JPWO2013121674A1 - ブッシュ - Google Patents

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Abstract

ブッシュ(20)は、車体(12)に設けられた基材(45)と、基材(45)に一体に設けられたインターリング(48)と、インターリング(48)の内側に設けられた表面層(51)とを備えている。インターリング(48)は、開口部(47)を囲むように開口部(47)に沿って配置される。表面層(51)は、自己粘着性を有する弾性材で薄肉状に一体形成されることにより挿通孔(52)を有する。この挿通孔(52)にスタビライザロッド(14)が挿通される。

Description

本発明は、車体に取付可能に形成されるとともに、スタビライザロッドを挿通可能な挿通孔を有し、挿通孔にスタビライザロッドを挿通させて車体にスタビライザロッドを支持可能なブッシュに関する。
一般的に、スタビライザロッドの支持構造は、スタビライザロッドのトーション部が車幅方向に延出され、トーション部の左右の端部にブッシュがそれぞれ嵌め込まれ、ブッシュが取付ブラケットを介して車体側に取り付けられている。ブッシュが車体側に取り付けられることにより、ブッシュを介してスタビライザロッドは車体側に取り付けられる。このスタビライザロッドには、トーション部の左右の端部にアーム部が設けられ、左右のアーム部に左右のサスペンション部がそれぞれ設けられている。
スタビライザロッドの支持構造のなかには、トーション部の左右の端部に多角形のリングが固定され、多角形のリングに隣接してブッシュが設けられ、ブッシュに備えられたスリーブの端部が多角形のリングに係合されたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
多角形のリングにスリーブの端部を係合することで、トーション部およびブッシュが相対的に回転しないように連結されている。よって、トーション部に捩れが生じた際に、トーション部およびブッシュが相対的に回転することを抑え、トーション部に対してスリーブに滑りが発生することを抑制される。しかし、上記特許文献1に開示されている支持構造は、トーション部の左右の端部に固定する多角形のリングや、多角形のリングに係合するスリーブを必要とするため、部品点数が多くなり、そのことがコストを抑える妨げになっていた。
さらに、スタビライザロッドの支持構造のなかには、トーション部の左右の端部を支持するブッシュの外枠を基材で形成し、基材の内側に高摺動性ゴムで内周部(以下、表面層という)を形成したものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。このように、ブッシュの表面層を高摺動性を備えたゴム(いわゆる、高摺動性ゴム)で形成し、高摺動性ゴムをトーション部の左右の端部に係合させることで、トーション部に対する摺動抵抗を低減させることができる。
よって、高摺動性ゴムをトーション部の左右の端部に係合することで、トーション部に捩れが生じた際に、ブッシュ(高摺動性ゴム)とトーション部との間の摺動抵抗を低減させることができる。これにより、トーション部およびブッシュに滑りが発生する際のスティックスリップ音を抑制することができる。
しかし、特許文献2のブッシュは、ブッシュの表面層(高摺動性ゴム)の肉厚寸法が基材の肉厚寸法と略同じになるように大きく形成されている。高摺動性ゴムは、摺動抵抗を低減させるために基材の滑りが大きくなりブッシュのヒステリシスが大きくなる。このため、ブッシュの表面層(高摺動性ゴム)の肉厚寸法が基材の肉厚寸法と略同じになるように大きく形成されると、ブッシュのばね特性を確保することが難しい。
特許第3678667号公報 特許第3502234号公報
本発明の課題は、コストを抑えることができ、また、ブッシュに対するスタビライザロッドの滑りを抑制でき、さらに、変形に対するヒステリシス特性を低減し入力の変動に対する特性変化の小さいブッシュを提供することにある。
請求項1に係る発明によれば、スタビライザロッドを車体に支持するためのブッシュであって、前記車体に設けられ、前記スタビライザロッドを挿通可能にする開口部を有する基材と、前記基材に一体に設けられることにより、前記開口部に沿って配置されたインターリングと、前記インターリングの内側に自己粘着性を有する弾性材で前記基材の肉厚より薄肉状に一体形成され、前記スタビライザロッドが挿通可能な挿通孔を有する表面層と、を備えているブッシュが提供される。
請求項2に係る発明では、好ましくは、前記表面層は、該表面層の肉厚寸法が、前記基材のうち前記インターリングと前記開口部との間の基材層の肉厚寸法よりも小さくなるよう形成されており、前記スタビライザロッドが前記挿通孔に挿通している状態において、前記基材層の肉厚寸法が前記表面層の肉厚寸法よりも大きくなるよう形成されている。
請求項3に係る発明では、好ましくは、前記基材は、前記表面層の軸方向両端を規制している。
請求項4に係る発明では、好ましくは、前記表面層は、周方向において異なっている肉厚寸法を有している。
請求項5に係る発明では、好ましくは、前記表面層の前記肉厚寸法は、軸方向で異なっている。
請求項6に係る発明では、好ましくは、前記表面層は、その一部に肉厚寸法が大きく形成された肉厚部を有し、前記肉厚部から前記自己粘着性を有する弾性材を溶融状態で注入可能とした。
請求項7に係る発明では、好ましくは、前記基材の一部から前記表面層に向けて突出し、突出した突出部の先端部を前記表面層から露出させて前記スタビライザロッドに当接させ、前記表面層は、前記突出部を境に分割された状態に成形されている。
請求項8に係る発明では、好ましくは、前記開口部を開放するスリットが形成され、前記スリットに前記自己粘着性を有する弾性材が前記表面層から延出されている。
請求項9に係る発明では、好ましくは、前記開口部の内周面に前記インターリングの外周面が接するように設けられ、前記インターリングの内周面に前記表面層が一体に設けられている。
請求項1に係る発明では、基材に備えた開口部の内側に、自己粘着性を有する弾性材で薄肉状に表面層を一体形成し、表面層にスタビライザロッドが挿通可能な挿通孔を備えた。自己粘着性とは、弾性材の分子腕の結合状態が変化することにより、隙間を埋めるように弾性材自身が流動的に変形する性質である(自己融着性とも呼ばれる)。一般に、このような弾性材は表面形状が当接する部材に合わせて適応するため極めて強い粘着力を示す。
よって、自己粘着性を有する弾性材を表面層に用いることにより、表面層の挿通孔にスタビライザロッドを挿通させた状態でスタビライザロッドおよび表面層間の滑りを抑制して密着させることができる。このように、スタビライザロッドおよび表面層間を密着でき、かつ、表面層に対してスタビライザロッドに滑りが発生することを防止できるので、スタビライザロッドおよび表面層間のシール性を向上させることができる。
さらに、基材に備えた開口部の内側に、自己粘着性を有する表面層を薄肉状に一体形成するだけで、表面層(ブッシュ)に対するスタビライザロッドの滑りを抑制できる。よって、従来技術のように、スタビライザロッドに多角形のリングを設ける必要や、多角形のリングに係合するスリーブをブッシュに設ける必要がない。これにより、部品点数を減らすことができるのでコストを抑えることができる。
さらにまた、表面層を基材の肉厚より薄肉状に形成することにより、基材が有する本来のばね特性を表面層の影響を受けることなく発揮させることができる。よって、スタビライザロッドに捩れが発生した際に、基材を弾性変形させてスタビライザロッドに適切な復元力を作用させ、かつ、スタビライザロッドから捩れが除去された際に、スタビライザロッドに伝わる復元力の変動を抑制しつつ基材を好適に復元することができる。すなわち、変形に対するヒステリシス特性を低減し入力の変動に対する反力特性の変化を小さく抑えることができる。
加えて、スタビライザロッドの捩れに追従して表面層を好適に変形させて、表面層(ブッシュ)に対するスタビライザロッドの滑りを抑制することにより、表面層のうちスタビライザロッドに接触する面の摩耗を抑えることができる。このように、表面層の摩耗を抑えることにより、ブッシュの耐久性を高めることができる。
さらに、基材の開口部をインターリングで囲むようにインターリングを開口部に沿って配置し、インターリングの内側に表面層を設けた。よって、インターリングによって基材を支えることにより基材の歪を抑制することができる。基材の歪を抑制することにより、スタビライザロッドに捩れが生じた場合に、基材およびスタビライザロッド間の間隔を安定的に維持することができる。これにより、スタビライザロッドおよび表面層間に隙間(空間)をさらに生じさせないようにでき、かつ、表面層に対するスタビライザロッドの滑りをさらに良好に防止できるので、スタビライザロッドおよび表面層間のシール性を一層向上させることができる。
さらにまた、基材およびスタビライザロッド間の間隔を安定的に維持することにより、スタビライザロッドに伝わる入力を表面層を経て基材に良好に伝えることができ、荷重入力に応じた適正な反力を与えて、ブッシュによるばね特性を一層良好に確保できる。
請求項2に係る発明では、表面層の肉厚寸法を基材層の肉厚寸法より小さくし、さらに、スタビライザロッドの挿通状態において、基材層の肉厚寸法が表面層の肉厚寸法より大きくなるように設定した。このように、基材の圧縮量を大きく設定することにより、基材が有する本来のばね特性を表面層の影響を受けることなく発揮させることができる。
請求項3に係る発明では、表面層の軸方向両端を基材で規制することにより、表面層が軸方向に変位することや、流動することを抑制できる。これにより、表面層のうちスタビライザロッドに接触する面の摩耗を抑えることができるので、ブッシュの耐久性を高めることができる。
さらに、表面層の軸方向への変位や流動を基材で抑制することにより、表面層を所定の形状に安定させた状態で保つことができる。よって、表面層が有する特性(自己粘着性、粘着性)を好適に発揮させることができる。これにより、スタビライザロッドおよび表面層間のシール性などを向上させることができる。
請求項4に係る発明では、表面層の肉厚寸法を周方向で異ならせることにより、表面層の周方向において表面層の肉厚寸法が大きな肉厚部を確保できる。よって、スタビライザロッドの捩れにより表面層に生じた応力(負荷)を肉厚部に逃がすことにより、表面層に生じた負荷を肉厚部に良好に分散させて表面層内で好適に緩和できる。これにより、表面層から基材の開口部に作用する面圧を好適に調整することが可能になり、基材に接合された表面層、および基材と表面層との界面への負荷を一層好適に抑えることができる。
さらに、表面層に生じた負荷を肉厚部に良好に分散させることにより、表面層に局部的なへたりや塑性変形が発生することを抑制できる。
請求項5に係る発明では、表面層の肉厚寸法を軸方向で異ならせることにより、表面層の軸方向において表面層の肉厚寸法が大きな肉厚部を確保できる。このように、表面層の軸方向に肉厚部を確保することにより、軸方向への負荷入力に対し請求項4と同様の作用、効果を得ることができる。
請求項6に係る発明では、表面層の一部に肉厚寸法を大きく形成した肉厚部を形成し、肉厚部から自己粘着性を有する弾性材を注入可能とした。このように、自己粘着性の弾性材を注入可能な肉厚部を表面層に確保することにより、粘性の高い表面層の素材を均一に積層させることが可能となり、表面層の肉厚寸法をより小さくすることができる。これにより、一層基材本来のばね特性に近いブッシュを得ることができる。
請求項7に係る発明では、基材の一部から表面層に向けて突出部を突出させ、突出部をスタビライザロッドに当接させることにより突出部を境に表面層を分割するようにした。よって、スタビライザロッドの捩れにより、表面層に生じる応力(負荷)を、分割した表面層に分散させて表面層の変形を抑制することができる。
請求項8に係る発明では、基材の開口部を開放するスリットに、自己粘着性を有する弾性材を表面層から延出させた。これにより、スリットに自己粘着性を有する弾性材を充填することにより、スリットへの毛細管現象などによる水や、泥、小石などの浸入を抑えて、スタビライザロッドおよび表面層間のシール性を一層向上させることができる。
請求項9に係る発明では、開口部にインターリングを接触させ、インターリングの内周面に表面層を一体に設けた。これにより、基材(開口部)の変形をインターリングで抑えることにより、スタビライザロッドの捩れに対し、より安定的な反力を付与することができる。また、開口部における面圧の分布をより均一にすることができる。
さらに、開口部にインターリングを接触させることにより、インターリングの内周面に表面層を直接一体に設けることが可能になる。インターリングは金属製の部材であり、インターリングの内周面の寸法精度を高めることができるとともに、成形時の結合力を高めて耐久性を向上することができる。
本発明の実施例1によるブッシュを備えたスタビライザロッドの支持構造を示した斜視図である。 図1のブッシュおよび取付ブラケットを示す斜視図である。 図2に示したブッシュを拡大した斜視図である。 図3に示したブッシュの断面斜視図である。 図3に示したブッシュの正面図である。 図6(a)は図5に示したブッシュにスタビライザロッドを挿通した状態を示す正面図であり、図6(b)は図6(a)の6b−6b線に沿った断面図である。 図7(a)は実施例1によるブッシュのヒステリシスと従来のブッシュのヒステリシスとを常温状態において示したグラフであり、図7(b)は実施例1のブッシュのヒステリシスと従来のブッシュのヒステリシスとを熱間状態において示したグラフである。 実施例1によるブッシュの滑り状態と従来のブッシュの滑り状態とを熱間状態で示したグラフである。 図9(a)は本発明の実施例2によるブッシュの正面図であり、図9(b)は図9(a)の9b−9b線に沿った断面図である。 図10(a)は本発明の実施例3によるブッシュの正面図であり、図10(b)は図10(a)の10b−10b線に沿った断面図である。 本発明の実施例4によるブッシュの正面図である。 図12(a)は本発明の実施例5によるブッシュの正面図であり、図12(b)は図12(a)の12b−12b線に沿った断面図である。 図13(a)は本発明の実施例6によるブッシュの正面図であり、図13(b)は図13(a)の13b−13b線に沿った断面図である。 本発明の実施例7によるブッシュの正面図である。 本発明の実施例8によるブッシュの正面図である。 本発明の実施例9によるブッシュの正面図である。
以下、本発明の好ましい幾つかの実施例について、添付した図面に基づいて詳細に説明する。なお、「前(Fr)」、「後(Rr)」、「左(L)」、「右(R)」は運転者から見た方向を表す。
図1に示すように、実施例1によるスタビライザロッドの支持構造10は、車体フレーム(車体)12の下部にスタビライザロッド14が設けられ、スタビライザロッド14のトーション部15が車幅方向(左右方向)に延出され、トーション部15の左端部15aから左アーム部16が車体後方に向けて折り曲げられ、トーション部15の右端部15bから右アーム部17が車体後方に向けて折り曲げられている。
さらに、スタビライザロッドの支持構造10は、トーション部15の左右の端部15a,15bに左右のブッシュ20,21がそれぞれ嵌め込まれ、左ブッシュ20が左取付ブラケット23で車体フレーム12に取り付けられ、右ブッシュ21が右取付ブラケット24で車体フレーム12に取り付けられている。左右のブッシュ20,21は左右対称の部材であり、以下左ブッシュ20について説明して右ブッシュ21の説明を省略する。
左アーム部16の先端部16aに左リンク37を介して左サスペンション部26が設けられている。右アーム部17の先端部17aに右リンク38を介して右サスペンション部27が設けられている。
左サスペンション部26は、車体フレーム12に取り付けられたダンパー31と、ダンパー31の上部に同軸上に設けられたスプリング32と、ダンパー31の下部に取り付けられたナックル33と、ナックル33が連結されたサスペンションアーム34とを備える。ダンパー31は左アーム部16の先端部16aに左リンク37を介して連結されている。左車輪35はナックル33に設けられている。
右サスペンション部27は、左サスペンション部26と左右対称の部である。よって、右サスペンション部27の各構成部材に、左サスペンション部26と同じ符号を付して説明を省略する。右サスペンション部27のダンパー31は右アーム部17の先端部17aに右リンク38を介して連結されている。右車輪36右サスペンション部27のナックル33に設けられている。
左右のサスペンション部26,27やスタビライザロッド14などでストラット式のサスペンション装置が構成されている。スタビライザロッド14は、例えば、車体がローリングして、左右の車輪35,36が逆方向に上下動する場合に、左右のアーム部16,17が逆方向に上下動(振動)してトーション部15が捩れる。トーション部15が捩れることで、車体のローリングを抑えるモーメントが発生し、車両の操縦安定性を確保することができる。
図2に示すように、トーション部15の左端部15aに左ブッシュ20が嵌め込まれ、左ブッシュ20に左取付ブラケット23が嵌合され、左取付ブラケット23がボルト41で車体フレーム12の下部に取り付けられている。よって、左ブッシュ20は左取付ブラケット23およびボルト41を介して車体フレーム12の下部に取り付けられている。左ブッシュ20と同様に、図1に示す右ブッシュ21は右取付ブラケット24およびボルト41を介して車体フレーム12の下部に取り付けられている。
ここで、左ブッシュ20にトーション部15の左端部15aが挿通され、右ブッシュ21にトーション部15の右端部15bが挿通されている。よって、スタビライザロッド14は左右のブッシュ20,21を介して車体フレーム12の下部に支持されている。
図3、図4に示すように、左ブッシュ20は、左取付ブラケット23(図2)の凹部に嵌合可能に形成された基材45と、基材45に一体に設けられたインターリング48と、インターリング48の内側に薄肉状に一体形成された表面層51とを備えている。この左ブッシュ20は、基材45および表面層51を二色成形する際にインターリング48が基材45にインサート成形されている。左ブッシュ20にブッシュスリット54が形成されている。ブッシュスリット54は、基材45の側部45bから表面層51の内周面51aまで延びるように形成されている。ブッシュスリット54を開放することにより、左ブッシュ20がトーション部15の左端部15a(図2)に嵌め込まれる。
基材45は、天然ゴム(NR)で形成され、外形が略円弧状に形成されている。具体的には、基材45は、車体フレーム12(図2)の下部に当接可能な上端部45aと、上端部45aの側辺から下方に設けられた両側部45bと、両側部45bの下方に設けられた底部45cと、上端部45aの端辺から下方に設けられた両端部45d,45eと、中央に設けられた開口部47とを有する。
上端部45aは、車体フレーム12の下部に当接可能に平坦状に形成されている。両側部45bおよび底部45cは、左取付ブラケット23に嵌入可能に断面略U字状に形成されている。両端部45d,45eは、上端部45aに対して直交するように平坦状に形成されている。開口部47は、スタビライザロッド14を挿通可能に基材45の中央を一端部45dから他端部45eまで貫通している。基材45に開口部47を形成することにより基材45の肉厚寸法がT2aに設定されている。
基材45を形成する天然ゴムは、スタビライザロッド14のトーション部15(図2)に捩れが発生した際に、基材45を弾性変形させてトーション部15に適切な復元力を作用させる。
インターリング48は、開口部47の上半部を囲む上半割リンク部49と、開口部47の下半部を囲む下半割リンク部49とを備えている。上半割リンク部49は、金属製の半円弧状の部材であり、基材45のうち開口部47の上半部側の部位45fに一体にインサート成形されている。すなわち、上半割リンク部49は、開口部47の上半部を囲むように上半部に沿って配置されている。
下半割リンク部49は、上半割リンク部49と同じ部材であり、基材45のうち開口部47の下半部側の部位45gに一体にインサート成形されている。すなわち、下半割リンク部49は、開口部47の下半部を囲むように下半部に沿って配置されている。
上半割リンク部49および下半割リンク部49は同一円弧上に配置されている。また、上半割リンク部49および下半割リンク部49は上下方向に一定間隔Sだけ離れて配置されている。さらに、上半割リンク部49および下半割リンク部49の各一端49aは基材45の一端部45dから僅かに突出している。同様に、上半割リンク部49および下半割リンク部49の各他端49bは基材45の他端部45eから僅かに突出している。
この状態において、基材45のうち、上半割リンク部49および開口部47(上半部)の内周面47a間の上肉厚寸法がT2bに設定されている。下半割リンク部49および開口部47(下半部)の内周面47a間の下肉厚寸法は上肉厚寸法T2bと同様に設定されている。
このように、上半割リンク部49で開口部47の上半部を囲み、かつ、下半割リンク部49で開口部47の下半部を囲むことにより、金属製のインターリング48で開口部47の全周が囲まれている。インターリング48で開口部47の全周を囲むことにより、基材45のうちインターリング48および開口部47間の部位で環状の基材層46が形成される。すなわち、基材層46は、肉厚寸法がT2bになるように環状に形成される。
表面層51は、開口部47の内側(具体的には、開口部47の内周面47a)に、自己粘着性を有する弾性材で一体形成された環状の肉厚部である。この表面層51は、肉厚寸法T1が基材45の肉厚寸法T2aより小さく、かつ、肉厚寸法T1が基材層46の肉厚寸法T2bより小さくなるように薄肉状に形成されている。さらに、表面層51は、環状に形成されることにより、スタビライザロッド14が挿通可能な挿通孔52を有する。挿通孔52は、開口部47の内側に、一端部45dから他端部45eまで貫通するように、開口部47に対して同軸上に形成されている。自己粘着性を有する弾性材は、一例として、ブチルゴム(IIR)が用いられる。
ブッシュスリット54は、基材45の一方の側部45bに形成された基材スリット55と、表面層51に形成された表面層スリット56とを有する。このブッシュスリット54は、上半割リンク部49の一方の側部49cおよび下半割リンク部49の一方の側部49c間を経て、基材スリット55および表面層スリット56で直線状に形成されている。
図5に示すように、トーション部15の左端部15a(図2)が挿通孔52に非挿通状態において、基材45の内径寸法(内径)D1が左端部15aの外径寸法(外径)D2(図6(a)参照)より小さく設定されている。さらに、トーション部15の左端部15aが挿通孔52に非挿通状態において、表面層51の肉厚寸法T1が基材層46の肉厚寸法T2bより小さく設定されている。表面層51の肉厚寸法T1は、一例として、0.5〜1.0mmに設定されている。
この左ブッシュ20によれば、基材45および表面層51が矢印A方向に開かれることにより、ブッシュスリット54が開放され、左ブッシュ20の挿通孔52がトーション部15の左端部15a(図2)に嵌め込まれる。これにより、図2に示すトーション部15の左端部15a(すなわち、スタビライザロッド14)が左ブッシュ20の挿通孔52に挿通状態に支持される。
図6(a)、(b)に示すように、トーション部15の左端部15a(スタビライザロッド14)が表面層51の挿通孔52に挿通状態に支持されている。表面層51は、自己粘着性を有するブチルゴムで形成されている。よって、表面層51の挿通孔52にトーション部15の左端部15aを挿通させた状態で左端部15aおよび表面層51間が粘着している。
これにより、スタビライザロッド14に捩れが生じた場合に、スタビライザロッド14の捩れに追従して表面層51および基材45を一体に好適に変形させて、表面層51(左ブッシュ20)に対するスタビライザロッド14の滑りを抑制した状態で反力を付与できる。さらに、トーション部15の左端部15aおよび表面層51間を粘着させ、かつ、表面層51に対してスタビライザロッド14に滑りが発生することを防止できるので、トーション部15の左端部15aおよび表面層51間のシール性を向上させることができ、水滴、小石、泥、ブレーキ粉などの異物混入を阻止できる。
ここで、表面層51の肉厚寸法T1を0.5〜1.0mmに設定した理由はつぎの通りである。すなわち、表面層51の肉厚寸法T1が0.5mm未満の場合、表面層51を二色成形する際に、成形型のキャビティにブチルゴムを好適に充填することが難しい。
一方、表面層51の肉厚寸法T1が1.0mmを超えた場合、表面層51の肉厚が厚くなりすぎて、表面層51の特性影響が大きくなりヒステリシスが増大する。そこで、表面層51の肉厚寸法T1を0.5〜1.0mmに設定して、トーション部15の左端部15aおよび表面層51間のシール性を向上させ、かつ、スタビライザロッド14のばね特性に表面層51が影響を与えないようにした。加えて、トーション部15の捩れに追従して表面層51を好適に変形させて、表面層51(左ブッシュ20)に対するトーション部15の左端部15aの滑りを抑制することにより、表面層51のうち左端部15aに接触する面(すなわち、内周面)51aの摩耗を抑えることができる。
さらに、図6(a)、(b)に示すように、トーション部15の左端部15a(スタビライザロッド14)が挿通孔52に挿通状態において、基材層46の肉厚寸法T4が表面層51の肉厚寸法T3より大きく設定されている。さらに、前述したように、トーション部15の左端部15aが挿通孔52に非挿通状態において、表面層51の肉厚寸法T1(図5)が基材層46の肉厚寸法T2b(図5)より小さく設定されている。
トーション部15の左端部15a(スタビライザロッド14)が挿通孔52に挿通状態において、基材45(基材層46)の圧縮量δ1が表面層51の圧縮量δ2より大きく設定されている。基材層46の圧縮量δ1は、トーション部15(左端部15a)が非挿通状態の肉厚寸法T2b(図4)と左端部15aが挿通状態の肉厚寸法T4との差、すなわちT2b−T4である。表面層51の圧縮量δ2は、トーション部15(左端部15a)が非挿通状態の肉厚寸法T1(図4)と左端部15aが挿通状態の肉厚寸法T3との差、すなわちT1−T3である。
ここで、基材45を形成する天然ゴムは優れたばね特性を備えている。一方、表面層51を形成するブチルゴムは自己粘着性や粘着性に優れた特性を備えている。さらに、表面層51の肉厚寸法T1を大きく設定すると、トーション部15(左端部15a)を挿通孔52に挿通させた際に、表面層51の圧縮量δ2が大きくなり、基材45(基材層46)の圧縮量δ1が不足し、基材45が有する本来の特性(ばね特性)を発揮させることが難しい。
そこで、基材45の内径寸法(内径)D1(図5)が左端部15aの外径寸法(外径)D2(図6(a))より小さく設定した。よって、基材層46の圧縮量δ1を好適に確保して、基材45が有する本来の特性(ばね特性)を発揮させることを可能にした。これにより、図2に示す左アーム部16が矢印B方向に上下動(揺動)してトーション部15に捩れが発生した場合に、基材45の復元力を好適に作用させることができる。さらに、基材45に比して表面層51の硬度を相対的に大きくすることで表面層51の圧縮量δ2より基材45の圧縮量δ1を大きくすることが好ましい。
さらに、基材45の開口部47をインターリング48で囲むようにインターリング48を開口部47に沿って配置し、インターリング48の内側に基材層46を設けた。よって、インターリング48で基材45を支えることができ、インターリング48で基材45を支えることにより基材45の歪を抑制することができる。基材45の歪を抑制することにより、スタビライザロッド14(トーション部15)に捩れが生じた場合に、基材45およびトーション部15間の間隔を安定的に維持することができる。
これにより、スタビライザロッド14および表面層51間に隙間(空間)をさらに生じさせないようにでき、かつ、表面層51に対するスタビライザロッド14の滑りをさらに良好に防止できる。したがって、スタビライザロッド14および表面層51間のシール性を一層向上させることができる。
図7(a)は実施例1の左ブッシュ20のヒステリシスと従来のブッシュのヒステリシスとを常温状態で説明するグラフ、図7(b)は実施例1の左ブッシュ20のヒステリシスと従来のブッシュのヒステリシスとを80℃の熱間状態で説明するグラフである。実施例1の左ブッシュ20を実施例として実線で示し、従来のブッシュを比較例として破線で示す。比較例は実施例1の表面層51を備えていないブッシュである。縦軸はスタビライザロッド14(トーション部15)の捩れにより発生するトルクTorを示し、横軸はスタビライザロッド14の捩れ角度θを示す。
図7(a)に示すように、実施例1および比較例は、常温状態において、スタビライザロッド14の捩れ角度θが0のとき、ヒステリシス(発生トルク差)がHy1と小さく抑えられることがわかる。図7(b)に示すように、実施例1は、熱間状態において、スタビライザロッド14の捩れ角度θが0のとき、ヒステリシスがHy2と小さく抑えられることがわかる。一方、比較例は、熱間状態において、スタビライザロッド14の捩れ角度θが0のとき、ヒステリシスがHy3と大きくなることがわかる。
このように、実施例1の左ブッシュ20を用いることにより、図7(a)に示す常温状態においてヒステリシスHy1が小さく抑えられ、図7(b)に示す熱間状態においてヒステリシスHy2が小さく抑えられることがわかる。これにより、実施例1の左ブッシュ20によるばね特性を確保することができ、スタビライザロッド14の捩れ方向や入力荷重の変化に対して、安定した反力トルクを左ブッシュ20で好適に付与できることがわかる。
図8は実施例1の左ブッシュ20の滑り状態と従来のブッシュの滑り状態とを80℃の熱間状態で説明するグラフである。実施例1の左ブッシュ20を実線で示し、従来のブッシュを破線で示す。縦軸はスタビライザロッド14(トーション部15)の捩れにより発生するトルクTorを示し、横軸はスタビライザロッド14の捩れ角度θを示す。
図8に示すように、実施例1は、熱間状態においてスタビライザロッド14(トーション部15)の捩れ角度θが大きくなるとともにトルクTorが線形的に徐々に大きくなる。よって、スタビライザロッド14および左ブッシュ20(表面層51)間に滑りが発生しないように保たれていることがわかる。
一方、比較例は、熱間状態においてスタビライザロッド14(トーション部15)の捩れ角度θがθ1を超えるとトルクTorが所定値Tor1で飽和する。よって、捩れ角度θがθ1を超えると、スタビライザロッド14および左ブッシュ20(表面層51)間に滑りが発生することがわかる。
すなわち、実施例1の左ブッシュ20は、ブチルゴムで形成した表面層51を備えることにより、スタビライザロッド14に捩れが生じた場合に、スタビライザロッド14の捩れに追従して表面層51および基材45を一体に好適に変形させて、表面層51(左ブッシュ20)に対するスタビライザロッド14の滑りを抑制しながら広いトルク範囲において安定的に反力を付与できることがわかる。
つぎに、実施例2〜実施例9のブッシュを図9〜図16に基づいて説明する。実施例2〜実施例9のブッシュにおいて実施例1の左ブッシュ20と同一類似部材については同じ符号を付して説明を省略する。
図9(a)、(b)に示すように、実施例2によるブッシュ60は、表面層65の軸方向両端65a,65bを基材61で規制するように構成したもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
基材61は、開口部47の一端部47bから表面層65に向けて一方の張出部62を突出させ、開口部47の他端部47cから表面層65に向けて他方の張出部63を突出させたもので、その他の構成は実施例1の基材45と同様である。一方の張出部62および他方の張出部63は、各々環状に形成され、各先端部62a,63aが表面層65から露出されている。よって、トーション部15の左端部15a(図2)が挿通孔52に挿通された状態において、各先端部62a,63aが左端部15aに当接される。
表面層65は、表面層65の一端65aが一方の張出部62に当接され、表面層65の他端65bが他方の張出部63に当接されたもので、その他の構成は実施例1の表面層51と同様である。
表面層65の一端65aが一方の張出部62に当接され、かつ、表面層65の他端65bが他方の張出部63に当接されることにより、表面層65の一端65aや他端65bが開口部47から外側に向けて軸方向(矢印C方向)に移動することを規制できる。
以上説明したように、実施例2に係るブッシュ60によれば、表面層65の軸方向両端65a,65bを基材61で規制することにより、表面層65が軸方向(矢印C方向)に変位することや、流動することを抑制できる。これにより、表面層65のうちトーション部15の左端部15a(図2)に接触する内周面(挿通孔52の内周面)52aの摩耗を抑えることができるので、ブッシュ60の耐久性を高めることができる。
表面層65の軸方向(矢印C方向)への変位や流動を基材で抑制することにより、表面層65を所定の形状に安定させた状態で保つことができる。よって、表面層65が有する特性(自己粘着性、粘着性)を好適に発揮させることができる。これにより、トーション部15の左端部15a(図2)および表面層65間のシール性などを向上させることができる。
図10(a)、(b)に示すように、実施例3によるブッシュ70は、表面層75の肉厚寸法T5を周方向(矢印D方向)で異ならせ、かつ肉厚寸法T5を軸方向(矢印C方向)で異ならせるように構成したもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
基材71は、開口部72の形状が実施例1の開口部47と異なるだけで、その他の構成は実施例1の基材45と同様である。開口部72は、内周面に、一端側に平面状に形成された第1上平面72aおよび第1下平面72bと、他端側に平面状に形成された第2上平面72cおよび第2下平面72dと、中央に円状に形成された中央円周面72eとを有する。
第1上平面72aおよび第1下平面72bは、開口部72の一端側のうち上端および下端にそれぞれ設けられている。第2上平面72cおよび第2下平面72dは、開口部72の他端側のうち上端および下端にそれぞれ設けられている。中央円周面72eは、開口部72の中央に内周面が円状になるように形成されている。
よって、中央円周面72eの上端72fは、第1上平面72aおよび第2上平面72cに対して上方に凹状に形成されている。中央円周面72eの下端72gは、第1下平面72bおよび第2下平面72dに対して下方に凹状に形成されている。
表面層75は、開口部72の内周面に設けられることにより肉厚寸法T5を周方向(矢印D方向)や軸方向(矢印C方向)で異ならせるように構成したもので、その他の構成は実施例1の表面層51と同様である。
具体的には、表面層75は、開口部72の内周面に設けられることにより、一端側に平面状に形成された第1上平面層75aおよび第1下平面層75bと、他端側に平面状に形成された第2上平面層75cおよび第2下平面層75dと、中央に円状に形成された中央円周面層75eとを有する。
第1上平面層75a、第1下平面層75b、第2上平面層75cおよび第2下平面層75dは、表面層75の他の部位より肉厚寸法T5が小さく形成されている。よって、表面層75の肉厚寸法T5を周方向(矢印D方向)で異ならせることができる。環状に形成された中央円周面層75eのうち上端75fおよび下端75gは、第1上平面層75a、第1下平面層75b、第2上平面層75cおよび第2下平面層75dより肉厚寸法T5が大きく形成されている。よって、表面層75の肉厚寸法T5を軸方向(矢印C方向)で異ならせることができる。
実施例3に係るブッシュ70によれば、表面層75の肉厚寸法T5を周方向(矢印D方向)で異ならせることにより、表面層75の周方向において表面層75の肉厚寸法T5が大きな第1肉厚部76を確保できる。さらに、表面層75の肉厚寸法T5を軸方向(矢印C方向)で異ならせることにより、表面層75の軸方向において表面層75の肉厚寸法T5が大きな第2肉厚部77を確保できる。
よって、トーション部15の左端部15a(図2)の捩れにより表面層75に生じた応力(負荷)を第1肉厚部76および第2肉厚部77に逃がすことができる。また、ブッシュ70を左取付ブラケット23とともに車体に締付け固定する際などに表面層75に生じた負荷を第1肉厚部76および第2肉厚部77に良好に分散させて表面層75内で好適に緩和できる。
これにより、表面層75から基材71の開口部72に作用する面圧を好適に調整することが可能になり、基材71のばね特性を安定的に発揮させることができる。さらに、表面層75から基材71の開口部72に作用する面圧を好適に調整することにより、界面75hに大きな負荷が作用することを抑えてブッシュ70の耐久性を高めることができる。加えて、表面層75に生じた負荷を第1肉厚部76および第2肉厚部77に良好に分散させることにより、表面層75に局部的なへたりや塑性変形が発生することを抑制できる。
ここで、表面層75の周方向(矢印D方向)に大きな第1肉厚部76を設け、表面層75の軸方向(矢印C方向)に第2肉厚部77を設けることにより、周方向(矢印D方向)の捩り負荷や軸方向(矢印C方向)の負荷に対して耐久性を高めることが可能である。
図11に示すように、実施例4によるブッシュ80は、表面層85の一部に肉厚寸法T6を大きく形成した一対の肉厚部86を形成し、一対の肉厚部86からブチルゴムを溶融状態で注入可能に構成したもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
表面層85に一対の肉厚部86を形成するために、基材81の開口部82に一対の凹部82aがスリット54、および締付け方向となるブッシュ80の上下端を避けるようにそれぞれ対向して形成されている。基材81は、開口部82に一対の凹部82aが形成されたもので、その他の構成は実施例1の基材45と同様である。一対の凹部82aは、開口部82の軸線83に交差する延長線84上に設けられ、開口部82の内周壁に沿って軸線83と平行に延出されている。
表面層85は、開口部82の内周壁に一体に形成されることにより、表面層85に一対の肉厚部86を形成することができる。表面層85に一対の肉厚部86を形成することにより、一対の肉厚部86からブチルゴムを溶融状態で注入することができる。
実施例4によるブッシュ80によれば、ブチルゴムを溶融状態で注入可能な少なくとも1つの肉厚部86を表面層85に確保することにより、表面層85の肉厚寸法T7をより小さく抑えることができる。よって、スタビライザロッド14に路面から伝わる矢印B方向(図2)の振動でトーション部15に捩れが発生した場合、トーション部15の捩れを表面層85を経て基材81に良好に伝えることができる。これにより、ブッシュ80によるばね特性を確保することができる。
図12(a)、(b)に示すように、実施例5によるブッシュ90は、基材91の開口部92に環状の突出部93を設け、環状の突出部93で表面層95を軸方向(矢印C方向)に分割するように構成したもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
基材91は、開口部92に環状の突出部93を有するもので、その他の構成は実施例1の基材45と同様である。開口部92は、軸線方向(軸方向、矢印C方向)に対して中央に、基材91の一部91aから表面層95に向けて突出させた突出部93を有する。突出部93は、開口部92の内周壁から表面層95に向けて環状に突出し、環状の先端部93aは表面層95(挿通孔96)の内周面96aから露出している。
よって、トーション部15の左端部15a(図2)が表面層95の挿通孔96に挿通された状態において、突出部93の先端部93aが左端部15aに当接される。これにより、表面層95は、突出部93を境にして軸線方向(矢印C方向)に対して一方側の第1表面層97と、軸線方向(矢印C方向)に対して他方側の第2表面層98とに二分割された状態に形成される。第1表面層97および第2表面層98は、それぞれ環状に形成された表面層である。
以上説明したように、実施例5に係るブッシュ90によれば、表面層95を突出部93を境にして第1表面層97と第2表面層98とに二分割するようにした。よって、スタビライザロッド14に路面から伝わる矢印B方向(図2)の振動でトーション部15に捩れが発生した場合、トーション部15の捩れにより、表面層95に生じる応力(負荷)を、分割した第1表面層97および第2表面層98に分散させて表面層95の変形を抑制することができる。
これにより、表面層95(すなわち、第1表面層97および第2表面層98)が基材91に接合する界面95aに生じる負荷を抑えることができる。したがって、表面層95の界面95aを基材91に安定させた状態に接合することができるので、ブッシュ90の耐久性を高めることができる。
図13(a)、(b)に示すように、実施例6によるブッシュ100は、基材101の開口部102に一対の突出部103を設け、一対の突出部103で表面層105を周方向(矢印D方向)に分割するように構成したもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
基材101は、開口部102に一対の突出部103を有するもので、その他の構成は実施例1の基材45と同様である。一対の突出部103は、開口部102の軸線111に交差する延長線112上に設けられ、開口部102の内周壁に沿って軸線111と平行に直線状に延出されている。さらに、一対の突出部103は、開口部102の内周壁から表面層105に向けて突出され、先端部が表面層105(挿通孔106)の内周面106aから露出されている。
よって、トーション部15の左端部15a(図2)が表面層105の挿通孔106に挿通された状態において、突出部103の先端部103aが左端部15aに当接される。これにより、表面層105は、一対の突出部103を境にして周方向(矢印D方向)に対して第1表面層107と第2表面層108とに二分割された状態に形成される。第1表面層107および第2表面層108は、それぞれ半円弧状に形成された表面層である。
以上説明したように、実施例6に係るブッシュ100によれば、表面層105を一対の突出部103を境にして第1表面層107と第2表面層108とに二分割するようにした。よって、スタビライザロッド14に路面から伝わる矢印B方向(図2参照)の振動でトーション部15に捩れが発生した場合、トーション部15の捩れにより、表面層105に生じる応力(負荷)を、分割した第1表面層107および第2表面層108に分散させて表面層105の変形を抑制することができる。
これにより、表面層105(すなわち、第1表面層107および第2表面層108)が基材101に接合する界面105aに生じる負荷を抑えることができる。したがって、表面層105の界面105aを基材101に安定させた状態に接合することができるので、ブッシュ100の耐久性を高めることができる。
図14に示すように、実施例7によるブッシュ120は、基材45のブッシュスリット54にシール材122を備えたもので、その他の構成は実施例1の左ブッシュ20と同様である。
シール材122は、表面層51と同様にブチルゴムを用いて、表面層51から延出されるように基材45や表面層51に二色成形で一体に成形されている。前述したように、ブチルゴムは、粘着性(粘性)の高い特性を備えている。よって、ブッシュスリット54にシール材122を充填(成形)することにより、シール材122でブッシュスリット54を良好に粘着させることができる。これにより、ブッシュスリット54に毛細管現象などで水が浸入することをシール材122で抑えて、トーション部15の左端部15a(図2参照)および表面層51間のシール性を一層向上させることができる。
図15に示すように、実施例8によるブッシュ130は、ブッシュスリット54の延長線132上にサブスリット133を形成し、サブスリット133にサブシール材134を備えたもので、その他の構成は実施例7のブッシュ120と同様である。
サブスリット133は、ブッシュスリット54の延長線132上において表面層51から基材45の途中の部位45hまで直線状に形成されている。ブッシュ130にサブスリット133を形成することにより、基材45および表面層51を矢印A方向に良好に開放することが可能になる。これにより、ブッシュ130の挿通孔52をトーション部15の左端部15a(図2)に一層容易に嵌め込むことができる。
さらに、サブシール材134は、シール材122や表面層51と同様にブチルゴムを用いて、表面層51から延出されるように基材45や表面層51に二色成形で一体に成形されている。このように、サブスリット133にサブシール材134を充填(成形)することにより、サブシール材134でサブスリット133を良好に粘着させることができる。これにより、サブスリット133に毛細管現象などで水が浸入することをサブシール材134で抑えて、トーション部15の左端部15a(図2)および表面層51間のシール性を十分に確保することができる。
図16に示すように、実施例9によるブッシュ140は、開口部47の内周面47aにインターリング48の外周面が接するように設けられ、インターリング48の内周面に表面層51が一体に設けられたもので、その他の構成は実施例1のブッシュ20と同様である。
ここで、インターリング48の外周面は、上半割リンク部49および下半割リンク部49の各外周面49dで形成されている。また、インターリング48の内周面は、上半割リンク部49および下半割リンク部49の各内周面49eで形成されている。
開口部47の内周面47aにインターリング48を接触させ、インターリング48の内周面(上下の半割リンク部49の内周面49e)に環状の表面層51が一体に設けられている。このように、開口部47の内周面47aにインターリング48を接触させることにより、基材45(開口部47)の変形をインターリング48で抑えることができる。
よって、スタビライザロッド14(図2)の捩れにより表面層51に生じた応力(負荷)を開口部47の全域に好適に分散できる。これにより、表面層51に生じた負荷で開口部47に面圧の偏りが発生することを抑えてスタビライザロッド14を基材45で安定的に支持できる。
さらに、開口部47にインターリング48を接触させることにより、インターリング48の内周面(上下の半割リンク部49の内周面49e)に表面層51を直接一体的に設けることが可能になる。インターリング48は金属製の部材であり、インターリング48の内周面(上下の半割リンク部49の内周面49e)の寸法精度を高めることができる。これにより、インターリング48の内周面(上下の半割リンク部49の内周面49e)に表面層51を直接設けることにより、表面層51に備えた挿通孔52の寸法精度をさらに高めることができる。
本発明に係るブッシュは、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。例えば、前記実施例1〜9では、ストラット式のサスペンション装置にスタビライザロッドの支持構造10を適用した例について説明したが、これに限らないで、スタビライザロッドの支持構造10は任意の形式のサスペンション装置に適用することが可能である。
また、実施例1〜9では、スタビライザロッド14の左右のアーム部16,17をダンパー31に連結させた例について説明したが、これに限らないで、左右のアーム部16,17をナックルやサスペンションアームに連結させることも可能である。
さらに、実施例1〜9では、左右のブッシュ20,21を左右の取付ブラケット23,24で車体フレーム12に下方から取り付けた例について説明したが、これに限らないで、左右のブッシュ20,21を車体フレーム12に上方から取り付けることも可能である。
さらにまた、実施例3では、表面層75の肉厚寸法を周方向で異ならせ、かつ表面層75の肉厚寸法を軸方向で異ならせた例について説明したが、これに限定するものではない。例えば、表面層75の肉厚寸法を周方向のみで異ならせることも可能であり、また、表面層75の肉厚寸法を軸方向のみで異ならせることも可能である。
実施例4では、表面層85に一対の肉厚部86を形成し、一対の肉厚部86からブチルゴムを溶融状態で注入可能とした例について説明したが、これに限定するものではない。例えば、表面層85に一つの肉厚部86を形成することや、三つ以上の肉厚部86を形成することも可能である。
実施例5では、表面層95を第1表面層97および第2表面層98に二分割した例について説明したが、これに限らないで、三分割などの他の個数に分割することも可能である。
実施例6では、表面層105を第1表面層107および第2表面層108に二分割した例について説明したが、これに限らないで、三分割などの他の個数に分割することも可能である。
実施例1〜9では、自己粘着性を有する弾性材としてブチルゴムを例示したが、これに限定するものではない。例えば、他の例として、配合により基材に比して加硫度を低くするなどによりエネルギーロスを大きくした天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、およびニトリルゴム(NBR)などから選択される一種以上の他のゴムを使用することも可能である。
さらに、実施例1〜9では、インターリング48を上半割リンク部49および下半割リンク部49に二分割した例について説明したが、これに限らないで、C型の1ピース形状や、三分割などの他の個数に分割することも可能である。
さらにまた、前記実施例1〜9で示した車体フレーム、スタビライザロッド、ブッシュ、基材、基材層、開口部、インターリング、表面層、挿通孔、肉厚部、突出部およびシール材などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
本発明は、車体に設けられ、挿通孔にスタビライザロッドが挿通されることにより、スタビライザロッドを車体に支持可能なブッシュを備えた自動車への適用に好適である。
10…スタビライザロッドの支持構造、12…車体フレーム(車体)、14…スタビライザロッド、20,21…左右のブッシュ(ブッシュ)、45,61,71,81,91,101…基材、46…基材層、47,72,82,92,102…開口部、48…インターリング、51,65,75,85,95,105…表面層、52,96,106…挿通孔、60,70,80,90,100,120,130,140…ブッシュ、65a,65b…軸方向両端、86…肉厚部、93,103…突出部、93a,103a…突出部の先端部、122…シール材、D1…内径寸法(内径)、D2…外径寸法(外径)、T1,T5…表面層の肉厚寸法、T2a…基材の肉厚寸法、T2b…基材層の肉厚寸法。

Claims (9)

  1. スタビライザロッドを車体に支持するためのブッシュであって、
    前記車体に設けられ、前記スタビライザロッドを挿通可能にする開口部を有する基材と、
    前記基材に一体に設けられることにより、前記開口部に沿って配置されたインターリングと、
    前記インターリングの内側に自己粘着性を有する弾性材で前記基材の肉厚より薄肉状に一体形成され、前記スタビライザロッドが挿通可能な挿通孔を有する表面層と、
    を備えていることを特徴とするブッシュ。
  2. 前記表面層は、該表面層の肉厚寸法が、前記基材のうち前記インターリングと前記開口部との間の基材層の肉厚寸法よりも小さくなるよう形成されており、
    前記スタビライザロッドが前記挿通孔に挿通している状態において、前記基材層の肉厚寸法が前記表面層の肉厚寸法よりも大きくなるよう形成されている、請求項1記載のブッシュ。
  3. 前記基材は、前記表面層の軸方向両端を規制している、請求項1に記載のブッシュ。
  4. 前記表面層は、周方向において異なっている肉厚寸法を有している、請求項1に記載のブッシュ。
  5. 前記表面層の前記肉厚寸法は、軸方向で異なっている、請求項4に記載のブッシュ。
  6. 前記表面層は、その一部に肉厚寸法が大きく形成された肉厚部を有し、前記肉厚部から前記自己粘着性を有する弾性材を溶融状態で注入可能とした、請求項1に記載のブッシュ。
  7. 前記基材の一部から前記表面層に向けて突出し、突出した突出部の先端部を前記表面層から露出させて前記スタビライザロッドに当接させ、前記表面層は、前記突出部を境に分割された状態に成形されている、請求項1に記載のブッシュ。
  8. 前記開口部を開放するスリットが形成され、前記スリットに前記自己粘着性を有する弾性材が前記表面層から延出されている、請求項1に記載のブッシュ。
  9. 前記開口部の内周面に前記インターリングの外周面が接するように設けられ、前記インターリングの内周面に前記表面層が一体に設けられている、請求項1に記載のブッシュ。
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