JP6376784B2 - 車両用ステアリング装置のシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用ステアリング装置のシール構造に関し、特に車室とエンジンルームとを隔離するダッシュパネルを貫通するように配置されるステアリングシャフトのうちエンジンルーム側でダッシュパネルに近接する部分をグロメット（「ホールカバー」等と称されることもある。）で覆うようにした車両用ステアリング装置のシール構造に関するものである。

この種の車両用ステアリング装置のシール構造として特許文献１に記載されたものが提案されている。この特許文献１に記載されたシール構造では、長手方向（軸心方向）の中間部に可撓部を有するグロメットにおいて、ダッシュパネルに当接するシール部の外周側に外向きに突出し且つ組付完了状態でダッシュパネルに当接しない外側ストッパ部を形成し、組付時にシール部の内周側の一部が組付方向にひきずられて捲れ現象により内側に巻き込まれようとした時に、上記外側ストッパ部がダッシュパネルに当接することでシール部の巻き込みを抑制するようにしたものである。

特開２０１１−７９４７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、組付時に外側ストッパ部がダッシュパネルに当接することでシール部の巻き込みを抑制するためには、外側ストッパ部にある程度の剛性を具備させる必要がある。そのため、外側ストッパ部に要する体積および重量の増加によって、グロメット全体の大型化と重量増加を招くこととなって好ましくない。

また、特許文献１に記載された技術では、グロメットの長手方向中間部に設定された可撓部の撓み変形の自由度がグロメット自体の軸心方向を基準に設定されていて、ダッシュパネルにグロメットを組み付けるにあたり、グロメットの軸心に対し所定角度傾斜した方向とならざるを得ない組付方向が十分に考慮されていない。そのため、外側ストッパ部の設定次第ではなおもシール部の巻き込みが発生する可能性を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、グロメットの大型化や重量増加を招くことなしに、ダッシュパネルへの組付時におけるシール部の巻き込みを未然に防止して、水密性や遮音性等のシール性の向上を図った車両用ステアリング装置のシール構造を提供しようとするものである。

本発明は、先にも述べたように、車室とエンジンルームとを隔離するダッシュパネルを貫通するように配置されるステアリングシャフトのうちエンジンルーム側でダッシュパネルに近接する部分をグロメットで覆うとともに、このグロメットをダッシュパネルに圧接させることでシールするようにした車両用ステアリング装置のシール構造である。その上で、上記グロメットは、ステアリングシャフトに外挿される筒状の胴部の一端にダッシュパネルに圧接するシール部が、筒状の胴部の他端にステアリングシャフト関連部品に固定される取付基部がそれぞれ形成されているとともに、上記胴部の軸心方向の中間部に断面Ｖ溝状に括れた形状の変形容易なネック部が形成されていて、このネック部は、胴部の軸心に対し所定角度傾斜したネック部中心線を基準として当該ネック部中心線と同心状に形成されているとともに、上記ネック部のうち内径の最も小さい狭窄部の開口面が上記ダッシュパネルに対するシール部の圧接面に対して非平行となっていることを特徴とする。

この場合において、特許文献１に記載された技術と同様に、エンジンルーム側においてグロメットを予めステアリングシャフトに付帯させた上でステアリングシャフトを所定位置に組み付ける際に、例えば車体や他の部品との干渉を避ける等の都合で、エンジンルーム側からのステアリングシャフトの組付方向が制限されて、グロメットのシール部がダッシュパネルに対して面直角方向ではなく斜め方向から組み付けざるを得ない場合がある。このようなことから、上記胴部の軸心に対し所定角度傾斜したネック部中心線とは、ほかでもなくダッシュパネルに対するグロメットの斜め方向からの組付方向を想定している。また、グロメットそのものは、例えばゴム系の可撓性材料にて形成されている。

そして、上記ネック部は、グロメットにおける胴部の軸心方向中間部でいわゆる変形容易部として機能するものであることから、請求項２に記載のように、ネック部は、その内外周面が共に括れた形状となっているとともに、他の部位に比べて薄肉形状のものとして形成されていることが望ましい。

また、上記シール部の機能よりして、請求項３に記載のように、上記シール部は、胴部よりも大径のものとして形成されているとともに、ダッシュパネルに圧接する部分にシールビードが形成されているものとする。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、ネック部中心線がダッシュパネルに対するグロメットの斜め方向からの組付方向であるとするならば、ネック部はネック部中心線と同心状に形成されている故に、ダッシュパネルに対するグロメットの斜め方向からの組付時に、グロメットのシール部がダッシュパネルに当接・着座すると、その瞬間にグロメットの胴部は変形容易部であるネック部からネック部中心線方向、すなわち組付方向に圧縮変形または撓み変形することになる。このネック部中心線方向（組付方向）での胴部の圧縮変形または撓み変形のために、シール部全体がほぼ均等にダッシュパネルに圧接し、シール部の一部が引きずられて内側に巻き込まれてしまうことがない。

本発明によれば、グロメットの胴部における長手方向中間部のネック部が、胴部の軸心に対し所定角度傾斜したネック部中心線と同心状に形成されているため、従来のようにグロメットの大型化や重量増加を招くことなしに、ダッシュパネルへの組付時におけるシール部の巻き込みを未然に防止して、水密性や遮音性等のシール性が向上する。また、上記ネック部中心線をダッシュパネルへの組付時における組付方向と一致させれば、グロメットがダッシュパネルに当接した際の当該グロメットの撓み変形がきわめて安定したものとなり、シール部の巻き込みを未然に防止する上で一段と有利になる。

特に請求項２に記載の発明によれば、ネック部の内外周面が共に括れた形状となっているとともに、ネック部が他の部位に比べて薄肉形状のものとして形成されているため、グロメットの重量増加を抑制する上で一段と有利になる。

本発明が適用される車両用ステアリング装置の概略構造を示す説明図。 図１におけるグロメット周りの拡大断面説明図。 図１に示したグロメット単独での平面説明図。 図１に示したグロメット単独での正面説明図。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面説明図。 図２に示す構造の組付手順を示す図で、グロメットがダッシュパネルに当接する前の状態を示す断面説明図。 図２に示す構造の組付手順を示す図で、グロメットがダッシュパネルに当接した直後の状態を示す断面説明図。 図７のａ部に相当する部分での不具合発生時の説明図。

図１〜７は本発明に係る車両用ステアリング装置のシール構造を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１は車両用ステアリング装置の概略構造を示しているとともに、図２以下の図面はグロメットの詳細構造をそれぞれ示している。

図１に示すステアリング装置は、大きく分けて、ステアリングホイール１と、ラック・ピニオン式のステアリングギヤボックス２と、第１〜第３のシャフト要素３ａ〜３ｂからなるステアリングシャフト３と、を有している。そして、エンジンルームＲ１と車室Ｒ２とを隔離しているダッシュパネル４に形成された穴部５に第３のシャフト要素３ｃが貫通するようにして挿通され、ダッシュパネル４とステアリングギヤボックス２との間には、第３のシャフト要素３ｃを覆うように筒状のグロメット６が装着されている。なお、本実施の形態では、ステアリングギヤボックス２が後述するステアリングシャフト関連部品に相当している。

第１〜第３のシャフト要素３ａ〜３ｃは、ユニバーサルジョイント７，８を介して相互に連結されている。第３のステアリングシャフト３ｃの前端は、ステアリングギヤボックス２内のピニオン９に接続されている。ピニオン９は、車幅方向に往復動可能に設けられたラック軸１０に噛み合っており、このラック軸１０の両端がタイロッドを介して左右の前輪のナックルアームに連結されて、ステアリングホイール１の回転操作に応じて左右の前輪が転舵される。

グロメット６は、先に述べたように第３のシャフト要素３ｃに外挿されて当該第３のシャフト要素３ｃを覆うことができるようにゴム系の可撓性材料にて段付き円筒状に形成されているものであり、図１におけるグロメット６周りの拡大断面図を図２に示す。図２に示すように、グロメット６は、軸心方向の中間部が括れた形状の胴部１１の一端に当該胴部１１よりも大径のシール部として機能することになる略浅皿状のフランジ部１２が一体に形成されているとともに、他端には第３のシャフト要素３ｃが突出しているステアリングシャフト関連部品としてのステアリングギヤボックス２の一部に着座・嵌合する厚肉で異形の取付基部１３が形成されている。

そして、図２のような正規組付状態においては、ステアリングギヤボックス２から突出する第３のシャフト要素３ｃがダッシュパネル４に形成された穴部５から車室Ｒ２内に臨んでいるので、エンジンルームＲ１側であって且つダッシュパネル４に近接する部分を覆っているグロメット６は、ステアリングギヤボックス２とダッシュパネル４との間で軸心方向に撓み変形または圧縮変形し、取付基部１３がステアリングギヤボックス２の一部に外挿されるかたち着座・嵌合しているとともに、フランジ部１２がダッシュパネル４のうち穴部５の周囲に圧接している。これにより、ダッシュパネル４に形成された穴部５とステアリングギヤボックス２との間がシールされ、気密性や水密性さらには遮音性が確保されている。なお、当然のことながら、第３のシャフト要素３ｃはグロメット６の内周面に接触することはない。

図３〜５は図２に示したグロメット６単独での詳細を示していて、図３，４はグロメット６単独での平面図および正面図を、図５は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図をそれぞれ示している。

図２のほか図３〜５に示すように、グロメット６は中空円筒状の胴部１１の軸心方向中間部に局部的に縮径するような形態で内外周面共に括れた形状のネック部１４が形成されていて、これにより胴部１１自体の軸心方向での変形容易性が確保されている。ネック部１４は他の部位に比べて相対的に薄肉に形成されているとともに、肉厚が小さくなるように徐変しながら断面Ｖ字状をなして内周側に張り出していて、胴部１１の内径の変化に着目するならばネック部１４に相当する部分ではその内径が最小となる狭窄部１４ａとなっている。

また、胴部１１のうちネック部１４をはさんで軸心方向での両側の部分、すなわちネック部１４はさんでフランジ部１２寄りの部分と取付基部１３寄りの部分とでは、それぞれに外周面同士が互いに偏心しているとともに、ネック部１４をはさんで軸心方向の両側の部分における内周面同士もまた互いに偏心している。

そして、胴部１１よりも大径のフランジ部１２のうちダッシュパネル４への当接部となる先端面には微細なシールビード１２ａが円環状に多数形成されているとともに、相対的に厚肉の取付基部１３の内周には際に述べたステアリングギヤボックス２を受容するための段状部１３ａが形成さているとともに、内周面には複数のシールビード１３ｂが円環状に形成されている。

その上で、フランジ部１２や取付基部１３を含む胴部１１の軸心をＣ１とし、その軸心Ｃ１に対し所定角度傾斜している中心線をネック部中心線Ｃ２とした場合、ネック部１４はこのネック部中心線Ｃ２を基準として当該ネック部中心線Ｃ２と同心状に形成されている。つまり、ネック部１４の内周面のうち内径が最も小さい狭窄部１４ａに着目した場合に、狭窄部１４ａはネック部中心線Ｃ２に直交する平面内において当該ネック部中心線Ｃ２と同心状に形成されていることになる。このことは、ネック部１４のどの位置でも同様である。それ故に、図５に示すグロメット６の断面において、ネック部中心線Ｃ２をはさんでその両側のネック部１４の内周面のなす角度β１，β２同士は互いほぼ等しいものとなっている（β１≒β２）。

ここで、エンジンルームＲ１側においてグロメット６を予め第３のシャフト要素３ｃに付帯させた上で第３のシャフト要素３ｃを所定位置に組み付ける際に、例えば車体や他の部品との干渉を避ける等の都合で、エンジンルームＲ１側からの第３のシャフト要素３ｃの組付方向が制限されて、グロメット６のフランジ部１２がダッシュパネル４に対して面直角方向ではなく斜め方向から組み付けざるを得ない場合があることは先に述べた。このことは、本実施の形態においても例外ではなく、図６に示すように、予めグロメット６が外挿されている第３のシャフト要素３ｃをダッシュパネル４に対して斜め方向である矢印Ｑ方向から組み付けるものである。

このようなことから、本実施の形態のグロメット６によるシール構造においては、図６に示すようにネック部中心線Ｃ２を組付方向Ｑに予め一致させてあり、ステアリングギヤボックス２を含む第３のシャフト要素３ｃをネック部中心線Ｃ２に沿って押し上げることでダッシュパネル４側に組み付けるものとする。

そして、図６において、ダッシュパネル４に対して第３のシャフト要素３ｃをネック部中心線Ｃ２に沿って組付方向Ｑに押し上げると、図７に示すように最初にグロメット６のフランジ部１２の先端面がダッシュパネル４に当接する。なおも、ダッシュパネル４に対する押付力が加わると、既にダッシュパネル４に当接しているフランジ部１２が同図の破線の状態から実線の状態へと撓み変形し、さらにグロメット６の胴部１１がネック部１４を起点としてネック部中心線Ｃ２に沿って圧縮されるように撓み変形する。

この場合において、ネック部１４は相対的に薄肉に形成されていて変形容易な形状となっているだけでなく、ネック部１４は図６の組付方向Ｑに一致するネック部中心線Ｃ２と同心状に形成されていて、しかも、図５に示すように、ネック部中心線Ｃ２をはさんでその両側のネック部１４の内周面のなす角度β１，β２同士が互いほぼ等しいものとなっている。そのため、ネック部中心線Ｃ２がダッシュパネル４に対して面直角でなくても、フランジ部１２がダッシュパネル４に着座さえすれば、それに続いて胴部１１がネック部１４を起点としてネック部中心線Ｃ２方向で圧縮されるようにスムーズに且つ安定して撓み変形することになる。

これにより、グロメット６は、図２，７に示す正規組付状態では、ダッシュパネル４とステアリングギヤボックス２との間に所定の圧縮状態で保持され、フランジ部１２が適度な圧接力をもってダッシュパネル４に圧接することで所定のシール機能を発揮することになる。なお、図２，７のような正規組付状態では、ダッシュパネル４に対するフランジ部１２の圧接力はグロメット６自体の自己弾性力に依存することから、フランジ部１２はダッシュパネル４に対してその面直角方向から押し付けられることになり、フランジ部１２はその全周において均等なシール機能が発揮されることになる。

なお、胴部１１がネック部１４を有していない場合、あるいはネック部１４と同等のものが形成されてはいても当該部位での撓み変形が十分でない場合には、フランジ部１２がダッシュパネル４に着座した際に、図７のａ部に相当する図８に示すように、胴部１１あるいはフランジ部１２の撓み変形に伴ってフランジ部１２の先端面の一部が引きずられて、当該部位が内側に巻き込まれてしまうことがある。このような場合には、フランジ部１２の先端面の一部がダッシュパネル４から浮き上がり気味となり、シール不良等を招くことから、所期の目的を達成できないことになる。これに対し、先に述べた本実施の形態ではかかる不具合を未然にかつ確実に防止することができるものである。

このように、本実施の形態によれば、グロメット６の胴部１１における長手方向中間部のネック部１４が、胴部１１の軸心Ｃ１に対し所定角度傾斜したネック部中心線Ｃ２と同心状に形成されているものであり、したがって、従来のようにグロメット６の大型化や重量増加を招くことなしに、ダッシュパネル４への組付時におけフランジ部１２の巻き込みを未然に防止して、水密性や遮音性等のシール性が向上することになる。

しかも、ネック部１４の内外周面が共に括れた形状となっているとともに、ネック部１４が他の部位に比べて相対的に薄肉形状のものとして形成されているため、グロメッ６の重量増加を一段と抑制することができる。

ここで、本実施の形態では、ステアリングギヤボックス２をステアリングシャフト関連部品とし、このステアリングギヤボックス２の一部にグロメット２の取付基部１３を着座・嵌合させるようにしているが、取付基部１３の着座・嵌合部位は必ずしもステアリングギヤボックス２の一部に限定されるものではなく、例えばステアリング装置の仕様等によっては、ステアリングギヤボックス２以外の部位に取付基部１３を着座・嵌合させるようにしても良い。

２…ステアリングギヤボックス（ステアリングシャフト関連部品）
３ａ…第３のシャフト要素
４…ダッシュパネル
５…穴部
６…グロメット
１１…胴部
１２…フランジ部（シール部）
１３…取付基部
１４…ネック部
Ｃ１…胴部の軸心
Ｃ２…ネック部中心線
Ｑ…組付方向
Ｒ１…エンジンルーム
Ｒ２…車室

Claims (3)

1. 車室とエンジンルームとを隔離するダッシュパネルを貫通するように配置されるステアリングシャフトのうちエンジンルーム側でダッシュパネルに近接する部分をグロメットで覆うとともに、このグロメットをダッシュパネルに圧接させることでシールするようにした車両用ステアリング装置のシール構造において、
   上記グロメットは、ステアリングシャフトに外挿される筒状の胴部の一端にダッシュパネルに圧接するシール部が、筒状の胴部の他端にステアリングシャフト関連部品に固定される取付基部がそれぞれ形成されているとともに、
   上記胴部の軸心方向の中間部に断面Ｖ溝状に括れた形状の変形容易なネック部が形成されていて、
   このネック部は、胴部の軸心に対し所定角度傾斜したネック部中心線を基準として当該ネック部中心線と同心状に形成されているとともに、
   上記ネック部のうち内径の最も小さい狭窄部の開口面が上記ダッシュパネルに対するシール部の圧接面に対して非平行となっていることを特徴とする車両用ステアリング装置のシール構造。
2. 上記ネック部は、その内外周面が共に括れた形状となっているとともに、他の部位に比べて薄肉形状のものとして形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ステアリング装置のシール構造。
3. 上記シール部は、胴部よりも大径のものとして形成されているとともに、ダッシュパネルに圧接する部分にシールビードが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用ステアリング装置のシール構造。

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