JP7133421B2

JP7133421B2 - 緩衝ストッパ

Info

Publication number: JP7133421B2
Application number: JP2018184386A
Authority: JP
Inventors: 祥太河村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP2020051594A

Description

本発明は、緩衝ストッパに関する。

緩衝ストッパは、例えば自動車等車両のステアリング装置におけるステアリングラックおよびラックハウジング間に装着され、ステアリング装置の作動時、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位を停止させる機能を発揮する。

図８に示すように緩衝ストッパ１は、ステアリングラック５１の端面５２およびこの端面５２に対向するラックハウジング６１の端面６２ならびに同ラックハウジング６１の外周壁６３によって三方を囲まれる装着空間７１に装着される円筒状のゴム状弾性体１１を備え、このゴム状弾性体１１の一方の端部にステアリングラック５１の端面５２に接触するラック側金具２１が取り付けられ、ゴム状弾性体１１の他方の端部にラックハウジング６１の端面６２に接触するハウジング側金具３１が取り付けられている。

特開２０１７－７７８７４号公報

上記緩衝ストッパ１は、ステアリングラック５１の変位に伴う衝撃荷重の入力に対しゴム状弾性体１１の圧縮バネ（線形領域）およびラックハウジング６１への体積充満（非線形領域）により衝突エネルギーを受容（吸収）する緩衝機能を発揮する。

このため、設定の狙いとする受容エネルギー量およびストローク制御に応じて、ゴム状弾性体１１の外周面に図９または図１０に示すような凹部１２を設けて外周壁６３との間に隙間空間を設けているが、図９に示すように凹部１２の容積が小さい場合には、図１１のグラフ図におけるラインＡにて示すようにストローク小で受容エネルギー量が不足することがあり（ラインＡの立ち上がりが早過ぎる）、反対に図１０に示すように凹部１２の容積が大きい場合には、図１１のグラフ図におけるラインＢにて示すように受容エネルギー量が大となるがストロークも大となり、よってゴム状弾性体１１の変形応力が高まり耐久性が悪化することが懸念される（ラインＢの立ち上がりが遅過ぎる）。

受容エネルギー量を大きく設定することができ、しかもゴム状弾性体の耐久性を高めることが可能な緩衝ストッパを提供することを課題とする。

緩衝ストッパは、円筒状に形成され、可動部材の端面および前記端面に対向する静止部材の端面ならびに前記静止部材の外周壁によって三方を囲まれる装着空間に装着されるゴム状弾性体と、前記ゴム状弾性体の一方の端部に取り付けられた可動部材側金具と、前記ゴム状弾性体の他方の端部に取り付けられた静止部材側金具と、緩衝ストッパの静止部材側端面に開口し、前記静止部材側金具を貫通するように前記ゴム状弾性体および前記静止部材側金具に設けられ、前記静止部材に前記静止部材側金具が接触したときに内部にエアを閉じ込め、空気バネとして作用する有底の孔部と、を備える。

受容エネルギー量を大きく設定することができ、しかもゴム状弾性体の耐久性を高めることが可能な緩衝ストッパを提供することができる。

実施の形態に係る緩衝ストッパの装着状態を示す断面斜視図同緩衝ストッパの装着前の状態を示す断面斜視図同緩衝ストッパの下面図同緩衝ストッパの装着状態を示す要部断面図同緩衝ストッパの装着状態を示す要部断面図孔部の他の例を示す緩衝ストッパの下面図孔部の他の例を示す緩衝ストッパの一部下面図背景技術に係る緩衝ストッパの装着状態を示す断面斜視図同緩衝ストッパの装着状態を示す要部断面図同緩衝ストッパの装着状態を示す要部断面図緩衝ストッパの緩衝特性を示すグラフ図

実施の形態に係る緩衝ストッパは、自動車等車両のステアリング装置におけるステアリングラックおよびラックハウジング間に装着され、ステアリング装置の作動時、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位を停止させる機能を発揮する。

図１ないし図５に示すように実施の形態に係る緩衝ストッパ１は、以下のように構成されている。

すなわち図１に示すように、ステアリングラック５１の端面５２およびこの端面５２に対向するラックハウジング６１の端面６２ならびに同ラックハウジング６１の外周壁６３によって三方を囲まれる環状の装着空間７１に装着される円筒状のゴム状弾性体１１が設けられ、このゴム状弾性体１１の一方の端部にステアリングラック５１の端面５２に接触する内周円筒２２付きの環状のラック側金具（スリーブ）２１が取り付けられ、ゴム状弾性体１１の他方の端部にラックハウジング６１の端面６２に接触または対向する環状のハウジング側金具３１が取り付けられている。

ゴム状弾性体１１の外周面に環状の凹部１２が設けられている。凹部１２底面の外径は外周壁６３の内径よりも小さく形成され、これによりゴム状弾性体１１と外周壁６３との間にこの凹部１２による初期的な隙間空間が形成される。凹部１２の大きさとしては、上記図９に示した比較的小さな容積の凹部１２に相当する。

図２および図３に示すように、緩衝ストッパ１のハウジング側端部に孔部４１が設けられている。

孔部４１は、緩衝ストッパ１のハウジング側端面に開口し、緩衝ストッパ１の軸方向（中心軸線方向）に沿って延設され、ハウジング側金具３１を軸方向（厚み方向）に貫通するように設けられている。したがって孔部４１はゴム状弾性体１１およびハウジング側金具３１に跨って設けられている。孔部４１は所定の開口面積および深さを有する先止まり状の孔部として設けられている。孔部４１の開口形状は円形とされている。また孔部４１は緩衝ストッパ１の円周上に複数の孔部４１が一定の間隔をあけて設けられている（例えば８等配）。

また、緩衝ストッパ１のハウジング側端面に、ゴム状弾性体１１と一体の膜部１３が設けられている。したがってハウジング側金具３１はゴム状弾性体１１および膜部１３によって囲まれ、これらの内部に埋設されている。またこのように膜部１３が設けられているので、孔部４１はそれぞれ膜部１３を軸方向に貫通し、膜部１３の端面に開口するように設けられている。

また、膜部１３に、孔部４１の内部空間と緩衝ストッパ１の外部とを連通させるスリット１４が孔部４１から緩衝ストッパ１の径方向内方へ向けて設けられている。

上記構成の緩衝ストッパ１は、以下のように作動する。

初動姿勢・・・・
図４および図５は、緩衝ストッパ１がステアリングラック５１およびラックハウジング６１間の装着空間７１に装着された緩衝ストッパ１の初動姿勢を示している。この初動姿勢において膜部１３はラックハウジング６１の端面６２に接触し、孔部４１を閉塞している。したがって孔部４１の内部にエアが閉じ込められ、このエアが空気バネとして作用する。空気バネはゴム状弾性体１１よりもバネ定数が高く設定される。

作動第１段階・・・・
上記初動姿勢において、ステアリングラック５１が変位（ストローク）して衝撃荷重Ｆが入力すると、ゴム状弾性体１１が圧縮され、ゴム状弾性体１１の圧縮バネ（線形領域）による衝突エネルギー受容（吸収）機能が発揮される。図１１のグラフ図で云うと実施の形態に係るラインＣにおけるポイントＰ_１からポイントＰ_２に相当する。尚このとき、上記空気バネはバネ定数が高く設定されているので、孔部４１は容積を未だ縮小せず、スリット１４は閉じたままとされている。

作動第２段階・・・・
次いで、ステアリングラック５１が更に変位（ストローク）してさらに大きな衝撃荷重Ｆが入力すると、ゴム状弾性体１１がさらに圧縮され上記空気バネも圧縮され、孔部４１の容積が縮小し、スリット１４が押し開かれ、上記エアが徐々に外部へ放出される。図１１のグラフ図で云うと実施の形態に係るラインＣにおけるポイントＰ_２からポイントＰ_３に相当する。

作動第３段階・・・・
次いで、ステアリングラック５１が更に変位（ストローク）してさらに大きな衝撃荷重Ｆが入力すると、ゴム状弾性体１１および上記空気バネがさらに圧縮され、孔部４１の容積が限度まで縮小し、上記エアが限度まで放出され、引きつづきゴム状弾性体１１のラックハウジング６１への体積充満（非線形領域）による衝突エネルギー受容（吸収）機能が発揮される。図１１のグラフ図で云うと実施の形態に係るラインＣにおけるポイントＰ_３以降に相当する。

したがって、上記構成の緩衝ストッパ１によると図１１のグラフ図から判るように、上記図９相当の比較的小さな凹部１２を備えるものでありながら、上記図１０相当の比較的大きな凹部１２を備える緩衝ストッパ１とほぼ同様な衝突エネルギー受容（吸収）特性が発揮されるため、受容エネルギー量を大きく設定することが可能とされている。

またそのうえ、作動第２段階では、孔部４１の容積が縮小するだけでゴム状弾性体１１の体積が殆んど変化しないため、このあいだ、ゴム状弾性体１１では変形応力が殆んど増大しない。したがってゴム状弾性体１１の変形応力が増大し、これに伴ってゴム状弾性体１１の耐久性が悪化するのを抑制することが可能とされている。

また、上記構成の緩衝ストッパ１では、孔部４１がハウジング側金具３１を貫通するように設けられているため、金具３１による補強作用が発揮され、ゴム状弾性体１１が変形してゆく過程で孔部４１の開口部が塞がれてしまうと云った事態が発生しない。したがって上記エアの放出さらには吸入を繰り返し円滑に行うことが可能とされている。

また、ゴム状弾性体１１と一体の膜部１３が設けられているため、この膜部１３がラックハウジング６１の端面６２に密着することによりエアに対するシール作用が発揮される。したがって上記作動第１段階において孔部４１を閉塞しやすく、孔部４１内部にエアを封入しやすい。

また、膜部１３にスリット１４が設けられているため、このスリット１４を介して外部のエアが孔部４１内部へ導入される。したがって上記作動第３段階から初動姿勢へ緩衝ストッパ１が復帰動するときに、緩衝ストッパ１が吸盤のごとくラックハウジング６１の端面６２に吸着してしまって復帰動しないと云った事態が発生するのを防止することができ、緩衝ストッパ１の復帰動を円滑化することができる。尚、緩衝ストッパ１に膜部１３やスリット１４が設けられていない場合には、ハウジング側金具３１がラックハウジング６１の端面６２に直接接触するので、両者の金属接触による隙間を介してエアが放出・吸入される。

本発明において、孔部４１の形成数は特に限定されない。例えば図６の例では、上記実施の形態の２倍の、１６等配とされている。

また、孔部４１の開口形状はこれも特に限定されない。すなわち上記実施の形態では図７（Ａ）に示すように孔部４１の開口形状が円形であったところ、例えば図７（Ｂ）の例では、孔部４１の開口形状が円周方向に長い長円形または楕円形とされている。

１緩衝ストッパ
１１ゴム状弾性体
１２凹部
１３膜部
１４スリット
２１ラック側金具（可動部材側金具）
２２内周円筒
３１ハウジング側金具（静止部材側金具）
４１孔部
５１ステアリングラック（可動部材）
５２，６２端面
６１ラックハウジング（静止部材）
６３外周壁
７１装着空間

Claims

円筒状に形成され、可動部材の端面および前記端面に対向する静止部材の端面ならびに前記静止部材の外周壁によって三方を囲まれる装着空間に装着されるゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の一方の端部に取り付けられた可動部材側金具と、
前記ゴム状弾性体の他方の端部に取り付けられた静止部材側金具と、
緩衝ストッパの静止部材側端面に開口し、前記静止部材側金具を貫通するように前記ゴム状弾性体および前記静止部材側金具に設けられ、前記静止部材に前記静止部材側金具が接触したときに内部にエアを閉じ込め、空気バネとして作用する有底の孔部と、
を備えることを特徴とする緩衝ストッパ。
請求項１記載の緩衝ストッパにおいて、
前記ゴム状弾性体と一体の膜部が前記緩衝ストッパの静止部材側端面に設けられ、
前記孔部が前記膜部を貫通し、前記膜部の端面に開口するように設けられており、
前記孔部の内部空間と前記緩衝ストッパの外部とを連通させるスリットが前記膜部に設けられていることを特徴とする緩衝ストッパ。
請求項１又は２記載の緩衝ストッパにおいて、
前記ゴム状弾性体の外周面には、周方向に沿って環状の凹部が設けられていることを特徴とする緩衝ストッパ。