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JP4571341B2 - ステアリング装置のダンパ機構 - Google Patents

ステアリング装置のダンパ機構 Download PDF

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  • Vibration Dampers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のステアリング装置に使用されるダンパ機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のステアリング装置は、ステアリングホイールと一体に回転するステアリングシャフトと、このステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムと、ステアリングシャフトの回転をステアリングギヤ側に伝達するシャフトアセンブリなどを含んでいる。また、車輪側に発生した微振動がステアリングホイール側に伝わることを防ぐために、いわゆるステアリングダンパと呼ばれるダンパ機構(弾性軸継手)を備えたステアリング装置が知られている。
【0003】
従来のダンパ機構は、例えば特開平9−72347号公報や特開平5−116636号公報に記載されているように、アウタパイプと、このアウタパイプに挿入されるインナー部材と、これらアウタパイプとインナー部材との間に装填されるゴム状弾性体を備えている。
【0004】
前記ダンパ機構において、ステアリングギヤ側から伝達される微振動は、前記弾性体が撓むことのできる範囲で吸収される。操舵のためにステアリングホイールを回転させると、前記アウタパイプとインナー部材とがねじれ方向に相対変位する。その変位(ねじれ角度)が小さいうちは、前記弾性体がねじれる方向(剪断方向)に撓む。そして所定のねじれ角度を越える入力があったときにストッパが機能することにより、アウタパイプとインナー部材との間でトルクが伝達されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来のダンパ機構は、弾性体に剪断力が作用する。このため、ゴム製の弾性体では耐久性に問題が生じる。また、ステアリングギヤ側から伝達されてくる微振動の吸収性を良くするために弾性体のばね定数を低くすると、通常の操舵角範囲(ステアリングホイールを操舵した時)において操舵性に問題が生じる。そうかといって弾性体のばね定数を高く設定すると、ステアリングギヤ側から伝達されてくる微振動を十分吸収することができなくなる。
【0006】
従ってこの発明の目的は、ステアリングギヤ側から伝わる微小振動を効果的に吸収でき、かつ、通常の操舵角範囲での操舵性が向上するステアリング装置のダンパ機構を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のダンパ機構は請求項1に記載したように、内周側に軸線方向に沿う第1の内向き凸部と第2の内向き凸部と凹溝が周方向の複数箇所に交互に形成されかつ前記第1の内向き凸部の突出高さが前記第2の内向き凸部の突出高さよりも大きいアウタパイプと、前記アウタパイプに挿入され、外周側に前記軸線方向に沿いかつ前記第1および第2の内向き凸部間の前記凹溝に入り込む外向き凸部が周方向の複数箇所に形成されたインナー部材と、前記アウタパイプと前記インナー部材の重なる部分において前記各内向き凸部と前記外向き凸部との間に設けられた弾性体とを具備し、前記弾性体は、前記インナー部材の前記外向き凸部の周方向の一側面と前記アウタパイプの第1の内向き凸部との間に設けた厚肉部と、前記外向き凸部の周方向の他側面と前記第2の内向き凸部との間に設けた薄肉部とを有し、前記アウタパイプとインナー部材との相対的なねじれ角度が増加するにつれてばね定数が大きくなるようにし、かつ、前記弾性体の前記薄肉部と前記第2の内向き凸部との間に、前記アウタパイプとインナー部材がねじれ方向に微小角度だけ相対変位することを許容する隙間が形成されている。
【0008】
本発明のダンパ機構において、微小なねじれ角度範囲では、アウタパイプの内向き凸部とインナー部材の外向き凸部との間で前記弾性体が圧縮方向に撓むことにより、微振動が吸収される。通常の操舵角範囲では、前記内向き凸部が外向き凸部に係合し、両者が一体となって回転することによりトルクが伝達される。
【0009】
この発明において、前記弾性体は、前記インナー部材の外向き凸部の一側面と前記アウタパイプの第1の内向き凸部との間に設ける厚肉部と、前記外向き凸部の他側面と第2の内向き凸部との間に設ける薄肉部とを備えることにより、ねじれ角度が増加するにつれてばね定数が段階的に大きくなるようにするとよい。さらに好ましくは、前記薄肉部と前記第2の内向き凸部との間に隙間が確保されている。この隙間は、アウタパイプとインナー部材がねじれ方向に微小角度だけ相対変位することを許容する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図1から図5を参照して説明する。
図1に自動車のステアリング装置10が示されている。このステアリング装置10は、周知のステアリングホイール(図示せず)を取付けるステアリングシャフト11と、ステアリングシャフト11を回転自在に支持する円筒状のステアリングコラム12と、自在継手13を介してステアリングシャフト11に連結されるシャフトアセンブリ14などを備えている。シャフトアセンブリ14の長手方向中間部に、ダンパ機構20が設けられている。
【0011】
ステアリングコラム12の端部12aは、枢支部材21を中心として矢印A1で示す方向に傾動可能に支持されている。ステアリングコラム12の長手方向中間部12bにチルトロック機構25が設けられている。チルトロック機構25はステアリングコラム12と一体に矢印A1方向に移動するチルトブラケット26と、車体側のベース部材27に対してチルトブラケット26を固定する位置と固定を解除する位置とに操作可能なチルトレバー28を備えている。
【0012】
ダンパ機構20は図2から図4に示すように構成されている。このダンパ機構20は、金属製のアウタパイプ30と、金属製の中空のインナー部材31と、ゴム弾性を有する材料からなる弾性体32などを含んでいる。アウタパイプ30の一端30a側に自在継手13が設けられている。アウタパイプ30の他端30b側にキャップ33が設けられている。
【0013】
パイプ状のインナー部材31は、アウタパイプ30に挿入される部分35と、アウタパイプ30の外側に突き出る部分36とを有している。外側に突き出る部分36は、ステアリングギヤ(図示せず)の方向に延びるシャフト本体37に連結されている。
【0014】
図3に示すように、アウタパイプ30の内周側に、軸線X(図2に示す)方向に沿う第1の内向き凸部41と第2の内向き凸部42が、アウタパイプ30の周方向の複数箇所に形成されている。第1の内向き凸部41の突出高さH1は、第2の内向き凸部42の突出高さH2よりも大きい。第1の内向き凸部41と第2の内向き凸部42との間に、軸線X方向に沿う凹溝43が形成されている。
【0015】
インナー部材31の外周側には、アウタパイプ30に挿入される部分の周方向の複数箇所に、軸線X方向に沿う外向き凸部51が形成されている。外向き凸部51は、それぞれ、第1の内向き凸部41と第2の内向き凸部42との間の凹溝43に入り込んでいる。
【0016】
アウタパイプ30とインナー部材31とが互いに重なる部分において、アウタパイプ30とインナー部材31との間に弾性体32が設けられている。図4に拡大して示すように弾性体32は、厚肉部55と、薄肉部56と、連結部57とを具備し、図2中の軸線X方向に長さLにわたって筒状に形成されている。
【0017】
厚肉部55は、外向き凸部51の一側面51aと第1の内向き凸部41との間に設けられている。薄肉部56は、外向き凸部51の他側面51bと第2の内向き凸部42との間に設けられている。連結部57は、厚肉部55と薄肉部56とをつないでいる。
【0018】
弾性体32を成形するには、インナー部材31の外周面を金型で覆い、この金型とインナー部材31との間に弾性体32の材料を供給し、加硫処理を行うことにより、弾性体32を成形すると同時にインナー部材31の外周面に弾性体32を加硫接着させる。こうして弾性体32が取付けられたインナー部材31は、弾性体32と共にアウタパイプ30に圧入される。弾性体32はキャップ33によってアウタパイプ30からの抜け止めがなされる。
【0019】
図4に示すように、厚肉部55は、第1の内向き凸部41と外向き凸部51との間に隙間なく充填されている。これに対し薄肉部56は、第2の内向き凸部42と外向き凸部51との間に、隙間Gを確保した状態で設けられている。この隙間Gは、アウタパイプ30とインナー部材31がねじれ方向に微小角度だけ相対変位することを許容する。
【0020】
この実施形態のように弾性体32がインナー部材31に加硫接着される場合には、隙間Gは第2の内向き凸部42と薄肉部56との間に形成される。これに対し、弾性体32がアウタパイプ30に加硫接着される場合には、隙間Gは外向き凸部51と薄肉部56との間に形成される。
【0021】
前記構成のダンパ機構20は、アウタパイプ30とインナー部材31とがねじれ方向に相対回転する際に、微小なねじれ角度範囲では、隙間Gの範囲内で弾性体32の厚肉部55が撓む。このため微小な角度範囲では、図5中にαで示すように小さなばね定数となり、微小振動を効果的に吸収することができる。
【0022】
ねじれ角度が前記微小角度範囲を越えると、隙間Gが無くなることによって第2の内向き凸部42が薄肉部56に当接し、ねじれ方向のトルクが内向き凸部42を介して外向き凸部51に伝達されるようになる。この場合、薄肉部56の圧縮方向の撓みが限界に達することにより、図5中にβで示すようにばね定数が上昇する。すなわち、ねじれ角度が増加するにつれてばね定数が段階的に増大する特性となる。
【0023】
通常の操舵角範囲では、アウタパイプ30とインナー部材31とが第2の内向き凸部42と外向き凸部51を介して一体に回転するため、アウタパイプ30に入力された操舵力(トルク)がインナー部材31を介してシャフト本体37に伝達される。
【0024】
しかも前記ダンパ機構20は、アウタパイプ30とインナー部材31がねじれ方向に相対回転する際に、弾性体32の厚肉部55と薄肉部56が主として圧縮に撓み、実質的に弾性体32に剪断力が作用しないため、弾性体32が劣化しにくく、耐久性が向上する。
【0025】
またこの実施形態のダンパ機構20は、内向き凸部41,42と外向き凸部51が軸線X方向に微小振動することができるため、シャフト本体37からインナー部材31側に伝わることのあるパワーステアリング機構の油圧変動による軸線X方向の微振動を、弾性体32によって吸収することもできる。このため軸線X方向の微振動と異音がステアリングホイール側に伝わることも抑制できる。
【0026】
なお、本発明を実施するに当たり、アウタパイプおよびインナー部材をはじめとして、アウタパイプの内向き凸部あるいはインナー部材の外向き凸部、そして弾性体の形態など、この発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【0027】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明によれば、アウタパイプとインナー部材とが相対回転する際に、微小なねじれ角度範囲では弾性体がアウタパイプの内向き凸部とインナー部材の外向き凸部との間で圧縮方向に撓むことによって微振動を吸収することができ、通常の操舵角範囲では前記内向き凸部と外向き凸部とを介してアウタパイプとインナー部材が一体に回転することができる。この弾性体は主として圧縮方向に撓むため、剪断力が加わる場合に比較して耐久性が高い。
【0028】
本発明によれば、微小なねじれ角度範囲では弾性体の厚肉部が撓むことによりばね定数が小さく、ねじれ角度が大きくなるにつれてアウタパイプの内向き凸部とインナー部材の外向き凸部が薄肉部を介して係合するため、ばね定数を大きくすることができる。
【0029】
本発明によれば、微小なねじれ角度範囲では前記隙間の範囲内でばね定数を十分小さくすることができるため微小振動を効果的に吸収でき、ねじれ角度が大きくなったときに前記隙間が無くなることによりばね定数が上昇し、通常の操舵角範囲ではアウタパイプとインナー部材とが実質的に一体となって操舵トルクを伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すダンパ機構を備えたステアリング装置の側面図。
【図2】 図1に示されたステアリング装置のダンパ機構を拡大して一部断面で示す側面図。
【図3】 図2中のF3−F3線に沿うダンパ機構の断面図。
【図4】 図3中にF4で示す部分の拡大図。
【図5】 図1に示されたステアリング装置のダンパ機構のねじれ角度と荷重との関係を示す図。
【符号の説明】
10…ステアリング装置
20…ダンパ機構
30…アウタパイプ
31…インナー部材
32…弾性体
41,42…内向き凸部
43…凹溝
51…外向き凸部
55…厚肉部
56…薄肉部
G…隙間

Claims (1)

  1. 内周側に軸線方向に沿う第1の内向き凸部と第2の内向き凸部と凹溝が周方向の複数箇所に交互に形成されかつ前記第1の内向き凸部の突出高さが前記第2の内向き凸部の突出高さよりも大きいアウタパイプと、
    前記アウタパイプに挿入され、外周側に前記軸線方向に沿いかつ前記第1および第2の内向き凸部間の前記凹溝に入り込む外向き凸部が周方向の複数箇所に形成されたインナー部材と、
    前記アウタパイプと前記インナー部材の重なる部分において前記内向き凸部と前記外向き凸部との間に設けられた弾性体とを具備し、
    前記弾性体は、前記インナー部材の前記外向き凸部の周方向の一側面と前記アウタパイプの第1の内向き凸部との間に設けた厚肉部と、前記外向き凸部の周方向の他側面と前記第2の内向き凸部との間に設けた薄肉部とを有し、前記アウタパイプとインナー部材との相対的なねじれ角度が増加するにつれてばね定数が大きくなるようにし、かつ、
    前記弾性体の前記薄肉部と前記第2の内向き凸部との間に、前記アウタパイプとインナー部材がねじれ方向に微小角度だけ相対変位することを許容する隙間が形成されていることを特徴とするステアリング装置のダンパ機構。
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