JP2003529730A - 流体弾性継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、異なる応力方向に沿って異なる流体圧機能を与える平行な流体回路（5，5'，6，6'）を含む流体弾性継手（1）に関する。この流体回路の数および構成は、応力のプロファイルおよび該継手の目的とする性能に依存する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、一般には「流体弾性継手」として知られる流体を含んだ弾性関節部
材に関し、また斯かる継手を得るための方法に関する。

【０００２】 連結器、スリーブ継手、またはブッシュとも呼ばれるこのような継手は、特に
、自動車工学の分野の懸架システムにおいて、または駆動システムを自動車本体
に結合するために使用される。

【０００３】 これらの流体弾性継手は、一般に、少なくとも一つの変形可能な要素によって
相互連結された、外部アーマチャーと本質的に同軸の内部アーマチャーからなっ
ており、一般的には二重の役割を有している。それらは一方では、それらが結合
している剛性要素の間での自由度を可能にし、他方において、それらは道路また
はエンジンから自動車本体に伝わる振動または衝撃の大部分を吸収する。この減
衰特性を改善するために、流体が、当該継手に加わる変形の関数として作業チャ
ンバーの間を循環する。前記流体の慣性は反作用力を生じ、その特性は、加わる
負荷周波数の関数として変化する。一般に、この反作用力の影響は、負荷と反作
用力の結果との間に導入された位相シフト角度によって測定される。もう一つの
特性パラメータは、当該継手の動的剛性が最小になる周波数である。作業チャン
バー、チャンネルおよび変形要素の特性を選択することによって、流体弾性継手
の応答性を所定の負荷プロファイル（周波数、振幅、方向）に適合させることが
できる。これは、流体を含まない従来の継手に比較して、明かに改善された減衰
を与える。

【０００４】 しかし、流体弾性継手は、一般に方向が異なる幾つかの負荷を受けるので、異
なる応答性（即ち、負荷の方向に従って異なる特性）が望ましい。流体弾性継手
の設計における困難性は、これらの特殊な特性が相互に独立して存在するのを可
能にすることである。異なる方向の特性に本来的に関連しているパラメータが変
更されるときに、一つの方向における特別の設計により与えられる利点が失われ
る事例は稀なことではない。異なる方向において非常に異なる挙動は必然的に独
立ではなく、実際にそのようなことは殆どない。

【０００５】 同様に、流体弾性継手は、夫々の方向において周波数および振幅が経時的に変
化する負荷を受けることが多く、従って可能な最も広い負荷範囲に適合した応答
性を有するのが望ましい。即ち、何れか一点における特性が、他点での特性を改
善するために犠牲にされざるを得ないことを許容することなく、その範囲内での
幾つかの動作点を調節できることが望ましいであろう。 従って、本発明の一つの目的は、負荷の方向および種類に応じて異なる挙動を
可能にすると同じに、これら種々の挙動の相互依存性が制限される流体弾性継手
である。

【０００６】 この目的は、本質的に同軸的な内部アーマチャーおよび外部アーマチャーを具
備した流体弾性継手であって、前記アーマチャーが、その軸に沿って実質的に平
行な流体回路を含むエラストマースリーブに取付けられる流体弾性継手によって
達成される。 本発明の種々の原理およびその好ましい実施例は、添付の図面の記載を補助と
して、より良く理解されるであろう。

【０００７】 図１は、本発明による流体弾性継手（1）の半径方向断面である。内部アーマ
チャー（3）および外部アーマチャー（2）は、エラストマースリーブ（4）によ
って結合されている。従って、一方のアーマチャーは、他方に対して半径方向お
よび軸方向の両方に動くことができる。

【０００８】 図２は、方向ＡＡから見た、図１の流体弾性継手（1）の破線ＺＯＸに沿った
断面図である。この例において、流体弾性継手は、軸ＯＹに沿って本質的に相互
に平行に、即ち、並列して配置された四つの独立した主要な流体回路（5，5'，6
，6'）を含んでいる。「流体回路」は、少なくとも二つのチャンバーおよびこれ
らチャンバーを連結する少なくとも一つのチャンネルを含む回路を意味する。こ
の概略的な表現は、異なる回路の横断面の変形を示している。この図から、継手
の両端における回路（5，5'）は、平面ＯＸＹ（図１の水平面）において減少し
た断面を有することが明らかである。この断面の縮小は、軸ＯＺ（図１の半径方
向軸）に沿った継手の振動挙動に影響する。この場合の継手の中心に位置する回
路（6，6'）は、ＯＹＺ面（図１の垂直軸面）における減少した断面を有する。
この断面の減少は、軸ＯＸ（図１の半径方向軸）に沿った継手の振動挙動に直接
影響する。この方法において、本発明の流体弾性継手は、異なる負荷軸に沿った
異なる挙動を組合せる。これらの挙動は相対的に独立である。

【０００９】 流体回路の形状は、ここでは全体に概略的な方法で説明され、また本発明の原
理を例示するために軸は任意に選択される。特に、エラストマースリーブ（4）
の環状突起は、液圧動作および機械的力（半径方向の圧縮、軸方向の捻れ、円錐
形の捻れ等）の伝達に適した如何なる形状を有していてもよい。当業者は、これ
らのチャンバーおよそれらを連結するチャンネルを、与えられた方向に沿って、
また所定の負荷プロファイルのために望ましい応答の関数として構成する方法を
理解するであろう。必要な回路の数もまた変化させることができ、それは特に、
想定される負荷プロファイルの複雑さに依存することが容易に理解される。

【００１０】 例えば、図２に記載された本発明の継手は、略250 Hzで最小であるＯＸ方向に
沿った動的硬さ（例えば、本体への振動型の伝達を制限するため）を有すること
ができ、また略100 Hzで最小であるＯＺ方向に沿った動的硬さ（例えば、本体に
組立てられた懸架システムにより発生される振動の伝達を制限するため）を有す
ることができる。

【００１１】 本発明による流体弾性継手の適用のもう一つの興味ある例は、回路が本質的に
同一の方向で異なる最小動的剛性を生じるように構成され得る結果、各回路の異
なる応答性の重ね合わせにより、剛性が本質的に最小であるような大きな周波数
範囲を有する全体の継手応答性が得られることである。このような結果は、従来
技術の継手では不可能である。

【００１２】 勿論、本発明による継手は多数の回路を組合せても良く、また上記で述べた両
方の適合モードを合体させてもよい。こうして、同定された負荷モードに対応す
る夫々の方向は、望ましい応答性に応じて、一つ、二つまたは幾つかの同様のま
たは異なる流体回路と関連し得る。

【００１３】 円錐形の変形（例えば軸ＯＸの回りでのアーマチャーの相対的回転）の際に液
圧動作に影響するために、チャンネルは、例えば外部アーマチャー（2）に沿っ
て、またはエラストマースリーブ（4）の環状突起を貫通するダクトを通して、
隣接する回路を連結されてもよい。このような連絡の存在もまた、継手を流体で
満たす操作を容易にすることができる。

【００１４】 ここでは、回路はループとして表されており、即ち、それらは継手の軸回りに
リングを形成するが、この構成は限定的ではない。実際に、それ自身公知の液圧
動作の原理は、リングが遮断されても同様に適用される。更に、流体チャンネル
が望ましい大きさで与えられるように、各回路は当該継手の軸回りに一回未満、
または一回以上延長されてもよい。この場合、例えば、利用可能な空間または製
造に関連した理由で、前記回路は当該継手の軸に対して僅かに斜めに構成しても
よい。

【００１５】 図３〜図６は、本発明による流体弾性継手（11，12）の好ましい実施例を示し
ている。明瞭化のために、これらの図は如何なる断面変化も示していない。この
ような構成は、一定の応用においては満足な方法で流体圧的に動作し得るが、こ
れら好ましい形態の製造によって、先に述べた想定される断面変化を得ることが
できるのは明かである。

【００１６】 図３および図４は、図１および図２と同様の図である。エラストマースリーブ
（14）は、単一の材料または異なる材料から一以上の操作で、夫々の環状突起に
ついて、内部アーマチャー（13）上にモールドまたは押出すことができる。剛性
リング（19，19'）（図１および図２に対する追加）は、公知の方法で、環状突
起に結合することができる。これらの剛性リング（19，19'）は、外部アーマチ
ャー（12）が、永久的な半径方向の圧縮によって着座されること（それ自体公知
の方法で）を可能にする。好ましくは、シーリング（18）が流体回路の漏れがな
いことを保証する。このシーリングは、エラストマースリーブ（14）のモールド
の際に形成すればよい。これらの図が示唆するように、エラストマースリーブ（
14）、内部アーマチャー（13）および適切な場合には剛性リング（19，19'）の
組立てを大きな長さで、または連続的に（無限の長さで）行い、次いで、与えら
れた継手に必要な長さを切出し、その上に外部アーマチャー（12）を据込みによ
り着座させればよい。流体回路（15）は、例えば一方または他方のアーマチャー
に形成されたオリフィスを通しての吸引により、または外部アーマチャーのすり
合わせの際の浸漬により充填することができる。当該継手の両端は漏れないこと
が不可欠であるが、これは回路間では必須ではない。この理由で、ここに示され
た中央の三つの剛性リング（19'）は、別の変形例では省略してもよい。

【００１７】 図５および図６は、もう一つの製造方法を示している。図５は、基本要素（20
）の斜視図である。図６は、相互に軸方向に隣接して配置された複数の基本要素
（20）からなり、それらの間に独立した流体回路（25）が形成された流体弾性継
手（21）の軸方向断面の半図である。基本要素（20）は、エラストマースリーブ
（24）によって結合された内部副アーマチャー（26）および外部副アーマチャー
（29）を有している。外部（28）および内部（27）のシールジョイントが、対応
する副アーマチャーに取り付けられている。基本要素（20）は、内部アーマチャ
ー（23）および外部アーマチャー（22）を介して組立てられる。先に説明したよ
うに、これらの結合は据込み、圧縮嵌合、接着、加硫結合または何れかの方法に
よって行われる。スリーブ（24）のプロファイルは、二つの隣接または離間した
要素（20）の間の流体回路（25）を形成する。可変数の異なる基本要素が自由に
選択された向きおよび間隔で組立てられることを可能にするという、本発明を実
施するこの方法の利点を理解することは容易である。当然ながら、非常に多様な
プロファイル、厚さ、性質、剛性または高さのスリーブ（24）を使用することが
できる。こうして、設計段階および小規模製造の両方において、このモジュール
方式は重要な最適化を可能にする。捻りバネとしても作用する継手（先の説明参
照）の場合には、この自由度の大きい適合は、捻れ硬さの適合と平行して、調節
段階における自動車の全ての振動パラメータを確立するために特に有用である。

【００１８】 或いは、図１に関連して先に述べたように、各基本要素（20）は、そのスリー
ブ（24）の中に一以上の流体回路を含むことができる。次いで、組立てたときに
、全体として夫々が望ましい挙動を与えるそれ自身の流体弾性機能を有する複数
の基本要素から、本発明の継手が作製される。当然ながら、この構成は、各基本
要素に属する回路間、および隣接する要素間に形成されるキャビティー間の流体
連絡を伴って、または伴わずに、先の段落で説明した構成と組合せることができ
る。

【００１９】 好ましくは、最初に説明したその連結および減衰の役割の以外に、本発明によ
る継手は、例えばWO97/47486に記載されたタイプのホイールアーム懸架の関連に
おいて、捻りバネとして作用するように設計される。従って、その軸回りの捩れ
において極めて剛性であること、軸方向の並進において比較的剛性であること、
および半径方向の非常に低い静的および動的硬さを有することのうちの一つ以上
を有する、流体弾性継手を得るのが望ましいであろう。これは図に記載した構成
によって達成され、ここでは単ブロックコンポーネントに比較して、捩れを受け
る断面が僅かだけ小さくされるが、半径方向の剛性は弾性スリーブにおける流体
キャビティーによって顕著に減少され、これらキャビティーはゴムの飽和を防止
する。

【００２０】 当然ながら，本発明による流体弾性継手の断面は、図示したような円形プロフ
ァイルに限定されない。この構成は最も普通のものであるが、他のプロファイル
を有する継手でも、本発明の原理の同じ効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明による流体弾性継手の半径方向の断面図である。

【図２】 図２は、本発明による流体弾性継手の軸に沿った断面図である。

【図３】 図３は、本発明による流体弾性継手の半径方向の断面図である。

【図４】 図４は、本発明による流体弾性継手の軸に沿った断面図である。

【図５】 図５は、本発明による流体弾性継手の基本的構造要素の斜視図である。

【図６】 図６は、本発明による流体弾性継手の軸に沿った断面図である。

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部アーマチャー（3，13，23）および本質的に同軸の外部
   アーマチャー（2，12，22）を具備し、これらアーマチャーはエラストマースリ
   ーブ（4，14，24）に取付けられ、該エラストマースリーブはその軸（ＯＹ）に
   沿った本質的に平行な流体回路（5、5'、6，6'，25）を有する流体弾性継手（1
   ，11，21）。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の流体弾性継手において、その軸（ＯＹ）回
   りの捩れにおける負荷された懸架バネとして作用することを目的としたことを特
   徴とする流体弾性継手。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の流体弾性継手において、内部アー
   マチャー（23）と外部アーマチャー（22）との間に相互に隣接して配置された複
   数の基本要素（20）からなり、各基本要素はエラストマースリーブ（24）に取付
   けられた外部副アーマチャー（29）および内部副アーマチャー（26）を備え、前
   記流体回路（25）は前記基本阻止（20）の間に形成されることを特徴とする流体
   弾性継手。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載の流体弾性継手において、
   前記流体回路は、異なる負荷方向において最小の動的硬さを示すように構成され
   ることを特徴とする流体弾性継手。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れか1項に記載の流体弾性継手において、
   前記流体回路は、実質的に共通の負荷方向に沿って異なる最小の動的剛性を示す
   用に構成されることを特徴とする流体弾性継手。