JP7514946B2 - 緩衝ストッパ及び緩衝ストッパの成形方法 - Google Patents

Description

本開示は、緩衝ストッパ及び緩衝ストッパの成形方法に関する。

緩衝ストッパは、例えばトランスミッションに接続されるトランスファーに組み込まれたトルク変動吸収装置の一部品として用いられている。トランスファーはプロペラシャフトを介してエンジンの出力を前後軸に分配する役割を担うという構造上、エンジン側からの入力によってトルクの変動を来す。このような変動トルクを吸収するのがトルク変動吸収装置である。

この種のトルク変動吸収装置はダンパ部、ヒステリシス部、及びリミッタ部を備え、エンジンのクランクシャフト側に連結された入力回転部材と被駆動側に連結された出力回転部材との間に配置される。ダンパ部は、入力回転部材と出力回転部材との間に配置されたコイルスプリングのばね力によって変動トルクを吸収する。ヒステリシス部は、ヒステリシストルクによって変動トルクを吸収する。

緩衝ストッパは、コイルスプリングの内側に配置されてダンパ部の一部を構成する。より詳しくは、入力回転部材と出力回転側部材とにはそれぞれダンパ部の捩れを所定の角度で規制する一対のストッパ片が設けられている。緩衝ストッパは、これらのストッパ片の間に配置され、ストッパ片同士が衝突するときの衝撃を吸収して緩和する。

特許文献１（日本国の特開２０１２－２１１６６９号公報）には、緩衝ストッパの各種の形態が開示されている。開示されているのは、図３、図５、図６等に『クッション部材』として示されている各種の形態である。

特許文献１の図３（Ａ）－（Ｆ）に示されているクッション部材（２６）は、柱状に形成された弾性体（３２）を備え、この弾性体の側面を耐摩耗材（３１、３３）で覆っている（文献１の段落［００４７］参照）。耐摩耗材は弾性体よりも大径に形成され、コイルスプリングがクッション部材に接触した場合であっても、コイルスプリングの摩耗を防止するようにしている（文献１の段落［００４１］参照）。

特許文献１の図５（Ａ）－（Ｄ）、図６（Ｅ）－（Ｈ）等に示されているクッション部材（２６）は、弾性体と耐摩耗材との間に互いに嵌り合う凹凸部を設け、弾性体と耐摩耗材との接続強度を向上させている（文献１の段落［００５４］－［００５７］参照）。

日本国の特開２０１２－２１１６６９号公報

特許文献１に記載された各種の形態の緩衝ストッパ（クッション部材（２６））では、弾性体の材料、軸方向長さ、及び直径によって緩衝特性が定められる。このため材料が同じであるという条件で緩衝特性を調節しようとすると、弾性体の直径が一定であれば軸方向長さ、軸方向長さが一定であれば直径を変更せざるを得ない。

その一方で緩衝ストッパはコイルスプリングの内側に配置するものであること、その軸方向長さは一対のストッパ片の衝突位置を決定づけるものであることを考慮すると、弾性体の直径及び軸方向長さとして許容される寸法は、自ずとある範囲に収束する。

より柔軟に緩衝特性を調整し得る緩衝ストッパの実現が望まれる。

緩衝ストッパの一態様は、ゴム状弾性材料よりも硬質であり、両端に設けられた窪みを貫通孔で連絡する柱形状を有し、前記貫通孔の軸方向と直交する平坦な座面を前記窪みの底面に有する基体と、前記両端に設けられた窪みにそれぞれ嵌り合って前記座面に支持され、前記基体の両端から先細り形状で突出する一対の端部弾性体を、前記貫通孔に嵌り合う中央弾性体で連結した前記ゴム状弾性材料の一体成型品である弾性体と、を備える。

緩衝ストッパの成形方法の一態様は、ゴム状弾性材料よりも硬質であり、両端に設けられた窪みを貫通孔で連絡する柱形状を有し、前記貫通孔の軸方向と直交する平坦な座面を前記窪みの底面に有する基体を設ける工程と、前記基体を成形型にインサートする工程と、前記成形型に前記ゴム状弾性材料を導入し、前記両端に設けられた窪みにそれぞれ嵌り合って前記座面に支持され、前記基体の両端から先細り形状で突出する一対の端部弾性体を、前記貫通孔に嵌り合う中央弾性体で連結した弾性体を加硫成形する工程と、を備える。

より柔軟に緩衝特性を調整し得る緩衝ストッパを得ることができる。

実施の一形態の緩衝ストッパを示す正面図。 中央部分で断面にした緩衝ストッパを示す斜視図。 中央部分で断面にした基体をしめす斜視図。 緩衝ストッパの縦断正面図。 緩衝ストッパの成形方法の一例として、（Ａ）は型開きをした成形型に基体をセットする過程、（Ｂ）は成形型を型締めして基体をインサートする過程、（Ｃ）は一対のキャビティにゴム状弾性材料を導入する過程、（Ｄ）は成形型を型開きして緩衝ストッパを取り出す過程をそれぞれ示す模式図。 軸方向に圧縮された弾性体に加わる力を示す模式図。

緩衝ストッパの実施の一形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、緩衝ストッパ１１は、ともに円柱形状を有する基体３１と弾性体５１とによって形成されている。弾性体５１は、基体３１の軸方向（図１、図２中の上下方向）の両端から同軸上に突出している。弾性体５１は基体３１よりも小径である。

図２及び図３に示すように、基体３１は中央部分に貫通孔３２を有し、両端にそれぞれ窪み３３を有している。窪み３３は、弾性体５１を嵌め込むための構造で、底面を弾性体５１の座面３４としている。座面３４は、貫通孔３２の軸方向と直交する方向に沿う平坦な形状を有している。

基体３１の両端の外周部分からは、内側壁３５を有する縁部が貫通孔３２の軸方向に沿って立ち上がっている。説明の便宜上、座面３４から立ち上がる縁部をストレート部３６と呼ぶ。基体３１の両端は、ストレート部３６の端面３７を含む平面内に位置している。

図２に示すように、弾性体５１は、それぞれの窪み３３に嵌り合って座面３４に座する一対の端部弾性体５２と、貫通孔３２に嵌り合う中央弾性体５３とが一体に連結されたゴム状弾性材料による一体成形品である。端部弾性体５２の端部には、貫通孔３２の軸上に凹部５４が設けられている。

弾性体５１の外周面は、先細り形状を有している。詳しくは、弾性体５１のうち、窪み３３に嵌り込んでいる部分は、断面円形の直径が軸方向のどの位置でも等しい円柱形状をなし、外部に露出する部分は、先端にいくほど断面円形の直径が小さくなるテーパー形状をなしている。

基体３１は、ゴム状弾性材料によって形成された弾性体５１よりも硬質な材料、例えば金属、樹脂などを材料として形成されている。

図３に示すように、基体３１の両端に設けられた窪み３３の座面３４は、粗面３４ａの形態を有している。窪み３３の内部で座面３４に座している一対の端部弾性体５２は、粗面３４ａに接触している（図２参照）。粗面３４ａは、端部弾性体５２との間の結合力を増大させる。このような粗面３４ａは、シボ加工によって形成されている。

図４に示すように、緩衝ストッパ１１は、長さＬ１の全長を有している。基体３１の全長は長さＬ２である。長さＬ３は、ストレート部３６の高さである。基体３１の両端の座面３４の離間距離は長さＬ４であり、長さＬ５は、端部弾性体５２の軸方向長さである。

緩衝ストッパ１１は、幅Ｗ１の全幅を有している。幅Ｗ２は貫通孔３２の直径、幅Ｗ３は端部弾性体５２の最大直径、幅Ｗ４は端部弾性体５２の最小直径、そして幅Ｗ５はストレート部３６の肉厚である。

以上説明した緩衝ストッパ１１は、基体３１をインサートしたゴム状弾性材料の加硫成形によって製造される。その製造方法は、次の三つの工程を含む。
（第１の工程）基体３１を用意し、座面３４を粗面３４ａの形態で設ける工程
（第２の工程）基体３１を成形型１０１にインサートする工程
（第３の工程）基体３１をインサートした成形型１０１にゴム状弾性材料を導入する工程

第１の工程は、座面３４を粗面３４ａの形態で設けるために、一例として、両端に窪み３３を有する基体３１をあらかじめ用意し、窪み３３の座面３４にシボ加工を施す。これによって粗面３４ａの形態の座面３４が得られる（図３参照）。

シボ加工としては、代表的にはブラスト装置を用いたブラスト処理、つまりスチールショットやサンドなどの投射材を座面３４に投射する梨地処理を採用することができる。

シボ加工の別の実施の形態としては、座面３４をエッチング処理によって粗面３４ａにするようにしてもよい。

シボ加工は、金属製の基体３１にも樹脂製の基体３１にも施すことが可能である。

座面３４を粗面３４ａの形態で設ける別の一例として、金属製であるか樹脂製であるかを問わず、基体３１が金型（図示せず）から成型されるものである場合には、金型のうち窪み３３の底面を成型する部分にシボ加工を施すようにしてもよい。この場合のシボ加工にも、前述したブラスト処理（梨地処理）やエッチング処理を用いることができる。

シボ加工を施した金型を用いて基体３１を成型すれば、金型に施されたシボの凹凸が基体３１に転写され、窪み３３の底面に設けられる座面３４は自ずと粗面３４ａになる。

以上説明した第１の工程を実行することで、座面３４の表面粗さは、シボ加工を施されていない部分の基体３１の表面粗さよりも大きくなる。

図５（Ａ）～（Ｄ）に示すように、第２の工程で使用する成形型１０１は、下型１０１Ｌと上型１０１Ｕとの組み合わせ構造を有しており、一対の端部弾性体５２を成形する領域に一対のキャビティ１０２を設けている。下型１０１Ｌにはキャビティ１０２Ｌが設けられ、上型１０１Ｕにはキャビティ１０２Ｕが設けられ、これらのキャビティ１０２Ｌ，１０２Ｕが一対のキャビティ１０２を形成する。ゲート１０３は、例えば一方のキャビティ１０２Ｕにのみ連絡する位置に設けられている。成形型１０１は、一対のキャビティ１０２（１０２Ｌ，１０２Ｕ）の中間部分に基体３１を保持する領域を保持領域１０４として備えている。この保持領域１０４に保持されることで、基体３１は成形型１０１にインサートされる。

図５（Ａ）に示すように、第２の工程では、型開きした成形型１０１の下型１０１Ｌに対して、座面３４に粗面加工を施された基体３１がセットされる。基体３１のセット位置は、保持領域１０４となるべき領域である。このとき基体３１は、貫通孔３２を鉛直に向けた方向でセットされる。

図５（Ｂ）に示すように、下型１０１Ｌに基体３１をセットした後、上型１０１Ｕを下降させて型締めする。基体３１は、下型１０１Ｌと上型１０１Ｕとの間に形成される保持領域１０４に位置決めされて保持され、成形型１０１にインサートされる。このときインサートされた基体３１の下方には、下型１０１Ｌがキャビティ１０２Ｌを形成し、上型１０１Ｕがキャビティ１０２Ｕを形成する。一対のキャビティ１０２Ｌ，１０２Ｕは、基体３１に設けられた貫通孔３２を介して連絡した状態になる。

図５（Ｃ）に示すように、第３の工程では、ゲート１０３から一方のキャビティ１０２Ｕにゴム状弾性材料が導入される。ゴム状弾性材料は基体３１に設けられた貫通孔３２に流れ込み、さらに反対側のキャビティ１０２Ｌに流れ込む。これによって一対の端部弾性体５２を中央弾性体５３で一体に連結した一体成型品の弾性体５１が加硫成形される。

図５（Ｄ）に示すように、上型１０１Ｕを上昇させて型開きをすれば、基体３１に弾性体５１を加硫成形させた緩衝ストッパ１１を取り出すことができる。このとき第３の工程では、基体３１に接着剤が塗布されない。したがって弾性体５１は、基体３１に加硫接着されない。その結果弾性体５１は、基体３１に対して、非接着面５５によって接触する。非接着面５５は、基体３１に対して接触する弾性体５１のあらゆる面を意味する。

このような構成において、緩衝ストッパ１１は、トランスミッションに接続されるトランスファーに組み込まれたトルク変動吸収装置のダンパ部に組み込まれて使用される。ダンパ部は、入力回転部材と出力回転部材との間に配置されたコイルスプリングのばね力によって変動トルクを吸収する。入力回転部材と出力回転側部材とにはそれぞれダンパ部の捩れを所定の角度で規制する一対のストッパ片が設けられており、緩衝ストッパ１１は、これらのストッパ片の間に配置され、ストッパ片同士が衝突するときの衝撃を吸収して緩和する（以上すべて図示せず）。

（基体からの弾性体の剥離防止）
前述したとおり、第３の工程において、弾性体５１は基体３１に加硫接着されない。このため基体３１に接着剤を塗布する工程が不要で、その分製造工程の簡略化を図ることができる。

その一方で、第３の工程では、成形型１０１内で完成した緩衝ストッパ１１を成形型１０１から離型する作業が必要になる。このとき弾性体５１は、成形型１０１にくっついた状態になっている。このため離型時には、成形型１０１と弾性体５１との間に離型を妨げようとする抵抗が発生し、この抵抗は、基体３１と弾性体５１とを剥がそうとする力を生じさせる。

本実施の形態の緩衝ストッパ１１では、端部弾性体５２を支持する座面３４が粗面３４ａの形態で設けられている。粗面３４ａは、座面３４と端部弾性体５２との間の結合力を高める。これによって離型時における基体３１と弾性体５１との剥離を防止することができる。

（コイルスプリングとの接触）
ダンパ部の動作時、コイルスプリングは緩衝ストッパ１１に接触することがある。このとき緩衝ストッパ１１は、最大直径幅Ｗ３の端部弾性体５２よりも直径幅Ｗ１の基体３１の方が大きな直径を有しているので、コイルスプリングは弾性体５１（端部弾性体５２）には接触せず、基体３１の外周面に接触する。これによってコイルスプリングの摩耗が抑制される。また弾性体５１がコイルスプリングに挟み込まれて破損することも防止することができる。

（弾性体の保持の確実性）
緩衝ストッパ１１は、貫通孔３２の直径幅Ｗ２が端部弾性体５２の直径幅Ｗ３よりも遥かに小径なので、弾性体５１を基体３１に加硫接着していないにもかかわらず、基体３１に対する弾性体５１の固定的な保持を確実にしている。

このとき端部弾性体５２は、ストレート部３６の内側壁３５によって径方向への移動が抑制され、より安定的に保持される。ストレート部３６による端部弾性体５２の保持状態は、ストレート部３６の高さ（長さＬ３）によって定められる窪み３３の深さによって決定される。

（弾性体の圧縮力の向上）
端部弾性体５２を窪み３３に嵌め込むという構成は、緩衝ストッパ１１の圧縮時、端部弾性体５２の圧縮力を高めるという役割も担っている。軸方向に圧縮された端部弾性体５２は、ストレート部３６の内側壁３５によってより圧縮力を高められ、その分高い反発力を発揮する。これによって緩衝ストッパ１１に過大な衝撃エネルギーが印加された場合、打音などの低減効果をより一層高めることが可能になる。

（座屈の防止）
図６に示すように、緩衝ストッパ１１は、ストッパ片同士が衝突するときの衝撃を吸収して緩和する際、一対の端部弾性体５２には軸方向に圧縮する圧縮力Ｆが加わる。このとき端部弾性体５２が座屈すると、座屈した部分に応力が集中し、端部弾性体５２の耐久性が低下したり、端部弾性体５２に所望の反力が得られなくなってしまったりする。

本実施の形態の緩衝ストッパ１１は、一対の端部弾性体５２の外周面に、先細り形状、つまり先端にいくほど断面円形の直径が小さくなるテーパー形状を与えている。このようなテーパー形状は、端部弾性体５２に圧縮力Ｆが加えられたとき、端部弾性体５２の内部における力の流れる方向を図６中の矢印ａの方向に転換し、端部弾性体５２を座屈しにくくすることができる。その結果、端部弾性体５２の耐久性の低下が防止され、端部弾性体５２に所望の反力を得ることができる。

（緩衝特性の変更）
本実施の形態の緩衝ストッパ１１の長所は、一対の端部弾性体５２を中央弾性体５３で連結する弾性体５１のＨ形形状である。

このような弾性体５１の形状は、その軸方向長さ及び直径を変えることなく、緩衝ストッパ１１の緩衝特性を変更することができるという利点をもたらす。より詳しくは、基体３１の両端に位置する窪み３３の座面３４を結ぶ長さＬ４を適宜設定することで、一対の端部弾性体５２の軸方向長さＬ５を変更することができる。端部弾性体５２の剛性はその軸方向長さＬ５に依存するため、長さＬ５を適宜設定することで、緩衝ストッパ１１それ自体の軸方向長さ及び直径を変えることなく、その緩衝特性を自由に変更することができる。

こうして緩衝ストッパ１１それ自体の軸方向長さ及び直径を変えることなく、その緩衝特性を自由に変更し得ることは、トルク変動吸収装置のダンパ部に組み込まれて使用されるという構成上、大きな意義を有している。緩衝ストッパ１１はコイルスプリングの内側に配置するものであること、その軸方向長さは一対のストッパ片の衝突位置を決定づけるものであることを考慮すると、緩衝ストッパ１１の直径及び軸方向長さとして許容される寸法は、自ずとある範囲に収束せざるを得ないからである。

緩衝ストッパ１１それ自体の軸方向長さ及び直径の変更なしに緩衝特性を自由に変更し得ることのもう一つの意義は、成形型１０１の変更なしに緩衝特性が異なる複数種類の緩衝ストッパ１１を製造し得ることである。緩衝ストッパ１１の緩衝特性は、前述したとおり端部弾性体５２の軸方向長さＬ５に依存し、この長さＬ５は、基体３１の両端に位置する窪み３３の座面３４を結ぶ長さＬ４によって定められる。基体３１の全長の長さＬ２が変動しなければ成形型１０１の変更が不要であるため、長さＬ４の変動は成形型１０１に何ら影響を与えるものではない。よって上記弾性体５１のＨ形形状は、成形型１０１を変更することなく、緩衝特性が異なる複数種類の緩衝ストッパ１１を製造することができるという利点をもたらす。

加えて本実施の形態の緩衝ストッパ１１は、基体３１に対する弾性体５１の加硫接着を必要とせず、また弾性体５１の加硫成形時に個取り数を増加することができる。このため低コスト化が可能である。

実施に際しては、各種の変更や変形が許容される。

例えば本実施の形態では円柱形状の基体３１を示したが、実施に際しては、基体３１は柱形状であればよく、必ずしも断面円形の円柱形状である必要はない。

上記実施の形態では、端部弾性体５２の外周面をテーパー形状にし、端部弾性体５２の座面３４を粗面３４ａとした一例を示したが、実施に際しては、いずれか一方のみを採用した緩衝ストッパ１１とするようにしてもよい。

上記実施の形態中、端部弾性体５２の先細り形状をなす図面中のテーパー角度は一つの例示にすぎず、端部弾性体５２のテーパー角度は、様々な角度に設定することが可能である。

上記実施の形態で紹介した座面３４を粗面３４ａの形態で設けるための各種の方法は、いくつかの例示にすぎない。粗面３４ａを形成するために、他のあらゆる方法を用いることが可能である。

上記実施の形態では、窪み３３の底面のみを粗面３４ａにした形態を例示したが、実施に際しては、窪み３３の底面以外の部分に粗面３４ａを設けるようにしてもよい。

その他のあらゆる変更や変形が許容される。

１１ 緩衝ストッパ
３１ 基体
３２ 貫通孔
３３ 窪み
３４ 座面
３４ａ 粗面
３５ 内側壁
３６ ストレート部
３７ 端面
５１ 弾性体
５２ 端部弾性体
５３ 中央弾性体
５４ 凹部
５５ 非接着面
１０１ 成形型
ａ 力の流れる方向
Ｆ 圧縮力
Ｌ１ 緩衝ストッパの全長
Ｌ２ 基体の全長
Ｌ３ ストレート部の高さ
Ｌ４ 座面の離間距離
Ｌ５ 端部弾性体の軸方向長さ
Ｗ１ 緩衝ストッパの全幅
Ｗ２ 貫通孔の直径
Ｗ３ 端部弾性体の最大直径
Ｗ４ 端部弾性体の最小直径
Ｗ５ ストレート部の肉厚

Claims (8)

1. ゴム状弾性材料よりも硬質であり、両端に設けられた窪みを貫通孔で連絡する柱形状を有し、前記貫通孔の軸方向と直交する平坦な座面を前記窪みの底面に有する基体と、
   前記両端に設けられた窪みにそれぞれ嵌り合って前記座面に支持され、前記基体の両端から先細り形状で突出する一対の端部弾性体を、前記貫通孔に嵌り合う中央弾性体で連結した前記ゴム状弾性材料の一体成型品である弾性体と、
   を備える緩衝ストッパ。
2. 前記一対の端部弾性体を支持する前記窪みの底面は、粗面の形態で設けられている、
   請求項１に記載の緩衝ストッパ。
3. 前記座面は、前記基体の表面よりも表面粗さが大きい、
   請求項１に記載の緩衝ストッパ。
4. 前記窪みの側壁は、前記貫通孔の軸方向に平行に沿っている、
   請求項１ないし３のいずれか一に記載の緩衝ストッパ。
5. 前記弾性体は、前記基体に対して、非接着面によって接触している、
   請求項１ないし４のいずれか一に記載の緩衝ストッパ。
6. ゴム状弾性材料よりも硬質であり、両端に設けられた窪みを貫通孔で連絡する柱形状を有し、前記貫通孔の軸方向と直交する平坦な座面を前記窪みの底面に有する基体を設け、
   前記基体を成形型にインサートし、
   前記成形型に前記ゴム状弾性材料を導入し、前記両端に設けられた窪みにそれぞれ嵌り合って前記座面に支持され、前記基体の両端から先細り形状で突出する一対の端部弾性体を、前記貫通孔に嵌り合う中央弾性体で連結した弾性体を加硫成形する、
   緩衝ストッパの成形方法。
7. 前記窪みの底面にシボ加工を施し、前記窪みの底面を粗面にする、
   請求項６に記載の緩衝ストッパの成形方法。
8. 前記基体を成型する金型のうち前記窪みの底面を成型する部分にシボ加工を施し、前記窪みの底面を粗面にする、
   請求項６に記載の緩衝ストッパの成形方法。

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