JPH10238576A - ゴムブッシュ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】フランジ付きゴムブッシュにおいて、筒部とフ
ランジとのコーナー部に生じる局部歪みを可及的に少な
くして製品寿命を大幅に延ばす。 【解決手段】ゴム状弾性体１４を予備圧縮するために、
外筒１３を半径方向に絞り加工するゴムブッシュであっ
て、絞り加工前の外筒１３の形状が、その基端部を他の
部分よりも半径方向内側に湾曲させて窪ませて凹部２５
を形成し、絞り加工後における外筒１３の基端部におけ
るゴム状弾性体１４の絞り率を可及的に零に近くする。

Description

【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
ション等の連結部に使用されるゴムブッシュに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に用いられる防振ゴムとして種々
の形状のものが存在するが、特にサスペンションアーム
などの連結部に使用される防振ゴムとしては、図６に示
すごとき筒状のゴムブッシュがある。このゴムブッシュ
１は、ボルトを挿入可能な内筒２と、この内筒２の周囲
に配置されサスペンションアームを外嵌連結する外筒３
と、前記内筒２と外筒３との間に介在されたゴム状弾性
体４とを備えている。また、ゴム状弾性体４は、外筒の
回転方向におけるねじり力を緩衝するために、内外筒
２、３間における筒部弾性部４ａに連続して、内筒フラ
ンジ５と外筒フランジ６との間にもフランジ側弾性部４
ｂが充填形成されている。

【０００３】さらに、このゴム状弾性体４は、その耐久
性を向上させるために、その半径方向に予備圧縮されて
製品として完成される。この予備圧縮は、外筒３を割ダ
イス型の絞り治具（図示せず）を用いて、その半径方向
に絞り加工することにより行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ゴムブ
ッシュ１を、サスペンションアームとの連結部に使用す
る場合には、該アームとの取り付け精度を考慮して、外
筒フランジ６の立ち上がり角度がほぼ直角に設定され、
外筒３の筒部３ａもほぼ直管状に設定されている。従っ
て、かかる外筒形状から、ゴム状弾性体４には、直管状
の筒部３ａと外筒フランジ６とのコーナー部７に応力が
集中し易く、このコーナー部７から亀裂が生じ易くな
る。

【０００５】また、ゴム状弾性体４の予備圧縮の不均一
性に起因してコーナー部７から亀裂が生じ易くなる。す
なわち、上記のフランジ付きゴムブッシュ１では、外筒
３の絞り加工は、外筒形状の特異性からフランジ部６で
は行えず、直管状の筒部３ａのみが行え得るに過ぎなか
った。そのため、絞り加工後のゴム状弾性体４には、予
備圧縮がかかった筒部側弾性部４ａと、予備圧縮が施さ
れず、逆に筒部側の弾性部の圧縮応力に起因して引張応
力のかかったフランジ側弾性部４ｂとが存在することに
なる。

【０００６】この予備圧縮が施される弾性部４ａとそう
でない弾性部４ｂとの境界部Ａが、亀裂が生じ易い前記
コーナー部７と一致して存在することになるため、上記
ゴムブッシュ１を振動疲労試験機にかけて疲労試験を行
うと、上記のゴム状弾性体の形状性と予備圧縮の不均一
性とに起因して、ゴム状弾性体のコーナー部から亀裂が
発生し、製品寿命が短くなるといった難点があった。

【０００７】本発明は、上記に鑑み、筒部とフランジと
のコーナー部に生じる局部歪みを可及的に少なくして製
品寿命の大幅な向上を図り得るゴムブッシュの提供を目
的とするものである

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究した結果、予備圧縮を与える
部分とそうでない部分との境界部を、歪みの生じ易いフ
ランジ側弾性部と筒部側弾性部とのコーナー部からずら
すことに着眼した。その方策として、絞り加工前の外筒
の筒部の基端部を、他の部分よりも半径方向内側に湾曲
させて窪ませれば、絞り加工時に当該部分に絞りがかか
らないようになるとの知見が得られた。

【０００９】そこで、本発明では、外筒に、その絞り加
工前の形状として、その基端部を他の部分よりも半径方
向内側に湾曲させて窪ませた凹部が形成され、絞り加工
後における外筒のフランジ立ち上がり部におけるゴム状
弾性体の絞り率を可及的に零に近くした構成を採用する
ことにしたものである。

【００１０】従って、本発明によると、予備圧縮のかか
った部分とそうでない部分とが、外筒の筒部に存在する
が、この境界部Ａが、亀裂が生じ易い、筒部弾性部とフ
ランジ弾性部とのコーナー部からずれているので、絞り
による残留歪みの影響を極力抑えることができる。その
ため、亀裂が生じやすいコーナー部の局部歪みが少なく
なり、ゴムブッシュに、その軸方向、軸直角方向、並び
に軸回りのねじり方向等から力が加わっても、前記コー
ナー部から亀裂が入るのを極力回避でき、製品寿命を大
幅に延ばすことができる。

【００１１】ここで、軸方向とは、内筒に嵌合するボル
トや軸（以下、「ボルト等」という）の軸方向をいい、
軸直角方向とは、ボルト等の軸線に対して直交する方向
をいい、ねじり方向とは、ボルト等の中心軸回りの回転
方向をいうものとする。また、コーナー部とは、外筒の
フランジ立ち上がり部の内面側であって、ゴム状弾性体
の筒部側弾性部とフランジ側弾性部との屈曲部をいうも
のとする。

【００１２】なお、外筒は、その材質、径、厚み等は適
宜選択できる。すなわち、外筒として、絞り加工が施し
易い材質、例えば、熱間圧延鋼材（ＳＰＨ）や冷間圧延
鋼材（ＳＰＣ）等を使用することができる。外筒の厚み
としては、絞り加工を可能にする板厚であれば、その厚
みは問わないが、上記ＳＰＨ又はＳＰＣを使用した場
合、その加工性を考慮すれば、１．２ｍｍ〜３ｍｍ程度
のものが望ましい。外筒の径は、使用箇所、ゴム状弾性
体による減衰性能などにより適宜選択できる。また、外
筒の筒部の形状は、円筒に限らず、角筒、楕円筒であっ
ても本発明を適用できる。

【００１３】外筒に形成する凹部は、絞り加工前にプレ
ス加工等により筒部基端側を全周に亘って湾曲させて窪
ませればよい。筒部基端部とは、外筒の立ち上がり部か
ら形成する場合のみならず、フランジ立ち上がり部から
筒部先端側にずれた場合も含む概念である。ただ、予備
圧縮のかかる部分をできるだけ多くすることを考える
と、フランジ立ち上がり部から凹部を形成するのが望ま
しい。

【００１４】この凹部の形状も絞り加工によって変形可
能な形状であれば、いかなる形状であってもよい。図４
に凹部形状を例示する。同図（ａ）は立ち上がり部の円
弧部から先端側にかけて上り傾斜のテーパ面が形成され
たテーパ状の凹部を示す。同図（ｂ）はフランジ側にも
円弧部が形成されたテーパ状の凹部を示す。同図（ｃ）
は半円弧状の凹部を示し、（ｄ）はＶ字状の凹部を示
し、（ｅ）はＵ字状凹部を示す。

【００１５】これらのいずれの形状の凹部においても本
発明を適用できるが、予備圧縮が筒部基端側までかか
り、かつ比較的絞り加工の行い易い形状を考えれば、
（ａ）（ｂ）に示すテーパ状の凹部が最適である。この
図４（ａ）に示すテーパ状凹部の場合、ゴム状弾性体が
予備圧縮されない部分から予備圧縮される部分に徐々に
移行するようにすることになり、集中歪みが少なくなる
点で有利である。

【００１６】さらに、凹部の最も内筒側に窪んだ部分
は、応力が集中しないように、図４（ｄ）に示すような
Ｖ字状凹部の場合であっても、尖端形状よりも円弧形状
であることが望ましい。なお、凹部の深さは、ゴム状弾
性体の絞り率によって決定すればよく、さらに、凹部深
さが絞り量よりも大であっても、本発明の目的を達成す
る上では支障がない。

【００１７】次に、内筒について説明すると、内筒は、
上記外筒と同様に、種々の材質、径、厚み等が適宜選択
できる。特に内筒の材質においては、外筒と異なり、貫
通するボルト等をナットにより強固に締め付けるため、
これに耐え得る座屈強度が要求される。そのため、内筒
は肉厚の円筒状鋳造品あるいは鍛造品が好ましい。

【００１８】また、本発明では、外筒の筒部基端部にお
ける絞り率を問題としているので、内筒側の端部フラン
ジの存在の有無に拘わらず、本発明を適用できる。た
だ、外筒の回転方向におけるねじり力に対する緩衝作用
を行うために、内外筒間にもフランジ側弾性部が充填形
成されているゴムブッシュにおいては、当該フランジ側
弾性部に外筒筒部側の予備圧縮により引張応力が作用し
易いので、このような形式に本発明を採用すれば特に有
意義である。

【００１９】さらに、本発明が筒部基端部の絞り率を問
題としていることから、内筒については、ゴム状弾性体
が最適なばね定数を得るために、直管状のものに限ら
ず、その筒部外面に突出部が形成された形式のものにお
いても本発明を適用できる。また、本発明は内外筒が同
心状に配列されたもののみならず、非同心状に配列した
場合であっても適用できることは勿論である。

【００２０】次に、ゴム状弾性体について説明すると、
ゴム状弾性体は、要求される使用目的、特性等により、
あるいは加工工程の難易により天然ゴム、合成ゴム、あ
るいはこれらの混合した材料が適宜選択できる。また、
ゴムブッシュの２軸方向で異なる動的特性を得るため
に、ゴム状弾性体にすぐり穴を形成したものや、液体封
入型のゴムブッシュにも本発明を適用できる。

【００２１】さらに、本発明は、ゴム状弾性体に予備圧
縮を与えために絞り加工を施すことを前提としているの
で、本来的にはゴム状弾性体が内外筒に加硫接着された
ものを対象としている。ただ、ゴム状弾性体を内筒に接
着しその上から外筒を圧入するタイプや、内外筒を共に
非接着として圧入するタイプのものであっても、さらに
所定の絞り率を得るために、絞り加工を施す形式のもの
であれば、本発明を適用できる。なお、ゴム状弾性体の
接着は、加硫接着したもの以外に、単に接着剤により接
着したものにおいても本発明を適用できることは勿論で
ある。

【００２２】ゴム状弾性体の絞り率は、外筒の材質、板
厚等により適宜選択できるが、ゴム状弾性体の耐久性を
考慮した場合、これと接着する外筒の内周面の面積が問
題となってくる。外筒の内周面はゴム状弾性体との接着
を考慮して、接着剤塗布前に化性処理が施されるが、そ
の処理膜が絞り加工により破壊されないようにすること
が肝要であり、これを実現するためには、絞り率を７パ
ーセント未満に設定することが望ましい。

【００２３】上記ようなゴムブッシュは、内筒の周囲
に、外筒フランジ付きの外筒を配置して、内筒と外筒と
の間並びに外筒フランジの軸方向外面側に至るまでゴム
状弾性体を介在し、外筒を半径方向に絞り加工を施すこ
とによりゴム状弾性体を予備圧縮して製造する。この
際、絞り加工前の外筒の基端部を、他の部分よりも半径
方向内側に湾曲させて窪ませたものを用いて絞り加工を
施し、絞り加工後における外筒のフランジ立ち上がり部
におけるゴム状弾性体の絞り率を可及的に零に近くする
方法を採用している。

【００２４】従って、絞り加工後における外筒フランジ
の立ち上がり部には絞りがかからず、絞り加工に伴う内
部歪みが零に近い状態となるので、予備圧縮がかかった
部分とそうでない部分との境界部Ａが、亀裂が生じ易い
ゴム状弾性体のコーナー部からずれることになり、この
コーナー部における応力集中が緩和され、従来のゴムブ
ッシュに比べて製品寿命が延びることになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態を
示すゴムブッシュの製造過程を示す図、図２はゴムブッ
シュの側面図、図３は一対のゴムブッシュを対向させて
サスペンションアームの連結部に用いた例を示す断面
図、図４は外筒の凹部形状の一例を示すものである。

【００２６】図示のごとく、本実施の形態におけるゴム
ブッシュ１１は、内筒１２と、該内筒の周囲に配置され
た外筒１３と、内筒１２と外筒１３との間に介在された
ゴム状弾性体１４とを備えている。

【００２７】内筒１２は、図３のごとく、車体フレーム
側のブラケット１５に連結するためのボルト１６を貫通
する中央穴１７を有する肉厚円筒状の鋳造品であって、
その基端部にゴム状弾性体１４が破断した場合でもサス
ペンションアーム１８の連結筒１８ａが脱落しないよう
に内筒フランジ１９が形成されている。また、内筒１２
の基端部端縁は内筒フランジ１９よりもわずかに突出さ
れ、この端面には図２のごとく、セレーション２０が形
成されており、車体フレーム側のブラケット１５がナッ
ト２１により締め付け固定される。

【００２８】外筒１３は、板厚１．２〜３ｍｍのＳＰＨ
材により円筒状に形成されており、直管状の筒部１３ａ
と、その基端部側に直角に折曲形成された外筒フランジ
１３ｂとを備えている。この外筒１３は、内筒１２との
間にゴム状弾性体１４を介在して絞り加工を施して製品
を完成させるが、絞り加工前の外筒１３の形状は、図１
に示すように、プレス加工等により、筒部１３ａの基端
部側全周を他の部分よりも半径方向内側に湾曲させて窪
ませ、凹部２５が形成されている。

【００２９】この凹部２５の形状は、図４の（ａ）で示
すように、接線方向が外筒フランジ１３ｂの外側面に一
致する円弧部２５ａと、これに連続して筒部１３ａの先
端側に形成された上り傾斜のテーパ部２５ｂとを備え、
テーパ部２５ｂの先端と筒部１３ａの先端直管部１３ｃ
との境界部には緩やかな円弧面２５ｃが形成されてい
る。

【００３０】円弧部２５ａ、テーパ部２５ｂ及び円弧面
２５ｃの曲率及びテーパ角度は、絞り率やゴムブッシュ
１１の径などにより適宜選択できる。具体的には、外筒
筒部１３ａの外径が３４ｍｍである場合、円弧部２５ａ
の曲率半径が１．５ｍｍ、テーパ部２５ｂのテーパ角が
１０度、直線状の筒部１３ａとの境界部における円弧面
２５ｃの曲率半径が１０ｍｍに設定できる。

【００３１】凹部２５の形状は上記実施の形態に限るも
のではなく、図４の（ｂ）のように、フランジ立ち上が
り部において、円弧部２５ａの一部がフランジ側にも形
成された形態を採用することもできる。さらに、図４
（ｃ）（ｄ）（ｅ）に示す形状であってもよい。同図
（ｃ）は半円弧状の凹部を示し、（ｄ）はＶ字状の凹部
を示し、（ｅ）はＵ字状凹部を示す。

【００３２】これらのいずれの形状の凹部２５において
も本発明を適用できるが、本実施の形態は、テーパ部２
５ｂを形成しているので比較的絞り加工の行い易い点、
及びゴム状弾性体１４の予備圧縮されない部分から予備
圧縮される部分に徐々に移行するようになり、歪みが極
変する部分がなくなる点などの利点を有する。

【００３３】この外筒１３の凹部２５は、周知の割型ダ
イス２８により、外筒の周囲から半径方向内側に押圧す
ることにより絞り込まれる。図４（ａ）において、割型
ダイス２８により半径方向内側に加圧すると、外筒１３
の筒部１３ａは、縮径されながら、凹部２５の円弧部２
５ａから外筒１３の先端方向に力がかかるために、筒部
１３ａが軸方向に伸張し、図４（ａ）の２点鎖線で示す
状態まで縮径する。

【００３４】このときの絞り率は、外筒１３の内周面に
おける接着剤塗布前の化性処理膜の破壊防止を考慮して
７％未満に設定されている。具体的には、外筒径３４ｍ
ｍの外筒１３を使用した場合、絞り加工後の径を３２．
１５ｍｍ（平均径）としている。

【００３５】ゴム状弾性体１４は、外筒１３の筒部１３
ａと内筒１２の筒部との間に介在された筒部側弾性部１
４ａと、これに連続して内外フランジ１３ｂ、１９間に
介在されたフランジ弾性部１４ｂとから構成されてい
る。ゴム状弾性体１４の端部と内外筒１２、１３との接
触部には、応力変位を考慮してすみ肉を形成した状態で
接着されている。

【００３６】ゴム状弾性体１４の材質としては、一般的
には、防振ゴムに使用される天然ゴム、あるいは合成ゴ
ム、例えば、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＢＲ
（ブタジエンゴム）、ＩＲ（イソプレンゴム）、ＮＢＲ
（アクリルニトリルブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプ
レンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレ
ンプロピレンゴム）、あるいはウレタンエラストマーな
どが使用される。これらの原料ゴムに加硫剤、加硫促進
剤、老化防止剤、補強剤、充填剤、軟化剤等の配合剤を
入れて、所定の弾性率、機械的強度、動的特性、疲労特
性等を得られるようにする。

【００３７】ゴムブッシュ１１の成形は、金型内にフラ
ンジ１９付き内筒１２と、絞り加工前の外筒１３とゴム
状弾性体１４とをセットし、加圧して加硫成形する。こ
の際、内外筒１２、１３のゴム接着面には亜鉛系リン酸
塩などにより化性処理を施して処理膜を形成後、接着剤
を塗布して加硫接着する。

【００３８】その後、割型ダイス２８を使用した絞り治
具により、外筒１３に絞り加工を施す。このとき、ダイ
スにより外筒１３を半径方向内側に絞っていくと、外筒
１３の凹部２５のテーパ部２５ｂが縮径方向に力を受け
るとともに、その分力により外筒の筒部先端に移行し、
直管部１３ｃも同様に絞られるので、最終的にはテーパ
部２５ｂ及び直管部１３ｃが直線状になるまで絞られ、
ゴム状弾性体１４に予備圧縮がかけられ、製品として完
成することになる。

【００３９】この完成品の状態では、外筒１３の凹部２
５のうち、フランジ立ち上り部１３ｄに相当する内筒側
に最も接近した部分Ｂの絞り率は零に近いため、結果的
にゴム状弾性体のコーナー部１４ｃには残留歪みが残ら
ない状態となっている。従って、応力が集中し易いゴム
状弾性体のコーナー部１４ｃの疲労を最小限に抑えるこ
とができ、製品寿命を大幅に延ばすことができる。

【００４０】上記実施品と図６に示す従来品とを比較す
るためのねじり疲労試験を行った。ねじり疲労試験は、
図３に示す場合と同様に、一対の本実施品の組み付け状
態で、外筒部分にアームの連結筒を外嵌し、このアーム
により軸直角方向に１．１ＫＮの負荷を掛けて、これを
試験温度２３±２℃、ねじり角度１５〜２５ｄｅｇ、周
波数３Ｈｚで繰り返してねじり、その振動疲労度合いを
測定するものである。

【００４１】本試験の結果、本実施品では、５０万回の
ねじり後においても異常がみられなかったのに対し、従
来品では、５万回でゴム状弾性体のコーナー部に亀裂が
発生した。

【００４２】図５は本発明の別の実施の形態を示すゴム
ブッシュの断面図である。上記実施の形態では内外フラ
ンジ間にゴム状弾性体１４ｂが充填接着された形態を示
したが、この実施の形態では、ゴム状弾性体１４のフラ
ンジ側弾性部１４ｂが外筒フランジ１３ｂにのみ接着さ
れており、フランジ側弾性部１４ｂと内筒フランジ１９
との間に隙間２９が形成されたゴムブッシュを示してい
る。この場合のフランジ側弾性部１４ｂは、ねじり方向
の防振機能としてよりも軸方向の緩衝用ストッパとして
機能するものである。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、ゴム状弾性体を予備圧縮するために、フランジ
付き外筒を半径方向に絞り加工するゴムブッシュにおい
て、絞り加工の前の外筒の形状が、その基端部を他の部
分よりも半径方向内側に湾曲させて窪ませることによ
り、絞り加工後における外筒の基端部側のゴム状弾性体
の絞り率を可及的に零に近くしているから、亀裂が発生
し易いゴム状弾性体のコーナー部の残留歪みを極力少な
くでき、製品寿命を大幅に延ばすことができるといった
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるゴムブッシュの製
造過程を示す図

【図２】同じくゴムブッシュを軸方向からみた側面図

【図３】本発明のゴムブッシュを一対対称に配列してサ
スペンションアームの連結部に適用した例を示す断面図

【図４】本発明の凹部の形態を示す断面図であり、同図
（ａ）はテーパ状の凹部を、同図（ｂ）は（ａ）の変形
例を、同図（ｃ）は半円弧状の凹部を、（ｄ）はＶ字状
の凹部を、（ｅ）はＵ字状凹部を夫々示す。

【図５】本発明の別の実施の形態を示す断面図

【図６】従来のゴムブッシュの断面図

【符号の説明】

１１ ゴムブッシュ １２ 内筒 １３ 外筒 １３ａ 筒部 １３ｂ 外筒フランジ １３ｃ 直管部 １４ ゴム状弾性体 １９ 内筒フランジ ２５ 凹部 ２５ａ 円弧部 ２５ｂ テーパ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草間 栄一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 森 善之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内筒と、該内筒の周囲に配置された外筒
   と、該外筒の軸方向基端部に半径方向外側に形成された
   外筒フランジと、前記内筒と外筒との間に介在されると
   ともに外筒フランジ側に至るゴム状弾性体とを含み、前
   記ゴム状弾性体を予備圧縮するために、前記外筒が半径
   方向内側に絞り加工されたゴムブッシュにおいて、 前記外筒に、その絞り加工前の形状として、その基端部
   を他の部分よりも半径方向内側に湾曲させて窪ませた凹
   部が形成され、絞り加工後における外筒のフランジ立ち
   上がり部におけるゴム状弾性体の絞り率を可及的に零に
   近くしたことを特徴とするゴムブッシュ。
2. 【請求項２】前記外筒フランジに対応する内筒の軸方向
   端部に、半径方向外側に突出する内筒フランジが形成さ
   れ、該内筒フランジと前記外筒フランジとの間に前記ゴ
   ム状弾性体が充填された請求項１記載のゴムブッシュ。
3. 【請求項３】前記ゴム状弾性体の絞り率が７％未満に設
   定された請求項１又は２記載のゴムブッシュ。
4. 【請求項４】内筒の周囲に、基端部に外筒フランジを有
   する外筒を配置して、内筒と外筒との間並びに外筒フラ
   ンジの外面側に至るまでゴム状弾性体を充填し、外筒を
   半径方向内側に絞り加工することにより、ゴム状弾性体
   を予備圧縮してゴムブッシュを製造する方法において、
   絞り加工前の外筒の基端部を他の部分よりも半径方向内
   側に湾曲させて窪ませたものを用いて絞り加工を施し、
   絞り加工後における外筒のフランジ立ち上がり部におけ
   るゴム状弾性体の絞り率を可及的に零に近くするゴムブ
   ッシュの製造方法。