JP6193587B2

JP6193587B2 - ストラットマウント

Info

Publication number: JP6193587B2
Application number: JP2013040858A
Authority: JP
Inventors: 浩牧野; 健太郎神谷
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JP2014169729A

Description

本発明は、車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバと車体との間に介在するストラットマウントに関する。

ストラットマウントには、下記特許文献に記載されているように、車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバの径方向に突出する突出部と、車体に固定されるハウジングと、突出部を内包した状態でハウジング内に収容される筒状の弾性体とから構成されているものが有り、弾性体として、ウレタンフォーム製の弾性体が採用されている。このように構成されたストラットマウントでは、路面からの振動がショックアブソーバに入力されると、ショックアブソーバとハウジングとの間に介在する弾性体が弾性変形することで、その振動が弾性体に吸収される。これにより、車体への振動の伝達が好適に抑制される。

特開２０１０−２３６５７４号公報特許第４８４１９２３号公報

上記特許文献に記載のストラットマウントによれば、ある程度、車体への振動の伝達を抑制することが可能である。しかし、ウレタンフォーム製の弾性体は、圧縮された状態でハウジング内に収容されており、弾性体とハウジングの内壁との間で摩擦力が発生する。詳しくは、例えば、ゴム製の弾性体を圧縮すると、その弾性体は、圧縮方向に交わる方向に膨らむ。一方、ウレタンフォーム製の弾性体を圧縮すると、内部に形成されているセルが変形し、圧縮方向に交わる方向への膨らみを少なくすることが可能である。それでも、僅かではあるが、圧縮方向に交わる方向へ膨らみ、弾性体とハウジングの内壁との間で摩擦力が発生する。弾性体とハウジングの内壁との間で摩擦力が発生すると、期待される振動吸収特性を得ることができない虞がある。また、弾性体とハウジングの内壁との間で発生する摩擦力を軽減させるべく、ハウジングの内壁に鏡面仕上げを施す必要があり、コストが増大する。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、ウレタンフォーム製の弾性体によって振動を吸収するストラットマウントにおいて、弾性体とハウジングの内壁との間で生じる摩擦力を低減することが可能なストラットマウントの提供を課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のストラットマウントは、車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバの車体側端部に設けられ、前記ショックアブソーバの径方向に突出する突出部と、車体に固定され、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに囲うハウジングと、筒状をなし、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに内包し、前記ハウジング内に厚さ方向に圧縮された状態で収容されるウレタンフォーム製の弾性体とを備えたストラットマウントであって、前記弾性体が、外周面の該弾性体の厚さ方向での両端を除く部分に周回りに延びるように形成された溝部を有し、前記弾性体を厚さ方向に圧縮した際に、前記弾性体が径方向に膨らむ長さをバルジング長さと定義した場合に、前記溝部の深さが、以下の所定式に従って演算されたバルジング長さ（Ｂ _Ｘ）に相当する深さに形成されていることを特徴とする。
所定式：Ｂ _Ｘ＝（０．００５Ｈ _Ｘ＋０．０２７）×Ｄ×ｈ／Ｈ
Ｈ _Ｘは、圧縮方向の溝部の厚さ
Ｄは、弾性体の直径
ｈは、弾性体の圧縮量
Ｈは、弾性体の圧縮前の厚さ

本発明のストラットマウントでは、ウレタンフォーム製の弾性体の周回りに、溝部が形成されている。この溝部により、弾性体とハウジングの内壁との間の摩擦抵抗が減少し、弾性体とハウジングの内壁との間で生じる摩擦力を低減することが可能となる。

本発明の実施例のストラットマウントを示す断面図である。ストラットマウントの有する弾性体を示す概略図である。ストラットマウントの作動図である。弾性体の圧縮時および非圧縮時の寸法を示す概略図である。弾性体の圧縮率と、弾性体の直径に対する弾性体のバルジング長さの比率との関係を示すグラフである。弾性体の厚さと、図４に示す直線の傾きとの関係を示すグラフである。

図１に、本発明の実施例のストラットマウント１０を示す。ストラットマウント１０は、車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバと車体との間に介在し、車輪から車体への振動の伝達を抑制するものである。ストラットマウント１０は、ショックアブソーバのピストンロッド１２の先端部に固定されたフランジナット１４と、車体に固定されるハウジング１６と、フランジナット１４を内包した状態でハウジング１６内に収容される筒状の弾性体１８とから構成されている。

ハウジング１６は、有底円筒状の本体部２０と、蓋部２２とを有している。本体部２０の外周面には、一対の取付部２４，２６が形成されており、その取付部２４，２６において、本体部２０が車体に固定される。本体部２０の下端面には、ゴム製のバウンドストッパ２８が固着されており、そのバウンドストッパ２８の内部を貫通した状態で、ピストンロッド１２の先端部が、本体部２０の内部に延び出している。

本体部２０内に延び出したピストンロッド１２の先端部には、フランジナット１４が固定されている。フランジナット１４は、ナット部３０と、ナット部３０の外周面から径方向に突出するフランジ部３２とから構成されており、ナット部３０がピストンロッド１２の先端部に締結されている。

そのフランジナット１４は、概して筒状の弾性体１８によって内包されている。弾性体１８の内部には、上下方向に貫通する貫通穴３６と、貫通穴３６に連続する円環状の空間３８とが形成されており、その空間３８にフランジ部３２が収容されるとともに、貫通穴３６に、ピストンロッド１２の先端部およびピストンロッド１２に締結されたナット部３０が挿入されている。

フランジナット１４を内包した状態の弾性体１８は、本体部２０の内部に収容されている。その弾性体１８を収容した本体部２０の上部は、蓋部２２によって覆われる。この際、弾性体１８は、蓋部２２と本体部２０の底部とによって挟持される。その蓋部２２の中央部には、貫通穴４０が形成されており、貫通穴４０からピストンロッド１２の先端が延び出している。そして、ピストンロッド１２の先端には、ナット４４が締結され、そのナット４４により、本体部２０と蓋部２２とが組み付けられる。本体部２０と蓋部２２とがナット４４によって組み付けられた状態のハウジング１６内では、弾性体１８が、それの厚さ方向に圧縮されている。ちなみに、弾性体１８の圧縮率、つまり、圧縮前の弾性体１８の厚さに対する圧縮量の比率は、０．２〜０．５程度とされている。

このように構成されたストラットマウント１０では、路面からの振動がピストンロッド１２に入力されると、ピストンロッド１２とハウジング１６との間に介在する弾性体１８が弾性変形する。これにより、その振動が弾性体１８に吸収され、車輪から車体への振動の伝達が抑制される。

また、弾性体１８は、ウレタンフォームにより成形されている。ウレタンフォームは、イソシアネート、ポリオールおよび発泡剤を混合し、イソシアネートおよびポリオールの重合反応を進行させることで製造される。発泡剤は、重合反応の際に混合物内で発泡してセルを形成するために必要とされている。ポリオリールは、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。また、イソシアネートも、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、芳香族イソシアネート、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート等が挙げられる。さらに、発泡剤も、ウレタンフォーム原料として通常に採用されるものであればよく、例えば、水、ペンタン、シクロペンタン、メチレンクロライド、炭酸ガス等が挙げられ、これらを１種または２種以上併用して用いることが可能である。

ストラットマウント１０では、ウレタンフォーム製の弾性体１８が採用されることで、弾性体１８による振動の吸収特性を設計し易くなっている。詳しくは、例えば、路面からの振動によりピストンロッド１２が上下方向に移動すると、フランジナット１４のフランジ部３２によって弾性体１８が上下方向に圧縮される。一般的な弾性体は、上下方向に圧縮されると、通常、横方向に膨らむ。しかしながら、ウレタンフォーム製の弾性体１８では、上下方向に圧縮された場合であっても、弾性体１８内部に形成されたセルが変形するため、横方向に僅かしか膨らまない。このため、弾性体１８とハウジング１６の内壁との間で生じる摩擦力は、比較的小さい。

一方で、ウレタンフォーム製の弾性体１８の代わりに、ゴム製の弾性体を採用した場合には、ゴム製の弾性体は、セルを有していないため、ピストンロッド１２が上下方向に移動すると、横方向へ大きく膨らむ。つまり、ゴム製の弾性体では、振動発生時に、弾性体１８とハウジング１６の内壁との間で、大きな摩擦力が生じる。その摩擦力は、弾性体による振動の吸収特性に大きく影響する。このため、弾性体のバネ特性に加えて、振動発生時に生じる摩擦力をも考慮して、弾性体による振動の吸収特性を設計する必要がある。しかしながら、ストラットマウント１０では、ウレタンフォーム製の弾性体１８が採用されることで、振動発生時に生じる摩擦力は比較的小さくなっている。これにより、弾性体１８による振動の吸収特性を比較的容易に設計することが可能となっている。

なお、ウレタンフォーム製の弾性体１８の密度は、０．３０〜０．８５ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、さらに言えば、０．４０〜０．７０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。この程度の密度であれば、圧縮時の横方向への膨らみを適切に抑制することが可能となる。

さらに、ストラットマウント１０では、弾性体１８の外周面に、図２に示すように、周方向に延びる溝部５０が形成されている。この溝部５０により、弾性体１８とハウジング１６の内壁との間の摩擦抵抗が減少し、弾性体１８とハウジング１６の内壁との間で生じる摩擦力を、更に低減することが可能となる。特に、溝部５０は、弾性体１８の外周面の上端と下端との間、つまり、中間部に形成されているため、振動の吸収特性に影響の大きい部分において、摩擦力を低減することが可能となる。

詳しくは、弾性体１８の外周面の中間部は、ピストンロッド１２の上下方向への移動に伴って、ハウジング１６の内壁面と摺接した状態で上下方向に移動するが、弾性体１８の外周面の上端部及び下端部は、ピストンロッド１２の上下方向への移動に伴って、殆ど上下方向に移動しない。つまり、弾性体１８の外周面の中間部とハウジング１６の内壁との間で生じる摩擦力は、振動の吸収特性に大きく影響するが、弾性体１８の外周面の上下方向の端部とハウジング１６の内壁との間で生じる摩擦力は、振動の吸収特性にあまり影響しない。したがって、溝部５０が弾性体１８の外周面の中間部に形成されることで、振動の吸収特性に影響の大きい部分において摩擦力を低減することが可能となる。

一方で、振動の吸収特性に影響の少ない部分、つまり、弾性体１８の外周面の上下方向の端部では、その端部とハウジング１６との間で生じる摩擦力は維持されており、その摩擦力によって、弾性体１８の上下方向へのズレが抑制される。詳しくは、弾性体１８は、上述したように、上下方向に圧縮された状態でハウジング１６内に収容されている。この際、弾性体１８の圧縮量は、図３（ａ）に示すように、フランジ部３２より上方の部分と下方の部分との各々で、ｈ_０とされている。そして、ピストンロッド１２に上向きの振動が入力されると、図３（ｂ）に示すように、ピストンロッド１２は上方向へ移動し、弾性体１８はフランジ部３２によって上方向に圧縮される。この際、弾性体１８のフランジ部３２より上方の部分は、圧縮されるが、弾性体１８のフランジ部３２より下方の部分は、膨張する。これは、弾性体１８のフランジ部３２より下方の部分の初期圧縮が開放され、膨張するためである。この際、弾性体１８のフランジ部３２より下方の部分の膨張により、弾性体１８の下面とハウジング１６の底面とは接触している。

しかし、ピストンロッド１２に上向きの大きな振動が入力されると、ピストンロッド１２は大きく上方向へ移動する。この際、ピストンロッド１２の上方への移動量が、初期圧縮量ｈ_０を超えると、図３（ｃ）に示すように、弾性体１８の下面とハウジング１６の底面とが離間し、弾性体１８が上方にズレる虞がある。弾性体１８の上下方向へのズレは、異音，振動等を発生させる虞があり、好ましくない。

ただし、ストラットマウント１０では、上述したように、弾性体１８の外周面の上下方向の端部では、その端部とハウジング１６との間で生じる摩擦力は維持されている。このため、ピストンロッド１２の上方への移動量が、初期圧縮量ｈ_０を超えても、弾性体１８の外周面の上下方向の端部とハウジング１６との間で生じる摩擦力によって、弾性体１８の上下方向へのズレが抑制される。これにより、弾性体１８の上下方向へのズレに伴う異音，振動等の発生を抑制することが可能となる。

さらに、ストラットマウント１０では、溝部５０の深さが、その溝部５０とハウジング１６との間で生じる摩擦力が略０となるように、下記式を利用して演算される。
Ｂ_Ｘ＝（０．００５Ｈ_Ｘ＋０．０２７）×Ｄ×ｈ／Ｈ
ここで、Ｂ_Ｘは、図４に示すように、弾性体１８が上下方向に圧縮された際に横方向に膨らむ量であり、以下、バルジング量と称する。なお、図４では、圧縮前の弾性体１８は実線で示されており、圧縮後の弾性体１８は点線で示されている。Ｈ_Ｘは、弾性体１８が上下方向に圧縮された際に横方向に膨らむ部分の圧縮前の厚さ、つまり、バルジング量Ｂ_Ｘの演算対象となる弾性体１８の圧縮前の厚さであり、以下、対象厚さと称する。Ｄは、弾性体１８の直径である。Ｈは、弾性体１８の圧縮前の厚さであり、ｈは、弾性体１８の圧縮量である。つまり、ｈ／Ｈは、弾性体１８の圧縮前の厚さに対する弾性体１８の圧縮量となり、弾性体１８の圧縮率となる。

なお、弾性体１８の直径Ｄおよび、弾性体１８の圧縮前の厚さＨは、限定されないが、弾性体１８の直径Ｄは、通常、３０ｍｍ〜１５０ｍｍであり、弾性体１８の圧縮前の厚さＨは、１０ｍｍ〜５０ｍｍである。

上記式は、対象厚さＨ_Ｘ毎に、Ｂ_Ｘ／Ｄとｈ／Ｈとの関係式を演算し、その関係式の係数Ｋと対象厚さＨ_Ｘとの関係を示した式となっている。詳しくは、厚さ８ｍｍ（対象厚さＨ_Ｘ＝８）の円柱状の弾性体に対して、圧縮量ｈを変化させて、バルジング量Ｂ_Ｘを測定した。そして、Ｂ_Ｘ／Ｄおよびｈ／Ｈを演算し、横軸がｈ／Ｈ、縦軸がＢ_Ｘ／Ｄのグラフにプロットする。そのプロットを直線で近似すると、図５に示す直線６０となる。その直線６０は、下記式によって示される。
Ｂ_Ｘ／Ｄ＝０．０６８５×ｈ／Ｈ
また、厚さ２５ｍｍ（対象厚さＨ_Ｘ＝２５）の円柱状の弾性体に対して、圧縮量ｈを変化させて、バルジング量Ｂ_Ｘを測定した。そして、Ｂ_Ｘ／Ｄおよびｈ／Ｈを演算し、横軸がｈ／Ｈ、縦軸がＢ_Ｘ／Ｄのグラフにプロットする。そのプロットを直線で近似すると、図５に示す直線６２となる。その直線６０は、下記式によって示される。
Ｂ_Ｘ／Ｄ＝０．１５７５×ｈ／Ｈ

次に、ｈ／ＨとＢ_Ｘ／Ｄとの関係式の係数Ｋと、対象厚さＨ_Ｘとを、横軸がＨ_Ｘ、縦軸がＫのグラフにプロットする。つまり、（Ｈ_Ｘ，Ｋ）＝（８，０．０６８５）、（Ｈ_Ｘ，Ｋ）＝（２５，０．１５７５）の２点を、図６に示すように、プロットし、その２点を結んだ直線６４は、下記式によって示される。
Ｋ＝０．００５Ｈ_Ｘ＋０．０２７
なお、Ｈ_Ｘの係数および、項は、弾性体１８の密度等により変化するため、Ｈ_Ｘの係数は、０．００３〜０．００７となり、項は、０．０１〜０．０４となる場合がある。

また、Ｋは、Ｂ_Ｘ／Ｄとｈ／Ｈとの関係式の係数であることから、下記式によって示される。
Ｋ＝（Ｂ_Ｘ／Ｄ）／（ｈ／Ｈ）
そして、上記２つの式から、下記式が導かれる。
（Ｂ_Ｘ／Ｄ）／（ｈ／Ｈ）＝０．００５Ｈ_Ｘ＋０．０２７
したがって、バルジング量Ｂ_Ｘが下記式によって示される。
Ｂ_Ｘ＝（０．００５Ｈ_Ｘ＋０．０２７）×Ｄ×ｈ／Ｈ

このようにして、導き出された式に基づいて、溝部５０のバルジング量Ｂ_１を演算する。この際の対象厚さＨ_Ｘは、溝部５０の厚さＨ_１となる。これにより、演算されたバルジング量Ｂ_１は、弾性体１８が圧縮された際に溝部５０が横方向へ膨らむ長さと推定される。つまり、バルジング量Ｂ_１に相当する深さの溝部５０を形成することで、圧縮率ｈ／Ｈで圧縮された状態の弾性体１８がハウジング１６内に収容された場合に、溝部５０とハウジング１６との間で生じる摩擦力が略０となる。

また、弾性体１８の外周面の溝部５０の形成されていない部分（以下、「非溝部」と称する）６６の厚さを調整することで、非溝部６６とハウジング１６との間で生じる摩擦力を調整することが可能となっている。詳しくは、非溝部６６のバルジング量Ｂ_２を、上述した式に従って演算する。この際の対象厚さＨ_Ｘは、非溝部６６の厚さＨ_２となる。そして、非溝部６６とハウジング１６との間で生じる摩擦力Ｆは、下記式によって示される。
Ｆ＝α×μ×Ｈ_２×（Ｂ_２×Ｄ^２＋Ｂ_２ ^２×Ｄ）
ここで、αは、弾性体１８の剛性によって定まる係数であり、μは、摩擦係数である。

上記式から解るように、非溝部６６とハウジング１６との間で生じる摩擦力Ｆは、非溝部６６のバルジング量Ｂ_２に依存している。また、非溝部６６のバルジング量Ｂ_２は、非溝部６６の厚さＨ_２に依存している。このため、非溝部６６の厚さＨ_２を調整することで、非溝部６６とハウジング１６との間で生じる摩擦力Ｆを調整することが可能となっている。これにより、弾性体１８の上下方向へのズレ難さを調整することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、ストラットマウント１０は、ショックアブソーバのピストンロッド１２の端部に設けられているが、ショックアブソーバのシリンダハウジングに設けられてもよい。つまり、本発明は、通常型（成立型）のショックアブソーバおよび、倒立型のショックアブソーバに適用することが可能である。

以下、本発明の諸態様について列記する。

（１）車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバの車体側端部に設けられ、前記ショックアブソーバの径方向に突出する突出部と、
車体に固定され、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに囲うハウジングと、
筒状をなし、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに内包し、前記ハウジング内に厚さ方向に圧縮された状態で収容されるウレタンフォーム製の弾性体と
を備えたストラットマウントであって、
前記弾性体が、
周回りに延びるように形成された溝部を有することを特徴とするストラットマウント。

（２）前記溝部が、
前記弾性体の厚さ方向での両端を除く部分に形成されたことを特徴とする(1)項に記載
のストラットマウント。

（３）前記弾性体を厚さ方向に圧縮した際に、前記弾性体が径方向に膨らむ長さをバルジング長さと定義した場合に、
前記溝部の深さが、
第１の所定式に従って演算された前記溝部のバルジング長さであることを特徴とする(1)項または(2)項に記載のストラットマウント。

（４）前記第１の所定式が、
前記弾性体の寸法と前記弾性体の厚さ方向への圧縮率と前記溝部の幅とを用いた式であることを特徴とする(3)項に記載のストラットマウント。

（５）前記弾性体を厚さ方向に圧縮した際に、前記弾性体が径方向に膨らむ長さをバルジング長さと定義するとともに、前記弾性体の外周部のうちの前記溝部が形成されていない部分を、非溝部と定義した場合に、
前記非溝部のバルジング長さが、
前記ハウジング内に厚さ方向に圧縮された状態で収容される前記弾性体の前記非溝部と、その非溝部に接触する前記ハウジンングとの間で反力が発生するように、第２の所定式に従って演算されることを特徴とする(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載のストラットマウント。

（６）前記第２の所定式が、
前記弾性体の寸法と前記弾性体の厚さ方向への圧縮率と前記非溝部の幅とを用いた式であることを特徴とする(5)項に記載のストラットマウント。

（７）前記弾性体の密度が、０．３０〜０．８５ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする(1)項ないし(6)項のいずれか１つに記載のストラットマウント。

１０：ストラットマウント
１２：ピストンロッド（ショックアブソーバ）
１６：ハウジング
１８：弾性体３２：フランジ部（突出部）
５０：溝部

Claims

車両用サスペンションに用いられるショックアブソーバの車体側端部に設けられ、前記ショックアブソーバの径方向に突出する突出部と、
車体に固定され、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに囲うハウジングと、
筒状をなし、前記ショックアブソーバの車体側端部を前記突出部とともに内包し、前記ハウジング内に厚さ方向に圧縮された状態で収容されるウレタンフォーム製の弾性体と
を備えたストラットマウントであって、
前記弾性体が、
外周面の該弾性体の厚さ方向での両端を除く部分に周回りに延びるように形成された溝部を有し、
前記弾性体を厚さ方向に圧縮した際に、前記弾性体が径方向に膨らむ長さをバルジング長さと定義した場合に、
前記溝部の深さが、以下の所定式に従って演算されたバルジング長さ（Ｂ _Ｘ）に相当する深さに形成されている
ことを特徴とするストラットマウント。
所定式：Ｂ _Ｘ＝（０．００５Ｈ _Ｘ＋０．０２７）×Ｄ×ｈ／Ｈ
Ｈ _Ｘは、圧縮方向の溝部の厚さ
Ｄは、弾性体の直径
ｈは、弾性体の圧縮量
Ｈは、弾性体の圧縮前の厚さ
前記弾性体の外周部のうちの前記溝部が形成されていない部分を、非溝部と定義した場合に、
前記非溝部のバルジング長さ（Ｂ _２）が、
前記ハウジング内に厚さ方向に圧縮された状態で収容される前記弾性体の前記非溝部と、その非溝部に接触する前記ハウジンングとの間で摩擦力が発生するように、以下の所定式に従って演算されることを特徴とする請求項１に記載のストラットマウント。
所定式：Ｆ＝α×μ×Ｈ _２ ×（Ｂ _２ ×Ｄ ^２＋Ｂ _２ ^２ ×Ｄ）
Ｆは、非溝部とハウジンングとの間で生じる摩擦力
αは、弾性体の剛性によって定まる係数
μは、摩擦係数
Ｄは、弾性体の直径
前記弾性体の密度が、０．３０〜０．８５ｋｇ／ｍ^３であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のストラットマウント。