(57)【要約】操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足するようにした自動車用緩衝装置である。この緩衝装置は、部品間に介在する緩衝体を備えた自動車用緩衝装置において、緩衝体の弾性率を方向に応じて異ならせたものである。上記緩衝装置としては、懸架装置に使用されるブッシュ等が例示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品間に介在する緩衝体を備えた自動車用緩衝装置において、前記緩衝体の弾性率が方向に応じて異なるようにした自動車用緩衝装置。
【請求項２】
前記緩衝体をゴム組成物と該ゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を有する短繊維との複合材料から構成し、該複合材料における短繊維の配向に基づいて前記緩衝体の弾性率に方向性を付与した請求の範囲第１項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項３】
前記緩衝体をゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料から構成し、該複合材料におけるゴム組成物又は熱可塑性樹脂の配向に基づいて前記緩衝体の弾性率に方向性を付与した請求の範囲第１項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項４】
前記緩衝体の部位に応じて弾性率が互いに異なる材料を配置した請求の範囲第１項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項５】
前記緩衝体のロスファクターが方向に応じて異なるようにした請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の自動車用緩衝装置。
【請求項６】
内筒と外筒との間に筒状の緩衝体を介在させた自動車用緩衝装置において、前記緩衝体の弾性率が方向に応じて異なるようにした自動車用緩衝装置。
【請求項７】
前記緩衝体をゴム組成物と該ゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を有する短繊維との複合材料から構成し、該複合材料における短繊維の配向に基づいて前記緩衝体の弾性率に方向性を付与した請求の範囲第６項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項８】
前記緩衝体をゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料から構成し、該複合材料におけるゴム組成物又は熱可塑性樹脂の配向に基づいて前記緩衝体の弾性率に方向性を付与した請求の範囲第６項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項９】
前記緩衝体の部位に応じて弾性率が互いに異なる材料を配置した請求の範囲第６項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項１０】
前記緩衝体の軸方向の弾性率を径方向の弾性率よりも大きくした請求の範囲第６項乃至第８項のいずれかに記載の自動車用緩衝装置。
【請求項１１】
前記緩衝体の軸方向に直交しかつ互いに直交する２方向の弾性率が互いに異なるようにした請求の範囲第９項に記載の自動車用緩衝装置。
【請求項１２】
前記緩衝体のロスファクターが方向に応じて異なるようにした請求の範囲第６項乃至第９項のいずれかに記載の自動車用緩衝装置。
【発明の詳細な説明】
技　術　分　野
本発明は、自動車用緩衝装置に関し、更に詳しくは、操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足するようにした自動車用緩衝装置に関する。
背　景　技　術
自動車の各部に配置されるゴム製の緩衝材は柔らかくすれば乗心地性を向上するが、同時に操縦安定性の低下を招くことが多い。これは、従来の材料が均質で方向性を持たないものであるため、例えば、サスペンションにおいて操縦安定性に必要な前後左右方向の剛性と乗心地性に必要な緩衝作用をもたらす上下方向の剛性とを同時に変化させてしまう故である。そのため、緩衝材の材料特性に基づいて操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足することは困難であった。
本発明の目的は、操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足するようにした自動車用緩衝装置を提供することにある。
発　明　の　開　示
上記目的を達成する本発明の自動車用緩衝装置は、部品間に介在する緩衝体を備えた自動車用緩衝装置において、前記緩衝体の弾性率が方向に応じて異なるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の自動車用緩衝装置は、より好ましくは、内筒と外筒との間に筒状の緩衝体を介在させた自動車用緩衝装置（ブッシュ）において、前記緩衝体の弾性率が方向に応じて異なるようにしたものである。
このように緩衝体の弾性率を方向に応じて異ならせることにより、その方向性に応じて自動車における操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足することができる。
特に、自動車用懸架装置において車両上下方向の変形に対する弾性率が車両左右方向又は車両前後方向の弾性率より小さい緩衝体を用いれば、車両上下方向の弾性率が低いことによって乗心地性を改善し、車両左右方向又は車両前後方向の高い弾性率が操縦安定性を向上するのである。例えば、ブッシュにおいては、緩衝体の軸方向の弾性率を径方向の弾性率よりも大きくしたり、或いは、緩衝体の軸方向に直交しかつ互いに直交する２方向の弾性率が互いに異なるようにすれば良い。
なお、従来は所望の方向の剛性を制御するために懸架装置の構成を工夫したり、複数の緩衝部品を複数の部位に配置しているが、本発明によれば懸架装置の構成を簡素化することが可能になり、また従来と同様の構成であれば操縦安定性と乗心地性とをバランス良く更に改善することが可能になる。
本発明において、緩衝体の弾性率を方向に応じて異ならせる具体的な手段としては、以下のものを挙げることができる。即ち、緩衝体をゴム組成物と該ゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を有する短繊維との複合材料から構成し、該複合材料における短繊維の配向に基づいて緩衝体の弾性率に方向性を付与することが可能である。また、緩衝体をゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料から構成し、該複合材料におけるゴム組成物又は熱可塑性樹脂の配向に基づいて緩衝体の弾性率に方向性を付与することが可能である。更に、緩衝体の部位に応じて弾性率が互いに異なる材料を配置しても良い。
本発明では、緩衝体の弾性率のみならずロスファクターも方向に応じて異なるように設定しても良い。車両上下方向の相当する部位では、材料の粘弾性特性においてロスファクターが大きくなるようにすると、乗心地性が更に向上して好ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の自動車用緩衝装置として懸架装置のブッシュを示すものである。このブッシュ１は、金属等の剛体からなる内筒２と外筒３との間に筒状の緩衝体４を介在させた構成になっている。このブッシュ１は自動車用懸架装置において車輪の回転軸や支持軸等を内筒２の内側に挿入し、外筒３の外周側に取り付けた他の部材と連結するものである。
上記ブッシュ１において、緩衝体４の弾性率が方向に応じて異なるように設定されている。この場合、緩衝体４をゴム組成物と該ゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を有する短繊維との複合材料から構成し、該複合材料中の短繊維を高弾性とすべき方向に配向すれば良い。或いは、緩衝体４をゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料から構成し、該複合材料中のゴム組成物又は熱可塑性樹脂を高弾性とすべき方向に配向すれば良い。
例えば、複合材料中の短繊維を緩衝体４の軸方向に対して平行に配向した場合、緩衝体４は軸方向の弾性率が相対的に高くなるので、車両左右方向の変位を抑制しながら車両上下方向については短繊維無配合の材料と実質的に同等の弾性率を発揮することが可能になる。このように緩衝体４の軸方向の弾性率を相対的に高くすれば、乗心地性を維持しながら操縦安定性を改善することができる。
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の自動車用緩衝装置として懸架装置のブッシュの変形例を示すものである。このブッシュ１は、金属等の剛体からなる内筒２と外筒３との間に複数の緩衝層４ａ，４ｂの積層構造からなる筒状の緩衝体４を介在させた構成になっている。
上記ブッシュ１において、緩衝体４の弾性率が方向に応じて異なるように設定されている。この場合、緩衝体４の緩衝層４ａ，４ｂをそれぞれゴム組成物と該ゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を有する短繊維との複合材料から構成し、該複合材料中の短繊維を高弾性とすべき方向に配向すれば良い。或いは、緩衝体４の緩衝層４ａ，４ｂをそれぞれゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料から構成し、該複合材料中のゴム組成物又は熱可塑性樹脂を高弾性とすべき方向に配向すれば良い。
例えば、複合材料中の短繊維を緩衝体４の周方向に対して約４５度で傾斜するように配向し、その傾斜方向を層間で互いに交差させた場合、緩衝体４は軸方向の弾性率が相対的に高くなるので、車両左右方向の変位を抑制しながら車両上下方向については短繊維無配合の材料と実質的に同等の弾性率を発揮することが可能になる。しかも、緩衝体４は周方向の捩じれも生じにくいものとなる。このように緩衝体４の軸方向の弾性率を相対的に高くすれば、乗心地性を維持しながら操縦安定性を改善することができる。
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の自動車用緩衝装置として懸架装置のブッシュの他の変形例を示すものである。このブッシュ１は、金属等の剛体からなる内筒２と外筒３との間に周方向に区分された複数の緩衝部４Ａ，４Ｂからなる筒状の緩衝体４を介在させた構成になっている。これら緩衝部４Ａ，４Ｂは周方向に交互に配置されている。本実施形態では緩衝部４Ａ，４Ｂがそれぞれ車両上下方向及び車両前後方向に対応するように緩衝体４を１／４周毎に４分割したものであるが、４分割以上の多数分割であっても良い。
上記ブッシュ１において、緩衝体４の弾性率が方向に応じて異なるように設定されている。この場合、緩衝体４の緩衝部４Ａ，４Ｂのうち高弾性とすべき方向に位置するものを高弾性の材料から構成すれば良い。なお、緩衝体４の材料としては、ゴム組成物と短繊維との複合材料、ゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料、ゴム組成物単体等を用いることができ、それぞれ短繊維の配合量、ゴム組成物と熱可塑性樹脂の配合量、ゴム組成物への補強材量等を変化させることで弾性率が異なる材料が得られる。
例えば、車両上下方向に位置する緩衝部４Ａを低弾性率の材料から構成する一方で、車両前後方向に位置する緩衝部４Ｂを高弾性の材料から構成した場合、緩衝体４は車両前後方向の弾性率が相対的に高くなるので、乗心地性を維持しながら操縦安定性を改善することが可能になる。
図４はブッシュの使用例を示すものである。図４において、Ｌ型ロアーアーム１０は、フロント側のリンク部１０ａにブッシュ１１を介してロアーアームシャフト１２が挿入され、リア側のリンク部１０ｂにブッシュ１３を介して不図示のタイロッドが挿入されるようになっている。これらブッシュ１１，１３について、上述のように緩衝体の材料特性に基づいてバネ特性を最適化するのである。
上述した各実施形態では最も好ましい例として自動車懸架装置のブッシュを例示したが、本発明はエンジンマウント、ダンパーマウント等の自動車緩衝装置にも適用することが可能である。
本発明において、ゴム組成物に用いられるゴム成分としては、例えば、ＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ等のジエン系ゴム及びその水素添加物；エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）等のオレフィン系ゴム；Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）等の含ハロゲンゴム；メチルビニルシリコンゴム、ジメチルシリコンゴム、メチルフェニルビニルシリコンゴム等のシリコンゴム；ポリスルフィドゴム等の含イオウゴム；ビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム等のフッ素ゴム、ウレタンゴム；エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。これらゴム組成物は１種単独でも２種以上を組み合わせても良い。ゴム組成物は、更に通常の加硫剤または架橋剤、加硫促進剤または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、軟化剤、その他当該ゴム用に一般的に配合されている各種配合剤を配合することができる。
上記ゴム組成物に配合する短繊維はゴム組成物の弾性率の１０倍以上の弾性率を持つものである。このような短繊維をゴム組成物に配合し、短繊維が押し出し方向に配列することで材料の弾性率に方向性を付与することができる。短繊維の弾性率が不十分であると、緩衝体の弾性率に方向性を付与することが困難になる。上記短繊維は特に限定されるものではないが、例えば、芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維、ガラス繊維、カーボン繊維等を目的に応じて適宜選択することができる。短繊維の繊維直径は０．１〜３００μｍとし、好ましくは１〜５０μｍにすれば良い。また、短繊維の繊維長は０．２〜８ｍｍとし、好ましくは０．５〜２ｍｍにすれば良い。ここで、ゴム組成物に短繊維を配合する場合の配合例を表１に示す。但し、表中ではゴム組成物としてＮＲを記載しているが、目的に応じてＳＢＲやＥＰＤＭ等を種々選択することができる。
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熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリビニル系樹脂、セルロース系樹脂、フッ素系樹脂、イミド系樹脂等を挙げることができる。
ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、エチレンポロピレン共重合体樹脂等が挙げられる。
ポリアミド系樹脂の具体例としては、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体、ポリアミドエラストマー等が挙げられる。
ポリエステル系樹脂の具体例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリエステルエラストマー、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体等の芳香族ポリエステル等が挙げられる。
ポリエーテル系樹脂の具体例としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。
ポリニトリル系樹脂の具体例としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体等が挙げられる。ポリメタクリレート系樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸エチル等が挙げられる。
ポリビニル系樹脂の具体例としては、酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体等が挙げられる。セルロース系樹脂の具体例としては、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース等が挙げられる。
フッ素系樹脂の具体例としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。イミド系樹脂の具体例としては、芳香族ポリイミド（ＰＩ）等が挙げられる。
上記ゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合材料は、ゴム組成物と熱可塑性樹脂とを単に混在させたものであっても良いが、一方が連続相で他方が分散層となる海島構造を形成することが好ましい。特に、熱可塑性樹脂の連続相にゴム組成物の分散相が微細に分散した海島構造が最も好ましい。このようにゴム組成物と熱可塑性樹脂とが海島構造を形成していると、押し出し等により成形時に材料に方向性が付与されることになる。
産業上の利用可能性
以上説明したように本発明によれば、部品間に介在する緩衝体を備えた自動車用緩衝装置において、緩衝体の弾性率が方向に応じて異なるようにしたから、操縦安定性や乗心地性等の複数の要求特性を同時に満足することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態からなる自動車用緩衝装置を示し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は軸直方向の断面図である。
図２は、本発明の他の実施形態からなる自動車用緩衝装置を示し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は軸直方向の断面図である。
図３は、本発明の更に他の実施形態からなる自動車用緩衝装置を示し、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は軸直方向の断面図である。
図４は、本発明の自動車用緩衝装置（ブッシュ）の使用例を示す斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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