车辆用衬套的制作方法

本发明涉及组装在例如汽车等车辆所具备的悬架臂等上的车辆用衬套。

背景技术：

例如在专利文献1中公开了一种组装在汽车的悬架臂等上的衬套的结构。专利文献1的衬套构成为，使橡胶等弹性体夹在外筒与内筒之间，并在该弹性体中埋入有由刚性比弹性体高的树脂材料形成的中间部件。该中间部件形成为将内筒包围的筒状，并且具有沿轴向延伸的狭缝。在专利文献1的衬套中，通过对外筒进行断面收缩加工而狭缝的宽度变窄，中间部件的直径变小，由此，弹性体的与中间部件相比的内侧部分被压缩。

根据专利文献1的衬套，在对外筒进行断面收缩加工的情况下，能够在减少零部件数量的同时将弹性体的与中间部件相比的外侧部分和内侧部分压缩，因此能够提高弹性体的刚性(增大弹簧常数)。

专利文献1：日本特开2010-159844号公报

技术实现要素：

在专利文献1的衬套所使用的橡胶中，使在例如轮胎越过路面的凹凸时产生的振动衰减的能力(以下称为“振动衰减能”。)与弹簧常数处于权衡(trade-off)的关系。即，弹簧常数越小，则橡胶的振动衰减能越大，弹簧常数越大，橡胶的振动衰减能越小。

另外，就橡胶而言，振动频率越高，则弹簧常数越增加。即，就橡胶而言，振动频率越高，则振动衰减能越降低。这样，若橡胶的振动衰减能降低，则抑制噪音、振动的性能(以下有时称为“nv性能”。)降低，进而成为损害乘坐舒适性的原因。

本发明是鉴于上述情况完成的，其目的在于提供一种车辆用衬套，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。

为了实现上述目的，本发明采用以下结构：一种车辆用衬套，在圆筒部件与设于该圆筒部件的内侧或外侧的大致圆筒状的橡胶部件之间夹设大致圆筒状的金属弹簧部件而构成，在该车辆用衬套中，在所述圆筒部件与所述金属弹簧部件之间设有允许该金属弹簧部件向半径方向的弹性变形的空隙部。

在本发明中，在圆筒部件与金属弹簧部件之间设有允许金属弹簧部件向半径方向的弹性变形的空隙部，因此，以如下方式发挥作用，即在属于比较低的振动频率区域的冲击力或伴随大位移的冲击力的输入时，主要由橡胶部件吸收振动，另一方面，在属于比较高的振动频率区域的冲击力的输入时，主要由金属弹簧部件吸收振动。

根据本发明，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。

发明效果

根据本发明，能够得到无论振动频率的高低均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性的车辆用衬套。

附图说明

图1是表示将本发明的第1实施方式的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部(yoke)上的状态的纵剖视图。

图2是表示将本发明的第1实施方式的变形例的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部上的状态的纵剖视图。

图3是表示将本发明的第2实施方式的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部上的状态的纵剖视图。

图4是表示将本发明的第2实施方式的变形例的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部上的状态的纵剖视图。

图5是表示将本发明的第3实施方式的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部上的状态的纵剖视图。

图6是表示将本发明的第3实施方式的变形例的车辆用衬套安装在悬架臂的轭部上的状态的纵剖视图。

图7是使用力学模型表示本发明的车辆用衬套的概念图。

图8是与振动频率的变化相应地表示与构成本发明的车辆用衬套的橡胶部件、金属弹簧部件及系统整体相关的各自的弹簧常数的变化的特性线图。

附图标记说明

11车辆用衬套

15内筒部件(圆筒部件)

17橡胶部件

19金属弹簧部件

21外筒部件(圆筒部件)

23c螺栓的轴部(圆柱部件)

25空隙部

具体实施方式

以下，适当参照附图来详细说明本发明的多个实施方式。

此外，在以下所示的附图中，对具有共同的功能的部件之间、或者具有相互对应的功能的部件之间，原则上标注共同的附图标记。另外，为了便于说明，有时变形或夸张地示意表示部件的尺寸及形状。

〔本发明的第1实施方式的车辆用衬套11a-1的结构〕

关于本发明的第1实施方式的车辆用衬套11a-1的结构，列举例如安装于在车辆的悬架装置(未图示)所具备的悬架臂(未图示)的一端设置的轭部13上的例子(在以下的实施方式中也相同)，参照图1进行说明。图1是表示将本发明的第1实施方式的车辆用衬套11a-1安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

如图1所示，第1实施方式的车辆用衬套11a-1构成为在内筒部件15与设于内筒部件15外侧的大致圆筒状的橡胶部件17之间夹设有大致圆筒状的金属弹簧部件19。外筒部件21以覆盖橡胶部件17的方式设于橡胶部件17的外侧。

悬架臂的轭部13形成为コ字状。在轭部13中，在相面对的壁部上分别开设有用于穿插衬套安装用的螺栓23的安装孔13a、13b。

内筒部件15是由铁或铝合金等金属形成的高刚性的管状部件。如图1所示，在内筒部件15的外周面上形成有从轴向的端部朝向中央部而直径略微逐渐减小的锥形的缩颈部15a。在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，内筒部件15与本发明的“圆筒部件”相当。

通过上述缩颈部15a的存在，在形成有锥形的缩颈部15a的内筒部件15的外周面与平坦形状的金属弹簧部件19的内周面之间形成有空隙部25。空隙部25例如在对车辆用衬套11a-1的外筒部件21输入了冲击力的情况下，构成用于供金属弹簧部件19在半径方向上弯曲的空间。由此，按照弹簧常数的金属弹簧部件19的弹簧力不受任何阻碍地发挥。此外，也可以对空隙部25封入有机油等流体。若像这样构成，则能够调整金属弹簧部件19所具有的弹簧常数。

橡胶部件17例如在对车辆用衬套11a-1的外筒部件21输入了冲击力的情况下，产生按照与橡胶部件17相关的弹簧常数(关于与橡胶部件17相关的弹簧常数的设定将在后详述)的反力，由此，发挥使所述冲击力衰减的作用。橡胶部件17分别硫化粘接于外筒部件21及金属弹簧部件19。在橡胶部件17上，在大致圆筒状的主体部17a中的轴向两端形成有用于对橡胶部件17所具有的弹簧常数进行调整的一对切除部17b。但是，也可以省略一对切除部17b中的一方或双方。

金属弹簧部件19是具有规定的弹簧常数(与金属弹簧部件19相关的弹簧常数的设定将在后详述)的由适当的金属形成的管状部件。金属弹簧部件19的板厚只要考虑实现作为目标的弹簧常数并通过实验、模拟来设定恰当的值即可。金属弹簧部件19的一端19a焊接固定于内筒部件15的外周面。金属弹簧部件19的另一端19b经由抑制旋转移动并允许轴向移动的键槽等机构(未图示)而设于内筒部件15。

此外，作为金属弹簧部件19，可以使用在周向上隔开规定间隔地形成有沿轴向切缺的狭缝的部件。若像这样构成，则能够调整金属弹簧部件19所具有的弹簧常数。

外筒部件21与内筒部件15同样地，是由铁或铝合金等金属形成的高刚性的管状部件。

衬套安装用的螺栓23构成为在一端具有凸缘部23a并且在另一端具有外螺纹部23b。螺栓23的凸缘部23a及外螺纹部23b经由圆柱形状的轴部23c而一体形成。轴部23c的外径形成为比内筒部件15的内径稍小。由此，能够一边使轴部23c的外周面相对于内筒部件15的内周面滑动接触，一边在内筒部件15的内周空间中顺利地穿插螺栓23的轴部23c。

车辆用衬套11a-1相对于悬架臂的轭部13的安装按照以下步骤进行。首先，在使车辆用衬套11a-1位于轭部13中的规定的安装位置的状态下，使螺栓23的轴部23c按照轭部13的安装孔13a、内筒部件15的内周空间、轭部13的安装孔13b的顺序穿插其中。接着，使螺母27的内螺纹部27a与螺栓23的外螺纹部23b螺合，在螺母27与螺栓23的凸缘部23a之间夹入并紧固轭部13。

在悬架臂的轭部13上安装有车辆用衬套11a-1的状态下，外筒部件21刚性结合于车身(未图示)。另一方面，内筒部件15经由悬架臂连结于车轮(未图示)。经由悬架臂而夹在车轮与车身之间的车辆用衬套11a-1发挥使由路面的凹凸等引起的输入衰减、缓和向车身传递的输出的功能。关于车辆用衬套11a-1的作用，将在后详述。

〔本发明的第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2的结构〕

接下来，参照图2说明本发明的第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2的结构。图2是表示将本发明的第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

对于第1实施方式的车辆用衬套11a-1和第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2，两者之间存在很多功能相同的部件。因此，关注两者之间的不同点，并通过对该不同点进行说明来取代第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2的说明。

上述两者之间的不同点在于空隙部25的形成方式。在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，在形成有锥形的缩颈部15a的内筒部件15的外周面与平坦形状的金属弹簧部件19的内周面之间形成有空隙部25。

与此相对，在第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2中，在平坦形状的内筒部件15的外周面与形成有锥形的鼓出部19c的金属弹簧部件19的内周面之间形成有空隙部25，其中，锥形的鼓出部19c从轴向的端部朝向中央部而直径略微逐渐增加。

在第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2中，内筒部件15与本发明的“圆筒部件”相当。其他结构与第1实施方式的车辆用衬套11a-1实质上相同。

〔本发明的第2实施方式的车辆用衬套11b-1的结构〕

接下来，参照图3说明本发明的第2实施方式的车辆用衬套11b-1的结构。图3是表示将本发明的第2实施方式的车辆用衬套11b-1安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

对于第1实施方式的车辆用衬套11a-1和第2实施方式的车辆用衬套11b-1，两者之间存在很多功能相同的部件。因此，关注两者之间的不同点，并通过对该不同点进行说明来取代第2实施方式的车辆用衬套11b-1的说明。

上述两者之间的不同点主要在于内筒部件15的存在与否以及空隙部25的形成方式。在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，使用内筒部件15，在形成有锥形的缩颈部15a的内筒部件15的外周面与平坦形状的金属弹簧部件19的内周面之间形成有空隙部25。

与此相对，在第2实施方式的车辆用衬套11b-1中，取代内筒部件15而使用圆柱形状的螺栓23的轴部23c，在平坦形状的金属弹簧部件19的内周面与形成有锥形的缩颈部23d的螺栓23的轴部23c的外周面之间形成有空隙部25。

此外，在第2实施方式的车辆用衬套11b-1中，作为将金属弹簧部件19的一端19a固定于螺栓23的轴部23c的方法，没有特别限定，但例如可以采用压入固定方式。

在第2实施方式的车辆用衬套11b-1中，螺栓23的轴部23c与本发明的“圆柱部件”相当。其他结构与第1实施方式的车辆用衬套11a-1实质上相同。

〔本发明的第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2的结构〕

接下来，参照图4说明本发明的第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2的结构。图4表示将本发明的第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

对于第2实施方式的车辆用衬套11b-1和第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2，两者之间存在很多功能相同的部件。因此，关注两者之间的不同点，并通过对该不同点进行说明来取代第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2的说明。

上述两者之间的不同点为空隙部25的形成方式。在第2实施方式的车辆用衬套11b-1中，在平坦形状的金属弹簧部件19的内周面与形成有锥形的缩颈部23d的螺栓23的轴部23c的外周面之间形成有空隙部25。

与此相对，在第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2中，在形成有锥形的鼓出部19c(其从轴向的端部朝向中央部而直径略微逐渐增加)的金属弹簧部件19的内周面与平坦形状的螺栓23的轴部23c的外周面之间形成有空隙部25。

在第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2中，螺栓23的轴部23c与本发明的“圆柱部件”相当。其他结构与第2实施方式的车辆用衬套11b-1实质上相同。

〔本发明的第3实施方式的车辆用衬套11c-1的结构〕

接下来，参照图5说明本发明的第3实施方式的车辆用衬套11c-1的结构。图5是表示将本发明的第3实施方式的车辆用衬套11c-1安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

对于第1实施方式的车辆用衬套11a-1和第3实施方式的车辆用衬套11c-1，两者之间存在很多功能相同的部件。因此，关注两者之间的不同点，并通过对该不同点进行说明来取代第3实施方式的车辆用衬套11c-1的说明。

上述两者之间的不同点为金属弹簧部件19的配置、及空隙部25的配置和形成方式。在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，金属弹簧部件19配置于橡胶部件17的内周侧。另外，使用内筒部件15，在形成有锥形的缩颈部15a的内筒部件15的外周面与平坦形状的金属弹簧部件19的内周面之间形成有空隙部25。

与此相对，在第3实施方式的车辆用衬套11c-1中，金属弹簧部件19配置于橡胶部件17的外周侧。另外，取代内筒部件15而使用外筒部件21，在平坦形状的金属弹簧部件19的外周面与形成有锥形的缩颈部21a的外筒部件21的内周面之间形成有空隙部25。

此外，在第3实施方式的车辆用衬套11c-1中，金属弹簧部件19的一端19a焊接固定于外筒部件21的内周面。金属弹簧部件19的另一端19b经由抑制旋转移动并允许轴向移动的键槽等机构(未图示)而设于外筒部件21。

在第3实施方式的车辆用衬套11c-1中，外筒部件21与本发明的“圆筒部件”相当。其他结构与第1实施方式的车辆用衬套11a-1实质上相同。

〔本发明的第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2的结构〕

接下来，参照图6说明本发明的第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2的结构。图6是表示将本发明的第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2安装在悬架臂的轭部13上的状态的纵剖视图。

对于第3实施方式的车辆用衬套11c-1和第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2，两者之间存在很多功能相同的部件。因此，关注两者之间的不同点，并通过对该不同点进行说明来取代第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2的说明。

上述两者之间的不同点在于空隙部25的形成方式。在第3实施方式的车辆用衬套11c-1中，在平坦形状的金属弹簧部件19的外周面与形成有锥形的缩颈部21a的外筒部件21的内周面之间形成有空隙部25。

与此相对，在第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2中，在形成有锥形的缩颈部19d(其从轴向的端部朝向中央部而直径略微逐渐减小)的金属弹簧部件19的外周面与平坦形状的外筒部件21的内周面之间形成有空隙部25。

在第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2中，外筒部件21与本发明的“圆筒部件”相当。其他结构与第3实施方式的车辆用衬套11c-1实质上相同。

〔本发明的车辆用衬套11的总的作用效果〕

接下来，参照图7及图8说明本发明的车辆用衬套11(本发明的车辆用衬套11是将第1～第3实施方式、及各自的变形例的车辆用衬套总称的用语。)的作用。图7是使用力学模型表示本发明的车辆用衬套11的概念图。图8是根据振动频率的变化来表示与构成本发明的车辆用衬套11的橡胶部件17、金属弹簧部件19、及系统整体(包括橡胶部件17、及金属弹簧部件19)相关的各自的弹簧常数的变化的特性线图。

本发明的车辆用衬套11能够使用图7所示的结构力学模型来表示。该力学模型通常被称为3要素固体模型。在该力学模型中，如图7所示，橡胶部件17表示为将弹簧常数k的弹簧要素、和粘性系数c的缓冲筒(dashpot)并联连接而成的结构。另一方面，金属弹簧部件19表示为弹簧常数ak(其中，a为正数)的弹簧要素。

参照上述力学模型考察系统整体(包括橡胶部件17及金属弹簧部件19)的作用可知，在本发明的车辆用衬套11中，由于弹簧常数k的弹簧要素与弹簧常数ak的弹簧要素串联地配置，因此系统整体的弹簧常数k(t)比弹簧常数k及弹簧常数ak中较小一方还小。

在此，如图8所示，与金属弹簧部件19相关的弹簧常数设定为与规定的振动频率vx(例如100hz左右的、能够适当变更地设定的振动频率)附近处的与橡胶部件17相关的弹簧常数为相同程度。换言之，与橡胶部件17相关的弹簧常数和与金属弹簧部件19相关的弹簧常数设定为以下关系：如图8所示，在比规定的振动频率vx低的振动频率区域内，与金属弹簧部件19相关的弹簧常数比上述与橡胶部件17相关的弹簧常数高，在比规定的振动频率vx高的区域内，与橡胶部件17相关的弹簧常数比与金属弹簧部件19相关的弹簧常数高。

对于与金属弹簧部件19相关的弹簧常数，和与橡胶部件17相关的弹簧常数不同，不具有相对于振动频率的变化的依存性。因此，在超过规定的振动频率vx的区域，金属弹簧部件19成为衰减的主体，与单独使用橡胶部件17的情况相比，能够得到更优异的衰减效果。

总之，在本发明的车辆用衬套11中，在圆筒部件(内筒部件15或外筒部件21)与金属弹簧部件19之间设有允许金属弹簧部件19向半径方向的弹性变形的空隙部25，因此以如下方式发挥作用：在属于比规定的振动频率vx低的振动频率区域的冲击力或伴随大位移的冲击力的输入时，主要由橡胶部件17吸收振动，另一方面，在属于比规定的振动频率vx高的振动频率区域的冲击力的输入时，主要由金属弹簧部件19吸收振动。

根据本发明的车辆用衬套11，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。

另外，例如在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，对于内筒部件15与金属弹簧部件19之间的间隙，只要为与上述振动频率vx附近的最大可听音压120db相当的0.05mm以上(优选为1mm以上)、并且考虑不会产生对振动的衰减带来有害影响的位移而设定为恰当的值即可。在此，也可以考虑金属弹簧部件19主要用于振动的衰减，橡胶部件17承担非恒定的大输入的衰减。

此外，在设定空隙部25处的间隙的尺寸时，对于第1实施方式的变形例、第2及第3实施方式、以及它们的变形例的车辆用衬套11，也考虑与上述相同的准则即可。

在本发明的车辆用衬套11中，优选将金属弹簧部件19的最大行程(stroke)在能够发挥超过规定的振动频率vx的振动频率区域内的振动的衰减效果的范围内设定得尽量小。若像这样构成，则几乎不会对作为车辆用衬套11的变形举动产生影响，能够得到优异的nv性能。另外，能够将固有振动频率附近的振动的增加也抑制得尽可能低。在施加了突发的大输入并由金属弹簧部件19在弹性域内用尽行程后，能够设为橡胶部件17单独(没有金属弹簧部件19的组合适用)的举动。

〔本发明的第1～第3实施方式(包括变形例)的车辆用衬套11的作用效果〕

在第1实施方式的车辆用衬套11a-1中，在形成有锥形的缩颈部15a的内筒部件15(圆筒部件)的外周面与平坦形状的金属弹簧部件19的内周面之间设有空隙部25。

另外，在第1实施方式的变形例的车辆用衬套11a-2中，在平坦形状的内筒部件15的外周面与形成有锥形的鼓出部19c(其从轴向的端部朝向中央部而直径略微逐渐增加)的金属弹簧部件19的内周面之间设有空隙部25。

根据第1实施方式(包括变形例)的车辆用衬套11a-1、11a-2，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。另外，在(作为与螺栓23的轴部23c独立的部件的)内筒部件15与金属弹簧部件19之间设有空隙部25，因此能够作为与内筒部件15、橡胶部件17、金属弹簧部件19、及外筒部件21的组合相关的部件来处理，通过这一点，能够比较简便地进行空隙部25中的间隙尺寸的调整和维护。

在第2实施方式的车辆用衬套11b-1中，取代内筒部件15而使用螺栓23的轴部23c(圆柱部件)，在平坦形状的金属弹簧部件19的内周面与形成有锥形的缩颈部23d的螺栓23的轴部23c的外周面之间形成有空隙部25。

另外，在第2实施方式的变形例的车辆用衬套11b-2中，在形成有锥形的鼓出部19c的金属弹簧部件19的内周面与平坦形状的螺栓23的轴部23c的外周面之间形成有空隙部25。

根据第2实施方式(包括变形例)的车辆用衬套11b-1、11b-2，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。另外，省略内筒部件15而使用螺栓23的轴部23c(圆柱部件)，在金属弹簧部件19与螺栓23的轴部23c之间设有空隙部25，因此，通过省略内筒部件15这一点，能够期待减少所需零部件数量及减轻重量。

在第3实施方式的车辆用衬套11c-1中，将金属弹簧部件19配置于橡胶部件17的外周侧。另外，取代内筒部件15而使用外筒部件21，在平坦形状的金属弹簧部件19的外周面与形成有锥形的缩颈部21a的外筒部件21的内周面之间形成有空隙部25。

另外，在第3实施方式的变形例的车辆用衬套11c-2中，在形成有锥形的缩颈部19d的金属弹簧部件19的外周面与平坦形状的外筒部件21的内周面之间形成有空隙部25。

根据第3实施方式(包括变形例)的车辆用衬套11c-1、11c-2，无论振动频率的高低，均能够确保nv性能并良好地维持乘坐舒适性。另外，由于在金属弹簧部件19与(作为与螺栓23的轴部23c独立的部件的)外筒部件21之间设有空隙部25，因此能够作为与内筒部件15、橡胶部件17、金属弹簧部件19、及外筒部件21的组合相关的部件来处理，通过这一点，能够比较简便地进行空隙部25中的间隙尺寸的调整和维护。

〔其他实施方式〕

以上说明的多个实施方式示出了本发明的具体化的例子。因此，不能由此限定地解释本发明的技术范围。因为本发明能够不脱离其要旨或其主要特征地以各种方式实施。

例如，作为本发明的车辆用衬套11的实施方式，列举在车辆的悬架装置所具备的悬架臂的轭部13上安装车辆用衬套11的例子进行了说明，但本发明不限定于这样的例子。也可以将本发明的车辆用衬套11适用于车辆的发动机固定部或其他产生振动或噪音的部位。