JP2008030500A

JP2008030500A - 防振装置

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Publication number: JP2008030500A
Application number: JP2006202733A
Authority: JP
Inventors: Shozo Ishii; 昌三石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】防振作用時におけるヒステリシスの発生を防止して良好なステアリングのフィーリングを確保し得る防振装置を提供する。
【解決手段】この防振装置１１は、外筒部材１２と、該外筒部材の内周側に配置され、外筒部材の内径よりも小さい外径を有する内筒部材１３と、該内筒部材と外筒部材との間に嵌挿され、内外の両筒部材の外周面に接着固定されると共に外筒部材の内周面に対して圧入された第１弾性部材１４と、内筒部材の両端部に軸方向外側からそれぞれ嵌挿された一対の第１、第２プレート部材１５，１６と、該各プレート部材の内端面に接着固定された円板状の一対の第２弾性部材１７，１８と、を備えている。外筒部材に対して第１弾性部材を接着固定したことによって、外筒部材の内周面と第１弾性部材の外周面との間のすべりをなくし、剪断変形時とその復元時との間におけるヒステリシスの発生を防止した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両用のステアリング装置に適用され、ステアリングハウジングと車体との間に設けられて、ステアリングハウジングから車体に入力される振動を吸収する防振装置の改良に関する。

例えば車両用のステアリング装置に適用される従来の防振装置としては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

この防振装置は、車体側に固定された筒状のインナ部材（内筒部材）と、該インナ部材の外周に加硫接着によって結合された所定の弾性係数を有する筒状の第１弾性部材と、ステアリングハウジング側に固定されると共に、前記第１弾性部材の外周側に締め代をもって圧入状態に固定された筒状のアウタ部材（外筒部材）と、防振装置の上部及び下部を閉塞するように前記インナ部材の両端部外周にそれぞれ嵌挿されると共に前記第１弾性部材とアウタ部材に跨って配設され、第１弾性部材よりも低い弾性係数を有する円板状に形成された一対の第２弾性部材と、から主として構成されている。

前記第１弾性部材は、周壁の外周面にいわゆるすぐり部が軸心対称に形成され、該第１弾性部材の径方向に作用する応力の方向、つまり車両前後方向及び車両幅方向に対して異なったばね特性を有し、ステアリングハウジングに対する車両の前後方向及び幅方向にそれぞれ作用する応力を吸収するようになっている。一方、前記各第２弾性部材は、防振装置の軸方向、つまり車両上下方向に作用する応力に対して反力を発生し、ステアリングハウジング周方向に作用する応力などを吸収する役割を果たしている。

以上の構成により、前記防振装置には車両走行時に各車輪を介して伝達される振動によって主にステアリングハウジングの周方向に捩るような応力が発生するが、三次元的にそれぞれ異なるばね特性をもたせることで、作用する応力の方向に応じて適切な防振作用が得られ、車両の操縦安定性の向上が図られている。
特開２００５−１３２３０１号公報

しかしながら、従来の防振装置にあっては、前記第１弾性部材がアウタ部材に対して接着固定ではなく圧入状態になっているために、車両走行時における路面からの突き上げなどによって特に第１弾性部材の軸方向に荷重や衝撃が加えられた場合、アウタ部材の内周面と第１弾性部材の外周面との間に相対的なすべりが生じてしまうという問題があった。

これにより、前記第１弾性部材の剪断変形時のばね特性と復元時におけるばね特性とが変化してしまう、つまりヒステリシスが生じてしまうことから、この弾性変形の際の変位が前記防振装置内に残留してしまい、ステアリングのフィーリングの悪化を招来するおそれがあった。

本発明は、このような技術的課題に着目して案出されたものであって、防振作用時におけるヒステリシスの発生を防止して良好なステアリングのフィーリングを確保し得る防振装置を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、車体とステアリングハウジングとを連結するブラケットの筒状部に設けられ、前記ステアリングハウジングから車体に入力される振動を吸収する防振装置であって、前記筒状部の内周側に圧入固定される外筒部材と、該外筒部材の内周側に同軸に配設され、内周側に挿通保持された取付ボルトを介して車体に固定される内筒部材と、前記外筒部材と前記内筒部材との間に介装され、内周面が前記内筒部材の外周面に固定された第１弾性部材と、前記筒状部の軸方向両端部に配設された一対の第１プレート部材及び第２プレート部材と、該第１プレート部材及び第２プレート部材の各内側面と該各内側面に対向する前記外筒部材の各端面との間にそれぞれ挟持状態に設けられた一対の第２弾性部材と、を備え、前記第１弾性部材の外周面を、前記外筒部材の内周面に接着固定したことを特徴としている。

この発明によれば、前記第１弾性部材が前記外筒部材及び内筒部材にそれぞれ確実に固定されていることから、前記第１弾性部材が内外の前記両筒部材に対してすべりを生じることがないため、前記第１弾性部材が弾性変形する際に、特に剪断変形時とその復元時においてばね特性が変化することがなくなる、すなわちヒステリシスの発生を防止することができる。

また、前記第１弾性部材及び各第２弾性部材がそれぞれ別部材として独立して設けられているため、ブラケットのばね特性の調整幅を最大限に確保することができる。

請求項２に記載の発明は、前記第１弾性部材の軸方向端部と前記各第２弾性部材とを、所定の隙間を介して離間状態にそれぞれ配置したことを特徴としている。

この発明によれば、前記第１弾性部材の軸方向端部と前記各第２弾性部材とが前記隙間を介して離間状態にそれぞれ配置されていることから、前記第１弾性部材が軸方向に弾性変形する際に、該第１弾性部材と前記各第２弾性部材とが干渉することがないため、前記第１弾性部材のばね特性と前記各第２弾性部材のばね特性とが互いに干渉せず、これらのばね特性の調整を容易かつ適確に行うことができる。

以下、本発明に係る防振装置の実施の形態を図面に基づいて詳述する。なお、本実施の形態は、この防振装置を、車両のステアリング装置に適用したものを示している。

このステアリング装置は、図３に示すように、車体の幅方向に配設されたほぼ円筒状のステアリングハウジング１内に、一端側が図外のステアリングホイールに連係され、下端部にピニオンが形成された操舵軸２と、軸方向所定の範囲に形成されたラックを介して前記操舵軸２と連係すると共に、ステアリングホイールの回転に伴い前記ラックピニオン機構によって車体幅方向に移動可能に設けられたラック軸３と、を収容している。

そして、前記ラック軸３の両端部にはボールジョイント４，４を介してタイロッド５，５が連結され、このタイロッド５，５の軸方向外端部に接続される図外のナックルを介して左右の各車輪に連係されている。これによって、前記ステアリングホイールの回転角に応じてラック軸３が軸方向に移動し、タイロッド５，５を介して前記ナックルが左右に引っ張られることによって両車輪の向きが変更され、車両の走行方向を変更するようになっている。

また、前記ステアリング装置は、ステアリングハウジング１の軸方向両端側にそれぞれ一対に設けられると共に、該ステアリングハウジング１を挟んで径方向外側へそれぞれ反対向きに延設された四つのブラケット６…を介して図外の車体に固定されている。

これらのブラケット６…は、いずれも同一の形状を成しており、図３に示すように、ステアリングハウジング１から車体前方側斜め上方及び車体後方側斜め下方へ向かってそれぞれ延出し、一端部がステアリングハウジング１に固定された連結部７と、該連結部７の他端側に一体に形成された筒状部８と、をそれぞれ有している。前記筒状部８は、ほぼ円筒状に形成され、図１及び図２に示すように、両端部内周縁に周方向に沿って環状のテーパ部８ａ，８ａが形成されている。

そして、前記各ブラケット６の筒状部８内には、走行中にステアリングハウジング１を通じて路面から入力される振動を吸収又は抑制する防振装置１１…がそれぞれ収容されている。なお、これらの防振装置１１…もすべて同一のものを採用していることから、便宜上、以下では一つブラケット６及び防振装置１１についてのみ説明する。

この防振装置１１は、図１及び図２に示すように、前記筒状部８の内周側に収容保持された外筒部材１２と、該外筒部材１２の内周側にその内周面から離間して配設された内筒部材１３と、前記外筒部材１２と内筒部材１３の間に収容され、該外筒部材１２と内筒部材１３とを弾性的に連結する第１弾性部材１４と、前記内筒部材１３の軸方向両端部にそれぞれ固定された一対の第１プレート部材１５及び第２プレート部材１６と、該第１プレート部材１５及び第２プレート部材と前記外筒部材１２の間にそれぞれ挟持された一対の第２弾性部材１７，１８と、を備えている。

前記外筒部材１２は、金属材料によって比較的薄肉のほぼ円筒状に形成され、前記筒状部８の内径よりも大きい外径を有し、該筒状部８とほぼ同じ軸方向長さに形成されている。この外筒部材１２は、筒状部８内に圧入によって固定され、該筒状部８と共に径方向に沿って平坦状の両端面を形成している。

前記内筒部材１３は、金属材料によってほぼ円筒状に形成されると共に、前記外筒部材１２よりも若干長い軸方向長さに形成され、組み付け状態において両端部が外筒部材１２の両端部よりも突出して設けられている。そして、この内筒部材１３の内周側には取付ボルト２１が挿通されており、この取付ボルト２１によってブラケット６が車体のフレーム２２に取り付けられている。また、内筒部材１３の内径は取付ボルト２１の軸部の外径よりも若干大きく形成され、内筒部材１３の内周側に取付ボルト２１を挿通した際に、該取付ボルト２１の軸部の外周側にほぼ円筒状の隙間Ｃ１が形成されている。

前記第１弾性部材１４は、図４に示すように、硬質なゴム材料からなるほぼ円筒状に形成されると共に、外周壁に所定の大きさだけ刳り抜かれた凹状の一対のすぐり部１９が軸対称に形成され、このすぐり部１９と残余の突部２０とが径方向に対向して形成されている。そして、第１弾性部材１４は、ステアリングハウジング１に対して前記すぐり部１９が軸方向（車体幅方向）に、前記突部２０が軸直角方向（車体前後方向）となるように配置されている。

また、前記第１弾性部材１４は、図１及び図２に示すように、内周面が前記内筒部材１３の外周面に加硫接着によって固定される一方、前記突部２０の外周面が前記外筒部材１２の内周面に締め代をもって圧入されつつ接着剤によって接着固定されている。これによって、第１弾性部材１４は、外筒部材１２及び内筒部材１３と一体的に形成されている。なお、前記各すぐり部１９の外周面は、外筒部材１２に対して非接触状態となっている。

さらに、前記第１弾性部材１４は、前記外筒部材１２よりも若干短い軸方向長さに形成され、該外筒部材１２の両開口端縁から所定の隙間Ｃ２，Ｃ２をそれぞれ隔てて軸方向内側に配置されている。そして、第１弾性部材１４の軸方向両端部の前記各隙間Ｃ２，Ｃ２に臨む外周縁には、周方向に沿って環状のテーパ部１４ａが形成され、これによって、外筒部材１２に対する第１弾性部材１４の圧入作業が容易に行えるようになっている。

前記第１プレート部材１５及び第２プレート部材１６は、図１、図２及び図５に示すように、金属材料によってほぼ円板状に形成されると共に、内径が前記取付ボルト２１の軸部の外径とほぼ同じ大きさに形成され、外径が前記筒状部８の外径とほぼ同じ大きさに形成されている。また、前記各プレート部材１５，１６は、前記隙間Ｃ１とほぼ同じ大きさの板厚を有し、内周縁に一端面側に突出する周方向に連続して形成された円環状の環状突部１５ａ，１６ａがそれぞれ形成され、これら環状突部１５ａ，１６ａが前記内筒部材１３の各端部開口内にそれぞれ嵌挿されている。

このようにして、前記各プレート部材１５，１６は、前記筒状部８の両端部開口をそれぞれ閉塞するように該筒状部８の内周域を上下方向から挟み込み、両内周部に挿通保持された取付ボルト２１と該取付ボルト２１に螺着されたナット２３によって、車体のフレーム２２と合わせて前記内筒部材１３の両端部に共締め固定されている。

前記第２弾性部材１７，１８は、前記第１弾性部材１４よりも大きい弾性係数を有する硬質ゴムからなり、ほぼ円板状に形成され、第１プレート部材１５及び第２プレート部材１６に対してそれぞれ接着によって固定されている。そして、第２弾性部材１７，１８は、前記筒状部８及び外筒部材１２の両端面に跨るようにそれぞれ配置されると共に、該筒状部８及び外筒部材１２の各端面と前記各プレート部材１５，１６の環状突部１５ａ，１６ａ側の端面によってそれぞれ挟持状態に設けられている。

以上の構成から、前記防振装置１１は、図１及び図２に示すように、車体のフレーム２２に穿設された取付孔２２ａを介してフレーム２２の上方から下方へ内筒部材１３の内周部に取付ボルト２１を挿通し、該取付ボルト２１の下端部にナット２３を螺着して所定のトルクで締め付けることによってフレーム２２に締結され、この防振装置１１が取付ボルト２１の軸線方向及び該軸線方向と直交する軸線直角方向に三次元的に弾性変形することで、該防振装置１１を介して車体に取り付けられたブラケット６がステアリングハウジング１を弾性的に支持している。

次に、本実施の形態における防振装置の作用について、図１〜図３に基づいて説明する。

まず、前記ブラケット６は、ステアリングハウジング１の水平状態に対して車体前方側から後方側へ傾斜状に配置されていることから、該ブラケット６には、走行中の路面からの突き上げなどによってステアリングハウジング１の軸方向を回転軸とする捩れ方向の応力Ｆが主として作用する。そこで、以下では、この応力Ｆを三次元方向のベクトルを、図１及び図２に示すように、車体前後方向の応力Ｆ１、車体幅方向の応力Ｆ２及び車体上下方向の応力Ｆ３にそれぞれ分解し、該応力Ｆに基づく防振装置１１の作用を中心に説明する。

ブラケット６に車体前後方向への応力Ｆ１が作用すると、図１に示すように、該応力Ｆ１の入力方向へブラケット６が押圧され、第１弾性部材１４の周壁に法線方向の圧縮応力ｆ１が作用すると共に、第２弾性部材１７，１８に径方向への剪断応力ｆ２がそれぞれ作用する。これにより、第１弾性部材１４には、前記突部２０を有する周壁が圧縮変形して前記応力ｆ１と反対向きに大きさの等しい復元力ｒ１が発生すると共に、第２弾性部材１７，１８がそれぞれ剪断変形することによって、該第２弾性部材１７，１８にも前記応力ｆ２と反対向きに大きさの等しい復元力ｒ２が発生する。この結果、前記各弾性部材１４，１７，１８がそれぞれ弾性的に復元され、ステアリングハウジング１の車両前後方向への変位が抑制される。

また、ブラケット６の車体幅方向への応力Ｆ２が作用すると、図２に示すように、該応力Ｆ２の入力方向へブラケット６が押圧され、基本的には前記車体前後方向に応力Ｆ１が作用した場合と同様に、第１弾性部材１４には圧縮応力ｆ３が作用してその入力方向へ圧縮変形することで復元力ｒ３が発生すると共に、第２弾性部材１７，１８にも剪断応力ｆ４がそれぞれ作用してその入力方向へ剪断変形することで復元力ｒ４が発生し、これらの各復元力ｒ３，ｒ４によってステアリングハウジング１の車体幅方向への変位が抑制される。この場合、車体幅方向の第１弾性部材１４の外周面にすぐり部１９が設けられていることから、第１弾性部材１４の変形（変位）量がすぐり部１９と外筒部材１２の径方向の隙間α以下では比較的小さい復元力を発生し、第１弾性部材１４の変形量が隙間α以上になると周壁の圧縮変形によって大きな復元力を発生する。このように、第１弾性部材１４として一体に形成されていても応力を受ける方向に応じて周壁の厚さを変えることによって、車体前後方向に応力が作用する場合とは異なるばね特性とし、ばね特性の適正化が図られている。

そして、ブラケット６の車体上下方向への応力Ｆ３が発生すると、図１及び図２に示すように、該応力Ｆ３の入力方向へブラケット６が押圧され、第１弾性部材１４には外筒部材１２及び内筒部材１３に対応する軸方向に沿った剪断応力ｆ５が作用するが、第１弾性部材１４は各筒部材１２，１３にそれぞれ接着固定されていることから、第１弾性部材１４は各筒部材１２，１３に対してすべりを生じることなく剪断変形し、前記応力ｆ５に対応する復元力ｒ５が発生する。一方、第２弾性部材１７，１８には、前記応力Ｆ３の入力方向に応じて厚さ方向への圧縮応力ｆ６がそれぞれ作用する。すなわち、前記応力ｆ６が車体上方へ作用した場合には図中上側の第２弾性部材１７が圧縮変形することによって復元力ｒ６を発生し、前記応力ｆ６が車体下方へ作用した場合には図中下側の第２弾性部材１８が圧縮変形することによって復元力ｒ６が発生する。このようにして、前記各弾性部材１４，１７，１８がそれぞれ弾性的に復元され、ステアリングハウジング１の車両上下方向への変位が抑制される。

したがって、この実施の形態によれば、前記第１弾性部材１４が外筒部材１２及び内筒部材１３に対してそれぞれ接着によって固定されていることから、該第１弾性部材１４は内外の両筒部材１２，１３に対してすべりを生じることがないため、第１弾性部材１４が弾性変形する際に、特に剪断変形時とその復元時においてばね特性の変化を生じることがなくなる。これにより、第１弾性部材１４がいかなる方向へ押圧されて弾性変形しても、その弾性変形によるヒステリシスの発生を防止することができる。

また、前記第１弾性部材１４及び第２弾性部材１７，１８はそれぞれ別部材として独立して設けられていることから、走行中に路面からステアリングハウジング１に入力される応力に対してブラケット６の各方向に適切なばね特性をもたせることが可能になるため、該ブラケット６のばね特性の調整幅を最大限に確保することができる。

さらに、前記第１弾性部材１４と第２弾性部材１７，１８との間には前記各隙間Ｃ２，Ｃ２が設けられていることから、ステアリングハウジング１に応力が作用して前記各弾性部材１４，１７，１８がそれぞれ弾性変形する際、第１弾性部材１４と第２弾性部材１７，１８とが干渉することがないため、第１弾性部材１４のばね特性と第２弾性部材１７，１８のばね特性とが互いに干渉せず、これらのばね特性の調整を容易かつ適確に行うことができる。

また、第１プレート部材１５及び第２プレート部材１６はそれぞれ前記各環状突部１５ａ，１６ａを介して内筒部材１３に係合しつつ取付ボルト２１によって該内筒部材１３に結合されていることから、前記各プレート部材１５，１６の取付剛性が高められ、ブラケット６の耐久性の向上が図れる。

そして、第２弾性部材１７，１８はブラケット６と外筒部材１２に跨るように配置されていることから、各第２弾性部材１７，１８の設置面積が広く確保され、該第２弾性部材１７，１８の防振効果の向上が図れる。

また、前記筒状部８の両端部内周縁にはそれぞれ前記各テーパ部８ａ，８ａが形成されているため、外筒部材１２の圧入作業を容易に行うことができ、ブラケット６の組み付け作業性の向上が図れる。しかも、前記各テーパ部８ａ，８ａは軸方向両側に形成されていることから、筒状部８の各端面と第２弾性部材１７，１８との当接状態が等しくなるため、第２弾性部材１７，１８に与える影響を均一化することができる。

また、第２弾性部材１７，１８は第１プレート部材１５及び第２プレート部材１６に対してそれぞれ接着によって固定されていることから、該第２弾性部材１７，１８が前記各プレート部材１５，１６を介してそれぞれブラケット６と一体化されるため、走行中における第２弾性部材１７，１８の位置ずれを防止することができると共に、ブラケット６の組み付け時における作業性の向上も図れる。

前記実施形態から把握される前記請求項に記載した発明以外の技術的思想について以下に説明する。

請求項（１）前記第１弾性部材を前記内筒部材よりも短い軸方向長さに形成したことを特徴とする請求項２に記載の防振装置。

この発明によれば、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材及び第３弾性部材との干渉を確実に防止することができ、各弾性部材のばね特性の調整を容易かつ適確に行うことができる。

請求項（２）前記第１プレート部材及び第２プレート部材の一側面に、前記内筒部材の内周側に嵌挿する突部をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。

この発明によれば、前記第１プレート部材及び第２プレート部材の取付剛性を高めることができ、ブラケットの耐久性の向上が図れる。

請求項（３）前記第２弾性部材及び第３弾性部材を、前記ブラケットと前記外筒部材に跨るように配置したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。

この発明によれば、前記第２弾性部材及び第３弾性部材の設置面積を広く確保することができ、該第２弾性部材及び第３弾性部材の防振効果の向上が図れる。

請求項（４）前記筒状部の開口端部の内周縁にテーパ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。

この発明によれば、前記外筒部材の圧入作業を容易に行うことができ、ブラケットの組み付け作業性の向上が図れる。

請求項（５）前記テーパ部を軸方向両側に形成したことを特徴とする請求項（４）に記載の防振装置。

この発明によれば、前記筒状部の開口端面と前記第２弾性部材及び第３弾性部材との当接状態が等しくなるため、前記第２弾性部材及び第３弾性部材に与える影響を均一化することができる。

請求項（６）前記第２弾性部材及び第３弾性部材を、前記第１プレート部材及び第２プレート部材にそれぞれ接着によって固定したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。

この発明によれば、前記第２弾性部材及び第３弾性部材が前記第１プレート部材及び第２プレート部材を介してそれぞれブラケットと一体化されるため、走行中における前記第２弾性部材及び第３弾性部材の位置ずれを防止することができると共に、ブラケットの組み付け時における作業性の向上も図れる。

本発明は、前記実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記ブラケット６の形状、大きさ及び数量など、パワーステアリング装置や車体の仕様及び大きさなどによってそれぞれ自由に変更することができる。

また、前記第１弾性部材１４は、前記外筒部材１２に対して接着剤による接着に限定されるものではなく、外筒部材１２及び内筒部材１３を型の一部とし、軸方向一端側から爪状の突起を配置して外筒部材１２と内筒部材１３との間にゴム材料を流し込むことによって、前記すぐり部１９を形成しつつ第１弾性部材１４を前記両筒部材１２，１３に対して加硫接着することも可能であり、この場合でも前記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

本発明に係る防振装置の実施の形態を示し、本発明の主要部分を説明する車体左側面からみたブラケットの部分断面図である。図１を車体前面からみたブラケットの部分断面図である。同実施の形態を示すステアリング装置の全体図である。同実施の形態を示し、第１弾性部材の全体を示す斜視図である。同実施の形態を示し、ブラケットの組み付け状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…ステアリングハウジング
６…ブラケット
８…筒状部
１１…防振装置
１２…外筒部材
１３…内筒部材
１４…第１弾性部材
１５…第１プレート部材
１６…第２プレート部材
１７…第２弾性部材
１８…第２弾性部材
２１…取付ボルト
２２…フレーム（車体）

Claims

車体とステアリングハウジングとを連結するブラケットの筒状部に設けられ、前記ステアリングハウジングから車体に入力される振動を吸収する防振装置であって、
前記筒状部の内周側に圧入固定される外筒部材と、
該外筒部材の内周側に同軸に配設され、内周側に挿通保持された取付ボルトを介して車体に固定される内筒部材と、
前記外筒部材と前記内筒部材との間に介装され、内周面が前記内筒部材の外周面に固定された第１弾性部材と、
前記筒状部の軸方向両端部に配設された一対の第１プレート部材及び第２プレート部材と、
該第１プレート部材及び第２プレート部材の各内側面と該各内側面に対向する前記外筒部材の各端面との間にそれぞれ挟持状態に設けられた一対の第２弾性部材と、を備え、
前記第１弾性部材の外周面を、前記外筒部材の内周面に接着固定したことを特徴とする防振装置。
前記第１弾性部材の軸方向端部と前記各第２弾性部材とを、所定の隙間を介して離間状態にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。