JP2019173788A - Cushioning stopper - Google Patents
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Description
本発明は、緩衝作用を発揮しながら可動部材の変位や部材間の相対変位などを停止させる緩衝ストッパに関する。本発明の緩衝ストッパは例えば、車両用ステアリングラックのラックエンドストッパとして用いられる。また本発明の緩衝ストッパは、自動車用機器のほか産業用機器の分野などでも用いられる。 The present invention relates to a buffer stopper that stops displacement of a movable member and relative displacement between members while exhibiting a buffering action. The buffer stopper of the present invention is used as, for example, a rack end stopper of a vehicle steering rack. The buffer stopper of the present invention is also used in the field of industrial equipment in addition to automobile equipment.
緩衝ストッパは例えば、車両の操舵装置におけるステアリングラックの端部に使用されるラックエンドストッパとして図6に示すように、互いに軸方向に相対変位するラックハウジング51およびラック61間でゴム材料よりなる弾性体82を圧縮変形させる構造とされている。
The buffer stopper is an elastic made of a rubber material between a
一般的に緩衝ストッパ81による衝撃(入力)の緩衝は、可動部材(ラック61)の重量と速度による運動エネルギーを緩衝ストッパ81における弾性体82の変位と反力により吸収しようとするものであって、図7に示すように弾性体82の変位量と反力からなる線図で示される面積Sの大きさで吸収可能なエネルギー量が決まる。
In general, shock (input) buffering by the
したがって、吸収可能なエネルギー量を増やすためには、弾性体82の変位量を大きくするか、あるいは反力(剛性=バネ定数)を大きくするかして、線図で示される面積Sを大きくするのが一般的である。
Therefore, in order to increase the amount of energy that can be absorbed, the displacement S of the
しかしながら、上記従来技術には、以下の点で改良の余地がある。 However, the prior art has room for improvement in the following points.
すなわち、緩衝ストッパ81における弾性体82では一般的な弾性材料の特性として非線形領域のような高反力を得るために相応の歪みが必要である。この点につき上記従来の構造で要求機能を満足させようとするとストッパサイズの拡大が必要となるが、周辺部品との関係により設計スペースが限られるため、サイズ拡大は容易ではない。
That is, the
上記問題の解決手法として、入力により変形した弾性体82がハウジング51およびストッパ81間のクリアランス(径方向間隙)内に充満することにより高反力を得ることが考えられる。
As a method for solving the above problem, it is conceivable that the
しかしながらこの手法では、弾性体82がハウジング51およびストッパ81間のクリアランス内に充満するまでの間は、弾性体82の線形領域特性に依存して吸収可能なエネルギー量が定められる。したがって吸収可能なエネルギー量を増大させるためには弾性体82の剛性を大きくするしかないため、弾性体82のみによる対応には限界がある。
However, in this method, the amount of energy that can be absorbed is determined depending on the linear region characteristics of the
本発明は以上の点に鑑みて、吸収可能なエネルギー量を増大させることができる緩衝ストッパを提供することを課題とする。 This invention makes it a subject to provide the buffer stopper which can increase the energy amount which can be absorbed in view of the above point.
上記課題を解決するため、本発明の緩衝ストッパは、内周面および前記内周面に連なる端面部を設けたハウジングと前記ハウジングの内周側に軸方向変位可能に配置された可動部材との間に介装される緩衝ストッパであって、前記可動部材とともに軸方向変位可能とされる金具と、前記金具に保持され、前記金具および前記端面部間に配置され、前記金具が前記端面部に近付く方向に変位したときに前記金具および前記端面部間で軸方向に圧縮され径方向外方へ膨張する弾性体と、前記弾性体の外周側に軸方向変位可能に配置され、前記弾性体が径方向外方へ膨張したときに前記弾性体に押圧されて前記ハウジングおよび前記金具間の径方向間隙へ進入する向きに変位するリング部材と、前記リング部材の内周面および/または前記金具の外周面に設けられ、前記リング部材が変位したときに前記リング部材を拡径させるテーパー状の傾斜面とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a buffer stopper according to the present invention includes a housing provided with an inner peripheral surface and an end surface portion connected to the inner peripheral surface, and a movable member arranged to be axially displaceable on the inner peripheral side of the housing. A shock-absorbing stopper interposed between the metal member and the metal member that is axially displaceable together with the movable member; the metal member held between the metal member and the end surface part; and the metal member attached to the end surface part. An elastic body that is compressed in the axial direction between the metal fitting and the end face when expanded in the approaching direction and expands radially outward, and is disposed on the outer peripheral side of the elastic body so as to be axially displaceable. A ring member that is pressed by the elastic body when displaced outward in the radial direction and is displaced in a direction to enter a radial gap between the housing and the metal fitting, and an inner peripheral surface of the ring member and / or the metal fitting. Outside Provided on a surface, characterized by comprising the said tapered inclined surface which diameter ring member when the ring member is displaced.
また、実施の態様として、上記記載の緩衝ストッパにおいて、前記リング部材は、前記弾性体よりも高剛性の材質よりなることを特徴とする。 As an embodiment, in the buffer stopper described above, the ring member is made of a material having higher rigidity than the elastic body.
また、実施の態様として、上記記載の緩衝ストッパにおいて、前記リング部材は、拡径しやすいよう円周上にカット部または部分的なスリットを備えることを特徴とする。 As an embodiment, in the buffer stopper described above, the ring member is provided with a cut portion or a partial slit on the circumference so that the diameter can be easily increased.
また、実施の態様として、上記記載の緩衝ストッパにおいて、前記リング部材は、前記金具に係合することにより前記金具に対する初動位置を規定するカエシ状の係合部を備えることを特徴とする。 As an embodiment, in the buffer stopper described above, the ring member includes a hook-like engagement portion that defines an initial movement position with respect to the metal fitting by engaging with the metal fitting.
本発明では、弾性体が圧縮され径方向外方へ膨張する過程でこの弾性体がリング部材を押圧し、押圧されたリング部材はハウジングおよび金具間の径方向間隙へ進入する向きに変位する。そして、リング部材の内周面や金具の外周面にはリング部材が変位したときにリング部材を拡径させるテーパー状の傾斜面が設けられているので、リング部材は変位に伴って拡径し、ハウジングの内周面に押し付けられる。したがってリング部材がハウジングの内周面に押し付けられることにより摺動抵抗が発生するため、この摺動抵抗が発生する分、吸収可能なエネルギー量を増大させることが可能とされる。 In the present invention, in the process in which the elastic body is compressed and expanded radially outward, the elastic body presses the ring member, and the pressed ring member is displaced so as to enter the radial gap between the housing and the metal fitting. Since the tapered inner surface of the ring member or the outer peripheral surface of the metal fitting is provided with a tapered inclined surface that expands the diameter of the ring member when the ring member is displaced, the diameter of the ring member increases with displacement. And pressed against the inner peripheral surface of the housing. Therefore, sliding resistance is generated when the ring member is pressed against the inner peripheral surface of the housing. Therefore, the amount of energy that can be absorbed can be increased by the amount of generation of this sliding resistance.
リング部材は、弾性体よりも高剛性の材質よりなるものとするのが好適であり、これによればリング部材が圧縮変形しにくく摺動抵抗を発生させやすくなる。リング部材は円周上にカット部または部分的なスリットを備えるものとするのが好適であり、これによればリング部材が拡径しやすくなる。また、リング部材は金具に係合するカエシ状の係合部を備えるものとするのが好適であり、これによれば金具に対するリング部材の初動位置を規定することが可能とされる。 The ring member is preferably made of a material having higher rigidity than that of the elastic body, and according to this, the ring member is difficult to compress and deform and easily generates sliding resistance. The ring member is preferably provided with a cut portion or a partial slit on the circumference, and this facilitates the diameter expansion of the ring member. In addition, the ring member preferably includes a hook-like engaging portion that engages with the metal fitting, and according to this, it is possible to define the initial movement position of the ring member with respect to the metal fitting.
実施の形態に係る緩衝ストッパ11は、車両の操舵装置におけるステアリングラックのラックエンドストッパとして用いられるものであって、図1に示すように、互いに軸方向に相対変位するハウジングおよび可動部材としてのラックハウジング51およびラック61の間に介装されて緩衝作用を発揮しつつストッパ作用を発揮する。以下、図1における上方を軸方向一方と称し、図1における下方を軸方向他方とも称する。
The buffer stopper 11 according to the embodiment is used as a rack end stopper of a steering rack in a vehicle steering apparatus. As shown in FIG. 1, a housing that is relatively displaced in the axial direction and a rack as a movable member. It is interposed between the
ラックハウジング51は、内周面52を備え、またこの内周面52の軸方向他方の端部から連続する軸直角平面状の環状の端面部53を備えている。ラック61は、ラックハウジング51の内周面52と径方向に対向する外周面62を備え、またこの外周面62の軸方向一方の端部から連続する環状の段差部63を備えている。したがってラックハウジング51における内周面52および端面部53ならびにラック61における外周面62および段差部63によって環状の装着空間71が設けられ、この装着空間71内に全体として環状をなす緩衝ストッパ11が装着されている。
The
緩衝ストッパ11は、金具21、弾性体31およびリング部材41を備えている。緩衝ストッパ11は、金具21、弾性体31およびリング部材41よりなる。
The
金具21は、所定の金属によって環状に形成され、筒状部22とこの筒状部22の軸方向一方の端部から径方向外方へ向けて設けられたフランジ部23とを一体に備えて断面L字形に形成されている。金具21はラック61の段差部63に係合しており、よってラック61が軸方向他方へ変位するとこれに伴ってラック61も軸方向他方へ変位し、すなわちラックハウジング51の端面部53に近付く方向に変位する。金具21の内周面およびラック61の外周面62間には隙間(図示せず)が形成されていても良く、すなわち金具21はラック61に対し遊嵌されていても良い。金具21の外周面(フランジ部23の外周面)はラックハウジング51の内周面52に接触しておらず、よって金具21の外周面とラックハウジング51の内周面52との間に径方向間隙c1が形成されている。
The
弾性体31は、所定のゴムによって環状に形成され、金具21の内面(筒状部22の外周面およびフランジ部23の軸方向他方の端面)に接着(加硫接着)された弾性体本体部32と、この弾性体本体部32から軸方向他方へ向けて設けられた弾性体脚部33とを一体に備えている。弾性体脚部33は金具21の端部(筒状部22の軸方向他方の端部)よりも軸方向他方に突出するよう形成され、その先端部をもってラックハウジング51の端面部53に初期的に接触している。弾性体31の外周面はラックハウジング51の内周面52に接触しておらず、よって弾性体31の外周面とラックハウジング51の内周面52との間に初期的な径方向間隙c2が形成されている。
The
リング部材41は、弾性体31のゴムよりも高剛性の材質、例えばウレタン材によって環状に形成されている。リング部材41は弾性体31(弾性体本体部32)の外周側であってラックハウジング51および弾性体31間の径方向間隙c2に配置され、軸方向他方から押圧荷重が作用したときに軸方向一方へ向けて変位することが可能とされ、すなわちラックハウジング51および金具21間の径方向間隙c1へ進入する向きに変位することが可能とされている。リング部材41の外周面はラックハウジング51の内周面52に接触しておらず、よってリング部材41の外周面とラックハウジング51の内周面52との間に初期的な径方向間隙c3が形成されている。
The
また、このリング部材41は、ハウジング51および金具21間の径方向間隙c1へ進入する向きに変位したときにその径寸法を拡大するよう弾性変形することが可能とされており、変位時にリング部材41が拡径変形するようリング部材41の内周面および金具21の外周面にそれぞれテーパー状の傾斜面42,24が設けられている。
Further, the
すなわち、リング部材41の内周面に軸方向一方から他方へかけて内径寸法が徐々に縮小する向きの環状の傾斜面42が設けられ、金具21の外周面に軸方向一方から他方へかけて外径寸法が徐々に縮小する向きの環状の傾斜面24が設けられている。リング部材41の内周面に設けられた傾斜面42は、その最大内径が、金具21の外周面に設けられた傾斜面42の最大外径よりも小さくかつ最小外径よりも大きく形成され、その最小内径は金具21の外周面に設けられた傾斜面24の最小外径よりも小さく形成されている。両傾斜面42,24の傾斜角度は同等ないし略同等に形成されている。
That is, an annular
したがって、リング部材41がハウジング51および金具21間の径方向間隙c1へ進入する向きに変位すると、リング部材41が拡径変形する。
Therefore, when the
また、このリング部材41の拡径変形を容易にするため、図2(A)に示すようにリング部材41の円周上1箇所にカット部43が設けられ、リング部材41がこのカット部43で円周上分断されている。カット部43はこれに代えて、図2(B)に示すように円周上複数のスリット44であっても良い。
Further, in order to facilitate the diameter expansion deformation of the
上記構成の緩衝ストッパ11において、図1の状態からラック61が軸方向他方へ変位すると図3に示すように、ラック61と共に金具21が変位し、弾性体31が圧縮され径方向外方へ膨張し、ラックハウジング51および弾性体31間の径方向間隙c2に充満することになるが、この膨張し充満する過程で弾性体31がリング部材41を押圧する。押圧されたリング部材41はハウジング51および金具21間の径方向間隙c1へ進入する向きに変位し、変位する過程でテーパー状の傾斜面42,24に沿って拡径し、ハウジング51の内周面52に押し付けられる。したがってリング部材41がハウジング51の内周面52に押し付けられて摺動抵抗を発生させながら変位するため、摺動抵抗による反力が増大する分、吸収可能なエネルギー量を増大させることが可能とされる。
In the
したがって、緩衝ストッパ11の緩衝特性としては、図4のグラフ図に実線で示すようになり(点線は比較例(図6)を示す)、とくに線径領域(a−b間)において特性ラインの上昇率が増大するため、吸収可能なエネルギー量を増大させることができる。
Therefore, the buffering characteristic of the
また、図3の作動状態において、リング部材41がハウジング51および金具21間の径方向間隙c1を塞ぐことになるため、弾性体31がこの間隙c1に挟まれて破損するのを防止することができる。
Also, in the operating state shown in FIG. 3, the
尚、作動後、リング部材41は弾性体31の反力により図3の作動位置から図1の初動へ復帰する。
After the operation, the
上記実施の形態に係る緩衝ストッパ11は、以下のようにその構成を付加・変更することが考えられる。
It is conceivable that the
上記実施の形態に係る緩衝ストッパ11では、リング部材41を拡径させるためリング部材41の内周面および金具21の外周面にそれぞれテーパー状の傾斜面42,24を設けたが、リング部材41を拡径することができれば、テーパー状の傾斜面をリング部材41の内周面および金具21の外周面のうち何れか一方のみに設けることにしても良い。
In the
上記実施の形態に係る緩衝ストッパ11で作動後、リング部材41が図3の作動位置から図1の初動位置へ復帰する過程で、ハウジング51および弾性体31間の径方向間隙c2が大きい場合には、リング部材41が軸方向他方へ変位し過ぎてしまうことが懸念される。そこで、これに対策するには図5に示すように、リング部材41にカエシ状の係合部45を一体に設けるのが好適であり、これによればカエシ状の係合部45が金具21に係合してリング部材41の金具21に対する初動位置が規定されるため、リング部材41が軸方向他方へ変位し過ぎてしまうのを防止することができる。
After working with a
また、上記実施の形態に係る緩衝ストッパ11では、弾性体31が圧縮され径方向外方へ膨張し径方向間隙c2に充満する過程でこの弾性体31がリング部材41を軸方向一方へ向けて押圧しやすいように弾性体31の外周面に断面円弧形を呈する環状の窪み34が設けられて、この窪み34の外周側にリング部材41が配置されているが、この窪み34の有無や断面形状はとくに限定されず、リング部材41を押圧して軸方向一方へ変位させることができれば良い。また、膨張時にリング部材41に係合する部分を弾性体31に設け、この係合によってリング部材41を図3の作動位置から図1の初動位置へ復帰させる(引き戻す)ようにしても良い。また、上記したようにリング部材41にカエシ状の係合部45が設けられている場合iは、高負荷時にこのカエシ状の係合部45をラック61と接触させることによりリング部材41を図3の作動位置から図1の初動位置へ復帰させるようにしても良い。
Further, the cushioning
11 緩衝ストッパ
21 金具
22 筒状部
23 フランジ部
24,42 傾斜面
31 弾性体
32 弾性体本体部
33 弾性体脚部
34 窪み
41 リング部材
43 カット部
44 スリット
45 係合部
51 ラックハウジング(ハウジング)
52 内周面
53 端面部
61 ラック(可動部材)
62 外周面
63 段差部
71 装着空間
c1,c2,c3 径方向間隙
DESCRIPTION OF
52 Inner
62 outer
Claims (4)
前記可動部材とともに軸方向変位可能とされる金具と、
前記金具に保持され、前記金具および前記端面部間に配置され、前記金具が前記端面部に近付く方向に変位したときに前記金具および前記端面部間で軸方向に圧縮され径方向外方へ膨張する弾性体と、
前記弾性体の外周側に軸方向変位可能に配置され、前記弾性体が径方向外方へ膨張したときに前記弾性体に押圧されて前記ハウジングおよび前記金具間の径方向間隙へ進入する向きに変位するリング部材と、
前記リング部材の内周面および/または前記金具の外周面に設けられ、前記リング部材が変位したときに前記リング部材を拡径させるテーパー状の傾斜面とを備えることを特徴とする緩衝ストッパ。 A buffer stopper interposed between a housing provided with an inner peripheral surface and an end surface portion connected to the inner peripheral surface, and a movable member arranged to be axially displaceable on the inner peripheral side of the housing,
A metal fitting that is axially displaceable together with the movable member;
It is held by the metal fitting and is arranged between the metal fitting and the end surface portion, and is compressed in the axial direction between the metal fitting and the end surface portion and expands radially outward when the metal fitting is displaced in a direction approaching the end surface portion. An elastic body,
It is arranged on the outer peripheral side of the elastic body so that it can be displaced in the axial direction, and when the elastic body expands radially outward, it is pressed by the elastic body and enters the radial gap between the housing and the metal fitting. A ring member to be displaced;
A shock-absorbing stopper, comprising: a tapered inclined surface provided on an inner peripheral surface of the ring member and / or an outer peripheral surface of the metal fitting and expanding the diameter of the ring member when the ring member is displaced.
前記リング部材は、前記弾性体よりも高剛性の材質よりなることを特徴とする緩衝ストッパ。 The buffer stopper according to claim 1,
The buffer member, wherein the ring member is made of a material having higher rigidity than the elastic body.
前記リング部材は、拡径しやすいよう円周上にカット部または部分的なスリットを備えることを特徴とする緩衝ストッパ。 The buffer stopper according to claim 1 or 2,
The said ring member is provided with a cut part or a partial slit on the circumference so that it may be easy to expand diameter, The buffer stopper characterized by the above-mentioned.
前記リング部材は、前記金具に係合することにより前記金具に対する初動位置を規定するカエシ状の係合部を備えることを特徴とする緩衝ストッパ。 In the buffer stopper according to claim 1, 2, or 3,
The said ring member is provided with the hook-shaped engaging part which prescribes | regulates the initial movement position with respect to the said metal fitting by engaging with the said metal fitting, The buffer stopper characterized by the above-mentioned.
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