JP7436189B2 - チューニング自由度改善型ブッシュおよび懸架システム - Google Patents

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Description

本発明は、チューニング自由度改善型ブッシュおよび懸架システムに係り、より詳しくは、弾性と剛性とを組み合わせたチューニング可能なブッシュを適用したチューニング自由度改善型ブッシュおよび懸架システムに関する。
一般的に、ブッシュは、連結部品の相対的移動のためにゴムが適用された弾性体を含む。
特に、車両は、Ｒ＆Ｈ（Ｒｉｄｉｎｇ ａｎｄ Ｈａｎｄｌｉｎｇ）およびＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）とともに操舵（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）と耐久（Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）などを必要とすることにより、ゴム特性を活用したチューニング（ｔｕｎｉｎｇ）可能なブッシュに対する必要性が非常に大きい。
一例として、前記ブッシュは、クロスメンバー（またはサブフレーム）やステップバー（またはスタビライザバー）やサスペンションアーム（またはロアアーム、アッパアーム）の例のように、相対的移動が可能でなければならない車両の懸架システムに適用され、さらに、ブッシュ自体のチューニング自由度を活用することにより、Ｒ＆Ｈ／ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ、Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ、Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）および操舵（Ｓｔｅｅｒｉｎｇ）と耐久（Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ）に特徴付けられる車両の全体性能を向上させる。
しかし、前記ブッシュは、一種のゴム特性を利用した弾性チューニング方式であり、前記弾性チューニング方式は、チューニング自由度に劣るゴム特性に依存して車両のＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久に対する目標性能を合わせなければならないことから、開発完了まで目標性能の１００％達成が非常に難しいという現実的な限界を有している。
特に、前記ブッシュが左右輪非独立式懸架システムに特徴付けられるＣＴＢＡ（Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｘｌｅ）（例、後輪ＣＴＢＡ）に適用されると、前記ブッシュには、トーイン（Ｔｏｅ Ｉｎ）誘導（すなわち、トーアウト（Ｔｏｅ Ｏｕｔ）の最小化）による安定性確保のために、車両旋回時に発生する横力に対するティルティング（例、マウンティング部位に対する約２４゜のティルティング）が付与される。
さらに、前記ブッシュのティルティングの付与は、ＣＴＢＡで初期（－）横加速度に対する応答遅延をもたらす一因として提供されるが、この理由は、車体のヨー（ＹＡＷ）挙動による後輪サスペンションのオーバーステア傾向で相対剛体運動（ＲＥＬＡＴＩＶＥ ＲＩＧＩＤ ＭＯＴＩＯＮ）が発生することによる。ここで、「（－）横加速度」の「（－）」は、車両の左旋回による加速度センサの検出符号、「（＋）」は、車両の右旋回による加速度センサの検出符号の例である。
このように、前記ブッシュは、懸架システムそれぞれの特性に合わせたチューニングの自由度を必要としているが、チューニングの自由度を低下させるゴム特性によって限界に直面している。
特開２０１７－１６５２８４号公報
上記の点に鑑みてなされた本発明は、ブッシュの剛性と形状をゴム特性と組み合わせることにより、弾性チューニングに限られていたチューニング自由度を剛性チューニングに高め、特に、弾性／剛性チューニングを利用したチューニング自由度の向上によって軸方向の剛性および回転方向の剛性増大と前後方向および上下方向の剛性低下を容易にすることにより、車両が懸架システムで要求するＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久の目標性能のための開発ロードの短縮とともに、最適化も満足可能なチューニング自由度改善型ブッシュおよび懸架システムの提供を目的とする。
本発明は、第１内パイプを囲み、エンジニアリングプラスチックからなり、長さの中間区間に中央突出部を形成した第２内パイプと、内部の一側に第３突出部および内部の他側に第４突出部が前記中央突出部を外れた位置に形成された外パイプと、前記外パイプと前記第２内パイプとの間に位置するラバー部とが含まれ、
前記第２内パイプは、前記第３突出部の位置に第１突出部および前記第４突出部の位置に第２突出部を形成することを特徴とする。
前記第１突出部、前記第２突出部および前記中央突出部は、車両前後方向に構成されることを特徴とする。
前記第２内パイプは、プラスチックとゴムまたはウレタンを用いた弾性体の複合物であることを特徴とする。
前記第２内パイプの前記中央突出部が有する中央突出部の傾斜と、前記中央突出部の傾斜に対向する前記第３突出部および前記第４突出部の傾斜とは、同一方向であり、前記中央突出部は、前記第２内パイプのパイプ接触部の長手方向に沿う幅を突出末端の幅より大きく形成することを特徴とする。
前記第２内パイプと前記外パイプとの間に備えられた前記ラバー部は、前記第１突出部と前記第３突出部との間に第１ボイドと、前記第２突出部と前記第４突出部との間に第２ボイドとを含むことを特徴とする。
前記第１ボイドと前記第２ボイドは、車両前後方向に構成され、前記車両上下方向の上部／下部の第２内パイプとラバー部との間に切開部が形成されることを特徴とする。
前記外パイプの前記第３突出部および前記第４突出部は、車両前後方向に構成されることを特徴とする。
前記外パイプは、中央陥没部が前記第２内パイプの前記中央突出部に位置し、前記中央陥没部が有する第３突出部側の傾斜面の傾斜と、前記第４突出部に位置した前記第２内パイプの第２突出部の前記中央陥没部側の傾斜面の傾斜とは同一方向であり、前記中央陥没部が有する第４突出部側の傾斜面の傾斜と前記第３突出部に位置した前記第２内パイプの第１突出部の前記中央陥没部側の傾斜面の傾斜とは、同一方向であり、前記中央陥没部は、前記外パイプの長手方向に沿う幅を突出末端の幅より大きく形成することを特徴とする。
前記第２内パイプは、第１内パイプと結合構造および密着構造を形成し、前記結合構造は、前記第１内パイプの載置溝と、前記第２内パイプの載置突起とからなり、前記密着構造は、前記第１内パイプの外径にセレーション加工された接触突起からなることを特徴とする。
前記第２内パイプは、第１内パイプを囲みながら一体化され、前記第１内パイプは、アルミニウム材質から構成されることを特徴とする。
また、本発明は、長さ方向の中間区間に中央突出部、前記中央突出部の両側に第１突出部および第２突出部を備える第２内パイプを形成するエンジニアリングプラスチックのプラスチック弾性係数と前記第２内パイプと外パイプとの間に位置するラバー部を形成するゴムのラバー弾性係数とが組み合わされたブッシュ弾性係数を有し、前記プラスチック弾性係数による剛性チューニングと前記ラバー弾性係数による弾性チューニングとでチューニング自由度を有するブッシュと、前記ブッシュを介在させて形成された車体締結部の反対側で車輪と締結されるトレーリングアームとが含まれることを特徴とする。
前記トレーリングアームは、トーションビームの左右両端部位に結合されてＣＴＢＡから構成されることを特徴とする。
本発明の懸架システムに適用されたブッシュは、チューニング自由度を高めることにより、下記の作用および効果を有する。
第一、ブッシュに対するチューニング自由度を、ゴムの弾性チューニングに加えて金属の剛性チューニングに大きく高めることにより、車両が懸架システムを介して要求するＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久の目標性能が満足可能であり、特に、初期（－）横加速度に対する応答遅延を解消しなければならないＣＴＢＡに適した多重剛性および形状最適化のブッシュの開発が可能である。
第二、Ｒ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久の目標性能満足のために必要なブッシュの開発ロード（Ｌｏａｄ）の短縮が可能である。
第三、多様な剛性付与が可能なエンジニアリングプラスチックを用いることにより、ブッシュの剛性チューニングの調節が容易である。
第四、既存のブッシュの内／外パイプをなす鉄あるいはアルミニウムにエンジニアリングプラスチックを一体射出する工法を適用することにより製造が容易である。
第五、セレーションまたはナーリングや陰刻／陽刻溝を用いることにより、エンジニアリングプラスチックの結合力および離脱力の調節が容易である。
第六、内鉄または外鉄と一体射出されるエンジニアリングプラスチックに凸／凹形状のエンボシング形成を容易にすることにより、ブッシュの圧縮に必要な剪断力およびブッシュの回転に必要な圧縮力の発生が容易である。
第七、Ｒ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久の目標性能の満足で種々の車種に対する適合性を有しながらも、エンジニアリングプラスチックの利点によるブッシュのコスト低減および重量低減が可能である。
本発明に係るチューニング自由度改善型ブッシュの構成図である。 本発明に係るチューニング自由度改善型ブッシュが適用された懸架システムが受ける力学関係図である。 本発明に係るチューニング自由度改善型ブッシュを構成する内側ユニットの斜視図である。 本発明に係るチューニング自由度改善型ブッシュのブッシュ多重剛性構造を例示した内／外側ユニットの断面図である。 本発明に係る内／外側ユニットのブッシュ多重剛性構造によりブッシュ圧縮時のラバー剪断力およびブッシュ回転時のラバー圧縮力がそれぞれ発生する例である。 本発明に係る内側ユニットのブッシュ回転防止構造の例である。 本発明に係るブッシュ回転防止構造の作動状態である。 本発明に係る内側ユニットのブッシュ接着強化構造の例である。 本発明に係るチューニング自由度改善型ブッシュを適用した懸架システムが車両に適用された例である。
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
本発明のブッシュを構成する第１内パイプ、第２内パイプ、外パイプおよびラバー部は、次の特徴を有する。
第２内パイプは、ウェーブ形成区間を備え、ラバー部は、マス重畳区間を備え、マス重畳区間がウェーブ形成区間を囲む。ウェーブ形成区間は、第２内パイプの中間区間をなすウェーブボディで形成され、ウェーブボディは、第１突出部と第２突出部との間に位置して、第１突出部および第２突出部のサイズより大きく形成された中央突出部からなることにより、互いに対する大きさの差がウェーブ模様を形成する。
中央突出部と第１突出部および第２突出部のそれぞれには、平らな密着面が形成される。
第２内パイプには、一方の端部位を形成する前方エンドボディと、他方の端部位を形成する後方エンドボディとが備えられ、前方エンドボディと後方エンドボディのそれぞれは、第１内パイプを囲む円形区間からなる。
第２内パイプと第１内パイプには、第２内パイプの載置突起を第１内パイプの載置溝に結合してなるブッシュ回転防止構造と、第１内パイプの外周面に形成された接触突起からなるブッシュ接着強化構造とが備えられる。
マス重畳区間は、ラバー部の中間区間をなす変形ボディで形成され、変形ボディは、前方連結マスと後方連結マスとの間に位置して、第２内パイプに垂直なラバーの高さ対比狭い幅のラバーの厚さで第２内パイプから加えられる圧縮力と回転力に対する変形を誘導するメインマスからなる。
ラバー部には、一方の端部位を形成する前方エンドマスと、他方の端部位を形成する後方エンドマスとが備えられ、外パイプには、一方の端部位を形成するエンド突出フランジが前方エンドマスに対する係止固定力を形成し、他方の端部位を形成するエンド折曲フランジが後方エンドマスに対する接着固定力を形成する。
ラバー部と外パイプのそれぞれは、互いに対する密着力が強化されるように、ラバーマスの内径構造を形成する。ラバーマスの内径構造は、ラバー部の中間区間の形状をなすマス重畳区間に対して、外パイプの内径を同一の形状とする。
図１に示す通り、ブッシュ１は、内側ユニット（Ｉｎｓｉｄｅ Ｕｎｉｔ）１０と、外側ユニット（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｕｎｉｔ）４０とからなる。
一例として、内側ユニット１０は、相対部品と締結されるように、アルミニウムからなる所定長さの中空パイプタイプの第１内パイプ２０と、第１内パイプ２０を囲んで一体化されるように、射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）または押出＋射出成形（Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ＋Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）された第２内パイプ３０とから構成される。
特に、第２内パイプ３０は、エンジニアリングプラスチックからなり、エンジニアリングプラスチックは、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）＋ＧＦ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ）のＰＡ６６＋ＧＦからなるプラスチック原材料と約１～５０％（重量パーセント）のゴム（ｒｕｂｂｅｒ）で製造するか、またはプラスチックとゴムやウレタンの弾性体で製造することにより、エンジニアリングプラスチック固有の剛性をチューニングするとともに、第１内パイプ２０に対する第２内パイプ３０の接着剛性を調節する。
一例として、外側ユニット４０は、ブッシュ１の外観を形成するように、プラスチックからなる所定長さの中空パイプタイプの外パイプ５０と、外パイプ５０と第２内パイプ３０とが形成する空間を満たして互いに一体化されるように、射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）されるラバー部６０とから構成される。特に、外パイプ５０は、プラスチックからなり、ラバー部６０は、加硫ゴムからなる。
これより、ブッシュ１は、エンジニアリングプラスチックの物性とゴムの物性とが組み合わされたブッシュ弾性係数を形成する。
ブッシュ弾性係数：Ｋｔ＝（Ｋ１×Ｋ２）／（Ｋ２＋Ｋ１）
ここで、「Ｋｔ」は、ブッシュ１のブッシュ弾性係数、「Ｋ１」は、ラバー部６０のラバー弾性係数、「Ｋ２」は、第２内パイプ３０のプラスチック弾性係数である。
そのため、ブッシュ１は、ラバー弾性係数Ｋ１を弾性チューニングとしながら、同時にプラスチック弾性係数Ｋ２を剛性チューニングとしたチューニング自由度改善型ブッシュに特徴付けられる。
また、ブッシュ１は、車両上下方向（すなわち、路面に対する上下方向）に第２内パイプ３０とラバー部６０との間にブッシュ本体の上下部それぞれに切開部１－１を形成し、第２内パイプ３０の左右両部位で外周面に中央突出部３２の左右両区間に第１、第２突出部３３－１、３３－２を備え、外パイプ５０の左右両部位で内周面に中央陥没部５５の左右両区間に第３、第４突出部５３－１、５３－２を備え、ラバー部６０の左右両部位で側面に第１、第２ボイド部６６－１、６６－２を穿孔する。
切開部１－１は、外パイプ５０の回転発生を誘導して、ブッシュ１を介して車両のトーアウト（Ｔｏｅ Ｏｕｔ）が効果的に縮小するように作用する。
第２内パイプ３０の第１突出部３３－１と外パイプ５０の第３突出部５３－１は、車両前後方向に位置した中央突出部３２の左右両区間にブッシュ１の左側端部位で車両前後方向に位置し、第２内パイプ３０の第２突出部３３－２と外パイプ５０の第４突出部５３－２は、ブッシュ１の右側端部位で車両前後方向に位置する。この場合、左右側方向および車両前後方向は、図３のＸＹＺ座標系で第２内パイプ３０の長さ方向を表示したＸ軸方向で定義される。
そのため、第１、第２突出部３３－１、３１－２および第３、第４突出部５３－１、５３－２は、ポットホールやスピードバンプなどを通る車両でブッシュ１に発生しうる強い前後力を防ぐストッピング効果（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）によって第１、第２内パイプ２０、３０に対する構造破損を防止するように作用する。
ラバー部６０の第１ボイド部６６－１は、ブッシュ１の左側端部位で車両前後方向に位置し、ラバー部６０の第２ボイド部６６－２は、ブッシュ１の右側端部位に位置することにより、ブッシュ１の圧縮時、ラバー部６０にゴム耐久の利点をもたせる剪断発生誘導でメインマス６２のゴム耐久性の増大作用をしながらも、ブッシュ１の回転時、ゴム圧縮発生誘導による車両のトーアウト（Ｔｏｅ Ｏｕｔ）制御で車両のハンドリングを改善するように作用する。
そのため、第１、第２ボイド部６６－１、６６－２は、ブッシュ１の力伝達経路がブッシュ１の全体に形成されることを排除して、第１、第２内パイプ２０、３０と外パイプ５０との間でまともに形成されるように作用することにより、第２内パイプ３０と外パイプ５０に対してラバー部６０のメインマス６２が傾斜面と垂直方向に近く圧縮されるように誘導して、ブッシュ１の最適性能の実現を可能にする。
一方、図２は、ブッシュ１が適用された懸架システム１００を例示する。この場合、ブッシュ１は、第１内パイプ２０と外パイプ５０が形成する空間を第２内パイプ３０とラバー部６０とで満たして、ラバー部６０のラバー弾性係数Ｋ１と第２内パイプ３０のプラスチック弾性係数Ｋ２とでブッシュ弾性係数Ｋｔが形成されることにより、図１のチューニング自由度改善型ブッシュ１と同一である。
懸架システム１００は、Ｖ断面またはＵ断面または閉断面構造のトーションビーム１１０の左右両エンド部位と左右の車輪１３０にそれぞれ結合されたトレーリングアーム１２０とから構成されたＣＴＢＡ（Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｘｌｅ）であって、左右輪非独立式後輪懸架システムに特徴付けられる。
図示のように、旋回による横力によって、車輪１３０は、ブッシュ１と車輪１３０との締結部を結ぶトレーリングアーム１２０のアーム長さＭＬによってトーアウト傾向を示すトーアウト発生回転力とともに、左右のブッシュ１に形成された回転モーメント中心ＭＲの回転モーメントによってトレーリングアーム１２０の動きと連携されたブッシュ挙動方向にトーイン誘導モーメントを発生させる。
このようなモーメント力学関係において、ブッシュ１は、弾性チューニングと剛性チューニングとを組み合わせたブッシュ弾性係数Ｋｔを有することにより、軸方向の剛性および回転方向の剛性増大と前後方向および上下方向の剛性低下をブッシュ特性として発現する。すると、ブッシュ特性は、懸架システム１００のトーイン誘導モーメント傾向を強化させることにより、トーイン（Ｔｏｗ Ｉｎ）で車輪１３０を安定させながら、同時にＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久に対する性能も向上させる。
特に、ブッシュ１のトーイン安定性強化およびＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久に対する懸架システム１００の性能の満足は、第２内パイプ３０の形状を基本構造として、ブッシュ形状の最適化構造とブッシュチューニングの最適化構造で実現される。
図３～図８は、ブッシュ１の特性を具体的に実現するための例を示す。
図３～図５は、ブッシュ１は、中央突出部３２を含んで第１内パイプ２０と一体化された第２内パイプ３０と、内部の一側に第３突出部５３－１および内部の他側に第４突出部５３－２を含む外パイプ５０とから構成され、特に、第２内パイプ３０の形状とこれを連携した外パイプ５０とラバー部６０とから実現されるブッシュ多重剛性構造を例示する。
図３～図５に示す通り、第１内パイプ２０は、アルミニウム材質から構成されて、載置溝２７の突起結合構造および接触突起２９のセレーション構造を含む。第２内パイプ３０は、車両前後方向に中央突出部３２を形成し、中央突出部３２の両側面の一側に第１突出部３３－１および他側に第２突出部３３－２を車両前後方向に構成し、載置突起３７の溝結合構造を含む。外パイプ５０は、車両前後方向に中央陥没部５５を形成し、中央陥没部５５の内部の一側に第３突出部５３－１および内部の他側に第４突出部５３－２を車両前後方向に構成する。ラバー部６０は、第１突出部３３－１および第３突出部５３－１の間に第１ボイド部６６－１と、第２突出部３３－２および第４突出部５３－２の間に第２ボイド部６６－２とを車両前後方向に構成する。
特に、第２内パイプ３０は、プラスチックと弾性体（ゴム／ウレタン）の複合物であり、中央突出部３２の傾斜構造が有する傾斜面が、外パイプ５０の第３突出部５３－１および第４突出部５３－２の傾斜構造が有する傾斜面と同一方向であり、中央突出部３２のパイプ接触部の幅Ｌａは、突出末端の幅Ｌｂより大きく形成する。
また、外パイプ５０は、中央陥没部５５の傾斜構造が有する傾斜面は、第２内パイプ３０の第１突出部３３－１および第２突出部３３－２の傾斜構造が有する傾斜面と同一方向であり、第３突出部５３－１および第４突出部５３－２のパイプ接触部の幅Ｌａは、突出末端の幅Ｌａより大きく形成する。
そして、ラバー部６０は、切開部１－１を車両上下方向の上部／下部に構成する。
図３に示す通り、第２内パイプ３０は、第１内パイプ２０の軸ホール２２が形成された中空ボディ２１を囲んで第１内パイプ２０と一体化された第２内パイプ３０のウェーブボディ（Ｗａｖｅ Ｂｏｄｙ）３１と、前後方エンドボディ３５－１、３５－２とからなる。そのため、第２内パイプ３０の形状とレイアウトは、ウェーブボディ３１と前後方エンドボディ３５－１、３５－２とにより具体化される。
具体的には、第２内パイプ３０の形状を考慮すれば、ウェーブボディ３１は、中央突出部３２と第１、第２突出部３３－１、３３－２および狭小連結ボディ３４とに区分されて、前後方の軸方向（ＸＹＺ座標のＸ（すなわち、車両前後方向））にウェーブ模様を形成するのに対し、前後方エンドボディ３５－１、３５－２は、第１、第２突出部３３－１、３３－２においてのっぺりした模様を形成する。
特に、中央突出部３２と第１、第２突出部３３－１、３３－２、狭小連結ボディ３４および前後方エンドボディ３５－１、３５－２は、第１内パイプ２０に対して射出成形または押出＋射出成形されて、中空ボディ２１の外径を囲むように形成される。
一例として、中央突出部３２は、第２内パイプ３０の中間区間を形成し、第１突出部３３－１と前方エンドボディ３５－１は、中央突出部３２の前方部位でつながって第２内パイプ３０の前方区間を形成し、第２突出部３３－２と後方エンドボディ３５－２は、中央突出部３２の後方部位でつながって第２内パイプ３０の後方区間を形成する。
特に、中央突出部３２の幅の大きさは、第１突出部３３－１と第２突出部３３－２の幅の大きさより大きく形成され、第１突出部３３－１と第２突出部３３－２の幅の大きさは、同一に形成され、中央突出部３２と第１突出部３３－１および第２突出部３３－２と後方エンドボディ３５－２のそれぞれは、狭小連結ボディ３４につながる。
そのため、中央突出部３２と狭小連結ボディ３４につながった第１突出部３３－１および中央突出部３２と狭小連結ボディ３４につながった第２突出部３３－２は、第２内パイプ３０の軸方向（ＸＹＺ座標系のＸ）にウェーブ形状の断面（図４参照）を形成する。この場合、ウェーブ形状は、中央突出部３２の頂点を最大高さとして、狭小連結ボディ３４につながった第１突出部３３－１と第２突出部３３－２の頂点を最小高さとする。
前方エンドボディ３５－１は、第１突出部３３－１でつながって第１内パイプ２０と一体化されるように中空ボディ２１の前方端区間を囲み、後方エンドボディ３５－２は、第２突出部３３－２でつながって第１内パイプ２０と一体化されるように中空ボディ２１の後方端区間を囲む。この場合、前方エンドボディ３５－１と後方エンドボディ３５－２のそれぞれは、第１内パイプ２０の中空ボディ２１を囲む円形区間に形成される。
特に、中央突出部３２と第１突出部３３－１および第２突出部３３－２は、車両前後方向に構成され、中央突出部３２の傾斜構造が有する傾斜面が、外パイプ５０の第３突出部５３－１および第４突出部５３－２の傾斜構造が有する傾斜面と同一方向であり、中央突出部３２のパイプ接触部の幅Ｌａは、突出末端の幅Ｌｂより大きく形成する。
さらに、前方エンドボディ３５－１には、自体剛性およびラバー部６０との接着力強化のためにリブ３５ａが形成され、リブ３５ａは、前方エンドボディ３５－１で互いに対向する位置を有する２つのリブで一対を形成する。
具体的には、第２内パイプ３０のレイアウトを考慮すれば、第２内パイプ３０の全体長さであるプラスチックマス長さＬｔｏｔａｌを１とする時、ウェーブボディ３１のウェーブ長さＬｂｏｄｙは約０．７～０．８に設定されることにより、第２内パイプ３０がラバー部６０に囲まれるマス重畳区間を最大限に広く形成する。
特に、ウェーブボディ３１のウェーブ長さＬｂｏｄｙは、中央突出部３２のパイプ接触部の幅Ｌａと、第１突出部３３－１の突出末端の幅Ｌｂおよび第２突出部３３－２の突出末端の幅Ｌｂとに区分され、ウェーブ長さＬｂｏｄｙを１００％とする時、パイプ接触部の幅Ｌａは、突出末端の幅Ｌｂ対比約６０～７０％で形成される。この理由は、中央突出部３２がブッシュ１の弾性変形を主導するように、第１、第２突出部３３－１、３３－２対比より大きいサイズ（Ｓｉｚｅ）からなることに起因する。
そのため、マス重畳区間は、ウェーブ長さＬｂｏｄｙをラバー部６０と連携することにより、突出末端の幅Ｌｂより大きいパイプ接触部の幅Ｌａを有する中央突出部３２が外力（すなわち、旋回による横力）に対して軸方向（ＸＹＺ座標系のＸ）および回転方向（ＸＹＺ座標系のＹ（すなわち、車両の左右幅方向））の剛性を増大するように作用する。
これとともに、ウェーブボディ３１の中央突出部３２と第１、第２突出部３３－１、３３－２のそれぞれには密着面３２ａ、３３ａが形成され、密着面３２ａ、３３ａは、ウェーブボディ３１に平らな上下部位を形成させることにより、第２内パイプ３０の幅方向（ＸＹＺ座標系のＺ（すなわち、車両上下方向））に対するウェーブボディ３１の幅長さｈ（Ｗｉｄｔｈ Ｌｅｎｇｔｈ）を縮小する。この場合、中央突出部３２の密着面３２ａが有する幅高さｈと、第１、第２突出部３３－１、３３－２の密着面３３ａが有する幅高さｈとは、同一に形成される。これとともに、密着面３２ａ、３３ａは、ウェーブボディ３１とラバー部６０との接着力を強化させる付加的な機能も提供する。
このように、ウェーブボディ３１は、半径長さ（Ｒａｄｉｕｓ Ｌｅｎｇｔｈ）（ＸＹＺ座標系のＹ）が密着面３２ａ、３３ａによる幅長さｈより大きく形成されることにより、第２内パイプ３０は、軸方向（ＸＹＺ座標系のＸ）および回転方向（ＸＹＺ座標系のＹ）に対する剛性を増大することができる。これに対し、前記ウェーブボディ３１は、密着面３２ａ、３３ａによる幅長さｈが半径長さ（Ｒａｄｉｕｓ Ｌｅｎｇｔｈ）より小さく形成されることにより、第２内パイプ３０は、前後方向（ＸＹＺ座標系のＸ）および上下方向（ＸＹＺ座標系のＺ）に対する剛性を弱めることができる。
図４のブッシュ多重剛性構造に示す通り、ブッシュ多重剛性構造は、第２内パイプ３０と外パイプ５０およびラバー部６０との連携からなる。
ブッシュの断面構造において、第１内パイプ２０と外パイプ５０との空間は、ラバー弾性係数Ｋ１（図１参照）を形成する第２内パイプ３０とラバー部６０とで満たされる。この場合、第２内パイプ３０は、第１内パイプ２０と一体化され、ラバー部６０は、外パイプ５０と一体化され、第２内パイプ３０とラバー部６０とは互いを囲んで一体化される。
具体的には、外パイプ５０は、中空パイプ形状からなるボディハウジング５１と、ボディハウジング５１の前方方向（ＸＹＺ座標のＸ）に形成されたエンド突出フランジ５２－１と、ボディハウジング５１の後方方向（ＸＹＺ座標のＸ）に形成されたエンド折曲フランジ５２－２と、エンド突出フランジ５２－１とつながった第３突出部５３－１と、エンド折曲フランジ５２－２とつながった第４突出部５３－２と、ボディハウジング５１の中間区間でエンド突出フランジ５２－１とエンド折曲フランジ５２－２を左右に形成した中央陥没部５５とからなる。
ボディハウジング５１の内径は、ラバー部６０の変形ボディ６１の形状と同一形状にラバーマスの内径構造を形成することにより、ラバー部６０に対する密着結合力を強化させる。すなわち、ボディハウジング５１のラバーマスの内径構造は、ラバー部６０のメインマス６２と密着する中間区間の直径がラバー部６０の前後方エンドマス６５－１、６５－２のそれぞれと密着する前後方区間の直径と対比して大きく形成される。
エンド突出フランジ５２－１は、ボディハウジング５１の直径を狭くするように縮小することにより、ラバー部６０の前方エンドマス６５－１に対する係止固定力を形成する。エンド折曲フランジ５２－２は、ボディハウジング５１の他方の末端部位でボディハウジング５１の直径を広くするように同心円をなすことにより、ラバー部６０の後方エンドマス６５－２に対する接着固定力を形成する。
したがって、外パイプ５０は、ボディハウジング５１のラバーマスの内径構造でラバー部６０と密着結合力を強化し、エンド突出フランジ５２－１の折曲構造でラバー部６０と係止固定力を強化し、エンド折曲フランジ５２－２の突出構造でラバー部６０と接着固定力を強化する。
第３、第４突出部５３－１、５３－２および中央陥没部５５は、車両前後方向に構成する。特に、中央陥没部５５は、突出末端の幅Ｌｂより大きいパイプ接触部の幅Ｌａを有し、中央陥没部５５の傾斜構造が有する傾斜面は、第２内パイプ３０の第１突出部３３－１および第２突出部３３－２の傾斜構造が有する傾斜面と同一方向に形成される。
そのため、外パイプ５０の中央陥没部５５と第３、第４突出部５３－１、５３－２は、第２内パイプ３０の中央突出部３２と第１、第２突出部３３－１、３３－２を囲んで一体化されることにより、ポットホールやスピードバンプなどを通る車両でブッシュ１に発生しうる強い前後力を防ぐストッピング効果（Ｓｔｏｐｐｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）によって第１、第２内パイプ２０、３０に対する構造破損を防止するように作用する。
また、外パイプ５０は、ラバー部６０と結合力を高めるために、ボディハウジング５１に適用されていた切開溝やスリットの既存の構造を形成しないことにより、アウターパイプの形状に対する最適化を容易にできる。
具体的には、ラバー部６０は、変形ボディ６１と、前後方エンドマス６５－１、６５－２と、第１、第２ボイド部６６－１、６６－２とからなる。
変形ボディ６１は、メインマス６２の一方に前方連結マス６３－１を形成しながら、他方に後方連結マス６３－２を形成することにより、第２内パイプ３０のウェーブボディ３１に対してマス重畳区間を、外パイプ５０のボディハウジング５１に対してラバーマスの内径構造をともに形成する。この場合、前後方連結マス６３－１、６３－２のそれぞれは、メインマス６２対比狭小区間を形成するようにメインマス６２でつながる。
特に、メインマス６２は、ラバー高さＨとラバー厚さＷによる形状調節によってラバー部６０の応力反応度を高める。この場合、ラバー高さＨは、第２内パイプ３０の狭小連結ボディ３４と突き合わされた突出部位を垂直高さの基準面に適用し、ラバー厚さＷは、第２内パイプ３０の中央突出部３２と突き合わされた側面部位を側面厚さの基準面に適用する。また、応力反応度は、外力に対して剪断力と圧縮力が異なる大きさに発生することを意味する。
このために、メインマス６２は、ラバー高さＨを１とする時、ラバー厚さＷは０．６～０．８に設定される。
前後方エンドマス６５－１、６５－２は、第２内パイプ３０の前後方エンドボディ３５－１、３５－２と一体化される。特に、前方エンドマス６５－１は、外パイプ５０のエンド折曲フランジ５２－１と係止固定力を形成し、後方エンドマス６５－２は、外パイプ５０のエンド突出フランジ５２－２と接着固定力を形成する。
第１、第２ボイド部６６－１、６６－２は、前後方エンドマス６５－１、６５－２のそれぞれから変形ボディ６１につながった所定長さの空き空間に形成されることにより、ブッシュ１の力伝達経路がブッシュ１の全体に形成されることを排除しながら、ラバー部６０の応力反応度をより高める。特に、第１、第２ボイド部６６－１、６６－２の切開長さＡは、変形ボディ６１の前後方連結マス６３－１、６３－２のそれぞれからメインマス６２に近接する長さからなる。
そのため、第１、第２ボイド部６６－１、６６－２は、第１、第２内パイプ２０、３０と外パイプ５０との間でまともにブッシュ１の力伝達経路を形成することにより、第２内パイプ３０と外パイプ５０に対してラバー部６０のメインマス６２が傾斜面と垂直方向に近く圧縮されるように誘導して、ブッシュ１の最適性能の実現を可能にする。さらに、第１、第２ボイド部６６－１、６６－２は、ブッシュ１の圧縮時、ラバー部６０にゴム耐久の利点をもたせる剪断発生誘導でメインマス６２のゴム耐久性の増大作用をしながらも、ブッシュ１の回転時、ゴム圧縮発生誘導による車両のトーアウト（Ｔｏｅ Ｏｕｔ）制御で車両のハンドリングを改善するように作用する。
図５に示す通り、ブッシュ１の応力反応度が剪断力の発生と圧縮力の発生で例示される。この場合、剪断力の発生と圧縮力の発生は、旋回による横力の力学関係（図２参照）によるブッシュ１の挙動を前提とする。
図５の左側のブッシュ圧縮状態（ＸＹＺ座標のＺ）に示す通り、圧縮は、第２内パイプ３０からラバー部６０を押し出そうとする傾向で進行する。すると、第２内パイプ３０は、ウェーブボディ３１の中央突出部３２で発生する圧縮力をラバー部６０に伝達し、ラバー部６０は、変形ボディ６１のメインマス６２で圧縮力による剪断力を発生させる。
具体的には、メインマス６２は、ラバー高さＨとラバー厚さＷとの差によって相対的に薄い部位のラバー厚さＷに中央突出部３２の圧縮力を集中させることにより、中央突出部３２の圧縮方向（例、半径方向）に対抗する（または押し出される）剪断力の発生を誘導する。これより、ブッシュ１は、ラバー部６０の剪断力による圧縮力の緩和でゴム耐久性が増大できる。
これに対し、図５の右側のブッシュ回転状態（ＸＹＺ座標のＹ）に示す通り、外パイプ５０は、懸架システム１００（図２参照）に固定され、第１内パイプ２０は、車体ボディに固定されることにより、回転は、懸架システム１００に固定された外パイプ５０で起こる。
これより、ブッシュの回転状態は、第２内パイプ３０からラバー部６０を圧縮させようとする傾向で進行する。すると、第２内パイプ３０は、ウェーブボディ３１の中央突出部３２で発生する回転力をラバー部６０に伝達し、ラバー部６０は、変形ボディ６１のメインマス６２で回転力による圧縮力を発生させる。
具体的には、メインマス６２は、ラバー高さＨとラバー厚さＷとの差によって相対的に薄い部位のラバー厚さＷにメインウェーブの回転力を集中させることにより、メインウェーブの回転方向（例、時計方向）に対抗する（または押し出される）圧縮力の発生を誘導する。これより、ブッシュ１は、ラバー部６０の圧縮力による回転力の緩和で懸架システム１００（図２参照）はトーアウトの縮小によるトーインの増大傾向を有することができる。
一方、図６～図８は、ブッシュ１で第１内パイプ２０と第２内パイプ３０との連携によるブッシュ結合の最適化構造に対するブッシュ回転防止構造１０－１が結合構造からなり、ブッシュ接着強化構造１０－２が密着構造として適用されることを例示する。
図６に示す通り、ブッシュ回転防止構造１０－１は、第１内パイプ２０の中空ボディ２１と第２内パイプ３０の前方エンドボディ３５－１に適用される。一例として、中空ボディ２１に載置溝２７を形成し、前方エンドボディ３５－１に載置突起３７を形成し、載置溝２７と載置突起３７とを互いに結合することにより、ブッシュ回転防止構造１０－１に適用する。
特に、載置溝２７は、中空ボディ２１の外径に略「Ｖ」字溝形状を射出して形成し、載置突起３７は、前方エンドボディ３５－１の内径に「Ｖ」字突起形状を射出して形成する。また、載置溝２７と載置突起３７とは、結合力強化のために、所定の離隔角Ｋを有し、複数からなるが、４つからなることが好ましい。
図７に示す通り、ブッシュ回転防止構造１０－１は、締結された状態部品（例、トレーリングアーム１２０（図２参照）による第１内パイプ２０のパイプ回転力Ｒを抑制する。これより、パイプ回転力Ｒで発生する、第２内パイプ３０に対する第１内パイプ２０の回転傾向は、載置溝２７に結合された載置突起３７を介在させて第２内パイプ３０に抑制されるしかない。
図８に示す通り、ブッシュ接着強化構造１０－２は、第１内パイプ２０の中空ボディ２１に適用される。一例として、中空ボディ２１は、外周面に接触突起２９を形成し、接触突起２９が中空ボディ２１に射出成形される第２内パイプ３０と第１内パイプ２０との結合力を増大させる。
特に、接触突起２９の形状は、セレーション（Ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）またはナーリング（Ｋｎｕｒｌｉｎｇ）からなるが、陰刻／陽刻溝からなってもよい。また、接触突起２９の形成区間は、第１内パイプ２０の全体長さであるプラスチックマス長さＬｔｏｔａｌを１とする時、左右両方のエンド長さｂ－１、ｂ－２を除いた状態で、約０．７～０．８の接触突起の長さＢに設定されることにより、第１内パイプ２０が第２内パイプ３０に囲まれる結合増大区間を最大限に広く形成する。
これより、第１内パイプ２０と第２内パイプ３０とは、結合増大区間で第１内パイプ２０に対する第２内パイプ３０の結合力を強く維持しながらも、離脱力を容易に調節することができる。
一方、図９は、車両１００－１の懸架システム１００を例示する。図示のように、懸架システム１００は、ブッシュ１を適用した車両１００－１の後輪懸架システムである。
ブッシュ１は、第１内パイプ２０と第２内パイプ３０とを内側ユニット１０とし、外パイプ５０とラバー部６０とを外側ユニット４０とし、第２内パイプ３０のプラスチック弾性係数Ｋ２とラバー部６０のラバー弾性係数Ｋ１とをブッシュ弾性係数Ｋｔとすることにより、図１～図８により記述されたチューニング自由度改善型ブッシュ１と同一である。
懸架システム１００は、Ｖ断面またはＵ断面または閉断面構造のトーションビーム１１０の左右両エンド部位と左右の車輪１３０にそれぞれ結合されたトレーリングアーム１２０と、トレーリングアーム１２０に適用されたブッシュ１とから構成されることにより、ＣＴＢＡ（Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｘｌｅ）として左右輪非独立式後輪懸架システムに特徴付けられる。
そのため、懸架システム１００は、図２の懸架システム１００と同一であるので、旋回による横力においてブッシュ１の作用でトーイン傾向を通して車輪１３０の安定性強化とともにＲ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久に対する性能の満足で車両１００－１を安定化させる。上述のように、本実施例による懸架システム１００に適用されたチューニング自由度改善型ブッシュ１は、第２内パイプ３０のプラスチック弾性係数とラバー部６０のラバー弾性係数とが組み合わされたブッシュ弾性係数を有し、プラスチック弾性係数による剛性チューニングとラバー弾性係数による弾性チューニングとが組み合わされてチューニング自由度を高めることにより、軸方向の剛性および回転方向の剛性増大と前後方向および上下方向の剛性低下が容易でありながらも、Ｒ＆Ｈ／ＮＶＨ／操舵／耐久の目標性能最適化のための開発ロードが短縮される。
１：ブッシュ
１－１：切開部
１０：内側ユニット（Ｉｎｓｉｄｅ Ｕｎｉｔ）
１０－１：ブッシュ回転防止構造
１０－２：ブッシュ接着強化構造
２０：第１内パイプ
２１：中空ボディ
２２：軸ホール
２７：載置溝
２９：接触突起
３０：第２内パイプ
３１：ウェーブボディ（Ｗａｖｅ Ｂｏｄｙ）
３２：中央突出部
３２ａ、３３ａ：密着面
３３－１、３３－２：第１、第２突出部
３４：狭小連結ボディ
３５－１、３５－２：前後方エンドボディ
３５ａ：リブ
３７：載置突起
４０：外側ユニット（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｕｎｉｔ）
５０：外パイプ
５１：ボディハウジング
５２－１：エンド突出フランジ
５２－２：エンド折曲フランジ
５３－１、５３－２：第３、第４突出部
５５：中央陥没部
６０：ラバー部
６１：変形ボディ
６２：メインマス
６３－１、６３－２：前後方連結マス
６５－１、６５－２：前後方エンドマス
６６－１、６６－２：第１、第２ボイド部
１００：懸架システム
１００－１：車両
１１０：トーションビーム
１２０：トレーリングアーム
１３０：車輪

Claims (15)

  1. 第１内パイプを囲み、エンジニアリングプラスチックからなり、長さ方向の中間区間に中央突出部を形成した第２内パイプと、
    内部の一側に第３突出部および内部の他側に第４突出部が前記中央突出部を外れた位置に形成された外パイプと、
    前記外パイプと前記第２内パイプとの間に位置するラバー部とが含まれ、
    前記第２内パイプは、前記第３突出部の位置に第１突出部および前記第４突出部の位置に第２突出部を形成することを特徴とするブッシュ。
  2. 前記第１突出部、前記第２突出部および前記中央突出部は、車両前後方向に構成されることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  3. 前記第２内パイプは、プラスチックとゴムまたはウレタンを用いた弾性体の複合物であることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  4. 前記第２内パイプの前記中央突出部が有する中央突出部の傾斜と、前記中央突出部の傾斜に対向する前記第３突出部および前記第４突出部の傾斜とは、同一方向であることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  5. 前記中央突出部は、前記第２内パイプの長手方向に沿う幅を突出末端の幅より大きく形成することを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  6. 前記ラバー部は、前記第１突出部と前記第３突出部との間に第１ボイドと、前記第２突出部と前記第４突出部との間に第２ボイドとを含むことを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  7. 前記第１ボイドと前記第２ボイドは、
    車両前後方向に構成されることを特徴とする請求項６に記載のブッシュ。
  8. 前記車両上下方向の上部／下部の第２内パイプとラバー部との間に切開部が形成されることを特徴とする請求項７に記載のブッシュ。
  9. 前記第３突出部および前記第４突出部は、車両前後方向に構成されることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  10. 前記外パイプは、中央陥没部が前記第２内パイプの前記中央突出部に位置し、前記中央陥没部が有する第３突出部側の傾斜面の傾斜と前記第４突出部に位置した前記第２内パイプの第２突出部の前記中央陥没部側の傾斜面の傾斜とは同一方向であり、前記中央陥没部が有する第４突出部側の傾斜面の傾斜と前記第３突出部に位置した前記第２内パイプの第１突出部の前記中央陥没部側の傾斜面の傾斜とは、同一方向であり、前記中央陥没部は、前記外パイプの長手方向に沿う幅を突出末端の幅より大きく形成することを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  11. 前記第２内パイプは、第１内パイプと結合構造を形成し、前記結合構造は、前記第１内パイプの載置溝と、前記第２内パイプの載置突起とからなることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  12. 前記第２内パイプは、前記第１内パイプと密着構造を形成し、前記密着構造は、前記第１内パイプの外径にセレーション加工された接触突起からなることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  13. 前記第２内パイプは、第１内パイプを囲みながら一体化され、前記第１内パイプは、アルミニウム材質から構成されることを特徴とする請求項１に記載のブッシュ。
  14. 長さ方向の中間区間に中央突出部、前記中央突出部の両側に第１突出部および第２突出部を備える第２内パイプを形成するエンジニアリングプラスチックのプラスチック弾性係数と前記第２内パイプと外パイプとの間に位置するラバー部を形成するゴムのラバー弾性係数とが組み合わされたブッシュ弾性係数を有し、前記プラスチック弾性係数による剛性チューニングと前記ラバー弾性係数による弾性チューニングとでチューニング自由度を有するブッシュと、
    前記ブッシュを介在させて形成された車体締結部の反対側で車輪と締結されるトレーリングアームとが含まれることを特徴とする懸架システム。
  15. 前記トレーリングアームは、トーションビームの左右両端部位に結合されてＣＴＢＡ（Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｔｏｒｓｉｏｎ Ｂｅａｍ Ａｘｌｅ）から構成されることを特徴とする請求項１４に記載の懸架システム。
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