JP2017002935A - 緩衝ストッパ - Google Patents

Abstract

【課題】緩衝体１２による優れた衝撃吸収機能の確保と、金属接触の防止の双方を満足する緩衝ストッパ１を提供する。
【解決手段】ハウジング２の端面２１ａと軸３の端面３１ａの間に、軸３に外挿される支持筒部１１ａ及びその一端に形成されて軸３の端面３１ａと当接可能な鍔部１１ｂを有するカラー１１と、支持筒部１１ａの外周に保持され、軸方向圧縮と共に径方向への拡張変形によってハウジング２の内周面２２ａに圧接可能な緩衝体１２と、この緩衝体１２の外周に保持されカラー１１及び緩衝体１２と共に軸方向へ移動可能な摺動環１３を備え、支持筒部１１ａの軸方向長さＬは、緩衝体１２が拡張変形によってハウジング２の内周面２２ａに圧接するまで軸方向圧縮されたときの軸方向長さより短く、ハウジング２の内周面２２ａに、緩衝体１２の軸方向圧縮過程で軸方向移動される摺動環１３の拡径変位を許容する拡径凹部２２ｂが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両の操舵装置における軸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。

自動車のステアリング装置などのように、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６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６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に外挿されると共に、この軸３００の拡径端部３０１と、これに軸方向に対向するハウジング２００の端壁２０１との間に配置されており、金属環などからなるカラー１０１と、このカラー１０１の筒部１０１ａの外周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１０２を備える。緩衝体１０２には、ハウジング２００の内周面との間に隙間を設けることで初期圧縮時のばね定数を低くするための凹部１０２ａが形成されている。

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１０２が、まずハウジング２００の端壁２０１とカラー１０１の鍔部１０１ｂ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し、次にカラー１０１の筒部１０１ａの先端がハウジング２００の端壁２０１と当接することによって、軸３００の最大ストロークを規制するものである（例えば特許文献参照）。

特開２００３−５３２３４７号公報 特開平８−１３３１０２号公報

しかしながら、上述の構成のようにカラー１０１の筒部１０１ａの先端がハウジング２００の端壁２０１と当接することによって、軸３００の最大ストロークを規制するものである場合は、カラー１０１の筒部１０１ａの先端とハウジング２００の端壁２０１との金属同士での衝突による騒音を発生することがある。

また、このような金属接触に依存せずに、図７に示すように、緩衝体１０２がカラー１０１の筒部１０１ａ及び鍔部１０１ｂとハウジング２００の端壁２０１及び筒部２０２との間に隙間なく充填されるまで圧縮された状態でさらに軸方向圧縮を受けることによる体積圧縮時の大きな反力を利用して軸３００の最大ストロークを規制することが考えられる。しかしながらこの場合は、軸３００の最大ストロークを規制するための要素がゴム弾性体からなる緩衝体１０２のみであるため、金属接触を確実に防止する観点から早期に図７に示す体積圧縮状態となるようにすると、ストローク不足となって緩衝体１０２の柔軟な変形による優れた衝撃吸収機能が得られなくなってしまい、逆に十分なストロークを確保しようとすると、緩衝体１０２の圧縮変形量の増大によって歪が大きくなり、緩衝体１０２の耐久性が低下して破損しやすくなる懸念がある。

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、緩衝体による優れた衝撃吸収機能の確保と、金属接触の防止の双方を満足する緩衝ストッパを提供することにある。

本発明は、上述した技術的課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち本発明の緩衝ストッパは、ハウジングに形成された端面とこのハウジングに軸方向相対移動可能に挿通された軸に形成された端面の間に、前記軸に外挿される支持筒部及びこの支持筒部の一端に形成されて前記軸の端面と当接可能な鍔部を有するカラーと、前記支持筒部の外周に保持され、軸方向圧縮と共に径方向への拡張変形によって前記ハウジングの内周面に圧接可能なゴム弾性体からなる緩衝体と、この緩衝体の外周に配置され前記カラー及び緩衝体と共に軸方向へ移動可能な摺動環を備え、前記支持筒部の軸方向長さは、前記緩衝体が拡張変形によって前記ハウジングの内周面に圧接するまで軸方向圧縮されたときの軸方向長さより短く、前記ハウジングの内周面に、前記ハウジングと前記軸の軸方向相対移動に伴う前記緩衝体の軸方向圧縮過程で軸方向移動される前記摺動環の拡径変位を許容する拡径凹部が形成されたことを特徴とする（請求項１）。

上記構成によれば、ハウジングと軸が緩衝体の圧縮方向へ軸方向相対移動する過程で、まず緩衝体が、ハウジングの端面と、カラーの鍔部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ことによって衝撃を吸収し、緩衝体が径方向への拡張変形によってハウジングの内周面に圧接した後は、ハウジングの内周面に形成された拡径凹部へ向けて、摺動環をその弾性に抗して拡径変位させながら、緩衝体の拡張変形及び軸方向圧縮が可能であるため、ばね定数の上昇を伴いながらハウジングと軸の軸方向相対変位量（ストローク）が確保され、カラーの支持筒部がハウジングの端面と当接する前に緩衝体が体積圧縮状態に至ってハウジングに対する軸の最大ストロークを規制する。

また、本発明は上記技術的課題を解決するためさらに以下の手段を採用してもよい。
すなわち上記構成の緩衝ストッパ（請求項１）において、ハウジングの端面と対向する緩衝体の端部に補強環が設けられたことを特徴とする（請求項２）。

上記構成によれば、緩衝体がハウジングの端面とカラー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過程で、ハウジングの端面とカラーの支持筒部との間に緩衝体の端部がはみ出して噛み込まれることによる破損を防止することができる。

本発明に係る緩衝ストッパによれば、緩衝体が初期圧縮時に径方向へ拡張変形されることによる優れた衝撃吸収機能が確保され、緩衝体が径方向への拡張変形によってハウジングの内周面に圧接した後も拡径凹部と摺動環の作用による反力の上昇を伴いながら圧縮可能であるためハウジングと軸の軸方向相対変位量（ストローク）が確保され、ハウジング側と軸側のカラーと摺動環との間で緩衝体が体積圧縮状態に至ることによる大きな反力でカラーとハウジングの金属接触を防止することができる。

本発明に係る緩衝ストッパの好ましい第一の実施の形態を緩衝体の非圧縮状態で示す断面図である。 本発明に係る緩衝ストッパの好ましい第一の実施の形態を緩衝体の圧縮状態で示す断面図である。 本発明に係る緩衝ストッパの好ましい第一の実施の形態を緩衝体の体積圧縮状態で示す断面図である。 本発明に係る緩衝ストッパの反力／ストローク特性を説明するための特性線図である。 本発明に係る緩衝ストッパの好ましい第二の実施の形態を無負荷状態で示す断面図である。 従来の技術による緩衝ストッパの一例を緩衝体の非圧縮状態で示す断面図である。 従来の技術による緩衝ストッパの一例を緩衝体の体積圧縮状態で示す断面図である。

以下、本発明に係る緩衝ストッパの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

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、参照符号１は緩衝ストッパ、参照符号２はハウジング、参照符号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ある。軸３の端部には拡径部３１が形成されている。ハウジング２には、拡径部３１の端面３１ａと軸方向に対向する径方向部２１と、その外径部から軸３の端部側へ向けて延び、軸３の拡径部３１より大径の筒部２２が形成されている。

緩衝ストッパ１は、ハウジング２の径方向部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、軸３に外挿されるカラー１１と、カラー１１に保持され、軸方向圧縮と共に径方向への拡張変形によってハウジング２の筒部２２の内周面２２ａに圧接可能な緩衝体１２と、カラー１１及び緩衝体１２と共に軸方向へ移動可能な摺動環１３を備える。

緩衝ストッパ１におけるカラー１１は金属などで製作されたものであって、軸３の端面３１ａより小径側（軸本体部３２）に外挿される支持筒部１１ａ及びこの支持筒部１１ａの一端に形成されて軸３の端面３１ａと当接可能な鍔部１１ｂを有する。

緩衝ストッパ１における緩衝体１２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）で成形されたものであって、カラー１１の支持筒部１１ａの外周に密接状態に保持されている。緩衝体１２は、カラー１１の鍔部１１ｂと接着一体化されていても良いが、カラー１１の支持筒部１１ａの外周面に対しては非接着とする。

緩衝体１２の外周面には、その軸方向圧縮に伴う径方向への拡張変形を許容するための環状凹面１２ａが形成されており、カラー１１の支持筒部１１ａは緩衝体１２の軸方向長さよりも短いものとなっている。詳しくは、カラー１１の支持筒部１１ａの軸方向長さＬ（鍔部１１ｂの厚みを除いた長さ）は、緩衝体１２が、その環状凹面１２ａがなくなるように拡張変形してハウジング２の筒部２２の内周面２２ａに圧接するまで軸方向圧縮されたときの緩衝体１２の軸方向長さよりも適宜短いものとなっている。

緩衝ストッパ１における摺動環１３は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）など、摺動性に優れると共に弾性を有する合成樹脂からなるものであって、緩衝体１２の外周面とハウジング２の筒部２２との間に介在されて先端側が大径の円錐筒状の可撓本体部１３ａと、カラー１１の鍔部１１ｂと緩衝体１２の間に挟持される内向き鍔部１３ｂを備える。このため、摺動環１３は、カラー１１及び緩衝体１２と共に軸方向へ移動することができる。また、摺動環１３の可撓本体部１３ａは、その径方向の弾性力が、緩衝体１２の外周面とハウジング２の筒部２２の内周面２２ａとの間に隙間δ１が存在する状態での軸方向圧縮による拡張弾性力よりも大きく設定されている。

ハウジング２の筒部２２の内周面２２ａには、ハウジング２と軸３の軸方向相対移動によって緩衝ストッパ１の緩衝体１２が、その環状凹面１２ａがなくなるように拡張変形してハウジング２の筒部２２の内周面２２ａに圧接するまで軸方向圧縮されたときに、摺動環１３の可撓本体部１３ａの拡径変位を許容するための拡径凹部２２ｂが形成されている。この拡径凹部２２ｂは、ハウジング２の径方向部２１側の端部が最も大径になるような円錐面をなして形成されており、緩衝体１２が軸方向圧縮によって図３に示す体積圧縮状態に至ったときに、摺動環１３の可撓本体部１３ａの先端が拡径凹部２２ｂの大径側の端部と衝合しないように、この拡径凹部２２ｂの大径側の端部の軸方向位置が設定されている。

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１２を圧縮する方向へ軸方向相対移動すると、まず緩衝体１２は、ハウジング２の径方向部２１の端面２１ａと、カラー１１の鍔部１１ｂとの間で軸方向へ圧縮変形されると共に、環状凹面１２ａによるハウジング２の筒部２２の内周面２２ａとの間の隙間δ１が減少するように径方向へ拡張変形していく。そして、緩衝体１２の軸方向圧縮による応力は、径方向への拡張変形によって緩和されるので、図４に示す反力／ストローク特性線Ａにおける変形領域Ａ１のように、ばね定数が低く抑えられる。したがって、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。

このとき、内向き鍔部１３ｂがカラー１１の鍔部１１ｂと緩衝体１２の間に挟持されている摺動環１３は、カラー１１の鍔部１１ｂを介して軸方向荷重を受けることによって、緩衝体１２の軸方向圧縮過程で、ハウジング２の筒部２２の内周面２２ａに形成された拡径凹部２２ｂ側へ向けて軸方向へ変位する。このため、図２に示すように、摺動環１３の可撓本体部１３ａとハウジング２の拡径凹部２２ｂとの間には隙間δ２が形成されることになる。

次に、緩衝体１２の径方向への拡張変形によって、やがてその外周面がハウジング２の筒部２２の内周面２２ａに圧接した後は、軸方向圧縮による拡張方向の応力が、摺動環１３の可撓本体部１３ａを、ハウジング２の拡径凹部２２ｂとの隙間δ２の分だけ拡径変位させるように作用する。このため、図４に示す反力／ストローク特性線Ａにおける摺動環拡張変形領域Ａ２のように、摺動環１３の可撓本体部１３ａの拡径力に相当する分だけばね定数が上昇し、このようなばね定数の上昇を伴いながらハウジング２と軸３の軸方向相対変位量（ストローク）が確保される。

そしてさらにハウジング２と軸３の軸方向相対変位が継続されると、カラー１１の支持筒部１１ａの先端がハウジング２の径方向部２１の端面２１ａと当接する前に、図３に示すように、緩衝体１２がカラー１１とハウジング２とで囲まれる環状空間にほぼ完全に充填状態となる体積圧縮状態に至り、図４に示す反力／ストローク特性線Ａにおける体積圧縮領域Ａ３のように、ばね定数がさらに上昇するので、最大ストロークを、カラー１１の支持筒部１１ａとハウジング２の径方向部２１の端面２１ａとの金属接触によらずに規制することができる。したがって、金属接触による騒音の発生を防止することができる。

したがって、例えば先に説明した図６及び図７に示す従来技術のように、緩衝体１０２の体積圧縮による反力のみに依存して最大ストロークを規制するものにおいて、ハウジング２００の端壁２０１とカラー１０１の筒部１０１ａの金属接触を確実に防止する観点から緩衝体１０２が早期に体積圧縮状態となるようにした場合は、図４に示す反力／ストローク特性線Ｂのように、ストローク不足となって緩衝体１０２の柔軟な変形による優れた衝撃吸収機能が得られず、逆に、図４に示す反力／ストローク特性線Ｃのように、十分なストロークを確保しようとすると、緩衝体１０２の圧縮変形量の増大によって歪が大きくなり、緩衝体１０２の耐久性が低下して破損しやすくなる懸念があるのに対し、上述した実施の形態の緩衝ストッパ１によれば、摺動環１３によって、緩衝体１２の圧縮変位量に依存せずに所要のストロークが確保されるので、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、緩衝体１２の圧縮変形量を増大させるものではないので、その耐久性を確保することができる。

また、摺動環１３の可撓本体部１３ａとハウジング２の拡径凹部２２ｂとの傾斜面同士での当接によって、軸方向の圧縮力が径方向の挙動として変換されることで、カラー１１の鍔部１１ｂと軸３の端面３１ａとの接触面に作用する軸方向の剪断力が軽減されるので、カラー１１の耐久性も維持することができる。

次に図５は、本発明に係る緩衝ストッパの第二の実施の形態を示すもので、上述した第一の実施の形態と異なるところは、緩衝体１２におけるハウジング２の径方向部２１と対向する端部１２ｂに、補強環１４を一体に設けたことにある。その他の部分は第一の実施の形態と同様に構成されている。

このように構成すれば、第一の実施の形態と同様の効果に加え、緩衝体１２の端部１２ｂは、軸方向への圧縮による内径側への拡張変形が補強環１４によって抑制されるため、カラー１１の支持筒部１１ａの先端とハウジング２の径方向部２１との間に挟み込まれて損傷するのを防止することができる。

１ 緩衝ストッパ
１１ カラー
１１ａ 支持筒部
１１ｂ 鍔部
１２ 緩衝体
１２ａ 環状凹面
１３ 摺動環
１３ａ 可撓本体部
１４ 補強環
２ ハウジング
２１ａ 端面
２２ａ 内周面
２２ｂ 拡径凹部
３ 軸
３１ 拡径部
３１ａ 端面

Claims (2)

1. ハウジングに形成された端面とこのハウジングに軸方向相対移動可能に挿通された軸に形成された端面の間に、前記軸に外挿される支持筒部及びこの支持筒部の一端に形成されて前記軸の端面と当接可能な鍔部を有するカラーと、前記支持筒部の外周に保持され、軸方向圧縮と共に径方向への拡張変形によって前記ハウジングの内周面に圧接可能なゴム弾性体からなる緩衝体と、この緩衝体の外周に配置され前記カラー及び緩衝体と共に軸方向へ移動可能な摺動環を備え、前記支持筒部の軸方向長さは、前記緩衝体が拡張変形によって前記ハウジングの内周面に圧接するまで軸方向圧縮されたときの軸方向長さより短く、前記ハウジングの内周面に、前記ハウジングと前記軸の軸方向相対移動に伴う前記緩衝体の軸方向圧縮過程で軸方向移動される前記摺動環の拡径変位を許容する拡径凹部が形成されたことを特徴とする緩衝ストッパ。
2. ハウジングの端面と対向する緩衝体の端部に補強環が設けられた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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