JP2007290432A - ステアリング用防音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車室Ａ内の騒音を低減することが可能なステアリング用防音装置を提供する。
【解決手段】ステアリングシャフト３１が貫通された共鳴器１０を備え、この共鳴器１０に音響孔１０ａが開設されている。音響孔１０ａが開設された共鳴器１０はヘルムホルツ共鳴器を構成するものであり、共鳴器１０の容積及び音響孔１０ａのサイズによって決まる共鳴器１０内の空洞１０ｂの共鳴周波数を適切に設定することによって、定常走行時のエンジン振動等に起因する車室Ａ内の騒音を有効に低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のステアリングの振動による騒音を抑制するための装置に関する。

自動車のエンジンアイドリング時におけるステアリングの振動を抑制するための技術としては、下記の特許文献１に記載のものが知られており、また、エンジンルームからの車室への伝達音を低減する技術としては、下記の特許文献２に記載のものが知られている。
実開平５−７８６６４号公報 実開平５−３０６８０号公報

すなわち、特許文献１は、自動車のエンジンアイドリング時におけるステアリング装置の振動を低減するためのダイナミックダンパを備え、このダイナミックダンパの共振周波数が、アイドリング周波数の変化に追従するように変化するようになっているので、ステアリングホイールの振動を、常に低いレベルに抑制することができるものである。

また、特許文献２は、自動車の車室とエンジンルームとの間を仕切る仕切壁（ダッシュパネル）に、ステアリングシャフトが貫通するために開設された穴と、前記ステアリングシャフトとの間の隙間から、エンジンルーム内の騒音が車室内へ漏れるのを、シール部材によって防止しているものである。

しかしながら、特許文献１に記載された技術によれば、アイドリングによるステアリング装置の振動を低減することはできるが、ステアリングシャフト自体に発生する高周波域の共振（１０００Ｈｚ程度）によりステアリングホイールから車室内に放射される騒音や、定常走行時（例えば４０ｋｍ／ｈ程度）のエンジン騒音（２００Ｈｚ程度）を低減することはできなかった。

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、その技術的課題とするところは、車室内の騒音を低減することが可能なステアリング用防音装置を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るステアリング用防音装置は、ステアリングシャフトが貫通された共鳴器を備え、この共鳴器に音響孔が開設されたものである。

また、請求項２の発明に係るステアリング用防音装置は、請求項１に記載の構成において、共鳴器が、軸方向一端が開放された共鳴器本体と、その開放端部を閉塞するように設けられたダイナミックダンパとからなり、このダイナミックダンパが、ステアリングシャフトに固定された内環と、前記共鳴器本体側に配置された環状質量体と、前記内環と環状質量体を弾性的に連結している弾性体とからなるものである。

また、請求項３の発明に係るステアリング用防音装置は、請求項１に記載の構成において、音響孔がステアリングシャフト挿通部に形成されたものである。

また、請求項４の発明に係るステアリング用防音装置は、請求項１に記載の構成において、共鳴器におけるステアリングシャフト挿通部に、ステアリングシャフトの外周を密封する密封手段を有するものである。

本発明に係るステアリング用防音装置によれば、音響孔が開設された共鳴器はヘルムホルツ共鳴器を構成するものであり、共鳴器の容積及び音響孔のサイズによって決まる共鳴器内の空洞の共鳴周波数を適切に設定することによって、エンジン振動等に起因する車室内の騒音を有効に低減することができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成のように、共鳴器の一部をダイナミックダンパで構成し、このダイナミックダンパの共振周波数を、ステアリングシャフトの共振周波数域に設定することによって、ステアリングシャフト自体の共振を低減することができる。

また、本発明において、請求項３に記載の構成のように、音響孔がステアリングシャフト挿通部を兼ねるものであれば、共鳴器にステアリングシャフト挿通用の穴のほかに音響孔を開設する必要がない。

また、本発明において、請求項４に記載の構成のように、共鳴器におけるステアリングシャフト挿通部に、ステアリングシャフトの外周を密封する密封手段を設けることによって、この密封手段が遮音機能を兼備するので、一層優れた防音効果が実現される。

以下、本発明に係るステアリング用防音装置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。まず図１は、第一の形態をステアリング装置の一部と共に示す断面図、図２は、図１の要部を示す断面図である。

図１において、参照符号２は、車室ＡとエンジンルームＢとの間を仕切っているダッシュパネル、参照符号３はダッシュパネル２の開口部２ａを貫通したステアリングシャフト３１と、その車室Ａ側の端部に取り付けられた操舵ハンドル部としてのステアリングホイール３２を有するステアリング装置である。ダッシュパネル２の開口部２ａにはカップ状のハウジング２１が設けられ、ステアリングシャフト３１はこのハウジング２１を貫通している。

本発明の第一の形態に係る防音装置１は、ステアリングシャフト３１が貫通した共鳴器１０を備え、この共鳴器１０に音響孔１０ａが開設されたものである。詳しくは、図２に示されるように、共鳴器１０は、軸方向一端が開放された共鳴器本体１１と、その開放端部１１ｃを閉塞するように設けられたダイナミックダンパ１２とからなる。

共鳴器１０における共鳴器本体１１は、軟質の合成樹脂又はゴム状弾性材料で有底円筒状に成形されたものであって、底部１１ａの内周に形成された小径の筒状取付部１１ｂが、金属バンド１１１によってステアリングシャフト３１の外周面に締付固定されている。

共鳴器１０におけるダイナミックダンパ１２は、ステアリングシャフト３１の外周面にセットスクリュ１２４によって固定された内環１２１と、共鳴器本体１１の開放端部１１ｃ（底部１１ａと反対側の端部）の内周に配置され金属バンド１１２によって締付固定された金属製の環状質量体１２２と、半径方向に互いに対向する前記内環１２１の外周面と環状質量体１２２の内周面の間にゴム状弾性材料で一体に成形されることによって、この内環１２１と環状質量体１２２を弾性的に連結している弾性体１２３とからなる。また、音響孔１０ａは、内環１２１に開設されている。

したがって、共鳴器１０は、ステアリングシャフト３１と一体的に回転するもので、共鳴周波数を中心とする周波数帯域の音を取り込んで共鳴作用により音を吸収するヘルムホルツ共鳴吸音機能を有する。そして、音響孔１０ａの内周に存在する気柱の質量と、内部空洞１０ｂの容積に依存される空気ばねのばね定数とによって決まる共鳴器１０の共鳴周波数（吸音周波数）は、自動車の定常走行時（例えば４０ｋｍ／ｈ程度）のエンジン騒音（２，０００ｒｐｍの６次成分の振動：２００Ｈｚ程度）の周波数域にチューニングされている。詳しくは、音響孔１０ａの断面積をＳ、長さをＬ、内部空洞１０ｂの容積Ｖ、音速をＣとすると、共鳴周波数ｆは、
ｆ＝Ｃ／２π×√（Ｓ／ＬＶ）
であり、したがって、例えば内部空洞１０ｂの容積Ｖは一定としても、Ｓ、Ｌによって適切に吸音域のチューニングを行うことができる。

また、共鳴器１０における壁面の一部を構成するダイナミックダンパ１２は、その環状質量体１２２をマスとし、弾性体１２３及び共鳴器本体１１をばねとするばね−マス系の径方向（上下方向）共振周波数が、ステアリングシャフト３１の共振周波数域（１０００Ｈｚ程度）に設定されている。

したがって、以上のように構成されたステアリング用防音装置１によれば、ステアリングシャフト３１自体に発生する高周波域の共振が、ダイナミックダンパ１２によって抑制されるので、ステアリングホイール３２を介して車室Ａ内に放射される騒音を低減することができると共に、定常走行時のエンジン騒音が、共鳴器１０によって共鳴吸収される。このため、車室Ａ内の静粛性を向上することができる。

なお、上記第一の形態においては、音響孔１０ａをダイナミックダンパ１２における内環１２１に開設したが、これを、例えば共鳴器本体１１に開設しても良く、その場合、共鳴器本体１１の小径の筒状取付部１１ｂを、ステアリングシャフト３１の外周面に対して遊嵌することによって、この筒状取付部１１ｂとステアリングシャフト３１の間の隙間を音響孔１０ａとすることもできる。この場合は、共鳴器本体１１も、環状質量体１２２と共にダイナミックダンパ１２におけるばね−マス系のマスの一部を構成することになる。

次に、図３は、本発明に係るステアリング用防音装置の第二の形態をステアリング装置の一部と共に示す断面図である。

この第二の形態に係る防音装置１も、図３に示されるように、ステアリングシャフト３１が貫通された共鳴器１０を備え、この共鳴器１０に音響孔１０ａが開設されたものである。詳しくは、共鳴器１０は、車室Ａ側を向いた軸方向一端が開放された共鳴器本体１３と、その大径端部を閉塞するように設けられた遮音壁１４と、この遮音壁１４の内周のステアリングシャフト挿通筒部１４ａに取り付けられたダストシール１５からなる。なお、ステアリングシャフト挿通筒部１４ａは請求項４に記載されたステアリングシャフト挿通部に相当し、ダストシール１５は、請求項４に記載された密封手段に相当するものである。

共鳴器１０における共鳴器本体１３は、合成樹脂又はゴム状弾性材料で円錐筒状に成形されたものであって、大径端部に形成されたフランジ１３ａが、遮音壁１４と重合した状態で、螺子部材１３１によってダッシュパネル２の開口部２ａを塞ぐように、かつ斜め下方を向いた小径端部がエンジンルームＢ側へ突出するように取り付けられている。また、共鳴器本体１３の小径端部に形成された円筒部１３ｂには、遮音壁１４ステアリングシャフト３１が遊挿されており、このステアリングシャフト３１と円筒部１３ｂとの隙間が音響孔１０ａとなっている。

また、共鳴器１０における遮音壁１４は、合成樹脂又はゴム状弾性材料で円盤状に形成されたものであって、内周に、ステアリングシャフト挿通筒部１４ａが共鳴器本体１３の円筒部１３ｂと同軸上に並ぶように傾斜して形成されており、その内周に取り付けられたゴム状弾性材料からなるダストシール１５は、内周端部がステアリングシャフト３１の外周面に摺動可能に密接されている。

そしてこの形態においては、共鳴器１０は非回転であり、共鳴作用によって音を吸収するヘルムホルツ共鳴吸音機能を有するものである。共鳴器１０の共鳴周波数（吸音周波数）ｆは、音響孔１０ａの断面積（円筒部１３ｂの内周孔の断面積からステアリングシャフト３１の断面積を引いた値）、円筒部１３ｂの長さ、あるいは内部空洞１０ｂの容積によって、好ましくは自動車の定常走行時（例えば４０ｋｍ／ｈ程度）のエンジン騒音（２，０００ｒｐｍの６次成分の振動：２００Ｈｚ程度）の周波数域にチューニングされている。

したがって、以上のように構成された第二の形態のステアリング用防音装置１によれば、定常走行時のエンジン騒音が、共鳴器１０によって共鳴吸収される。また、共鳴吸収されない周波数域の騒音は、遮音壁１４及びダストシール１５によって車室Ａへの放射が低減される。このため、車室Ａ内の静粛性を向上することができる。

本発明に係るステアリング用防音装置の第一の形態をステアリング装置の一部と共に示す断面図である。 図１の要部を示す断面図である。 本発明に係るステアリング用防音装置の第二の形態をステアリング装置の一部と共に示す断面図である。

符号の説明

１ 防音装置
１０ 共鳴器
１０ａ 音響孔
１０ｂ 内部空洞
１１，１３ 共鳴器本体
１２ ダイナミックダンパ
１２１ 内環
１２２ 環状質量体
１２３ 弾性体
１４ 遮音壁
１４ａ ステアリングシャフト挿通筒部
１５ ダストシール（密封手段）
２ ダッシュパネル
３ ステアリング装置
３１ ステアリングシャフト
Ａ 車室
Ｂ エンジンルーム

Claims (4)

1. ステアリングシャフト（３１）が貫通された共鳴器（１０）を備え、この共鳴器（１０）に音響孔（１０ａ）が開設されたことを特徴とするステアリング用防音装置。
2. 共鳴器（１０）が、軸方向一端が開放された共鳴器本体（１１）と、その開放端部（１１ｃ）を閉塞するように設けられたダイナミックダンパ（１２）とからなり、このダイナミックダンパ（１２）が、ステアリングシャフト（３１）に固定された内環（１２１）と、前記共鳴器本体（１１）側に配置された環状質量体（１２２）と、前記内環（１２１）と環状質量体（１２２）を弾性的に連結している弾性体（１２３）とからなることを特徴とする請求項１に記載のステアリング用防音装置。
3. 音響孔（１０ａ）が共鳴器（１０）におけるステアリングシャフト挿通部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のステアリング用防音装置。
4. 共鳴器（１０）におけるステアリングシャフト挿通部に、ステアリングシャフト（３１）の外周を密封する密封手段（１５）を有することを特徴とする請求項１に記載のステアリング用防音装置。

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