JP6462391B2

JP6462391B2 - 緩衝ストッパ

Info

Publication number: JP6462391B2
Application number: JP2015023104A
Authority: JP
Inventors: 弘幸高橋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: JP2016145618A

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５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ある。この図５において、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との対向面に当接配置されており、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の筒部１０１ａの外周位置からラックハウジング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１０２ａを有する。

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１０２ａ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メカニカルストッパとして機能するものである（例えば特許文献参照）。

特開平８−１３３１０２号公報

ここで、上記従来の緩衝ストッパ１００による緩衝は、ステアリングラック３００の運動エネルギーを、ゴム状弾性材料からなる緩衝体１０２の圧縮に対する反力と変位により吸収するもので、縦軸に反力、横軸に変位量を取った図６の特性線図に示すように、吸収可能なエネルギー量の大きさは、緩衝体１０２の特性線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の最大圧縮変位量を大きくするか、反力（ばね定数）を大きくすることによって、図６の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、この種の緩衝ストッパ１００は、ゴム状弾性材料からなる緩衝体１０２は、非線形領域による高反力を得るためには相応の高変位が必要である。したがって従来の構造では、高変位による高反力を満足するには緩衝体１０２のサイズを拡大することが有効であるが、周辺機器との取り合いによって設計スペースが限られているため、緩衝体１０２のサイズを単純に拡大することは困難である。

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、吸収可能なエネルギー量を大きくす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、請求項１の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、前記端面側を向いた前記ストッパ本体の端部より前記端面側へ向けて軸方向へ延び、前記端面と密接可能な突出端部と、前記二部材のうちの他方に形成された筒状面と摺動可能に密接されるシールリップが形成されたものである。

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、二部材のうちの他方に形成された端面と衝突して圧縮変形されると共に、前記端面と突出端部との密接部と、緩衝体に形成されたシールリップが二部材のうちの他方に形成された筒状面と摺動可能に密接された部分との間に画成された密閉空間が縮小されてこの密閉空間内の空気が圧縮されることによって空気ばねとして作用して、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。このため、ゴム状弾性材料からなる緩衝体の圧縮に対する反力に加え、前記空気ばねによる反力が作用することで、緩衝体の圧縮変位初期から大きな反力が得られるので、吸収可能なエネルギー量を効率よく大きくすることができる。

また、請求項２の発明に係る緩衝ストッパは、請求項１に記載された構成において、シールリップは、このシールリップと突出端部の間に画成される密閉空間内の空気の圧力が所定以上の高圧となった時に、前記密閉空間からの空気の流出を許容するものである。

上記構成によれば、緩衝体の圧縮反力と空気ばねによる反力との和が過大になるのを防止することができる。

本発明に係る緩衝ストッパによれば、緩衝体の圧縮反力と、二部材のうちの他方と緩衝体の間に閉じ込められた空気の圧縮反力によって、吸収可能なエネルギー量を大きくすることができる。

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部分断面図である。本発明に係る緩衝ストッパの好ましい実施の形態を示す断面斜視図である。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部分断面図である。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部分断面図である。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あり、図２は単体で示す断面斜視図である。図１において、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、図２にも示すように、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ており、ストッパ本体１１の筒部１１ａの外周からラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａ側へ向けて軸方向へ円筒状に延びる突出端部１２１と、この突出端部１２１と反対側の端部寄り（ストッパ本体１１の鍔部１１ｂ寄り）の外周面に円周方向へ連続して形成され外径端部１２２ａがラックハウジング２の筒状部２２の内周面２２ａに摺動可能に密接されるシールリップ１２２を備える。シールリップ１２２は、その外径端部１２２ａよりストッパ本体１１の鍔部１１ｂ側の外周面１２２ｂが、鍔部１１ｂ側へ向けて小径になる略円錐面をなしており、その反対側の立ち上がり面１２２ｃが軸方向に対してほぼ直交する平面をなしており、したがってシールリップ１２２の断面における肉厚中心線が鍔部１１ｂと反対側へ傾斜している。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１２１が、図３に示すように、まずラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａと衝突して圧縮変形されると共に、緩衝体１２のシールリップ１２２と突出端部１２１の間の密閉空間Ｓ内に閉じ込められた空気が、突出端部１２１の圧縮変形に伴って圧縮されることにより空気ばねとして作用し、衝撃を緩和する。そして次に、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の最大変位量を規制する。

ここで、緩衝体１２がラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａと衝突して圧縮変形されることによる反力は、図４に破線による特性線ｋ１で示すように、圧縮初期は線形的に増大し、その傾きは比較的緩やかであるが、緩衝体１２の突出端部１２１が圧縮される過程では、ラックハウジング２の拡径部２１の端面２１ａとシールリップ１２２との軸方向距離が小さくなることに加え、図３に示すように、突出端部１２１が圧縮に伴い外周側へ膨出するため、密閉空間Ｓ内に閉じ込められた空気が大きく圧縮される。このため、緩衝体１２の圧縮による反力に、密閉空間Ｓ内の空気の圧縮による反力が加わることによって、図４に実線による特性線ｋ２で示すように、その反力の和は緩衝体１２の圧縮初期から大きく立ち上がり、したがって本発明の緩衝ストッパ１によれば、吸収可能な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１２の外周のクリアランスを利用して空気ばねを構成するため、別機構の追加や緩衝体１２のサイズ拡大を行うことなく緩衝性能を向上することができる。

また、シールリップ１２２は、ラックハウジング２の筒状部２２の内周面２２ａに摺動可能に密接されている外径端部１２２ａが薄肉に形成されていることに加え、密閉空間Ｓ側を向いた立ち上がり面１２２ｃが軸方向に対してほぼ直交する面をなしているため、変位量の増大により密閉空間Ｓの圧縮空気の圧力が所定以上に上昇すると、シールリップ１２２の外径端部１２２ａがめくれるような変形を受けることによって密閉空間Ｓ内の圧縮空気が流出し、圧縮空気の圧力上昇が抑制される。すなわち、変位量がある程度大きくなると、特性線ｋ２の傾きが小さくなるので、最大反力Ｆ_ＭＡＸが過大となるのを防止することができる。

そして、密閉空間Ｓ内の圧縮空気が漏出した後、除荷によってラックハウジング２とステアリングラック３が図３の状態を経て図１の状態へ移行する過程で、密閉空間Ｓ内が負圧になっても、外部空気との圧力差が略円錐面をなすシールリップ１２２の外周面１２２ｂに作用することで密閉空間Ｓ内へ外部空気が取り込まれるので、上述した密閉空間Ｓ内の空気の圧縮による空気ばね作用を繰り返し得ることができる。

１緩衝ストッパ
１１ストッパ本体
１２緩衝体
１２１突出端部
１２２シールリップ
２ラックハウジング（二部材のうちの他方）
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、前記端面側を向いた前記ストッパ本体の端部より前記端面側へ向けて軸方向へ延び、前記端面と密接可能な突出端部と、前記二部材のうちの他方に形成された筒状面と摺動可能に密接されるシールリップが形成されたことを特徴とする緩衝ストッパ。
シールリップは、このシールリップと突出端部の間に画成される密閉空間内の空気の圧力が所定以上の高圧となった時に、前記密閉空間からの空気の流出を許容することを特徴とする請求項１に記載の緩衝ストッパ。