(57)【要約】【課題】初期バネが低く変化点も早くしヒステリシスも小さくすることで、軸直角方向に働く力に対して伝わりづらく、逆に伝えるべき力はある程度の緩衝があるが、スムーズに反応してくれる特性のすぐりブッシュを提供する。【解決手段】内筒、ゴム部材、外筒の順序で内側から外側に同心的に配設し、前記ゴム部材にすぐり部を設けてなるすぐりブッシュであって、該すぐりブッシュは、外周面にすぐり部を有したゴム部材を内筒上に加硫焼付接着成型をして内筒すぐりブッシュを構成し、該内筒すぐりブッシュを外筒に圧入し二次加硫接着して得られるものであり、該すぐりブッシュの軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのばね定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とするすぐりブッシュ。【選択図】      図１
2004360825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒、ゴム部材、外筒の順序で内側から外側に同心的に配設し、前記ゴム部材にすぐり部を設けてなるすぐりブッシュであって、該すぐりブッシュは、外周面にすぐり部を有したゴム部材を内筒上に加硫焼付接着成型をして内筒すぐりブッシュを構成し、該内筒すぐりブッシュを外筒に圧入し二次加硫接着して得られるものであり、該すぐりブッシュの軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのばね定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とするすぐりブッシュ。
【請求項２】
前記すぐり部は前記外筒の内周面に接してゴム部材に設けられている請求項１記載のすぐりブッシュ。
【請求項３】
前記すぐり部は前記内筒の軸心から８０度ないし１２０度の角度を有して設けられ、且つ前記外筒の内周面とのクリアランスは１ｍｍ以下である請求項１ないし３のいずれか１項記載のすぐりブッシュ。
【請求項４】
前記ゴム部材の硬度はＪＩＳ  Ａ  ４０度ないし５５度の範囲である請求項１ないし４のいずれか１項記載のすぐりブッシュ。
【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やステアリングにおける結合部位等に使用されるすぐりブッシュに関するものであって、より詳しくは、内筒、弾性部材、外筒の順序で内側から外側に同心的に配設し、弾性部材と外筒との間にすぐり部を設けて初期バネを低く押さえ変化点を早く、かつ、狭くしたすぐりブッシュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内筒と外筒との間にゴム部材を介在させたブッシュは、種々の結合部位に使用されている。例えば、自動車のサスペンションやステアリングにおける結合部位に使用されているブッシュとしては以下のものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２３８５７４号公報
特許文献１記載の弾性ブッシュは、図９に示すように、内筒ａと外筒ｂとの間にゴム弾性体ｃが介設されると共にこれらの一端部にフランジｄが設けられ、ゴム弾性体ｃのフランジ部分ｅにえぐり部ｆが設けられ、且つゴム弾性部材ｃの本体部ｇ内にすぐり部ｈが設けられている。このすぐり部ｈはゴム弾性体ｃの軸心に平行に設けられ、自動車の上下方向に位置され、バネ定数が低く設定されるため、これを自動車のサスペンションに適用されると、上下方向の振動が吸収され、乗り心地が改善されるものである。
【０００４】
【特許文献２】特開平１１−１８２５９８号公報
特許文献２にも特許文献１と同様にゴム弾性体内にすぐり部が設けられているものが記載されており、特にその作用効果についての記載がないが、構成から見て、特許文献１と同様の作用効果が奏されるものであると推定できる。
【０００５】
【特許文献３】特開平８−２１０４０９号公報
特許文献３にも特許文献１及び２と同様にゴム弾性体内にすぐり部に相当する貫通孔が設けられている記載がある。但し、その貫通孔内には樹脂が充填され、これにより、軸直角方向のバネ定数、ねじりバネ定数及びヒステリシス特性が高められることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、すぐり部は金型の形状とゴム弾性体の硬度により影響され、上記特許文献１におけるすぐり部ｈは、その構造により金型のすぐり形状凸部は強度上からすぐり部ｈの幅寸法が大きくなり、そのためにゴム弾性体も厚くならざるをえない。そのゴム硬度も、例えばＪＩＳ  Ａ  ５５度から６５度程度の高硬度である。したがって、特許文献１の弾性ブッシュは、その軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が、図６で示すように、高荷重がかかり通常２ｍｍ以上たわんだ点にあり、いわゆる初期バネが高く移行点も遅く、そのためにかなり戻りが遅くなり、すなわち、ヒステリシスが大きくなってしまう。このような弾性ブッシュを自動車のステアリングの結合部位に使用すると、初期バネが高いため路面の凹凸による振動感がハンドルに伝わり易く、変化点が遅いことに起因してハンドルを切ったときの遊びが大きくなり、ヒステリシスが大きいためハンドルを切ったときの反応が遅れ気味になる不都合が生じる。
【０００７】
また、特許文献２、３も特許文献１と同じことが言え、これらの弾性ブッシュを自動車のステアリングの結合部位に使用すると、路面の凹凸による振動感がハンドルに伝わり易く、ハンドルを切ったときの遊びが大きくなって、その時の反応が遅れ気味なる不都合が生じる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、初期バネが低く、その軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が早く、かつ、ヒステリシスを小さくすることで、特に軸直角方向に働く力に対して伝わりづらく、逆に伝えるべき力はスムーズに反応してくれる特性を有するすぐりブッシュを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、本願発明によれば、内筒、ゴム部材、外筒の順序で内側から外側に同心的に配設し、前記ゴム部材にすぐり部を設けてなるすぐりブッシュであって、該すぐりブッシュは、外周面にすぐり部を有したゴム部材を内筒上に加硫焼付接着成型をして内筒すぐりブッシュを構成し、該内筒すぐりブッシュを外筒に圧入し二次加硫接着して得られるものであり、かつ、該すぐりブッシュの軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのばね定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とするすぐりブッシュが提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、前記すぐり部は前記外筒の内周面に接してゴム部材に設けられている上記すぐりブッシュが提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、前記すぐり部は前記内筒の軸心から８０度ないし１２０度の角度を有して設けられ、且つ前記外筒の内周面とのクリアランスは１ｍｍ以下である上記すぐりブッシュが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、前記ゴム部材の硬度はＪＩＳ  Ａ  ４０度ないし５５度の範囲である上記すぐりブッシュが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施形態のすぐりブッシュを示し図５のＩ−Ｉ  線に沿う断面図、図２は上記すぐりブッシュにおける内筒すぐりブッシュを示し図３のＩＩ−ＩＩ  線に沿う断面図、図３は図２の内筒すぐりブッシュを示す裏面図、図４は内筒すぐりブッシュの外筒を示す断面図、図５はその裏面図である。
【００１４】
本発明のすぐりブッシュ１は、内筒２、ゴム部材３、外筒４の順序で内側から外側に同心的に配設し、このゴム部材３にすぐり部５を設けてなり、外周面にすぐり部を有したゴム部材３を内筒２上に加硫焼付接着成型をして内筒すぐりブッシュを構成し、次いで、該内筒すぐりブッシュを外筒に圧入し二次加硫接着して得られるものであり、かつ、このすぐりブッシュ１の軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下、たわみ量０．３ｍｍでのバネ定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることが重要な特徴である。本発明におけるバネ定数は、２コのすぐりブッシュを、ハウジングの両側にすぐり部が上部になるように圧入し、そのハウジング中央を軸に対して直角に荷重をかけて得られる値である。
【００１５】
前記内筒２は、比較的厚肉の鉄、ＳＵＳ、アルミダイキャストなどの金属により構成されており、円筒体１０の一端にフランジ１１が一体に形成されている。このフランジ１１付円筒体１０の表面上に前記ゴム部材３が加硫焼付接着により、内筒すぐりブッシュ１２となる。
【００１６】
このゴム部材３は、上記の内筒２と同様に、円筒体１３の一端にフランジ１４が一体に形成されてなる。このゴム部材３の円筒体１３の表面には、相対向して切欠１５、１６がある。これらの切欠１５、１６は前記外筒４の内周面４ａと相俟って前記すぐり部５を形成する。これらのすぐり部５は内筒２の軸心ｏから８０度ないし１２０度のすぐり角度αを有して設けられる。このすぐり角度が８０度に満たないと、このすぐりブッシュ１の初期バネ、すなわち、軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分が終了するまでの間のバネが高くなり、１２０度を超えるとヒステリシスが高くなる。したがって、このすぐり角度αは、より好ましくは９０度ないし１１０度の範囲であり、更に好ましくは１００度ないし１１０度の範囲である。
【００１７】
そして、外筒４の内周面４ａとゴム部材３の円筒体１３の切欠１５、１６面とで形成されるすぐり部５のクリアランスｔは１ｍｍ以下であるのが良い。このクリアランスｔが１ｍｍを超えると、このすぐりブッシュ１の初期バネは低くなるが変化点が遅くなり、ヒステリシスも高くなる。したがって、このクリアランスｔは、より好ましくは０．８ｍｍ以下である。なお、ゴム部材３は、後に詳述するように、外筒４内に圧入されるから非切欠部分、すなわち、凸部１７、１８に圧入シロが上記のクリアランスｔに加算される。凸部１７、１８は例えばクリアランスｔを１ｍｍとし、これに圧入シロを０．３ｍｍとすると、切欠１５、１６面よりも１ｍｍないし２ｍｍ高くするのが好ましい。
【００１８】
また、このゴム部材３の硬度は、ＪＩＳ  Ａ  ４０度ないし５５度の範囲であり、硬度が４０度未満の場合は、ヒステリシスは小さくなるが初期バネが低くなり過ぎ、変化点も早くなりすぎて、すぐりブッシュ１を設けた意義が損なわれ、逆に５５度を超えると初期バネが高くなり過ぎ、変化点も遅くなり過ぎて、更にヒステリシスも大きくなりすぎる。したがって、ゴム部材３の硬度は、より好ましくは４５度ないし５０度の範囲である。そのゴム部材３の具体的な材質は、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＮＲ（天然ゴム）＋ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）のブレンド品が主に使用されるが、他のゴム材質でも上記した範囲の硬度が確保できるものであれば良い。
【００１９】
前記外筒４は、比較的薄肉の金属により構成されており、内筒２と同様に、円筒体１９の一端にフランジ２０が一体に形成されてなる。この外筒４の円筒体１９内に前記内筒すぐりブッシュ１２が圧入されて、更に二次加硫接着されることによって、本発明の目的である、初期バネが低く変化点も早く、ヒステリシスも小さいすぐりブッシュが得られる。これによって、本発明のすぐりブッシュは軸直角方向に働く力が伝わりづらく、逆に伝えるべき力はある程度の緩衝がある一方で、スムーズに反応してくれる特性を得ることができる。
【００２０】
前述したように、このすぐりブッシュ１は、軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのバネ定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることが重要であり、より好ましくは上記変化点が０．５ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのバネ定数が３０００Ｎ／ｍｍ以下である。
本発明における、軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点とは、図６に示した、すぐりブッシュの荷重とたわみ量の関係から求められる値であり、ラインＡ（本発明のすぐりブッシュ）は変化点が１ｍｍ以下であり、ラインＢ（従来のすぐりブッシュ）は変化点が２ｍｍ付近にあり、本発明の規定を満足していないことが分かる。
【００２１】
また、たわみ量０．３ｍｍでのバネ定数とは、図６に示した、すぐり方向バネ特性のグラフから求められる値である。
このような状況は、以下に示すことにより実現できる。すなわち、外筒４内に内筒すぐりブッシュ１２を圧入し、二次加硫接着を行なうことで、すぐり部５のクリアランスｔを小さく出来、加えて、ゴム部材３の肉厚を薄くすることが可能となる。このすぐりブッシュは、ステアリングのラックマウントに取付軸により組み付けられて、使用される。
【００２２】
上記のようなすぐりブッシュ１は、例えば、以下のようにして製作される。
まず、内筒２は鋼材製で、ゴム部材３はＮＲ（天然ゴム）＋ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）のブレンド品で、ゴム硬度、ショアーＡ、Ｈｓ  ５０度のゴム素材を使用し、外筒４は鋼材を用いる。
内筒２は表面を脱脂しショットブラスト機にて表面を粗面化する。ゴム部材３の接着面となる内筒２の表面に接着剤を塗布し乾燥させる。この内筒２をすぐりブッシュ成型金型にセットし、電熱加硫プレスにて、温度１７０℃、時間１５分、圧力２００ｋｇ／ｃｍ２  の条件で成型して、内筒すぐりブッシュ１２が製作される。
【００２３】
次に、外筒４も内筒２と同じように、表面を脱脂し外筒４の内周面４ａをショットブラスト機にて表面を粗面化する。ゴム部材３の接着面となる外筒４の内周面４ａに接着剤を塗布し乾燥させる。この外筒４に内筒すぐりブッシュ１２を圧入冶具を使い圧入して、その状態のものを乾燥器に入れて、温度１５０℃、時間３０分の条件で二次加硫を行い、外筒４に内筒すぐりブッシュ１２を強固に加硫接着させて、すぐりブッシュ１を製作する。次いで、ゴム表面をサンドペーパー等で粗し、接着剤を塗布し圧入後二次加硫することで、ヒステリシスが小さく、強固に接着された目的のすぐりブッシュが得られる。
【００２４】
【実施例】以下、このようにして製作したすぐりブッシュの特性を、実施例に基づいて計測し実証する。
〈実施例１〉
形状は図１、５に示すとおりで、すぐり角度を１１０度、すぐり径寸法３３．０ｍｍ、クリアランス０．８ｍｍ、内筒すぐりブッシュの外筒４に対する圧入シロ０．３ｍｍ、ゴム部材のゴム硬度ＪＩＳ  Ａ  ５０度、ゴム厚み２．６５ｍｍで、外筒と内筒すぐりブッシュとが二次加硫接着されたすぐりブッシュを得た。なお、すぐり径とは、図６のグラフ中に示したブッシュのφＡをいう。
得られたすぐりブッシュに軸直角方向に荷重を徐々に加えてゆき、各荷重におけるたわみ量を測定し、荷重−たわみ特性の特性図からすぐり方向の静ばね特性を測定した。得られた結果をグラフにして、図６、図７に示した。
図６において、実施例１は▲１▼、実施例２は▲２▼、比較例１は▲３▼で示した。
【００２５】
〈実施例２〉
すぐり角度を１１０度、すぐり径寸法３２．８ｍｍとしたほかは、実施例１と同様にしてすぐりブッシュを得た。得られたすぐりブッシュのすぐり方向静ばね特性を図６、図７に示した。
【００２６】
〈実施例３〉
すぐり角度を８０度としたほかは、実施例１と同様にしてすぐりブッシュを得た。得られたすぐりブッシュのすぐり方向静ばね、ヒステリシス特性を図７、図８に示した。図８におけるＡで示したカーブが実施例３のものである。
【００２７】
〈実施例４〉
すぐり角度を１２０度としたほかは、実施例１と同様にしてすぐりブッシュを得た。得られたすぐりブッシュのすぐり方向静ばね特性を図７に示した。
図７において、実施例１は▲１▼、実施例２は▲２▼、実施例３は▲３▼、実施例４は▲４▼で示した。
【００２８】
〈比較例１〉
形状は図１、５に示すとおりで、外筒と内筒すぐりブッシュとは二次加硫接着なしの圧入のみで、すぐり角度は８０度、クリアランス０．８ｍｍ、内筒すぐりブッシュの外筒４に対する圧入シロ０．３ｍｍ、ゴム部材のゴム硬度ＪＩＳ  Ａ５０度、ゴム厚み２．６５ｍｍ、すぐり径寸法３３．０ｍｍとした。
得られたすぐりブッシュに軸直角方向に荷重を徐々に加えてゆき、各荷重におけるたわみ量を測定し、荷重−たわみ特性の特性図からすぐり方向の静ばね特性ならびにヒステリシスを測定した。得られた結果をグラフにして、図６、図７、図８に示した。図８におけるＢで示したカーブが比較例１のものである。
【００２９】
以上の結果からも明らかなように、実施例１ないし４は、いずれも上記変化点が１ｍｍ以下であり、かつ、たわみ量０．３ｍｍでのバネ定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下である。その結果、初期バネが低く変化点も早く、ヒステリシスも小さいことがわかる。本発明のすぐりブッシュは軸直角方向に働く力が伝わりづらく、逆に伝えるべき力はある程度の緩衝がある一方で、スムーズに反応してくれる特性を得ることができる。したがって、自動車のステアリングに本発明のすぐりブッシュを適用すると、初期バネが低いため路面の凹凸による振動感がハンドルに伝わりづらく、変化点が早いためハンドルを切ったときの遊びがある程度あり、ヒステリシスが小さいためハンドルを切ったときの反応が良くなる、という相反する要求に応えることが可能となる。
これに対して、比較例は、ヒステリシスは実施例のものより大きく、且つ、変化点が４．５ｍｍ近辺にあり、初期バネが高いため軸直角方向に働く力が伝わり易くなるという傾向がある。
このように、二次接着なしの圧入だけでは、量産時の金型強度を考慮すると、変化点を小さくすることに限界があり、本発明の目的は達成出来ない。
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体的な構成はこれに限定されるものではない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、荷重−たわみ特性の変化点が荷重１ＫＮの時たわみが１ｍｍ以下であることにより、初期バネが低く変化点も早く、且つ初期バネが低いと戻り時の遅れが減りヒステリシスも低くなる。
また、すぐり部が外筒の内周面とゴム部材の表面とで囲われて形成されることから、ゴム部材を薄く且つすぐり部のクリアランスも小さくできる。
したがって、軸直角方向に働く力に対して伝わりづらく、逆に伝えるべき力はある程度の緩衝がある一方で、スムーズに反応してくれる特性を得ることができ、さらに、初期バネを低く設定し易く、戻りの遅れを減らすことも容易となりヒステリシスを低くすることができて、軸直角方向に働く力に対して伝わりづらく、逆に伝えるべき力はある程度の緩衝がある一方で、スムーズに反応してくれる特性を容易に得ることができる効果がある。
また、すぐり角度を８０度ないし１２０度の範囲に設定することにより、初期バネの高さとヒステリシスのバランスがとれ、この際、クリアランスが１ｍｍ以下であると変化点を早くでき且つヒステリシスも低くできる。したがって、上記の効果に加えて、すぐり角度及びクリアランスの調整により、初期バネ、変化点、ヒステリシスをバランス良く容易に調整できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のすぐりブッシュを示し図５のＩ−Ｉ  線に沿う断面図である。
【図２】本発明のすぐりブッシュにおける内筒すぐりブッシュを示し図３のＩＩ−ＩＩ  線に  沿う断面図である。
【図３】図２の内筒すぐりブッシュを示す裏面図である。
【図４】本発明の実施形態のすぐりブッシュの外筒を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態のすぐりブッシュを示す裏面図である。
【図６】実施例１、２及び比較例１で得られたすぐりブッシュのすぐり方向静ばね特性を示すグラフである。
【図７】実施例１ないし４で得られたすぐりブッシュのすぐり方向静ばね特性を拡大して示すグラフである。
【図８】じれ３と比較例１で得られたすぐりブッシュのすぐり方向のヒステリシスを示す特性図である。
【図９】従来例のすぐりブッシュを示す断面図である。
【符号の説明】
１                        すぐりブッシュ
２，ａ                    内筒
３                        ゴム部材
４，ｂ                    外筒
４ａ                      内周面
５，ｈ                    すぐり部
１０，１３，１９          円筒体
１１，１４，２０，ｄ      フランジ
１２                      内筒すぐりブッシュ
１５，１６                切欠
１７，１８                凸部
ｃ                        ゴム弾性体
ｅ                        フランジ部分
ｆ                        えぐり部
ｇ                        本体部
ｏ                        軸心
ｔ                        クリアランス
【図１】
2004360825.tif 000003
【図２】
2004360825.tif 000004
【図３】
2004360825.tif 000005
【図４】
2004360825.tif 000006
【図５】
2004360825.tif 000007
【図６】
2004360825.tif 000008
【図７】
2004360825.tif 000009
【図８】
2004360825.tif 000010
【図９】
2004360825.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月6日(2003.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒、ゴム部材、外筒の順序で内側から外側に同心的に配設し、前記ゴム部材にすぐり部を設けてなるすぐりブッシュであって、該すぐりブッシュは、外周面にすぐり部を有したゴム部材を内筒上に加硫焼付接着成型をして内筒すぐりブッシュを構成し、該内筒すぐりブッシュを外筒に圧入し二次加硫接着して得られるものであり、該すぐりブッシュの軸直角方向における荷重−たわみ特性の線形部分から非線形部分に移行する変化点が１ｍｍ以下であり、たわみ量０．３ｍｍでのばね定数が４０００Ｎ／ｍｍ以下であることを特徴とするすぐりブッシュ。
【請求項２】
前記すぐり部は前記外筒の内周面に接してゴム部材に設けられている請求項１記載のすぐりブッシュ。
【請求項３】
前記すぐり部は前記内筒の軸心から８０度ないし１２０度の角度を有して設けられ、且つ前記外筒の内周面とのクリアランスは１ｍｍ以下である請求項１または２記載のすぐりブッシュ。
【請求項４】
前記ゴム部材の硬度はＪＩＳ  Ａ  ４０度ないし５５度の範囲である請求項１ないし３のいずれか１項記載のすぐりブッシュ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記内筒２は、比較的厚肉の鉄、ＳＵＳ、アルミなどの金属合金により構成されており、円筒体１０の一端にフランジ１１が一体に形成されている。このフランジ１１付円筒体１０の表面上に前記ゴム部材３が加硫焼付接着により、内筒すぐりブッシュ１２となる。