JPWO2017159332A1 - 緩衝ストッパ - Google Patents
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Abstract
緩衝体（１３）の摩耗による特性変化をきたすことなく、しかも吸収可能なエネルギー量を増大させることの可能な緩衝ストッパ（１）を提供する。この目的を達成するため、ハウジング（２）に形成された端面（２１ａ）とこのハウジング（２）に対して軸方向相対移動可能な軸（３）に形成された端面（３１ａ）との間に配置されたゴム弾性体からなる緩衝体（１３）と、この緩衝体（１３）の外周面を包囲するように設けられ、緩衝体（１３）の径方向拡張変形によってハウジング（２）の内周面（２２ａ）に接触可能な耐摩耗シート（１４）と、を備える。
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。
例えば車両の操舵装置のステアリングラックとラックハウジングのように、軸とハウジングが軸方向へ互いに衝突し得る機器には、衝撃による騒音や破損を防止することを目的として、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ものである。この図５において、参照符号２００はハウジング、参照符号３００はこのハウジング２００に軸方向往復動自在に挿通された軸である。緩衝ストッパ１００は、軸３００の拡径部３０１の端面３０１ａと、これに軸方向に対向するハウジング２００のフランジ部２０１の端面２０１ａとの間に配置されており、ハウジング２００側の端面２０１ａに当接される金属環１０１及び軸３００側の端面３０１ａに当接される金属環１０２と、これら金属環１０１，１０２の間に一体的に設けられゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる緩衝体１０３を備える。
すなわち、この種の緩衝ストッパ１００は、ハウジング２００に対して軸方向往復動する軸３００がそのストロークエンドに達する過程で、緩衝体１０３が、ハウジング２００側の端面２０１ａに当接された金属環１０１と、軸３００側の端面３０１ａに当接された金属環１０２との間で軸方向へ圧縮変形されることにより衝撃を緩和するものである（例えば下記の特許文献参照）。
ここで、緩衝ストッパ１００による緩衝は、軸３００の質量と移動速度による運動エネルギーを、ゴム弾性体からなる緩衝体１０３の圧縮に対する反力と変位により吸収することにより行われるもので、縦軸に反力、横軸に変位量を取った図６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１０３の特性線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１０３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におけるハッチングされた領域の面積を大きくすることが一般的である。
しかしながら、この種の緩衝ストッパ１００は、操舵装置等の緩衝対象機器の構造上、許容スペースの制限が厳しい場合、吸収可能なエネルギー量を大きくする手段として単純に緩衝体１０３の体積を大きくすることができないため、緩衝体１０３にばね定数の高いゴム弾性体を採用するのが一般的である。しかしながら、ゴム弾性体のばね定数にも限度があるため、十分に高い反力を得ることが困難な場合があり、吸収可能なエネルギー量を十分に大きくすることができないといった問題がある。
また、緩衝体１０３が軸方向への圧縮を受けたときに、その外周面がハウジング２００の大径筒部２０２の内周面２０２ａと接触されるようにし、すなわち緩衝体１０３の圧縮に伴う径方向拡張変形を制限することによって、圧縮反力の確保を図ったものもあるが、この場合、ハウジング２００の大径筒部２０２の内周面２０２ａと繰り返し摺動することによって緩衝体１０３の外周面が摩耗し、このため図６に示す特性線における小変位側の線形的な領域と、大変位側の非線形な領域との遷移点Ｐが大変位側へ移動し、この所定変位量における反力が低下してしまい、あるいは所定の軸方向荷重入力時の変位量が増大してしまうといった特性変化を生じる懸念がある。
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、特性変化をきたすことなく、しかも吸収可能なエネルギー量を増大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。
上述した技術的課題を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、ハウジングに形成された端面とこのハウジングに対して軸方向相対移動可能な軸に形成された端面との間に配置されたゴム弾性体からなる緩衝体と、この緩衝体の外周面を包囲するように設けられ、前記緩衝体の径方向拡張変形によって前記ハウジングの内周面に接触可能な耐摩耗シートと、を備えることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明に係る緩衝ストッパは、請求項１に記載の構成において、耐摩耗シートが伸縮性を有する布からなることを特徴とするものである。
本発明に係る緩衝ストッパによれば、緩衝体は、軸方向圧縮に伴う外径方向への拡張変形が耐摩耗シートにより抑制されるので、圧縮反力が大きくなって、吸収可能なエネルギー量を増大させることができると共に、ハウジングの内周面との接触による緩衝体の外周面の摩耗が耐摩耗シートによって防止されるので、特性の悪化が防止される。
以下、本発明に係る緩衝ストッパの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。まず図１は、本発明に係る緩衝ストッパの第一の実施の形態を示すものである。
図１において、参照符号１は緩衝ストッパ、２はハウジングで、例えば車両の操舵装置におけるラックハウジングであり、３はこのハウジング２に軸方向往復動自在に挿通された軸で、例えば車両の操舵装置におけるステアリングラックである。軸３の端部には拡径部３１が形成されている。拡径部３１の端面３１ａと軸方向に対向するフランジ部２１と、その外径部から軸３の端部側へ向けて延び、内径が軸３の拡径部３１よりも大径の大径筒部２２が形成されている。
緩衝ストッパ１は、軸３に外挿されると共に、ハウジング２のフランジ部２１における軸３の拡径部３１側を向いた端面２１ａと、軸３の拡径部３１の端面３１ａとの間に配置されている。そしてこの緩衝ストッパ１は、ハウジング２のフランジ部２１の端面２１ａに当接される金属環１１及び軸３の拡径部３１の端面３１ａに当接される金属環１２と、これら金属環１１，１２の間に一体的に設けられた緩衝体１３と、この緩衝体１３の外周面に設けられた耐摩耗シート１４と、を備える。
緩衝ストッパ１における金属環１１，１２は、金属板を打ち抜いて製作されたものであって、平ワッシャ状に形成されている。
緩衝ストッパ１における緩衝体１３はゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）で環状に成形されたものであって、金属環１１，１２の間に一体的に加硫接着されている。
緩衝ストッパ１における耐摩耗シート１４は、耐摩耗性に優れた合成繊維等の織布からなるものであって、メリヤス織や２重織のように伸縮性を有するように織られたものが好適に採用され、緩衝体１３の外周面全面を包囲するように、周方向無端状に設けられている。そして、ハウジング２の大径筒部２２の内周面２２ａと緩衝体１３の外周面との径方向距離は、緩衝ストッパ１が外挿された軸３の外周面と緩衝体１３の内周面との径方向距離よりも小さく、このため耐摩耗シート１４は、緩衝体１３が軸方向圧縮を受けたときの径方向拡張変形によって、ハウジング２の大径筒部２２の内周面２２ａと接触可能となっている。
以上のように構成された緩衝ストッパ１において、ハウジング２に対して軸３が緩衝体１３を圧縮する方向へ軸方向相対移動すると、緩衝体１３は、ハウジング２のフランジ部２１の端面２１ａに当接された金属環１１と、軸３の拡径部３１の端面３１ａに当接された金属環１２との間で軸方向へ圧縮変形されると共に径方向へ拡張変形する。そして、緩衝体１３の外周面に設けられた耐摩耗シート１４は伸縮性を有する織物からなるため、緩衝体１３の外径方向への拡張変形を許容する。したがって緩衝体１３の軸方向圧縮による応力が径方向拡張変形によって緩和され、すなわち図３に示すように、変位量の小さい圧縮初期はばね定数が低く（特性線の傾きが小さく）抑えられるので、ハウジング２と軸３との間の衝撃を有効に吸収することができる。
次に、緩衝体１３の外周面に設けられた耐摩耗シート１４が、緩衝体１３の径方向拡張変形によって、図２に示すように、やがてハウジング２の大径筒部２２の内周面２２ａに当接すると、これによって緩衝体１３の径方向拡張変形が抑制されるので、軸方向圧縮による応力が高まり、このため、図３に示すように、圧縮変位量がある程度大きくなった時点でばね定数が非線形的に上昇し（特性線の傾きが大きくなり）、ハウジング２と軸３の軸方向相対変位を有効に規制することができる。
ここで、耐摩耗シート１４は上述のように伸縮性を有するものではあるが、緩衝体１３の外周面全周を包囲するように設けられることによって、緩衝体１３の径方向拡張変形をある程度抑える作用を有する。このため圧縮初期のばね定数が、図３に破線で示す従来の緩衝ストッパに比較してやや高い（特性線の傾きがやや大きい）ものとなり、その分、特性線と横軸との間のハッチングされた領域の面積が大きくなる。したがって、緩衝ストッパ１によって吸収可能なエネルギー量を増大させる作用を有する。
しかも、耐摩耗シート１４は、緩衝体１３の外周面がハウジング２の大径筒部２２の内周面２２ａと摺動を伴いながら圧接することによって摩耗するのを防止することができ、このため、図３に示す特性線における小変位側の線形的な領域と、大変位側の非線形な領域との遷移点Ｐが、緩衝体１３の摩耗によって大変位側へ移動してしまうことがなく、したがって、所定変位量における反力の低下や、あるいは所定の軸方向荷重入力時の変位量の増大といった特性の悪化を生じない。
なお、上述の構成では、耐摩耗シート１４は、緩衝体１３の外周面全面を包囲するものとしたが、例えば図４に本発明に係る緩衝ストッパの第二の実施の形態を示すように、軸方向中間部のみに設けても良い。
すなわち、このようにすることによって、緩衝体１３の外周面に対する耐摩耗シート１４の拘束力が小さくなるので、吸収可能なエネルギー量の増大は抑えられるが、その反面、圧縮初期のばね定数の上昇を小さくし、すなわち圧縮初期の緩衝性を良好にすることができる。また、緩衝体１３がある程度の軸方向幅を有するものであれば、緩衝体１３の軸方向中間部のみに設けても、緩衝体１３の摩耗を十分に防止することができる。
１ 緩衝ストッパ
１１，１２ 金属環
１３ 緩衝体
１４ 耐摩耗シート
２ ハウジング
２１ａ 端面
２２ａ 内周面
３ 軸
３１ａ 端面
１１，１２ 金属環
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１４ 耐摩耗シート
２ ハウジング
２１ａ 端面
２２ａ 内周面
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Claims (2)
- ハウジングに形成された端面とこのハウジングに対して軸方向相対移動可能な軸に形成された端面との間に配置されたゴム弾性体からなる緩衝体と、この緩衝体の外周面を包囲するように設けられ、前記緩衝体の径方向拡張変形によって前記ハウジングの内周面に接触可能な耐摩耗シートと、を備えることを特徴とする緩衝ストッパ。
- 耐摩耗シートが伸縮性を有する布からなることを特徴とする請求項１に記載の緩衝ストッパ。
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