JP7178914B2 - 防振ブッシュ及び防振ブッシュの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、２部材の連結部分に設けられ、防振機能を有する防振ブッシュ及び防振ブッシュの製造方法に関する。

自動車等においては、２部材を連結する部分に防振ブッシュが設けられている。この防振ブッシュは、２部材のうちの一方の部材を他方の部材により支持しつつ、振動の伝達を低減する役割を担っている。図７を参照して、一般的な防振ブッシュについて説明する。図７は従来例に係る防振ブッシュの模式的断面図であり、防振ブッシュの中心軸線を含む面で防振ブッシュを切断した断面図である。

防振ブッシュ７００は、円筒状の内筒７１０と、内筒７１０と同心的に設けられる円筒状の外筒７２０と、内筒７１０の外周面と外筒７２０の内周面にそれぞれ加硫接着され、これら内筒７１０と外筒７２０とを連結するゴム状弾性体７３０とを備えている。以上のように構成される防振ブッシュ７００においては、上記の通り、支持機能と防振機能を備えている。ここで、支持機能を高めるためには、ゴム状弾性体７３０の剛性は高い（バネ定数は高い）方が適しており、防振機能を高めるためには、ゴム状弾性体７３０の剛性は低い（バネ定数は低い）方が適している。このように、ゴム状弾性体７３０には、相反する性質が要求される。

図７に示す防振ブッシュ７００の場合には、圧縮力に対してバネ定数が高く、せん断力に対してはバネ定数が低くなる性質を有する。すなわち、防振ブッシュ７００に対して、径方向（図中、矢印Ｐ０１方向）に力が作用する場合及び防振ブッシュ７００の中心軸線に対して傾斜する方向（こじり方向）に力が作用する場合には、ゴム状弾性体７３０に対して圧縮力が作用する。この場合には、ゴム状弾性体７３０のバネ定数は高くなる性質を示す。これに対して、防振ブッシュ７００に対して、軸方向（図中、矢印Ｐ０２方向）に力が作用する場合及び防振ブッシュ７００の中心軸線に対して回転する方向（捩じり方向）に力が作用する場合には、ゴム状弾性体７３０に対してせん断力が作用する。この場合には、ゴム状弾性体７３０のバネ定数は低くなる性質を示す。なお、図７中の実線矢印は圧縮力が作用する様子を示し、点線矢印はせん断力が作用する様子を示している。

このように、防振ブッシュ７００に対して作用する力の方向によって、ゴム状弾性体７３０は、バネ定数が高くなる性質を示したり、バネ定数が低くなる性質を示したりする。そのため、防振ブッシュ７００は、支持機能と防振機能の両機能が発揮されるように、２部材の連結部分に設けられる。

しかしながら、防振ブッシュに対しては、その配置位置に応じて、径方向に力が作用する場合にゴム状弾性体のバネ定数が低くなり、軸方向に力が作用する場合にゴム状弾性体のバネ定数が高くなるような要求がなされることもある。上記の図７に示す防振ブッシュ７００の場合には、このような要求に応えることはできない。防振ブッシュに対して軸方向に力が作用する場合に、ゴム状弾性体のバネ定数を高める技術として、内筒と外筒にフランジを設けて、ゴム状弾性体に圧縮力を作用させる技術も知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この場合には、防振ブッシュに対して径方向に力が作用する場合にも、ゴム状弾性体のバネ定数が高まってしまい、上記のような要求に応えることはできない。

国際公開第０２／７５１７７号 特開２００９－１８０３３０号公報 実開平２－１１２４４号公報 特開２００９－２１６１３５号公報 特開２００２－２９５５６０号公報 特開平１０－２７４２６８号公報

本発明の目的は、防振ブッシュに対して径方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体のバネ定数を低くし、かつ、軸方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体のバネ定数を高くすることが可能な防振ブッシュ及び防振ブッシュの製造方法を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の防振ブッシュは、
内筒ユニットと、
前記内筒ユニットと同心的に設けられる外筒と、
前記内筒ユニットの外周面と前記外筒の内周面にそれぞれ加硫接着され、これら内筒ユニットと外筒とを連結するゴム状弾性体と、
を備える防振ブッシュであって、
前記内筒ユニットは、同軸的に配置される第１筒状部材及び第２筒状部材により構成されており、
第１筒状部材の外周面は、第１小径面と、第１小径面の配置位置を介して第２筒状部材とは反対側に配置され、第１小径面よりも外径が大きな第１大径面と、これら第１小径面と第１大径面とを繋ぐ第１傾斜面とを有し、
第２筒状部材の外周面は、第２小径面と、第２小径面の配置位置を介して第１筒状部材とは反対側に配置され、第２小径面よりも外径が大きな第２大径面と、これら第２小径面と第２大径面とを繋ぐ第２傾斜面とを有すると共に、
前記外筒の内周面は、第１小径面及び第２小径面と対向する位置に配置され、かつ、その内径が、第１小径面及び第２小径面の外径よりも大きく、第１大径面及び第２大径面の外径よりも小さな中央対向面と、該中央対向面の両側で、第１傾斜面及び第２傾斜面のそれぞれに対向する位置に配置され、該中央対向面から離れるにつれて拡径する両側対向面とを有することを特徴とする。

本発明によれば、防振ブッシュに径方向の力が作用すると、ゴム状弾性体のうち、第１傾斜面と両側対向面に挟まれた部分、及び第２傾斜面と両側対向面に挟まれた部分においては、軸方向にも力の一部が分散される。これにより、ゴム状弾性体のバネ定数を低減させることができる。また、防振ブッシュに軸方向の力が作用すると、ゴム状弾性体のうち、第１傾斜面と両側対向面に挟まれた部分、及び第２傾斜面と両側対向面に挟まれた部分においては、圧縮力の一部が軸方向に作用するため、ゴム状弾性体のバネ定数を高めることができる。

そして、本発明においては、第１筒状部材と第２筒状部材との間には隙間が設けられている。

これにより、防振ブッシュを用いる際に、上記の隙間がなくなるように第１筒状部材と第２筒状部材を近付けた状態で、所望の位置に組み込むことで、ゴム状弾性体を圧縮させ
ることができる。従って、絞り工程を省略することができる。

また、本発明の防振ブッシュの製造方法は、
上記の防振ブッシュの製造方法であって、
前記外筒と、第１筒状部材と、第２筒状部材と、第１筒状部材と第２筒状部材との間の隙間を塞ぐ環状部材とを金型に配置する工程と、
前記外筒の内周面と、第１筒状部材，第２筒状部材及び前記環状部材の各外周面との間に形成されるキャビティに前記ゴム状弾性体の材料を充填し、加硫成形する工程と、
加硫成形後に、前記環状部材を取り除く工程と、
を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、防振ブッシュに対して径方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体のバネ定数を低くし、かつ、軸方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体のバネ定数を高くすることができる。

図１は本発明の実施例に係る防振ブッシュの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係る防振ブッシュの使用例を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る防振ブッシュのメカニズム説明図である。 図４は本発明の実施例に係る防振ブッシュのメカニズム説明図である。 図５は本発明の実施例に係る防振ブッシュの製造工程図である。 図６は本発明の実施例に係る防振ブッシュを製造する際に用いられる部品の側面図である。 図７は従来例に係る防振ブッシュの模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１～図６を参照して、本発明の実施例に係る防振ブッシュについて説明する。図１は本発明の実施例に係る防振ブッシュの模式的断面図である。なお、本実施例に係る防振ブッシュ１０は回転対称形状であり、図１は防止ブッシュの中心軸線を含む面で防振ブッシュを切断した断面図である。図２は本発明の実施例に係る防振ブッシュの使用例を示す模式的断面図である。図３及び図４は本発明の実施例に係る防振ブッシュのメカニズム説明図である。なお、図３及び図４においては、防振ブッシュの断面図の一部を示しているが、便宜上、ハッチングは省略している。図５は本発明の実施例に係る防振ブッシュの製造工程図であり、各部材は断面にて示している。図６は本発明の実施例に係る防振ブッシュを製造する際に用いられる部品の側面図である。なお、以下の説明において、防振ブッシュの中心軸線が伸びる方向を「軸方向」と称し、中心軸線に対して垂直な方向を「径方向」と称する。

＜防振ブッシュ＞
特に、図１を参照して、本実施例に係る防振ブッシュ１０の構成について説明する。防振ブッシュ１０は、内筒ユニット１００と、内筒ユニット１００と同心的に設けられる外筒２００と、これら内筒ユニット１００と外筒２００とを連結するゴム状弾性体３００と
から構成される。

内筒ユニット１００は、隙間Ｓを空けて同軸的に配置される第１筒状部材１１０及び第２筒状部材１２０により構成される。これら第１筒状部材１１０及び第２筒状部材１２０は、いずれも金属からなる。

そして、第１筒状部材１１０の外周面は、第１小径面１１１と、第１小径面１１１の配置位置を介して第２筒状部材１２０とは反対側に配置され、第１小径面１１１よりも外径が大きな第１大径面１１２と、これら第１小径面１１１と第１大径面１１２とを繋ぐ第１傾斜面１１３とからなる。本実施例に係る第１傾斜面１１３は、テーパ面により構成される。ただし、本発明における第１傾斜面は、断面で見た場合に曲線となるような湾曲面で構成することもできる。なお、第１小径面１１１と第１大径面１１２は、いずれも円柱面により構成される。また、第１筒状部材１１０の内周面は、端部の面取り部を除き、円柱面により構成される。

また、第２筒状部材１２０の外周面は、第２小径面１２１と、第２小径面１２１の配置位置を介して第１筒状部材１１０とは反対側に配置され、第２小径面１２１よりも外径が大きな第２大径面１２２と、これら第２小径面１２１と第２大径面１２２とを繋ぐ第２傾斜面１２３とからなる。本実施例に係る第２傾斜面１２３は、テーパ面により構成される。ただし、本発明における第２傾斜面は、断面で見た場合に曲線となるような湾曲面で構成することもできる。なお、第２小径面１２１と第２大径面１２２は、いずれも円柱面により構成される。また、第２筒状部材１２０の内周面は、端部の面取り部を除き、円柱面により構成される。

本実施例においては、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０は、同じ部品により構成される。つまり、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０は、寸法形状及び材料が同一である。そして、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０を、これらの中心軸線が一致するように、かつ隙間Ｓを空けた状態で、小径部側の端面を向い合せて配置させることにより、内筒ユニット１００が構成される。

外筒２００は、金属製の環状部材により構成される。そして、外筒２００の内周面は、第１筒状部材１１０の第１小径面１１１及び第２筒状部材１２０の第２小径面１２１と対向する位置に配置される中央対向面２１０と、この中央対向面２１０の両側に設けられる両側対向面２２０，２３０とから構成される。中央対向面２１０の内径は、第１小径面１１１及び第２小径面１２１の外径よりも大きく、第１大径面１１２及び第２大径面１２２の外径よりも小さい。また、両側対向面２２０，２３０は、第１筒状部材１１０の第１傾斜面１１３及び第２筒状部材１２０の第２傾斜面１２３のそれぞれに対向する位置に配置される。また、これら両側対向面２２０，２３０は、中央対向面２１０から離れるにつれて拡径する傾斜面により構成されている。なお、本実施例に係る両側対向面２２０，２３０は、いずれもテーパ面により構成されている。ただし、本発明における両側対向面は、断面で見た場合に曲線となるような湾曲面で構成することもできる。また、外筒２００の外周面は、両端の一部を除き、円柱面により構成されている。

ゴム状弾性体３００は、加硫成形により得られるものであり、内筒ユニット１００の外周面（第１筒状部材１１０の外周面及び第２筒状部材１２０の外周面）と外筒２００の内周面にそれぞれ加硫接着されている。なお、本実施例においては、ゴム状弾性体３００は、内筒ユニット１００の外周面全体と、外筒２００の内周面全体に加硫接着されている。そして、ゴム状弾性体３００のうち、外筒２００の内周面と、第１筒状部材１１０における第１小径面１１１及び第１傾斜面１１３，第２筒状部材１２０における第２小径面１２１及び第２傾斜面１２３とによって挟み込まれる部分が、防振機能を発揮する。

＜防振ブッシュの使用例＞
図２を参照して、本実施例に係る防振ブッシュ１０の使用例について説明する。防振ブッシュ１０は、２部材を連結する部分に設けられる。ここでは、便宜上、２部材のうちの一方の部材を第１部材６１０と称し、他方の部材を第２部材６２０と称する。第１部材６１０には、嵌合孔６１１が設けられている。この嵌合孔６１１に、防振ブッシュ１０が圧入により固定される。つまり、嵌合孔６１１の内周面に防振ブッシュ１０における外筒２００の外周面が密着した状態で固定される。このように、嵌合孔６１１に防振ブッシュ１０が圧入により固定された状態で、第１部材６１０と第２部材６２０が、ボルト６３０とナット６４０により固定される。このとき、ボルト６３０の軸部６３１が防振ブッシュ１０における内筒ユニット１００の筒内部に挿入された状態となり、かつ、内筒ユニット１００は、その両端がボルト６３０とナット６４０により締め付けられた状態となる。また、ボルト６３０とナット６４０による締め付けによって、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０は互いに近付き、隙間のない状態（接触または略接触した状態）となる（図２中、矢印Ｓ０で示す部分参照）。これにより、ゴム状弾性体３００は圧縮された状態となる。

以上の構成により、第１部材６１０と第２部材６２０のうちの一方が他方に支持された状態となる。また、防振ブッシュ１０によって、振動の伝達が低減される。

＜本実施例に係る防振ブッシュの優れた点＞
本実施例に係る防振ブッシュ１０によれば、防振ブッシュ１０に対して径方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体３００のバネ定数を低くし、かつ、軸方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体３００のバネ定数を高くすることができる。この点について、図３及び図４を参照して、より詳しく説明する。

図３は、防振ブッシュ１０に対して径方向の力（図中、矢印Ｐ１１方向の力）が作用した場合において、力が作用する様子を示している。図中、実線矢印は圧縮方向の力を示し、点線矢印はせん断方向の力を示している。防振ブッシュ１０に径方向の力Ｐ１１が作用すると、ゴム状弾性体３００のうち、第１傾斜面１１３と両側対向面２２０に挟まれた部分、及び第２傾斜面１２３と両側対向面２３０に挟まれた部分においては、軸方向にも力の一部が分散される。これにより、防振ブッシュ１０に対して径方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体３００のバネ定数を低減させることができる。

図４は、防振ブッシュ１０に対して軸方向の力（図中、矢印Ｐ１２方向の力）が作用した場合において、力が作用する様子を示している。図中、実線矢印は圧縮方向の力を示し、点線矢印はせん断方向の力を示している。防振ブッシュ１０に軸方向の力Ｐ１２が作用すると、ゴム状弾性体３００のうち、第１傾斜面１１３と両側対向面２２０に挟まれた部分、及び第２傾斜面１２３と両側対向面２３０に挟まれた部分においては、圧縮力の一部が軸方向に作用する。これにより、防振ブッシュ１０に対して軸方向に力が作用した場合におけるゴム状弾性体３００のバネ定数を高めることができる。

また、本実施例に係る防振ブッシュ１０においては、ゴム状弾性体３００が内筒ユニット１００と外筒２００の両者に対して加硫接着されている。そのため、内筒ユニット１００と外筒２００とが相対的に回転する方向に力が作用することで、ゴム状弾性体３００に捩じり力が作用した場合でも、ゴム状弾性体３００と内筒ユニット１００又は外筒２００との間で摺動してしまうことはない。従って、捩じり方向に対する剛性を高めることができ、内筒ユニット１００と外筒２００とが相対的に回転しまうことを抑制することができる。

また、本実施例に係る防振ブッシュ１０においては、内筒ユニット１００を構成する第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０との間に隙間Ｓが設けられている。これにより、絞り工程を省略することができる。この点について、より詳細に説明する。外筒と内筒をインサート部品として、これらの間にゴム状弾性体をインサート成形するタイプの防振ブッシュの場合には、成形後において、成形時と成形後の温度差によって、ゴム状弾性体には引っ張り応力が作用した状態となる。何故なら、成形時には高温状態にあるためゴム材料は膨張しており、成形後に冷却されることでゴム状弾性体は圧縮しようとするものの、剛性の高い外筒と内筒との間の隙間は殆ど変化しないためである。従って、そのままの状態（ゴム状弾性体に引っ張り応力が作用したままの状態）で防振ブッシュを使用すると、耐久性が低下してしまう。そこで、このような防振ブッシュにおいては、通常、外径又は内径を絞る予備圧縮を施す（絞り工程）ことによって、引っ張り応力を除去するなどの対策が施される（例えば、特開平２－１７６２２６号公報参照）。これに対し、本実施例に係る防振ブッシュ１０においては、上記の通り、所望の位置に組む込んだ状態においては、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０との間に隙間がない状態にすることによって、ゴム状弾性体３００を圧縮させた状態にすることができる。従って、ゴム状弾性体３００に引っ張り応力が作用しない、または、ゴム状弾性体３００に作用する引っ張り応力を軽減させることができる。以上より、絞り工程を省略することができる。また、ゴム状弾性体３００の耐久性が低下してしまうこともない。

＜防振ブッシュの製造方法＞
特に、図５及び図６を参照して、本実施例に係る防振ブッシュ１０の製造方法について説明する。本実施例に係る防振ブッシュ１０は、内筒ユニット１００及び外筒２００をインサート部品として、インサート成形により得ることができる。なお、インサート成形に用いる金型については、公知技術であるので、その説明は省略する。

まず、外筒２００と、内筒ユニット１００を構成する第１筒状部材１１０及び第２筒状部材１２０と、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０との間の隙間を塞ぐ環状部材５００が不図示の金型に配置される。なお、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０は、外筒２００の両側からそれぞれ外筒２００の筒内に挿入されるようにして配置される（図５（ａ）参照）。また、環状部材５００は、樹脂製の円環状の部材により構成されている。この環状部材５００には、周方向の１箇所に合口部５１０が設けられている。また、環状部材５００における合口部５１０の近傍には、径方向内側に向かって突出する取っ手５２０が設けられている。

図５（ｂ）は、金型内に各種部材が配置された状態を示している。外筒２００の内周面と、第１筒状部材１１０，第２筒状部材１２０及び環状部材５００の各外周面との間にキャビティＣ（太い点線で囲んだ部分）が形成される。このキャビティＣにゴム状弾性体３００の材料（ゴム材料）が充填され、加硫成形がなされる。

そして、加硫成形後に、金型からインサート成形品が取り外される。その後、環状部材５００が取り除かれる。なお、取っ手５２０を引っ張ることによって、環状部材５００を簡単に取り除くことができる。以上のような工程により、本実施例に係る防振ブッシュ１０を得ることができる。

なお、上記の製造方法では、環状部材５００を用いることで、ゴム状弾性体３００の材料を充填する際に、第１筒状部材１１０と第２筒状部材１２０との間の隙間から当該材料が漏れないようにする方法を示した。しかしながら、環状部材５００を用いずに、インサート成形品を成形後に、上記の隙間から漏れ出た材料を除去する製法を採用することもできる。

１０ 防振ブッシュ
１００ 内筒ユニット
１１０ 第１筒状部材
１１１ 第１小径面
１１２ 第１大径面
１１３ 第１傾斜面
１２０ 第２筒状部材
１２１ 第２小径面
１２２ 第２大径面
１２３ 第２傾斜面
２００ 外筒
２１０ 中央対向面
２２０，２３０ 両側対向面
３００ ゴム状弾性体
５００ 環状部材
５１０ 合口部
５２０ 取っ手
６１０ 第１部材
６１１ 嵌合孔
６２０ 第２部材
６３０ ボルト
６３１ 軸部
６４０ ナット
Ｓ 隙間

Claims (2)

1. 内筒ユニットと、
   前記内筒ユニットと同心的に設けられる外筒と、
   前記内筒ユニットの外周面と前記外筒の内周面にそれぞれ加硫接着され、これら内筒ユニットと外筒とを連結するゴム状弾性体と、
   を備える防振ブッシュであって、
   前記内筒ユニットは、同軸的に配置される第１筒状部材及び第２筒状部材により構成されており、
   第１筒状部材の外周面は、第１小径面と、第１小径面の配置位置を介して第２筒状部材とは反対側に配置され、第１小径面よりも外径が大きな第１大径面と、これら第１小径面と第１大径面とを繋ぐ第１傾斜面とを有し、
   第２筒状部材の外周面は、第２小径面と、第２小径面の配置位置を介して第１筒状部材とは反対側に配置され、第２小径面よりも外径が大きな第２大径面と、これら第２小径面と第２大径面とを繋ぐ第２傾斜面とを有すると共に、
   前記外筒の内周面は、第１小径面及び第２小径面と対向する位置に配置され、かつ、その内径が、第１小径面及び第２小径面の外径よりも大きく、第１大径面及び第２大径面の外径よりも小さな中央対向面と、該中央対向面の両側で、第１傾斜面及び第２傾斜面のそれぞれに対向する位置に配置され、該中央対向面から離れるにつれて拡径する両側対向面とを有すると共に、
   第１筒状部材と第２筒状部材との間には隙間が設けられていることを特徴とする防振ブッシュ。
2. 請求項１に記載の防振ブッシュの製造方法であって、
   前記外筒と、第１筒状部材と、第２筒状部材と、第１筒状部材と第２筒状部材との間の隙間を塞ぐ環状部材とを金型に配置する工程と、
   前記外筒の内周面と、第１筒状部材，第２筒状部材及び前記環状部材の各外周面との間に形成されるキャビティに前記ゴム状弾性体の材料を充填し、加硫成形する工程と、
   加硫成形後に、前記環状部材を取り除く工程と、
   を有することを特徴とする防振ブッシュの製造方法。

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