JP3714387B2 - 防振装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置におけるウォームギアの軸方向両端部に設けられる防振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、自動車におけるコラムアシスト型電動パワーステアリング装置のステアリングコラム１００の構造を概略的に示すものである。すなわちコラムアシスト型のパワーステアリング装置は、運転者がステアリングホイール１０１を回転させようとする時の操舵トルクによって、入力軸１０２と出力軸１０４を連結しているトーションバー１０３に捩りトルクが与えられると、この捩りトルクの大きさ及び方向がトルクセンサ１０５により検出され、その検出信号に基づいて、図示されていないコントローラによりバッテリからのモータ１０６への電流が制御され、このモータ１０６の出力軸に連結されたウォームギア１０７とこれに噛合しているウォームホイール１０８からなる減速機構によつて、前記ステアリングホイール１０１による操舵トルクの方向へ出力軸１０４に操舵アシスト力が与えられるようになっている。
【０００３】
ウォームギア１０７は、図５に示すように、軸方向両端部がベアリング１０９により回転可能に支持されており、自動車の走行中に路面の凹凸によってタイヤから伝達される振動が、防振装置１１０により吸収されるようになっている。この防振装置１１０は、ウォームギア１０７の軸方向両端近傍に設けられたフランジ１１１と、このフランジ１１１の外周面に形成された環状段差部１１１ａ，１１１ｂのうち大径側の環状段差部１１１ａに固定された第一の端部プレート１１２と、前記ベアリング１０９に固定されると共に小径側の環状段差部１１１ｂと当接可能な第二の端部プレート１１３と、これら両プレート１１２，１１３間に介在された環状エラストマ１１４とを備え、ウォームギア１０７に伝達される軸方向振動を前記環状エラストマ１１４の変形によって吸収すると共に、入力される変位量が所定値以上になった場合には、第二の端部プレート１１３が小径側の環状段差部１１１ｂと当接することによって前記変位を規制するストッパとして機能するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術による防振装置１１０においては、振動エネルギの大きな振動入力に対する防振性を向上させるために環状エラストマ１１４を硬くすると、振動エネルギの小さな振動入力に対する防振効果を有効に発揮することができず、逆に振動エネルギの小さな振動入力に対する防振効果を向上させようとすると、振動エネルギの大きな振動入力に対する防振性を確保できないといった問題が指摘される。これは、環状エラストマ１１４の静ばね定数が一段特性であり、その防振性能が前記静ばね定数によって決まるからである。
【０００５】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、パワーステアリング装置への小さな入力振動及び大きな入力振動の双方に対して、優れた防振性を発揮することのできる防振装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明に係る防振装置は、パワーステアリング装置のウォームギアの軸方向両端近傍に設けられたフランジの外周に軸方向に順次小径に形成された複数段の環状段差部のうち最も大径側の環状段差部に固定される第一の端部プレートと、前記ウォームギアの軸端を回転自在に保持するベアリングに固定されると共に前記複数段の環状段差部のうち最も小径側の環状段差部と当接可能な第二の端部プレートと、前記ウォームギアの軸周に軸方向相対移動可能かつ前記複数段の環状段差部のうち中間の環状段差部と当接可能に配置された中間プレートと、これら各プレート間に介在された環状エラストマとを備え、前記第一及び第二の端部プレートが前記環状エラストマを圧縮するように相対変位した場合に、前記第二の端部プレートと最も小径側の環状段差部との当接に先行して前記中間プレートが前記中間の環状段差部と当接するものである。
【０００７】
上記構成によれば、第一及び第二の端部プレートが互いに近接する方向に軸方向荷重を与え、この荷重を増大して行くと、環状エラストマの軸方向圧縮変形に伴って中間プレートが軸方向変位され、この中間プレートは、第二の端部プレートがウォームギアのフランジにおける最も小径側の環状段差部と当接するのに先行して、前記フランジにおける中間の環状段差部に当接する。このため、中間プレートと中間の環状段差部との接触を伴わない小さな振動変位入力においては、第一及び第二の端部プレート間の環状エラストマ全体が変形することによって静ばね定数が低く、これによって優れた防振性を発揮する。また、中間プレートが中間の環状段差部に当接した後は、第二の端部プレートと中間プレートとの間でのみ環状エラストマが変形を受けることによって、静ばね定数が高くなるので、大きな振動変位入力に対する防振性を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る防振装置の好ましい一実施形態を電動パワーステアリング装置のウォームギアの一部と共に示すものであり、図２はこの実施形態の防振装置を単体で示すものである。
【０００９】
図１において、参照符号１はウォームギアで、ウォームホイール（図４における参照符号１０８）と噛み合うウォームギア本体部分１ａの軸方向両側（図１には軸方向片側のみ示される）にはフランジ１０が形成されており、このフランジ１０には軸端側へ向けて順次小径になる三段の環状段差部１１〜１３が形成されている。また、ウォームギア１におけるフランジ１０より軸端側の部分１ｂの軸周は、ベアリング２によって回転自在に軸支されている。前記フランジ１０とベアリング２の間には、本実施形態による防振装置３が介装されている。
【００１０】
防振装置３は、軸方向に並んで配置された三枚の環状のプレート３１〜３３と、これら各プレート３１〜３３間に加硫接着（加硫成形）された環状エラストマ３４，３５とからなる。このうち、軸方向一端の最も大径である第一の端部プレート３１は、ウォームギア１におけるフランジ１０のウォームギア本体部分１ａ寄りに形成された大径側の環状段差部１１に当接した状態に固定され、軸方向他端の最も小径である第二の端部プレート３３は、ベアリング２における前記フランジ１０側の端面２ａに当接した状態に固定される。
【００１１】
第一の端部プレート３１と中間プレート３２の間に介在する第一の環状エラストマ３４は、その内周面３４ａが、前記フランジ１０における大径側の環状段差部１１と中間の環状段差部１２との間の外周面１４に遊嵌される。また、第二の端部プレート３３と中間プレート３２の間に介在する第二の環状エラストマ３５は、その内周面３５ａが、前記フランジ１０における小径側の環状段差部１３と中間の環状段差部１２との間の外周面１５に遊嵌される。
【００１２】
中間プレート３２は、その内径部３２ａが第一の環状エラストマ３４の内径より小径であって、フランジ１０における外周面１５に遊嵌されると共に中間の環状段差部１２と軸方向隙間Ｇ１を介して対向され、第二の端部プレート３３は、その内径部３３ａが第二の環状エラストマ３５の内径より小径であって、前記フランジ１０における小径側の環状段差部１３より軸端側の外周面１６に遊嵌されると共に前記小径側の環状段差部１３と軸方向隙間Ｇ２を介して対向される。前記軸方向隙間Ｇ２は、Ｇ１×２より大きく、具体的にはＧ１は例えば０．５ｍｍ程度、Ｇ２は例えば２．５ｍｍ程度となるように各部の軸方向寸法が設定されている。また、第一及び第二の環状エラストマ３４，３５はその軸方向長さＬ１，Ｌ２が互いに同一であり、小径側である第二の環状エラストマ３５の径方向肉厚Ｔ２を大径側である第一の環状エラストマ３４の径方向肉厚Ｔ１よりも若干大きくすることによって、軸心と直交する平面で切断した断面の面積がほぼ等しくなっている。
【００１３】
なお、ウォームギア１の図示されていない側の端部も同様の防振装置及びベアリングによって、図１とほぼ対称に構成される。
【００１４】
以上の構成によれば、ベアリング２とウォームギア１のフランジ１０を互いに近接する方向へ軸方向荷重を加えて行くと、第一及び第二の環状エラストマ３４，３５は軸方向長さＬ１，Ｌ２が同一で断面面積もほぼ等しいため、まずこの第一及び第二の環状エラストマ３４，３５には互いにほぼ同量の軸方向圧縮変形を生じる。このため、両エラストマ３４，３５間の中間プレート３２は、前記ベアリング２とフランジ１０との相対変位量のほぼ１／２だけ隙間Ｇ１を減少させるように軸方向変位することになり、ベアリング２とフランジ１０との相対変位量が１ｍｍに達した時点で、中間プレート３２の内径部３２ａがフランジ１０における中間の環状段差部１２に当接する。
【００１５】
また、中間プレート３２の内径部３２ａがフランジ１０における中間の環状段差部１２に当接した後も、ベアリング２とフランジ１０を互いに近接する方向への荷重を増大させて行くと、中間プレート３２は前記環状段差部１２によって第一の端部プレート３１側への変位が規制されているので、この中間プレート３２と第二の端部プレート３３との間で第二の環状エラストマ３５のみが圧縮変形されることになる。そして前記相対変位量が２．５ｍｍに達した時点で、第二の端部プレート３３がフランジ１０の小径側の環状段差部１３と当接するので、それ以上のベアリング２とフランジ１０との軸方向相対変位が規制される。
【００１６】
すなわちこの実施形態による防振装置３は、その特性を図３に示すように、自動車の走行中に路面の凹凸によって発生した振動がベアリング２を介して入力されると、ベアリング２とフランジ１０との相対変位量が１ｍｍ未満では静ばね定数が低く、１ｍｍを超えると静ばね定数が高くなるといった二段特性を有する。このため、小振幅の入力振動に対する吸振性が確保されると共に、振動エネルギの大きな振動に対する防振性を向上させることができる。
【００１７】
なお、本発明は、図示の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。例えば、隙間Ｇ１，Ｇ２の大きさは、第一及び第二の端部プレート３１，３３が互いに近接するように相対変位した場合に、中間プレート３２が第二の端部プレート３３と小径側の環状段差部１３との当接に先行して中間の環状段差部１２と当接するように設定されるものであり、また、環状エラストマ３４，３５の変形量の比はその軸方向長さＬ１，Ｌ２、内径及び外径によって異なるため、先に説明した数値には特に限定されない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る防振装置によると、小さな振動変位に対しては静ばね定数が低く、所定値を超える大きな振動変位に対しては静ばね定数が高くなるといった、複数段の特性を有するため、パワーステアリングのウォームギアに対する振動エネルギの大きな入力振動及び小さな入力振動の双方を有効に吸収することができ、防振性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る防振装置の好ましい一実施形態を電動パワーステアリング装置のウォームギアに装着した状態で示す断面図である。
【図２】上記実施形態の防振装置を単体で示す断面図である。
【図３】上記実施形態の防振装置の特性を示す説明図である。
【図４】自動車におけるコラムアシスト型電動パワーステアリング装置の構造を概略的に示す説明図である。
【図５】従来技術に係る防振装置を電動パワーステアリング装置のウォームギアに装着した状態で示す断面図である。
【符号の説明】
１ ウォームギア
１ａ ウォームギア本体部分
１ｂ 軸端側の部分
１０ フランジ
１１ 大径側の環状段差部
１２ 中間の環状段差部
１３ 小径側の環状段差部
１４〜１６ 外周面
２ ベアリング
３ 防振装置
３１ 第一の端部プレート
３２ 中間プレート
３２ａ，３３ａ 内径部
３３ 第二の端部プレート
３４ 第一の環状エラストマ
３４ａ，３５ａ 内周面
３５ 第二の環状エラストマ

Claims (1)

1. パワーステアリング装置のウォームギア（１）の軸方向両端近傍に設けられたフランジ（１０）の外周に軸方向に順次小径に形成された複数段の環状段差部（１１〜１３）のうち最も大径側の環状段差部（１１）に固定される第一の端部プレート（３１）と、
   前記ウォームギア（１）の軸端を回転自在に保持するベアリング（２）に固定されると共に前記複数段の環状段差部（１１〜１３）のうち最も小径側の環状段差部（１３）と当接可能な第二の端部プレート（３３）と、
   前記ウォームギア（１）の軸周に軸方向相対移動可能かつ前記複数段の環状段差部（１１〜１３）のうち中間の環状段差部（１２）と当接可能に配置された中間プレート（３２）と、
   これら各プレート（３１〜３３）間に介在された環状エラストマ（３４，３５）とを備え、
   前記第一及び第二の端部プレート（３１，３３）が互いに近接するように相対変位した場合に、前記第二の端部プレート（３３）と最も小径側の環状段差部（１３）との当接に先行して前記中間プレート（３２）が前記中間の環状段差部（１２）と当接することを特徴とする防振装置。

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