JP5013775B2 - ストッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸線方向に相対摺動する第１部材および第２部材間に弾性材よりなるストッパ部材を配置したストッパ装置に関する。

自動車のサスペンション装置の油圧ダンパーが車輪のバンプに伴って収縮してストロークエンドに達したとき、油圧シリンダの底突きを防止するためにピストンロッドの外周に装着される筒状のバンプストップラバーが、下記特許文献１により公知である。

このバンプストップラバーは、外周面および内周面に環状の溝を有する蛇腹状に構成することで、圧縮変形時にピストンロッドに対して側方に倒れるのを防止するとともに、外周面に金属製のリングを装着することで、圧縮時の撓みを抑制して反力荷重を増加させておる。
特開平８−１０９９４３号公報

ところで上記従来のバンプストップラバーは、その外周に金属製のリングを装着することで変形量に対する反力荷重の特性を調整しているため、金属リングの分だけ部品点数が増加する問題があり、しかも反力荷重の特性の設定自由度が低いために所望の特性を得るのが困難であった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、第１、第２部材の軸線方向の相対摺動を弾性材よりなるストッパ部材で抑制するとき、ストッパ部材の反力荷重の特性の設定自由度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、中空の第１部材と、その第１部材内に収容されて該第１部材に対し軸線方向に摺動可能な第２部材との間に弾性材よりなるストッパ部材を配置したストッパ装置において、第１部材の軸線方向の端面には、該第１部材内で第２部材側に突出するボス部が形成され、前記ストッパ部材は、前記ボス部の外周を囲繞するよう配置され且つ第１部材の前記端面および第２部材の軸線方向の端面に挟まれて軸線方向に圧縮される環状の本体部と、その本体部の軸線方向中央部の外周面及び内周面にそれぞれ突設されて第１部材の周壁の内周面及び前記ボス部の外周面にそれぞれ当接可能な突出部とを備え、前記本体部の軸線方向両端部は、前記軸線を含む平面で切断した断面形状が、該本体部の軸線方向中央部から軸線方向両端に向かって径方向幅が漸減するように先細り状に形成され、前記本体部が軸線方向に圧縮されていない状態で、第１部材の周壁の内周面あるいは前記ボス部の外周面に当接する前記突出部の当接面は、軸線方向に所定の幅を有することを特徴とするストッパ装置が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、第１部材の周壁の内周面あるいは前記ボス部の外周面と、そこに当接可能な前記ストッパ部材の突出部の当接面との間に、ストッパ部材の自由状態において隙間が形成されることを特徴とするストッパ装置が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記突出部は前記本体部に沿う溝状の凹部を有することを特徴とするストッパ装置が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜３の何れかの構成に加えて、前記ボス部は円筒状に形成され、第１部材の前記端面と第２部材の前記端面との間には、その相互間を離反させる方向の弾発力を発揮し得るスプリングが、該スプリングの一部を前記ボス部内に収容させるようにして介装されることを特徴とするストッパ装置が提案される。

また請求項５に記載された発明によれば、請求項１〜４の何れかの構成に加えて、第１部材の前記端面と第２部材の前記端面間の空間を大気に連通させる通気孔が、第１部材の前記端面に開口していることを特徴とするストッパ装置が提案される。

尚、実施の形態のシリンダ１１は本発明の第１部材に対応し、実施の形態のピストン１２は本発明の第２部材に対応し、実施の形態の上面１１ｃは、第１部材の軸線方向の端面に対応し、また下面１２ｂは第２部材の軸線方向の端面に対応する。

請求項１の構成によれば、中空の第１部材と、その第１部材内に収容されて第１部材に対し軸線方向に摺動可能な第２部材との間に弾性材よりなるストッパ部材を配置したストッパ装置において、第１部材の軸線方向の端面には、該第１部材内で第２部材側に突出するボス部が形成され、ストッパ部材が、ボス部の外周を囲繞するよう配置され且つ第１部材の端面および第２部材の端面に挟まれて軸線方向に圧縮される環状の本体部と、その本体部の軸線方向中央部の外周面及び内周面にそれぞれ突設されて第１部材の周壁の内周面及びボス部の外周面にそれぞれ当接可能な突出部とを備えたので、第１、第２部材間に本体部を圧縮されたストッパ部材が径方向内側および外側に膨出し、突出部の先端の当接面が第１部材の周壁の内周面及びボス部の外周面に当接して圧縮される。その結果、第１、第２部材による本体部の軸線方向の圧縮が抑制され、第１、第２部材がストッパ部材から受ける反力荷重が緩やかに立ち上がる。しかも本体部が軸線方向に圧縮されていない状態で、第１部材の周壁の内周面あるいはボス部の外周面に当接する突出部の先端の当接面は、軸線方向に所定の幅を有するので、突出部の倒れを防止して前記反力荷重の立ち上がりを安定させることができる。

また請求項２の構成によれば、ストッパ部材が自由状態にあるとき、第１部材の周壁の内周面あるいはボス部の外周面とストッパ部材の突出部の当接面との間に隙間が形成されるので、突出部が圧縮され始めるタイミングをずらしてストッパ部材の軸線方向の圧縮量に対する反力荷重の変化特性を任意に設定することができる。

また請求項３の構成によれば、ストッパ部材の突出部に本体部に沿う溝状の凹部を形成したので、凹部の幅や深さを変化させるだけ、ストッパ部材の軸線方向の圧縮量に対する反力荷重の変化特性を任意に設定することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。

図１〜図４は本発明の実施の形態を示すもので、図１は油圧シリンダの縦断面図、図２はストッパ部材の斜視図、図３は前記図１に対応する作用説明図、図４はストッパ部材の軸線方向の圧縮量と反力荷重との関係を示すグラフである。

図１に示すように、例えば油圧アキュムレータ等に使用される有底円筒状のシリンダ１１の周壁１１ａの内周面に、ピストン１２の外周面がシール部材１３を介して摺動自在に嵌合しており、ピストンロッド１４が突出するピストン１２の上面側に油室１５が区画される。シリンダ１１の底壁１１ｂの上面１１ｃとピストン１２の下面１２ｂとの間に区画されたリターンスプリング室１６に、ピストン１２を上向きに付勢するリターンスプリング１７が縮設される。シリンダ１１の底壁１１ｂの中央部に上向きに突出する円筒状のボス部１８に凹設したスプリングシート１８ａと、ピストン１２の下面１２ｂに凹設したスプリングシート１２ａとに、リターンスプリング１７の下端および上端がそれぞれ支持される。シリンダ１１の底壁１１ｂには、リターンスプリング室１６を大気に連通させる通気孔１１ｄが形成される。リターンスプリング室１６において、ゴム等で構成した環状のストッパ部材１９が、ボス部１８の外周面１８ｂとシリンダ１１の周壁１１ａの内周面１１ｅとの間に配置される。

図１および図２に示すように、ストッパ部材１９は軸線Ｌまわりに完全に対称でかつ概ね上下対称な回転体であり、環状の本体部２０と、その径方向内側および径方向外側に連なる二つの突出部２１，２２とで構成される。軸線Ｌを含む平面で切断した本体部２０の断面形状は、最も幅広な中央部から軸線Ｌ方向両側に向かって径方向の幅が漸減する先細り形状とされ、上端にピストン１２の下面１２ｂに当接する当接面２０ａが形成され、下端にシリンダ１１の底壁１１ｂの上面１１ｃに当接する当接面２０ｂが形成される。

軸線Ｌを含む平面で切断した断面において、本体部２０の中央部から径方内側に突出する突出部２１と、本体部２０の中央部から径方外側に突出する突出部２２とは同一形状である。径方向内内側の突出部２１の先端にはボス部１８の外周面１８ｂに当接する当接面２１ａが形成され、また本体部２０に連なる部分の上下面には溝状の凹部２１ｂ，２１ｃが形成される。同様に、径方向外側の突出部２２の先端にはシリンダ１１の内周面１１ｅに当接する当接面２２ａが形成され、また本体部２０に連なる部分の上下面には溝状の凹部２２ｂ，２２ｃが形成される。

突出部２１，２２の先端の当接面２１ａ，２２ａは、図１に示すように環状の本体部２０が軸線Ｌ方向に圧縮されていない状態で、軸線Ｌ方向に所定の幅Ｗを有しており、当接面２１ａ，２２ａがシリンダ１１の内周面１１ｅあるいはボス部１８の外周面１８ｂに対してスリップしないだけの充分な摩擦力が得られるようになっている。

ストッパ部材１９が自由状態にあるとき、径方向内側の突出部２１の当接面２１ａはボス部１５の外周面１８ｂに当接しているが、径方向外側の突出部２２の当接面２２ａはシリンダ１１の周壁１１ａの内周面１１ｅとの間に隙間αを有している。

図１から明らかなように、自由状態でのストッパ部材１９は軸線Ｌ方向の上下から見たときにアンダーカットの無い形状であるため、そのストッパ部材１９を成形する金型を上下２分割の単純なものとして製造コストを低減することができる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用について説明する。

シリンダ１１の油室１５に作用する油圧を増加させると、ピストン１２がリターンスプリング１７を圧縮しながらシリンダ１１の内部を下降し、シリンダ１１の油室１５に作用する油圧を減少させると、リターンスプリング１７の弾発力でピストン１２がシリンダ１１の内部を上昇する。ピストン１２が限界位置まで下降したとき、ピストン１２の下面１２ｂとシリンダ１１の底壁１１ｂの上面１１ｃとの間に配置された弾性材よりなるストッパ部材１９が圧縮されることで、ピストン１２の下降速度を柔らかく減衰させてシリンダ１１の底壁１１ｂに底突きするのを防止する。

即ち、ピストン１２が下降すると、ピストン１２の下面１２ｂがストッパ部材１９の本体部２０の上側の当接面２０ａに当接し、本体部２０の下側の当接面２０ｂがシリンダ１１の底壁１１ｂの上面１１ｃに押し付けられる。するとストッパ部材１９の本体部２０の上下の当接面２０ａ，２０ｂはピストン１２の下面１２ｂおよびシリンダ１１の底壁１１ｂの上面１１ｃ間に挟まれて軸線Ｌ方向に圧縮され、その結果として本体部２０は径方向内側および径方向外側に膨出する。

ストッパ部材１９の自由状態において内側の突出部２１は、その当接面２１ａが既にボス部１８の外周面１８ｂに接触しているため、内側の突出部２１は即座に径方向に圧縮され始める。その結果、本体部２０は径方向に膨出し難くなって軸線Ｌ方向に圧縮され難くなり、ストッパ部材１９がピストン１２に与える反力荷重は増加率が大きくなる。

ピストン１２が更に下降すると、ストッパ部材１９の本体部２０の膨出により外側の突出部２２の当接面２２ａとシリンダ１１の内周面１１ｅとの隙間αが消滅し、外側の突出部２２は径方向に圧縮され始める。その結果、本体部２０は一層径方向に膨出し難くなって軸線Ｌ方向に圧縮され難くなり、ストッパ部材１９がピストン１２に与える反力荷重は増加率が更に大きくなる（図３参照）。

このとき、突出部２１，２２の先端の当接面２１ａ，２２ａは軸線Ｌ方向に所定の幅Ｗを有しているため、それらが当接するボス部１８の外周面１８ｂおよびシリンダ１１の内周面１１ｅとの間に滑りが発生することがない。よって、突出部２１，２２は径方向に圧縮されても倒れる（座屈する）ことが防止され、ストッパ部材１９の反力荷重の変化特性を安定させることができる。仮に、突出部２１，２２の先端が細く尖っていると、つまり前記幅Ｗが小さいと、径方向に圧縮された突出部２１，２２が座屈して反力荷重の変化特性が不安定になってしまう。

また突出部２１，２２が本体部２０に連なる部分に凹部２１ｂ，２１ｃ；２２ｂ，２２ｃが形成されているため、それらの凹部２１ｂ，２１ｃ；２２ｂ，２２ｃの深さや幅を変化させるだけで、ストッパ部材１９の圧縮量に対する反力荷重の変化特性を任意に設定することができる。

図４はストッパ部材１９の軸線Ｌ方向の圧縮量と反力荷重との関係を示すグラフであって、実線で示す本実施の形態のストッパ部材１９によれば、圧縮量の増加に応じて反力荷重が放物線状に増加しており、衝撃を発生させることなくピストン１２をゆっくりと滑らかに停止させ得ることが分かる。破線は突出部２１，２２を持たない単純な円環状のストッパ部材の特性を示すもので、その内周面あるいは外周面に隙間αが存在する間は反力荷重が緩やかに増加するが、ａ点で前記隙間αが消滅すると反力荷重が急激に増加するようになり、反力荷重の増加率が急変していることが分かる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のストッパ装置は実施の形態の油圧シリンダ以外の任意の用途に適用することができる。

また実施の形態では径方向外側の突出部２２の外側だけが隙間αを備えているが、径方向内側および径方向外側の何れの突出部２１，２２についても、隙間αを設けるか否かの選択は任意である。

油圧シリンダの縦断面図 ストッパ部材の斜視図 前記図１に対応する作用説明図 ストッパ部材の軸線方向の圧縮量と反力荷重との関係を示すグラフ

１１ シリンダ（第１部材）
１１ａ 周壁
１１ｃ 上面（端面）
１１ｄ 通気孔
１１ｅ 内周面
１２ ピストン（第２部材）
１２ｂ 下面（端面）
１７ リターンスプリング
１８ ボス部
１８ｂ 外周面
１９ ストッパ部材
２０ 本体部
２１ 突出部
２１ａ 当接面
２１ｂ 凹部
２１ｃ 凹部
２２ 突出部
２２ａ 当接面
２２ｂ 凹部
２２ｂ 凹部
Ｌ 軸線
Ｗ 幅
α 隙間

Claims (5)

1. 中空の第１部材（１１）と、その第１部材（１１）内に収容されて該第１部材（１１）に対し軸線（Ｌ）方向に摺動可能な第２部材（１２）との間に弾性材よりなるストッパ部材（１９）を配置したストッパ装置において、
   第１部材（１１）の軸線（Ｌ）方向の端面（１１ｃ）には、該第１部材（１１）内で第２部材（１２）側に突出するボス部（１８）が形成され、
   前記ストッパ部材（１９）は、前記ボス部（１８）の外周を囲繞するよう配置され且つ第１部材（１１）の前記端面（１１ｃ）および第２部材（１２）の軸線（Ｌ）方向の端面（１２ｂ）に挟まれて軸線（Ｌ）方向に圧縮される環状の本体部（２０）と、その本体部（２０）の軸線（Ｌ）方向中央部の外周面及び内周面にそれぞれ突設されて第１部材（１１）の周壁（１１ａ）の内周面（１１ｅ）及び前記ボス部（１８）の外周面（１８ｂ）にそれぞれ当接可能な突出部（２１，２２）とを備え、
   前記本体部（２０）の軸線（Ｌ）方向両端部は、前記軸線（Ｌ）を含む平面で切断した断面形状が、該本体部（２０）の軸線（Ｌ）方向中央部から軸線（Ｌ）方向両端に向かって径方向幅が漸減するように先細り状に形成され、
   前記本体部（２０）が軸線（Ｌ）方向に圧縮されていない状態で、第１部材（１１）の周壁（１１ａ）の内周面（１１ｅ）あるいは前記ボス部（１８）の外周面（１８ｂ）に当接する前記突出部（２１，２２）の当接面（２１ａ，２２ａ）は、軸線（Ｌ）方向に所定の幅（Ｗ）を有することを特徴とするストッパ装置。
2. 第１部材（１１）の周壁（１１ａ）の内周面（１１ｅ）あるいは前記ボス部（１８）の外周面（１８ｂ）と、そこに当接可能な前記ストッパ部材（１９）の突出部（２１，２２）の当接面（２１ａ，２２ａ）との間に、ストッパ部材（１９）の自由状態において隙間（α）が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のストッパ装置。
3. 前記突出部（２１，２２）は前記本体部（２０）に沿う溝状の凹部（２１ｂ，２１ｃ；２２ｂ，２２ｃ）を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のストッパ装置。
4. 前記ボス部（１８）は円筒状に形成され、第１部材（１１）の前記端面（１１ｃ）と第２部材（１２）の前記端面（１２ｂ）との間には、その相互間を離反させる方向の弾発力を発揮し得るスプリング（１７）が、該スプリング（１７）の一部を前記ボス部（１８）内に収容させるようにして介装されることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のストッパ装置。
5. 第１部材（１１）の前記端面（１１ｃ）と第２部材（１２）の前記端面（１２ｂ）間の空間を大気に連通させる通気孔（１１ｄ）が、第１部材（１１）の前記端面（１１ｃ）に開口していることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のストッパ装置。

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