【解決手段】軸部材は、径方向の外側へ突出する球状の凸部を軸方向の中央に備え、筒部材は、軸部材の径方向の外側に配置される。筒部材の内周面と軸部材の外周面とを結合するゴム弾性体は、軸方向の内側へ向かって凹むすぐり部が軸方向の端面に形成される。筒部材は、ゴム弾性体が結合される一対の第1部および第2部を備えている。第2部は第1部よりも軸方向の外側に位置し、軸方向の外側へ向かうにつれて内周面の直径が次第に大きくなる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の第1実施の形態における防振ブッシュ10の軸線Oを含む断面図であり、
図2は一部を拡大した防振ブッシュ10の断面図である。
【0013】
図1に示すように防振ブッシュ10は、軸部材11と、軸部材11と離隔して軸部材11の径方向の外側に配置される筒部材20と、軸部材11と筒部材20とを結合するゴム弾性体30とを備えている。防振ブッシュ10は、自動車のサスペンション機構などに用いられるアーム(図示せず)と車体に取り付けられたブラケット(図示せず)とを弾性的に結合する。
【0014】
軸部材11は、軸線Oに沿って貫通する穴部12が形成された金属製の部材である。穴部12には、軸部材11をブラケット(図示せず)に固定するためのボルト(図示せず)が挿通される。軸部材11は、軸方向(軸線O方向)の中央に設けられる凸部13と、凸部13の軸方向の外側に位置する一対の周辺部15とを備えている。
【0015】
凸部13は、外周面14が、周辺部15の外周面16に対して径方向の外側に膨らんだ部分である。凸部13は、周方向の全周に亘って連続して突出する球状に形成されている。軸線Oを含む断面において、凸部13の外周面14は、軸方向の中央から軸方向の外側へ向かうにつれて直径が次第に小さくなる円弧状に形成されている。
【0016】
周辺部15は、一定の直径をもつ外周面16が軸方向に延びる円筒状の部分である。凸部13及び周辺部15は、その境界17において外周面14,16が滑らかに連絡する。凸部13の外周面14は、軸線Oを含む断面において、軸線O上に中心Cをもつ仮想円18の一部である。
【0017】
筒部材20は、軸部材11よりも直径が大きい円筒状の金属製の部材である。筒部材20は、アーム(図示せず)に圧入される。筒部材20は、軸方向の長さが、軸部材11の軸方向の長さより小さく設定されている。筒部材20は、軸方向の中央に設けられる第1部21と、第1部21の軸方向の外側に位置する一対の第2部23とを備えている。
【0018】
第1部21は、凸部13の径方向の外側に配置される部分であり、内周面22が、周方向の全周に亘って連続して径方向の外側に凹んでいる。軸線Oを含む断面において、第1部21の内周面22は、軸方向の中央から軸方向の外側へ向かうにつれて直径が次第に小さくなる円弧状に形成されている。第2部23は、周辺部15の径方向の外側に配置される部分であり、軸方向の外側へ向かうにつれて内周面24の直径が次第に大きくなる。
【0019】
本実施の形態では、第2部23の内周面24は、軸線Oを含む断面において直線状に形成されている。第1部21及び第2部23は、その境界25において内周面22,24が滑らかに連絡する。第1部21の内周面22は、軸線Oを含む断面において、軸線O上に中心Cをもつ仮想円26の一部である。仮想円18,26は中心Cが同じ同心円である。
【0020】
ゴム弾性体30は、軸部材11の凸部13及び周辺部15の外周面14,16と筒部材20の第1部21及び第2部23の内周面22,24とに加硫接着されている。ゴム弾性体30は、軸方向の内側へ向かって凹むすぐり部31が軸方向の端面に形成されている。すぐり部31は、ゴム弾性体30の周方向の全周に亘って連続して形成されている。
【0021】
すぐり部31は、軸線Oを含む断面において、径方向の中央から径方向の内側および外側へ向かうにつれてゴム弾性体30の軸方向の長さが次第に大きくなる円弧状に形成されている。軸線Oを含む断面において、すぐり部31は仮想円26と交差し、
図2に示すように、すぐり部31の軸方向の底部32は仮想円26の内側(中心C側)に存在する。これにより、軸部材11と筒部材20とが相互に傾斜するこじり方向のばね定数を小さくできる。
【0022】
ゴム弾性体30の軸方向の端面にすぐり部31が形成されることにより、すぐり部31の径方向の内側に第1ゴム部33が形成され、すぐり部31の径方向の外側に第2ゴム部34が形成される。第1ゴム部33は、軸部材11の周辺部15の外周面16に加硫接着されている。第2ゴム部34は、筒部材20の第2部23の内周面24に加硫接着されている。
【0023】
第1ゴム部33及び第2ゴム部34は、軸方向の外側へ向かうにつれて径方向の厚さが次第に薄くなるように設定されている。第1ゴム部33及び第2ゴム部34の質量を抑制するためである。第1ゴム部33は、軸方向の長さが、第2ゴム部34の軸方向の長さより大きく設定されている。ゴム弾性体30と軸部材11との接着面積を確保するためである。
【0024】
すぐり部31は、底部32が、周辺部15の径方向の外側に位置し、第2部23の径方向の内側に存在する。第2部23は、第2部23の軸方向の内側の端(境界25)が、周辺部15(周辺部15の軸方向の内側の端である境界17を含む)の径方向の外側に存在する。軸線Oを含む断面において、第2部23の内周面24を延長した仮想直線27と軸線Oとのなす角θは45°以下に設定されている。
【0025】
なお、
図2に示すように境界17は、軸線Oを含む断面において、周辺部15の外周面16を延長した直線と仮想円18との交点を通る、軸線Oへの垂線と軸部材11との交点である。境界25は、軸線Oを含む断面において、第2部23の内周面24と仮想円26との交点を通る、軸線Oへの垂線と筒部材20との交点である。
【0026】
次に防振ブッシュ10の製造方法について説明する。まず、筒部材20の加工前のワーク(図示せず)と軸部材11とをそれぞれ準備する。ワークは、最終製品である防振ブッシュ10の筒部材20に比べて、内径および外径を全体的に一回り大きくした円筒状の部材である。このワークの内周面を切削して第1部21の内周面22を形成し、併せて第2部23の内周面24をワークの切削加工により形成する。第1部21の切削加工に併せて第2部23を形成できるので、第2部23を有する筒部材20の製造コストの増加を抑制できる。
【0027】
次に、必要に応じて化成皮膜形成等の加硫接着用の前処理を軸部材11及びワークに施した後、ゴム弾性体30の成形用金型(図示せず)のキャビティ内に軸部材11及びワークをセットする。成形用金型を型閉じしてキャビティ内へ所定のゴム材料を充填した後、加熱等の加硫処理を施すことにより、ゴム弾性体30を加硫成形すると共にゴム弾性体30を軸部材11及びワークに加硫接着する。これにより、軸部材11及びワークにゴム弾性体30が加硫接着された加硫成形品(図示せず)が得られる。
【0028】
次に、放射状に複数に分割されたダイスをもつ絞り加工用の金型(図示せず)のダイスを加硫成形品のワークの外周面に押し当て、第1部21及び第2部23の断面形状を実質的に維持したまま、最終製品である防振ブッシュ10の筒部材20の内径および外径となるようにワークを縮径する。これにより、軸部材11及び筒部材20を結合するゴム弾性体30に径方向の予圧縮が与えられた防振ブッシュ10が得られる。
【0029】
防振ブッシュ10は、例えば、軸部材11の穴部12に挿通されたボルト(図示せず)が自動車の車体に固定されることにより、軸部材11が車体に固定される。一方、自動車のサスペンション機構を構成するアーム(図示せず)に筒部材20が圧入される。防振ブッシュ10は、自動車の略前後方向に軸線Oを向け、自動車の略左右方向に軸線Oと直交する軸直角方向を向けて、車体とアームとを弾性的に結合する。
【0030】
防振ブッシュ10は、自動車の走行安定性の確保などを目的として、軸直角方向の高ばね特性が要求され、自動車の乗り心地の確保などを目的として、こじり方向の低ばね特性が要求される。防振ブッシュ10に入力される軸直角方向やこじり方向の荷重が大きくなると、ゴム弾性体30が圧縮されて軸方向の端部が膨れ、これが繰り返されると端部にシワが発生するおそれがある。シワはゴム弾性体30の亀裂の原因となり易い。
【0031】
これに対して防振ブッシュ10は、軸方向の外側へ向かうにつれて内周面24の直径が次第に大きくなる第2部23が、第1部21よりも筒部材20の軸方向の外側に位置する。第2部23にゴム弾性体30が結合するので、すぐり部31の無荷重時の径方向の長さ(ゴム弾性体30の表面に沿った長さ)を大きくできる。その結果、第2部23が形成されていない防振ブッシュに比べて、軸直角方向やこじり方向の荷重が入力されたときのゴム弾性体30の軸方向の端部の圧縮ひずみを小さくできる。ゴム弾性体30の膨れやシワの発生を抑制できるので、第2部23が形成されていない防振ブッシュに比べて、ゴム弾性体30の耐久性を向上できる。
【0032】
すぐり部31は、第2部23の径方向の内側に底部32が存在するので、第1部21において軸直角方向のばね特性を確保し、こじり方向のばね特性に第2部23が影響を与え難くできる。よって、防振ブッシュ10は、軸直角方向の高ばね特性とこじり方向の低ばね特性とを確保できる。
【0033】
防振ブッシュ10は、第2部23の軸方向の内側の端(境界25)が、凸部13の軸方向の外側に位置する周辺部15(境界17を含む)の径方向の外側に存在する。その結果、凸部13の径方向の外側に位置する第1部21の内周面22の面積を確保できる。第1部21の内周面22と凸部13の外周面14とにゴム弾性体30が結合するので、第2部23の存在下においても、防振ブッシュ10の軸直角方向の高ばね特性を確保できる。
【0034】
防振ブッシュ10は、軸線Oを含む断面において、第2部23の内周面24と軸線Oとのなす角θが45°以下に設定されている。その結果、圧縮荷重によるゴム弾性体30の軸方向の端部の膨れやシワの発生を抑制できる。また、ゴム弾性体30の軸方向の端部の引張ひずみを抑制できる。よって、ゴム弾性体30の耐久性を向上できる。
【0035】
ここで、第2部23の内周面24と軸線Oとのなす角θが45°より大きくなるにつれ、こじり方向や軸方向の荷重の入力によりすぐり部31の引張ひずみが大きくなる傾向がみられ、ゴム弾性体30の耐久性に影響を及ぼすおそれがある。なす角θを45°以下に設定することにより、この傾向を抑制できる。
【0036】
次に
図3を参照して第2実施の形態について説明する。第2実施の形態では、軸部材11と筒部材20との間に中間筒41が配置される場合について説明する。なお、第1実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
図3は第2実施の形態における防振ブッシュ40の軸線Oを含む断面図である。
【0037】
図3に示すように防振ブッシュ40は、筒部材20の径方向の内側に配置される中間筒41と、中間筒41が介在した状態で軸部材11と筒部材20とを結合するゴム弾性体50とを備えている。中間筒41は、直径が、軸部材11よりも大きく筒部材20よりも小さい円筒状の金属製の部材である。中間筒41は、軸部材11及び筒部材20よりも薄肉の部材であって、軸方向の長さが、軸部材11及び筒部材20の軸方向の長さより小さく設定されている。中間筒41は、軸方向の中央に設けられる第1拡径部42と、一対の中間部44を挟んで第1拡径部42の軸方向の外側に位置する一対の第2拡径部45とを備えている。
【0038】
第1拡径部42は、凸部13の径方向の外側に配置される部分であり、内周面43が、中間部44に対して、周方向の全周に亘って連続して径方向の外側に凹んでいる。軸線Oを含む断面において、第1拡径部42の内周面43は、中央から軸方向の外側へ向かうにつれて直径が次第に小さくなる円弧状に形成されている。中間部44は、同一の直径をもつ円筒状の部分である。
【0039】
第2拡径部45は、周辺部15の径方向の外側に配置される部分であり、軸方向の外側へ向かうにつれて内周面46の直径が中間部44に対して次第に大きくなる。第1拡径部42及び第2拡径部45は、中間部44との境界47,48において、それぞれ内周面が滑らかに連絡する。
【0040】
ゴム弾性体50は、軸部材11と中間筒41とを結合するゴム状の第1弾性部51と、中間筒41と筒部材20とを結合するゴム状の第2弾性部54とを備えている。第1弾性部51は、軸部材11の凸部13及び周辺部15の外周面14,16と中間筒41の第1拡径部42、中間部44及び第2拡径部45とに加硫接着されている。第2弾性部54は、中間筒41の第1拡径部42、中間部44及び第2拡径部45と筒部材20の第1部21及び第2部23の内周面22,24とに加硫接着されている。
【0041】
第1弾性部51は、軸方向の内側へ向かって凹むすぐり部52が軸方向の端面に形成されている。すぐり部52は、第1弾性部51の周方向の全周に亘って連続して形成されている。すぐり部52は、軸線Oを含む断面において、中央から径方向の内側および外側へ向かうにつれて第1弾性部51の軸方向の長さが次第に大きくなる円弧状に形成されている。軸線Oを含む断面において、すぐり部52は仮想円26と交差し、すぐり部52の軸方向の底部53は仮想円26の内側(中心C側)に存在する。これにより、軸部材11と筒部材20とが相互に傾斜するこじり方向のばね定数を小さくできる。
【0042】
第2弾性部54は、軸方向の内側へ向かって凹むすぐり部55が軸方向の端面に形成されている。すぐり部55は、第2弾性部54の周方向の全周に亘って連続して形成されている。すぐり部55は、軸線Oを含む断面において、中央から径方向の内側および外側へ向かうにつれて第2弾性部54の軸方向の長さが次第に大きくなる円弧状に形成されている。
【0043】
すぐり部52,55は、軸方向の底部53,56が、周辺部15の径方向の外側に位置し、第2部23の径方向の内側に存在する。第2拡径部45は、第2拡径部45の軸方向の内側の端(境界48)が、周辺部15(周辺部15の軸方向の内側の端である境界17を含む)の径方向の外側に存在する。軸線Oを含む断面において、第2拡径部45の内周面46を延長した仮想直線(図示せず)と軸線Oとのなす角θは45°以下に設定されている。
【0044】
防振ブッシュ40は、中間筒41があるので、中間筒41を備えていない第1実施の形態における防振ブッシュ10に比べて、ねじり方向および軸方向のばね定数を小さくできる。また、筒部材20に第2部23が形成されているので、第1実施の形態で説明したように、ゴム弾性体50の軸方向の端部の圧縮ひずみを抑制できる。ゴム弾性体50の膨れやシワの発生を抑制できるので、ゴム弾性体50の耐久性を確保できる。
【実施例】
【0045】
本発明を実施例により説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0046】
(実施例)
第1実施の形態で説明した防振ブッシュ10を実施例における防振ブッシュとした。この防振ブッシュ10は、筒部材20に形成された第2部23の内周面24と軸線Oとのなす角θは17°であった。防振ブッシュ10の筒部材20を固定し、筒部材20の軸線Oに対して軸部材11の軸線Oが10.5°傾くまで、こじり方向に6.9kNの荷重を軸部材11に入力した。ゴム弾性体30のうち軸部材11と筒部材20とに挟まれた部分の圧縮ひずみは46.8%であった。
【0047】
(比較例)
第2部23が形成されていない(第2部23の部分を円筒管にした)以外は実施例における防振ブッシュと同様にして、比較例における防振ブッシュを準備した。防振ブッシュの筒部材を固定し、筒部材の軸線に対して軸部材の軸線が10.5°傾くまで、こじり方向に6.9kNの荷重を軸部材に入力した。ゴム弾性体のうち軸部材と筒部材とに挟まれた部分の圧縮ひずみは54.2%であった。
【0048】
また、比較例における防振ブッシュの筒部材を固定し、筒部材の軸線に対して軸部材の軸線が9°傾くまで、こじり方向に6.9kNの荷重を軸部材に入力した。ゴム弾性体のうち軸部材と筒部材とに挟まれた部分の圧縮ひずみは47.7%であった。
【0049】
この実施例から、筒部材に第2部を設けることにより、ゴム弾性体の圧縮ひずみを小さくできることが明らかになった。その結果、圧縮されたゴム弾性体の膨れやシワの発生を抑制できるので、ゴム弾性体の耐久性を向上できる。
【0050】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、軸部材11、筒部材20及び中間筒41の大きさや形状、第2部23の軸方向の長さ等は適宜設定できる。
【0051】
上記各実施の形態では、軸部材11、筒部材20及び中間筒41が金属製の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸部材11、筒部材20及び中間筒41のいずれか又は全てを合成樹脂製にすることは当然可能である。また、上記各実施の形態では、一体物の軸部材11や筒部材20について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸部材11や筒部材20をそれぞれ複数の部材に分割し、その複数の部材を突き合わせて軸部材11や筒部材20を構成することは当然可能である。
【0052】
上記各実施の形態では、筒部材20の第1部21と第2部23とが隣接する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第2実施の形態における防振ブッシュ40の中間筒41の中間部44のように、第1部21と第2部23との間に筒状の中間部を介在させることは当然可能である。第1部21と第2部23との間に設けた中間部の軸方向の長さを適宜設定することにより、筒部材20の軸方向の長さを任意に設定できる。
【0053】
上記各実施の形態では、軸線Oを含む断面において、凸部13の外周面14が、仮想円18の一部である円弧状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸線Oを含む断面において、凸部13の外周面14の一部を扁平させることは当然可能である。また、上記各実施の形態では、軸線Oを含む断面において、第1部21の内周面22が、仮想円26の一部である円弧状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸線Oを含む断面において、第1部21の内周面22の一部を扁平させることは当然可能である。これらの場合も、筒部材20に第2部23が形成されているので、ゴム弾性体30,50の圧縮ひずみを抑制できる。
【0054】
上記各実施の形態では、軸線Oを含む断面において、筒部材20の第2部23の内周面24が直線状に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。軸線Oを含む断面において内周面24が曲線状となるように、第2部23の内周面24を形成することは当然可能である。軸線Oを含む断面において内周面24が曲線状の場合には、内周面24は、径方向の内側に凸、径方向の外側に凸のいずれも可能である。
【0055】
軸線Oを含む断面において、第2部23の内周面24が曲線状の場合には、第2部23の内周面24に第2ゴム部34が接する部分の軸方向の最も外側と第2部23の境界25とを通る直線と、軸線Oと、のなす角を第2部23の内周面24と軸線Oとのなす角θとする。
【0056】
上記第2実施の形態では、中間筒41に第2拡径部45が形成される場合について説明したが、第2拡径部45は省略できる。中間筒41の第2拡径部45が省略されていても、筒部材20に第2部23が形成されているので、第2部23によって第2弾性部54の軸方向の端部の圧縮ひずみを抑制し、第2弾性部54の耐久性を確保できる。
【0057】
上記第2実施の形態では、筒部材20に第2部23が形成される場合について説明したが、第2部23は省略できる。筒部材20の第2部23が省略されていても、中間筒41に第2拡径部45が形成されているので、第2拡径部45によって第1弾性部51の軸方向の端部の圧縮ひずみを抑制し、第1弾性部51の耐久性を確保できる。なお、筒部材20の第2部23が省略される場合には、中間筒41が、請求項1記載の筒部材に該当する。同様に第1拡径部42が、請求項1記載の第1部に該当し、第2拡径部45が、請求項1記載の第2部に該当する。
【0058】
上記第2実施の形態では、円筒状の中間部44が中間筒41に形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。中間筒41は中間部44を省略することが可能である。
【0059】
上記各実施の形態では説明を省略したが、軸部材11の周辺部15の外周面16に、径方向の内側へ向かって凹む凹部を設けることは可能である。軸部材11に凹部を設けることによって、筒部材20に形成された第2部23と協働して、ゴム弾性体30,50のすぐり部31,52,55の無荷重時の径方向の長さ(ゴム弾性体30,50の表面に沿った長さ)を大きく設定できる。すぐり部31,52,55の圧縮ひずみを抑制できるので、ゴム弾性体30,50の耐久性をより向上できる。
【0060】
上記各実施の形態では、自動車のサスペンション機構に防振ブッシュ10,40を組み込む場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の機構に防振ブッシュ10,40を組み込むことは当然可能である。他の機構としては、例えばエンジンマウントのトルクロッドが挙げられる。
方向の外側に存在する。これにより凸部の径方向の外側に位置する第1部の内周面の面積を確保できるので、請求項1又は2の効果に加え、軸直角方向の高ばね特性を確保できる効果がある。
すぐり部52,55は、軸方向の底部53,56が、周辺部15の径方向の外側に位置し、第2部23の径方向の内側に存在する。第2拡径部45は、第2拡径部45の軸方向の内側の端(境界48)が、周辺部15(周辺部15の軸方向の内側の端である境界17を含む)の径方向の外側に存在する。軸線Oを含む断面において、第2拡径部45の内周面46を延長した仮想直線