JP6510872B2 - Buffer stopper - Google Patents
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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。 The present invention relates to a buffer stopper mounted as a buffer on an end of a steering rack of, for example, a steering apparatus of a vehicle.
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。 As is well known, when a driver rotates a steering wheel, a steering rack is moved through a pinion gear, and a steering rack of an automobile is moved through both left and right ends via ball joints. The connected tie rods are pivoted relative to the steering rack to pivot the wheels in any direction. In this type of steering apparatus, a buffer stopper is provided at the end of the steering rack as a buffer means for absorbing an impact with the end face of the rack housing.
図8は、従来の技術による緩衝ストッパを装着状態で示すもので、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の軸方向長さは、ストッパ本体101の筒部101aの軸方向長さよりも長いものとなっている。
FIG. 8 shows a prior art shock absorbing stopper mounted, where
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の端部102aが、まずラックハウジング200の端面201aと圧接して軸方向へ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1参照)。
For example, in a vehicle in which the steering force is assisted by hydraulic pressure, electric power, or the like, the
この種の緩衝ストッパでは、緩衝体102の圧縮が開始されてからストッパ本体101の筒部101aの端部がラックハウジング200の端面201aと接触するまでのストロークの範囲で、運動エネルギーを効率よく吸収する必要がある。このため、一般的には緩衝体102としてゴム弾性体を用い、ゴム弾性体によるばね特性及び減衰特性を利用しているが、粘性流体の減衰機能を利用したものに比較して運動エネルギーの吸収効率が低い。
In this type of buffer stopper, kinetic energy is efficiently absorbed within the range of stroke from the start of compression of the
また、ゴム弾性体の摩擦抵抗を利用して運動エネルギーの吸収効率の向上を図ったものもあるが、運動エネルギーの吸収が、衝撃吸収を必要とする方向のみでなく、その逆方向においても同じ摩擦抵抗を発生するため、ゴム弾性体の圧縮反力による戻り方向の動作が阻害されてしまう問題がある。 In addition, there are also those that try to improve the absorption efficiency of kinetic energy utilizing the frictional resistance of rubber elastic body, but the absorption of kinetic energy not only in the direction that requires shock absorption, but also in the opposite direction. Since the frictional resistance is generated, there is a problem that the movement in the return direction by the compression reaction force of the rubber elastic body is inhibited.
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、戻り方向の動作が阻害されることなく、運動エネルギーの吸収機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。 The present invention has been made in view of the above-described points, and the technical problem thereof is a buffer stopper capable of improving the absorption function of kinetic energy without inhibiting the movement in the return direction. To provide.
本発明に係る緩衝ストッパは、
軸方向に相対移動可能で相対移動によって互いの端面を近接離隔させる二部材のうちの一方の部材に配置され、前記二部材のうちの他方の部材の端面と対向する端部を有するストッパ本体と、前記二部材の端面間に配置されたゴム状弾性材料からなる第一緩衝体と、前記他方の部材の端面側の位置で前記第一緩衝体と軸方向へ直列に並んで前記ストッパ本体に組み込まれたゴム状弾性材料からなる第二緩衝体とを備え、前記第一緩衝体は、前記第二緩衝体より低ばねであって、前記二部材の端面同士の近接によって前記第二緩衝体を介した軸方向圧縮を受け、この圧縮に伴い径方向へ膨出変形した外周面を前記他方の部材に軸方向摺動可能に接触させ、前記第二緩衝体は、前記ストッパ本体の端部よりも前記他方の部材の端面側へ向けて軸方向へ突出するように延びている。
The buffer stopper according to the present invention is
In the axial direction by relative movement relatively movable disposed in one member of two members to be toward and away from the end face of each other, a stopper body having an end which end face facing the other member of said two members A first shock absorber made of a rubber-like elastic material disposed between the end faces of the two members, and the stopper body axially aligned in series with the first shock absorber at a position on the end face side of the other member ; and a second cushioning member made of a rubber-like elastic material incorporated, the first buffer body is the above lower spring than second cushioning body, said second cushioning body by the proximity of the end faces of the two members receiving an axial compression through the bulging deformed outer peripheral surface is axially slidably in contact with the other member in the radial direction due to the compression, the second buffer body, an end of the stopper body axial direction toward the end surface of the other member than parts It extends as to protrude.
すなわち上記構成において、二部材が第一及び第二緩衝体の圧縮方向へ軸方向相対移動する過程では、まず相対的に低ばねである第一緩衝体が軸方向圧縮を受けるので、圧縮初期は低ばねによる優れた緩衝性が得られる。そして第一緩衝体は軸方向圧縮と共に径方向へ膨出変形して、その外周面が他方の部材に接触して軸方向へ摺動し、摩擦抵抗を発生する。また、第一緩衝体の外周面が他方の部材に接触することによってその径方向膨出変形が抑えられ、ひいては軸方向圧縮が抑えられるため、それ以後は相対的に高ばねである第二緩衝体が軸方向圧縮を受けることになる。そしてこの第二緩衝体の圧縮過程でも、第一緩衝体の外周面が他方の部材と軸方向へ摺動することによる摩擦抵抗が継続して発生するため、吸収可能な運動エネルギーが大きくなり、さらにストッパ本体の端部が二部材のうちの他方の部材の端面と接触することによって、最大変位量が規制される。 That is, in the above configuration, in the process of relatively moving the two members in the axial direction of the first and second shock absorbers in the axial direction, the first shock absorber, which is a relatively low spring, undergoes axial compression first. Excellent shock absorption by low spring can be obtained. Then, the first buffer compresses and deforms in the radial direction along with axial compression, and the outer peripheral surface of the first buffer contacts the other member and slides in the axial direction to generate frictional resistance. In addition, when the outer peripheral surface of the first shock absorber comes into contact with the other member, the radial expansion deformation thereof is suppressed, and as a result, the axial compression is suppressed. The body will be subjected to axial compression. Then, even in the compression process of the second buffer, since the frictional resistance is continuously generated by the outer peripheral surface of the first buffer sliding in the axial direction with the other member, absorbable kinetic energy is increased, Furthermore, when the end of the stopper body contacts the end face of the other of the two members, the maximum displacement amount is regulated.
次に、ストッパ本体の端部が二部材のうちの他方の部材の端面と接触した状態から、二部材が第一及び第二緩衝体の伸長方向へ軸方向相対移動する過程では、まず相対的に低ばねである第一緩衝体の軸方向圧縮が解除されてその外径が縮小されるので他方の部材との摺動による摩擦抵抗が減少し、さらに、相対的に高ばねである第二緩衝体の軸方向圧縮が解除されていく。このため前記二部材の戻り方向の動作が阻害されない。 Next, with the end of the stopper body in contact with the end face of the other member of the two members, in the process of relative axial movement of the two members in the extension direction of the first and second shock absorbers, relative Since the compression in the axial direction of the first buffer, which is a low spring, is released and the outer diameter thereof is reduced, the frictional resistance due to sliding with the other member is reduced, and a second spring, which is a relatively high spring The axial compression of the buffer is released. For this reason, the movement of the two members in the return direction is not hindered.
本発明に係る緩衝ストッパによれば、圧縮方向に対してはゴム状弾性材料の弾性と摩擦抵抗によって運動エネルギーの吸収機能を向上させることができ、しかも戻り方向に対しては摩擦抵抗が緩和されるので、戻り方向の円滑な動作が確保される。 According to the shock absorber according to the present invention, the absorption function of kinetic energy can be improved by the elasticity and frictional resistance of the rubber-like elastic material in the compression direction, and the frictional resistance is relaxed in the return direction. Smooth operation in the return direction.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of a shock absorber according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る緩衝ストッパを装着状態で示すもので、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は二部材のうちの一方の部材に相当し、ラックハウジング2は二部材のうちの他方の部材に相当する。
FIG. 1 shows the shock absorbing stopper according to the present invention in a mounted state, and reference numeral 2 is a rack housing,
本発明に係る緩衝ストッパ1は、ラックハウジング2に外挿されると共にラックエンド31におけるタイロッド4と反対側の端面31aに当接して取り付けられたストッパ本体11と、このストッパ本体11に互いに軸方向直列に並んだ状態で組み込まれた第一緩衝体12及び第二緩衝体13を備える。
The buffer stopper 1 according to the present invention is externally inserted in the rack housing 2 and attached to the
ストッパ本体11は金属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。
The stopper
第一緩衝体12及び第二緩衝体13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)で成形されたものであって、ストッパ本体11の筒部11aに外挿されている。そして、第一緩衝体12のほうが第二緩衝体13よりも剛性が低く、すなわち第二緩衝体13よりも低ばねとなっている。第一緩衝体12と第二緩衝体13のばね定数はできるかぎり乖離していることが好ましく、例えば第一緩衝体12のばね定数は第二緩衝体13のばね定数の1/10以下とする。
The first shock absorber 12 and the
第一緩衝体12は、ストッパ本体11の鍔部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、その外径は、通常はラックハウジング2における筒状部22の内周面22aより小径(非接触)であるが、軸方向圧縮伴う径方向膨出変形によって、外周面12aがラックハウジング2における筒状部22の内周面22aに軸方向摺動可能に接触されるように、その軸方向厚さや外径寸法などが設定されている。
The
第二緩衝体13は、第一緩衝体12から見てストッパ本体11の鍔部11bと反対側、すなわちラックハウジング2の拡径部21側に位置して、第一緩衝体12と軸方向に重なった状態でストッパ本体11の筒部11aに外挿されており、第一緩衝体12と反対側の端部は、ストッパ本体11の筒部11aの端部よりラックハウジング2の拡径部21の端面21a側へ向けて軸方向へ突出するように延びている。
The
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、第二緩衝体13の端面13aがラックハウジング2の拡径部21の端面21aに圧接されると、第二緩衝体13に比較して著しく低ばね定数である第一緩衝体12が、第二緩衝体13に先行して軸方向圧縮を受ける。このため、圧縮初期においては図2の特性線に示す領域aのように、低ばね特性による優れた衝撃吸収性が得られる。
According to the
ここで、第一緩衝体12は軸方向圧縮を受けるのに伴って径方向へ膨出変形することから、やがて図3に示すように、外周面12aがラックハウジング2における筒状部22の内周面22aに接触し、したがってステアリングラック3の軸方向変位に伴って第一緩衝体12の外周面12aが筒状部22の内周面22aと軸方向へ摺動し、摩擦抵抗を発生する。
Here, since the
また、第一緩衝体12の膨出変形量、ひいては軸方向圧縮量は、第一緩衝体12の外周側の隙間の大きさによって決まり、すなわち第一緩衝体12がその外周側の隙間に充満しきった時点で第一緩衝体12の軸方向圧縮が抑えられるため、それ以後(図2に示す変位量δ2に達した後)は、図4に示すように、相対的に高ばねである第二緩衝体13が軸方向圧縮を受ける。
Further, the amount of expansion deformation of the
このため、第一緩衝体12の外周面12aが筒状部22の内周面22aと軸方向へ摺動することにより発生する摩擦抵抗は、図2に特性線rで示すように、筒状部22の内周面22aとの接触時点δ1から圧接初期には大きく立ち上がるが、その後は、変位量と関係なくほぼ一定となり、一方、第二緩衝体13が軸方向圧縮を受けることに対する反力は非線形的に上昇することから、第一緩衝体12による摩擦抵抗と、第二緩衝体13による圧縮反力との和は、変位量δ1〜δ2では図2の特性線における領域bのように急激に大きくなり、変位量δ2を超えた後は、領域cのように、領域bより傾きが小さくなると共に非線形的に増大する。
For this reason, the frictional resistance generated when the outer
そして図5に示すように、やがてストッパ本体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と接触すると、ステアリングラック3はそれ以上第二緩衝体13の圧縮方向へ変位することができず、すなわち図2の特性線における最大変位量δ3を規制するメカニカルストッパとして機能する。このときの衝撃は、第一緩衝体12の摩擦抵抗及び第二緩衝体13の圧縮反力によって有効に緩和される。
Then, as shown in FIG. 5, when the end of the
次に、図5に示す状態から、ラックハウジング2に対してステアリングラック3が第一緩衝体12及び第二緩衝体13の伸長方向へ移動する過程では、図6に示すように、第二緩衝体13の伸長がヒステリシスによる遅れを生じるので、まず低ばねである第一緩衝体12の圧縮状態が緩和されると共にその外径が縮小され、すなわち第一緩衝体12の外周面12aはラックハウジング2における筒状部22の内周面22aから離れるように変位する。このため、第一緩衝体12の摺動による摩擦抵抗がなくなり、その状態で第二緩衝体13の軸方向圧縮が解除されていくので、図2の特性線における領域dのように、圧縮過程における領域cに比較して、摩擦抵抗が発生しない分だけ荷重を小さくなる。
Next, in the process of moving the
したがって、図示の実施の形態によれば、第一緩衝体12及び第二緩衝体13の圧縮方向への変位時には、変位初期には低ばねとし、その後は第一緩衝体12の摩擦抵抗及び第二緩衝体13の圧縮反力によって大きな運動エネルギーの吸収が可能であり、除荷行程では摩擦抵抗をなくしてステアリングラック3の円滑な戻り動作を確保することが可能である。
Therefore, according to the illustrated embodiment, at the time of displacement of the
しかも、第一緩衝体12の外周面12aがラックハウジング2における筒状部22の内周面22aとの摺動によって経時的に摩耗しても、先に説明したように、第一緩衝体12の軸方向圧縮力による膨出変形は、その外周側の隙間に充満しきるまで行われるため、筒状部22の内周面22aとの摺動による摩擦減衰を長期にわたって安定的に得ることができる。
Moreover, even if the outer
なお、図7に示す他の実施の形態のように、ストッパ本体11の筒部11aには第二緩衝体13のみを外挿し、第一緩衝体12は、ストッパ本体11の鍔部11bにおけるラックエンド31との対向面に接着して、第一緩衝体12がストッパ本体11の鍔部11bとラックエンド31との間で圧縮される構成としても良い。
As in the other embodiment shown in FIG. 7, only the
1 緩衝ストッパ
11 ストッパ本体
12 第一緩衝体
13 第二緩衝体
2 ラックハウジング(二部材のうちの他方の部材)
3 ステアリングラック(二部材のうちの一方の部材)
DESCRIPTION OF
3 Steering rack (one of the two members)
Claims (1)
前記二部材の端面間に配置されたゴム状弾性材料からなる第一緩衝体と、
前記他方の部材の端面側の位置で前記第一緩衝体と軸方向へ直列に並んで前記ストッパ本体に組み込まれたゴム状弾性材料からなる第二緩衝体と、
を備え、
前記第一緩衝体は、前記第二緩衝体より低ばねであって、前記二部材の端面同士の近接によって前記第二緩衝体を介した軸方向圧縮を受け、この圧縮に伴い径方向へ膨出変形した外周面を前記他方の部材に軸方向摺動可能に接触させ、
前記第二緩衝体は、前記ストッパ本体の端部よりも前記他方の部材の端面側へ向けて軸方向へ突出するように延びている
ことを特徴とする緩衝ストッパ。 In the axial direction by relative movement relatively movable disposed in one member of two members to be toward and away from the end face of each other, a stopper body having an end which end face facing the other member of said two members ,
A first shock absorber made of a rubber-like elastic material disposed between the end faces of the two members ;
A second shock absorber made of a rubber-like elastic material, which is incorporated in the stopper main body in axial series with the first shock absorber at a position on the end face side of the other member ;
Equipped with
The first shock absorber is a lower spring than the second shock absorber, and is axially compressed via the second shock absorber by the proximity of the end faces of the two members, and is expanded in the radial direction along with the compression. Bringing the circumferentially deformed outer circumferential surface into axial contact with the other member ,
The buffer stopper second cushioning member is characterized in that the Ru Tei extending to the stopper than the end of the body protruding toward the end surface of the other member in the axial direction.
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