JP2016136027A - バンプストッパ - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮量の増加に対する荷重の増加を滑らかにすることのできるバンプストッパを提供する。
【解決手段】外周面が蛇腹形状で構成されており、蛇腹形状における複数の山部（第１山部１１１，第２山部１１２，第３山部１１３）及び谷部（第１谷部１２１，第２谷部１２２，第３谷部１２３）は、先端側ほど径が小さくなるように構成される発泡ポリウレタン製のバンプストッパ１００において、山部の径をＸとし、該山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、衝撃を吸収するためのバンプストッパに関する。

自動車のサスペンションには、車体が沈んだ際の衝撃を吸収するためにバンプストッパが設けられている。このバンプストッパは、圧縮されることにより衝撃を吸収するようにショックアブソーバに取付けられている。

図５〜図７を参照して、従来例に係るバンプストッパについて説明する。図５は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。なお、図５（ａ）はバンプストッパが圧縮されていない状態を示し、同図（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、この順に圧縮量が増えていった状態をそれぞれ模式的断面図（中心軸線を含む面で切断した断面のうちの半分の断面図）にて示している。

バンプストッパ５００は、圧縮される際の変形状態が安定するように、外周面が蛇腹形状で構成されており、外周には複数の山部及び谷部が形成されている。以下、便宜上、先端側から順に、第１山部５１１，第１谷部５２１，第２山部５１２，第２谷部５２２，第３山部５１３，第３谷部５２３と称する。

バンプストッパ５００は、発泡ポリウレタンからなるもので、射出成形などの金型成形により得られる。そして、成形時において、金型のキャビティに成形材料が充填される際には、後端側から先端側に向かって成形材料が充填される。そのため、充填時の材料流動性を考慮して、上記複数の山部及び谷部は先端側ほど径が小さくなるように構成されている。すなわち、第１山部５１１の径をＤ１１，第２山部５１２の径をＤ１２，第３山部５１３の径をＤ１３とすると、Ｄ１１＜Ｄ１２＜Ｄ１３を満たす。また、第１谷部５２１の径をＤ２１，第２谷部５２２の径をＤ２２，第３谷部５２３の径をＤ２３とすると、Ｄ２１＜Ｄ２２＜Ｄ２３を満たす。そのため、第１谷部５２１の部位の肉厚が最も薄く、第３谷部５２３の部位の肉厚が最も厚くなっている。これに伴って、各谷部で比較すると、第１谷部５２１の部位の剛性が最も低く、第３谷部５２３の部位の剛性が最も高くなっている。

従って、バンプストッパ５００が圧縮する場合には、まず、第１谷部５２１の部位が圧縮するように変形し（図５（ｂ）参照）、次いで第２谷部５２２の部位が圧縮するように変形する（同図（ｃ）参照）。そして、最後に第３谷部５２３の部位が圧縮するように変形する（同図（ｄ）参照）。このように、従来例に係るバンプストッパ５００は、複数の谷部の部位が順に圧縮するように変形していく。

ここで、図６を参照して、バンプストッパ５００の圧縮量と荷重（圧縮に必要な荷重）との関係について説明する。なお、図６はバンプストッパ５００における圧縮量と荷重との関係を概略的に示すグラフである。

第１谷部５２１の部位が圧縮するように変形する過程においては、バンプストッパ５００全体の圧縮方向のばね定数が一定、または徐々に増加するため、圧縮量の増加に伴い、荷重は略直線的に増加する（グラフ中のＬ１１）。そして、第２谷部５２２の部位が圧縮し始める際には、上記ばね定数が低くなる。そのため、圧縮量の増加に対する荷重の増加の割合が低下する（グラフ中のＬ１２）。その後、第３谷部５２３の部位の圧縮が行われるまでの間、再び、上記ばね定数が高くなり、圧縮量の増加に対する荷重の増加の割合が
上昇する（グラフ中のＬ１３）。そして、第３谷部５２３の部位が圧縮し始める際に上記バネ定数が低くなり、圧縮量の増加に対する荷重の増加の割合が低下する（グラフ中のＬ１４）。

このように、従来例に係るバンプストッパ５００においては、複数の谷部の部位が順に圧縮するように変形するため、上記ばね定数が段階的に切り替わるような現象が生じており、図６のグラフに示すように、圧縮量の増加に対して荷重は滑らかには増加しない。これは、衝撃吸収時の観点から言えば、バンプストッパ５００が圧縮されていく過程で、バンプストッパ５００への圧縮荷重が滑らかに変化しないことになる。そのため、車両の操舵性に悪影響を及ぼす原因になっている。

図７は従来例に係るバンプストッパ５００における圧縮量に対するばね定数の変化の試験結果を示すグラフである。このグラフからも分かるように、ばね定数は段階的に切り替わる現象が生じている。なお、図７中のＬ２１の領域が上記図６のグラフ中のＬ１１に相当し、図７中のＬ２２の領域が上記図６のグラフ中のＬ１２に相当し、図７中のＬ２３の領域が上記図６のグラフ中のＬ１３に相当し、図７中のＬ２４の領域が上記図６のグラフ中のＬ１４に相当する。

なお、谷部の径を全て小さくすれば、複数の谷部の部位が順に圧縮するように変形してしまうことを抑制できるが、この場合には、谷部の部位の肉厚が薄くなり、成形金型における成形材料が通る部分が狭くなってしまう。そのため、成形材料が十分に充填されずに成形不良を招く原因となるため、そのような対策を取ることができない。

特開２００６−３８０２２号公報 特開２００３−１８４９３８号公報

本発明の目的は、圧縮量の増加に対する荷重の増加を滑らかにすることのできるバンプストッパを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のバンプストッパは、
外周面が蛇腹形状で構成されており、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるバンプストッパにおいて、
山部の径をＸとし、該山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるため、本来的には、先端側の方ほど剛性が低く、バンプストッパが圧縮する際には、先端側から後端側に向かって順に谷部が圧縮するように変形する。しかしながら、本発明においては、山部の径をＸとし、該山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されているため、各谷部における剛性の不均一が軽減される。これにより、各谷部における圧縮のタイミングを近付ける（好ましくは同時にする）ことができ、バンプストッパの圧縮量に対するばね定数の変化を抑制することができる。従って、バンプストッパの圧縮量の増
加に対する荷重の増加を滑らかにすることができる。

ここで、前記外周面における蛇腹形状において、先端側から後端側に向かって順に、第１山部，第１山部に隣接する第１谷部，第１谷部に隣接する第２山部，第２山部に隣接する第２谷部，第２谷部に隣接する第３山部及び第３山部に隣接する第３谷部を有しており、
第１山部の径をＸ１，第２山部の径をＸ２，第３山部の径をＸ３，第１谷部の径をＹ１，第２谷部の径をＹ２，第３谷部の径をＹ３とした場合に、
０．９０＜Ｙ１÷Ｘ１＜０．９５
０．７５＜Ｙ２÷Ｘ２＜０．８０
０．７０＜Ｙ３÷Ｘ３＜０．７５
の全てを満たすとよい。

以上説明したように、本発明によれば、バンプストッパの圧縮量の増加に対する荷重の増加を滑らかにすることが可能となる。

図１は本発明の実施例に係るバンプストッパの一部破断断面図である。 図２は本発明の実施例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係るバンプストッパにおける圧縮量と荷重との関係を概略的に示すグラフである。 図４は本発明の実施例に係るバンプストッパにおける圧縮量に対するばね定数の変化の試験結果を示すグラフである。 図５は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。 図６は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮量と荷重との関係を概略的に示すグラフである。 図７は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮量に対するばね定数の変化の試験結果を示すグラフである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例に係るバンプストッパについて説明する。本実施例においては、自動車のサスペンションに設けられたショックアブソーバにバンプストッパが取り付けられる場合を例にして説明する。

＜バンプストッパの適用例＞
特に、図２を参照して、本発明の実施例に係るバンプストッパの適用例を説明する。図２は、自動車のサスペンションのうち、バンプストッパが取り付けられている付近を模式的断面図にて示している。なお、同図（ａ）はバンプストッパが圧縮されていない状態を示し、同図（ｂ）（ｃ）は、この順に圧縮量が増えていった状態をそれぞれ模式的断面図（中心軸線を含む面で切断した断面の一部の断面図）にて示している。

サスペンションには、車体の振動を抑制するためにショックアブソーバ２００が設けられている。このショックアブソーバ２００は、ピストンロッド２１０と、シリンダ２２０とを備える油圧ダンパー式の緩衝器である。車体が沈んだ際には、ピストンロッド２１０がシリンダ２２０の内部側に向かって移動する。つまりショックアブソーバ２００が縮み、油圧抵抗によって衝撃を吸収することができる。

そして、ピストンロッド２１０には支持部材２３０が固定されており、この支持部材２３０とシリンダ２２０の端面２２１との間に、バンプストッパ１００が取り付けられている。バンプストッパ１００は、発泡ポリウレタン製の環状の部材であり、その内周側にピストンロッド２１０が挿入されるように、ショックアブソーバ２００に取付けられる。このバンプストッパ１００は、後端側の端面１４０が支持部材２３０に当接するように配置される。なお、バンプストッパ１００は、支持部材２３０に対して、固定してもしなくてもよい。

以上の構成により、車体が沈みショックアブソーバ２００が縮んでいくと、ピストンロッド２１０がシリンダ２２０の内部に移動するに従って、バンプストッパ１００もシリンダ２２０側に移動する。そして、ショックアブソーバ２００が縮むと、バンプストッパの先端１３０がシリンダ２２０の端面２２１に衝突する。これにより、バンプストッパ１００が圧縮されるため、衝撃を吸収することができる。

＜バンプストッパ＞
特に、図１を参照して、本実施例に係るバンプストッパ１００について、より詳細に説明する。本実施例に係るバンプストッパ１００は、圧縮される際の変形状態が安定するように、外周面が蛇腹形状（本実施例では内外周共に蛇腹形状）で構成されており、外周には複数の（環状の）山部及び（環状の）谷部が形成されている。以下、便宜上、先端側から順に、第１山部１１１，第１谷部１２１，第２山部１１２，第２谷部１２２，第３山部１１３，第３谷部１２３と称する。第１山部１１１と第１谷部１２１，第１谷部１２１と第２山部１１２，第２山部１１２と第２谷部１２２，第２谷部１２２と第３山部１１３，第３山部１１３と第３谷部１２３は、それぞれ隣接している。なお、先端側とは、上記の通り、シリンダ２２０の端面２２１に衝突する側である。

本実施例に係るバンプストッパ１００においては、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されている。これは、バンプストッパ１００は発泡ポリウレタンで構成されており、金型内に成形材料を供給する際に材料の粘度が比較的高いことに起因している。すなわち、バンプストッパ１００は、金型内のキャビティに成形材料を充填させた後に成形（例えば、射出成形による成形）される。この成形時の材料の充填工程においては、成形材料は（バンプストッパ１００の）後端側から先端側に向かって充填される。すなわち、成形金型は、成形により得られるバンプストッパ１００における先端側が下方となるように設置されており、重力によって落下する成形材料は、後端側から先端側に向かってキャビティ内に充填されることになる。従って、充填時の成形材料の流動性を考慮して、キヤビティ内において成形材料の流れが妨げられないように、後端側（つまり金型内において上方側）の谷部の径を大きくしている。

そして、本実施例に係るバンプストッパ１００においては、山部の径をＸとし、この山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されている。

以下、より具体的な例を説明する。図１に示すように、第１山部１１１の径をＸ１，第２山部１１２の径をＸ２，第３山部１１３の径をＸ３，第１谷部１２１の径をＹ１，第２谷部１２２の径をＹ２，第３谷部１２３の径をＹ３とする。

このとき、
０．９０＜Ｙ１÷Ｘ１＜０．９５（式１）
０．７５＜Ｙ２÷Ｘ２＜０．８０（式２）
０．７０＜Ｙ３÷Ｘ３＜０．７５（式３）
の全てを満たすように構成されている。

＜本実施例に係るバンプストッパの優れた点＞
特に、図３及び図４を参照して、本実施例に係るバンプストッパ１００の優れた点について説明する。

本実施例に係るバンプストッパ１００は、外周面の蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成される。そのため、本来的には、先端側の方ほど剛性が低く、バンプストッパ１００が圧縮する際には、先端側から後端側に向かって順に谷部が圧縮するように変形する。

しかしながら、本実施例に係るバンプストッパ１００においては、山部の径をＸとし、この山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されているため、各谷部における剛性の不均一が軽減される。これにより、各谷部における圧縮のタイミングを近付けることができる。Ｙ÷Ｘの設定によって、各谷部における圧縮のタイミングを略同時にすることもできる。

なお、図２（ｂ）は第１谷部１２１の部位と第２谷部１２２の部位と第３谷部１２３の部位が略同時に圧縮し始めた状態を示しており、同図（ｃ）は各部位の圧縮量が大きくなった際の状態を示している。

このように、各谷部の部位の圧縮タイミングを近付けることができる（または略同時にすることができる）ことから、バンプストッパ１００が圧縮される過程で、バンプストッパ１００全体の圧縮方向のバネ定数が段階的に切り替わってしまうことを抑制（またはなくす）ことができる。従って、図３のグラフに示すように、本実施例に係るバンプストッパ１００においては、圧縮量の増加に対して荷重（圧縮に必要な荷重）は滑らかに増加する特性を有する。これは、衝撃吸収時の観点から言えば、バンプストッパ１００が圧縮されていく過程で、バンプストッパ１００への圧縮荷重が滑らかに変化することになる。従って、車両の操舵性に悪影響を及ぼしてしまうことを抑制できる。

より好適な例としては、上述の通り、上記（式１）（式２）（式３）の全てを満たすように構成するとよい。これにより、成形性を保ちつつ（つまり、成形金型に成形材料を充填する際に支障を来さないようにしつつ）、バンプストッパ１００全体の圧縮方向のバネ定数が段階的に切り替わってしまうことを抑制することができる。図４は上記（式１）（式２）（式３）の全てを満たすように構成されるバンプストッパ１００における圧縮量に対するばね定数の変化の試験結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、バンプストッパ１００全体の圧縮方向のバネ定数が段階的に切り替わってしまうことを抑制することが可能となる。

（その他）
上記実施例においては、バンプストッパ１００の外周に３つの谷部が設けられる場合の構成を示したが、本発明は２つの谷部が設けられているバンプストッパや４つ以上の谷部が設けられているバンプストッパにも適用可能である。この場合でも、上記の通り、成形上の観点から、先端側の谷部ほど径（谷底部分の外径）が小さくなるように構成される。

１００ バンプストッパ
１１１ 第１山部
１１２ 第２山部
１１３ 第３山部
１２１ 第１谷部
１２２ 第２谷部
１２３ 第３谷部
１３０ 先端
１４０ 端面
２００ ショックアブソーバ
２１０ ピストンロッド
２２０ シリンダ
２２１ 端面
２３０ 支持部材

Claims (2)

1. 外周面が蛇腹形状で構成されており、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるバンプストッパにおいて、
   山部の径をＸとし、該山部の後端側に隣接する谷部の径をＹとした場合に、Ｙ÷Ｘが、先端側から後端側に向かうにつれて小さくなるように設定されていることを特徴とするバンプストッパ。
2. 前記外周面における蛇腹形状において、先端側から後端側に向かって順に、第１山部，第１山部に隣接する第１谷部，第１谷部に隣接する第２山部，第２山部に隣接する第２谷部，第２谷部に隣接する第３山部及び第３山部に隣接する第３谷部を有しており、
   第１山部の径をＸ１，第２山部の径をＸ２，第３山部の径をＸ３，第１谷部の径をＹ１，第２谷部の径をＹ２，第３谷部の径をＹ３とした場合に、
   ０．９０＜Ｙ１÷Ｘ１＜０．９５
   ０．７５＜Ｙ２÷Ｘ２＜０．８０
   ０．７０＜Ｙ３÷Ｘ３＜０．７５
   の全てを満たすことを特徴とする請求項１に記載のバンプストッパ。

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