CN111356859A - 缓冲制动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种夹装于沿轴向相对移位的两个部件间的缓冲制动器，其包括在两个部件间的间隔缩小时被两个部件沿轴向压缩而朝向径向外方膨胀的弹性体。抑制弹性体的膨胀的第二部件位于轴向的一部分的区域而安装于该弹性体的外周部，在弹性体被两个部件沿轴向压缩时，一边受到因第二部件引起的阻力一边膨胀。膨胀的弹性体与两个部件中的一部件的侧壁接触。

Description

缓冲制动器
技术领域
本发明涉及一种缓冲制动器，该缓冲制动器一边发挥缓冲作用一边使可动部件的位移、部件之间的相对位移等停止。
背景技术
缓冲制动器例如在车辆的转向装置所具备的转向齿条的端部被用作齿条端制动器。如图6所示，齿条端制动器在彼此沿轴向相对且沿轴向相对位移的齿条壳体51和齿条61之间使包括橡胶材料的弹性体82压缩变形。
缓冲制动器81对在由液压、电动等助力的转向齿条中将方向盘猛力地扭转至全锁定等的情况下齿条61与齿条壳体51碰撞时的冲击进行缓冲。
由缓冲制动器81实现的对冲击的缓冲通过以下方式来进行：利用缓冲制动器81(弹性体82)的位移和反作用力来吸收因可动体(齿条61)的重量和速度引起的动能。如图7的曲线所示，可吸收的能量通过由缓冲制动器81的位移量和反作用力构成的曲线图所示出的面积S的大小来确定。
因此，为了增加可吸收的能量，通常使缓冲制动器81的位移量变大或者使反作用力(刚性＝弹簧常数)变大从而使面积S变大。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平8-133102号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
上述技术在以下的方面存在改进的余地。
关于缓冲制动器81，作为通常性的弹性材料的特性而言，为了得到如非线性区域那样的高反作用力而需要相应的应变。关于该方面，在上述结构中，为了满足要求功能而需要扩大制动器尺寸。但是，由于与周边部件之间的关系，设计空间受到限制，尺寸扩大并不容易。
作为上述问题的解决方法有以下的想法：使因输入而变形了的弹性体82充满于对象部件(壳体51)和制动器81间的间隙c内，由此得到高反作用力。
但是，在该方法中，当弹性体82达到充满状态时反作用力会急剧升高，因此无法进行高效率的能量吸收。其结果是，无法使可吸收的能量增大。
本发明的课题在于，提供一种能够使可吸收的能量增大的缓冲制动器。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的缓冲制动器包括：弹性体，设于沿轴向相对位移的两个部件之间，且在所述两个部件间的间隔缩小时被所述两个部件沿轴向压缩而朝向径向外方膨胀；和第二部件，在所述弹性体的轴向的一部分的区域中安装于所述弹性体的外周部，并抑制在所述一部分的区域中的所述弹性体的膨胀，所述弹性体通过一边受到因所述第二部件引起的阻力一边膨胀，从而与设于所述两个部件中的一部件的侧壁接触。
发明效果
根据本发明，能够在弹性体的膨胀过程中产生因第二部件引起的阻力，从而使可吸收的能量增大。
附图说明
图1是第一实施方式的缓冲制动器的主要部分剖视图。
图2是示出该缓冲制动器的工作状态的主要部分剖视图。
图3是示出该缓冲制动器中的位移量和反作用力之间的关系的曲线图。
图4是第二实施方式的缓冲制动器的主要部分剖视图。
图5是示出该缓冲制动器中的位移量和反作用力之间的关系的曲线图。
图6是背景技术中所说明的缓冲制动器的主要部分剖视图。
图7是示出该缓冲制动器中的位移量和反作用力之间的关系的曲线图。
具体实施方式
本实施方式的缓冲制动器11是车辆的转向装置所具备的转向齿条的齿条端制动器的一例。如图1或图4所示，缓冲制动器11夹装在作为彼此沿轴向相对且沿轴向相对位移的两个部件的齿条壳体51和齿条61之间。
齿条壳体51具有与轴成直角的呈平面状的端面52。在端面52的外周侧设有阶梯差53，并在阶梯差53的内周面设有侧壁54。齿条61具有与齿条壳体51的端面52沿轴向相对的端面62。在端面62的内周侧设有阶梯差63，并在阶梯差63的外周面设有侧壁64。因此，设有四面被齿条壳体51的端面52与侧壁54以及齿条61的端面62与侧壁64包围的环状的装配空间71。缓冲制动器11作为整体形成环状，并装配于装配空间71内。
[第一实施方式]
基于图1至图3来说明第一实施方式。
如图1所示，缓冲制动器11具有在齿条壳体51的端面52和齿条61的端面62之间沿轴向被压缩的弹性体21。
弹性体21由规定的橡胶材料形成为环状，在轴向一侧(图中上方，齿条61侧)的端部和内周面粘结(硫化粘结)着剖面呈L字形状的金属制的安装环31。如图2所示，在齿条61相对于齿条壳体51沿接近的方向移位(箭头D方向)而端面52、62间的间隔缩小时，弹性体21被齿条壳体51和齿条61沿轴向压缩，从而朝向径向外方膨胀。
在实施时，也可以将金属制的安装环(未图示)粘结于弹性体21的轴向另一侧(图中下方，齿条壳体51侧)的端部。
缓冲制动器11具有第二部件41，该第二部件41安装于弹性体21中的外周部的轴向的一部分，并在轴向的一部分限制弹性体21的膨胀。即，第二部件41在弹性体21的轴向的一部分的区域中安装于弹性体21的外周部，抑制弹性体21在一部分的区域中的膨胀。
第二部件41是具备在朝向径向外方膨胀了的弹性体21与侧壁54接触时不与侧壁54接触的刚性的环体。环体的一例为金属制，环体的另一例为树脂制。该环体具有与轴正交的方向的尺寸比轴向的尺寸大的形状，并组装于在弹性体21中设置的环状的装配槽24。装配槽24是预先设于弹性体21的外周面的槽。
装配槽24形成在将弹性体21分割成长度L1的部分22和长度L2的部分23的位置。因此，构成第二部件41的环体安装于将弹性体21分割成轴向长度较长的长度L1的部分22和较短的长度L2的部分23的位置。不言而喻，轴向长度不是绝对性的长短，而是部分22、23彼此之间的相对关系。基于这样的结构，环体具有被夹入于弹性体21的轴向长度较长的长度L1的部分和较短的长度L2的部分之间的插片(interleaf)那样的形状。
作为另一实施方式，为了使向装配槽24的组装作业容易，也可以在环状的第二部件41的圆周上一个部位处设置切断部等。另外，也可以通过在利用模具进行弹性体21的硫化成型时实施嵌件成型，以将第二部件41埋设于弹性体21。第二部件41出于其功能等既可称为阻力部件、或者也可称为弹性体紧固部件。
第二部件41的外径形成得比弹性体21的外径大。由此，第二部件41从弹性体21的外周面向径向外方突出。
第二部件41的外径形成得比齿条壳体51的侧壁54的内径小。由此，在第二部件41与侧壁54之间形成有径向间隙c1。但是，第二部件41不膨胀，故也可以设为第二部件41的外径与侧壁54的内径相等而使第二部件41与侧壁54接触的结构。
弹性体21的外径形成得比齿条壳体51的侧壁54的内径小，由此在弹性体21和侧壁54之间形成有径向间隙c2。
在本实施方式的缓冲制动器11中，当齿条61相对于齿条壳体51向接近的方向移位(箭头D)而端面52、62间的间隙缩小时，弹性体21在齿条壳体51和齿条61间沿轴向被压缩，且相应地朝向径向外方膨胀。第二部件41安装于弹性体21的外周部的轴向的一部分，因此作为对于弹性体21的膨胀的阻力要素来发挥作用。其结果是，弹性体21的朝向径向外方的膨胀在轴向的一部分受到限制。
如上所述，弹性体21被分割成轴向长度较长的长度L1的部分22和轴向长度较短的长度L2的部分23。弹性体21在两个部分22、23分别膨胀。
若将轴向长度较长的长度L1的部分22和轴向长度较短的长度L2的部分23进行比较，则长度L1的部分22比长度L2的部分23的表面积大，且朝向径向外方更大地扩张。其结果如图2所示，长度L1的部分22先与侧壁54接触。因此，可实现如下的状况：在长度L1的部分22膨胀而与侧壁54接触了的状态下，长度L2的部分23即使膨胀也尚未与侧壁54接触。
因此，如图3的曲线图所示，接触后的反作用力的升高(上升)变缓，故到达容许反作用力为止的位移量增大，由此能够进行高效率的能量吸收，从而能够使可吸收的能量增大。
在图3的曲线图中，比较例示出不具有第二部件41的现有结构的缓冲制动器，在该比较例中，由于接触后反作用力急速升高，所以位移量小。点E示出弹性体21与侧壁54接触的时刻。
[第二实施方式]
基于图4和图5对第二实施方式进行说明。与第一实施方式相同的部分利用相同附图标记表示，且说明也省略。
如图4所示，缓冲制动器11具有在齿条壳体51的端面52和齿条61的端面62间沿轴向被压缩的弹性体21。
弹性体21由规定的橡胶材料形成为环状，在轴向一侧(图中上方，齿条61侧)的端部和内周面粘结(硫化粘结)着剖面呈L字形状的金属制的安装环31。在齿条61相对于齿条壳体51沿接近的方向移位而端面52、62间的间隔缩小时，弹性体21被齿条壳体51和齿条61沿轴向压缩，从而朝向径向外方膨胀。
在实施时，也可以将金属制的安装环(未图示)粘结于弹性体21的轴向另一侧(图中下方，齿条壳体51侧)的端部。
缓冲制动器11具有第二部件41，该第二部件41安装于弹性体21的外周部的轴向的一部分，并在轴向的一部分限制弹性体21的膨胀。即，第二部件41在弹性体21的轴向的一部分的区域中安装于弹性体21的外周部，抑制弹性体21在一部分的区域中的膨胀。
第二部件41是具备弹性和刚性的环体，该弹性是指在被按压于朝向径向外方膨胀的弹性体21时向径向外侧膨胀的弹性，该刚性是指比弹性体21更早地与侧壁54接触的比弹性体21高的刚性。具有这种特性的环体通过由与弹性体21不同的材质形成，从而具有比弹性体21高的刚性。作为一例，第二部件41由聚氨酯形成。
作为另一实施方式，为了使向装配槽24的组装作业容易，也可以在构成第二部件41的环体的圆周上一个部位处设置切断部等。或者，也可以将环体在圆周上分割成两部分而成为一分为二结构。第二部件41出于其功能等既可称为阻力部件、或者也可称为弹性体紧固部件。
第二部件41的外径形成得比弹性体21的外径大。由此，第二部件41从弹性体21的外周面向径向外方突出。
第二部件41的外径形成得比齿条壳体51的侧壁部54的内径小。由此，在第二部件41与侧壁部54之间形成有径向间隙c1。
弹性体21的外径形成得比齿条壳体51的侧壁部54的内径小。由此在弹性体21和侧壁部54之间形成有径向间隙c2。
在本实施方式的缓冲制动器11中，当齿条61相对于齿条壳体51向接近的方向移位而端面52、62间的间隔缩小时，弹性体21在齿条壳体51和齿条61间沿轴向被压缩，且相应地朝向径向外方膨胀。第二部件41安装于弹性体21的外周部的轴向的一部分，因此作为对于膨胀的阻力要素来发挥作用。其结果是，在轴向的一部分弹性体21的朝向径向外方的膨胀受到限制。
当弹性体21继续承受伴随齿条61的位移的载荷而膨胀时，因该膨胀引起的压力将第二部件41朝向径向外方按压，使第二部件41朝向径向外方膨胀(扩径变形)，并与侧壁54接触。由于使第二部件41朝向径向外方膨胀与侧壁54接触需要大的载荷，因此缓冲制动器11整体的刚性得以提高，与弹性体21单独的情况相比产生较大的反作用力。
之后，在第二部件41与侧壁54接触的状态下，当齿条61相对于齿条壳体51向接近的方向移位时，第二部件41相对于侧壁54滑动，在第二部件41和侧壁54之间产生滑动阻力。也因该滑动阻力，刚性得以提高，从而产生更大的反作用力。
如图5的曲线图所示，根据本实施方式的缓冲制动器11，在第二部件41与侧壁54接触的时刻(点F)就早早地开始反作用力的急剧升高(上升)。由此，能够进行高效率的能量吸收，从而能够使可吸收的能量增大。
图5的曲线图中，比较例示出基于不具有第二部件41的缓冲制动器的特性。在该比较例中，在弹性体21与侧壁54接触的时刻(点E)开始反作用力的急剧升高(上升)。因此，无法进行高效率的能量吸收，且无法使可吸收的能量增大。
附图标记说明
11 缓冲制动器
21 弹性体
22 轴向长度较长的部分
23 轴向长度较短的部分
24 装配槽
31 安装环
41 第二部件
51 齿条壳体
52、62 端面
53、63 阶梯差
54、64 侧壁
61 齿条
71 装配空间
c1、c2 径向间隙

Claims (7)

1.一种缓冲制动器，其中，包括弹性体和第二部件，
所述弹性体设于沿轴向相对移位的两个部件之间，且在所述两个部件间的间隔缩小时被所述两个部件沿轴向压缩而朝向径向外方膨胀，
所述第二部件在所述弹性体的轴向的一部分的区域中安装于所述弹性体的外周部，并抑制所述弹性体在所述一部分的区域中的膨胀，
所述弹性体一边受到因所述第二部件引起的阻力一边膨胀，从而与设于所述两个部件中的一部件的侧壁接触。
2.根据权利要求1所述的缓冲制动器，其中，
所述第二部件是具备在朝向径向外方膨胀的所述弹性体与所述侧壁接触时不与所述侧壁接触的刚性的环体。
3.根据权利要求2所述的缓冲制动器，其中，
所述环体具有与轴正交的方向的尺寸比轴向的尺寸大的形状。
4.根据权利要求3所述的缓冲制动器，其中，
所述环体被组装于在所述弹性体设置的环状的装配槽。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的缓冲制动器，其中，
所述环体安装在将所述弹性体分割成轴向长度长的部分和轴向长度短的部分的位置。
6.根据权利要求1所述的缓冲制动器，其中，
所述第二部件具备如下的弹性和刚性：
在被按压于朝向径向外方膨胀的所述弹性体时向径向外侧膨胀的弹性、和比所述弹性体更早地与所述侧壁接触的比所述弹性体高的刚性。
7.根据权利要求6所述的缓冲制动器，其中，
所述第二部件是环体。
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