JP2005505734A

JP2005505734A - 流体弾性ボールジョイント

Info

Publication number: JP2005505734A
Application number: JP2003536633A
Authority: JP
Inventors: フォントネエティアンヌド; フィリッペスーイリ
Original assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Current assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2005-02-24
Also published as: WO2003033936A1; CN1281879C; FR2830911A1; DE60214212T2; US20050035506A1; ATE337503T1; DE60214212D1; EP1436524A1; CN1571895A; US7540478B2; EP1436524B1; ES2271374T3; FR2830911B1

Abstract

【課題】円錐変形を受けても長い作動寿命を有する上記形式の流体弾性ジョイントを提供することにある。
【解決手段】本発明は２つの部品を組付けるのに使用される流体弾性ジョイントに関する。本発明のジョイントは、外側補強体（１）および内側補強体（３）を有し、各補強体は長手方向軸線を有しかつ一方の補強体が他方の補強体の周りに配置されている。ジョイントは更に、前記両補強体の間に配置された流体弾性スプリングを形成する第一組立体（５）を有する。第一組立体は弾性変形可能な第一要素（６）を有し、該第一要素は両補強体の間に、減衰流体（８）を収容する少なくとも１つの密封空間（９）を形成する形状を有している。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの構造部品を組付けかつこれらの部品間に伝達される振動を減衰させるための流体弾性ジョイントに関する。より正確には、本発明は、外側補強体および内側補強体を有し、各補強体は一方が他方の回りに配置され、かつそれぞれ、組付けられるべき前記部品の一方および他方の部品に固定され、前記両補強体間の相対変位を可能にすべく補強体間に配置される流体弾性スプリングを形成する組立体を更に有し、該組立体が、減衰流体を収容する少なくとも１つの密封空間を補強体間に形成する形状をもつ弾性変形可能な第一要素を有する形式のジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
これらのジョイントは、支持体、ストラット、スリーブまたは「ブシュ」という用語によっても呼ばれている。ジョイントは２つの主要機能、すなわち、組付けられる部品間に自由度を付与する機能、およびこれらの部品間の振動伝達を、意図した用途に従って大きい度合いまたは小さい度合いで減衰させる機能を有している。
自動車の構造分野では、これらのジョイントは特に、車両の主構造体すなわちボディに対するアクスル（車軸）またはホイール／アクスル組立体のサスペンション・トライアングル等の路面接触部材の組付けおよび振動減衰に使用されている。
この場合、これは、障害物に接触するホイールの後方移動のような、減衰を特に目指す車両の長手方向の変位モードである。車両の路面接触部材のレベルでの既知の振動源としてホイールのアンバランスもあり、タイヤの不均一性は、走行時に、ブレーキディスクおよび制動補助装置に欠陥をもたらす。路面接触部材の振動は、一般に、例えば１５〜２０Ｈｚの比較的低い共振周波数および例えば約１ｍｍ以上の比較的大きい振幅に特徴を有し、このため、減衰が適正になされないと、車両に乗っている人が振幅を感じ易くなる。
【０００３】
例えば、この形式の２つのジョイントを介して、Ｈと呼ばれる変形可能アクスルを車両のボディに固定することは知られている。これらのジョイントは、特に、コーナリング時のアクスルのメインテナンスを確保し、図９にはこのような組立体が示されている。
図９を参照すると、アクスル５１は、変形可能型のリア・アクスルである。リア・アクスル５１は横ビーム５２を有し、該横ビーム５２は撓まない剛性を有し、その両端部にはそれぞれの長手方向アーム５３ａ、５３ｂが支持されている。各長手方向アーム５３ａ、５３ｂにはそれぞれのホイール支持体が支持されており、該ホイール支持体には、後端部と呼ばれる第一端部にホイール５４ａ、５４ｂが取付けられ、かつ前端部と呼ばれる他端部にジョイント５５ａ、５５ｂが取付けられている。各ジョイントは、内側補強体および外側補強体のうちの一方の補強体を介して長手方向アームに固定され、かつ他方の補強体を介して車両のボディ（図示せず）に固定されている。
車両のコーナリング時に、一方で横方向慣性力Ｆ１がボディに作用し、他方で横方向慣性力Ｆ２がホイールに作用する。これらの慣性力Ｆ１、Ｆ２は、アクスル５１とボディとの間に変位を引起こし、該変位は、車両の横方向への直線移動および垂直軸線の回りの回転に分解される。アクスルのこのジョイントの変位および変形により車両はオーバステア状態になり、非常に大きいステアリングパワーをもつ後輪はステアリングロックを増大させ、これにより慣性力等が増大される。
【０００４】
この欠陥を矯正するため、セルフステアリング弾性ジョイントを使用することが考えられている。該弾性ジョイントの種々の方向（特に軸線方向および半径方向）の剛性は、反対側のアクスルの変位を生じさせるため、車両に連結された基準システムに対して制御されかつ配向される。図９にはこの形式の組立体が示されており、ジョイント５５ａ、５５ｂの長手方向軸線は、車両の横方向Ｙに対してホイール支持体５４ａ、５４ｂにより定められる角度αを形成すべく水平平面内で配向される。矢印Ｆ３は、各ジョイントが受ける合応力を表す。
アクスルのガイダンスに関して、この形式の組立体で優れた性能レベルを得るためには、ジョイントの軸線方向剛性に対する半径方向剛性の比をできる限り大きくすること、すなわち各ジョイントの挙動を軸線方向スライドの挙動にできる限り近付ける必要がある。従って、力Ｆ３の作用線同士の交点でのアクスルの回転中心Ｃは、車両の実際の回転中心に向かって比例的に変位される。既知の態様では、組立体を適当な態様の流体弾性スプリングとして設計することにより、この比に約１〜４の間の高い値が得られる。
【０００５】
しかしながら、流体弾性ジョイントをリアルスライド（real slide）に置換することは好ましくない。なぜならば、この場合には、リアルスライドがあらゆる振幅減衰を失い、車両の乗り心地の観点から許容できないからである。
従って、上記形式のジョイントは、内側補強体および外側補強体のそれぞれの長手方向軸線により形成される角度を変えようとする応力、すなわち両軸線に垂直な横方向の回りでの前記長手方向軸線の相対傾動を誘起しようとする応力を受けるときに、損傷を受けるか、早期劣化を受ける。ジョイントのこのような変形は、円錐変形とも呼ばれている。
ホイール５４ａ、５４ｂが非平面に接触するとき、ホイール５４ａ、５４ｂの垂直変形時の円錐変形を受けることは明瞭である。これから他の欠点が生じる。すなわち、円錐変形を許容限度内（例えば、１０°より小さい最大傾動内）に制限する必然性により、ジョイントに付与できる配向に拘束が賦課され、これにより路面接触部材の設計が複雑化されかつ該部材の性能が制限される。
【０００６】
内側補強体および外側補強体のそれぞれの長手方向軸線により形成される角度を変えようとする応力は、流体弾性ジョイントの他の多くの用途にも現われる。
このような損傷を受ける理由は、円錐変形が、第一弾性要素の両端部のレベルでの変形により、前記弾性要素に、例えば引張り／圧縮、剪断、撓み、捩りまたはこれらの応力の任意の組合せによる応力が発生されることにある。しかしながら、これが減衰流体を収容する密封空間を画定するという事実から、第一弾性要素は、収容されるべき流体の体積により賦課される横方向寸法および長手方向間隔をもつ端壁を有し、これが流体弾性作動の有効性を決定する。この結果、ジョイントが円錐変形を受けるときの端壁のレベルでの横方向変形の大きさは、エラストマーの寿命を損なう態様で（例えば、横方向引張り／圧縮により）端壁を作動させることを可能にする。壁の寸法（例えば横方向寸法）を修正することを考えるかもしれないが、あらゆる方向の所望の剛性値を維持する必然性はこの可能性を制限する。
同様に、第一弾性要素の端部のレベルで該弾性要素に付与できる横方向圧縮予応力は、このような予応力が、端壁を破壊して、空間の充填前に圧縮が生じる場合には限界流体として利用できる体積を減少させるか、空間の充填後に圧縮が生じる場合には端壁を軸線方向に膨張させる傾向を有するという事実の結果として低減される。また、このような予応力は、実施に際し大きい困難性を呈する。
【０００７】
特許文献１には、上記形式のジョイントであって、弾性変形可能な第一要素と同様な設計の弾性変形可能な第二要素を有し、該第二要素が第一要素と外側補強体および内側補強体のうちの一方との間に配置されていて、両補強体の間に第一要素と連続して取付けられた第二流体弾性スプリングを形成するジョイントが開示されている。しかしながら、この装置は上記欠点に対して満足できる解決法とはならない。なぜならば、この装置は、円錐変形を受ける端壁のレベルで２つの各弾性要素の早期劣化を防止することない、ジョイントの空間的条件およびコストを実質的に倍化するからである。
【０００８】
【特許文献１】
フランス国特許第２７８４１５２号明細書
【特許文献２】
欧州特許第５２４８４４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、円錐変形を受けても長い作動寿命を有する上記形式の流体弾性ジョイントを提供することにある。また本発明は、流体弾性ジョイントの軸線方向剛性に対する半径方向剛性の比が維持されるか、増大されるように構成された流体弾性ジョイントを提供することを意図するものである。
また本発明は、長時間に亘って、軸線方向捩りと円錐変形との組合せを維持できるジョイントを提供することを意図するものである。
本発明の第二目的は、自動車の主構造体に路面接触部材を組付けることができる動的特性および幾何学的特徴を有する、特に、ジョイントを横切る方向に従って路面接触部材の変位を減衰させることができるジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このため、本発明は、上記形式の流体弾性ジョイントであって、流体弾性スプリングを形成する組立体と、外側補強体および内側補強体のうちの第一補強体との間に配置された弾性変形可能な第二要素を更に有する流体弾性ジョイントにおいて、弾性変形可能な第二要素の長手方向寸法は弾性変形可能な第一要素の長手方向寸法より小さく、少なくとも１つの横方向傾動軸線の回りでの前記両補強体の長手方向軸線の相対傾動時に、弾性変形可能な第一要素の横方向変形を制限することを特徴とする流体弾性ジョイントを提供する。
【００１１】
円錐剛性と呼ばれる、円錐変形を受けたときの各弾性要素の剛性は、全体として、その長手方向寸法の二乗に比例する。従って本発明は、主として変形可能な第二要素についての補強体の長手方向軸線の相対傾動から生じる変形の分散を可能にし、第二要素の対応剛性は小さく、従って第二要素は軸線方向可撓性をもつ弾性トラニオン機能を発揮する。従って、弾性変形可能な第一要素の変形は、ますます小さくなる。弾性変形可能な両要素は、直列に連結された２つのスプリングに似た挙動をする。かくして、ジョイントに賦課される全円錐変形は、例えば、変形可能な２つの要素のそれぞれの剛性に実質的に反比例する関係で両要素間に分散される。本発明によるジョイントの設計により、弾性変形可能な第二要素について、得られるそれぞれの円錐変形は、外側補強体と内側補強体との間でジョイントに賦課される全円錐変形の少なくとも５５％に等しい。有利なことは、弾性変形可能な第二要素が、ジョイントに賦課される全円錐変形の少なくとも６０％、およびこの全変形の好ましくは８０％以上を吸収する。同様に、弾性変形可能な第一要素は、全円錐変形の少なくとも４５％、有利には少なくとも４５％、好ましくは２０％以下を維持する。
【００１２】
好ましくは、弾性変形可能な第一要素と第二要素との間に中間補強体が配置され、第一および第二要素は中間補強体に接着されている。かくして、第二要素が減衰流体弾性ジョイントの体積に干渉することはなく、このためその作動は全体として流体の圧力変化とは無関係である。また、この設計は、軸線方向捩りをもって作動すべきジョイントの場合に特に有利である。
本発明によれば、両要素の接着により並びに膠付け、加硫、融着等により、介在連結材料を用いて（または用いないで）、両要素の材料間に閉連結を形成できることが理解されよう。
本発明の特定実施例によれば、外側補強体および内側補強体の軸線の相対傾動時に、弾性変形可能な第二要素に周方向膨出部間の剪断応力を発生させるべく、第一補強体および中間補強体の各々が、表面のレベルで弾性変形可能な第二要素に接着しているそれぞれの周方向膨出部を有し、第二要素は第一補強体にも接着されている。
【００１３】
好ましくは、弾性変形可能な第一要素は２つの端壁を有し、該両端壁間には密封空間が形成され、第一要素には、少なくとも前記両端部のレベルでの剛性を増大させる周方向補強体が設けられ、該周方向補強体は、補強体を接着することなく受入れて、減衰流体が前記空間を透過しないことを確保する。
前記端壁は、中間補強体と外側補強体および内側補強体のうちの第二補強体とを密封態様で連結して、中間補強体と第二補強体との間に密封空間を形成し、弾性変形可能な第一要素は、中間補強体および第二補強体のうちの最外方の補強体を、接着することなく固定することにより受入れるのが有利である。
【００１４】
好ましくは、前記密封空間は、流体弾性スプリングを形成する前記組立体の流体減衰方向を定める第一横方向に従って、少なくとも２つの対向チャンバに分割され、組立体は、チャンバを連通させて、少なくとも第一横方向に従って前記補強体間に伝達される振動を流体減衰させる手段を有する。
この場合、流体弾性スプリングを形成する組立体は流体減衰スプリングの機能を有している。なぜならば、第一横方向に従って補強体間に伝達される振動の減衰を引起こすには、その作動が、２つのチャンバ間で流体を循環させる必要があるからである。概略的にいうならば、少なくとも定められた減衰方向に従って１つの補強体に振動応力が加えられるときは、振動応力により、変形可能な第一要素の弾性変形、チャンバの体積変化、チャンバ間の圧力差、および最終的に連通手段を介しての減衰流体の流れが引起こされる。しかしながら、流体の慣性力のため、この流れは励振力に対して脱位相され、これにより、他方の補強体に伝達される応力の減衰を引起こす。
【００１５】
この場合、本発明の特別な特徴によれば、前記弾性変形可能な第一要素は、２つのチャンバを分離すべく前記両端壁を連結する２つの長手方向ボスを有し、２つのチャンバを連通させる手段は、中間補強体および第二補強体のうちの最外方補強体と接触するように少なくとも１つの前記長手方向ボスに固定された少なくとも１つの弁リップを有し、該弁リップは、チャンバ間の圧力差が閾値を超えると折返されて両チャンバを連通させる。
前記弾性変形可能な第一要素は、各チャンバの実質的に中心で突出している２つの制限ストップを有し、前記第一横方向に従って第二補強体と中間補強体との間の撓みを制限するのが有利である。
好ましくは、この場合に、前記制限ストップは、中間補強体と第二補強体との間の横方向圧縮の予応力が付与される。
【００１６】
本発明の他の特別な特徴によれば、弾性変形可能な第二要素は、少なくとも１つの第二横方向に小さい剛性を有し、前記第二横方向に対して垂直に、外側補強体および内側補強体の相対傾動軸線の優先横方向軸線を定める。意図した用途によれば、第一横方向および第二横方向は、互いに平行であるか、或る角度を形成する場合もある。
この場合には、弾性変形可能な第二要素は、実質的に長手方向および第二横方向とは反対方向の少なくとも２つのセルを有することが有利である。この設計により、横方向に関連して第二変形可能要素の剛性を変調できる。
弾性変形可能な第一要素および第二要素は、単一モールディング工程で得るのが好ましい。これは、ジョイントの製造コストおよび時間を短縮できる点で特に有利である。
【００１７】
本発明の特定実施例によれば、内側補強体は全体として管状の形状を有しかつその少なくとも１つの長手方向端部のレベルで厚くおよび／または拡大された壁を有し、内側補強体が固定されるべき部品または内側補強体を前記部品に固定する手段との大きい接触表面を形成する。
特定実施例によれば、本発明による流体弾性ジョイントは、所定の振幅限度を超えるジョイントの変形を防止すべく、組付けられるべき前記部品の１つに当接できる少なくとも１つの外側部分を有している。
【００１８】
本発明はまた、車両のリア・アクスルを車両の構造体に連結すると同時に自動ステアリング効果を得て、コーナリング時のアクスルの変位および／または変形を矯正するため、流体弾性ジョイントが設けられた車両のリア・アクスルを提供することを目的とする。
このため、本発明は、ビームを有し、該ビームの両端部にはそれぞれのホイール支持体が対称的に支持されており、ビームを自動車の主構造体に組付けかつ振動を減衰させるべく、ビームには２つのジョイントが対称的に設けられている自動車用アクスルにおいて、前記ジョイントが本発明による流体弾性ジョイントであることを特徴とする自動車用アクスルを提供する。
この場合、ジョイントは、各ジョイントのそれぞれの軸線が２つのホイール支持体により定められる方向に対して２０°より大きい角度を形成するようにしてビームに固定されることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
添付図面を参照して、単なる例示として非制限的態様で以下に述べる幾つかの特定実施例についての説明から、本発明の上記および他の目的、詳細および特徴が一層明瞭になるであろう。
図１、図２および図５を参照して、本発明の第一実施例による流体弾性ジョイントを説明する。
この実施例では、ジョイントは実質的に円筒状の外部形状を呈し、かつ外側補強体１、中間補強体２および内側補強体３を有し、これらの３つの補強体は実質的に円筒状で、軸線Ａと同心状に配置されている。これらの補強体は剛性を有し、例えば金属またはプラスチック材料で作られている。外側補強体１および内側補強体３は、２つの構造部品（図示せず）を組立てかつ該部品相互間の振動伝達を減衰させるべく、これらの２つの構造部品にそれぞれ固定されることを意図している。２つの部品間でのジョイントの組立てを容易にするため、内側補強体３は、ジョイントの両端部で外側補強体１から長手方向に突出している。
【００２０】
中間補強体２と外側補強体１との間には、流体減衰スプリングを形成する組立体５が取付けられており、この組立体５は、埋入補強体７が設けられた１つ以上のエラストマーの組成物で作られた弾性変形可能な第一要素６と、該変形可能要素６と外側補強体１の内面１０との間に画定された密封空間９を充填する減衰流体８とにより形成されている。変形可能要素６は中空円筒状スリーブの全体的形状を有し、変形可能要素６の内面は中間補強体２の外面１１に接着されかつ外面１２は凹んでいて、空間９を形成している。
変形可能要素６の外側形状は次の通りである。すなわち、変形可能要素６はその軸線方向両端部間の中央部分が凹んでおり、その軸線方向両端部に、密封態様で空間９を閉じるべく中間補強体２と外側補強体１とを結合する２つの環状壁１３、１４を形成する。
【００２１】
軸線方向かつ直径方向に対向する２つのボス１５ａ、１５ｂは一方の壁１３と他方の壁１４とを結合し、中央凹部を、ジョイントの軸線Ａを含む平面に対して対称的な、実質的に半環状の２つのチャンバ１７ａ、１７ｂに分割する。２つのチャンバ１７ａ、１７ｂは、組立体５の流体減衰方向を定める方向Ｂに従って、直径方向に対向している。
各チャンバ１７ａ、１７ｂのベースにはそれぞれの突出部１８ａ、１８ｂが形成されており、該突出部は、チャンバの中心から外方に向かって半径方向に突出し、外側補強体１の内面１０に当接する。突出部１８ａ、１８ｂは、変形可能要素６の剛性を、Ｂ方向に増大させる。後述するように、突出部は、ジョイントに組付けられた後に外側補強体１により圧縮予応力が付与されるように、半径方向延長部が、変形可能要素６の成形時に外側補強体１の半径より大きくなるように設計される。突出部１８ａ、１８ｂはまた、ジョイントが非常に大きい半径方向応力を受けたときに、変形可能要素６の過大変形および壁１３、１４の損傷を防止する。
【００２２】
２つのボス１５ａ、１５ｂのそれぞれの軸線方向縁部には、安全弁を形成する可撓性リップ１６ａ、１６ｂが設けられている。非作動時には、リップ１６ａ、１６ｂは外側補強体１の内面１０に当接し、２つのチャンバ１７ａ、１７ｂを隔絶している。両リップ１６ａ、１６ｂは、軸線Ａの回りの同じ回転方向に螺旋状に配向されている。一方のチャンバ（例えばチャンバ１７ａ）内の充分な過大圧力により表されるジョイントの半径方向の応力の場合には、これらのリップのうちの一方のリップ（例によればリップ１６ｂ）がそのコイリングの方向に押され、これにより、リップ１６ｂがボス（例によればボス１５ｂ）に当接するように撓み、２つのチャンバ間の連通が開かれて、両チャンバ間に流体圧力の平衡が達成される。他のリップ（例によれば、液体の過大圧力により逆にアンコイリングの方向に押されているリップ１６ａ）は、外側補強体１に当接した状態に維持され、２つのチャンバ間の連通は開かれない。逆方向の応力の場合には、両リップ１６ａ、１６ｂの作動が反転される。
【００２３】
弁リップ１６ａ、１６ｂが開いた後の圧力差は、リップの軸線方向および半径方向延長部、厚さおよび使用される弾性材料の性質を調整することにより、リップの対応設計により適合される。既知の流体弾性ジョイントでは、ジョイントの非常に高い応力を受けたときに開いて破裂を防止できる安全弁が使用される。従って、これらの既知の弁は安全な機能を有している。この実施例では、弁リップ１６ａ、１６ｂは、ジョイントの作動信頼性を確保する機能を有するだけでなく、通常の作動時に２つのチャンバ間に流体を循環させることもできる。弁リップ１６ａ、１６ｂには低い開圧力、すなわち伝統的な流体弾性ジョイントの安全弁に使用される値より低い開圧力を選択するのが好ましい。このため、弁リップ１６ａ、１６ｂの表面は、これらの弁の軸線方向長さおよび撓み長さを増大させ、かつリップの半径方向予応力および厚さを低減させることにより増大される。所望ならば、開圧力をゼロまたはほぼゼロ時点にすることができる。他の形態では、弁リップ１６ａ、１６ｂが、非作動位置においてまたは永久的態様で、２つのチャンバ間の制限された逃し通路を設けることを提供できる。
【００２４】
変形可能要素６には、エラストマー材料内に埋入された補強体７が設けられている。補強体７は外側補強体１と実質的に同じ長さの管状部分を有し、補強体７の中央部分には、チャンバ１７ａ、１７ｂの位置に一致する、２つの幅広で実質的に半環状の開口が設けられている。従って補強体７は、壁１３、１４の周辺部内にそれぞれ埋入された２つのリング２０、２１を形成し、該リング２０、２１は、軸線Ａに平行であり、中央部分が半径方向に保持されており、かつそれぞれボス１５ａ、１５ｂ内に埋入されている。補強体７は、周縁部３０を形成すべく外部に向かって垂直に折返された、リング２１に隣接する端部を有している。変形可能要素６はまた、端壁１３、１４の外面に２つの環状凹部２８、２９を有し、これらの凹部は、中間補強体２と埋入補強体７との間でエラストマー材料内に形成されている。
【００２５】
空間９の閉鎖は、減衰流体（例えばグリコール）を充填した後に、外側補強体１を変形可能要素６上に力で固定することにより達成される。この充填は、例えばジョイントを流体中に浸漬することにより行なうことができる。外側補強体１の固定時に、２つのリング２０、２１は、変形可能要素６の強力な半径方向剛性を保証して外側補強体１との密封接触を確保し、かつ壁１３、１４が破裂することを防止する。変形可能要素６は、リング２０に対応する端部により外側補強体１と軸線方向に係合され、かつ外側補強体１に対して周縁部３０まで半径方向に突出して外側補強体１に当接している。変形可能要素６は補強体１には接着されておらず、このため突出部１８ａ、１８ｂが牽引作動することはない。任意であるが、浸漬による外側補強体１の固定時に、例えば中間補強体１の拡大により、壁１３、１４の横方向予応力が付与される。
外側補強体１と中間補強体２との間に形成される流体減衰スプリングを形成する組立体５は既知の従来技術に従って作動し、補強体１、３間のＢ方向の相対撓み時に、２つのチャンバ１７ａ、１７ｂ間の流体循環が生じる。各チャンバ１７ａ、１７ｂが連結空間を形成し、流体が、チャンバの中心で突出するそれぞれの突出部１８ａ、１８ｂの回りを通ることができることに留意されたい。
【００２６】
組立体５は、これ自体が、半径方向剛性と軸線方向剛性との間に高い比を有するように設計されている。軸線方向剛性および半径方向剛性は、主として変形可能要素６の幾何学的形状、より詳しくは端壁１３、１４、突出部１８ａ、１８ｂおよびボス１５ａ、１５ｂの寸法により調節できる。例えば、要素６の横方向寸法を大きくすると、軸線方向剛性および半径方向剛性が増大する。既知の従来技術によれば、エラストマーの弾性挙動を局部的に制限するため、エラストマーが応力を受けたときの飽和効果を用いることもできる。
変更形態として、突出部１８ａ、１８ｂを補強体１に対して予圧縮しないように構成でき、かつ非作動状態では突出部１８ａ、１８ｂが補強体１に到達せず、突出部が或る横方向変形閾値を超えたときにのみ補強体１に当接するように突出部を縮小した設計にすることもできる。
任意であるが、既知の従来技術に従って２つのチャンバ１７ａ、１７ｂ間に縮小セクションを設け、所与の共振周波数での圧力共振を発生させることもできる。
【００２７】
中間補強体２と内側補強体３との間には弾性変形可能な第二要素２４が取付けられており、該第二要素２４は、中間補強体２の内面２５および内側補強体３の外面２６にされる、１つ以上のエラストマーの組成物で作られている。変形可能要素２４はスリーブ２７を形成しており、該スリーブ２７は、変形可能要素６の長さより短い長さに亘って、中間補強体２と内側補強体３との間の半径方向空間を実質的に充填している。本発明の場合には、変形可能要素２４の長手方向寸法は、補強体１、３の軸線の相対傾動時に横方向変形を受ける変形可能要素２４の部分の長さ、すなわち中間補強体２と内側補強体３との間の半径方向空間を実質的に充填するスリーブ２７の軸線方向寸法である。従って、膜３６、３７の部分のように横方向変形を受けない変形可能要素２４の部分は、変形可能要素２４の長手方向寸法を決定する場合に考慮に入れるべきではない。
従って、変形可能要素２４は、ジョイントの円錐変形時に、変形可能要素６より小さい剛性に対抗するスプリングを形成する。従って、変形可能要素２４は、２つの補強体１、３の軸線が相対傾動されるときに引起こされる横方向変形の大部分を、横方向傾動軸線の如何にかかわらず吸収する。その対応剛性は、その軸線方向長さが短縮される度合いが大きいほど小さくなる。
【００２８】
変形可能要素２４の厚さ内で長手方向にかつ直径方向に対向するＢ方向に２つのセル３１、３２が設けられている。これは、変形可能要素２４の局部的にこの方向の半径方向剛性を低下させ、従ってＢ方向に対して垂直な、補強体１、３の軸線間の好ましい相対傾動軸線Ｄを形成するためである。図２において、セル３１、３２は、変形可能要素２４の全長に沿って該変形可能要素２４を通っているものが示されている。図１の変更形態として、各セル３１、３２は、変形可能要素２４の両端部から、中間部分で連続することなく、互いに長手方向に対向して延びている２つの半セルにより形成されている。
好ましい傾動軸線Ｄの回りでのジョイントの円錐変形時に、変形可能要素２４により対向される剛性は、他方向の剛性よりかなり小さく、変形可能要素６の横方向応力もかなり低減される。しかしながら、ジョイントの使用が、好ましい傾動軸線Ｄの回りの円錐変形に強制的に限定されることはない。なぜならば、変形可能要素２４もまた、あらゆる傾動方向の対応変形を吸収できるからである。
【００２９】
変形可能要素２４は２つの補強体２、３に接着されているので、変形可能要素２４は軸線方向捩り時に作動することもできる。変形可能要素２４はまた、ジョイントの半径方向剛性とその軸線方向剛性との比を維持するか、増大させることができる。この比の値（例えば５〜９）について、セルの半径方向に対応する最小値および垂直な半径方向に対応する最大値が得られる。従って、変形可能要素２４は、或る軸線方向可撓性が設けられた弾性ボール機能を満たすことができる。従って、変形可能要素２４は振動の一部を吸収する。
中間補強体２は、変形可能要素６、２４の弾性材料により完全に覆われている。実際に、中間補強体２の軸線方向長さ（この軸線方向長さは、変形可能要素６の軸線方向に実質的に等しい）より短い軸線方向長さに亘って中間補強体２と内側補強体３との間で変形可能要素２４により形成されたスリーブ２７は、中間補強体２の両端部のレベルで、内面２５の残余の部分を覆う薄膜３６の部分により、変形可能要素６との連続的結合部分まで延長されている。材料の膜３６は、例えば、２つの変形可能要素６、２４を単一モールディング工程により得られる。従って、中間補強体２が外部環境および腐食から保護される。
同様に、変形可能要素２４は、内側補強体３の両端部３４、３５のレベルで、該内側補強体３の周囲を覆う薄膜３７の部分により、前記端部３４、３５まで延長されている。
【００３０】
内側補強体３は、中央軸線方向空間３３を有し、該空間３３は、内側補強体３を或る部品に固定するためのねじと係合できる。内側補強体３の壁は、ねじおよび／または部品との接触面を拡大すべく、両端部３４、３５のレベルで拡げられかつ厚くなっており、これにより、頑丈で軸線方向回転応力に耐える固定が確保される。補強体３の両端部のこのような変形は、ジョイントの弾性要素のモールディング後、冷えたときに、最初は均一チューブの形状を有する補強体３のブランクの端部に回転工具を係合させることにより得られる。この成形技術は、上記特許文献２に開示されている。
内側補強体３の両端部の厚さは、ジョイントの空間的条件、重量および価格に関して長所を与える。実際に、厚い両端部３４、３５の直径に等しい実質的に一定の直径をもつ内側補強体に比べて、この内側補強体３は補強体の中央部分のレベルで小さい直径および質量を有する一方、内側補強体の固定作業は両場合に実質的に同じである。所与の固定作業では、補強体の中央部分の直径が小さいことは、変形可能要素２４の体積の低減をもたらし、これによりジョイント組立体の体積が低減されると同時に、円錐変形の同様な許容速度を維持できる。
【００３１】
弾性要素のモールディング後の冷間成形によりこの壁厚を得ることも、同様に有利なことである。なぜならば、内側補強体は、モールディング段階中、依然として、少なくともその両端部のレベルで均一直径の管状ブランクの状態にあるからである。この規則的形状は、モジュールの設計、特に金型スライドの変位を容易にし、従ってモールディングを容易にする。
補強体７により形成される縁部３０はジョイントの外部の要素に対して支持体を保護して、ジョイントの所定振幅限度を超える軸線方向変形を防止する。このような限度ストップは、特に、ジョイントの極端な応力の例外的場合に安全上の理由からしばしば望まれる。同様に、ジョイントには、半径方向または角度方向による外部限度ストップを設けることもできる。
上記実施例では、流体減衰スプリングを形成する組立体５の減衰方向と、セル３１、３２により形成される半径方向（これは、変形可能要素２４の可撓性が最も大きい方向である）とは互いに平行であり、両者は軸線Ｂで表される。
【００３２】
次に、図３を参照して第二実施例を説明する。図２の構成要素と同じ構成要素は同じ参照番号で示し、再度の説明は省略する。この第二実施例では、セル３１、３２により定められる半径方向Ｈは、軸線Ｂにより表される組立体５の減衰方向に対して、例えば約４０°の非ゼロ角度θを形成する。好ましい傾動軸線Ｄは軸線Ｈに対する垂線で定められ、これは最小半径方向剛性に相当する。
【００３３】
次に、図４を参照して本発明の第三実施例を説明する。第一実施例の構成要素と同じ構成要素は同じ参照番号で示し、再度の説明は省略する。図４では、上半部は図１と同様な態様で断面したものであり、一方、下半部は図１の断面に対して垂直な長手方向平面で断面したものである。
このジョイントは、次の相違点、すなわち内側補強体３の中央セクションに凸状膨出外面部４２が設けられている点を除き、第一実施例と同様に設計されている。中間ジョイント２は、その中央部に、前記部分４２に対向する凸状平行膨出部４３が設けられた設計になっている。膨出部４２、４３は、実質的に球状であるのが好ましい。従って、変形可能要素２４も同様な形状を有し、この形状は、回転により、平行面２５、２６に倣った中央膨出部４４として創成されかつこれらの平行面に接着される。変形可能要素２４は、ジョイントの円錐変形時に、補強体２、３の間で剪断応力を受ける。
流体チャンバのベースは、ジョイントの中央で外部に向かって半径方向にオフセットしており、外側ジョイントは、充分な量の減衰流体を維持するため、対向する内側補強体の部分４２および大きい直径をもつ中央部４１を有している。外側補強体１はまた、その軸線方向端部に、内部に向かって折曲げられた縁部４５を有し、変形可能要素６を外側補強体内で軸線方向に保持している。
【００３４】
ボス１５ｂの中央部には矩形断面のチャネル１９が設けられており、該チャネル１９は、ジョイントの角度方向に従って内面が中空になっておりかつそれぞれの端部により２つのチャンバ１７ａ、１７ｂ内に開口している。対応する弁リップ（図示せず）が、チャネル１９の両側に配置された２つの部分に分離されている。チャネル１９は、流体減衰スプリング５を形成する圧力共振を組立体内に発生させるための限定断面をもつ通路を有している。この通路は、ジョイントが、前記チャンバにより定められた直径方向に従って応力を受けるときに２つのチャンバ間に減衰流体が流れることを可能にする。圧力共振周波数は、減衰させるべき構造の主振動モードの関数として選択される。自動車のアクスル組立体の場合、この共振周波数は、一般に１０〜１００Ｈｚの間、例えば約２０Ｈｚである。
中間補強体２は、外側補強体１の軸線方向寸法より小さい軸線方向寸法を有している。セル３１は、ジョイントの中央に向かって軸線方向Ａに小さくなりかつ端部に向かって大きくなる断面を有している。変形可能要素２４は、その全軸線方向長さに沿って補強体２、３に接着されている。補強体７の周縁部は省略されている。
【００３５】
次に、図６を参照して、本発明の第四実施例を説明する。第一実施例の構成要素と同じ構成要素は同じ参照番号で示し、再度の説明は省略する。
先行の実施例とは異なり、密封空間９は、第一実施例のチャンバ１７ｂの半環状空間に等しい半環状空間の前部を占める単一チャンバ１７のみを有している。この第四実施例では、空間９を占める減衰流体８は循環するように作られていないが、組立体５の軸線方向剛性を変えることなく組立体５の半径方向剛性を増大させる機能を有している。この実施例は、ジョイントの挙動を軸線方向スライドの挙動に近似させるべく、ジョイントの半径方向剛性と軸線方向剛性との比を増大できる。変形可能要素２４は、依然として、円錐変形および振動の一部を吸収する機能を確保している。一方、組立体５の減衰動作は、先行の実施例で得られる減衰動作よりも著しく小さい。
第四実施例のジョイントは、アクスルを、車両の快適性の一部を損なう方に案内する点で有利である。しかしながら、車両の主構造体にアクスルを組付けるのに第四実施例のジョイントが使用されるときに、減衰を改善する補完減衰手段を提供できる。
【００３６】
図１〜図６の本発明の実施例によるジョイントは、特に簡単かつ迅速な態様で製造できる長所を有し、変形可能要素６、２４は、１つ以上のエラストマー配合物から単一モールディング工程で得ることができる。このため、長手方向移動する金型スライドおよび横方向移動する金型スライドを有する金型が使用される。
第二変形可能要素２４内にセルを設けることは、必ずしも必要ではないし、上記実施例に限定されるものでもない。変形可能要素２４の半径方向剛性、軸線方向剛性および円錐変形剛性の特徴に適合させるのに、任意の数および構成のセルを使用できる。変形可能要素２４の剛性はまた、多数の既知の方法、例えば、エラストマー配合物の種類および該エラストマー配合物に含まれる充填剤の種類の選択、エラストマー層の長さ寸法および厚さ寸法の決定、セルの成形、および変形可能要素の予圧縮によっても適合される。このような予圧縮は、例えば、外側チューブをエラストマーの関連層に拘束するか、内側補強体を膨張させることにより得られる。同じ配合物または複数の異なる配合物を使用して２つの変形可能要素６、２４を製造できることに留意されたい。
【００３７】
図７〜図９を参照して、本発明によるジョイントを、自動車のアクスル組立体ストラットとして適用する一例を説明する。この適用例は、上記全ての実施例に関連している。
図９は既に説明した通りである。図１〜図６を参照して上述したジョイントがジョイント５５ａ、５５ｂとして使用されるとき、ジョイントの寿命は、円錐変形の大部分を吸収しかつ流体弾性スプリングを形成する組立体を同じ態様で緩和する第二弾性要素が充填された可撓性トラニオンの機能により延長される。ジョイント５５ａ、５５ｂの軸線はまた、ジョイントが受ける円錐変形を厳しく制限することを求めることなく、固定および空間的必要条件に関連して配向することもできる。このように選択されたジョイント５５ａ、５５ｂは、満足できる寿命をもって、２５°以上に達する円錐変形角度を採用する。
このため、図９に示すように、角度αとして、例えば１５〜４０°の間の任意の所望値を採用できる。車両のオーバステアリング挙動を除去すべく、前輪と同じ方向の後輪の充分な自動ステアリング効果を得るには、２０°より大きい角度を選択するのが好ましい。
図７は図９のアクスル５１の変更形態を示し、この形態では、ジョイント５５ａ、５５ｂの軸線が垂直になっている。この場合には、ジョイント５５ａ、５５ｂの円錐変形による、ホイールの垂直撓みが完全に現われる。
【００３８】
図８は図９のアクスル５１の他の変更形態を示し、この形態では、ジョイント５５ａ、５５ｂの軸線が長手方向に配向されている。この場合も、ジョイント５５ａ、５５ｂの円錐変形によるホイールの垂直撓みが現われる。
図７〜図９は３つの特定配向を示すが、条件によっては中間的な配向を使用することもできる。アーム５３ａ、５３ｂにジョイントを組付ける１つの可能性は、対応アームと一体のブシュ内に外側補強体１を圧嵌めすることである。これにより、ジョイントの軸線方向変形が所定限度（例えば２〜４ｍｍ）に到達すると、第一実施例の縁部３０はブシュに当接するようになる。内側補強体３は、内部空間３３内に螺合されるねじにより、車両のボディに固定される。逆の組付けも同様に行なうことができる。
【００３９】
以上、本発明を幾つかの特定実施例に関連して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、説明した手段の全ての均等技術およびその組合せは本発明の範囲内にあることは明白である。
好ましい実施例では、補強体は軸対称であるが、補強体の軸線の回りでのｎ次（ｎは二以上の全数）の対称性をもつ回転対称でもよく、或いは特定の対称性をもたない長手方向軸線回りでの細長い形状にすることができる。
非作動状態では、外側補強体および内側補強体は必ずしも同軸状でなくてもよく、横方向オフセットしたものすなわちセカント軸線である平行軸線をもつものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第一実施例による流体弾性ジョイントを示す図２のＩ−Ｉ線に沿う縦断面図である。
【図２】図１のジョイントを示す、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。
【図３】本発明の第二実施例による流体弾性ジョイントを示す、図２と同様な横断面図である。
【図４】本発明の第三実施例による流体弾性ジョイントを示す縦断面図であり、上半部および下半部は、互いに軸線方向に垂直な２つの半平面による断面である。
【図５】図１のジョイントの複数の補強体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第四実施例による流体弾性ジョイントを示す縦断面図である。
【図７】本発明によるアクスルの上記３つの実施例の１つを示す図面である。
【図８】本発明によるアクスルの上記３つの実施例の１つを示す図面である。
【図９】本発明によるアクスルの上記３つの実施例の１つを示す図面である。
【符号の説明】
【００４１】
１外側補強体
２中間補強体
３内側補強体
６変形可能要素（第一要素）
８減衰流体
２４変形可能要素（第二要素）
１６ａ、１６ｂ可撓性リップ（安全弁）
１７ａ、１７ｂ半環状チャンバ
３１、３２セル

Claims

２つの構造部品を組付けかつ相互の構造部品間に伝達される振動を減衰するための流体弾性ジョイントであって、外側補強体（１）および内側補強体（３）を有し、各補強体は一方が他方の回りに配置され、かつそれぞれ、組付けられるべき前記部品の一方および他方の部品に固定され、前記両補強体間の相対変位を可能にすべく補強体間に配置される流体弾性スプリングを形成する組立体を更に有し、該組立体が、減衰流体（８）を収容する少なくとも１つの密封空間（９）を補強体間に形成する形状をもつ弾性変形可能な第一要素（６）と、流体弾性スプリングを形成する組立体（５）と前記外側補強体および内側補強体のうちの第一補強体（３）との間に配置された弾性変形可能な第二要素（２４）とを備えている流体弾性ジョイントにおいて、前記弾性変形可能な第二要素（２４）の長手方向寸法は弾性変形可能な第一要素（６）の長手方向寸法より小さく、少なくとも１つの横方向傾動軸線（Ｄ）の回りでの前記両補強体の長手方向軸線の相対傾動時に、弾性変形可能な第一要素（６）の横方向変形を制限することを特徴とする流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第一要素（６）と第二要素（２４）との間に配置された中間補強体（２）を有し、第一および第二要素（６、２４）は中間補強体（２）に接着されていることを特徴とする請求項１記載の流体弾性ジョイント。
前記外側補強体および内側補強体の軸線の相対傾動時に、弾性変形可能な第二要素に周方向膨出部間の剪断応力を発生させるべく、第一補強体（３）および中間補強体（２）の各々が、表面（２６、２５）のレベルで前記弾性変形可能な第二要素（２４）に接着しているそれぞれの周方向膨出部（４２、４３）を有し、第二要素（２４）は第一補強体にも接着されていることを特徴とする請求項２記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第一要素（６）は２つの端壁（１３、１４）を有し、該両端壁間には密封空間が形成され、第一要素（６）には、少なくとも前記両端部（１３、１４）のレベルでの剛性を増大させる周方向補強体（７、２０、２１）が設けられ、該周方向補強体は、補強体（１）を接着することなく受入れて、減衰流体が前記空間を透過しないことを確保することを特徴とする請求項１記載の流体弾性ジョイント。
前記端壁（１３、１４）は、中間補強体（２）と前記外側補強体および内側補強体のうちの第二補強体（１）とを密封態様で連結して、中間補強体（２）と第二補強体（１）との間に密封空間（９）を形成し、前記弾性変形可能な第一要素は、中間補強体および第二補強体のうちの最外方の補強体（１）を、接着することなく固定することにより受入れていることを特徴とする請求項２または３と組合せた請求項４記載の流体弾性ジョイント。
前記密封空間（９）は、流体弾性スプリングを形成する前記組立体（５）の流体減衰方向を定める第一横方向（Ｂ）に従って、少なくとも２つの対向チャンバ（１７ａ、１７ｂ）に分割され、前記組立体は、前記チャンバを連通させて、少なくとも第一横方向（Ｂ）に従って前記補強体間に伝達される前記振動を流体減衰させる手段（１６ａ、１６ｂ、１９）を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第一要素（６）は、前記２つのチャンバ（１７ａ、１７ｂ）を分離すべく前記両端壁（１３、１４）を連結する２つの長手方向ボス（１５ａ、１５ｂ）を有し、前記２つのチャンバを連通させる手段は、中間補強体および第二補強体のうちの最外方補強体（１）と接触するように少なくとも１つの前記長手方向ボスに固定された少なくとも１つの弁リップ（１６ａ、１６ｂ）を有し、該弁リップは、チャンバ間の圧力差が閾値を超えると折返されて両チャンバを連通させることを特徴とする請求項５と組合せた請求項６記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第一要素は、各チャンバ（１７ａ、１７ｂ）の実質的に中心で突出している２つの制限ストップ（１８ａ、１８ｂ）を有し、前記第一横方向（Ｂ）に従って第二補強体（１）と中間補強体（２）との間の撓みを制限することを特徴とする請求項５と組合せた請求項６または請求項７記載の流体弾性ジョイント。
前記制限ストップ（１８ａ、１８ｂ）は、中間補強体と第二補強体との間の横方向圧縮の予応力が付与されることを特徴とする請求項８記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第二要素（２４）は、少なくとも１つの第二横方向（Ｈ）に小さい剛性を有し、前記第二横方向に対して垂直に、外側補強体および内側補強体の相対傾動軸線の優先横方向軸線（Ｄ）を定めることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
前記第一横方向（Ｂ）および第二横方向（Ｈ）は平行であることを特徴とする請求項１０と組合せられる請求項６記載の流体弾性ジョイント。
前記第一横方向（Ｂ）および第二横方向（Ｈ）は角度（θ）を形成することを特徴とする請求項１０と組合せた請求項６記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第二要素（２４）は、実質的に長手方向および前記第二横方向（Ｈ）とは反対方向の少なくとも２つのセル（３１、３２）を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
前記弾性変形可能な第一要素（６）および第二要素（２４）は、単一モールディング工程で得られることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
前記内側補強体（３）は全体として管状の形状を有しかつその少なくとも１つの長手方向端部（３４、３５）のレベルで厚くおよび／または拡大された壁を有し、前記内側補強体が固定されるべき部品または内側補強体を前記部品に固定する手段との大きい接触表面を形成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
所定の振幅限度を超えるジョイントの変形を防止すべく、組付けられるべき前記部品の１つに当接できる少なくとも１つの外側部分（３０）を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の流体弾性ジョイント。
ビーム（５２）を有し、該ビーム（５２）の両端部にはそれぞれのホイール支持体が対称的に支持されており、ビーム（５２）を自動車の主構造体に組付けかつ振動を減衰させるべく、ビーム（５２）には２つのジョイント（５５ａ、５５ｂ）が対称的に設けられている自動車用アクスルにおいて、前記ジョイントは、請求項１〜１６のいずれか１項記載の流体弾性ジョイントであることを特徴とする自動車用アクスル。
前記ジョイントは、各ジョイントのそれぞれの軸線が２つのホイール支持体により定められる方向（Ｙ）に対して２０°より大きい角度（α）を形成するようにして前記ビームに固定されることを特徴とする請求項１７記載の自動車用アクスル。