JPS61222868A - ステアリング装置の制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一産業上の利用分野一 本発明は自動車のステアリング装置の改良に関し、特に
、ステアリングコラムシャフト及びステアリングホイー
ルの共振振動を抑制するための構造に関する。

−従来技術− 近年、小型乗用車のＦＦ化に伴なって、エンジンの不規
則な回転モーメントが車体のピッチング方向に加わるた
め、車体の共振振動が問題視されつつある。このような
車体の共振運動を抑制する目的から、搭載Ｉａ器類のう
ち比較的重量のあるラジエタコアやバッテリー等を制振
＊！（マスダンパ）として利用する等の対策が採用され
ているけれども、車体の共振運動を完全に抑制するに至
らず、車体から伝えられた共振運動によりステアリング
コラムシャフト及びステアリングホイールが共振振動を
起こし、操舵性が阻害されがちである。

このため、従来では、スポークから離れたステアリング
ホイールの最上部に比ｉｔの大きな制振質量を固定して
、ステアリングホイールの振動を抑制する提案がなされ
ている（例えば、実開昭５８−８７９７２号公ｗｉ参照
）、シかしながら、この制振構造は、スポークに対する
ステアリングホイールの取付点から離れたステアリング
ホイールの最上部に、重錘を固定してステアリングホイ
ールの約４０ヘルツ程度の而触れ振動を制振し、操舵性
を向上するものであるから、共振振動系としては剛体構
造と考えることができるステアリングコラムシャフト及
びステアリングホイールの全体の共振運動を抑制するに
は不充分であった。

−発明の目的一 本発明の目的は、以上に述べたような従来のステアリン
グの振動対策上の問題に鑑み、ステアリングコラムシャ
フト及びステアリングホイールの全体共振運動を充分に
抑制できる制振構造を得るにある。

一発明の構成− この目的を達成するため、本発明は、車体に対する支持
状態により一体化された振動体とみなすことができる自
動車のステアリングコラムシャフト及びステアリングホ
イールにおいて、ステアリングコラムシャフト及びステ
アリングホイールの共振振動時の瞬間回転中心から離れ
たステアリングホイールの最下部に制振質量を配量する
ことを提案するものである。

一実施例− 以下、図面について本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の各実施例について説明する前に、本発明
の概念を第１図について説明する。第１図は振動系を構
成するステアリングコラムシャフトＡ及びステアリング
ホイールＢ、並びに、その支持関係をモデル化して示し
た模式図であって、ステアリングコラムシャツ）Ａ及び
ステアリングホイールＢは、その振動系を考える場合、
一体化された剛性のある振動体とみなすことができる。

そして。

ステアリングコラムシャツ）Ａは剛性のあるペダルブラ
ケッ）Ｃ及びステアリングブラケットＤを介して車体Ｅ
即ちダツシュロアパネル等にリンク結合されるから、実
線示の状態にあるステアリングコラムシャフトＡ及びス
テアリングホイールＢが、車体Ｅの振動によって６１時
間後に、破線で示す位置に変位したとすると、ステアリ
ングコラムシャフトＡに対するペダルブラケットＣ並び
にステアリングブラケットＤの取付点のそれぞれの速度
ベクトルｖ　　、ｖ　　は移動前後の点を結んだ方向で
、移動前後の同取付点の移動距離に比例したスカラー量
となる。

したがって、このような明らかな事実から、この場合の
ステアリングコラムシャフトＡ及びステアリングホイー
ルＢの瞬間回転中心を求めると、瞬間回転中心Ｐはペダ
ルプラケッ）Ｃ及びステアリングブラケットＤの取付点
の移動前後を結んだ線分に対する２等分垂線上にあり１
両垂線の交点が求める瞬間回転中心となる。この瞬間回
転中心Ｐは、図示からも容易に理解できるように、車体
Ｅに対するステアリングコラムシャフトＡの支持条件が
原因となって、ステアリングコラムシャフトＡの基部に
片寄ったステアリングコラムシャツ）Ａのはるか上方に
常に位置することになる。

このような理由から、本発明は、一体重な振動体として
考え得るステアリングコラムシャフトＡ及びステアリン
グホイールＢうち、瞬間回転中心Ｐから最も遠いステア
リングホイールＢの最下部に制振質量ｍｌ　を付加する
ことを提案するものである。即ち、振動系における任意
時間の回転モーメン）Ｍは、一般的な制振質量をｍ、瞬
間回転中心からの制振質量ｍまでの距離をｒとする場合
。

Ｍ　　　＝　　　ｍ　　　＊　　　　ｒで得られるから
、同じ質量の制振質Ｉｋｍを用いるに当っては、瞬間回
転中心からできるだけ遠い位置に位置するほど、制振質
量としての効果が高く、ステアリングコラムシャフトＡ
及びステアリングホイールＢの全体振動を抑制できるの
で、垂直面に対して傾いた状態におかれるステアリング
ホイールＢの最下部が最適の位置となる。なお、第１図
には、ステアリングホイールＢの面振れ振動を抑制する
ためにステアリングホイールＢの上部に制振質量ｍ２を
付加する場合を比較のために示すが、瞬間回転中心Ｐか
ら制振質１ｍｚ　までの距離ｒ２は瞬間回転中心から制
振質量ｍｌまでの距離ｒｌ　よりも常に小さくなるから
、振動体であるステアリングコラムシャフトＡ及びステ
アリングホイールＢの全体共振振動を抑制する上からは
不利であるのは明らかである。

次に、前述した本発明の内容を具体化した実施例のいく
つかを説明する。

第２図及び第３図は、アイドリング時ばかりでなく、走
行中においても、ステアリングコラムシャフトＡ及びス
テアリングホイールＢの共振振動を抑制できる実施例で
あって、この実施例の場合、スポークｌを介してハブコ
ア２に支持されるステアリングホイールＢのリム芯金３
は金属パイプで構成してあり、同リム芯金３の内部に制
振質量ｍ１　となる比重量の大きな液体４が一部を満た
すように封、入しである。即ち、制振質量ｍｔ　として
作用する液体４は、ア・ｆドリング時に最上部となるス
ポークｌとは反対側の部分に設ける注入弁５から、リム
芯金３の内部に、制振質Ｊｉｍｌとして適した量が圧入
される。したがって、リム芯金３の内部圧力が高くなる
ので、例えば第３図に示すような一方弁形式の注入弁５
を用いてリム芯金３からの液体４の流出を阻止すればよ
い、この注入弁５は、リム芯金３の内周側にロックナラ
）５ａで固定される弁母材５ｂの内部に、ばね５Ｃで押
圧した弁体５ｄを位置したものであるから、弁体５ｄに
よる注入孔５ｅの閉止により液体４の外部流出を完全に
阻止できる。

また、本発明においては、前述した液体４を第４図示の
複数の金属ポール６に置換することもできる。制振質量
ｍ】　となるこれらの金属ポール６はステアリングホイ
ールＢの組立に先立ってリム芯金３の内部に挿入される
もので、ステアリングホイールＢの回転操作時の金属ポ
ール６の衝動を制限する目的から、リム芯金３の内部に
粘性の高いダンパ液７が注入弁５を通じて封入される。

したがって、このような構造によっても、第２図及び第
３図の構造と全く同効の制振構造を得ることができる。

前記各実施例において、制振質量ｍ１となる液体４及び
金属ポール６は、アイドリング時ばかりでなく、走行中
におけるステアリングホイールＢの任意の回転角におい
ても、常にリム芯金３の最下部に位置するので、ステア
リングコラムシャフトＡ及びステアリングホイールＢの
共振振動を効果的に抑制することができる。このことを
、第５図に示す振幅−振動数線図について説明すると、
第５図の曲線（イ）（一点鎖線で示す）は琶産されてい
る乗用車の前部を加振した場合の振動数特性を示すもの
であるが、この実験車のステアリングホイールＢの重量
は約２．５Ｋｇであった。

そして、曲線（ロ）（実線で示す）は同ステアリングホ
イールＢの最下部に約ＩＫｇの制振質Ｍｔｍ＋　を付加
した場合の本発明による振動数特性であり、同ステアリ
ングホイールＢの上部に同様ｌＬｒ１の制振質量ｍ２を
付加した実開昭５１３−８７９７２号の場合の曲ｍ（ハ
）を参考のために示しである。第５図の各曲線（イ）、
（ロ）、（ハ）の比較から理解されるように、ステアリ
ングコラムシャフトＡ及びステアリングホイールＢから
なる振動体の車体共振点Ｘは、低域にあるが、この共振
振動数での振幅は、ステアリングホイールの上部にＷｉ
ｔ体を付した曲線（ハ）ではさほど低減されないけれど
も１本発明による場合にあっては、略半減されることが
理解できる。この事実は、ステアリングホイールＢに制
振質量を付加するにあたっては、ステアリングホイール
Ｂの上部よりも、最下部に付加する方がはるかに有効で
あることを意味している。

また、車体共振点Ｘよりも僅かに高域側の曲線（イ）の
ピークはステアリングホイールＢの面振れ共振点Ｙであ
るが、同面振れ共振点での曲線（イ）のピークと曲線（
ロ）、（ハ）のピークとの比較から理解されるように、
制振質Ｊｉｍ４　　、　ｍ２の付加によってステアリン
グ共振及び面振れ共振点Ｙが低域側または高域側に移行
する。このため、車両ではほとんど起きえない振動域で
共振が起こるようになるため、通常の使用域では、この
ような共振が起きることがまれで、極めて大きな制振効
果が得られる。

第６図及び第７図はステアリングホイールＢのリム３Ａ
に用いるステアリングホイールカバー８に本発明を具体
化した実施例である。

同ステアリングホイールカバー８は例えばポリウレタン
発泡樹脂から構成する軟質カバー裏地９を内面に被覆さ
れた柔軟なカバー表皮１０を有し、同カバー表皮１０の
両内周側縁には、ステアリングホイールＢのリム３Ａか
らのカバー表皮１０の外れを防止する緊張したカバー芯
１１が一体化しである。そして、前記カバー裏地９に対
しては、リム３Ａの円周方向複数箇所に等しく配量する
鉛等の板状メタル１２が間隔をもって取付けられ、これ
らの板状メタル１２の間隔部を、板状メタル１２と同様
厚みでかつ比重量の小さな成形樹脂１３で埋めである。

したがって、このような構造のステアリングホイールカ
バー８をステアリングホイールＢに使用すると、ステア
リングホイールＢをどのような回転角に操作したとして
も、何れかの板状メタル１２がステアリングホイールＢ
の最下部にかならず位置し、同板状メタル１２が効果的
な制振質量ｍ１　として働くので、ステアリングコラム
シャフトＡ及びステアリングホイールＢの共振振動が抑
制されることになる。

また、第８図及び第９図はアイドリング時におけるステ
アリングコラムシャフトＡ及びステアリングホイールＢ
の共振振動を抑制できる実施例であり、第８図の場合、
“Ｃ”字状に成形するリム芯金３Ｂとハブコア２から延
長されたスポーク芯ＩＡとの間が、リム芯金３Ｂよりも
充分に比重量の大！！な金属（重金属）で成形した円孤
状の部分リム１４で結合しである。したがって、このよ
うなステアリングホイールＢにあっては、アイドリング
時におけるステアリングホイールＢの円周方肉質量分布
が最下部即ち部分リム１４位社で最大となるため、ステ
アリングホイールＢの全体重量を増加することなく、部
分リム１４を制振質量ｍ１　として利用できる。

そして、第９図の実施例においては、リング状のリム芯
金３０とスポーク芯ＩＡを直接に接合し、同接合部に、
補強部材をも兼ねた重金属質量体１５を付加している。

即ち、制振質量ｍｌ　　として機能する重金属質量体１
５は、仮想線で示すように内周側を開放した“Ｃ”字状
断面物として変形容易な重金属（例えば鉛）で成形し、
リム芯金３０とスポーク芯ＩＡの接合部にはめた後、開
放部を機械的にカシメることによりリム芯金３０とスポ
ーク芯ＩＡに一体化される。したがって、このようなス
テアリングホイールＢの構造によっても、第８図の実施
例の場合と同様の作用効果を得ることができる。

ｆｓｌＯ図は自動車衝突事故時の安全対策をも考慮して
本発明を具体化する場合の実施例であり、剛性の高い金
属棒等で“Ｃ”字状に成形するリム芯金３Ｄは、その開
放端を下にした状態でハブコア２から伸びたスポーク芯
ＩＢの先端に固定しである。そして、同開放端３ａ、３
ｂの間は、自動車衝突時に作用する衝撃力によって弾性
変形できるようにピアノ線等の細い衝撃吸収！！１Ｂで
結合され、同衝撃吸収線１６の周囲に、変形自在な線状
物として作る重金属線１７（例えば鉛で作ればよい）を
密に巻付けている。したがって９重金属１？は・ステア
リングホイールＢの最下部に付加される本発明の制振’
ｆＬ　睦ｍ　１　として作用するから、フイドリング時
の共振振動を抑Ｍ■する。また、自動車衝突時に大きな
衝撃力が作用すると１重金属線１７は容易に変形して衝
撃吸収線１Ｂの変形を許容するため、衝撃吸収線１Ｂの
変形により衝撃力が吸収され１Ｍ転者の身体に対する安
全が確保される。

第１１図は、第１０図の第６実施例と同様に自動車衝突
事故時の安全対策をも考慮して本発明を具体化する場合
の第７実施例であり、弾性変形できるようにピアノ線等
の頗い衝撃吸収線１Ｂで結合され、同衝撃吸収線１６の
周囲に、変形自在な線状物として作る重金属ｍ１７（例
えば鉛で作ればよい）を密に巻付けている。したがって
、重金属線１７はステアリングホイールＢの最下部に付
加される本発明の制振質量ｍ１　として作用するから、
アイドリング時の共振振動を抑制する。また、自動車衝
突時に大きな衝撃力が作用すると、重金属線１７は容易
に変形して衝撃吸収線１Ｂの変形を許容するため、衝撃
吸収線１８の変形により衝撃力が吸収され、運転者の身
体に対する安全が確保される。

なお、前述した実施例の外に、ステアリングホイール下
部の太さを太くして＝ｌｔを増したり、ステアリングホ
イールの発砲密度を変えることによってステアリングホ
イール下部の重量を増すこともできる。

一発明の効果− 以との説明から明らかなように、本発明によれば、共振
振動を抑制する上で効果的なステアリングホイールの最
下部に制振質峻を付加するので、ステアリングコラムシ
ャフト及びステアリングホイールで構成される振動体の
ｆＥｌをさほど増加することなく、共振振動を充分に抑
制できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための模式図、第２図
は一部を破断して示した本発明の第１実施例によるステ
アリングホイールの拡大平面図、第３図は第２図の要部
拡大断面図、第４図は本発明の第２実施例によるステア
リングホイールの第２図と同様の図、第５図は振幅−振
動ａ線図、第６図はステアリングホイールカバーとして
具体化された本発明の第３実施例の一部破断平面図、第
７図は第６図のステアリングカバーの展開断面図、第８
図は一部を破断して示した本発明の第４実施例によるス
テアリングホイールの平面図、第９図は本発明の第５実
施例によるステアリングホイール要部の拡大斜視図、第
１０図は一部を破断して示した本発明の第６実施例によ
るステアリングホイールの拡大平面図であるＡ・・・・
・・ステアリングコラムシャフト、Ｂ・・・・・・ステ
アリングホイール、ｍｌ・・・制振賀蓋。 特許出願人　　日産目勤車株式会社 ｊＩ　３　図 りθ １４［ 手続補正書彷鵡 昭和６１年０４月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）車両に回転自在に支持されたステアリングコラムシ
   ャフトと、このステアリングコラムシャフトの車屋内側
   に固着されたステアリングホイールとを有するステアリ
   ング装置において、ステアリングコラムシャフト及びス
   テアリングホイールで形成される共振振動時の瞬間回転
   中心から離れたステアリングホイールの最下部に制振質
   量を配量したことを特徴とするステアリング装置の制振
   構造。