JPH023721A - 可変特性ブッシュ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は車両のサスペンションなどに用いられて緩衝
や振動減衰を行なうブツシュに関するものである。

従来の技術 例えば自動車における緩衝や振動減衰は主にサスペンシ
ョンによって行なうが、そのバネ特性や減衰特性は乗心
地や操安性（操縦安定性）に大きく影響し、最近では、
車速や操舵状態などの走行状態や路面状況によって、シ
ョックアブソーバや空気バネを電子制御し、乗心地や操
安性を常に良好に維持することが行なわれるようになっ
てきている。しかしながらショックアブソーバ−や空気
バネを制御したとしても、小さな突起や路面の継目など
を通過する際に生じるハーシュネスや、ゴツゴツ感やプ
ルプル感といった路面からの微振動は必ずしも完全には
解消できず、またサスペンション剛性の適正化による操
安性の向上には難点がある。これはサスペンションの構
成部材であるストラットバーの特性やそれを車体に連結
しているブツシュの特性が不変であることにも起因して
おり、したがって乗心地や操安性の改善のためには、ス
トラットパーブツシュを含め、て各ブツシュの特性を適
正化することが望まれる。

ところで自動車のサスペンションに組込まれるブツシュ
としては、内筒と外筒との間にゴムなどの弾性体を圧入
した構成のものが多用されているが、この種のブツシュ
では、小荷重のときと大荷重のときとでバネ特性が異な
るよう、インナーチューブを介装し、あるいは切欠き部
（スグリ）を設けて非線形のバネ特性とすることが行な
われている。しかしそのような構成では、バネ特性が非
線形を示すものの、その特性自体は一定しているから、
走行状態や路面状況に応じて乗心地や操安性を向上させ
ることには特には機能しない。

他方、従来、特性を変えることのできるダンパーが、特
開昭５７−１２９９４４号や特開昭５８−１１３６４４
号によって提案されている。これらのダンパーは、エン
ジンマウント等に用いられるものであって、円筒状ゴム
の内部に部屋を形成するとともに、その部屋に磁性流体
を充填し、かつその部屋の流出入口にオリフィスを接続
して設けるとともに、そのオリフィスの外周に電磁石を
配置し、電磁石で発生させた磁界の強度に応じて磁性流
体の流動抵抗を変え、それによりバネ特性を変える構成
である。

発明が解決しようとする問題点 乗心地と操安性とを両立させるサスペンションブツシュ
の特性については、荷重あるいは振動数によりバネ定数
あるいは減衰特性が適正化されることが好ましいことは
前述した通りであるが、その全体としての特性や各方向
ごとの特性が乗心地や操安性に与える影響は、卓型やリ
ンケージによって異なるために、車両の設計に際しブツ
シュ特性を設計針幹により最適値に予め定めることは困
難である。したがって従来では、ブツシュの特性が一定
しているために、サスペンションチューニング時に特性
の異なるブツシュを予め多数用意しておき、実車評価し
つつ試行ＩＮ誤的に適当なブツシュを選定しているのが
実情であり、ブツシュ特性の決定に多大の工数と費用を
要し、しかもブツシュ特性は段階的にしか設定できない
ので、必ずしも充分満足できる特性に決定し得ない問題
があった。

これに対して前述した磁性流体を用いたダンパーでは、
そのオリフィスにおける流動抵抗を連続的に変えること
ができるので、ダンパー特性を実質的に無段階に設定で
き、充分満足のできるダンパー特性を得ることができる
が、このダンパーは円筒状ゴムの軸線方向にかかるＭｌ
に対して作用するものであるために、一方向のみにしか
作用せず、サスペンションブツシュにおけるように荷重
の作用する方向が多様で、しかもそれぞれの方向に異な
る特性が要求される箇所には使用することができない問
題がある。

この発明は上記の事情に篤みてなされたもので、多方向
での特性を無段階に変えることのできる可変特性ブツシ
ュを提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記の目的を達成するために、内筒と外筒
とを、外筒の内周側に配置した弾性体によって連結し、
その弾性体の内部に液密状態に密閉しかつ円周方向に配
列したＷＩ数の隔室を形成するとともに、それらの隔室
を循環管路によって互いに連通させ、かつ各隔室および
管路の内部に流体を充填し、さらにその管路のうち各隔
室の間に位置する部分に前記流体の流動に抵抗を与えか
つその抵抗を変えられる流動制御手段を設けたことを特
徴とするものである。

作　　　　用 口の発明のブツシュでは、内筒と外筒とのいずれか一方
が車体等のｌＩ造部材に固定され、かつ他方が可動部材
に連結され、その可動部材からの荷Φを受けて内筒と外
筒との間の弾性体が撓むことによりバネ作用を行ない、
これと同時に、圧縮された隔室から流体が流出しかつ拡
張された隔室に流体が流入することに伴う流体の流動に
抵抗が作用して減衰作用を行なう。そしてこの発明では
隔室を円周上に配列して設けてあり、しかも各隔室同士
の間での流体の流動に対して流動制御手段が適宜に抵抗
を与えるので、いずれかの隔室に対する流体の流出入が
困難になり、したがってその隔室を圧縮もしくは拡張す
る方向の荷重に対する抵抗が大きくなり、これと異なる
方向の荷重に対する抵抗が小さくなる。すなわち方向に
よって剛性が異なるため、特性に方向性が生じる。また
流動制御手段が流体の流動に与える抵抗は、連続的に変
えることができるので、特性を無段階に変化させること
ができる。

実施例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの光明の一実施例を示す概略的な断面図であ
って、外筒１の内周側に内筒２が同心状に配置され、か
つこれら外筒１の内周面と内筒２の外周面との間にそれ
ぞれに接肴した状態にゴムなどの弾性体３が圧入して配
置されている。ここで外筒１は非磁性体からなる実質的
な剛体であって、図示しない車体に取付けられ、また内
筒２は非磁性体からなる実質的な剛体であって、例えば
ストラットバーの端部にボルト（それぞれ図示せずンを
介して取付けられている。さらに弾性体３の内部には、
液密状態に密閉した４つの隔室Ｓ１゜、５２．３３．３
４が円周方向に並んで形成されている。なお、この実施
例では、図示の姿勢が取付姿勢であって、その上下およ
び１１７１ｖ＆の方向は第１図に矢印で示しである通り
である。

前記各隔室３１．８２．８３．３４には、外筒１の外周
側から差し込んだ３ウエイユニオン（Ｊｌ。

Ｕ２．Ｕ３．Ｕ４がそれぞれ連通させられており、その
互いに隣接する３ウエイユニオンＵ１　、　Ｕ２　。

ｌＪ３　、　ｌＪ４の接続口同士は、中間部にオリフィ
スＱｌ　、０２．０３．０４を有Ｊる剛パイプＰ１゜Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４によって接続されている。したがって各
隔室８１．８２．８３．８４は、３ウェイユニオンＬ１
１．Ｕ２．Ｕ３．ｔＪ４および剛バイブＰ１　、Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ４が形成づる環状管路によって互いに連通させ
られている。そして各隔室８１．８２．８３．３４およ
び環状管路の内部には、磁性を有づる固体粉を油等の流
体に混合させた磁性流体が充填されている。

さらに各オリフィスＱｌ　、０２．０３．０４の外周に
は、電磁コイルＣＩ　、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４がそれぞれ配
置されるとともに、各電磁コイルＣＩ。

Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は直流電源Ｅｌ、Ｅ２．Ｅ３゜Ｅ４お
よび可変抵抗器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にそれぞれ接続
されており、電磁コイルＣＩ　、　Ｃ２。

Ｃ３、Ｃ４によってオリフィス０１　、０２　、０３　
。

０４に生じさせた磁界によって磁性流体に流動抵抗を与
え、かつ電流の大小によって磁界の強度すなわち流動抵
抗の大きさを変えるようになっており、したがってＷｉ
磁コイルＣＩ、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４およびオリフィス０１
．０２　、Ｃ３、Ｃ４が流動制御手段となっている。

上記のブツシュは、弾性体３の変形に伴う抵抗力および
各隔室８１．８２．８３．８４に対して磁性流体が流出
入する際の磁性流体の流動抵抗が、内筒２を介して作用
する荷重に対する！ｌ衝および減衰力として作用するが
、各隔室８１　、８２　、　Ｓ３、Ｓ４に対して流出入
する磁性流体の流動抵抗は、各オリフィス０１．０２．
０３．０４における磁界の強度によって異なり、その結
果、特性に方向性が生じ、またその特性が電磁コイルＱ
１　。

Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に流す電流量によって変えられる。

ダなりち第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ１，（Ｄ＞は上下
方向ｉＪ３よび前後り向ならびに斜め方向の特性を異な
らせた場合の各方向の剛性を示す説明図であって、先ず
第２図（Ａ）に示すように上下方向で硬く、かつ＃後方
向で柔らかくするには、前後位置に配置しである電磁コ
イルＣＩ　、Ｃ３に流す電流を、上下位置に配置しであ
る電磁コイルＣ２、Ｃ４に流す電流より多くする。なお
、第２図にはこのような電流の大小を“’ＯＮ”　　”
ＯＦＦ”で小しである。その結果、第１オリフイス０１
と第３オリフイス０３とにおける磁界が強くなってここ
での流動抵抗が大きくなるため、磁性流体は第２図（Ａ
＞に矢印で示すように第１室Ｓ１と第４至８４との間、
および第２室Ｓ２と第３至８３との間で流れ易くなり、
したがって前側の隔室Ｓ１、Ｓ２の同時圧縮もしくは拡
張、および復側の隔室８３．８４の同時圧縮もしくは拡
張が容易になって、内筒２が容易に前後方向に移動でき
る。

これに対して内筒２が上下方向に移動しようとすると、
上側の隔室３１．３４が同時に圧縮もしくは拡張され、
かつ下側の隔室８２．８３が同時に拡張もしくは圧縮さ
れることになるが、磁性流体は上側の隔ｇｓ１．８４同
士の間および下側の隔室８２．８３同士の間で流れ易い
のであるから、そのような同時圧縮もしくは拡張が生じ
難く、内筒２の上下方向への変位は抑制される。すなわ
ちブツシュ特性としては、上下方向で硬く、前後方向で
柔かくなる。

第２図（８）は上記の例とは反対に、上下方向で柔かく
、前後方向で硬い特性とした例である。

この場合は、上下に位＠する電磁コイルＣ４，Ｃ２での
電流を前後に位＠する電磁コイルｃｉ、ｃ３での電流よ
り大きくする。その結果、上下のオリフィスＱ４　、Ｃ
３で磁性流体が流れ難くなり、換言すれば第２図（Ｂ）
に矢印で示すように、第１至８１と第２至８２との間、
および第１’ｓ３と第４至８４どの間で磁性流体が流れ
易くなるので、上側の隔室３１．３４の同時圧縮もしく
は拡張、および下側の隔室８２．８３の同時圧縮もしく
は拡張が生じ易くなる。すなわち内筒２が上下方向に変
位し易く、これとは直交する前後方向には移動し難くな
り、上下方向での剛性が低く、前後方向での剛性が高く
なる。

第２図（Ｃ）（よ前上方向あるいは後下方向で硬くした
例である。この場合は、的側にある第１の電磁コイルＣ
１および上側にある電磁コイルＣ４での電流を、他の電
磁コイルＣ２、Ｃ３での電流より大きくする。その結果
、第１オリフイスｏ１６よび第４オリフイス０４での流
動抵抗が大きくなって第１室８１に対する磁性流体の流
出入が生じ難くなるので、第１至８１を圧縮もしくは拡
張する方向の内筒２の変位が抑制される。すなわち内筒
２は前上方向あるいは後下方向に動き難くなり、この方
向の剛性が高く、他の方向の剛性が低くなる。なお、こ
の場合、第３至８３に対する磁性流体の流出入を抑制し
てもよいので、第２および第３の電磁コイルＣ２、Ｃ３
での電流を第１および第４の電磁コイルＣ２、Ｃ４での
電流より大きくすることもできる。

さらに第２図（Ｄ）は後上方向もしくは約下方向で硬く
した例である。この場合は、第１および第２の電磁コイ
ルＣＩ　、Ｃ２での電流を他の電磁コイルＣ３，Ｃ４よ
りも大きくする。その結果、第１オリフイスｏ１および
第２オリフイス０２での流動抵抗が大きくなって第２室
Ｓ２に対して磁性流体が流出入し難くなるので、この第
２室Ｓ２を圧縮もしくは拡張させる方向すなわち後上方
向もしくは前上方向の剛性が高くなる。なお、この場合
、第４￥８４に対づる磁性流体の流出入を抑制御るよう
にしてもよいので、第３および第４の電磁コイルＣ３，
Ｃ４に対する電流を他の電磁コイルＣＩ　、Ｃ２の電流
より大きくしても同様な特性を達成ダることかできる。

ところで上記のブツシュでは、特性に方向性を生じさせ
ないこともできるのであり、そのような状態は、全ての
電磁コイルＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における電流を等し
くして全てのオリフィス０１．０２．０３．０４におけ
る流動抵抗を等しくすればよい。その場合、電流値を無
段階に変えることができるので、無段階のブツシュ特性
を得ることができる。またこのようなブツシュ特性の無
段階の設定は上述した方向性を生じさせる場合にも行な
い得ることは勿論である。

つきにこの光明の他の実施例を第３図を参照して説明す
る。なお、第３図に示１構成のうち上記の実施例と同一
の部分には第３図に第１図と同一の符号を付してその説
明を省略する。

第３図に示す実施例は、上記の実施例におＣブる磁性流
体に替えて電気流動（ＥＲ）流体を使用し、かつ流動制
御手段として電磁コイルに替えて電極を使用したもので
ある。すなわち各隔室ｓｉ　、　ｓ２．３３．３４およ
び環状管路の内部には、電気流初流体が充填されている
。この電気流ｅ流体は、油を主成分とし、これに直径１
０趨程度の多孔質ボリア粒子を懸濁させたものであって
、電圧をかけることによりポリマの浸透圧が変化し、そ
の結果、ポリマの外側を水が覆って粘性が高くなるもの
である。また各剛パイプＰｉ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４の中間
部には、同心状の電極（）１　、　［）２　、　［）３
　。

Ｄ４がそれぞれ内蔵され、各々の対をなで電極は直流電
源Ｅ１　、Ｅ２．Ｅ３．Ｅ４および可変抵抗器Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４にそれぞれ接続されている。なお、各電
極ＤＩ　、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を液密状態に収容している
外筒部分は、安定した電圧を青るためにアースされてい
る。

したがってＴ；１４３図に示すブツシュにおいても、弾
性体３の変形に伴う抵抗力および各隔室８１゜Ｓ２　、
　Ｓ３．３４に対して電気流初流体が流出入する際の流
動抵抗が、内筒２を介して作用する荷重に対するＭ衝お
よび減衰力として作用する。そして各隔室３１．８２．
８３．８４に対して流出入ダる電気流初流体の流動抵抗
は、各電極Ｄ１゜Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４にかける電圧によっ
て強弱に変化し、その結果、各電極ＤＩ　、　０２　、
　［）３　、　［）４での電圧を適宜に異ならせること
により、ブツシュとしての特性に方向性が生じる。すな
わち高い電圧をかけた電極ＤＩ　、　Ｃ２、［）３　、
　［）４の箇所での流動抵抗が大きくなるので、第３図
に示すブツシュによっても第２図に示す特性を青ること
ができる。また、特に第３図に示す構成のブツシュでは
、第１図に示すＩＩ４成のものは異なり、外部磁力の影
響を受けないために、磁気シールドが不要であり、その
結果、小型化や低コスト化を図ることができ、ざらに電
極［）１　、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４相互の干渉が生じないの
で、各電極Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３、Ｃ４を接近させることが
でき、この点でも小型化を図ることができる。

なお、上記の各実施例では４方向でブツシュ特性を異な
らせる場合を説明したが、この弁明は上記の各実施例に
限定されるものではなく、各オリフィス０１．０２．０
３．０４あるいは電極Ｄ１［）２．［）３．［）４に、
ｌｔ３けるＦ、動抵抗の大小の多様な組合わ甘およびそ
の抵抗の度合の多様な設定によって、さまざまな方向性
を生じさせることができる。またこの発明では、弾性体
に形成する隔室を４至以上もしくは４至以下としてもよ
い。さらにこの発明のブツシュはサスペンションにおけ
るブツシュに適用する以外にエンジンなどを保持するブ
ツシュにも適用することができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明のブツシュによ
れば、装着状態においてバネ定数もしくは減衰特性など
のブツシュ特性の方向性を適宜に変更覆ることができ、
さらに剛性の大小などの強度特性をも無段階に変更する
ことができるので、小型やリンゲージに正確に適合覆る
特性に設定でき、その結果、サスペンションブツシュと
して用いた場合には乗心地や操安性を向上させることが
できる。またその設定作業はブツシュ自体を交換せずに
車体に装着したままの状態での無段階調整によって行な
うことができるので、工数や費用を従来になく大幅に低
減できる。また装看状態での特性の無段階調整が可能で
あるから、路面状況に対する最適特性のデータを得るこ
とができる。さらに電磁コイルなどの電気的に制御でき
る流動制卸手段を採用することにより、ブツシュ特性を
コンピュータ制御することもでき、そのようにすれば、
路面状況や走行状態に応じてブツシュ特性を逐時最適化
できるため、乗心地や操安性を更に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示ダ概略的な断面図、第
２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はブツシュ特性に
方向性を与えた場合の各方向での剛性の大小を説明する
ための説明図、Ｗ４３図はこの発明の他の実施例を示１
概略的な断面図である。 １・・・外筒、　２・・・内筒、　３・・・弾性体、　
Ｃ１゜Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４・・・電磁コイル、　［）１　
、　［）２　。 Ｃ３、Ｃ４・Ｈ極、　０１．０２．０３，０４−・・オ
リフィス、　　Ｐｌ、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４・・・剛パイプ
、　３１．３２　、Ｓ３．３４・・・隔室、　Ｕｌ。 ｌＪ２．ｌＪ３．ｊ１４・・・３ウエイユニオン。 出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内筒と外筒とを、外筒の内周側に配置した弾性体によつ
   て連結し、その弾性体の内部に液密状態に密閉しかつ円
   周方向に配列した複数の隔室を形成するとともに、それ
   らの隔室を循環管路によつて互いに連通させ、かつ各隔
   室および管路の内部に流体を充填し、さらにその管路の
   うち各隔室の間に位置する部分に前記流体の流動に抵抗
   を与えかつその抵抗を変えられる流動制御手段を設けた
   ことを特徴とする可変特性ブッシュ。