特許 7142509 緩衝ストッパ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-15

(45)【発行日】2022-09-27

(54)【発明の名称】緩衝ストッパ

(51)【国際特許分類】

   F16F 7/00 20060101AFI20220916BHJP

   F16F 3/12 20060101ALI20220916BHJP

   B62D 3/12 20060101ALN20220916BHJP

【ＦＩ】

F16F7/00 H

F16F7/00 L

F16F3/12 Z

B62D3/12 503C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018142296

(22)【出願日】2018-07-30

(65)【公開番号】P2019035504

(43)【公開日】2019-03-07

【審査請求日】2021-06-01

(31)【優先権主張番号】P 2017155184

(32)【優先日】2017-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】高橋 弘幸

(72)【発明者】

【氏名】平塚 誠志

【審査官】児玉 由紀

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２２２１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５５９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－００２５４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０２３３９５４９（ＵＳ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００７０１２６５５（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ３／００－ ３／１４

Ｆ１６Ｆ １／００－ ７／１４

１５／００－１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状に形成され、軸方向に可動する可動部材の端面部および前記端面部に対向する静止部材の端面部ならびに外周壁部によって三方を囲まれる装着空間に装着され、前記外周壁部との間に径方向間隙を設定するゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体の軸方向の端面に取り付けられ、前記可動部材の端面部または前記静止部材の端面部に接触する金具と、
を備え、
前記ゴム状弾性体は、
軸方向の荷重を受けたときに弾性変形し、前記外周壁部に接触して前記径方向間隙による作動空間内に充満するように形成され、
前記金具を取り付ける端面に軸方向に傾斜するテーパ状の面を有し、
前記金具は、
前記テーパ状の面に沿って軸方向に傾斜するテーパ状を有し、前記可動部材の可動方向に弾性変形可能な板バネとして形成され、
前記板バネのバネ力を前記ゴム状弾性体のバネ力よりも大きく設定した、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項2】

請求項１記載の緩衝ストッパにおいて、
前記可動部材の端面部に対面する前記ゴム状弾性体の端面には、前記可動部材の端面部に接触する平板環状の可動側金具が取り付けられており、
前記金具は、前記静止部材の端面部に対面する前記ゴム状弾性体の端面に静止側金具として取り付けられている、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項3】

請求項１又は２記載の緩衝ストッパにおいて、
前記ゴム状弾性体は、前記可動部材の内筒状外周面によって形成された内周壁部に対して、前記径方向間隙よりも大きな間隙を開けて対面している、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項4】

請求項１記載の緩衝ストッパにおいて、
前記金具との間に前記ゴム状弾性体を挟み込む第２金具と、
前記第２金具に設けられ、前記ゴム状弾性体の内周側に配置される筒状部と、
前記筒状部と前記金具の内周側の端部との間に設定された軸方向間隙と、
を備え、
前記ゴム状弾性体の前記テーパ状の面は、前記ゴム状弾性体の軸方向高さが内周側から外周側へかけて徐々に拡大する向きに形成されている、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項5】

請求項４記載の緩衝ストッパにおいて、
前記金具の内周端部から径方向内方へ向けて、前記筒状部に対面する環状の平坦部が一体に設けられている、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項6】

請求項４又は５記載の緩衝ストッパにおいて、
前記軸方向間隙には前記ゴム状弾性体の一部が充填されている、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項7】

請求項４又は５記載の緩衝ストッパにおいて、
前記筒状部と前記金具の内周側の端部とは、軸方向の荷重を受けた前記ゴム状弾性体の弾性変形によって直接接触する、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【請求項8】

請求項４ないし６のいずれか一に記載の緩衝ストッパにおいて、
前記第２金具は、前記可動部材の端面部に対面する前記ゴム状弾性体の端面に可動側金具として取り付けられており、
前記金具は、前記静止部材の端面部に対面する前記ゴム状弾性体の端面に静止側金具として取り付けられている、
ことを特徴とする緩衝ストッパ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、緩衝ストッパに関する。

【背景技術】

【0002】

緩衝ストッパは、例えば自動車等の車両の操舵装置におけるステアリングラックの端部に装着され、操舵装置の作動時、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。

【0003】

図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩衝ストッパ１は、ステアリングラック５１の可動方向（図では上下方向）に対向するステアリングラック５１の端面部５２とラックハウジング６１の端面部６２の間に介装される。

【0004】

緩衝ストッパ１は、構成部品として、円筒状のゴム状弾性体１１と、ゴム状弾性体１１の端面に取り付けられ、ステアリングラック５１の端面部５２またはラックハウジング６１の端面部６２に接触する金具２１，３１とを備える。

【0005】

緩衝ストッパ１は、ゴム状弾性体１１による反発と変位により衝撃を吸収し緩衝作用を発揮し、図４に示す緩衝ストッパ１の変位量と反力からなる線図Ａに囲まれる面積の大きさでエネルギー吸収量が決まる。

【0006】

但し、一般的なゴム状弾性体１１の特性として非線形領域のような高反力を得るためには、相応に大きな歪みが必要である。

【0007】

この点、上記図７の従来構造では、要求機能を満足させるためストッパサイズの拡大が必要となるが、周辺部品との関係により設計スペースが限られ、サイズ拡大は容易ではない。

【0008】

そこで、上記問題の解決手法として同じく図７に示すように、緩衝ストッパ１の外周側に位置してラックハウジング６１に外周壁部６３を追加で設け、ゴム状弾性体１１と外周壁部６３との間に初期的な径方向間隙ｃ_１を設定する構造が提案されている（特許文献１の図８参照）。

【0009】

そして、この構造によれば、ゴム状弾性体１１がステアリングラック５１に押圧されて圧縮変形したときに外周壁部６３に接触することによりゴム状弾性体１１の径方向外方へ向けての弾性変形が一定量までに制限されるため、制限された時点で高反力を得ることが可能とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２０１６－２０５５５１号公報（図８）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、この図７の改良構造では、ゴム状弾性体１１が外周壁部６３に接触するのと同時に反力が一気に大きく立ち上がるため、効率的なエネルギー吸収を行うことができないことがある。

【0012】

エネルギー吸収特性を調整または増大させることができる緩衝ストッパを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

緩衝ストッパは、円筒状に形成され、軸方向に可動する可動部材の端面部および前記端面部に対向する静止部材の端面部ならびに外周壁部によって三方を囲まれる装着空間に装着され、前記外周壁部との間に径方向間隙を設定するゴム状弾性体と、前記ゴム状弾性体の軸方向の端面に取り付けられ、前記可動部材の端面部または前記静止部材の端面部に接触する金具と、を備え、前記ゴム状弾性体は、軸方向の荷重を受けたときに弾性変形し、前記外周壁部に接触して前記径方向間隙による作動空間内に充満するように形成され、前記金具を取り付ける端面に軸方向に傾斜するテーパ状の面を有し、前記金具は、前記テーパ状の面に沿って軸方向に傾斜するテーパ状を有し、前記可動部材の可動方向に弾性変形可能な板バネとして形成され、前記板バネのバネ力を前記ゴム状弾性体のバネ力よりも大きく設定した。

【発明の効果】

【0016】

エネルギー吸収特性を調整または増大させる緩衝ストッパを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施の形態に係る緩衝ストッパを示す図で、（Ａ）はその装着前の状態を示す断面図、（Ｂ）はその装着後の初期状態を示す断面図

【図2】同緩衝ストッパに備えられる金具の単品図で、（Ａ）はその斜視図、（Ｂ）はその断面図

【図3】同緩衝ストッパの作動を示す図で、（Ａ）はその装着後の初期状態を示す要部断面図、（Ｂ）は作動第１ステップを示す要部断面図、（Ｃ）は作動第２ステップを示す要部断面図

【図4】同緩衝ストッパにおける変位と反力の関係を示すグラフ図

【図5】第２実施の形態に係る緩衝ストッパを示す図で、（Ａ）はその装着前の状態を示す断面図、（Ｂ）はその装着後の初期状態を示す断面図

【図6】同緩衝ストッパにおける変位と反力の関係を示すグラフ図

【図7】背景技術に係る緩衝ストッパを示す図で、（Ａ）はその装着前の状態を示す断面図、（Ｂ）はその装着後の初期状態を示す断面図

【0018】

第１実施の形態・・・・
実施の形態に係る緩衝ストッパは、車両の操舵装置におけるステアリングラックの端部に装着され、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位（ストローク）を停止させる。

【0019】

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩衝ストッパ１は、可動部材であるステアリングラック５１の可動方向（ストローク方向、図では上下方向）に対向するステアリングラック５１の端面部５２および静止部材であるラックハウジング６１の端面部６２、ならびに緩衝ストッパ１の外周側に配置される外周壁部６３によって三方を囲まれる環状の装着空間に装着される。外周壁部６３は、緩衝ストッパ１の外周側に位置してラックハウジング６１の円筒状内周面によって形成されている。緩衝ストッパ１の内周側には、ステアリングラック５１の円筒状外周面によって形成された内周壁部５３が配置されている。

【0020】

緩衝ストッパ１は、上記装着空間内に収容可能な大きさの円筒状に形成されたゴム状弾性体１１を有し、このゴム状弾性体１１の軸方向一方（図では上方）の端面に、ステアリングラック５１の端面部５２に接触する環状の金具（可動側金具）２１が加硫接着等の手段により取り付けられ、ゴム状弾性体１１の軸方向他方（図では下方）の端面に、ラックハウジング６１の端面部６２に接触する環状の金具（静止側金具）３１が同じく加硫接着等の手段により取り付けられている。

【0021】

ゴム状弾性体１１の軸方向一方の端面に取り付けられた可動側金具２１は、所定の厚みを備える平板環状に形成されている。

【0022】

一方、ゴム状弾性体１１の軸方向他方の端面に取り付けられた静止側金具３１は図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステアリングラック５１の可動方向（図では上下方向）に弾性変形可能なテーパ状の板バネ３２を備えるバネ形状（皿バネ形状）に形成されている。したがって静止側金具３１は、板バネ３２を備えてバネ形状とされているので、弾性変形する前（弾性変形前）と後（弾性変形後）とで、その軸方向高さ（厚み）を変更するものとされている。板バネ３２の傾斜の向きは、緩衝ストッパ１の軸方向高さが内周側から外周側へかけて徐々に縮小する向きとされている。

【0023】

静止側金具３１は、そのバネとしての軸方向のバネ力がゴム状弾性体１１の軸方向のバネ力よりも大きく設定されている。したがって軸方向の荷重を受けたときにゴム状弾性体１１は弾性変形するが、静止側金具３１は未だ弾性変形しないと云う状況が設定されている。

【0024】

板バネ３２は、環状に形成されている。板バネ３２は、図示するように金具３１平面の全面に亙って設けられているが、金具３１平面の一部（径方向一部）のみに設けられても良い。金具３１は、その円周上１箇所でカットされたものであっても良い。

【0025】

上記構成の緩衝ストッパ１においては、ゴム状弾性体１１に可動側金具２１とともに静止側金具３１が取り付けられ、この静止側金具３１がステアリングラック５１の可動方向に弾性変形可能な板バネ３２を備えるバネ形状とされ、このバネ形状とされた静止側金具３１のバネ力がゴム状弾性体１１のバネ力よりも大きく設定されているため、以下のように作動する。

【0026】

初期状態・・・・
図３（Ａ）は、図１（Ｂ）の一部を拡大して示し、荷重入力前の初期状態を示している。この初期状態では、ゴム状弾性体１１とその外周側の外周壁部６３との間に所定の径方向間隙ｃ_１が設定され、ゴム状弾性体１１は外周壁部６３に対し非接触とされている。

【0027】

作動第１ステップ・・・・
図３（Ａ）の初期状態においてステアリングラック５１が変位して荷重が入力すると、図３（Ｂ）に示すように、ゴム状弾性体１１が軸方向に圧縮され弾性変形し、外周壁部６３に接触し、可動側金具２１、外周壁部６３および静止側金具３１によって囲まれる作動空間内に充満した状態とされる。

【0028】

作動第２ステップ・・・・
充満後、さらに大きな荷重が入力すると、図３（Ｃ）に示すように、バネ形状とされた静止側金具３１が弾性変形し、すなわち板バネ３２が斜めの姿勢から平たい姿勢へ弾性変形して静止側金具３１の高さ寸法が小さくなる。したがって静止側金具３１のバネ力に応じた大きさの反力が発生する。このとき上記作動空間の容積は狭められることがある。

【0029】

作動第３ステップ・・・・
次いで、静止側金具３１の弾性変形後、さらに大きな荷重が入力すると、緩衝ストッパ１全体としての反力が大きく立ち上がる。

【0030】

したがって、上記作動の第１ステップと第３ステップの間に第２ステップが追加されるため、ゴム状弾性体１１が外周壁部６３に接触するのと同時に反力が大きく立ち上がるのを抑制することが可能とされる。このため、図４に示すストッパ１の変位量と反力からなる線図Ｂにて囲まれる面積の大きさでエネルギー吸収量が決まるため、効率の良いエネルギー吸収を行うことが可能とされている。

【0031】

尚、上記実施の形態では、ゴム状弾性体１１の両端に取り付けられる金具２１，３１のうちの静止側金具３１をバネ状としたが、反対に可動側金具２１をバネ状としても良い。また、金具２１，３１を双方共にバネ状としても良い。

【0032】

第２実施の形態・・・・
実施の形態に係る緩衝ストッパは、車両の操舵装置におけるステアリングラックの端部に装着され、緩衝作用を発揮しながらステアリングラックの変位（ストローク）を停止させる。

【0033】

図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩衝ストッパ１は、可動部材であるステアリングラック５１の可動方向（ストローク方向、図では上下方向）に対向するステアリングラック５１の端面部５２および静止部材であるラックハウジング６１の端面部６２、ならびに緩衝ストッパ１の外周側に配置される外周壁部６３によって三方を囲まれる環状の装着空間に装着される。外周壁部６３は、緩衝ストッパ１の外周側に位置してラックハウジング６１の円筒状内周面によって形成されている。緩衝ストッパ１の内周側には、ステアリングラック５１の円筒状外周面によって形成された内周壁部５３が配置されている。

【0034】

緩衝ストッパ１は、上記装着空間内に収容可能な大きさの円筒状に形成されたゴム状弾性体１１を有し、このゴム状弾性体１１の軸方向一方（図では上方）の端面に、ステアリングラック５１の端面部５２に接触する環状の金具（可動側金具）２１が加硫接着等の手段により取り付けられ、ゴム状弾性体１１の軸方向他方（図では下方）の端面に、ラックハウジング６１の端面部６２に接触する環状の金具（静止側金具）３１が同じく加硫接着等の手段により取り付けられている。ゴム状弾性体１１の軸方向他方の端面に取り付けられた静止側金具３１は金具に相当し、ゴム状弾性体１１の軸方向一方の端面に取り付けられた可動側金具２１は第２金具に相当する。

【0035】

ゴム状弾性体１１の軸方向一方の端面に取り付けられた可動側金具２１は、所定の厚みを備える平板環状に形成され、その内周端部から軸方向他方へ向けて筒状部２２が一体に設けられている。筒状部２２はゴム状弾性体１１の内周側に配置され、ゴム状弾性体１１の内周面に加硫接着等の手段により固定されている。

【0036】

一方、ゴム状弾性体１１の軸方向他方の端面に取り付けられた静止側金具３１は、ステアリングラック５１の可動方向（図では上下方向）に弾性変形可能なテーパ状の板バネ３２を備えるバネ形状（皿バネ形状）に形成され、その内周端部から径方向内方へ向けて環状の平坦部３３が一体に設けられている。したがって静止側金具３１は、板バネ３２を備えてバネ形状とされているので、弾性変形する前（弾性変形前）と後（弾性変形後）とで、その軸方向高さ（厚み）を変更するものとされている。板バネ３２の傾斜の向きは、緩衝ストッパ１の軸方向高さが内周側から外周側へかけて徐々に拡大する向きとされている。

【0037】

板バネ３２は、環状に形成されている。板バネ３２の内周側には上記したように平坦部３３が一体に設けられているが、この平坦部３３は省略されても良い。金具３１はその円周上１箇所でカットされたものであっても良い。

【0038】

また、可動側金具２１の筒状部２２と静止側金具３１との間に、軸方向間隙ｃ_２が設定されている。また、可動側金具２１の筒状部２２の先端外周面に環状の段差２３が設けられ、この段差２３の内部底面と静止側金具３１の平坦部３３とが軸方向に対向しているので、この段差２３の内部底面と静止側金具３１の平坦部３３との間に軸方向間隙ｃ_２が設定されている。軸方向間隙ｃ_２にはゴム状弾性体１１の一部１１ａが充填されているが、このゴム状弾性体１１の一部１１ａは省略されても良い。

【0039】

上記構成の緩衝ストッパ１においては、ゴム状弾性体１１に可動側金具２１とともに静止側金具３１が取り付けられ、この静止側金具３１がステアリングラック５１の可動方向に弾性変形可能な板バネ３２を備えるバネ形状とされ、可動側金具２１に筒状部２２が設けられ、筒状部２２と静止側金具３１との間に軸方向間隙ｃ_２が設定されているため、以下のように作動する。

【0040】

図５（Ａ）は荷重入力前の初期状態を示している。この初期状態では、ゴム状弾性体１１とその外周側の外周壁部６３との間に所定の径方向間隙ｃ_１が設定され、ゴム状弾性体１１は外周壁部６３に対し非接触とされている。

【0041】

上記初期状態において、ステアリングラック５１が変位して荷重が入力すると、ゴム状弾性体１１が軸方向に圧縮され弾性変形し、外周壁部６３に接触し、可動側金具２１、外周壁部６３および静止側金具３１によって囲まれる作動空間内に充満した状態とされる。

【0042】

また、この充満するのに先立って、可動側金具２１の筒状部２２が静止側金具３１を押圧し、バネ形状とされた静止側金具３１が弾性変形し、すなわち板バネ３２が斜めの姿勢から平たい姿勢へ弾性変形して静止側金具３１の高さが小さくなる。したがってゴム状弾性体１１の弾性変形に応じた大きさの反力が発生し、加えて、静止側金具３１のバネ力に応じた大きさの反力が発生する。

【0043】

次いで、さらに大きな荷重が入力すると、緩衝ストッパ１全体としての反力が大きく立ち上がる。

【0044】

上記構成の緩衝ストッパ１では、荷重を受けてゴム状弾性体１１が弾性変形し、同時に静止側金具３１も弾性変形し、双方合わせて衝撃エネルギーを吸収する。したがって図６に示す緩衝ストッパ１の変位量と反力からなる線図Ｂに囲まれる面積の大きさでエネルギー吸収量が決まるため、エネルギー吸収性を増大させることが可能とされている。

【0045】

また、ゴム状弾性体１１の内周側に可動側金具２１の筒状部２２が配置されているため、ゴム状弾性体１１が内周側へ弾性変形したり食み出したりするのを防止することが可能とされている。

【0046】

尚、上記作動において、筒状部２２と静止側金具３１の間の軸方向間隙ｃ_２にゴム状弾性体１１の一部１１ａが充填されている場合は、ゴム状弾性体１１の一部１１ａが限度まで圧縮された状態で筒状部２２が静止側金具３１を押圧する。筒状部２２と静止側金具３１の間の軸方向間隙ｃ_２にゴム状弾性体１１の一部１１ａが充填されていない場合は、筒状部２２が静止側金具３１に直接接触し、静止側金具３１を押圧する。

【0047】

上記実施の形態では、ゴム状弾性体１１の両端に取り付けられる金具２１，３１のうちの静止側金具３１をバネ状としたが、反対に可動側金具２１をバネ状としても良い。また、金具２１，３１を双方共にバネ状としても良い。

【符号の説明】

【0048】

１ 緩衝ストッパ
１１ ゴム状弾性体
１１ａ ゴム状弾性体の一部
２１ 可動側金具
２２ 筒状部
２３ 段差
３１ 静止側金具
３２ 板バネ
３３ 平坦部
５１ ステアリングラック（可動部材）
５２，６２ 端面部
５３ 内周壁部
６１ ラックハウジング（静止部材）
６３ 外周壁部
ｃ_１ 径方向間隙
ｃ_２ 軸方向間隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】