JP6540262B2 - バンプストッパ - Google Patents

Description

本発明は、衝撃を吸収するためのバンプストッパに関する。

自動車のサスペンションには、車体が沈んだ際の衝撃を吸収するためにバンプストッパが設けられている。このバンプストッパは、圧縮されることにより衝撃を吸収するようにショックアブソーバに取付けられている。

図６及び図７を参照して、従来例に係るバンプストッパについて説明する。図６は従来例に係るバンプストッパ６００における圧縮時の様子を示す模式的断面図である。なお、図６においては、左側にバンプストッパ６００が圧縮されていない状態を示し、右側にいくにつれて、圧縮量が増えていった状態をそれぞれ模式的断面図（中心軸線を含む面で切断した断面図）にて示している。ショックアブソーバは、ピストンロッド２００と、シリンダ３００とを備える油圧ダンパー式の緩衝器である。そして、車体が沈んだ場合には、ピストンロッド２００が支持部材４００及びバンプストッパ６００と共にシリンダ３００の内部側に向かって移動する。そして、バンプストッパ６００の先端がシリンダ３００の端面に衝突し、バンプストッパ６００が圧縮されることで、衝撃が吸収される。

バンプストッパ６００は、圧縮される際の変形状態が安定するように、外周面が蛇腹形状で構成されており、外周面には複数の山部及び谷部が形成されている。以下、便宜上、先端側から順に、第１山部６１１，第１谷部６２１，第２山部６１２，第２谷部６２２，第３山部６１３と称する。また、内周面においては、第１山部６１１と第２山部６１２の内側に、それぞれ環状凹部が設けられている。以下便宜上、第１環状凹部６３１，第２環状凹部６３２と称する。

バンプストッパ６００は、発泡ポリウレタンからなるもので、射出成形などの金型成形により得られる。そして、成形時において、金型のキャビティに成形材料が充填される際には、後端側から先端側に向かって成形材料が充填される。そのため、充填時の材料流動性を考慮して、上記複数の山部及び谷部は先端側ほど径が小さくなるように構成されている。従って、谷部が設けられている部位においては、第１谷部６２１の部位の肉厚が薄く、第２谷部６２２の部位の肉厚が厚くなっている。

従って、バンプストッパ６００が圧縮する場合には、まず、第１谷部６２１の部位が圧縮するように変形し（図６中真ん中の図参照）、次いで第２谷部６２２の部位が圧縮するように変形する（同図右側の図参照）。ここで、図７を参照して、バンプストッパ６００の圧縮量とバネ定数（バンプストッパ全体をバネとして考えた時のバネ定数）との関係について説明する。なお、図７は従来例に係るバンプストッパ６００における圧縮量とバネ定数との関係を概略的に示すグラフである。

バンプストッパ６００が衝撃を受けて、圧縮し始めた際には、バネ定数は増加する。そして、第１谷部６２１が変形し始めるとバネ定数は低下する。グラフ中のＡは第１谷部６２１が変形し始めたタイミングに相当する。そして、第１山部６１１と第２山部６１２が密着すると、バネ定数は再び増加する。グラフ中のＢは第１山部６１１と第２山部６１２が密着したタイミングに相当する。その後、第２谷部６２２が変形し始めるとバネ定数は再び低下する。グラフ中のＣは第２谷部６２２が変形し始めたタイミングに相当する。そして、第２山部６１２と第３山部６１３が密着すると、バネ定数は再び増加する。グラフ中のＤは第２山部６１２と第３山部６１３が密着したタイミングに相当する。

このように、従来例に係るバンプストッパ６００においては、複数の谷部の部位が順に圧縮するように変形するため、上記バネ定数が段階的に切り替わるような現象が生じている。つまり、バンプストッパ６００の圧縮量の増加に対して、バンプストッパ６００を圧縮させるのに必要な荷重は滑らかには増加しないことになる。衝撃吸収時の観点から言えば、バンプストッパ６００が圧縮されていく過程で、バンプストッパ６００への圧縮荷重が滑らかに変化しないことになる。従って、車両の操縦安定性に悪影響を及ぼす原因になっている。

特開２０１３−１７０６７０号公報

本発明の目的は、圧縮量の増加に対するバネ定数の変化を滑らかにすることのできるバンプストッパを提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明のバンプストッパは、
外周面が蛇腹形状で構成されており、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるバンプストッパにおいて、
内周面側には、前記複数の谷部の内側にそれぞれ環状凹部が形成されると共に、
前記複数の谷部の内側にそれぞれ形成された環状凹部において、各環状凹部のうち最も径が大きな部位の内径は、先端側の環状凹部ほど小さく設定されていることを特徴とする。

本発明によれば、外周面側の蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるため、本来的には、先端側の方ほど剛性が低く、バンプストッパが圧縮する際には、先端側から後端側に向かって順に谷部が圧縮するように変形する。しかしながら、本発明においては、内周面側に、複数の谷部の内側にそれぞれ環状凹部が形成されている。従って、各谷部が設けられている部位の剛性の不均一が軽減される。これにより、各谷部における圧縮のタイミングを近付ける（好ましくは同時にする）ことができ、バンプストッパの圧縮量に対するバネ定数（バンプストッパ全体をバネとして考えた時のバネ定数）の変化を抑制することができる。

そして、前記複数の谷部の内側にそれぞれ形成された環状凹部において、各環状凹部のうち最も径が大きな部位の内径は、先端側の環状凹部ほど小さく設定されているので、各谷部における剛性の不均一を好適に軽減させることができる。

外周面側の谷部と、該谷部の内側における内周面側の環状凹部との間の肉厚は５ｍｍ以上に設定されているとよい。

これにより、成形不良を抑制できる。

バンプストッパの中心軸線を含む面でバンプストッパを切断した断面において、前記複数の谷部の内側にそれぞれ形成された環状凹部は、凹部の底から内周面側に向かって凹部の両側が開くように形成されており、その開き角度が９０°以上となるように設定されているとよい。

これにより、成形後において、金型から成形品であるバンプストッパを取り出す際の離型性を高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、圧縮量の増加に対するバネ定数の変化を滑らかにすることができる。

図１は本発明の実施例に係るバンプストッパの模式的断面図である。 図２は本発明の実施例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。 図３は本発明の比較例に係るバンプストッパの模式的断面図である。 図４は本発明の比較例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。 図５は本発明の実施例及び比較例に係るバンプストッパにおける圧縮量に対するバネ定数の変化を示すグラフである。 図６は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮時の様子を示す模式的断面図である。 図７は従来例に係るバンプストッパにおける圧縮量とバネ定数との関係を概略的に示すグラフである。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るバンプストッパについて説明する。本実施例においては、自動車のサスペンションに設けられたショックアブソーバにバンプストッパが取り付けられる場合を例にして説明する。

＜バンプストッパの適用例＞
特に、図２を参照して、本発明の実施例に係るバンプストッパの適用例を説明する。図２は、自動車のサスペンションのうち、バンプストッパが取り付けられている付近を模式的断面図にて示している。なお、図２において、左側の図はバンプストッパが圧縮されていない状態を示し、右側の図はバンプストッパの圧縮量が一定量に達した際の状態を示している。なお、各図においては、それぞれ模式的断面図（中心軸線を含む面で切断した断面の一部の断面図）を示している。

サスペンションには、車体の振動を抑制するためにショックアブソーバが設けられている。このショックアブソーバは、ピストンロッド２００と、シリンダ３００とを備える油圧ダンパー式の緩衝器である。車体が沈んだ際には、ピストンロッド２００がシリンダ３００の内部側に向かって移動する。つまりショックアブソーバが縮み、油圧抵抗によって衝撃を吸収することができる。

そして、ピストンロッド２００には支持部材４００が固定されており、この支持部材４００とシリンダ３００の端面との間に、バンプストッパ１００が取り付けられている。バンプストッパ１００は、発泡ポリウレタン製の環状の部材であり、その内周側にピストン
ロッド２００が挿入されるように、ショックアブソーバに取付けられる。このバンプストッパ１００は、後端側の端面１６０が支持部材４００に当接するように配置される。なお、バンプストッパ１００は、支持部材４００に対して、固定してもしなくてもよい。

以上の構成により、車体が沈みショックアブソーバが縮んでいくと、ピストンロッド２００がシリンダ３００の内部に移動するに従って、バンプストッパ１００もシリンダ３００側に移動する。そして、ショックアブソーバが縮むと、バンプストッパの先端１５０がシリンダ３００の端面に衝突する。これにより、バンプストッパ１００が圧縮されるため、衝撃を吸収することができる。

＜バンプストッパ＞
特に、図１を参照して、本実施例に係るバンプストッパ１００について、より詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係るバンプストッパ１００の模式的断面図である。図１においては、バンプストッパ１００の中心軸線を含む面でバンプストッパ１００を切断した断面図を示している。また、図中丸で囲った部分について、部分的に拡大した断面図も示している。なお、バンプストッパ１００は回転対称形状である。

本実施例に係るバンプストッパ１００は、圧縮される際の変形状態が安定するように、外周面が蛇腹形状で構成されており、外周面には複数の（環状の）山部及び（環状の）谷部が形成されている。以下、便宜上、先端側から順に、第１山部１１１，第１谷部１２１，第２山部１１２，第２谷部１２２，第３山部１１３，第３谷部１２３，第４山部１１４と称する。なお、先端側とは、上記の通り、シリンダ３００の端面に衝突する側である。

本実施例に係るバンプストッパ１００においては、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されている。これは、バンプストッパ１００は発泡ポリウレタンで構成されており、金型内に成形材料を供給する際に材料の粘度が比較的高いことに起因している。すなわち、バンプストッパ１００は、金型内のキャビティに成形材料を充填させた後に成形（例えば、射出成形による成形）される。この成形時の材料の充填工程においては、成形材料は（バンプストッパ１００の）後端側から先端側に向かって充填される。すなわち、成形金型は、成形により得られるバンプストッパ１００における先端側が下方となるように設置されており、重力によって落下する成形材料は、後端側から先端側に向かってキャビティ内に充填されることになる。従って、充填時の成形材料の流動性を考慮して、キヤビティ内において成形材料の流れが妨げられないように、後端側（つまり金型内において上方側）の谷部の径を大きくしている。

そして、本実施例に係るバンプストッパ１００の内周面側には、複数の山部のうち先端側のいくつかの山部の内側にそれぞれ環状凹部が形成されている。より具体的には、第１山部１１１と第２山部１１２と第３山部１１３の内側にそれぞれ環状凹部が形成されている。以下、便宜上、第１山部１１１の内側の環状凹部を第１環状凹部１３１と称し、第２山部１１２の内側の環状凹部を第２環状凹部１３２と称し、第３山部１１３の内側の環状凹部を第３環状凹部１３３と称する。

また、本実施例に係るバンプストッパ１００の内周面側には、複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の内側にもそれぞれ環状凹部が形成されている。以下、便宜上、第１谷部１２１の内側の環状凹部を第４環状凹部１４１と称し、第２谷部１２２の内側の環状凹部を第５環状凹部１４２と称し、第３谷部１２３の内側の環状凹部を第６環状凹部１４３と称する。

ここで、複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の内側にそれぞれ形成された環状凹部（第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１
４３）において、各環状凹部のうち最も径が大きな部位の内径は、先端側の環状凹部ほど小さく設定されている。すなわち、第４環状凹部１４１のうち最も径が大きな部位の内径をＤ１とし、第５環状凹部１４２のうち最も径が大きな部位の内径をＤ２とし、第６環状凹部１４３のうち最も径が大きな部位の内径をＤ３とする（図１参照）。このとき、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たす。

また、外周面側の谷部と、該谷部の内側における内周面側の環状凹部との間の肉厚は５ｍｍ以上に設定されている。つまり、第１谷部１２１と第４環状凹部１４１との間の肉厚Ｔ（図１中の拡大断面図参照），第２谷部１２２と第５環状凹部１４２との間の肉厚、及び第３谷部１２３と第６環状凹部１４３との間の肉厚は、いずれも５ｍｍ以上に設定されている。これにより、バンプストッパ１００を成形する際の成形不良を抑制することができる。

更に、本実施例においては、バンプストッパ１００の中心軸線を含む面でバンプストッパ１００を切断した断面において、複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の内側にそれぞれ形成された環状凹部（第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１４３）は、凹部の底から内周面側に向かって凹部の両側が開くように形成されている。そして、その開き角度αが９０°以上となるように設定されている（図１中の拡大断面図参照）。これにより、成形後において、金型から成形品であるバンプストッパ１００を取り出す際の離型性を高めることができる。

＜本実施例に係るバンプストッパの優れた点＞
本実施例に係るバンプストッパ１００によれば、外周面側の蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるため、本来的には、先端側の方ほど剛性が低く、バンプストッパ１００が圧縮する際には、先端側から後端側に向かって順に谷部が圧縮するように変形する。

しかしながら、本実施例に係るバンプストッパ１００の内周面側には、複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の内側にそれぞれ環状凹部（第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１４３）が形成されている。従って、各谷部が設けられている部位の剛性の不均一が軽減される。つまり、従来例のように、複数の谷部の内側に環状凹部が形成されていない場合には、谷部が設けられている部位の肉厚は、先端側ほど薄く、剛性が低くなっている。これに対して、バンプストッパ１００の内周面側に、各谷部の内側にそれぞれ環状凹部（第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１４３）が形成されることで、各谷部が設けられている部位の剛性を調整することができ、各部位の剛性の不均一を軽減させることが可能となる。これにより、各谷部における圧縮のタイミングを近付ける（好ましくは同時にする）ことができ、バンプストッパの圧縮量に対するバネ定数（バンプストッパ全体をバネとして考えた時のバネ定数）の変化を抑制することができる。なお、バンプストッパ１００の外周面側の複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の深さを調整することで、各谷部が設けられている部位の剛性を調整することも考えられる。しかしながら、谷部の深さを深くするほど、成形時に気体が入り込んで成形不良が発生したり、離形性が悪化したりし易くなる。そのため、谷部の深さの調整には限度がある。

ここで、本実施例においては、複数の谷部（第１谷部１２１と第２谷部１２２と第３谷部１２３）の内側にそれぞれ形成された環状凹部（第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１４３）において、各環状凹部のうち最も径が大きな部位の内径は、先端側の環状凹部ほど小さく設定されている。つまり、図１において、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３を満たすように設定されている。これにより、各谷部における剛性が調整され、各谷部における剛性の不均一を好適に軽減させることができる。

このように、各谷部の部位の圧縮タイミングを近付けることができる（または略同時にすることができる）ことから、バンプストッパ１００が圧縮される過程で、バンプストッパ１００全体の圧縮方向のバネ定数が段階的に切り替わってしまうことを抑制（またはなくす）ことができる。従って、本実施例に係るバンプストッパ１００においては、圧縮量の増加に対して荷重（圧縮に必要な荷重）は滑らかに増加する特性を有する。これは、衝撃吸収時の観点から言えば、バンプストッパ１００が圧縮されていく過程で、バンプストッパ１００への圧縮荷重が滑らかに変化することになる。従って、車両の操舵性に悪影響を及ぼしてしまうことを抑制できる。

以下、本実施例に係るバンプストッパ１００と比較例（従来例）に係るバンプストッパ５００について、圧縮量に対するバネ定数の変化をＦＥＭ解析により解析した結果を説明する。

図３は本発明の比較例に係るバンプストッパ５００の模式的断面図である。この比較例に係るバンプストッパ５００は、本実施例に係るバンプストッパ１００に備えられている第４環状凹部１４１と第５環状凹部１４２と第６環状凹部１４３が設けられていない点のみが、本実施例に係るバンプストッパ１００と異なっている。その他の構成については、本実施例に係るバンプストッパ１００の構成と同一であるので、同一の構成については、同一の符号を付している。

図４は本発明の比較例に係るバンプストッパ５００における圧縮時の様子を示す模式的断面図である。なお、図４において、左側の図はバンプストッパが圧縮されていない状態を示し、右側の図はバンプストッパの圧縮量が一定量に達した際の状態を示している。なお、各図においては、それぞれ模式的断面図（中心軸線を含む面で切断した断面の一部の断面図）を示している。

図５は本発明の実施例に係るバンプストッパ１００及び比較例に係るバンプストッパ５００における圧縮量に対するバネ定数の変化を示すグラフである。実線Ｌ１で示すグラフが本実施例に係るバンプストッパ１００における圧縮量に対するバネ定数の変化を示すグラフであり、点線Ｌ２で示すグラフが比較例に係るバンプストッパ５００における圧縮量に対するバネ定数の変化を示すグラフである。

比較例に係るバンプストッパ５００の場合には、バネ定数が下がり始めてから上昇に転じるまでの変化量Ｙ２が８．４９Ｎ／ｍｍであるのに対して、本実施例に係るバンプストッパ１００の場合には、バネ定数が下がり始めてから上昇に転じるまでの変化量Ｙ１が４．２４Ｎ／ｍｍであった。このように、本実施例に係るバンプストッパ１００を採用することで、バネ定数の変化を抑制することができることが分かる。なお、比較例に係るバンプストッパ５００の場合には、バネ定数が下がり始めてから上昇に転じた際の圧縮量は１３ｍｍであった。図２及び図４の右側の図は、バンプストッパ１００，５００の圧縮量が１３ｍｍの際の状態を示したものである。

（その他）
上記実施例においては、バンプストッパ１００の外周に３つの谷部が設けられる場合の構成を示したが、本発明は２つの谷部が設けられているバンプストッパや４つ以上の谷部が設けられているバンプストッパにも適用可能である。この場合でも、上記の通り、成形上の観点から、先端側の谷部ほど径（谷底部分の外径）が小さくなるように構成される。

１００ バンプストッパ
１１１ 第１山部
１１２ 第２山部
１１３ 第３山部
１１４ 第４山部
１２１ 第１谷部
１２２ 第２谷部
１２３ 第３谷部
１３１ 第１環状凹部
１３２ 第２環状凹部
１３３ 第３環状凹部
１４１ 第４環状凹部
１４２ 第５環状凹部
１４３ 第６環状凹部
１５０ 先端
１６０ 端面
２００ ピストンロッド
３００ シリンダ
４００ 支持部材

Claims (3)

1. 外周面が蛇腹形状で構成されており、蛇腹形状における複数の山部及び谷部は、先端側ほど径が小さくなるように構成されるバンプストッパにおいて、
   内周面側には、前記複数の谷部の内側にそれぞれ環状凹部が形成されると共に、
   前記複数の谷部の内側にそれぞれ形成された環状凹部において、各環状凹部のうち最も径が大きな部位の内径は、先端側の環状凹部ほど小さく設定されていることを特徴とするバンプストッパ。
2. 外周面側の谷部と、該谷部の内側における内周面側の環状凹部との間の肉厚は５ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のバンプストッパ。
3. バンプストッパの中心軸線を含む面でバンプストッパを切断した断面において、前記複数の谷部の内側にそれぞれ形成された環状凹部は、凹部の底から内周面側に向かって凹部の両側が開くように形成されており、その開き角度が９０°以上となるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバンプストッパ。

Images