JP3675881B2 - Bush assembly - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車の分野で部品を車体に弾性支持させるために介装させる等の用途に用いられるブッシュ組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種のブッシュ組立体としては、一般に、大小の円筒形の外筒体と内筒体とを同軸配置にし両筒体を内筒体の筒軸に直交する第1方向に延ばしたゴム弾性体により連結したものが知られている。そして、円筒形内筒体の外周囲に他の部材を固着して肉盛りすることにより横断面形状における外周形状が四角形になるようにするとともに、円筒形外筒体の内周面の一部に厚肉部を設け、これにより、上記ゴム弾性体の内筒体側及び外筒体側の各接合面を円弧面ではなく平面とするようにしたもの(例えば、特開平2−93134号公報参照)や、上記円筒形内筒体に角筒を外嵌固定してこの角筒の一平面にゴム弾性体を連結するとともに、その一平面に平行な平面を有する中間板を角筒と円筒形外筒体との間のゴム弾性体内に介在させたもの(例えば、実開昭56−45635号公報参照)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ブッシュ組立体において、大小の円筒形の外筒体と内筒体とを同軸配置にし両筒体を内筒体の筒軸に直交する第1方向に延ばしたゴム弾性体により連結したものを用いて、例えば自動車の操縦安定性及び部品の防振支持の両立を図るために、内筒体の筒軸方向(例えば車体の上下方向)と、上記第1方向(例えば車体の左右方向)と、筒軸方向及び第1方向に共に直交する第2方向(例えば車体の前後方向)とからなる三次元方向に対し弾性支持を可能とし、かつ、その三次元方向の各ばね定数を個別に独立して所望のものに設定可能にしたいという要請がある。
【0004】
例えば、フロントエンジン・リヤドライブのいわゆるFR車において、リヤサスペンションのサブフレームを車体にマウントするためにブッシュ組立体の筒軸方向を上下方向に、ゴム弾性体が延びる方向(上記の第1方向)を車体の左右方向に配置して用いる場合、そのブッシュ組立体には、筒軸方向及び車体の前後方向(上記の第2方向)の各ばね定数、すなわち、力がゴム弾性体に対しせん断力として作用する方向の各ばね定数を、防振性能上、共に軟らかいものにする必要がある。その一方、上記の左右方向、すなわち、力がゴム弾性体に対し圧縮・引張力として作用する方向のばね定数を、自動車の操縦安定性の面からある程度硬いものにする必要がある。
【0005】
ところが、上記筒軸方向のばね定数については、ゴム弾性体に基づく筒軸方向のばねに基づき上記のサブフレームを支持しなくてはならないため、その筒軸方向のばね定数を軟らかいものにするのには限界がある。すなわち、上記サブフレームにはデファレンシャルギヤが載置されており、加速時にはそのトルクが作用して上記サブフレームが倒れようとするため、この倒れや傾きを抑制した状態で支持する上でも、筒軸方向のばね定数をある一定値以上に硬いものにする必要があり、上記の要求性能とは相反する要求を併せ持っている。
【0006】
また、上記筒軸方向と前後方向とのせん断二方向の両ばね定数における互いの関係においては、ゴム弾性体の一端を円筒形の外筒体の内周面に接合させる関係上、上記筒軸及び前後の各方向のせん断力に抵抗するゴム弾性体部分の長さが上記外筒体側の円弧部分の存在により互いに異なるものになるため、上記前後方向ばね定数は上記筒軸方向のそれよりも一般に硬いものになる。この点、上記の従来技術における外筒体の内周面に厚肉部を設けて平面にしたものでは、上記の円弧部分の影響がなくなり上記せん断二方向の両ばね定数は一致するものの、外筒体に対し上記の厚肉部を形成するための工程が増える上、ゴム弾性体の一体加硫成形時の外筒体のセッティングにも手間がかかることになる。
【0007】
このため、上記せん断二方向に対する筒軸方向ばね定数と前後方向ばね定数との関係においては、筒軸方向のばね定数をあまり軟らかいものにならない一定値に抑えると同時に、上記厚肉部の形成を省略して円筒形の外筒体をそのまま用いたとしても、上記筒軸方向ばね定数よりも硬くなる傾向にある前後方向ばね定数を上記筒軸方向ばね定数に一致もしくは極力近付け得るブッシュ組立体の開発が要請されている。
【0008】
さらに、このような筒軸方向及び前後方向に対する両ばね定数についての目標性能を具備した上で、上記左右方向のばね定数を相対的に硬いものにすることは困難なものとなり左右方向ばね定数に対する要求性能よりも軟らかいものになってしまう。すなわち、上記左右方向ばね定数を硬いものにするためには、左右方向からの圧縮力を受けるゴム弾性体の断面積をより増大させるように形状を設定しなければならない。しかし、そうすると、上記の筒軸方向及び前後方向の両せん断方向ばね定数が変化してこれらに対する目標性能についての要求を満足させることができなくなる。この点、上記従来技術における中間板を介装させることにより左右方向のばね定数を増大させる方策を採ることもできるが、その中間板を介装させるための工程が増加する上に、その中間板の存在により筒軸方向及び前後方向のばね定数も変化してしまうことになる。
【0009】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、筒軸方向、前後方向及び左右方向の各ばね定数を互いに独立して設定可能とし、かつ、要求性能に対する設定の容易化を図ることにある。これにより、左右方向ばね定数を比較的硬いものとしつつ、円筒形の外筒体をそのまま用いても筒軸方向ばね定数及び前後方向ばね定数のせん断二方向のばね定数を一致もしくは可及的に近付けて、操縦安定性上の要求と、弾性支持性能上及び防振性能上の要求との両立を図ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、内筒体と、この内筒体の筒軸に平行にその内筒体を囲む外筒体と、上記内筒体から上記筒軸に直交する第1方向の両側に延びてその内筒体の外面と上記外筒体の内面とを互いに連結するゴム弾性体とを備えるものを前提とする。このものにおいて、上記内筒体を、取付け用軸体が挿通される本体筒部と、上記本体筒部から、上記筒軸方向及び第1方向に対し共に直交する第2方向の両側にそれぞれ上記ゴム弾性体内に突出されて上記ゴム弾性体内に介装された一対の障壁部と、上記ゴム弾性体の筒軸方向形成範囲内であって上記本体筒部の筒軸方向に互いに離れた両側各位置からそれぞれ上記第1方向の両側に上記ゴム弾性体内に張出した一対の張出し部と、上記本体筒部を挟んで第1方向両側の各位置に上記一対の張出し部の筒軸方向相対向面間に区画されてゴム弾性体が配設される一対の凹溝部とを備え、内筒体の障壁部の第1方向に対する肉厚を、本体筒部の第1方向に対する幅の範囲内に設定し、内筒体の筒軸方向両側の各張出し部を、障壁部の第2方向に対する形成範囲と同じ第2方向範囲にわたり設け、筒軸方向から見た形状が略四角形になるように形成するものである。
【0011】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、ゴム弾性体は、一対の張出し部及び一対の障壁部の第2方向幅と略等しく設定された第2方向幅を有しているものである。
【0012】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、内筒体の障壁部を、筒軸方向両側の各張出し部と互いに一体に連結するものである。
【0013】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、内筒体として、本体筒部と、筒軸方向両側の各張出し部と、障壁部とを互いに同一材料により一体に形成して構成するものである。
【0014】
また、請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、内筒体として、本体筒部に対し、筒軸方向両側の各張出し部と、障壁部とが上記本体筒部とを異なる材料により一体に形成して構成するものである。
【0015】
さらに、請求項6記載の発明は、請求項1記載の発明において、外筒体を、円筒形に形成するものである。
【0016】
【作用】
上記の構成により、請求項1記載の発明では、本体筒部の筒軸方向両側位置から第1方向両側にそれぞれ張出し部が突出されているため、内筒体もしくは外筒体に筒軸方向の外力が入力した場合に、この一対の張出し部間に挟まれたゴム弾性体部分が上記外力に対し抵抗要素とはならない、いわゆる死にゴムとなり、上記張出し部の張出し端から外筒体の内周面までの範囲のゴム弾性体部分が上記外力に対し有効に抵抗することになる。このため、本体筒部から外筒体の内周面までの範囲のゴム弾性体が上記筒軸方向外力に抵抗する場合と比べ、その筒軸方向外力に抵抗するゴム弾性体の第1方向長さが上記張出し部の張出し長さ分短くなり、これに伴い、筒軸方向ばね定数が硬いものとなる。従って、上記張出し部の張出し長さを大にする程、筒軸方向ばね定数をより硬いものにすることが可能になる。
【0017】
一方、上記内筒体もしくは外筒体に第2方向からの外力が入力した場合には、上記筒軸方向両側の一対の張出し部の間に存在するゴム弾性体部分も上記第2方向外力に有効に抵抗するため、本体筒部から外筒体の内周面近傍までの範囲のゴム弾性体が上記第2方向外力に抵抗する。このため、上記の張出し部間のゴム弾性体部分が死にゴムとなる場合と比べてその第2方向に対するばね定数は軟らかいものとなる。これにより、ゴム弾性体の端部が外筒体の内周面の円周面に結合されていても、上記筒軸方向ばね定数よりも硬くなりがちな第2方向ばね定数を、上記筒軸方向ばね定数が硬いものとなり、かつ、第2方向ばね定数が軟らかいものとなることにより、上記筒軸方向ばね定数に一致もしくは近付け得る。
【0018】
しかも、上記内筒体もしくは外筒体に第1方向から外力が作用した場合には、本体筒部から障壁部が第2方向両側に突出して形成され、その障壁部の第1方向厚みの分だけゴム弾性体が上記第1方向外力に抵抗して圧縮される第1方向長さが短くなり、これにより、上記第1方向に対するばね定数が硬いものとなる。従って、上記障壁部の第1方向厚みを大とする程、上記第1方向ばね定数をより硬いものとすることが可能となる上、この障壁部の第1方向厚みを変更しても、上記の筒軸方向及び第2方向からの外力に抵抗するゴム弾性体部分に殆ど影響を与えることがないため、上記筒軸方向及び第2方向の両ばね定数とは互いに独立して上記第1方向ばね定数の変更設定が可能になる。
【0019】
このように本発明の如く障壁部と張出し部とを備えた内筒体を用いることにより、筒軸方向、第2方向、及び、第1方向の各方向に対する3つのばね定数を互いに独立して設定することが可能になり、第1方向ばね定数を比較的硬いものにしつつ、筒軸方向及び第2方向の両ばね定数を互いに一致もしくは近似したものにする設定が可能になる。
【0020】
内筒体の障壁部の第1方向肉厚が本体筒部の第1方向幅の範囲内に設定されているため、第2方向ばね定数に影響を与えることのない範囲で第1方向ばね定数の増大化が図られる。
【0021】
内筒体の各張出し部が障壁部の形成範囲と同じ第2方向範囲にわたり設けられて筒軸方向から見た形状が略四角形に形成されているため、筒軸方向外力に対する死にゴム部分の端面が第2方向に延びる平面となり、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とが効率よく行われる。
【0022】
請求項2記載の発明では、上記請求項1記載の発明による作用に加えて、ゴム弾性体は、一対の張出し部及び一対の障壁部の第2方向幅と略等しく設定された第2方向幅を有しているため、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とがより効率的にかつ効果的に図られる。また、上記の第1方向ばね定数の増大化がより効率的にかつ効果的に図られる。
【0023】
請求項3記載の発明では、上記請求項1記載の発明による作用に加えて、内筒体の障壁部が筒軸方向両側の各張出し部と互いに一体に連結されているため、筒軸方向、第2方向及び第1方向に対する各ばね定数を発現するゴム弾性体部分を区分、形成もしくは切換る上記障壁部や各張出し部がそれぞれ確実に作用し、これにより、上記各ゴム弾性体によりそれぞれの方向に対するばね定数が確実に所定のものが発揮される。
【0024】
請求項4記載の発明では、上記請求項1記載の発明による作用に加えて、内筒体が、本体筒部と、各張出し部と、障壁部とを互いに同一材料により一体に形成されているため、内筒体の構造的強度が高まる上、その形成工程の合理化が図られる。
【0025】
また、請求項5記載の発明では、上記請求項1記載の発明による作用に加えて、本体筒部に対し、各張出し部と、障壁部とが上記本体筒部とは異なる材料により内筒体が一体に形成されているため、上記各張出し部や障壁部の寸法の変更に合わせて所望形状の内筒体の量産が容易に行い得る。
【0026】
さらに、請求項6記載の発明では、円筒形状の外筒体をそのまま用い、その外筒体の円周面である内周面にゴム弾性体の端部を接合しても、筒軸方向両側の両張出し部間ゴム弾性体部分が筒軸方向外力に対しては死にゴムとなり、第2方向外力に対しては有効な抵抗要素となり、これにより、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とが図られるという請求項1記載の発明による作用が確実に得られ、従来の如く円筒形外筒体の内周面に厚肉部を形成するという面倒な加工を省略することが可能となる。
【0027】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
【0028】
図1〜図3は、本発明の実施例に係るブッシュ組立体を示し、1は内筒体、2はこの内筒体1を囲むよう内筒体1の筒軸Zと同軸に配置された円筒形状の外筒体、3は上記内筒体1から上記筒軸Zに直交する第1方向であるY方向の両側に延びてこれら内筒体1と外筒体2との間を連結するゴム弾性体である。
【0029】
上記内筒体1は、図4にも詳細を示すように、上記筒軸Zに沿って配置された円筒状の本体筒部11と、この本体筒部11の筒軸Z方向(図2及び図4の上下方向)両側位置であって、上記内筒体1へのゴム弾性体3の形成範囲の筒軸Z方向両側端位置の周囲からそれぞれから上記筒軸Zに直交する方向に張出した一対の張出し部12,12と、上記本体筒部11から上記一対の張出し部12,12間を互いに連結するように上記筒軸Z及びY方向に共に直交する第2方向であるX方向の両側方に突出された一対の障壁部13とを備えており、これら11,12,12,13,13が同一の金属材料を用いて一体に形成されている。例えば、焼結金属により、または、各張出し部12と各障壁部13とを旋盤加工により別体で形成して本体筒部11に溶着することにより形成すればよい。
【0030】
上記本体筒部11の筒軸Zに沿って貫通する貫通孔14には、取付け用軸体として例えばリヤサスペンションのサブフレーム取付け軸(図示省略)が挿通されて内筒体1と接続されるようになっている。
【0031】
上記各張出し部12は上記本体筒部11からY方向及びX方向にそれぞれ所定量突出して筒軸Z方向から見て略四角形状となるように形成されている。また、上記各張出し部12のX方向端面は上記各障壁部13と同一平面を構成するようにされている。すなわち、上記各張出し部12は、上記各障壁部13のX方向形成範囲と同範囲にわたり本体筒部11を挟んでX方向に張出されたX方向寸法Fを有し、Y方向に対しては筒軸Z方向及びX方向の各ばね定数の目標設定値に応じてその張出し寸法Wが定められている。上記X方向寸法Fは、ゴム弾性体3のX方向幅の範囲内に設定され、好ましくは、そのゴム弾性体3のX方向幅に等しく設定される。また、上記各障壁部13のY方向の肉厚tはY方向入力に対するゴム弾性体のばね定数(以下、Y方向ばね定数という)の目標設定値に応じて定められるが、その肉厚tの設定は上記本体筒部11のY方向幅、すなわち、その外径dと同等以下の範囲で定めるのが好ましい。
【0032】
そして、上記内筒体1は、筒軸Z方向に延びる各障壁部13及び本体筒部11と、上記本体筒部11からY方向両側に延びる一対の張出し部12,12とでY方向ら見てエの字状に形成され、上記の一対の張出し部12,12の間にはX方向に延びる凹溝部15,15が本体筒部11を挟んでY方向両側に形成されている。上記一対の張出し部12,12の筒軸Z方向両外側端間の全体寸法L、すなわち、上記一対の張出し部12,12と一対の障壁部13,13とが形成される部分の筒軸Z方向全体寸法Lは、上記一対の張出し部12,12が上記の如く筒軸内筒体1位置におけるゴム弾性体3の筒軸Z方向両外側端位置に設けられるため、そのゴム弾性体3の筒軸Z方向幅と略等しくなる。加えて、上記一対の張出し部12,12の筒軸Z方向相対向面間隔L1 、つまり、上記凹溝部15の筒軸Z方向溝幅L1 は、筒軸Z方向入力に対するゴム弾性体3のばね定数(以下、筒軸Z方向ばね定数という)と、X方向入力に対するゴム弾性体3のばね定数(以下、X方向ばね定数という)との関係をどのように定めるのかに基づいて定められる。
【0033】
上記ゴム弾性体3は、上記の内筒体1のX方向幅、つまり、一対の張出し部12,12及び一対の障壁部13,13のX方向幅と略等しく設定された幅を有し、上記内筒体1からY方向の両側にほぼ一直線状に延びて、外筒体2の内周面に結合されている。また、図1及び図2中31,31は、上記外筒体2の上記内筒体1に対しX方向に相対向する内周面位置に形成されたストッパー部である。このようなゴム弾性体3及び各ストッパー部31は、上記内筒体1及び外筒体2をインサート材とする一体加硫成形により形成され、これにより、上記ゴム弾性体3及びストッパー部31は、上記内筒体1の外面及び外筒体2の内周面と加硫接着されている。
【0034】
なお、図2及び図3中、21は外筒体2の筒軸Z方向一端側が外周方向に拡開されたフランジ部、32,32,…はそのフランジ部21から筒軸Z方向外方に突出されたストッパー片部である。
【0035】
上記構成のブッシュ組立体において、例えばリヤサスペンションのサブフレームを車体にマウントするために用いる場合には、ストッパー片部32,32,…を上側にして筒軸Z方向を上下方向に配置し、Y方向を上記車体の左右方向(幅方向)に、X方向を上記車体の前後方向にそれぞれ配置する。そして、上記サブフレームの取付け軸体を貫通孔14に挿通して内筒体1に連結する一方、外筒体2をブラケット等を介して車体側に連結する。
【0036】
この場合、上記筒軸Z方向からの外力に対し、図5及び図6に示すように、ゴム弾性体3の筒軸Z方向両側端位置の一対の張出し部12,12により挟まれる両凹溝15,15内のゴム弾性体部分33,33は上記内筒体1と一体に相対変位して、上記外力に対する抵抗要素とならない死にゴム部分となる。このため、上記筒軸Z方向外力に対しては、上記各ゴム弾性体部分33を除いたゴム弾性体部分34,34が有効に抵抗し、この両ゴム弾性体部分34,34に基づいて筒軸Z方向ばね定数が決まることになる。従って、本体筒部11の外周面から外筒体2の内周面までのゴム弾性体3の全体が抵抗要素となる場合と比べ、上記死にゴム部分(33,33)の存在により筒軸Z方向外力によりせん断力を受ける長さSz が短くなり、これに対応して筒軸Z方向ばね定数が相対的に増大化、すなわち、硬いものになる。
【0037】
一方、X方向(車体前後方向)からの外力に対しては、図7に示すように、ゴム弾性体3のX方向に対し連続していない、外筒体2の内周面側の円弧状部分35,35は有効な抵抗要素とならないが、その円弧状部分35,35を除いて、上記の両凹溝15,15内のゴム弾性体部分33,33を含むゴム弾性体3のほぼ全体部分36,36が有効に抵抗することになる。つまり、上記筒軸Z方向外力に対する場合と比べ、上記の円弧状部分35,35は除かれるものの、その代わりに上記各凹溝15内のゴム弾性体部分33,33が抵抗要素として加わることになる。このため、X方向外力によりせん断力を受ける長さSx が、上記の筒軸Z方向外力をゴム弾性体部分34が受ける場合と比べ長くなり、これに対応してX方向ばね定数が相対的に低減化、すなわち、軟らかいものとなる。
【0038】
これらの結果、ゴム弾性体3のY方向両側端が外筒体2の内周面、すなわち、円周面にそのまま接合されてその接合部位が円弧状になっていても、X方向ばね定数を筒軸Z方向ばね定数に近付けるもしくは一致させることができる。すなわち、上記ゴム弾性体3の外筒体2への接合部位である円弧状部分35,3の存在に起因して、従来、X方向ばね定数が筒軸Z方向ばね定数よりも大きく(硬く)なる傾向にあったのを解消することができる。この結果、外筒体として円筒形のものをそのまま用いることができ、従来の如く外筒体の内周面に厚肉部を形成して平面部を形成するという工程を省略することができる。そして、上記のせん断二方向であるX方向ばね定数と筒軸Z方向ばね定数との相対関係は、上記の外力の入力方向により死にゴムとなったり抵抗要素となったりするゴム弾性体部分33の大きさ、すなわち、一対の張出し部12,12の相対向面間隔L1 等を変更することにより容易に調整することができる。
【0039】
また、Y方向からの外力に対しては、本体筒部11からY方向に直交するX方向のほぼ全幅の範囲を横切るように障壁部13,13がゴム弾性体3に埋め込まれているため、その障壁部13,13のY方向厚みtの分だけゴム弾性体3が上記Y方向外力に基づく圧縮されるY方向長さが短くなり、これにより、Y方向ばね定数が硬いものとなる。従って、上記障壁部のY方向厚みtを大とする程、上記Y方向ばね定数をより硬いものとすることができ、この各障壁部13のY方向厚みtを変更しても、その変更に係る部分は上記の筒軸Z方向外力に対しては死にゴムとなる各ゴム弾性体部分33であり、X方向外力に対してはその外力に抵抗するゴム弾性体部分36に殆ど影響を与えることがない部分であるため、上記のせん断二方向である筒軸Z方向及びX方向の両ばね定数とは互いに独立して、Y方向ばね定数を設定調整することができ、しかも、その変更設定も各障壁部13の肉厚(Y方向幅t)を変更するだけと容易に行うことができる。
【0040】
以上の如く、本ブッシュ組立体によれば、筒軸Z方向、X方向、及び、Y方向の三次元方向の外力に対しそれぞれ所望のばね定数を発揮させることができ、しかも、それらの筒軸Z方向ばね定数、X方向ばね定数、及び、Y方向ばね定数のそれぞれを、本ブッシュ組立体が適用されるマウント部位において要求される目標性能に応じて、互いに独立して設定することができ、しかも、その設定調整を容易に行うことができる。このため、上記のリヤサスペンションのサブフレームの車体にするマウント部位に適用する場合には、上記の如く筒軸Z方向ばね定数をあまり硬くならない程度に増大化しつつX方向ばね定数を上記筒軸Z方向ばね定数に近付けもしくは一致させて、上記サブフレームの支持剛性を確保しつつせん断二方向に対する防振性能を満足させ、なおかつ、これらを満足させた状態でY方向ばね定数を上記のせん断二方向のばね定数とは独立して硬いものに設定調整することができ、操縦安定性からの要求性能をも満足させることができる。
【0041】
<解析結果>
次に、本発明のブッシュ組立体について有限要素法を用いて解析した解析結果を説明する。
【0042】
[各部寸法が各ばね定数に及ぼす影響]
図8〜図10は、内筒体1の各部の寸法を種々に変化させた場合の筒軸Z方向ばね定数Kz 、X方向ばね定数Kx 、及び、Y方向ばね定数KY に及ぼす影響を示したものである。
【0043】
−相対向面間隔L1 による影響−
まず、図8は、一対の張出し部12,12による凹溝15,15の存在、及び、その各凹溝15の大きさが上記の三次元の各ばね定数Kz 、Kx 、KY に及ぼす影響について示したものである。本解析では、一対の張出し部12,12の全体寸法L(図4参照)等を固定値とし、その相対向面間隔L1 をのみ変化させた場合の上記各ばね定数Kz 、Kx 、KY の各値を求めた。
【0044】
固定値として、上記全体寸法Lを40mm、張出し寸法Wを40mm、本体筒部の外径dを30mm、障壁部13の肉厚tを20mmに設定した。そして、上記相対向面間隔L1 を0〜30mmの範囲で変化させた。図8には、この場合の各ばね定数Kz 、Kx 、KY の変化を相対向面間隔L1 の実際値、及び、全体寸法Lに対するそのL1 の比率(L1 /L)をそれぞれ横軸として示した。
【0045】
この結果、L1 =0(L1 /L=0)の場合、すなわち、凹溝15が存在せず外表面が略角柱の状態の内筒体を用いた場合には、X方向ばね定数Kx が筒軸Z方向ばね定数Kz よりもかなり大きく、従って、かなり硬いものになるのに対し、上記凹溝15を設けた場合には、その溝幅(相対向面間隔L1 )を大値にする程、上記X方向ばね定数Kx は筒軸Z方向ばね定数Kz に近付く傾向にある。また、ここで、上記溝幅L1 を大値に変更しても、筒軸Z方向ばね定数Kz の値自体は凹溝15が存在しない場合(L1 =0の場合)と比べ殆ど変化せず、筒軸Z方向外力に対しては上記凹溝15内のゴム弾性体部分33は死にゴムとなっていることを示している。
【0046】
一方、Y方向ばね定数Ky は、凹溝15が存在しない場合(L1 =0の場合)から、凹溝15を設けその溝幅L1 を大値にする程低減することを示している。これは、Y方向外力に対し、L1 =0の場合にはゴム弾性体の圧縮長さが上記の略角柱の内筒体によりゴム弾性体の断面全体で短縮されてY方向ばね定数Ky が大値となるのに対し、凹溝15が設けられて溝幅L1 が大きくなるに従い、上記圧縮長さが短縮される断面部分が上記凹溝15の分だけ小さくなり、その結果、Y方向ばね定数Ky が低減されるものと考えられる。つまり、各張出し部12のY方向端面も各障壁部13と同じY方向ばね定数Ky の増大化に関与しているものと考えられる。このように、Y方向ばね定数Ky において、溝幅L1 が大きくなるに従い、他のせん断二方向のばね定数Kx 及びKz よりも大値であることを保ちつつその値が低減することは、操縦安定性の面からはできるだけ大値である方がよいもののロードノイズの悪化を招くため防振面からもう少し値を小さくしたいという性能要求と合致するものである。
【0047】
なお、上記の図8におけるKz1,Kz2、Kx1,Kx2、Ky1,Ky2は上記凹溝15のないもの(L1 /L=0)と、あるもの(L1 /L=0.7)との試験体を製作し、それぞれ筒軸Z方向、X方向、Y方向の各ばね定数を実測した値をプロットしたものである。この試験体の各部寸法はL=42、t=15、W=40であり、ゴム弾性体3のゴム硬度Hs =60°である。上記の実測は上記解析の有効性について確認するために行ったものであり、この結果、上記実測値は、前提の各部寸法において上記解析のそれとはわずかに相違があるものの、解析結果と同傾向を示しほぼ合致するものであった。
【0048】
−障壁部13の肉厚tによる影響−
図9は、障壁部13の肉厚tの大小が上記の三次元の各ばね定数Kz 、Kx 、KY に及ぼす影響について示したものである。本解析では、固定値として、全体寸法Lを40mm、張出し寸法Wを40mm、本体筒部の外径dを30mm、凹溝の溝幅L1 を30mm(L1 /L=0.75)にそれぞれ設定し、障壁部13の肉厚tを10〜20mmの範囲で変化させて、各ばね定数Kz 、Kx 、KY の値を求めた。
【0049】
この結果、障壁部13の肉厚tの値が増大すると、それに対応してY方向ばね定数Ky は増大して硬いものに変化するものの、ばね定数Kz 及びX方向ばね定数Kx は変化せずほぼ同じ値を維持した。つまり、このことは、上記障壁部13の肉厚tを変更調整すれば、Kz 及びKx の値を変化させることなく、Ky の値のみを独立にチューニングすることが可能であることを示している。従って、Y方向ばね定数Ky のチューニングを、何ら特別の機構を設けなくても、障壁部13の肉厚tの寸法変更という容易な手段により他方向の特性を変更することなく独立して行うことができることになる。
【0050】
−張りだし部12の張出し寸法Wによる影響−
図10は、張出し部12の張出し寸法Wの大小が上記の三次元の各ばね定数Kz 、Kx 、KY に及ぼす影響について示したものである。本解析では、固定値として、全体寸法Lを40mm、凹溝の溝幅L1 を30mm(L1 /L=0.75)、本体筒部の外径dを30mm、障壁部13の肉厚tを15mmにそれぞれ設定し、上記の張出し寸法Wを35〜42mmの範囲で変化させて、各ばね定数Kz 、Kx 、KY の値を求めた。
【0051】
この結果、張出し寸法Wの値が増大すると、それに対応してKz 、Kx 、及び、Ky の3者共、増大して硬いものに変化する。つまり、張出し寸法Wの値を大にすれば、上記の3方向の各ばね定数Kz ,Kx ,Ky を共に同じ傾向で硬くすることが可能であることを示している。
【0052】
[モデルの変形性状]
図11〜図14は、本解析モデルにおいて、外筒体2を固定とし内筒体1に対し筒軸Z方向,X方向,または,Y方向への外力を与えた場合のゴム弾性体3の変形後の形状を示すものである。
【0053】
−X方向外力による変形−
図11は、図3のC−C線断面における凹溝15内のゴム弾性体部分、すなわち、本体筒部11の外周面及び各障壁部13の外面と、外筒体2の内周面とに挟まれたゴム弾性体3について、上記内筒体1にX方向外力を作用させた場合の変形前の形状(破線で示す形状)と、変形後の形状(実線で示す形状)とを示している。また、図12は、図3のD−D線断面における張出し部12及びゴム弾性体3について、上記内筒体1にX方向外力を作用させた場合の変形前の形状(破線で示す形状)と、変形後の形状(実線で示す形状)とを示している。
【0054】
これによれば、図11の凹溝15内のゴム弾性体3は、X方向外力を受けて、外筒体2直近のゴム弾性体部分(図7の円弧状部分35に相当)を除き、本体筒部11の外周面から外筒体2までのY方向寸法y1 のほぼ全体が変形を受けている。これに対し、図12の張出し部12位置のゴム弾性体3では、X方向外力を受けて変形するY方向寸法が、上記張出し部12の外面位置から外筒体2までの寸法y2 と短くなる。この図12の場合は、上記図11の断面位置で凹溝15が存在せず、張出し部12が筒軸Z方向に連続している場合のゴム弾性体の変形に相当する。従って、上記凹溝15のある場合(図11の場合)には、ない場合(図12の場合)と比べ、より長い範囲のゴム弾性体がせん断方向の力による曲げを受けてX方向ばね定数Kx がより軟らかいものとなる。
【0055】
−筒軸Z方向外力による変形−
図13は、図3の下半部の断面におけるゴム弾性体3について、内筒体1に筒軸Z方向外力(図13の上方への外力)を作用させた場合の変形前の形状(破線で示す形状)と、変形後の形状(実線で示す形状)とを示している。
【0056】
これによれば、凹溝15内のゴム弾性体部分33(図6参照)は筒軸Z方向外力を受けても殆ど変形せず、この筒軸Z方向外力を受けて変形する範囲は上記のゴム弾性体部分33を除くゴム弾性体部分34(図6参照)に止められる。つまり、上記の上下の両張出し部12,12により囲まれる凹溝15内のゴム弾性体部分33は上記筒軸Z方向外力に対しては死にゴムとなり、実際には凹溝15があっても、張出し部12が筒軸Z方向に連続して凹溝15が存在しない場合と同じことになる。従って、各張出し部12の形成により筒軸Z方向外力に対するばね定数の増大化を図ることができる。
【0057】
−Y方向外力による変形−
図14は、一側の張出し部12と一側の障壁部13との交差部付近のゴム弾性体3について、内筒体1にY方向外力を作用させた場合の変形前の形状(破線で示す形状)と、変形後の形状(実線で示す形状)とを示している。
【0058】
これによれば、上記Y方向力を受けて障壁部13の前面のゴム弾性体部分が側方に、張出し部12の前面のゴム弾性体部分が上方にそれぞれかなり大きく膨出変形している。つまり、上記の障壁部13及び張出し部12の存在によりゴム弾性体3がより圧縮されY方向外力に対するばね定数Ky が増大することを示している。
【0059】
<他の態様>
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含するものである。すなわち、上記実施例では、内筒体1として、本体筒部11と、両張出し部12,12と、両障壁部13,13とが同一材料により一体に形成されている場合を示したが、これに限らず、例えば、金属製の本体筒部11をインサート材にして、両張出し部12,12と両障壁部13,13とを、硬質樹脂、例えばナイロン66にガラス繊維を混入(例えば30%程度混入)したものを用いたモールド成形により一体的に形成するようにしてもよい。これにより、ブッシュ組立体に要求される性能に応じて各部寸法の異なる内筒体の量産が容易になる。
【0060】
また、上記実施例では、内筒体1として、本体筒部11に対し両張出し部12,12と両障壁部13,13とを付設したような形状を示したが、これに限らず、内筒体を本体筒部が張出し部及び障壁部の内部に完全に埋め込まれた如き形状にしてもよい。例えば、図15に示すように、円柱材料の軸Zに沿って貫通孔14を削孔して本体筒部とし、軸Z方向中間位置の外周面に凹溝15,15を形成することにより軸Z方向の両側位置に張出し部12,12を、X方向に障壁部13,13を形成するようにして内筒体1′を構成してもよい。また、図16に示すように、角柱材料の上下軸Zに沿って貫通孔14を削孔して本体筒部とし、軸Z方向中間位置の外周面に凹溝15,15を形成することにより軸Z方向の両側位置に張出し部12,12を、X方向に障壁部13,13を形成するようにして内筒体1″を構成してもよい。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1記載の発明におけるブッシュ組立体によれば、本体筒部の筒軸方向両側位置から第1方向両側にそれぞれ張出し部が突出されているため、この一対の張出し部間に挟まれたゴム弾性体部分を、筒軸方向からの外力に対しては死にゴムとさせて、その分、筒軸方向ばね定数の増大化を図ることができる。一方、第2方向からの外力に対しては、その外力を上記ゴム弾性体部分にも負担させて、その分、第2方向ばね定数を軟らかいものとすることができる。従って、外筒体として円筒形のものを用い、ゴム弾性体の端部を円周面である外筒体の内周面に接合する場合に筒軸方向ばね定数よりも硬くなりがちな第2方向ばね定数を、上記の筒軸方向ばね定数の増大化と第2方向ばね定数の低減化とによって、筒軸方向ばね定数に一致もしくは近付けることができる。しかも、このような筒軸方向もしくは第2方向のばね特性の変更を上記張出し部の寸法設定により容易に行うことができる。
【0062】
一方、第1方向からの外力に対しては、本体筒部から第2方向両側に突出した各障壁部の第1方向厚みの分だけゴム弾性体が圧縮される第1方向長さを短くなり、かつ、上記各障壁部がゴム弾性体を有効に圧縮させるため、上記第1方向に対するばね定数を硬いものとすることができる。従って、上記障壁部の第1方向厚みを大とする程、上記第1方向ばね定数をより硬いものとすることが可能となる上、この障壁部の第1方向厚みを変更しても、上記の筒軸方向及び第2方向からの外力に抵抗するゴム弾性体部分に殆ど影響を与えることがないため、上記筒軸方向及び第2方向の両ばね定数とは互いに独立して上記第1方向ばね定数の変更設定を行うことができる。
【0063】
このように本発明の如く障壁部と張出し部とを備えた内筒体を用いることにより、筒軸方向、第2方向、及び、第1方向の各方向に対する3つのばね定数を互いに独立して設定することができ、しかも、要求性能に応じた設定を上記障壁部もしくは張出し部等の寸法変更により容易に行うことができる。これにより、例えば、ブッシュ組立体について第1方向ばね定数を比較的硬いものにしつつ、筒軸方向及び第2方向の両ばね定数を互いに一致もしくは近似したものにするという要求性能も容易に実現することができる。
【0064】
内筒体の障壁部の第1方向幅が本体筒部の第1方向幅の範囲内に設定されているため、第2方向ばね定数に影響を与えることのない範囲で第1方向ばね定数の増大化を図ることができる。
【0065】
内筒体の各張出し部が各障壁部の形成範囲と同じ第2方向範囲にわたり設けられて筒軸方向から見た形状が略四角形に形成されているため、筒軸方向外力に対する死にゴム部分の端面を第2方向に延びる平面とすることができ、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とを効率よく行うことができる。
【0066】
請求項2記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明による効果に加えて、ゴム弾性体は、一対の張出し部及び一対の障壁部の第2方向幅と略等しく設定された第2方向幅を有しているため、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とをより効率的にかつ効果的に図ることができる。また、上記の第1方向ばね定数の増大化をより効率的にかつ効果的に図ることができる。
【0067】
請求項3記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明による効果に加えて、内筒体の各障壁部が筒軸方向両側の各張出し部と互いに一体に連結されているため、筒軸方向、第2方向及び第1方向に対する各ばね定数を発現するゴム弾性体部分を区分、形成もしくは切換る上記各障壁部や各張出し部がそれぞれ確実に作用し、これにより、上記各ゴム弾性体部分によりそれぞれの方向に対するばね定数をとして確実に所定のものを発揮させることができる。
【0068】
請求項4記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明による効果に加えて、内筒体が、本体筒部と、各張出し部と、障壁部とを互いに同一材料により一体に形成されているため、内筒体の構造的強度が高まる上、その形成工程の合理化を図ることができる。
【0069】
また、請求項5記載の発明によれば、上記請求項1記載の発明による効果に加えて、本体筒部に対し、各張出し部と、障壁部とが上記本体筒部とは異なる材料により内筒体が一体に形成されているため、本ブッシュ組立体を適用する部位で要求される性能に応じて変更される上記各張出し部や障壁部の寸法設定に合わせて所望の寸法形状の内筒体の量産を容易に製作することができる。
【0070】
さらに、請求項6記載の発明によれば、円筒形状の外筒体をそのまま用い、その外筒体の円周面である内周面にゴム弾性体の端部を接合しても、両張出し部間のゴム弾性体部分が筒軸方向外力に対しては死にゴムとなる一方、第2方向外力に対しては有効な抵抗要素となるため、筒軸方向ばね定数の増大化と、第2方向ばね定数の低減化とが図られるという請求項1記載の発明による効果を確実に得ることができる。これにより、従来の場合に必要としていた外筒体の内周面に厚肉部を形成する等の面倒な工程を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す横断面図である。
【図2】 図1のA−A線における断面図である。
【図3】 図1のB−B線における断面図である。
【図4】 内筒体の拡大斜視図である。
【図5】 筒軸Z方向外力を受けた場合のゴム弾性体を示す図1対応図である。
【図6】 筒軸Z方向外力を受けた場合のゴム弾性体を示す図3対応図である。
【図7】 X方向外力を受けた場合のゴム弾性体を示す図1対応図である。
【図8】 張出し部間隔L1 等と各ばね定数Kz ,Kx ,Ky との関係図である。
【図9】 障壁部肉厚tと各ばね定数Kz ,Kx ,Ky との関係図である。
【図10】 張出し部寸法Wと各ばね定数Kz ,Kx ,Ky との関係図である。
【図11】 X方向外力を受けた場合の凹溝部位置のゴム弾性体の変形状態を示す解析モデル図である。
【図12】 X方向外力を受けた場合の張出し部位置のゴム弾性体の変形状態を示す解析モデル図である。
【図13】 筒軸Z方向外力を受けた場合のゴム弾性体の変形状態を示す解析モデル図である。
【図14】 Y方向外力を受けた場合のゴム弾性体の変形状態を示す解析モデル図である。
【図15】 内筒体の他の態様を示す斜視図である。
【図16】 内筒体の図15とは異なる他の態様を示す斜視図である。
【符号の説明】
1,1′,1″ 内筒体
2 外筒体
3 ゴム弾性体
11 本体筒部
12 張出し部
13 障壁部
14 貫通孔
15 凹溝部
Z 筒軸
X X方向(第2方向)
Y Y方向(第1方向)[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a bushing assembly used for applications such as interposing a part to be elastically supported by a vehicle body in the field of automobiles, for example.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of bush assembly, generally, a large and small cylindrical outer cylinder and an inner cylinder are arranged coaxially, and both cylinders are extended in a first direction orthogonal to the cylinder axis of the inner cylinder. Those connected by a rubber elastic body are known. Then, by fixing other members around the outer periphery of the cylindrical inner cylindrical body, the outer peripheral shape in the cross-sectional shape becomes a quadrangle, and a part of the inner peripheral surface of the cylindrical outer cylindrical body A thick-walled portion is provided in the rubber elastic body so that the joint surfaces of the rubber elastic body on the inner cylinder side and the outer cylinder side are flat surfaces instead of arc surfaces (see, for example, JP-A-2-93134) In addition, a rectangular tube is externally fitted and fixed to the cylindrical inner cylindrical body, and a rubber elastic body is connected to one plane of the rectangular tube, and an intermediate plate having a plane parallel to the one plane is connected to the rectangular cylinder and the cylindrical outer surface. There are known ones interposed in a rubber elastic body between the cylinders (for example, see Japanese Utility Model Laid-Open No. 56-45635).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the bush assembly, large and small cylindrical outer cylinders and inner cylinders are coaxially arranged, and both cylinders are connected by a rubber elastic body extending in a first direction perpendicular to the cylinder axis of the inner cylinder. For example, in order to achieve both the steering stability of the automobile and the vibration isolation support of the parts, the cylinder axis direction of the inner cylinder (for example, the vertical direction of the vehicle body) and the first direction (for example, the horizontal direction of the vehicle body) And elastic support in a three-dimensional direction composed of a cylinder axis direction and a second direction (for example, the front-rear direction of the vehicle body) orthogonal to the first direction, and each spring constant in the three-dimensional direction is individually set. There is a demand to be able to set the desired thing independently.
[0004]
For example, in a so-called FR vehicle of a front engine / rear drive, the direction in which the rubber elastic body extends (the first direction described above), with the cylinder axis direction of the bushing assembly extending vertically in order to mount the subframe of the rear suspension on the vehicle body Are used in the left-right direction of the vehicle body, the bush assembly has spring constants in the cylinder axis direction and the front-rear direction of the vehicle body (the second direction described above), that is, the force exerts a shear force on the rubber elastic body. It is necessary to make each spring constant in the direction acting as a soft one in terms of vibration-proof performance. On the other hand, the spring constant in the left-right direction, that is, the direction in which the force acts as a compressive / tensile force on the rubber elastic body, needs to be made somewhat stiff from the viewpoint of driving stability of the automobile.
[0005]
However, with respect to the spring constant in the cylinder axis direction, the subframe must be supported on the basis of the spring in the cylinder axis direction based on the rubber elastic body, so that the spring constant in the cylinder axis direction is made soft. Has its limits. That is, a differential gear is placed on the subframe, and the torque acts upon acceleration to cause the subframe to fall. Therefore, the cylinder shaft can be supported even in a state where the fall and inclination are suppressed. It is necessary to make the spring constant in the direction harder than a certain value, which has a requirement that is contrary to the above required performance.
[0006]
In addition, in the mutual relation in the two spring constants in the shearing two directions of the cylindrical axis direction and the front-rear direction, the cylindrical axis is in view of joining one end of the rubber elastic body to the inner peripheral surface of the cylindrical outer cylindrical body. And the length of the rubber elastic body portion that resists the shearing force in each direction in the front and rear directions becomes different from each other due to the presence of the arc portion on the outer cylinder side. Generally hard. In this regard, in the above-described prior art in which the thick wall portion is provided on the inner peripheral surface of the outer cylindrical body and the surface is flat, the influence of the circular arc portion is eliminated and the two spring constants in the two shear directions coincide with each other. In addition to an increase in the number of steps for forming the thick portion on the cylindrical body, it takes time to set the outer cylindrical body at the time of integral vulcanization molding of the rubber elastic body.
[0007]
For this reason, in the relationship between the cylindrical axial spring constant and the longitudinal spring constant with respect to the two shear directions, the spring constant in the cylindrical axis direction is suppressed to a constant value that does not become so soft, and at the same time, the formation of the thick portion is performed. Even if the cylindrical outer cylinder is omitted and used as it is, a bushing assembly capable of making the longitudinal spring constant, which tends to be harder than the cylindrical axial spring constant, coincide with or as close as possible to the cylindrical axial spring constant. Development is required.
[0008]
Furthermore, it is difficult to make the spring constant in the left-right direction relatively stiff with the target performance for both the spring constants in the cylinder axis direction and the front-rear direction, and the left-right direction spring constant. It will be softer than the required performance. That is, in order to make the left-right spring constant hard, the shape must be set so as to further increase the cross-sectional area of the rubber elastic body that receives the compressive force from the left-right direction. However, if it does so, both said shear direction spring constants of a cylinder axial direction and the front-back direction will change, and it will become impossible to satisfy the request | requirement about the target performance with respect to these. In this respect, it is possible to take measures to increase the spring constant in the left-right direction by interposing the intermediate plate in the above-mentioned prior art, but in addition to increasing the steps for interposing the intermediate plate, the intermediate plate Therefore, the spring constants in the cylinder axis direction and the front-rear direction also change.
[0009]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is to make it possible to set the spring constants in the cylinder axis direction, the front-rear direction, and the left-right direction independently of each other and to achieve the required performance. The purpose is to facilitate the setting for. As a result, the spring constant in the two shear directions of the cylindrical axial spring constant and the front-rear spring constant can be matched or made as much as possible even if the cylindrical outer cylinder is used as it is, while making the left and right spring constant relatively hard. In the near future, the aim is to satisfy both the requirements for handling stability and the requirements for elastic support performance and vibration isolation performance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to
[0011]
The invention according to
[0012]
Claim3In the invention described in the first aspect, the barrier portion of the inner cylindrical body is integrally connected to each projecting portion on both sides in the cylinder axial direction.
[0013]
Claim4In the invention described in
[0014]
Claims5In the invention described in
[0015]
And claims6In the invention described in the first aspect, the outer cylinder is formed in a cylindrical shape.
[0016]
[Action]
With the above configuration, in the first aspect of the present invention, since the overhanging portions protrude from the both sides in the first axial direction from the both sides in the first axial direction of the main body cylindrical portion, the inner cylindrical body or the outer cylindrical body has a cylindrical axial direction. When an external force is input, the rubber elastic body portion sandwiched between the pair of overhanging portions does not become a resistance element against the external force, so-called dead rubber, and from the overhanging end of the overhanging portion to the inner periphery of the outer cylinder body The rubber elastic body portion in the range up to the surface effectively resists the external force. For this reason, compared with the case where the rubber elastic body in the range from the main body cylinder portion to the inner peripheral surface of the outer cylinder resists the external force in the cylinder axial direction, the length in the first direction of the rubber elastic body that resists the external force in the cylinder axial direction Is shortened by the overhang length of the overhang portion, and accordingly, the cylindrical axial spring constant becomes hard. Therefore, the larger the overhang length of the overhang portion, the harder the cylinder axis direction spring constant.
[0017]
On the other hand, when an external force from the second direction is input to the inner cylinder body or the outer cylinder body, the rubber elastic body portion existing between the pair of projecting portions on both sides of the cylinder axis direction is also subjected to the second direction external force. In order to effectively resist, the rubber elastic body in a range from the main body tubular portion to the vicinity of the inner peripheral surface of the outer tubular body resists the second direction external force. For this reason, the spring constant with respect to the second direction is softer than in the case where the rubber elastic body portion between the overhanging portions becomes dead rubber. Thereby, even if the end of the rubber elastic body is coupled to the circumferential surface of the inner circumferential surface of the outer cylinder, the second direction spring constant that tends to be harder than the cylinder axis direction spring constant is When the directional spring constant is hard and the second directional spring constant is soft, the directional spring constant can be equal to or close to the cylindrical axial spring constant.
[0018]
In addition, when an external force is applied to the inner cylinder body or the outer cylinder body from the first direction, the barrier portion protrudes from the main body cylinder portion on both sides in the second direction, and the thickness of the barrier portion in the first direction is the same. Therefore, the length of the first direction in which the rubber elastic body is compressed while resisting the external force in the first direction is shortened, so that the spring constant with respect to the first direction becomes hard. Accordingly, as the thickness in the first direction of the barrier portion is increased, the first direction spring constant can be made harder, and even if the thickness in the first direction of the barrier portion is changed, Since the rubber elastic body portion that resists external force from the cylinder axis direction and the second direction of the cylinder is hardly affected, both the spring constants in the cylinder axis direction and the second direction are independent of each other in the first direction. The spring constant can be changed and set.
[0019]
As described above, by using the inner cylinder body having the barrier portion and the overhang portion as in the present invention, the three spring constants for the respective directions of the cylinder axis direction, the second direction, and the first direction can be made independent of each other. It is possible to set the first direction spring constant to be relatively hard, and to set both the spring constants in the cylinder axis direction and the second direction to be equal to or approximate to each other.
[0020]
Since the first direction wall thickness of the barrier portion of the inner cylinder is set within the range of the first direction width of the main body cylinder portion, the first direction spring constant is within a range that does not affect the second direction spring constant. Is increased.
[0021]
Since each overhang portion of the inner cylinder is provided over the same second direction range as the formation range of the barrier portion, and the shape seen from the cylinder axis direction is formed in a substantially square shape, the end surface of the rubber part is dead due to external force in the cylinder axis direction. Becomes a plane extending in the second direction, and an increase in the cylindrical axial direction spring constant and a reduction in the second direction spring constant are efficiently performed.
[0022]
In the invention according to
[0023]
Claim3In the described invention, in addition to the operation of the invention described in the first aspect, the barrier portion of the inner cylindrical body is integrally connected to each overhanging portion on both sides in the cylindrical axis direction. And each of the barrier portions and the overhang portions for separating, forming or switching the rubber elastic body portions expressing the respective spring constants in the first direction surely act, whereby the springs in the respective directions are operated by the rubber elastic bodies. A constant value is reliably exhibited.
[0024]
Claim4In the invention described above, in addition to the action of the invention described in
[0025]
Claims5In the invention described above, in addition to the operation of the invention described in
[0026]
And claims6In the described invention, the cylindrical outer cylinder is used as it is, and even if the ends of the rubber elastic body are joined to the inner circumferential surface that is the circumferential surface of the outer cylinder, the gap between the two protruding portions on both sides in the cylinder axial direction The rubber elastic body part becomes dead rubber against the external force in the cylinder axial direction, and becomes an effective resistance element against the external force in the second direction, thereby increasing the cylindrical axial spring constant, The action according to the first aspect of the invention can be reliably achieved, and the troublesome processing of forming a thick portion on the inner peripheral surface of the cylindrical outer cylinder as in the prior art can be omitted. It becomes.
[0027]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
1 to 3 show a bush assembly according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is an inner cylinder, and 2 is disposed coaxially with a cylinder axis Z of the
[0029]
As shown in detail in FIG. 4, the
[0030]
For example, a subframe mounting shaft (not shown) of a rear suspension is inserted into the through
[0031]
Each of the
[0032]
The
[0033]
The rubber
[0034]
2 and 3, 21 is a flange portion in which one end side of the
[0035]
In the bush assembly configured as described above, for example, when used to mount the subframe of the rear suspension on the vehicle body, the
[0036]
In this case, as shown in FIGS. 5 and 6, both concave grooves sandwiched between the pair of projecting
[0037]
On the other hand, with respect to the external force from the X direction (vehicle body longitudinal direction), as shown in FIG. Although the
[0038]
As a result, even if both ends in the Y direction of the rubber
[0039]
Further, for the external force from the Y direction, since the
[0040]
As described above, according to the present bush assembly, desired spring constants can be exhibited with respect to the external forces in the three-dimensional directions of the cylinder axis Z direction, the X direction, and the Y direction. Each of the Z-direction spring constant, the X-direction spring constant, and the Y-direction spring constant can be set independently of each other according to the target performance required in the mount portion to which the bush assembly is applied, In addition, the setting can be easily adjusted. For this reason, when applied to the mounting portion of the rear suspension sub-frame as the vehicle body, the X-direction spring constant is increased while the cylinder axis Z-direction spring constant is not so hard as described above. The vibration damping performance in the shearing two directions is satisfied while ensuring the support rigidity of the subframe by approaching or coinciding with the direction spring constant, and the Y direction spring constant is set in the shearing two directions while satisfying these. It can be set and adjusted to be hard and independent of the spring constant, and the required performance from steering stability can also be satisfied.
[0041]
<Analysis results>
Next, analysis results obtained by analyzing the bushing assembly of the present invention using the finite element method will be described.
[0042]
[Effect of each part size on each spring constant]
FIGS. 8 to 10 show the influence on the cylinder axis Z-direction spring constant Kz, the X-direction spring constant Kx, and the Y-direction spring constant KY when the dimensions of the respective parts of the
[0043]
-Effect of opposing surface spacing L1
First, FIG. 8 shows the influence of the presence of the
[0044]
As fixed values, the overall dimension L was set to 40 mm, the overhang dimension W was set to 40 mm, the outer diameter d of the main body cylinder part was set to 30 mm, and the wall thickness t of the
[0045]
As a result, in the case of L1 = 0 (L1 / L = 0), that is, when an inner cylinder having no
[0046]
On the other hand, the Y-direction spring constant Ky is shown to decrease as the
[0047]
Note that Kz1, Kz2, Kx1, Kx2, Ky1, and Ky2 in FIG. 8 above are specimens having no concave groove 15 (L1 / L = 0) and having one (L1 / L = 0.7). Are plotted, and the measured values of the spring constants in the cylinder axis Z direction, the X direction, and the Y direction are plotted. The dimensions of each part of this test body are L = 42, t = 15, W = 40, and the rubber hardness Hs of the rubber
[0048]
-Effect of
FIG. 9 shows the influence of the thickness t of the
[0049]
As a result, when the thickness t of the
[0050]
-Influence of the overhang dimension W of the overhang portion 12-
FIG. 10 shows the influence of the size of the overhanging dimension W of the overhanging
[0051]
As a result, when the value of the overhanging dimension W increases, Kz, Kx, and Ky correspondingly increase and become harder. That is, it is shown that if the value of the overhang dimension W is increased, the spring constants Kz, Kx, Ky in the above three directions can all be hardened with the same tendency.
[0052]
[Model deformation properties]
FIGS. 11 to 14 show the rubber
[0053]
-Deformation due to external force in X direction-
11 shows a rubber elastic body portion in the
[0054]
According to this, the rubber
[0055]
-Deformation by external force in the cylinder axis Z direction-
FIG. 13 shows a shape before deformation (broken line) in the case where an external force in the cylinder axis Z direction (external force upward in FIG. 13) is applied to the inner
[0056]
According to this, the elastic rubber portion 33 (see FIG. 6) in the
[0057]
-Deformation due to external force in the Y direction-
FIG. 14 shows a shape before deformation (indicated by a broken line) when an external force is applied to the inner
[0058]
According to this, the rubber elastic body portion on the front surface of the
[0059]
<Other aspects>
In addition, this invention is not limited to the said Example, Other various modifications are included. That is, in the said Example, although the main
[0060]
Moreover, in the said Example, although the shape which attached both the overhang |
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the bushing assembly of the first aspect of the present invention, since the overhanging portions protrude from the both sides in the cylinder axis direction of the main body tube portion to both sides in the first direction, this pair of overhanging portions. The rubber elastic body portion sandwiched between them can be made dead rubber against an external force from the cylinder axis direction, and the cylinder axis direction spring constant can be increased accordingly. On the other hand, with respect to the external force from the second direction, the external force can be borne by the rubber elastic body portion, and the second direction spring constant can be softened accordingly. Therefore, when the cylindrical outer cylindrical body is used and the end of the rubber elastic body is joined to the inner peripheral surface of the outer cylindrical body which is a circumferential surface, the second tends to be harder than the cylindrical axial spring constant. The directional spring constant can be made equal to or close to the cylindrical axial spring constant by increasing the cylindrical axial spring constant and decreasing the second directional spring constant. Moreover, such a change in the spring characteristic in the cylinder axis direction or the second direction can be easily performed by setting the dimensions of the overhang portion.
[0062]
On the other hand, for the external force from the first direction, the length in the first direction in which the rubber elastic body is compressed by the thickness in the first direction of the respective barrier portions protruding from the main body cylinder portion on both sides in the second direction is shortened. And since each said barrier part compresses a rubber elastic body effectively, the spring constant with respect to the said 1st direction can be made hard. Accordingly, as the thickness in the first direction of the barrier portion is increased, the first direction spring constant can be made harder, and even if the thickness in the first direction of the barrier portion is changed, Since the rubber elastic body portion that resists external force from the cylinder axis direction and the second direction of the cylinder is hardly affected, both the spring constants in the cylinder axis direction and the second direction are independent of each other in the first direction. The spring constant can be changed and set.
[0063]
As described above, by using the inner cylinder body having the barrier portion and the overhang portion as in the present invention, the three spring constants for the respective directions of the cylinder axis direction, the second direction, and the first direction can be made independent of each other. Moreover, the setting according to the required performance can be easily performed by changing the dimensions of the barrier portion or the overhang portion. Thereby, for example, the required performance of making the first spring constant of the bushing assembly relatively stiff and making both the spring constants in the cylindrical axis direction and the second direction coincide or approximate each other can be easily realized. be able to.
[0064]
Since the first direction width of the barrier portion of the inner cylinder is set within the range of the first direction width of the main body cylinder portion, the first direction spring constant is within a range that does not affect the second direction spring constant. Increase can be achieved.
[0065]
Since each overhang portion of the inner cylinder is provided in the second direction range that is the same as the formation range of each barrier portion, and the shape seen from the cylinder axis direction is formed in a substantially square shape, The end face can be a flat surface extending in the second direction, and the cylinder axis direction spring constant can be increased and the second direction spring constant can be reduced efficiently.
[0066]
According to the invention described in
[0067]
Claim3According to the described invention, in addition to the effect of the invention according to the first aspect, each barrier portion of the inner cylindrical body is integrally connected to each overhanging portion on both sides in the cylindrical axis direction. Each of the barrier portions and the overhang portions for separating, forming or switching the rubber elastic body portions that express the respective spring constants in the second direction and the first direction surely act, thereby allowing the rubber elastic body portions to A predetermined thing can be reliably exhibited as a spring constant with respect to each direction.
[0068]
Claim4According to the invention described above, in addition to the effect of the invention of the first aspect, the inner cylinder body is integrally formed of the same material with the main body cylinder portion, each overhang portion, and the barrier portion. Further, the structural strength of the inner cylinder is increased and the formation process can be rationalized.
[0069]
Claims5According to the invention described above, in addition to the effect of the invention according to the first aspect, the inner cylindrical body is integrally formed of a material different from that of the main body cylindrical portion with respect to the main body cylindrical portion. Because it is formed, it is easy to mass-produce inner cylinders with the desired dimensions according to the dimensions of the overhangs and barriers that are changed according to the performance required at the site where this bushing assembly is applied. Can be produced.
[0070]
And claims6According to the described invention, even if the cylindrical outer cylinder is used as it is and the end of the rubber elastic body is joined to the inner circumferential surface that is the circumferential surface of the outer cylinder, the rubber elasticity between the two overhanging portions is obtained. The body part becomes dead rubber against the external force in the cylinder axis direction, but becomes an effective resistance element against the external force in the second direction, so that the increase in the cylinder axis direction spring constant and the reduction in the second direction spring constant are achieved. Thus, the effect of the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is an enlarged perspective view of an inner cylinder.
FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 1 and showing a rubber elastic body when receiving an external force in the cylinder axis Z direction.
6 is a view corresponding to FIG. 3 showing a rubber elastic body when an external force in the cylinder axis Z direction is applied.
FIG. 7 is a view corresponding to FIG. 1 and showing a rubber elastic body when receiving an external force in the X direction.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the overhang portion spacing L1 and the like and the spring constants Kz, Kx, Ky.
FIG. 9 is a relationship diagram between a barrier wall thickness t and each spring constant Kz, Kx, Ky.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the overhanging portion dimension W and each spring constant Kz, Kx, Ky.
FIG. 11 is an analysis model diagram showing a deformation state of the rubber elastic body at the position of the concave groove when receiving an external force in the X direction.
FIG. 12 is an analysis model diagram showing a deformation state of the rubber elastic body at the position of the overhang portion when receiving an external force in the X direction.
FIG. 13 is an analysis model diagram showing a deformation state of the rubber elastic body when subjected to an external force in a cylinder axis Z direction.
FIG. 14 is an analysis model diagram showing a deformed state of the rubber elastic body when receiving an external force in the Y direction.
FIG. 15 is a perspective view showing another aspect of the inner cylinder.
16 is a perspective view showing another aspect of the inner cylinder different from FIG. 15. FIG.
[Explanation of symbols]
1,1 ', 1 "inner cylinder
2 outer cylinder
3 Rubber elastic body
11 Body cylinder
12 Overhang part
13 Barrier part
14 Through hole
15 concave groove
Z cylinder shaft
XX direction (second direction)
Y Y direction (first direction)
Claims (6)
上記内筒体は、
取付け用軸体が挿通される本体筒部と、
上記本体筒部から、上記筒軸方向及び第1方向に対し共に直交する第2方向の両側にそれぞれ上記ゴム弾性体内に突出されて上記ゴム弾性体内に介装された一対の障壁部と、
上記ゴム弾性体の筒軸方向形成範囲内であって上記本体筒部の筒軸方向に互いに離れた両側各位置からそれぞれ上記第1方向の両側に上記ゴム弾性体内に張出した一対の張出し部と、
上記本体筒部を挟んで第1方向両側の各位置に上記一対の張出し部の筒軸方向相対向面間に区画されてゴム弾性体が配設される一対の凹溝部と
を備え、
内筒体の障壁部は、第1方向に対する肉厚が本体筒部の第1方向に対する幅の範囲内に設定され、
内筒体の筒軸方向両側の各張出し部は、障壁部の第2方向に対する形成範囲と同じ第2方向範囲にわたり設けられ、筒軸方向から見た形状が略四角形に形成されている
ことを特徴とするブッシュ組立体。An inner cylinder, an outer cylinder surrounding the inner cylinder parallel to the cylinder axis of the inner cylinder, and extending from the inner cylinder to both sides in a first direction perpendicular to the cylinder axis. In a bushing assembly comprising a rubber elastic body that connects the outer surface and the inner surface of the outer cylindrical body,
The inner cylinder is
A main body cylinder portion through which the mounting shaft is inserted;
A pair of barrier portions projecting into the rubber elastic body from both sides of the second direction perpendicular to the cylinder axis direction and the first direction from the main body cylindrical portion, and interposed in the rubber elastic body;
A pair of overhanging portions projecting into the rubber elastic body on both sides in the first direction from respective positions on both sides in the cylinder axial direction of the rubber elastic body and separated from each other in the cylinder axial direction of the main body cylinder portion; ,
A pair of concave groove portions that are partitioned between the opposed surfaces of the pair of projecting portions in the first axial direction across the main body cylindrical portion, and a rubber elastic body is disposed;
As for the barrier part of the inner cylinder, the thickness with respect to the first direction is set within the range of the width with respect to the first direction of the main body cylinder part ,
The overhang portions on both sides in the cylinder axis direction of the inner cylinder body are provided over the same second direction range as the formation range of the barrier portion in the second direction, and the shape viewed from the cylinder axis direction is formed in a substantially square shape. A bushing assembly characterized by the above.
ゴム弾性体は、一対の張出し部及び一対の障壁部の第2方向幅と略等しく設定された第2方向幅を有しているThe rubber elastic body has a second direction width set substantially equal to the second direction width of the pair of overhang portions and the pair of barrier portions.
ことを特徴とするブッシュ組立体。A bushing assembly characterized by that.
内筒体の障壁部は、筒軸方向両側の各張出し部と互いに一体に連結されていることを特徴とするブッシュ組立体。In claim 1,
The bushing assembly is characterized in that the barrier portion of the inner cylindrical body is integrally connected to each overhanging portion on both sides in the cylindrical axial direction.
内筒体は、本体筒部と、筒軸方向両側の各張出し部と、障壁部とが互いに同一材料により一体に形成されて構成されている
ことを特徴とするブッシュ組立体。In claim 1,
The inner cylinder includes a main body cylinder part, each overhang part on both sides in the cylinder axis direction, and a barrier part that are integrally formed of the same material.
内筒体は、本体筒部に対し、筒軸方向両側の各張出し部と、障壁部とが上記本体筒部とは異なる材料により一体に形成されて構成されている
ことを特徴とするブッシュ組立体。In claim 1,
The inner cylindrical body, with respect to the main body tube portion, the bushing assembly of each overhang portion of the cylindrical axial sides, and a barrier portion, characterized in that it is constructed integrally formed from a material different from that of the above-mentioned main body tube portion Solid.
外筒体は、円筒形に形成されている
ことを特徴とするブッシュ組立体。In claim 1,
The outer cylinder is formed in a cylindrical shape.
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