(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒の外周にゴム弾性体を加硫成形により固着してなるゴムブッシュであって、前記ゴム弾性体が、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のゴム１００重量部に対して酸化亜鉛８〜３０重量部と、平均粒子径４０ｎｍ以下のカーボンブラックを配合したゴム組成物からなることを特徴とする自動車用ゴムブッシュ。
【請求項２】
前記カーボンブラックが平均粒子径３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の自動車用ゴムブッシュ。
【請求項３】
前記カーボンブラックをゴム１００重量部に対して２０〜１００重量部配合したことを特徴とする請求項１又は２記載の自動車用ゴムブッシュ。
【請求項４】
前記酸化亜鉛の配合量が１０〜２０重量部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車用ゴムブッシュ。
【請求項５】
天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のゴム１００重量部に対して酸化亜鉛８〜３０重量部と、平均粒子径４０ｎｍ以下のカーボンブラックを配合したゴム組成物を加硫成形してなる自動車の防振装置用ゴム成形体。
【請求項６】
前記カーボンブラックが平均粒子径３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の自動車の防振装置用ゴム成形体。
【請求項７】
前記カーボンブラックをゴム１００重量部に対して２０〜１００重量部配合したことを特徴とする請求項５又は６記載の自動車の防振装置用ゴム成形体。
【請求項８】
前記酸化亜鉛の配合量が１０〜２０重量部であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の自動車の防振装置用ゴム成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のサスペンションなどに使用される防振装置である自動車用ゴムブッシュ、および自動車の防振装置用ゴム成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
自動車のサスペンションなどに使用されるゴムブッシュとしては、内筒とこれを軸平行に取り囲む外筒とを両者の間に介在されたゴム弾性体で加硫接着してなるものが一般的である。このゴムブッシュは、内筒に対して一方の支持部材である軸部材を貫挿し、外筒を他の支持部材の筒状部に対して圧入することにより、車両に組み付けられる。また、外筒を除いて外周部をゴム弾性体で形成しておき、これを、外筒を兼ねる支持部材の筒状部に対して直接圧入することにより、車両に組み付けるものもある。
【０００３】
かかるゴムブッシュにおいて、ゴム弾性体を形成するゴム組成物としては、天然ゴムなどのゴムにカーボンブラックや硫黄等の各種添加剤を配合したものが用いられている。従来、上記添加剤として酸化亜鉛を用いる場合があるが、その場合の配合量はゴム１００重量部に対して５重量部以下という少量である。
【０００４】
しかしながら、かかる従来のゴム組成物を用いてなるゴムブッシュでは、乗り心地性を向上しようとして静的バネ定数を下げると、車両の操縦安定性が悪化してしまい、逆に、操縦安定性を向上しようとすると乗り心地性が悪化してしまうことから、乗り心地性と操縦安定性を両立することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑み、操縦安定性と乗り心地性の両方を改善した自動車用ゴムブッシュ、および自動車の防振装置用ゴム成形体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の点に鑑みて鋭意検討していく中で、ゴム組成物に添加するカーボンブラックの平均粒子径を小さくし、かつ、酸化亜鉛を増量することにより、乗り心地性と操縦安定性を両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の自動車用ゴムブッシュは、内筒の外周にゴム弾性体を加硫成形により固着してなるゴムブッシュであって、前記ゴム弾性体が、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のゴム１００重量部に対して酸化亜鉛８〜３０重量部と、平均粒子径４０ｎｍ以下のカーボンブラックを配合したゴム組成物からなることを特徴とする。
また、本発明の自動車の防振装置用ゴム成形体は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のゴム１００重量部に対して酸化亜鉛８〜３０重量部と、平均粒子径４０ｎｍ以下のカーボンブラックを配合したゴム組成物を加硫成形してなるものである。
【０００８】
平均粒子径の小さいカーボンブラックを使用することにより、大振幅域での静的バネ定数に対する微振幅域での静的バネ定数の比である振幅依存性が大きくなり、操縦安定性を向上することができる。これは、振幅依存性が大きいと、大きなたわみほど柔らかく、小さなたわみほど硬くなるためである。しかしながら、このように小径のカーボンブラックを使用すると、後記の実施例にも示されているように、動倍率が高くなって乗り心地性が悪化してしまう。そこで、動倍率を下げて乗り心地性を向上するために酸化亜鉛を増量している。すなわち、本発明のように小径のカーボンブラックを使用するとともに酸化亜鉛を増量することにより、静的バネ定数の振幅依存性を大きくしながら、動倍率を下げることができ、従って、操縦安定性と乗り心地性を両立することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の自動車用ゴムブッシュは、内筒の外周にゴム弾性体を加硫成形により固着してなるものであり、かかるゴムブッシュとしては、（Ａ）内筒とこれを軸平行に取り囲む外筒との間をゴム弾性体を介して両者を加硫接着してなるもの、（Ｂ）外筒を除いて内筒の外周にゴム弾性体を加硫成形してなるものが挙げられる。なお、中間筒を備えるものでもよい。ここで、中間筒とは、内筒を軸平行に取り囲み、かつ、その内周と外周の両側にゴム弾性体が固着される筒部材である。
【００１０】
図１は、上記（Ａ）タイプの一例に係るゴムブッシュの断面図である。図１（ａ）に示すように、このゴムブッシュは、横設した円筒状の金属製内筒（１）と、この内筒（１）を軸平行かつ同心的に取り囲む円筒状の金属製外筒（２）と、内筒（１）と外筒（２）との間に介設され、両者を加硫接着手段により一体的に結合するゴム弾性体（３）とからなる。このゴムブッシュでは、加硫後に、外筒（２）に絞り加工を行って縮径することにより、内筒（１）と外筒（２）との間に介在するゴム弾性体（３）に圧縮応力を加えている。即ち、ゴム弾性体（３）に予圧縮を付与している（図１（ｂ）参照）。そして、外筒（２）をサスペンションのアーム部材（５）の筒状部（６）に対して圧入し、内筒（１）に他方の支持部材である軸部材（不図示）を貫挿することにより、車両に組み付けられる。
【００１１】
図２は、上記（Ｂ）タイプの一例に係るゴムブッシュの断面図である。図２（ａ）に示すように、このゴムブッシュは、横設した円筒状の金属製内筒（１）と、その外周に加硫成形により固着されたゴム弾性体（３）とからなり、外筒は具備しないものである。ゴム弾性体（３）には、その外周に嵌合用凹部（３ａ）が形成されており、該凹部（３ａ）には予圧縮用凸部（３ｂ）が設けられている。このゴムブッシュは、図２（ｂ）に示すように、サスペンションのアーム部材（５）の筒状部（６）に対して圧入し、内筒（１）に他方の支持部材である軸部材（不図示）を貫挿することにより、車両に組み付けられる。この場合、筒状部（６）への圧入により、上記凸部（３ｂ）が圧縮されて、ゴム弾性体（３）に予圧縮が付与されている。
【００１２】
図３は、上記（Ｂ）タイプの他の例に係るゴムブッシュの断面図である。図３（ａ）に示すように、このゴムブッシュでは、内筒（１）の外周に、この内筒（１）を軸平行かつ同心的に取り囲む円筒状の金属製中間筒（４）が配され、内筒（１）と中間筒（４）とが両者の間に介在された第１のゴム弾性体（31）で加硫接着され、中間筒（４）の外周には第２のゴム弾性体（32）が加硫成形されている。第２のゴム弾性体（32）には、その外周に嵌合用の凹部（32ａ）が形成されており、該凹部（32ａ）には軸方向中央部に予圧縮用凸部（32ｂ）が設けられている。このゴムブッシュは、図３（ｂ）に示すように、サスペンションのアーム部材（５）の筒状部（６）に対して圧入し、内筒（１）に他方の支持部材である軸部材（不図示）を貫挿することにより、車両に組み付けられる。この場合、筒状部（６）への圧入により、上記凸部（32ｂ）が圧縮されて、中間筒（４）と筒状部（６）との間に介在する第２のゴム弾性体（32）に予圧縮が付与されている。
【００１３】
上記のようにゴム弾性体に付与する予圧縮は、通常、圧縮率１０〜３０％で付与される。ここで、圧縮率とは、ゴム弾性体の圧縮前の厚みに対する圧縮により減少した厚みの比率をいう。
【００１４】
詳細には、図１，２に示すゴムブッシュでは、ゴム弾性体（３）の圧縮前の外径をＤ０、ゴム弾性体（３）の圧縮後の外径をＤ１、ゴム弾性体（３）の内径（即ち、内筒（１）の外径）をｄとしたとき、
圧縮率（％）＝｛（Ｄ０−Ｄ１）／（Ｄ０−ｄ）｝×１００
により求められる。
【００１５】
また、図３に示すゴムブッシュのように、中間筒（４）を備えて、その内側の第１のゴム弾性体（31）は圧縮されず、外側の第２のゴム弾性体（32）が予圧縮されるものにおいては、第２のゴム弾性体（32）の圧縮前の外径（即ち、凸部（32ｂ）の外径）をＤ１０、第２のゴム弾性体（32）の圧縮後の外径をＤ１１、第２のゴム弾性体（32）の内径（即ち、中間筒（４）の外径）をｄ２としたとき、
圧縮率（％）＝｛（Ｄ１０−Ｄ１１）／（Ｄ１０−ｄ２）｝×１００
により求められる。
【００１６】
本発明のゴムブッシュにおいて、上記ゴム弾性体は、ゴム１００重量部に対して酸化亜鉛８〜３０重量部と、平均粒子径４０ｎｍ以下のカーボンブラックを配合したゴム組成物を加硫成形してなる。
【００１７】
酸化亜鉛の配合量が８重量部未満では、動倍率が高く、良好な乗り心地性が得られない。３０重量部を越えると、同様に動倍率が悪化し、良好な乗り心地が得られない。酸化亜鉛のより好ましい配合量は上限が１０重量部、下限が２０重量部である。
【００１８】
平均粒子径が４０ｎｍを越えるカーボンブラックを使用すると、静的バネ定数の振幅依存性が小さく、良好な操縦安定性が得られない。好ましくは、平均粒子径が３０ｎｍ以下のカーボンブラックを使用することである。このようなカーボンブラックの具体例としては、カーボンブラックＭＡＦ、カーボンブラックＨＡＦ、カーボンブラックＩＳＡＦ、カーボンブラックＳＡＦなどが挙げられる。カーボンブラックの配合量は、操縦安定性と乗り心地性を高いレベルで両立させる観点より、ゴム１００重量部に対して２０〜１００重量部が好適である。
【００１９】
本発明のゴム組成物に使用するゴムは、天然ゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの少なくとも一種である。
【００２０】
該ゴム組成物には、上記ゴム、酸化亜鉛及びカーボンブラックの他に、硫黄、ステアリン酸、プロセスオイル、老化防止剤、加硫促進剤などの各種添加剤を添加することができる。
【００２１】
【実施例】
（実施例１〜４及び比較例１〜８）
下記表１に示す基本配合において、カーボンブラックと酸化亜鉛（ＺｎＯ）を表２に示すとおり配合して、実施例１〜４及び比較例１〜８のゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いてテストピース（直径５０ｍｍ×高さ２５ｍｍの円柱状のゴム成形体）を加硫成形し、ゴム物性として、微振幅域での静的バネ定数Ｋｓ(0.2)、大振幅域での静的バネ定数Ｋｓ(2.5)、静的バネ定数の振幅依存性Ｋｓ(0.2)／Ｋｓ(2.5)、動的バネ定数Ｋｄ、微振幅域での静的バネ定数に対する動的バネ定数の比である動倍率Ｋｄ／Ｋｓ(0.2)を測定した。
【００２２】
【表１】
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ゴム物性の測定方法は以下の通りである。
【００２３】
・微振幅域での静的バネ定数Ｋｓ(0.2)：ＪＩＳ Ｋ ６３８５に準拠して、静的特性試験の両方向負荷方式において、テストピースの軸方向に変位速度０．０２ｍｍ／分で−０．２ｍｍ〜＋０．２ｍｍの範囲のたわみを３回負荷し、３回目の負荷過程での荷重−たわみの関係を測定し、この関係を用いて同規格に記載の計算方法によりたわみの範囲＝±０．１ｍｍで算出した。
【００２４】
・大振幅域での静的バネ定数Ｋｓ(2.5)：ＪＩＳ Ｋ ６３８５に準拠して、静的特性試験の両方向負荷方式において、テストピースの軸方向に変位速度０．０２ｍｍ／分で−２．５ｍｍ〜＋２．５ｍｍの範囲のたわみを３回負荷し、３回目の負荷過程での荷重−たわみの関係を測定し、この関係を用いて同規格に記載の計算方法によりたわみの範囲＝±１．２５ｍｍで算出した。
【００２５】
・動的バネ定数Ｋｄ：ＪＩＳ Ｋ ６３８５に準拠して、動的性質測定試験の非共振方法において、テストピースの軸方向に振動数１００Ｈｚ、振幅±０．０５ｍでたわみを加えて荷重−たわみの関係を測定し、この関係を用いて同規格に記載の計算方法により算出した。
【００２６】
次に、上記で調製した各ゴム組成物を用いて、図１に示すゴムブッシュを作成した。その際、Ｄ０＝３０．３ｍｍ、Ｄ１＝２９．０ｍｍ、ｄ＝２０．０ｍｍとし、従って、ゴム弾性体の圧縮率を１２．６％とした。得られた実施例１〜４及び比較例１〜８の各ゴムブッシュについて、操縦安定性と乗り心地性を評価した。結果を表２に示す。なお、評価方法は以下の通りである。
【００２７】
・操縦安定性：実車走行試験において、車が時速１５０ｋｍで急カーブを走行する際に、パネラーがハンドル操作時に感じる結果を判定したものであり、操縦安定性に優れる場合を「○」、劣る場合を「×」と評価した。
【００２８】
・乗り心地性：操縦安定性と同様にして、時速１５０ｋｍの連続高速走行時に、パネラーが車の乗り心地性を判断した結果によるものであり、乗り心地性に優れる場合を「○」、劣る場合を「×」と評価した。
【００２９】
【表２】
0003674484.tif 000003
表２において、比較例３〜８に示されるように、平均粒子径の小さいカーボンブラックを使用することにより静的バネ定数の振幅依存性が大きくなって、操縦安定性が改善されている。但し、酸化亜鉛の配合量の少ない比較例３〜６では、小径のカーボンブラックを使用すると、動倍率が高くなって、乗り心地性が悪化してしまった。
【００３０】
これに対して、酸化亜鉛を増量した実施例１〜４では、小径のカーボンブラックを使用しても乗り心地性が損なわれておらず、操縦安定性と乗り心地性が双方ともに改善されていた。
【００３１】
（実施例５〜９及び比較例９〜１３）
上記表１に示す基本配合において、カーボンブラックとしてＨＡＦ（平均粒子径２８ｎｍ）を用いてこれを表３に示す配合量で配合し、また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を表３に示すとおり配合して、実施例５〜９及び比較例９〜１３のゴム組成物を調製した。得られた各ゴム組成物について、実施例１と同様に、テストピースを加硫成形して、ゴム硬度、静的バネ定数の振幅依存性Ｋｓ(0.2)／Ｋｓ(2.5)及び動倍率Ｋｄ／Ｋｓ(0.2)を求めた。結果を表３に示す。また、静的バネ定数の振幅依存性と動倍率との関係を図４に示す。なお、硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して、デュロメータータイプＡを用いて測定した。
【００３２】
【表３】
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表３及び図４に示すように、酸化亜鉛を増量することにより低動倍率化する傾向があり、特に、振幅依存性の大きい、従って操縦安定性の良いものほど、低動倍率化効果が高く、従って乗り心地性が大幅に改善されることが分かった。
【００３３】
（実施例１０〜１３及び比較例１４）
上記表１に示す基本配合において、カーボンブラックとしてＨＡＦ（平均粒子径２８ｎｍ）を用い、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を表４に示すとおり配合して、実施例１０〜１３及び比較例１４のゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いて、図１に示すゴムブッシュを作成した。その際、Ｄ０＝３０．３ｍｍ、Ｄ１＝２９．０ｍｍ、ｄ＝２０．０ｍｍとし、従って、ゴム弾性体の圧縮率を１２．６％とした。得られた実施例１０〜１３及び比較例１４の各ゴムブッシュについて、操縦安定性と乗り心地性を評価した。結果を表４に示す。なお、評価方法は上記した通りである。
【００３４】
【表４】
0003674484.tif 000005
表４に示すように、酸化亜鉛の配合量を８重量部以上とすることにより、乗り心地性が改善され、小径カーボンブラックの使用と相俟って、操縦安定性と乗り心地性を両立できることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自動車用ゴムブッシュや自動車の防振装置用ゴム成形体において操縦安定性と乗り心地性を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係るゴムブッシュの断面図であり、（ａ）は予圧縮前、（ｂ）は予圧縮後の状態をそれぞれ示している。
【図２】（ａ）は本発明の他の実施形態に係るゴムブッシュの断面図であり、（ｂ）は同ブッシュをサスペンションのアーム部材に組み付けた状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の更に他の実施形態に係るゴムブッシュの半部縦断側面図であり、（ｂ）は同ブッシュをサスペンションのアーム部材に組み付けた状態を示す半部縦断側面図である。
【図４】静的バネ定数の振幅依存性と動倍率との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１……内筒
２……外筒
３……ゴム弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003674484.tif 000008
【図４】
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