JP4304054B2 - 円筒形ブッシュ - Google Patents

Description

この発明は、車両のエンジンマウント等に用いられる円筒形ブッシュに関する。

この種の用途に用いられる円筒形ブッシュは公知であり、一例として、内筒とその周囲を囲む外筒と、これらの内外筒間を連絡する弾性部材とを備え、横断面において、弾性部材を略逆Ｖ字状に左右へ拡開する腕状に形成して内筒と外筒を連結し、左右の腕状部がなす鋭角の２等分線上で鈍角側から主たる振動が入力するようになっている。また、内筒の一部を主たる振動の入力方向と平行するように左右の腕状部間へ突出させた突部と、これに対向して外筒側から突出する弾性部材のストッパとを設け、突部とストッパの当接により、主たる振動の入力方向における内筒の移動を規制しているものがある（特許文献１参照）。
特開昭６２−２７４１２８号公報

ところで、主たる振動の入力方向をＺ、これと直交する平面内における直交２方向のうち内筒の軸方向と平行な方向をＸ、他方をＹとすれば、これら直交３軸方向における弾性体によるバネは、Ｚ方向が最大となり、Ｘ及びＹ方向は著しく小さくなり、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ各方向のバネをそれぞれｘ、ｙ、ｚとすれば（以下、同じ）、ｘ：ｙ：ｚ＝０．２：０．３：１程度になる。上記ストッパを設けた従来例であっても、上記のバネ比をそれ程改善できない。しかし、乗り心地の向上等、近年の円筒ブッシュに対する高性能化の要請により、主たる振動の入力方向と直交する２方向においても、バネ比を大きくして上記バネ比を大きく改善することが望まれている。そこで本願発明は、このような要請の実現を目的とする。

上記課題を解決するため請求項１は、内筒と、その周囲を囲む外筒と、これらの内外筒間を連絡する弾性部材とを備え、主たる振動の入力方向が内筒の軸直交方向である円筒形ブッシュにおいて、
主たる振動の入力方向Ｚと略平行するように内筒から半径方向へ突出する突部と、この突部と前記外筒との間を弾性体で連結し、この弾性体を前記外筒との間に支持する弾性体支持部を設けるとともに、
前記外筒の軸方向中間部における外周側部を部分的に内側へ凹入変形させ、主たる振動の入力方向Ｚと直交しかつ互いに直交する２軸方向Ｘ・Ｙに平行な平面部を有する弾性体支持部を設け、
この弾性体支持部の前記平面部に開口部を形成するとともに、主たる振動の入力方向Ｚから見てこの開口部を前記突部よりも大きく形成してその周囲を囲ませ、かつ前記突部を前記Ｚ方向にて前記開口部に貫通させ、さらにこの開口部の開口縁部と前記突部との間隔を前記２軸方向Ｘ・Ｙにおいて異ならせることにより、
前記開口部が、前記突部の前記主たる振動の入力方向Ｚにおける移動を規制せず、残り２軸方向Ｘ・Ｙにおける移動量に対して前記開口縁部で異なる規制をし、
そのうえ、前記突部の先端が前記外筒の外周よりも中心側へ引き込んでいることを特徴とする。

請求項２は上記請求項１において、前記開口部が長方形の角穴であることを特徴とする。

請求項３は、上記請求項１において、前記突部は前記弾性体の一部であるストッパ弾性部で覆われていることを特徴とする。

請求項１によれば、内筒から主たる振動の入力方向と平行に半径方向へ突出する突部を設け、この突部と外筒側との間を弾性体で連結するとともに、弾性体支持は、主たる振動の入力方向を１軸に含む直交３軸方向のうち、前記突部の主たる振動の入力方向における移動を規制せず、残り２軸方向を規制するようにしたので、突部近傍における主たる振動の入力方向を１軸に含む直交３軸方向のバネをそれぞれ異ならせ、主たる振動の入力方向に対して直交する２方向におけるバネを相対的に大きくすることにより、直交３軸方向のバネ比が近づくように改善できる。

また、主たる振動の入力方向から見て弾性体支持部の開口部を前記突部よりも大きく形成してその周囲を囲むようにしたので、主たる振動の入力方向におけるバネを相対的に下げるとともに、直交する３軸方向のうちの残り２方向のバネを相対的に大きくすることが容易になり、突部における直交３軸方向のバネ比を改善することが容易になる。

さらに、外筒の外周側部を部分的に内側へ凹入変形させたので、弾性体支持部を容易に形成することができる。

以下、図面に基づいて一実施形態を説明する。 図１は円筒形ブッシュの軸方向端面を示し、図２は図１の２−２線断面（縦断面）、図３は図２の３−３線に沿う横断面、図４は底面図（図１のＡ矢示図）である。以下の説明において、内筒の軸線方向をＸ軸（図２）、これと直交する２軸のうち、図１において左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。Ｚ軸は主たる振動の入力方向と平行である。

これらの図において、円筒形ブッシュは内筒１と、これを囲む外筒２と、これらを連絡する弾性部材３とを備える。内筒１は例えば振動源側であるエンジン側へボルト等により取付けられ、外筒２は例えば振動受け側である車体の取付穴へ嵌合等により取付けられ、エンジン側から入力される振動を弾性部材３により吸収等して車体側への振動伝達を遮断する。

内筒１は適宜金属等からなるパイプ状をなし、その外表面の対向側面を平面状にカットした形状をなす。また、軸心方向へ貫通形成される軸穴４のうち、一部は径方向外方へ食い込む溝５が形成され、弾性部材３の一体成形時における成形型にセットするときの位置決めとなっている。

図２に示すように、内筒１の長さ方向中間部には径方向へ突出する突部６が一体に形成されている。突部６は図３に示すように、Ｚ軸に対して左右対称をなし、先端に向かって先細りするように形成され、かつ両側は中心線側へ凹に湾曲している。中心線は図３にて主たる振動の入力方向Ｚと一致し、この方向に大振動が入力すると突部６が図の下方へ移動する。

外筒２は金属等の適宜材料からなる円筒状をなし、図示しない車体等へ嵌合取付される。図２に示すように、その外周の一部で図の下方側部分に、Ｘ軸方向へ入り込む凹部７を形成して弾性体支持部８とし、その中央を切り欠いて穴９（図７参照）を設け、この穴９を囲む弾性体支持部８の縁部をストッパ１０とする。弾性体支持部８はＸ方向と平行かつＺ方向と直交する平坦面をなす。

ストッパ１０は突部６の周囲を囲んでいる。突部６の下端は穴９を貫通して弾性体支持部８の面よりも長く下方へ突出している。図１〜３は無負荷状態であるが、負荷状態ではさらに突部６の下端が弾性体支持部８より図の下方へ突出することになる。

図３において、弾性部材３は略逆Ｖ字状をなし、中心線を挟み、図の下方へ向かって左右に拡開するととともに、内筒１の下方における左右の腕状部間は鋭角をなし、この鋭角の２等分線は中心線及び主たる振動の入力方向Ｚと一致する。なお、主たる振動は、腕状部の鈍角側であり、内筒１の図上方側から入力するようになっている。

弾性部材３は、公知の防振ゴム等のバネ性及び弾性に富む適宜の材料からなり、内筒１と外筒２を連結一体化し、内筒１又は外筒２から入力する振動を弾性変形により吸収している。符号１１はすぐり穴であり、軸方向へ貫通形成された開放空間をなす。すぐり穴１１は、図１において下向きの略コ字状をなし、上部１１ａと側部１１ｂとからなる。

弾性部材３にはストッパ部１２，１３が一体に形成される。ストッパ部１２は上部
１１ａ内の外筒２の上部内面から内筒１側へ突出し、Ｚ軸上部分が最も下方へ張り出している。ストッパ部１３は、左右の側部１１ｂ内面から内筒１の側面方向へ突出し、Ｙ軸上部分が最も内方へ張り出している。

内筒１の下部と外筒２の下部間には弾性部材３の主体部１４が形成されている。図２に示すように、主体部１４は突部６の周囲全体を覆って、内筒１と外筒２の空間を埋め、その一部は穴９内へ入り込み、ストッパ１０の外側表面を覆うストッパ弾性部１５となっている。

図３に示すように、ストッパ弾性部１５は突部６の先端を覆い、かつストッパ１０との間に突部６の側面に沿って上方へ凹となる湾曲部１６をなす。

図５〜７は外筒２を示し、図５は外筒２の軸方向端面、図６は図５の６−６線断面、図７は外筒２の底面図である。これらの図に明らかなように弾性体支持部８は外筒２の半径の略１／４程度まで入り込むようにプレス成形され、弾性体支持部８はＸ軸方向の軸線と平行する水平面になっている。

図７に示すように、穴９は主たるＺ方向から見て、突部６よりも大きくその外側を囲んで重なるようになっている。この穴９はＹ軸方向へ横長の略長方形に形成され、その中央に入る突部６との間では、Ｘ軸方向の間隔ａとＹ軸方向の間隔ｂとが相違し、ａ＜ｂとなっている。

このようにすることにより、突部６の先端部が穴９内で直交する３軸、ＸＹＺ方向へ動くとともに、各方向におけるストッパ弾性部１５の構造が異なるため、ストッパ弾性部１５はＸＹ方向において圧縮及び引っ張りを主体として作用し、Ｚ方向ではせん断を主体とする。このためストッパ弾性部１５におけるバネは、Ｘ方向が最も大きく、Ｚ方向が最小となり、Ｙ方向が中間となる。

このため、円筒形ブッシュ全体としてのバネは、Ｘ方向が相対的に最も増大し、次にＹ方向が増大するとともに、Ｚ方向は相対的に低下する。その結果、バネ比は、例えば、この円筒形ブッシュにおいて最も好ましいものである、ｘ：ｙ：ｚ＝０．４：０．４：１程度まで改善される。但し、このバネ比は穴９の大きさや突部６との間隙の程度及びストッパ弾性部１５の構造により調整でき、その調整の自由度はかなり高いものになる。なお、このバネ比は、使用目的に応じて、ｘ：ｙ：ｚ＝１：２：１〜０．２：０．３：１程度の範囲内で任意に設定することが好ましい。

この円筒形ブッシュを製造するには、まず内筒１と外筒２を別々に形成し、内筒１を外筒２の中へ入れ、突部６を穴９内へ入れる。このとき、内筒１と外筒２の間には上部１１ａに相当する空間等が十分にあるので、突部６を弾性体支持部８と干渉しないように内筒１を図２の上方へ片寄せしつつ外筒２内へ入れてから下方へ移動させることにより、内筒１を外筒２の内側へ入れ、さらに突部６を穴９内へ容易に入れることができる。

その後、これらを図示しない金型内へ入れ、金型内に形成された突出部を軸穴４へ嵌合し、同時にその外周面の一部に軸方向へ形成された突部を溝５へ嵌合することにより、金型内へ内筒１を位置決め固定し、その後、内筒１と外筒２の間へ防振ゴムの材料を注入して加硫することにより、内筒１と外筒２を連結一体化する。このとき、ストッパ弾性部１５，湾曲部１６も突部６及び穴９を埋めて一体に形成される。

次に作用を説明する。例えば、内筒１をエンジンへ取付け、外筒２を車体へ取付けて使用するとき、内筒１へエンジン側からＺ軸方向へ振動が入力すると、突部６は穴９から下方へ突出するとともに、主体部１４，ストッパ弾性部１５を弾性変形させる。このとき、内筒１と弾性体支持部８の間に主体部１４があるので、この部分の圧縮により一定以下の移動が規制される。より大きな振動入力に対しては、突部６がストッパ弾性部１５を主としてせん断変形させながら下方へ突出し、このときのストッパ弾性部１５におけるバネは比較的小さくなる。

また、Ｘ軸方向の振動入力に対しては、図２に示すように、突部６がＸ軸方向へ移動してストッパ弾性部１５を変形させる。このとき、ストッパ弾性部１５は穴９内に入って、ストッパ１０と突部６の間を埋めるので、ストッパ弾性部１５のバネは最大となる。また、ストッパ１０は突部６が所定量以上の移動、すなわちａ以上移動しようとすれば、突部６と当接してそれ以上の移動を規制する。これにより、Ｘ軸方向の規制が可能となり、かつ外筒２の一部を変形することによりストッパ１０を簡単に実現できる。

さらに、Ｙ軸方向の振動入力に対しては、図３に示すように、突部６が湾曲部１６を変形させつつＹ軸方向へ移動し、ストッパ弾性部１５を変形させる。このとき、ストッパ弾性部１５は中間部が穴９の外へ湾曲しているので、せん断変形が多くなり、ストッパ弾性部１５のバネは中程度になる。

また、突部６が所定量以上の移動、すなわちｂ以上移動しようとすれば、対向するストッパ１０のいずれか側へ当接することにより移動を規制される。これによりＹ軸方向の移動を規制できる。しかも、外筒２の一部を変形させてストッパ１０を設けることにより、より正確かつ簡単に内筒１のＹ軸方向移動規制を実現できる。

このように、この円筒形ブッシュ全体のバネは、Ｚ方向が相対的に低下し、ＸＹ方向が相対的に増加するとともに、Ｘ方向がＹ方向より大きくなるから、直交３軸方向におけるバネ比を改善でき、例えば、使用目的によって要求されるバネ比である、ｘ：ｙ：ｚ＝
０．４：０．４：１程度まで改善される。
しかも、このバネ比は穴９の大きさや突部６との間隙の程度及びストッパ弾性部１５の構造により容易かつ高い自由度で調整できる。

また、外筒２の外周側部を内側へ部分的に変形させて凹部を設け、その平坦な弾性体支持部８に開口部９を設けて突部６を入れたので、この開口部９を囲む弾性体支持部８の周縁部が主たる振動の入力方向Ｚと直交する２軸方向Ｘ、Ｙ方向へ移動する突部６のストッパ１０となる。したがって、直交する２軸方ＸＹにおけるストッパ１０を容易に形成することができる。

そのうえ、弾性体支持部８が主たる振動の入力方向Ｚと直交する２軸ＸＹを含む平面を備えることにより、この平面内で弾性体支持部８のストッパ１０は、内筒１をＸ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向で移動を所定量内に規制できる。

さらに、ストッパ１０と突部８の間を弾性部材３の一部であるストッパ弾性部１５で連結することにより、ストッパ１０と突部６が、金属同士等の直接接触を防止し、かつストッパ１０と突部６の間に介在して弾性により突部６の動きを緩和できる。

なお、本願発明は上記実施形態に限定されず種々に変形や応用が可能であり、例えば、弾性体支持部８を外筒と別体にしてもよい。さらにストッパ弾性部１５も弾性部材３の主体部１４と別体に形成してもよい。この場合は主体部１４と異なる自由な特性を付与できる。また、弾性体支持部８は必ずしも平坦ではなく、内筒１や外筒２の曲面に沿うような湾曲面でもよい。そのうえ、突部６を必ずしも穴９内へ入れる必要はなく、Ｚ方向から見て穴９と重なるようにその上方へ配置してもよい。この場合にはストッパ１０を切り起こし状等に形成する。さらに、Ｘ方向のバネ調整として、図２に仮想線で示すように、穴９の中へ入れず、図の上方へ湾曲する凹部１５ａを設けて、Ｘ方向のバネが強くなりすぎる場合はバネを下げることもできる。

円筒形ブッシュの軸方向端面 図１の２−２線断面（縦断面） 図２の３−３線に沿う横断面 底面図（図１のＡ矢示図） 外筒２の軸方向端面 図５の６−６線断面 外筒２の底面図

符号の説明

１：内筒、２：外筒、３：弾性部材、６：突部、７：凹部、８：弾性体支持部、９：穴、１０：ストッパ、１４：主体部、１５：ストッパ弾性部、１６：湾曲部

Claims (3)

1. 内筒と、その周囲を囲む外筒と、これらの内外筒間を連絡する弾性部材とを備え、主たる振動の入力方向が内筒の軸直交方向である円筒形ブッシュにおいて、
   主たる振動の入力方向Ｚと略平行するように内筒から半径方向へ突出する突部と、この突部と前記外筒との間を弾性体で連結し、この弾性体を前記外筒との間に支持する弾性体支持部を設けるとともに、
   前記外筒の軸方向中間部における外周側部を部分的に内側へ凹入変形させ、主たる振動の入力方向Ｚと直交しかつ互いに直交する２軸方向Ｘ・Ｙに平行な平面部を有する弾性体支持部を設け、
   この弾性体支持部の前記平面部に開口部を形成するとともに、主たる振動の入力方向Ｚから見てこの開口部を前記突部よりも大きく形成してその周囲を囲ませ、かつ前記突部を前記Ｚ方向にて前記開口部に貫通させ、さらにこの開口部の開口縁部と前記突部との間隔を前記２軸方向Ｘ・Ｙにおいて異ならせることにより、
   前記開口部が、前記突部の前記主たる振動の入力方向Ｚにおける移動を規制せず、残り２軸方向Ｘ・Ｙにおける移動量に対して前記開口縁部で異なる規制をし、
   そのうえ、前記突部の先端が前記外筒の外周よりも中心側へ引き込んでいることを特徴とする円筒形ブッシュ。
2. 前記開口部が長方形の角穴であることを特徴とする請求項１の円筒形ブッシュ。
3. 前記突部は前記弾性体の一部であるストッパ弾性部で覆われていることを特徴とする請求項１の円筒形ブッシュ。

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