JP6449027B2

JP6449027B2 - 緩衝ストッパ

Info

Publication number: JP6449027B2
Application number: JP2015011013A
Authority: JP
Inventors: 祐樹花田; 達也大橋
Original assignee: Nok Corp; JTEKT Corp
Current assignee: Nok Corp; JTEKT Corp
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016136031A

Description

本発明は、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緩衝手段として取り付けられる緩衝ストッパに関する。

自動車のラックアンドピニオン式の操舵装置は、よく知られているように、運転者がステアリングホイールを回転操作することにより、ピニオンギアを介してステアリングラックが移動され、その左右両端にボールジョイントを介して連結されたタイロッドが、ステアリングラックに対して揺動され、車輪を任意の方向へ旋回させるようになっている。この種の操舵装置において、ステアリングラックの端部には、ラックハウジングの端面との間で衝撃を緩和するための緩衝手段として、緩衝ストッパが設けられている。

図３は従来の技術による緩衝ストッパを装着状態で示す部分断面図で、参照符号２００はラックハウジング、参照符号３００はこのラックハウジング２００に軸方向往復動自在に挿通されたステアリングラック、参照符号４００はステアリングラック３００の端部に設けられたラックエンド３０１にボールジョイント４０１を介して連結されたタイロッドである。緩衝ストッパ１００は、ラックエンド３０１におけるラックハウジング２００の拡径部２０１の端面２０１ａとの対向面に取り付けられており、金属環などからなるストッパ本体１０１と、その外周にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で一体に成形された緩衝体１０２を備える。緩衝体１０２は、ストッパ本体１０１に接着された基部１０２ａと、この基部１０２ａからストッパ本体１０１の筒部１０１ａよりもラックハウジング２００の拡径部２０１の端面２０１ａ側へ向けて軸方向へ延びる突出端部１０２ｂを有する。突出端部１０２ｂの外周面は、基部１０２ａの外周面と連続した円筒面をなしている。

この緩衝ストッパ１００は、例えば油圧や電動等により操舵力がアシストされた車両において、フルロックまで勢いよくハンドルを切った場合などに、ラックハウジング２００に対して軸方向往復動するステアリングラック３００がそのストロークエンドに達する過程で、緩衝体１０２の突出端部１０２ｂが、まずラックハウジング２００の端面２０１ａと衝突して圧縮変形されることにより衝撃を緩和し、次にストッパ本体１０１の筒部１０１ａの端部がラックハウジング２００の端面２０１ａと接触することによって、ステアリングラック３００の最大変位量を規制するものである（例えば下記の特許文献参照）。

特開平８−１３３１０２号公報

この種の緩衝ストッパ１００において、緩衝は、ステアリングラック３００の質量と移動速度による運動エネルギーを、ゴム状弾性材料からなる緩衝体１０２の圧縮荷重（反力）と変位（たわみ）により吸収することで行われ、縦軸に荷重、横軸に変位量をとった図４の線図に示すように、吸収可能な運動エネルギー量の大きさは、緩衝体１０２の荷重−変位特性線ｋと横軸との間のハッチングされた領域の面積として表すことができる。このため、吸収可能なエネルギー量を大きくするには、緩衝体１０２のゴム硬度を高くすることによって荷重を大きくするか、あるいは緩衝ストッパ１００のサイズ（最大圧縮変位量）を大きくすることによって、図４におけるハッチングされた領域の面積を大きくすることが有効である。

しかしながら、ゴム状弾性材料においては、変位が小さいうちは荷重が線形的に変化するのに対し（図４における線形領域）、変位が所定値を超えて大きくなると、荷重が非線形的に変化する（図４における非線形領域）。このため、緩衝体１０２のゴム硬度を高くすることによって、図４に一点鎖線で示すように線形領域の傾きを大きくした場合は、非線形領域の傾きが過大となり、歪の増大によって耐久性が低下してしまう問題がある。

また、操舵装置の構造上、緩衝ストッパ１００の設計スペースが限られており、吸収可能なエネルギー量の増大を図るために緩衝ストッパ１００の最大圧縮変位量を拡大することは困難であった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、緩衝体の歪が過大となることなく、かつ最大圧縮変位量を大きくすることなく、緩衝性能を向上させることの可能な緩衝ストッパを提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る緩衝ストッパは、軸方向相対移動可能な二部材のうちの一方に取り付けられ前記二部材のうちの他方に形成された端面と対向する環状のストッパ本体と、このストッパ本体に一体的に設けられた環状の緩衝体を備え、この緩衝体はゴム状弾性材料からなるものであって、前記ストッパ本体に接着された基部と、この基部から、前記ストッパ本体より前記端面側へ向けて延びる突出端部と、この突出端部の外周に形成され前記基部の外径より大径の肉盛部と、前記基部の外周面に形成された肉欠部とを有し、前記肉盛部が、前記二部材のうちの他方に形成された筒状面に、前記突出端部の軸方向圧縮に伴う拡径変形によって圧接可能であることを特徴とするものである。

上記構成によれば、二部材の軸方向相対移動がそのストロークエンドに達する過程で、二部材のうちの一方に取り付けられた緩衝体の突出端部が、まず二部材のうちの他方に形成された端面と衝突して軸方向へ圧縮されることによって衝撃を緩和し、次にストッパ本体の端部が前記端面と接触することによって、最大変位量を規制する。このとき、突出端部は外周に肉盛部が形成されていることによって、圧縮を受けるゴム状弾性材料の体積が大きくなることに加え、圧縮に伴う突出端部及び肉盛部の拡径変形によって、肉盛部が二部材のうちの他方に形成された筒状面に圧接することで、荷重−変位特性における線形領域の傾きが大きくなる。このため、緩衝体によって吸収可能な運動エネルギー量を効率よく大きくすることができる。しかも緩衝体は、基部に肉欠部が形成されていることによって、基部の膨出変形による充填率の上昇が抑制され、これによって、荷重−変位特性における線形領域から非線形領域の移行点が大変位側へ移動するため、非線形領域での急激な荷重の増大による過大な歪を抑制することができる。

本発明に係る緩衝ストッパによれば、緩衝体の最大圧縮変位量を大きくすることなく、吸収可能な運動エネルギー量を大きくすることができ、低変位・高反力による緩衝性能の向上、及び耐久性の向上を実現することができる。

本発明に係る緩衝ストッパの好ましい実施の形態を装着状態で示す断面図である。本発明に係る緩衝ストッパによる作用を説明するための特性線図である。従来の技術による緩衝ストッパの一例を装着状態で示す断面図である。従来の技術による緩衝ストッパの特性線図である。

以下、本発明に係る緩衝ストッパの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る緩衝ストッパを装着状態で示す部分断面図で、この図１における参照符号２はラックハウジング、参照符号３はこのラックハウジング２に軸方向往復動自在に挿通されたステアリングラック、参照符号４はステアリングラック３の端部に設けられたラックエンド３１にボールジョイント４１を介して連結されたタイロッドである。ラックハウジング２の端部には、ラックエンド３１におけるタイロッド４と反対側の端面３１ａと軸方向に対向する拡径部２１と、その外径部からタイロッド４側へ向けて延び、ラックエンド３１より大径の筒状端部２２が形成されている。なお、ステアリングラック３は請求項１に記載された二部材のうちの一方に相当し、ラックハウジング２は請求項１に記載された二部材のうちの他方に相当する。

緩衝ストッパ１は、ラックエンド３１におけるタイロッド４と反対側の端面３１ａに当接配置されており、ストッパ本体１１と、このストッパ本体１１に一体的に設けられた緩衝体１２を備える。

緩衝ストッパ１におけるストッパ本体１１は金属環などで製作されたものであって、ステアリングラック３に外挿される筒部１１ａと、この筒部１１ａの端部から外径側へ展開し、ラックエンド３１におけるタイロッド４と反対側の端面３１ａに当接される鍔部１１ｂからなる。

緩衝ストッパ１における緩衝体１２は、ゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）でストッパ本体１１と一体的に成形されたものであって、ストッパ本体１１の筒部１１ａの外周面及び鍔部１１ｂにおけるラックエンド３１と反対側の端面に接着された環状の基部１２ａと、この基部１２ａから、ストッパ本体１１の筒部１１ａよりもラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａ側まで軸方向へ延びる突出端部１２ｂと、この突出端部１２ｂの外周に円周方向へ連続して形成され基部１２ａの外径より大径の肉盛部１２ｃと、基部１２ａの外周面に、円周方向へ連続して形成された肉欠部１２ｄを有する。

緩衝体１２の肉盛部１２ｃの外径は、無負荷状態ではラックハウジング２の筒状端部２２の内周面２２ａよりわずかに小径であるが、突出端部１２ｂと共に軸方向圧縮を受けたときの拡径変形によって筒状端部２２の内周面２２ａに圧接可能となっている。また、肉欠部１２ｄは、基部１２ａの外周面のうち突出端部１２ｂと反対側の端部寄りの部分を小径に形成したものである。なお、筒状部２２の内周面２２ａは請求項１に記載された筒状面に相当する。

以上のように構成された緩衝ストッパ１によれば、例えば油圧や電動等により操舵力がアシストされた車両において、フルロックまで勢いよくハンドルを切った場合などに、ラックハウジング２に対して軸方向往復動するステアリングラック３がそのストロークエンドに達する過程で、緩衝体１２の突出端部１２ｂ及びその外周に形成された肉盛部１２ｃが、まずラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａと衝突して圧縮される。またこの圧縮変形に伴って、突出端部１２ｂと共に肉盛部１２ｃが拡径変形されるので、所定の圧縮を受けた時点で肉盛部１２ｃの外周面がラックハウジング２の筒状端部２２の内周面２２ａと圧接する。そしてこのような動作によって、ステアリングラック３の運動エネルギーが吸収され、衝撃が緩和される。そしてステアリングラック３がストロークエンドに達した時点で、ストッパ本体１１の筒部１１ａの端部がラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａと接触することによって、ステアリングラック３の変位が規制される。

ここで、緩衝体１２の突出端部１２ｂは外周に肉盛部１２ｃが形成されていることによって、圧縮を受けるゴム状弾性材料の体積が大きくなることに加え、上述のように、圧縮に伴う突出端部１２ｂ及び肉盛部１２ｃの拡径変形によって肉盛部１２ｃの外周面がラックハウジング２の筒状端部２２の内周面２２ａと圧接するため、図２に特性線Ａで示すように、荷重−変位特性における線形領域の傾きが、肉盛部１２ｃを設けない従来構造による特性線Ｂ（図４における特性線ｋ）の線形領域の傾きよりも大きくなり、言い換えれば低変位領域での反力が大きくなり、したがって図２に特性線Ａと横軸との間のハッチングされた領域の面積として示すように、吸収可能なエネルギー量を効率よく大きし、緩衝体１２のサイズ（ストッパ本体１１によってステアリングラック３の変位が規制されるまでの最大圧縮変位量）を大きくすることなく緩衝性能を向上することができる。

また、緩衝体１２の基部１２ａに肉欠部１２ｄを設けずに突出端部１２ｂに肉盛部１２ｃを形成した場合は、突出端部１２ｂ及び肉盛部１２ｃの軸方向圧縮による応力を受ける基部１２ａの径方向膨出変形によって、ラックハウジング２の拡径部２１及び筒状端部２２と緩衝ストッパ１のストッパ本体１１との間の空間における緩衝体１２の充満率が増大するため、線形領域から非線形領域への移行が早まって非線形領域での急激な荷重の増大による緩衝体１２の過大な歪を生じる懸念があるが、図示の実施の形態によれば、緩衝体１２は、基部１２ａの外周面に円周方向へ連続した肉欠部１２ｄが形成されているため、突出端部１２ｂ及び肉盛部１２ｃの圧縮に伴う基部１２ａの膨出変形による充填率の上昇が抑制される。このため、特性線Ａにおける線形領域から非線形領域への移行が遅れ、その結果、非線形領域での急激な荷重の増大による緩衝体１２の過大な歪を抑制することができる。

１緩衝ストッパ
１１ストッパ本体
１２緩衝体
１２ａ基部
１２ｂ突出端部
１２ｃ肉盛部
１２ｄ肉欠部
２ラックハウジング（二部材のうちの他方）
２１拡径部
２１ａ端面
２２筒状端部
２２ａ内周面（筒状面）
３ステアリングラック（二部材のうちの一方）

Claims

軸方向相対移動可能な二部材のうちの一方に取り付けられ前記二部材のうちの他方に形成された端面と対向する環状のストッパ本体と、このストッパ本体に一体的に設けられた環状の緩衝体を備え、この緩衝体はゴム状弾性材料からなるものであって、前記ストッパ本体に接着された基部と、この基部から、前記ストッパ本体より前記端面側へ向けて延びる突出端部と、この突出端部の外周に形成され前記基部の外径より大径の肉盛部と、前記基部の外周面に形成された肉欠部とを有し、前記肉盛部が、前記二部材のうちの他方に形成された筒状面に、前記突出端部の軸方向圧縮に伴う拡径変形によって圧接可能であることを特徴とする緩衝ストッパ。