JP5490566B2

JP5490566B2 - サスペンションサポート

Info

Publication number: JP5490566B2
Application number: JP2010039760A
Authority: JP
Inventors: 健上田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: JP2011174563A

Description

本発明は、自動車などの車両のサスペンション機構におけるショックアブソーバのピストンロッドを、車体に対して弾性的に結合するためのサスペンションサポートに関するものである。

従来、自動車のサスペンション機構においては、車輪側から車体側への振動の伝達を抑制するために、ショックアブソーバのピストンロッドの上端部が挿通固定される内側部材と、該内側部材の外周を取り囲み車体側に取り付けられる外側部材と、これら内側部材と外側部材との間に介在する環状の弾性部材とを備えてなるサスペンションサポートが用いられている。

上記弾性部材としては、一般にゴム材料が用いられているが、近年、発泡ウレタンなどの連続気泡構造を持つ弾性発泡材料の採用が試みられている（下記特許文献１参照）。発泡ウレタンは、その材料特性上、ゴム材料に比べて、動倍率を抑えながら減衰性能を大きくすることができ、乗り心地性を向上することができる。

このような発泡ウレタン成形体を弾性部材に持つサスペンションサポートとして、特許文献２には、図９に示すように、弾性部材１００を、ゴム材料からなるゴム弾性部１０２と、発泡ウレタン成形体からなる発泡樹脂弾性部１０４とを組み合わせて構成することにより、静的バネ定数を維持しつつ、発泡ウレタン成形体の予備圧縮率を下げることができ、これにより静的バネ定数と高減衰特性とを両立させることが開示されている。

特開２００３−１８４９３７号公報特開２００９−２６４５５３号公報

上記特許文献２に開示された構成では、内側部材１０６のフランジ部１０８と、外側部材１１０の上下の壁部１１２，１１４との間に、素材の異なる弾性部材１００（即ち、ゴム材料からなるゴム弾性部１０２と発泡ウレタンからなる発泡樹脂弾性部１０４）が挟み込まれているため、製造工数が多くなってしまう。また、内側部材１０６に加硫接着されているゴム弾性部１０２に薄肉部１０２Ａができてしまうため、剥がれ等の耐久上の問題も懸念される。

本発明は、発泡ウレタンなどの発泡樹脂成形体からなる弾性部材を用いたサスペンションサポートにおいて、上記問題を解消して、生産性と耐久性を向上することを目的とする。

本発明に係るサスペンションサポートは、ショックアブソーバのピストンロッドの上端部が挿通固定される内側部材であって、前記ピストンロッドの軸直角方向外方側に張り出すフランジ部を備えた内側部材と、前記内側部材の外周を取り囲み車体側に取り付けられる外側部材であって、前記フランジ部の上下に間隔をおいて対向配置される上側壁部及び下側壁部を備えた外側部材と、前記内側部材と前記外側部材との間に介在する環状の弾性部材であって、前記フランジ部と前記上側壁部の間で挟圧される上側弾性部と前記フランジ部と前記下側壁部の間で挟圧される下側弾性部を備えた弾性部材と、を備えてなる。そして、前記上側弾性部と前記下側弾性部の少なくとも一方の弾性部が、発泡樹脂成形体からなる第１弾性部と、前記第１弾性部と同一素材からなりかつ第１弾性部よりも低発泡率の発泡樹脂成形体又は未発泡の樹脂成形体からなる第２弾性部との上下少なくとも２層構造を有し、前記第１弾性部と前記第２弾性部の厚み比率を前記弾性部材の周方向で変化させたものである。そして、請求項１に係る発明では、第１の軸直角方向において前記内側部材を挟んで相対する２箇所では前記第１弾性部の厚み比率が高く設定されるとともに、前記第１の軸直角方向に垂直な第２の軸直角方向において前記内側部材を挟んで対向する２箇所では前記第２弾性部の厚み比率が高く設定されている。

上記構成によれば、発泡率の高い第１弾性部が主として減衰特性を確保させる部分となり、低発泡率又は未発泡の第２弾性部が主として静的バネ定数を維持させる部分となる。そのため、これらの第１弾性部と第２弾性部の厚み比率を周方向で変化させることにより、第１弾性部の厚みを大きくした部位で主として減衰特性を、第２弾性部の厚みを大きくした部位で主として静的バネ定数を確保することができ、静的バネ定数と高減衰特性を両立しやすい。また、上記厚み比率を周方向で変化させることで、こじり性能などの特性に方向性を持たせることができる。

更に、これら第１弾性部と第２弾性部が同一素材により形成されているため、両者を一体に作製することができ、組み立て工程を含めた製造が容易になるとともに、同一素材であるため、第１弾性部と第２弾性部を接着剤を用いなくても接着させることが可能となり、両者間での摩擦による削れがなく、耐久性を向上することができる。よって、上記の優れた防振性能を追求しながら、生産性と耐久性を向上することができる。

第１実施形態に係るサスペンションサポートの縦断面図（図４のＩ−Ｉ線に相当する断面図）該サスペンションサポートの分解縦断面図該サスペンションサポートの上側弾性部の側面図該上側弾性部の平面図第２実施形態における上側弾性部の側面図第３実施形態における上側弾性部の側面図第３実施形態における上側弾性部の平面図第４実施形態に係るサスペンションサポートの縦断面図従来のサスペンションサポートの縦断面図

図１〜４を参照して第１実施形態に係るサスペンションサポート１０について説明する。このサスペンションサポート１０は、自動車のストラットマウントであり、ショックアブソーバのピストンロッド１の上端部１Ａが挿通固定される金属製の内側部材１２と、その外周を取り囲み車体パネル２に取り付けられる金属製の外側部材１４と、これら内側部材１２と外側部材１４との間に介在して内側部材１２を外側部材１４に対して防振的に支持する環状の弾性部材１６とを備えてなる。サスペンションサポート１０は、ピストンロッド１の軸方向Ｘを上下方向として設けられている。

内側部材１２は、ピストンロッド１の上端部１Ａが下方から差し入れられる円筒状の内筒部１８と、内筒部１８の上端部においてピストンロッド１の軸直角方向外方側Ｙｏに張り出すリング板状のフランジ部２０とからなる。

外側部材１４は、弾性部材１６を内包するとともに内側部材１２を同芯状に取り囲む円筒状の周壁部２２と、該周壁部２２の軸方向Ｘの両端部において軸直角方向Ｙで内向きＹｉに形成されて弾性部材１６を軸方向Ｘにて挟圧する上側壁部２４及び下側壁部２６とを備えてなり、弾性部材１６を内部に収容する容器状に形成されている。周壁部２２は、フランジ部２０の外周を間隔をおいて取り囲む。上側壁部２４と下側壁部２６は、フランジ部２０の上面２０Ａと下面２０Ｂに対してそれぞれ間隔をおいて対向配置されており、ともにリング板状をなして、中央部に円形の開口部２８，３０を備える。

外側部材１４は、この例では、下方に開口する伏せ椀状の第１外側部材３２と、その下面開口を覆う平板状の第２外側部材３４とからなり、第１外側部材３２で上記周壁部２２と上側壁部２４が形成され、第２外側部材３４で上記下側壁部２６が形成されている。

第１外側部材３２は、図２に示すように、軸方向Ｘに外径が略一定（詳細には、上方ほどわずかに先細のテーパ筒状）の周壁部２２と、その上端において内向きＹｉにフランジ状に延設された上側壁部２４と、周壁部２２の下端において外方側Ｙｏに延設された上側取付フランジ３６とからなる。第２外側部材３４は、開口部３０周りの中央部が上記下側壁部２６とされ、その外周に下側取付フランジ３８が設けられている。そして、車体パネル２の下面に対して、上側取付フランジ３６と下側取付フランジ３８とを重ね合わせてボルト３及びナット４で締結することにより、外側部材１４は車体パネル２に固定されるように構成されている。また、下側壁部２６の開口部３０には、不図示のバウンドストッパを保持するための保持金具４０がかしめ固定されている。

弾性部材１６は、その全体形状が、内側部材１２のフランジ部２０を外側から包むように、即ち、フランジ部２０の上面２０Ａ、下面２０Ｂ及び外周面２０Ｃを覆うように、内向きＹｉに開かれた断面コの字状に形成されている。

この例では、弾性部材１６は、フランジ部２０の上下両側で２つに分割して設けられた２ピースタイプである。詳細には、弾性部材１６は、フランジ部２０と上側壁部２４との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状の上側弾性部４２と、フランジ部２０と下側壁部２６との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状の下側弾性部４４とからなり、これらがモールド成形により別々に成形されて、内側部材１２と外側部材１４との間で一体に組み立てられてなる。

上側弾性部４２は、連続気泡構造を持つ発泡ウレタン成形体（ポリウレタンフォーム）からなる第１弾性部４６と、これよりも発泡率の低い連続気泡構造を持つ発泡ウレタン成形体又は未発泡のソリッドウレタン成形体からなる第２弾性部４８との上下２層構造に形成されている。より詳細には、フランジ部２０と上側壁部２４との間において、第２弾性部４８をフランジ部２０側（即ち、下側）とし、第１弾性部４６を上側壁部２４側（即ち、上側）とする上下２層構造とされている。

下側弾性部４４についても、同様に、連続気泡構造を持つ発泡ウレタン成形体（ポリウレタンフォーム）からなる第１弾性部４６と、これよりも発泡率の低い連続気泡構造を持つ発泡ウレタン成形体又は未発泡のソリッドウレタン成形体からなる第２弾性部４８との上下２層構造に形成されている。より詳細には、フランジ部２０と下側壁部２６との間において、第２弾性部４８をフランジ部２０側（即ち、上側）とし、第１弾性部４６を下側壁部２６側（即ち、下側）とする上下２層構造とされている。

第２弾性部４８の発泡率は、第１弾性部４６の発泡率よりも小さければ特に限定されないが、好ましくはこれらの密度（かさ密度）が次のように設定されることである。すなわち、予備圧縮されていない状態で、第１弾性部４６の密度は０．４〜０．７ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、第２弾性部４８の密度は０．８〜１．２ｇ／ｃｍ^３であることが好ましく、両者の差は０．３ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましい。両者の密度差を大きくする上では、第２弾性部４８が未発泡のソリッドウレタン成形体であることがより好ましい。

上側弾性部４２の第１弾性部４６は、第２弾性部４８の上面と上側壁部２４の下面との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状部材であり、第２弾性部４８の上側に一体に設けられ、第２弾性部４８を介してフランジ部２０と上側壁部２４との間に挟持されている。下側弾性部４４の第１弾性部４６は、第２弾性部４８の下面と下側壁部２６の上面との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状部材であり、第２弾性部４８の下側に一体に設けられ、第２弾性部４８を介してフランジ部２０と下側壁部２６との間に挟持されている。

上側弾性部４２の第２弾性部４８は、フランジ部２０の上面２０Ａと第１弾性部４６の下面との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状部材であり、その下面にはフランジ部２０が嵌り込む平面視円形の嵌合凹所５０が設けられている。下側弾性部４４の第２弾性部４８は、フランジ部２０の下面２０Ｂと第１弾性部４６の上面との間で軸方向Ｘに挟圧保持される環状部材であり、その上面にはフランジ部２０が嵌り込む平面視円形の嵌合凹所５０が設けられている。これにより、図１に示すように、上側弾性部４２と下側弾性部４４とを組み合わせた状態において、上下の第２弾性部４８，４８は一体となってフランジ部２０を包むように、フランジ部２０の上面２０Ａ、下面２０Ｂ及び外周面２０Ｃに接触した状態に設けられている。

第２弾性部４８は、その外周面４８Ａが、第１弾性部４６を介在させることなく、外側部材１４の周壁部２２により取り囲まれており、この例では、第２弾性部４８の外周面４８Ａは周壁部２２の内周面に当接している。また、第２弾性部４８は、外側部材１４の上下の壁部２４，２６までは達しておらず、周方向の全周にわたって、第１弾性部４６との間で界面５２が設けられている。すなわち、上側弾性部４２と下側弾性部４４はそれぞれ、その全周にわたって上下２層構造に形成されている。

そして、本実施形態では、上側弾性部４２と下側弾性部４４のそれぞれにおいて、第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率（即ち、軸方向Ｘにおける高さの比率）が周方向で変化させられている。詳細には、図３，４に示すように、第１弾性部４６の厚み比率を高く設定した部位５４と、第２弾性部４８の厚み比率を高く設定した部位５６とが、周方向Ｃにおいて交互に設けられており、この例では、上記部位５４が周上６箇所に所定間隔で設けられ、その間に上記部位５６が介設されている。第１弾性部４６と第２弾性部４８の界面５２は、周方向Ｃにおいて凹凸状（段状）に形成されている。

上側弾性部４２は、モールド成形により第１弾性部４６と第２弾性部４８が接着一体化されている。詳細には、例えば、予めモールド成形された第２弾性部４８の上面に第１弾性部４６を一体に発泡成形することで、第２弾性部４８と第１弾性部４６との界面５２が接着一体化される。下側弾性部４４についても、同様に、モールド成形により第１弾性部４６と第２弾性部４８が接着一体化されており、詳細には、例えば、予めモールド成形された第２弾性部４８の下面に第１弾性部４６を一体に発泡成形することで、第２弾性部４８と第１弾性部４６との界面５２が接着一体化されている。このように成形することにより、上記界面５２では、接着剤を用いなくても、ある程度の接着力で一体化される。なお、第１弾性部４６を先に成形し、その後、第２弾性部４８を一体に成形することもできるが、その場合、第２弾性部４８の成形時にその成形材料の注入圧により発泡率の高い第１弾性部４６が変形するおそれがあるので、第２弾性部４８を先に成形することが好ましい。また、上側弾性部４２と下側弾性部４４は、同一形状に形成されており、部品の共通化が図られている。

このようにして形成された上側弾性部４２と下側弾性部４４は、内側部材１２に対し、その上下からそれぞれ装着されて、これを外側部材１４の第１外側部材３２と第２外側部材３４で上下から挟み込み、両部材の取付フランジ３６，３８を車体パネル２の下面に重ねてボルト３及びナット４を用いて締結固定するとともに、ピストンロッド１の上端部１Ａをナット５を用いて内側部材１２に挿通固定することにより、図１に示すようにサスペンションサポート１０が組み立てられる。

これにより、弾性部材１６は、外側部材１４により軸方向Ｘにおいて圧縮された状態（予備圧縮状態）に保持される。その際、発泡率の高い第１弾性部４６は、発泡率の低い第２弾性部４８よりも高い圧縮率で予備圧縮される。但し、予備圧縮された状態でも、第２弾性部４８の方が発泡率が小さく、即ち高密度である。

以上よりなるサスペンションサポート１０では、発泡率の高い第１弾性部４６が主として減衰特性を確保させる部分となり、低発泡率又は未発泡の第２弾性部４８が主として静的バネ定数を維持させる部分となる。そのため、第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率を周方向Ｃで変化させることにより、第１弾性部４６の厚みを大きくした部位５４で主として減衰特性を、第２弾性部４８の厚みを大きくした部位５６で主として静的バネ定数を確保することができる。詳細には、発泡率の高い第１弾性部４６の厚みを増加させることで、減衰特性を向上し、動的バネ定数を低減することができ、このことは車両乗り心地性の向上につながる。また、発泡率の低い第２弾性部４８の厚みを増加させることで、静的バネ定数を向上することができ、このことは車両操縦安定性の向上につながる。そのため、第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率を周方向Ｃで変更させることにより、低動倍率と高減衰特性を両立することができる。

また、これら第１弾性部４６と第２弾性部４８がポリウレタンという同一素材により形成されているため、上記のように両者を一体にモールド成形することができ、よって、組み立て工程を含めた製造が容易となる。また、同一素材であるため、第１弾性部４６と第２弾性部４８を接着剤を用いなくても接着させることが可能となり、製造コストが抑えられるとともに、接着剤を使用しないことでも製造が容易になる。

また、このような同一素材からなる第１弾性部４６と第２弾性部４８を接着一体化させることで、両者間での摩擦による削れがなく耐久性を向上することができる。また、上記従来のような内側部材に対する加硫接着も不要となるので、内側部材１２に対する剥がれの懸念もなくなり、更に耐久性が向上する。

また、これら第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率を周方向Ｃで変化させたことにより、両者の界面５２が凹凸状となって、接着面積が大きくなっているので、第１弾性部４６と第２弾性部４８との間での接着力をより向上することができる。

図５は、第２実施形態に係るサスペンションサポートに関するものである。第２実施形態は、弾性部材１６の構成が第１実施形態とは異なる。

この例では、弾性部材１６の上側弾性部４２と下側弾性部４４において、発泡率の高い第１弾性部４６が周方向Ｃの複数箇所で軸方向Ｘ外方に凸状に張り出し形成されており、このことによっても第１弾性部４６の厚み比率が周方向で変化させられている。より詳細には、第１弾性部４６の厚み比率を高く設定した部位５４に、更に軸方向Ｘ外方に張り出す張り出し部６０が第１弾性部４６に形成されている。

この張り出し部６０は、サスペンションサポートとして内側部材１２と外側部材１４との間に組み付けられた状態では、外側部材１４の上側壁部２４又は下側壁部２６により圧縮されることでフラットになる。しかしながら、軸方向Ｘでの大振幅の振動入力により、圧縮方向とは反対側の弾性部４２又は４４で第１弾性部４６の本体部が上下の壁部２４又は２６から離間するような状態となったときでも、張り出し部６０で更なる拡縮変形を行うことが可能であるため、その分、減衰特性を高めることができる。その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

図６，７は、第３実施形態に係るサスペンションサポートに関するものである。第３実施形態も弾性部材１６の構成が第１実施形態とは異なる。

この例では、上側弾性部４２と下側弾性部４４は、第１の軸直角方向Ｙ１において内側部材１２を挟んで相対する２箇所では、第１弾性部４６の厚み比率が高く設定されるとともに、第１の軸直角方向Ｙ１に垂直な第２の軸直角方向Ｙ２において内側部材１２を挟んで対向する２箇所では、第２弾性部４８の厚み比率が高く設定されている。すなわち、この例では、上下の弾性部４２，４４はそれぞれ周上４つの領域からなり、第１弾性部４６の厚みを高く設定した部位５４が、第１の軸直角方向Ｙ１において相対する２箇所の領域に設定されるとともに、第２弾性部４８の厚みを高く設定した部位５６が、第２の軸直角方向Ｙ２において相対する２箇所に領域に設定されている。

これにより、例えば、第１の軸直角方向Ｙ１を車両前後方向となるように設定し、第２の軸直角方向Ｙ２を車両左右方向となるように設定することで、車両前後方向Ｙ１におけるこじり入力に対しては剛性を低くして、乗り心地性を向上することができるとともに、車両左右方向Ｙ２におけるこじり入力に対しては剛性を高くして、操縦安定性を向上することができる。このように、第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率を周方向Ｃで変更することで、こじり特性に方向性を持たせることができる。その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

図８は、第４実施形態に係るサスペンションサポートを示したものである。第４実施形態は、下側弾性部４４の構成が第１実施形態とは異なる。

この例では、下側弾性部４４では、第１弾性部４６と第２弾性部４８の厚み比率を周方向Ｃで変化させずに一定としている。より詳細には、下側弾性部４４では、全周にわたって、低発泡又は未発泡の第２弾性部４８の厚み比率を大きく設定しており、これにより、リバウンド側（即ち、内側部材１２の下方）への変位時の静的バネ定数がより大きく設定されている。そのため、乗り心地性を損なうことなく、更に操縦安定性を向上することができる。その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同じであり、説明は省略する。

以上の実施形態では、上側弾性部４２と下側弾性部４４について、ともに２層構造としたが、いずれか一方を１層構造としてもよい。例えば、上記第４実施形態において、下側弾性部４４を、厚み比率一定の２層構造とする代わりに、全てソリッドウレタン成形体で形成してもよく、これにより、リバウンド側の剛性を更に高めることもできる。また、上側弾性部４２と下側弾性部４４は、第１弾性部４６と第２弾性部４８との２層に加えて、追加の層を設けることにより、３層以上の構成としてもよい。

また、上記実施形態では、２ピースタイプの弾性部材について説明したが、本発明は、例えば、内側部材のフランジ部を包み込むようにウレタン材料からなる弾性部材を一体にモールド成形する１ピースタイプについても同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、第１弾性部４６の厚み比率を高く設定した部位５４では、第２弾性部４８よりも第１弾性部４６の方が厚みを大きく設定しているが、本発明において厚み比率を高く設定することは、このような態様に限定されず、他の周方向部位よりも第１弾性部４６の厚み比率を高く設定する場合も含まれる。第２弾性部４８の厚み比率を高く設定した部位５６についても同様である。

また、本発明において、第１弾性部と第２弾性部について同一素材とは、例えば第１弾性部と第２弾性部ともにポリマーとしてポリウレタンを用いるというように、基本となるポリマーの種類が同一であることを意図しており、ポリウレタンの具体的構成まで同一であることを意図するものではない。好ましくは、第１弾性部と第２弾性部との界面での接着効果を高め、また材料の共通化によるコスト低減を図るため、第１弾性部と第２弾性部は、発泡率のみが異なる材料（即ち、発泡剤の量又は有無のみが異なる同一配合の材料）を用いることである。

その他、一々説明しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

１…ヒストンロッド、１Ａ…上端部、２…車体パネル、
１０…サスペンションサポート、
１２…内側部材、１４…外側部材、１６…弾性部材、
２０…フランジ部、２４…上側壁部、２６…下側壁部、
４２…上側弾性部、４４…下側弾性部、
４６…第１弾性部、４８…第２弾性部、
５４…第１弾性部の厚み比率を高く設定した部位
５６…第２弾性部の厚み比率を高く設定した部位
Ｘ…軸方向、Ｙ…軸直角方向、Ｙｏ…軸直角方向外方
Ｙ１…第１の軸直角方向、Ｙ２…第２の軸直角方向
Ｃ…周方向

Claims

ショックアブソーバのピストンロッドの上端部が挿通固定される内側部材であって、前記ピストンロッドの軸直角方向外方側に張り出すフランジ部を備えた内側部材と、
前記内側部材の外周を取り囲み車体側に取り付けられる外側部材であって、前記フランジ部の上下に間隔をおいて対向配置される上側壁部及び下側壁部を備えた外側部材と、
前記内側部材と前記外側部材との間に介在する環状の弾性部材であって、前記フランジ部と前記上側壁部の間で挟圧される上側弾性部と前記フランジ部と前記下側壁部の間で挟圧される下側弾性部を備えた弾性部材と、
を備えてなり、
前記上側弾性部と前記下側弾性部の少なくとも一方の弾性部は、発泡樹脂成形体からなる第１弾性部と、前記第１弾性部と同一素材からなりかつ第１弾性部よりも低発泡率の発泡樹脂成形体又は未発泡の樹脂成形体からなる第２弾性部との上下少なくとも２層構造を有し、前記第１弾性部と前記第２弾性部の厚み比率を前記弾性部材の周方向で変化させたものであって、第１の軸直角方向において前記内側部材を挟んで相対する２箇所では前記第１弾性部の厚み比率が高く設定されるとともに、前記第１の軸直角方向に垂直な第２の軸直角方向において前記内側部材を挟んで対向する２箇所では前記第２弾性部の厚み比率が高く設定された
ことを特徴とするサスペンションサポート。
前記第１弾性部が発泡ウレタン成形体からなり、前記第２弾性部が前記第１弾性部よりも低発泡の発泡ウレタン成形体又はソリッドウレタン成形体からなることを特徴とする請求項１に記載のサスペンションサポート。