらの要望を解決している。

特開２００５−２４９０２２号公報

しかしながら、このような方法では、ブッシュ構造が複雑となってしまう課題があった。

本発明の課題の一例は、構造が簡易で、乗り心地性能と操縦安定性又は振動性能とを両立させることができるブッシュ構造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。
本発明の車両用ブッシュ構造は、中心位置に配置される第１の部分と、前記第１の部分を取り囲む第２の部分と、前記第１の部分と第２の部分とを接続し、かつ、弾性変形可能な弾性変形部分と、を有し、前記弾性変形部分は、第１の方向に配置され、第１の部分と第２の部分とを接続する第１の弾性部材と、前記第１の方向とは異なる方向である第２の方向の位置に配置され、第１の部分と第２の部分とを接続する第２の弾性部材と、を有し、前記第２の弾性部材は、前記第１の弾性部材と別体であり、特性として前記第１の弾性部材よりも高い弾性係数を有し、前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とは、前記第１の弾性部材の周方向端部と前記第２の弾性部材の周方向の端部との間に設けられた接続部において直接接続され、前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材の前記第１の方向と前記第２の方向との間位置には、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに対して直交する方向にわたって、接続部の第２の部分側に空洞部が形成されている。

好適には、前記第１の部分は軸を中心とした円筒形状を有し、前記第２の部分は、前記軸を中心とした円筒形状を有し、前記第１の方向と前記第２の方向は、前記軸に直交に形成され、前記第１の方向と、前記第２の方向とは直交し、前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材はゴム又はシリコンによって形成されている。

本発明の車両は、ブッシュ構造をサスペンション構造又はサブフレーム構造に適用し、乗り心地性能に関係する力又は振動が加わる方向と、前記第１の方向と、を一致させ、操縦安定性又は振動性能に関係する力又は振動が加わる方向と、前記第２の方向とを、一致させている。

好適には、ブッシュ構造を、サブフレームとメインフレームの接続部分に適用し、前記第１の方向は車両の前後方向と一致させている。

好適には、ブッシュ構造を、フロントラテラルリンクとサブフレームの接続部分に適用し、前記第１の方向は車両の上下方向と一致させている。

好適には、ブッシュ構造を、フロントアームとメインフレームの接続部分に適用し、前記第１の方向は車両の前後方向と一致させている。

本発明におけるブッシュ構造によって、構造が簡易で、乗り心地性能と操縦安定性又は振動性能とを両立させることができるブッシュ構造を提供することが可能となる。

後輪側に形成されるリアサスペンション構造及びサブフレームの構造の説明図である。 前輪側に形成される左側フロントサスペンション構造の説明図である。 ブッシュ構造の説明図である。 ブッシュ構造をサブフレームに配置した図であり、図１のＩＶ方向からの図である。 ブッシュ構造を左側フロントラテラルリンクに配置した図であり、図１のＶ方向からの図である。 ブッシュ構造を左側フロントアームに配置した図であり、図２のＶＩＩ方向からの図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明を適用したブッシュ構造及び車両の第１の実施形態について説明する。
図１は、後輪側に形成されるリアサスペンション構造９及びサブフレーム１０の構造の説明図である。
なお、第１の実施形態において、例えば、車両は乗用車等の自動車である。

図１のように、サブフレーム１０は、ハウジング２０（左側ハウジング２０Ｌ）を支持するサスペンション３０（左側サスペンション３０Ｌ）の各リンク等の車体側の端部、及び、ディファレンシャル４０を支持するものである。

サブフレーム１０は、フロントメンバ１１、リアメンバ１２、サイドメンバ１３（左側サイドメンバ１３Ｌ及び右側サイドメンバ１３Ｒ）を有し、車両上方から見た平面形がほぼ矩形または井桁状に形成されている（図４も参照のこと）。
フロントメンバ１１は、サブフレーム１０の前部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
リアメンバ１２は、サブフレーム１０の後部に設けられ、車幅方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
サイドメンバ１３の左側サイドメンバ１３Ｌは、フロントメンバ１１の車両左方向端部近傍から、リアメンバ１２の車両左方向の端部近傍にかけてそれぞれ設けられ、前後方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
サイドメンバ１３の右側サイドメンバ１３Ｒは、フロントメンバ１１の車両右方向端部近傍から、リアメンバ１２の車両右方向の端部近傍にかけてそれぞれ設けられ、前後方向にほぼ沿って延びた梁状の部材である。
これらのフロントメンバ１１、リアメンバ１２、サイドメンバ１３（左側サイドメンバ１３Ｌ及び右側サイドメンバ１３Ｒ）は、例えば、鋼板をプレスした部材をモナカ状に接合する、又は、鋼製の筒状体をハイドロフォーミングすること等によって、閉断面を有する中空体として形成されている。

サブフレーム１０は、図１では図示しないメインフレーム１１０（図２も参照のこと）と、左側フロントマウント６０Ｌ、左側リアマウント５０Ｌ、右側フロントマウント６０Ｒ及び右側リアマウント５０Ｒ部分によって接続されている。
より具体的には、メインフレーム１１０に接続されているボルト等の部材を、ブッシュ構造１０１の内部空間１ａを貫通させて、ブッシュ構造１０１の内筒１とメインフレーム１１０と一体化させる（図３も参照のこと）。また、ブッシュ構造１０１の外筒３をサブフレーム１０に圧入（接着、ボルト締め等）することによって一体化させる。
その結果、メインフレーム１１０とサブフレーム１０とは、弾性変形部分２を介して弾性を有して揺動のみ可能な状態で一体化されている。
より具体的には、ブッシュ構造１０１によって、メインフレーム１１０とサブフレーム１０とはフローティングマウントしている。
以下、車両左方向の部材と車両右方向の部材とが同一であるものは、車両左方向側の部材のみを説明し、車両右方向については説明を省略する。

左側ハウジング２０Ｌは、図示しない車輪を支持する左側ハブ２１Ｌを、車軸回りに回転可能に支持するハブベアリングが収容される部材である。
左側サスペンション３０Ｌは、左側ハウジング２０Ｌをサブフレーム１０に対して、略上下方向にストローク可能に支持するものである。左側サスペンション３０Ｌは、左側フロントラテラルリンク３１Ｌ、図示しない左側リアラテラルリンク、左側アッパアーム３２Ｌ、左側トレーリングリンク３３Ｌ等を備えている。

左側フロントラテラルリンク３１Ｌ及び左側リアラテラルリンクは、それぞれ車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、前後方向に離間して配置され、左側サイドメンバ１３Ｌの下部と左側ハウジング２０Ｌの下部とを連結する部材である。
左側フロントラテラルリンク３１Ｌの左側サイドメンバ１３Ｌと接続される側の端部である、左側フロントラテラルリンク端部３１ａＬには、ブッシュ構造１０１が配置されている（図５も参照のこと）
具体的には、左側サイドメンバ１３Ｌに接続されているボルト等の部材を、ブッシュ構造１０１の内部空間１ａを貫通させて、ブッシュ構造１０１の内筒１と左側サイドメンバ１３Ｌと一体化させる（図３も参照のこと）。また、ブッシュ構造１０１の外筒３を左側フロントラテラルリンク端部３１ａＬに圧入、（接着、ボルト締め等）することによって一体化させる。
その結果、左側サイドメンバ１３Ｌと左側フロントラテラルリンク３１Ｌとは、弾性変形部分２を介して弾性を有して揺動のみ可能な状態で接続されている。

左側アッパアーム３２Ｌは、車幅方向にほぼ沿って延びるとともに、左側サイドメンバ１３Ｌの上部と左側ハウジング２０Ｌの上部とを連結する部材である。

ディファレンシャル４０は、図示しないプロペラシャフトの回転を減速して左右のドライブシャフト４１に伝達する最終減速機構、及び、左右輪の回転数差を吸収する差動機構等を備えている。

図２は、前輪側に形成される左側フロントサスペンション構造１０９Ｌの説明図である。

図２のように、左側フロントサスペンション構造１０９Ｌは、フロントクロスメンバ１１１、左側フロントアーム１２０Ｌ、左側タイロッド１３１Ｌ及び左前側ハウジング１２１Ｌを有している。
左前側ハウジング１２１Ｌは、左側フロントアーム１２０Ｌを介してメインフレーム１１０及びフロントクロスメンバ１１１に接続されている。
左側フロントアーム１２０Ｌは、車両上方向から観察すると略Ｌ字形状を有しており、左側フロントアーム１２０Ｌは、車両前方向位置の左前側フロントアーム接続部１２０ａＬ及び車両後方向位置の左後側フロントアーム接続部１２０ｂＬを有している（図６も参照のこと）。
そして、左前側フロントアーム接続部１２０ａＬ及び左後側フロントアーム接続部１２０ｂＬにおいて、メインフレームに対して揺動可能に接続されている。
具体的には、メインフレーム１１０に接続されているボルト等の部材を、ブッシュ構造１０１の内部空間１ａを貫通させて、ブッシュ構造１０１の内筒１とメインフレーム１１０と一体化させる（図６も参照のこと）。
また、ブッシュ構造１０１の外筒３を左後側フロントアーム接続部１２０ｂＬに圧入（接着、ボルト締め等）することによって一体化させる。
その結果、メインフレーム１１０と左側フロントアーム１２０Ｌ（左後側フロントアーム接続部１２０ｂＬ）とは、弾性変形部分２を介して揺動のみ可能な状態で接続されている。
また、左前側フロントアーム接続部１２０ａＬは、フロントクロスメンバ１１１と車両上下方向に摺動可能に接続されている。

左前側ハウジング１２１Ｌは、左側タイロッド１３１Ｌによって方向を変えることが可能に形成される。これによって、ドライバーによるハンドル操作が前輪に伝達される。

図３は、ブッシュ構造１０１の説明図である。

図３のように、ブッシュ構造１０１は、内筒１、弾性変形部分２及び外筒３を有している。
内筒１及び外筒は、同じ中心軸を有する円筒形状を有している。そして、外筒３は内筒１よりも直径が大に形成されている。
内筒１と外筒３とを弾性変形部分２が弾性を有して接続している。ここで、弾性変形部分２はゴム、シリコン等によって形成されている。
弾性変形部分２は、第１の方向の両方向に形成される第１の弾性部材４と第２の方向の両方向に形成される第２の弾性部材５とを有する。
第１の弾性部材４よりも第２の弾性部材５の方が、弾性係数が高く形成されている。
これによって、ブッシュ構造１０１は、第１の方向の力又は振動に対しては低い弾性特性（柔らかい）を有することになる。
逆に、ブッシュ構造１０１は、第２の方向の力又は振動に対しては高い弾性特性（硬い）を有することになる。
なお、この例では、第１の方向と第２の方向は直角であるが、場合によっては、これに限られない。

第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とは、接続部７において直接接続されている。これによって、異なる特性（例えば、弾性係数）を有する第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とに擦れ等の問題が発生しないためより高耐久性を実現することが可能となる。
また、第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とを離間した場合に比べて、弾性変形部分２の総量が増加するため、この点からも高耐久性を実現することができる。

弾性変形部分２には、図３のように、第１の方向と第２の方向の間の方向、かつ、外筒３側に空洞部６が形成されている。
この空洞部６によって、第１の方向の弾性特性を低く保持することが可能となる。つまり、この空洞部６がないと、第１の方向に配置した第１の弾性部材４の弾性係数が低くても、第２の弾性部材５の存在によって第１の方向の弾性係数が高くなってしまうからである。

＜ブッシュ構造１０１の車両に対する配置位置＞
図４は、ブッシュ構造１０１をサブフレーム１０に配置した図であり、図１のＩＶ方向からの図である。

図１のように、ブッシュ構造１０１を、サブフレーム１０とメインフレーム１１０との接続部分に配置する。そして、第１の方向を車両前方向と一致させる。
そうすることによって、このサブフレーム１０とメインフレーム１１０の接続は、車両前後方向については、低い弾性特性を有することになる。
その結果、車両が走行中に地面に凹凸（小石等も含む）が存在することによって、サブフレーム１０が車両前後方向に移動（振動）しても、この力及び振動を柔軟に吸収することが可能となる。そして、これによって乗り心地の向上を図ることができる。
また、第２の方向を車両左方向（車両右方向）と一致させたことから、サブフレーム１０は、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては高い弾性特性を有することになる。
なぜなら、第１の方向を車両前方向と一致させた場合には、第２の方向が車両左方向（車両右方向）となり、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては第２の弾性部材５が作用するからである。
その結果、カーブ等によってサブフレーム１０が不必要に車両左方向又は車両右方向へ移動する（振られる）ことを制限することができる。
そしてこれによって、操縦安定性を向上させることができる。
以上により、ブッシュ構造１０１において第１の方向を車両前方向と一致させることによって、操縦安定性と乗り心地の両立を図ることが可能となる。

図５は、ブッシュ構造１０１を左側フロントラテラルリンク３１Ｌに配置した図であり、図１のＶ方向からの図である。

図５のように、ブッシュ構造１０１を、左側フロントラテラルリンク３１Ｌの左側フロントラテラルリンク端部３１ａＬに配置し、左側フロントラテラルリンク３１Ｌと左側サイドメンバ１３Ｌとをブッシュ構造１０１を介して接続する。
そして、第１の方向を車両上方向に一致させる。
そうすることによって、この左側フロントラテラルリンク３１Ｌと左側サイドメンバ１３Ｌの接続は、車両上下方向については、低い弾性特性を有することになる。
その結果、車両が走行中に地面に凹凸（小石等も含む）が存在することによって、左側フロントラテラルリンク３１Ｌが車両上下方向に移動（振動）しても、この力及び振動を柔軟に吸収することが可能となる。そして、これによって乗り心地の向上を図ることができる。
また、第１の方向を車両上方向と一致させたことから、左側フロントラテラルリンク３１Ｌは、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては高い弾性特性を有することになる。
なぜなら、第１の方向を車両上方向と一致させた場合には、第２の方向が車両左方向（車両右方向）となり、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては第２の弾性部材５が作用するからである。
その結果、カーブ等によって左側フロントラテラルリンク３１Ｌが不必要に車両左方向又は車両右方向へ移動することを制限することができる。
そしてこれによって、操縦安定性を向上させることができる。
以上により、ブッシュ構造１０１において第１の方向を車両上方向と一致させることによって、操縦安定性と乗り心地の両立を図ることが可能となる。

図６は、ブッシュ構造１０１を左側フロントアーム１２０Ｌに配置した図であり、図２のＶＩＩ方向からの図である。

図６のように、ブッシュ構造１０１を、左側フロントアーム１２０Ｌの左後側フロントアーム接続部１２０ｂＬに配置し、左側フロントアーム１２０Ｌとメインフレーム１１０とをブッシュ構造１０１を介して接続する。
そして、第１の方向を車両前方向に一致させる。
そうすることによって、この左側フロントアーム１２０Ｌとメインフレーム１１０の接続は、車両前後方向については、低い弾性特性を有することになる。
その結果、車両が走行中に地面に凹凸（小石等も含む）が存在することによって、左側フロントアーム１２０Ｌが車両前後方向に移動（振動）しても、この力及び振動を柔軟に吸収することが可能となる。そして、これによって乗り心地の向上を図ることができる。
また、第１の方向を車両前方向と一致させたことから、左側フロントアーム１２０Ｌは、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては高い弾性特性を有することになる。
なぜなら、第１の方向を車両前方向と一致させた場合には、第２の方向が車両左方向（車両右方向）となり、車両左方向（車両右方向）への移動に対しては第２の弾性部材５が作用するからである。
その結果、カーブ等によって前輪がメインフレーム１１０に対して角度を有する場合に、左前側ハウジング１２１Ｌに力が加わっている場合にであっても、左前側ハウジング１２１Ｌを所定の位置に保持することが可能となる。
そしてこれによって、操縦安定性を向上させることができる。
以上により、ブッシュ構造１０１において第１の方向を車両前方向と一致させることによって、操縦安定性と乗り心地の両立を図ることが可能となる。

なお、本実施形態はあくまで一例であり、異なる構造、形状、位置にブッシュ構造１０１を配置することが可能である。
さらに、ブッシュ構造１０１も任意に設計変更可能である。

＜実施形態の構成及び効果＞
以上の実施形態によれば、車両用のブッシュ構造１０１は、中心位置に配置される内筒１と、内筒１を取り囲む外筒３と、内筒１と外筒３とを接続し、かつ、弾性変形可能な弾性変形部分２と、を有し、弾性変形部分２は、第１の方向に配置された第１の弾性部材４と、第１の方向とは異なる方向である第２の方向の位置に配置された第２の弾性部材５と、を有し、第２の弾性部材５は前記第１の弾性部材４よりも高い弾性係数を有する。
このような構成を有することから、乗り心地性能と操縦安定性又は振動性能とを両立させることができるブッシュ構造１０１を提供することが可能となる。

第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とは接続部７において直接接続されている。
このような構成を有することから、異なる特性（例えば、弾性係数）を有する第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とに擦れ等の問題が発生しないためより高耐久性を実現することが可能となる。
また、第１の弾性部材４と第２の弾性部材５とを離間した場合に比べて、弾性変形量が増加するため、この点からも高耐久性を実現することができる。

第１の弾性部材４と第２の弾性部材５の接続部７の外筒３側、かつ、第１の方向と第２の方向との間位置には、空洞部が形成されている。
このような構成を有することから、第１の方向の弾性特性を低く保持することが可能となる。

内筒１は軸を中心とした円筒形状を有し、外筒３は、軸を中心とした円筒形状を有し、第１の方向と第２の方向は、軸に直交に形成され、第１の方向と、第２の方向とは直交し、第１の弾性部材４及び第２の弾性部材５はゴム又はシリコンによって形成されている。
このような構成を有することから、より簡易にブッシュ構造１０１を製造することができる。

本実施形態の車両は、ブッシュ構造１０１をリアサスペンション構造９、フロントサスペンション構造１０９又はサブフレーム１０構造に適用し、乗り心地性能に関係する力又は振動が加わる方向と、第１の方向と、を一致させ、操縦安定性又は振動性能に関係する力又は振動が加わる方向と、第２の方向とを、一致させている。
このような構成を有することから、車両について、操縦安定性又は振動性能並びに乗り心地性能の両立を図ることが可能となる。

ブッシュ構造１０１を、サブフレーム１０とメインフレーム１１０の接続部分に適用し、第１の方向は車両の前後方向と一致させている。
このような構成を有することから、サブフレーム１０とメインフレーム１１０との間での操縦安定性又は振動性能並びに乗り心地性能の両立を図ることが可能となる。

ブッシュ構造１０１を、左側フロントラテラルリンク３１Ｌとサブフレーム１０の接続部分に適用し、第１の方向は車両の上下方向と一致させている。
このような構成を有することから、左側フロントラテラルリンク３１Ｌとサブフレーム１０との間での操縦安定性又は振動性能並びに乗り心地性能の両立を図ることが可能となる。

ブッシュ構造１０１を、左側フロントアーム１２０Ｌとメインフレーム１１０の接続部分に適用し、第１の方向は車両の前後方向と一致させている。
このような構成によって、左側フロントアーム１２０Ｌとメインフレーム１１０との間での操縦安定性又は振動性能並びに乗り心地性能の両立を図ることが可能となる。

１ 内筒 （第１の部分）
２ 弾性変形部分
３ 外筒 （第２の部分）
４ 第１の弾性部材
５ 第２の弾性部材
６ 空洞部
７ 接続部
９ リアサスペンション構造
１０ サブフレーム
３１Ｌ 左側フロントラテラルリンク
１０１ ブッシュ構造
１０９ フロントサスペンション構造
１１０ メインフレーム
１２０Ｌ 左側フロントアーム

Claims (6)

1. 中心位置に配置される第１の部分と、
   前記第１の部分を取り囲む第２の部分と、
   前記第１の部分と第２の部分とを接続し、かつ、弾性変形可能な弾性変形部分と、を有し、
   前記弾性変形部分は、
   第１の方向に配置され、第１の部分と第２の部分とを接続する第１の弾性部材と、
   前記第１の方向とは異なる方向である第２の方向の位置に配置され、第１の部分と第２の部分とを接続する第２の弾性部材と、を有し、
   前記第２の弾性部材は、前記第１の弾性部材と別体であり、特性として前記第１の弾性部材よりも高い弾性係数を有し、
   前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材とは、前記第１の弾性部材の周方向端部と前記第２の弾性部材の周方向の端部との間に設けられた接続部において直接接続され、
   前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材の前記第１の方向と前記第２の方向との間位置には、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれに対して直交する方向にわたって、接続部の第２の部分側に空洞部が形成されている
   車両用ブッシュ構造。
2. 前記第１の部分は軸を中心とした円筒形状を有し、
   前記第２の部分は、前記軸を中心とした円筒形状を有し、
   前記第１の方向と前記第２の方向は、前記軸に直交に形成され、
   前記第１の方向と、前記第２の方向とは直交し、
   前記第１の弾性部材及び前記第２の弾性部材はゴム又はシリコンによって形成されている
   請求項１に記載の車両用ブッシュ構造。
3. 請求項１または２に記載のブッシュ構造をサスペンション構造又はサブフレーム構造に適用し、
   乗り心地性能に関係する力又は振動が加わる方向と、前記第１の方向と、を一致させ、
   操縦安定性又は振動性能に関係する力又は振動が加わる方向と、前記第２の方向とを、一致させた
   車両。
4. 請求項３に記載のブッシュ構造を、サブフレームとメインフレームの接続部分に適用し、
   前記第１の方向は車両の前後方向と一致させた車両。
5. 請求項３に記載のブッシュ構造を、フロントラテラルリンクとサブフレームの接続部分に適用し、
   前記第１の方向は車両の上下方向と一致させた車両。
6. 請求項３に記載のブッシュ構造を、フロントアームとメインフレームの接続部分に適用し、
   前記第１の方向は車両の前後方向と一致させた車両。

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