JP6783135B2

JP6783135B2 - 筒形防振装置

Info

Publication number: JP6783135B2
Application number: JP2016248400A
Authority: JP
Inventors: 廷志久米; 和幸松岡
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: CN108223643A; JP2018100757A; US10451133B2; US20180172101A1; CN108223643B

Description

本発明は、自動車のサスペンションブッシュなどに適用される筒形防振装置に関するものである。

従来から、自動車のサスペンションブッシュなどに適用される筒形防振装置が知られている。この筒形防振装置は、特開平９−１００８５９号公報（特許文献１）に開示されたサスペンションブッシュのように、内筒が外筒に挿通されていると共に、それら内筒と外筒が防振ゴム体によって弾性連結された構造を有している。

ところで、特許文献１のサスペンションブッシュでは、防振ゴム体の加硫成形後に外筒の両端部分を縮径してテーパ形状に加工することにより、防振ゴム体の引張応力の低減やばねの調節などが実現されている。

しかし、外筒の両端側がテーパ形状とされていると、外筒の端部が小径となることから、大入力時の内筒と外筒の接触などに際して、外筒の変形剛性を確保し難くなるという問題があった。

特開平９−１００８５９号公報

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、目的とする本体ゴム弾性体の性能を実現しつつ、アウタ筒部材に優れた耐荷重性能を設定し、更にインナ軸部材とアウタ筒部材の不要な接触を回避することができる、新規な構造の筒形防振装置を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明の第一の態様は、インナ軸部材がアウタ筒部材に挿通されていると共に、それらインナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって相互に弾性連結されている筒形防振装置において、前記アウタ筒部材の軸方向両側には軸方向外側へ向けて次第に収縮する形状に縮径されたテーパ筒部が設けられており、該アウタ筒部材における該テーパ筒部の軸方向外側には延長筒部が延び出していると共に、該延長筒部が軸方向外側へ向けて外周へ広がる拡開部を備えており、且つ該アウタ筒部材の軸方向何れか一方だけに該延長筒部が設けられており、該インナ軸部材および該アウタ筒部材の軸方向中央がそれらインナ軸部材とアウタ筒部材の相対的なこじり変位の中心に対して軸方向の異なる位置に設定されていることを、特徴とする。

このような第一の態様に従う構造とされた筒形防振装置によれば、テーパ筒部の軸方向外側に延長筒部を設けて、延長筒部に拡開部を設定することにより、アウタ筒部材の軸方向端部を大径とすることができる。これにより、こじり方向のより大きなモーメント入力に対してアウタ筒部材の変形が防止されて、こじり方向のモーメント入力に対するアウタ筒部材の実質的な変形剛性が高められることから、アウタ筒部材の耐久性の向上が図られる。

また、テーパ筒部の軸方向外側に延長筒部を設けることによって、インナ軸部材とアウタ筒部材のこじり変位の中心からアウタ筒部材の軸方向端部までの距離が大きくなる。その結果、こじり変位によるインナ軸部材とアウタ筒部材の干渉が生じ易くなるが、延長筒部が外周側へ広がる拡開部を備えていることにより、インナ軸部材がこじり変位によって延長筒部に接触し難くなっている。それゆえ、インナ軸部材とアウタ筒部材のこじり変位時の接触が防振性能などに影響するのを防いで、目的とする防振特性を実現することができる。更にまた、例えばアウタ筒部材の軸方向片側の端部でのみインナ軸部材側との当接が想定される場合などには、延長筒部を軸方向の片側にだけ設けて、延長筒部に拡開部を設定することにより、アウタ筒部材の変形剛性の向上や、こじり入力時のインナ軸部材との干渉の回避などが実現される。

本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された筒形防振装置において、前記アウタ筒部材の前記延長筒部の全体が前記拡開部とされているものである。

第二の態様によれば、延長筒部の全体が軸方向外側へ向けて外周へ広がる形状とされていることにより、比較的に長さの短い延長筒部であっても、アウタ筒部材の延長筒部側の軸方向外端部を十分に大径とすることができる。それゆえ、アウタ筒部材において優れた耐荷重性をコンパクトに実現することができると共に、こじり入力時にインナ軸部材とアウタ筒部材の干渉を効果的に防ぐことができる。

本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された筒形防振装置において、前記拡開部が前記延長筒部における前記テーパ筒部側の端部を含んで設けられているものである。

第三の態様によれば、延長筒部がテーパ筒部側の端部から直ちに外周へ広がることから、インナ軸部材とアウタ筒部材のこじり時の干渉が一層効果的に防止される。

本発明によれば、アウタ筒部材におけるテーパ筒部の軸方向外側に延長筒部が延び出していると共に、延長筒部が軸方向外側へ向けて外周へ広がる拡開部を備えていることから、延長筒部で構成されたアウタ筒部材の軸方向端部が大径とされており、こじり方向のより大きなモーメント入力に対してアウタ筒部材の変形が防止されて、アウタ筒部材の耐久性の向上が図られる。また、延長筒部が外周へ広がる拡開部を備えていることにより、インナ軸部材がこじり変位によって延長筒部に接触し難くなっており、それらインナ軸部材と延長筒部の接触が防振特性に影響するのを防ぐことができる。

本発明の第一の実施形態としてのサスペンションブッシュを示す正面図。図１のＩＩ−ＩＩ断面図。図１に示すサスペンションブッシュにこじり方向の外力が作用した状態を示す断面図。図１に示すサスペンションブッシュの車両装着状態において、アウタ筒部材の延長筒部と車両ボデーの取付片の当接部分を拡大して示す部分断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１，２には、本発明に従う構造とされた筒形防振装置の第一の実施形態として、自動車用のサスペンションブッシュ１０が示されている。サスペンションブッシュ１０は、インナ軸部材１２がアウタ筒部材１４に挿通されていると共に、それらインナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が本体ゴム弾性体１６によって相互に弾性連結された構造を有している。

より詳細には、インナ軸部材１２は、金属などで形成された硬質の部材であって、厚肉小径の略円筒形状を有している。

アウタ筒部材１４は、金属などで形成された硬質の部材であって、薄肉大径の略円筒形状を有しており、略一定の断面形状で軸方向へ直線的に延びる装着筒部１８を備えている。更に、アウタ筒部材１４における装着筒部１８の軸方向両側には、軸方向外側へ向けて次第に小径とされたテーパ筒部２０が一体形成されている。このテーパ筒部２０は、後述する本体ゴム弾性体１６の加硫成形後に、アウタ筒部材１４に八方絞りなどの縮径加工を施すことでテーパ形状とされる。本実施形態のテーパ筒部２０は、全体が軸方向に対して略一定の傾斜角度で傾斜しているが、例えば、軸方向に対するテーパ筒部２０の傾斜角度は、軸方向外側へ行くに従って徐々に或いは段階的に大きくなるようにしても良い。

さらに、一方のテーパ筒部２０の軸方向外側には、延長筒部２２が一体形成されている。延長筒部２２は、軸方向外側へ向けて次第に大径となるテーパ形状とされており、本実施形態では、テーパ筒部２０側の端部を含む延長筒部２２の全体が、軸方向外側へ向けて外周へ広がる拡開部とされている。更に、本実施形態の延長筒部２２は、テーパ筒部２０から軸方向先端に至るまで滑らかに連続して湾曲する断面形状を有しており、外周面および内周面が折れ点や折れ線を持たない湾曲面で構成されている。更にまた、延長筒部２２は、軸方向に対する傾斜角度が連続的に変化しており、本実施形態では、軸方向中間部分の傾斜角度が軸方向両端部分の傾斜角度よりも大きくされている。延長筒部２２がこのように拡開するテーパ形状を有していることにより、小径とされたテーパ筒部２０の軸方向外端に比して、延長筒部２２の軸方向外端が大径とされており、本実施形態では、延長筒部２２の軸方向外端が装着筒部１８と略同じ直径とされている。

なお、拡開部を備えたテーパ形状の延長筒部２２を成形する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、一定の直径で延びる円筒形状の金属素管においてテーパ筒部２０の形成部分に縮径加工を施すと、延長筒部２２のテーパ筒部２０側の端部も縮径されることから、延長筒部２２が軸方向外側に向けて拡開する形状となる。これにより、軸方向外側に向けて小径となるテーパ筒部２０を形成すると同時に、テーパ形状の延長筒部２２を形成することができる。更に、テーパ筒部２０を縮径加工によって形成する際に、図示しない金型を延長筒部２２の内周面に重ね合わせておくことにより、目的とする形状の延長筒部２２をより高精度に得ることも可能である。また、テーパ筒部２０の縮径形成とは別の工程として、板金プレス加工などによって延長筒部２２を所定の拡開テーパ形状に加工する工程を設けることもできる。

そして、図２に示すように、インナ軸部材１２がアウタ筒部材１４に挿通されており、それらインナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が本体ゴム弾性体１６によって弾性連結されている。なお、インナ軸部材１２の軸方向寸法は、延長筒部２２を含むアウタ筒部材１４の軸方向寸法よりも大きくされており、アウタ筒部材１４に挿通されたインナ軸部材１２の軸方向両端部が、アウタ筒部材１４の軸方向両側の開口部から互いに略等しい長さで突出している。

本体ゴム弾性体１６は、厚肉の略円筒形状を有しており、内周面がインナ軸部材１２の外周面に加硫接着されていると共に、外周面がアウタ筒部材１４に加硫接着されている。更に、本体ゴム弾性体１６は、内周端部が外周端部よりも軸方向両側に突出しており、小径のインナ軸部材１２に対する固着面積が大きく確保されている。更にまた、本体ゴム弾性体１６の軸方向端部には、環状のすぐり部２４が本体ゴム弾性体１６の軸方向端面に開口して形成されている。

なお、本体ゴム弾性体１６は、テーパ筒部２０を形成する前のアウタ筒部材１４に加硫接着されており、本体ゴム弾性体１６の加硫成形後にアウタ筒部材１４に縮径加工を施してテーパ筒部２０を形成することで、本体ゴム弾性体１６の成形後の冷却収縮に起因する引張応力の低減や、本体ゴム弾性体１６のばね特性の調節などが図られる。特に、アウタ筒部材１４における本体ゴム弾性体１６の固着部分の軸方向両端部分を縮径してテーパ形状に加工することにより、例えば、本体ゴム弾性体１６の軸方向外側への膨出変形量を制限することなどによって軸方向や軸直角方向のばねを硬く設定しつつ、こじり方向では剪断ばね成分による柔らかいばねを設定することができる。また、テーパ筒部２０の縮径加工による形成と同時に或いは別で装着筒部１８を縮径しても良く、これによって、本体ゴム弾性体１６の引張応力の低減や軸直角方向の硬いばね特性などが、より有利に実現される。

かくの如き構造とされたサスペンションブッシュ１０は、図２に仮想的に示すような車両への装着状態で使用される。すなわち、図２に二点鎖線で示すように、インナ軸部材１２を軸方向両側から挟み込むように車両ボデーの取付片２６が配設されて、インナ軸部材１２と取付片２６を貫通するボルト２８とそれに螺着されるナット３０によって、インナ軸部材１２と取付片２６が固定されるようになっている。一方、アウタ筒部材１４は、装着筒部１８がサスペンションアーム３２の装着孔３４に圧入固定されるようになっている。このように、インナ軸部材１２が車両ボデー側に取り付けられると共に、アウタ筒部材１４がサスペンションアーム３２側に取り付けられることにより、サスペンションブッシュ１０が車両に装着されて、サスペンションアーム３２が車両ボデーに対して防振連結される。

そして、サスペンションブッシュ１０は、車両への装着状態で振動が入力されると、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の相対変位によって本体ゴム弾性体１６が弾性変形することにより、振動減衰作用や振動絶縁作用などの防振効果が発揮される。

また、サスペンションブッシュ１０において、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の相対的なこじり変位の中心は、本体ゴム弾性体１６の弾性中心となる図２中の点Ｏとなることから、インナ軸部材１２およびアウタ筒部材１４の中心軸上における軸方向中心である点Ａに対して、軸方向の異なる位置に設定されている。これにより、アウタ筒部材１４の延長筒部２２が設けられて点Ｏからの距離が長くなる軸方向一方（図２中の右側）の端部では、こじり方向の入力に対するインナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の軸直角方向の相対変位量が、軸方向他方の端部よりも大きくなる。ここにおいて、サスペンションブッシュ１０では、図３に示すように、こじり方向の振動入力によってインナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が相対的に傾動する際に、アウタ筒部材１４の延長筒部２２がインナ軸部材１２に接触しないようになっている。

より具体的には、こじり入力時にインナ軸部材１２との接触が問題になる延長筒部２２が、軸方向外側へ向けて次第に拡開する傾斜形状を有していることから、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４が図３に示すように相対傾動しても、インナ軸部材１２が延長筒部２２に接触し難くなっている。本実施形態では、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の延長筒部２２が、想定される通常のこじり入力時に接触しないように、延長筒部２２の形状が設定されている。

また、軸方向の振動とこじり方向の振動が複合的に入力されるなどして、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の相対変位量が大きくなる場合には、図４に示すように、アウタ筒部材１４における延長筒部２２の軸方向端部が車両ボデーの取付片２６に当接することで、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の相対変位量が制限されるようになっている。このような延長筒部２２と取付片２６の当接によるストッパによって、本体ゴム弾性体１６の過大な変形が防止されて、本体ゴム弾性体１６の耐久性の向上が図られる。

このようなストッパを構成するアウタ筒部材１４の延長筒部２２は、軸方向外側へ向けて拡開するテーパ形状とされていることによって、ストッパ荷重の入力に対する優れた耐久性を備えている。

すなわち、延長筒部２２は、軸方向外側に向けて拡開する形状とされていることから、図２に示すように、延長筒部２２の軸方向外端の半径Ｒが、テーパ筒部２０の軸方向外端の半径ｒよりも大きくされている。これにより、テーパ筒部２０の軸方向外端と同径の延長筒部を設ける場合に比して、こじり方向のモーメントの作用中心Ｏからの距離が大きくなって、こじり方向のモーメントによってアウタ筒部材１４に作用する荷重が低減される。その結果、より大きなこじり方向のモーメントに対してアウタ筒部材１４の変形が防止されることから、アウタ筒部材１４の変形剛性を高めることで得られる耐久性の向上と同様の効果を得ることができる。なお、延長筒部２２の軸方向外端の半径Ｒは、装着筒部１８の半径と同じかそれ以下とされるのが好ましく、それによって、成形の容易化や、他部材との干渉の回避、強度の確保などが期待できる。

さらに、アウタ筒部材１４の延長筒部２２が軸方向外側へ向けて拡開する形状を有していることにより、延長筒部２２と車両ボデーの取付片２６がこじり入力によって当接する際に、延長筒部２２と取付片２６の当接方向と延長筒部２２の延伸方向の相対的な傾斜角度が小さくなっている。これにより、ストッパ荷重の作用による延長筒部２２の厚さ方向への曲げ変形が生じ難く、より大きなストッパ荷重を受けることができる。特に本実施形態では、延長筒部２２の軸方向外端において、テーパ角度が極めて小さくされて略一定の半径で延びる端縁部が設けられており、変形自由度の大きい端縁部における変形剛性の向上が図られている。

このように、アウタ筒部材１４の軸方向端部にテーパ形状の延長筒部２２を設けたことにより、軸方向およびこじり方向の入力に対するストッパを延長筒部２２によって構成することができると共に、テーパ筒部２０を縮径形成して本体ゴム弾性体１６の耐久性やばね特性を実現しつつ、インナ軸部材１２と延長筒部２２の干渉を回避することが可能となる。

また、アウタ筒部材１４の延長筒部２２の全体がテーパ形状とされていることにより、延長筒部２２において比較的に短い軸方向長さ寸法で内径寸法を大きく設定することができて、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の干渉をより効果的に回避しつつ、更に優れた耐荷重性能なども実現することができる。しかも、本実施形態の延長筒部２２は、傾斜角度が連続的に変化する湾曲形状とされていることから、ストッパ荷重の作用時に応力の集中が回避されて、より優れた耐久性を実現することができる。

さらに、アウタ筒部材１４の延長筒部２２が、テーパ筒部２０につながる軸方向内端部においてテーパ形状とされていることから、延長筒部２２の内径寸法が軸方向内側部分においても大きく確保されて、こじり入力によるインナ軸部材１２と延長筒部２２の接触がより効果的に防止される。

なお、アウタ筒部材１４に延長筒部２２が設けられていることにより、もし仮に本体ゴム弾性体１６が破断した場合にも、アウタ筒部材１４の軸方向の変位量が、アウタ筒部材１４と車両ボデーの取付片２６との当接によって制限される。即ち、本実施形態のサスペンションブッシュ１０では、インナ軸部材１２が本体ゴム弾性体１６に対して軸方向一方側へ偏って大きく突出していることから、アウタ筒部材１４における軸方向一方のテーパ筒部２０と取付片２６の軸方向距離が、軸方向他方のテーパ筒部２０と取付片２６の軸方向距離よりも大きくなっている。ここにおいて、アウタ筒部材１４の軸方向一方の端部に延長筒部２２が設けられていることにより、アウタ筒部材１４と取付片２６との軸方向距離が軸方向両側で略同じとされている。これにより、本体ゴム弾性体１６が仮に破断した場合に、アウタ筒部材１４が軸方向で許容される変位量が、軸方向の両側で略同じ大きさとされることから、アウタ筒部材１４およびサスペンションアーム３２の大きな変位による他部材への干渉などが防止される。要するに、本実施形態のサスペンションブッシュ１０において、アウタ筒部材１４の延長筒部２２は、こじり入力に対するストッパを構成するだけでなく、インナ軸部材１２とアウタ筒部材１４の軸方向の相対変位量を制限するストッパも構成する。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、前記実施形態では、延長筒部２２が軸方向一方にのみ設けられた構造のアウタ筒部材１４が例示されているが、例えば、延長筒部２２を軸方向の両側に設けることもできる。このように延長筒部２２を軸方向の両側に設ける場合には、軸方向両側の延長筒部２２，２２を互いに同じ構造としても良いし、互いに異なる構造としても良い。

また、延長筒部２２の全体が拡開部とされている必要はなく、拡開部を延長筒部２２の軸方向で部分的に設けることも可能であり、拡開部を延長筒部２２の軸方向何れかの端部に設けても良いし、軸方向中間に設けても良い。更に、延長筒部２２の拡開部は、前記実施形態に示すように傾斜角度が徐々に変化して滑らかに湾曲している他、傾斜角度が略一定とされていても良い。

また、例えば、本体ゴム弾性体１６が固着されたインナ軸部材１２の軸方向中間部分に対して、部分的に大径となる突出部を一体又は別体で設けても良く、これによって、軸直角方向の硬いばねとこじり方向の柔らかいばねを両立して実現することも可能となる。

また、前記実施形態では、所謂ソリッドタイプの筒形防振装置について説明したが、例えば、内部に封入された非圧縮性流体の流動作用に基づく防振効果を利用する流体封入式筒形防振装置に対して、本発明を適用することもできる。

本発明は、サスペンションブッシュにのみ適用されるものではなく、エンジンマウントやサブフレームマウント、デフマウント等として用いられる筒形防振装置にも適用可能である。更に、本発明の適用範囲は、自動車用の筒形防振装置に限定されるものではなく、自動二輪車や鉄道用車両、産業用車両等に用いられる筒形防振装置にも好適に採用され得る。

１０：サスペンションブッシュ（筒形防振装置）、１２：インナ軸部材、１４：アウタ筒部材、１６：本体ゴム弾性体、２０：テーパ筒部、２２：延長筒部（拡開部）

Claims

インナ軸部材がアウタ筒部材に挿通されていると共に、それらインナ軸部材とアウタ筒部材が本体ゴム弾性体によって相互に弾性連結されている筒形防振装置において、
前記アウタ筒部材の軸方向両側には軸方向外側へ向けて次第に収縮する形状に縮径されたテーパ筒部が設けられており、該アウタ筒部材における該テーパ筒部の軸方向外側には延長筒部が延び出していると共に、該延長筒部が軸方向外側へ向けて外周へ広がる拡開部を備えており、且つ該アウタ筒部材の軸方向何れか一方だけに該延長筒部が設けられており、該インナ軸部材および該アウタ筒部材の軸方向中央がそれらインナ軸部材とアウタ筒部材の相対的なこじり変位の中心に対して軸方向の異なる位置に設定されていることを特徴とする筒形防振装置。
前記アウタ筒部材の前記延長筒部の全体が前記拡開部とされている請求項１に記載の筒形防振装置。
前記拡開部が前記延長筒部における前記テーパ筒部側の端部を含んで設けられている請求項１又は２に記載の筒形防振装置。