JP6765264B2

JP6765264B2 - 緩衝ストッパ

Info

Publication number: JP6765264B2
Application number: JP2016180147A
Authority: JP
Inventors: 弘幸高橋
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2020-10-07
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: JP2018043650A

Description

本発明は、衝撃の吸収を行う緩衝ストッパに係り、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取り付けられる緩衝ストッパに関する。

従来より、図３に示すように、ハウジング５１０と、このハウジング５１０に軸方向往復運動自在に挿通された軸５２０とを備える装置（例えば、ラックハウジングに軸方向往復運動自在に挿通されたステアリングラックを備える車両の操舵装置）に装着される緩衝ストッパ５３０が知られている。

この緩衝ストッパ５３０は、軸５２０におけるハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２と軸方向に対向する径方向段差面５２１に当接状態で装着されており、金属などからなる環状のストッパ本体５３１と、このストッパ本体５３１の筒部５３２の外周に設けられた単一のゴム状弾性体（ゴム材又はゴム状弾性を有する合成樹脂）からなる緩衝体５３４とを備える。この緩衝体５３４は、ストッパ本体５３１の筒部５３２の軸方向長さよりも長い。

緩衝体５３４は、ストッパ本体５３１の外周面に設けられた基部５３７と、この基部５３７からハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２側へ向けて軸方向に延びる突出端部５３８とを有する。突出端部５３８の外周面は、基部５３７の外周面と連続した円筒面をなす。

特開平８−１３３１０２号公報

この緩衝ストッパ５３０は、ハウジング５１０と軸５２０の質量と相対的な移動速度による運動エネルギーをゴム状弾性体からなる緩衝体５３４の圧縮変形及びこの圧縮変形に対する反力により吸収することで緩衝を行う。そのため、運動エネルギーの吸収能力は、ゴム状弾性体の圧縮変形量及びこの圧縮変形に対する反力に依存することになる。

ここで、緩衝体５３４に低剛性のゴム状弾性体を用いた場合には、緩衝体５３４の反力が小さくなるため、緩衝体５３４における突出端部５３８がハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２に衝突したときの衝撃をより小さくすることができる。

しかし、低剛性のゴム状弾性体からなる緩衝体５３４は、吸収できる運動エネルギー量が小さいため、ストッパ本体５３１の筒部５３２の端部５３２ａがハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２に接触することによる衝撃発生の頻度が増加する可能性がある。

また、緩衝体５３４に高剛性のゴム状弾性体を用いた場合には、緩衝体５３４の反力を大きくすることができるため、吸収できる運動エネルギー量が大きくなり、ストッパ本体５３１の筒部５３２の端部５３２ａがハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２に接触することによる衝撃発生の頻度を減少させることができる。

しかし、高剛性のゴム状弾性体からなる緩衝体５３４は、緩衝体５３４の突出端部５３８がハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２と接触することによる衝撃が大きくなる可能性がある。

これに対して、低剛性のゴム状弾性体のサイズ（最大圧縮量）を大きくすることによって、緩衝体５３４の突出端部５３８が低反力でハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２と接触して衝撃を緩和し、ハウジング５１０の環状凹部５１１の端面５１２と、ストッパ本体５３１の筒部５３２の端部５３２ａとが接触する前に、高反力で運動エネルギーを吸収することができる。

ところが、緩衝ストッパ５３０が装着されるハウジング５１０と軸５２０の構造上、緩衝ストッパ５３０の設計スペースは、周辺部品との関係で限りがあり、緩衝体５３４のサイズを大きくすることが困難である。

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、緩衝ストッパのサイズを変更することなく、緩衝体が低反力でハウジング及び軸と接触しつつ、ストッパ本体の筒部の端部がハウジングの環状凹部の端面に接触する前に、高反力で運動エネルギーを吸収することができる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、本発明の緩衝ストッパは、軸方向相対移動可能な二部材のうちの一方の部材に嵌合される緩衝ストッパであって、前記一方の部材に嵌合されるとともに、前記二部材のうちの他方の部材に形成された端面と軸方向に対向する環状のストッパ本体と、前記ストッパ本体の外周に設けられた複数の緩衝体と、を備え、前記複数の緩衝体は、互いに剛性の異なるゴム状弾性体からなり、かつ、互いに同心状に配置されるものであり、前記複数の緩衝体は、いずれも、前記他方の部材の前記端面に対向する先端が、前記ストッパ本体における前記端面に対向する先端よりも、前記端面の側にあり、剛性の低い方の緩衝体の先端は、剛性の高い方の緩衝体の先端よりも、前記端面の側にあり、前記二部材の軸方向相対移動に応じて前記剛性の低い方の前記緩衝体、前記剛性の高い方の前記緩衝体、および前記ストッパ本体がこの順番で前記他方の部材の前記端面に当たることで緩衝をおこなうように構築されたことを特徴とする。

上記構成の緩衝ストッパによれば、二部材の軸方向相対移動の過程で、以下のような二段の特性を発揮する。

細説すると、まず、一方の部材に取り付けられた緩衝体のうち低剛性の緩衝体のみが他方の部材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する。

次に、低剛性の緩衝体の圧縮量（変位量）が所定の圧縮量に達すると、高剛性の緩衝体が他方の部材に形成された端面と接触して軸方向に圧縮されることによって運動エネルギーを高反発力によって吸収する。

さらに、高剛性の緩衝体の圧縮量が所要の圧縮量に達すると、ストッパ本体の端部が他方の部材における端面と接触することによって、二部材の軸方向相対移動を規制する。

本発明の緩衝ストッパによれば、低剛性の緩衝体が低反力で衝撃を緩和するとともに、高剛性の緩衝体が高反力で運動エネルギーを吸収することができるため、緩衝ストッパのサイズを大きくすることなく優れた緩衝性能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。従来技術に係る緩衝ストッパの装着状態を示す断面図である。

以下において、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、図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る緩衝ストッパ３０は、図１に示すように、ハウジング１０と、このハウジング１０に軸方向往復運動自在に挿通された軸２０とを備える装置、例えば、ラックハウジングに軸方向往復運動自在に挿通されたステアリングラックを備える車両の操舵装置に装着されるものである。

緩衝ストッパ３０は、軸２０におけるハウジング１０の環状凹部１１の端面１２と軸方向に対向する径方向段差面２１に当接状態で装着されており、金属などからなる環状のストッパ本体３１と、このストッパ本体３１の外周側に設けられたゴム状弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂）からなる複数の緩衝体３４を備える。

ストッパ本体３１は、金属などからなるものであって、軸２０に外挿される筒部３２と、この筒部３２から外径方向に展開し、軸２０における径方向段差面２１に当接される鍔部３３とからなる。

緩衝体３４は、ストッパ本体３１の筒部３２の外周側に設けられるとともに、高剛性のゴム状弾性体からなる内周側緩衝体３５と、この内周側緩衝体３５の外周面側に設けられるとともに、内周側緩衝体３５よりも低剛性のゴム状弾性体からなる外周側緩衝体３６とからなる。

内周側緩衝体３５は、ストッパ本体３１の筒部３２の外周側に設けられるものであって、硬度がＨＳ７０ないし９０のゴム状弾性体からなり、内周側緩衝体３５の軸方向長さは、ストッパ本体３１の筒部３２の軸方向長さよりも長い。このため、内周側緩衝体３５は、その突出端部３５ａがストッパ本体３１の筒部３２の端部３２ａよりもハウジング１０の環状凹部１１の端面１２側へ突出している。

外周側緩衝体３６は、内周側緩衝体３５の外周側に位置し、内周側緩衝体３５及びストッパ本体３１と同心的に配置されるものである。この外周側緩衝体３６の硬度は、上記内周側緩衝体３５よりも硬度がＨＳ５以上低いことが好ましい。また、外周側緩衝体３６の軸方向長さは、ストッパ本体３１における筒部３２の軸方向長さよりも長く、かつ、内周側緩衝体３５の軸方向長さよりも長くなっている。これにより、外周側緩衝体３６は、その突出端部３６ａが内周側緩衝体３５の突出端部３５ａよりもハウジング１０の環状凹部１１の端面１２側に突出する。

次に、上記構成の緩衝ストッパ３０の作用を図２に示す特性線図に基づいて説明する。Ａ線は、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０における緩衝体３４の特性線を示し、Ｂ線は、従来技術に係る緩衝ストッパ５３０における緩衝体５３４の特性線を示す。また、図２におけるδ０は、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０における外周側緩衝体３６の突出端部３６ａがハウジング１０の端面１２と接触した時点でのハウジング１０に対する軸２０の変位量を示し、δ１は、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０における外周側緩衝体３６の突出端部３６ａ及び内周側緩衝体３５の突出端部３５ａがハウジング１０の端面１２と接触した時点でのハウジング１０に対する軸２０の変位量を示し、δ２は、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０におけるストッパ本体３１の筒部３２の端部３２ａがハウジング１０の端面１２と接触した時点でのハウジング１０に対する軸２０の変位量を示す。

図２に示すように、ハウジング１０に対する軸２０の変位量がδ０以上δ１未満においては、低剛性のゴム状弾性体からなる外周側緩衝体３６のみが圧縮される。そのため、本実施形態に係る緩衝体３４は、ばね定数が低くなり、優れた緩衝機能を奏する。

さらに、ハウジング１０に対する軸２０の変位量が増加し、前記変位量がδ１に達すると、内周側緩衝体３５の突出端部３５ａもハウジング１０の端面１２と接触する。これにより、変位量がδ１以上δ２未満においては、外周側緩衝体３６及び外周側緩衝体３６よりも高剛性のゴム状弾性体からなる内周側緩衝体３５の双方が圧縮される。そのため、本実施形態に係る緩衝体３４は、ばね定数が高くなる、すなわち特性線の傾きが大きくなるため、吸収することができる運動エネルギー量が大きくなる。

さらに、ハウジング１０に対する軸２０の変位量が増加し、前記変位量がδ２に達すると、ストッパ本体３１の筒部３２の端部３２ａがハウジング１０の端面１２と接触し、軸２０の変位（軸方向移動）を規制する。そして、本実施形態に係る緩衝体３４は、変位量がδ２に達するまでの過程で運動エネルギーを十分に吸収しているため、ストッパ本体３１の接触時の衝撃を、著しく緩和することができる。

以上により、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０における緩衝体３４は、δ１未満において、図２に特性線Ｂで示す従来の緩衝ストッパ５３０の緩衝体５３４よりも低反力とすることによって、外周側緩衝体３６の突出端部３６ａがハウジング１０の環状凹部１１の端面１２と接触することによる衝撃を十分に小さくすることができる。

また、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０における緩衝体３４は、δ２未満において、図２に特性線Ｂで示す従来の緩衝ストッパ５３０の緩衝体５３４よりも高反力とすることによって、より多くの運動エネルギーを吸収し、ストッパ本体３１の筒部３２の端部３２ａがハウジング１０における環状凹部１１の端面１２と接触するときの衝撃を緩和することができる。

なお、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０は、内周側緩衝体３５及び外周側緩衝体３６の寸法や硬度を適宜変更することによって、内周側緩衝体３５及び外周側緩衝体３６がハウジング１０の環状凹部１１の端面１２と接触するタイミングや圧縮許容量を適宜設定することができる。これにより、ハウジング１０及び軸２０の寸法又は使用態様等に応じて、本実施形態に係る緩衝ストッパ３０を効果的に装着することができる。

１０ハウジング
１１環状凹部
１２端面
２０軸
２１径方向段差面
３０緩衝ストッパ
３１ストッパ本体
３２筒部
３２ａ端部(先端)
３３鍔部
３４緩衝体
３５内周側緩衝体
３６外周側緩衝体
３５ａ，３６ａ突出端部

Claims

軸方向相対移動可能な二部材のうちの一方の部材に嵌合される緩衝ストッパであって、
前記一方の部材に嵌合されるとともに、前記二部材のうちの他方の部材に形成された端面と軸方向に対向する環状のストッパ本体と、
前記ストッパ本体の外周に設けられた複数の緩衝体と、
を備え、
前記複数の緩衝体は、互いに剛性の異なるゴム状弾性体からなり、かつ、互いに同心状に配置されるものであり、
前記複数の緩衝体は、いずれも、前記他方の部材の前記端面に対向する先端が、前記ストッパ本体における前記端面に対向する先端よりも、前記端面の側にあり、剛性の低い方の緩衝体の先端は、剛性の高い方の緩衝体の先端よりも、前記端面の側にあり、
前記二部材の軸方向相対移動に応じて前記剛性の低い方の前記緩衝体、前記剛性の高い方の前記緩衝体、および前記ストッパ本体がこの順番で前記他方の部材の前記端面に当たることで緩衝をおこなうように構築されたことを特徴とする緩衝ストッパ。