JPS60215123A - 防振ステアリングシヤフト - 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】 〔技術分野〕 この発明は、自動車のステアリング装置に使用する弾性
軸継手を具備した防振ステアリングシャフトに関する。

〔従来技術〕

自動車の運転時、特に高速走行においてステアリングホ
イールが高周波振動することを経験された人は多いと思
うが、自動車の運転においてこのようなステアリングホ
イール、の高周波振動は運転者を精神的に不安にさせ運
転疲労を倍加させる。

、ｍのよ’）＆ステアリングホイールの高周波振動を減
少させるため、ステアリングギアに連なる下部シャフト
とステアリングホイールに連なるステアリングシャフト
との間に弾性体を組み込んだ弾性軸継手を介在させ防振
ステアリングシャフトを構成することが行なわれている
。

従来の防振ステアリングシャフトとしては、第１図乃至
第４図に示すように、ステアリングホイールＨに連なる
上部シャツ）Ｕｓの下端部に設けた自在継手１のヨーク
筒２とステアリングギアＧに連なる下部シャフト３との
間に弾性軸継手Ａが設けられている。

弾性軸継手Ａは、外筒４ａと内筒４ｂとの間に環状の弾
性体４ｒを一体的に固着した弾性ブツシュ休４をヨーク
筒２と下部シャフト３との間に配したものである。。

弾性ブツシュ体の外筒４ａはヨーク筒の管形部２にの内
入２Ｃに圧入固定され、その一端部は内入２ｃの段部２
ｄに当接している。内筒４ｂは下部シャフト３の端部に
設けられたセレーション部３Ｂに圧入固定されている。

下部シャフトのセレーション部３Ｂには、セレーション
を形成した穴５Ｓを有するストッパー５が嵌合され段部
５ｄに一方の端部を当接している。

弾性ブツシュ体４．９内筒４ｂはストッパー５に奥側の
端面を当接し反対側の端面が下部シャフト３の軸端位戦
にある１、この下部シャフト３の軸端３ｋには加締が施
こされ、内筒４ｂは下部シャフト３に対し容易に抜けな
いように固定される。

これによりストッパー５と内筒４ｂは下部シャフト３に
対し一体的に結合される。

ストッパー５にはヨーク筒２の内入２Ｃの内面を越えて
径方向に突出する２つの突部５Ｃが軸心に対称位置に設
けられ、この突部５Ｃはヨーク筒の管形部２ｋに設けた
２つの長孔２ｈに夫々入り込んでおり、円周方向には若
干の隙間２ｑが形成されている。

通常の操舵を行う場合、ステアリンクホイールＨからの
トルクは上部シャフトＵｓから自在継手１に伝わり、自
在継手１のヨーク筒２から弾性ブツシュ体４の外筒４ａ
に伝えられる。ステアリングホイールよりのトルクがあ
まり大きくない場合には、弾性ブツシュ体の弾性体４ｒ
がトルクに応じてねじれて変形し全てのトルクを内筒４
ｂに伝える。内筒４ｂは下部シャフト３と一体的に結合
されているからステアリン外イールＨの一トルクは下部
シャフト３に伝えられ下部シャフト３の回転により操舵
が行なわれる。ステアリングホイールＨからのトルクが
大きい場合、即ち停車時にステアリン、舛イールを切る
据切シとか走行中の急操舵の場合には、弾性ブツシュ体
４のねじれが大きくなるが、この場合下部シャフト３に
設けたストッパー５の突部５ｃがヨーク筒の管形部２ｋ
に設けた長孔２ｈの端部と接触する。即ち隙間２ｑがな
くなりヨーク筒２とストッパー５は金属接触し、ステア
リングホイールＨからのトルクはヨーク筒２からストッ
パー５を経て下部シャフト３に伝えられる。このことは
弾性体４ｒに必要以とのねじシ応力が働くことを防止す
ることになり、また弾性体４ｒの接着が不良となっても
そのことにより完全な操縦不能となることはない。

弾性軸継手Ａにはステアリン婢イールＨ側からでなく下
部シャフト３の側からトルクが加わることもあるが、ど
ちらからトルクが作用しても作用反作用の関係で弾性軸
継手Ａの作用としては変らない。

このような弾性軸継手ＡをＬ部シャフ）Ｌｌｓと下部シ
ャフト３との間に介在させることは、エンジンよりの振
動とか操行車輪からの振動及びパワーステアリングを用
いた自動車では油圧針よりの振動がステアυンＡイール
Ｈに伝わらないように振動を遮断することにある。

しかしながら、振動を十分吸収するためには変形に富ん
だ、即ちばね定数の低い弾性体を用いなければならない
が、はね定数の低い弾性体を用いると通常操行の場合の
ステアリンクホイールの小さなトルクでヨーク筒２とス
トッパー５が金属接触を起し、下部シャフト３の振動は
ヨーク筒２に伝わシステアリングホイールが振動するの
で快適な運転は望めない１．自動車のステアリンクホイ
ールの操舵の点からのみ考えると上部シャツＨＪｓと下
部シャフト３との間に介在する弾性体は剛性の高いもの
が応答性に優れているため望ましい。ということがら従
来の構造即ち、ヨーク筒の管形部２ｋに嵌合する外筒４
ａと下部シャフト３に嵌合する内筒４ｂとの間に配した
環状の弾性体４ｒの軸方向のはね定数はねじり方向のは
ね定数に比例するがら、どうしても大きくならざるを得
す、前述の振動を十分吸収することが出来なかった。

また、ステアリングシャフトとステアリングギアーシャ
フトとの間に円板状の弾性体を用いた継手を配すること
も提案されているが、このものは大きな取付スペースを
必要とするという欠点があった。

〔発明の目的〕

この発明は、紙上の問題点に鑑みてなされたもので、ヨ
ーク筒と下部シャフトとの間に介在させる弾性ブツシュ
体を改良することにょシ、下部シャフトよりステア１ル
ク嘘イールに伝達される振動成分のうち特に軸方向振動
を有効に吸収し得るコンパクトにして部品点数の少い防
振ステアリングシャフトを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

この発明は、ヨーク筒の円穴に嵌合する外筒と該外筒に
対して同心的に配されステアリングギアに連なるシャフ
トに嵌合する内筒とを弾性を有する支柱により橋絡する
と共に前記外筒と前記内筒のいずれか一方の部材に弾性
を有する凸部を形成した弾性ブツシュ体と、該弾性ブツ
シュ体の凸部に保合部を当接させ円周方向の回動を規制
され且つ所定の回動変位時に前記ヨーク筒端部に設けた
切欠に当接する突部を有するストッパーな゛具え、該ス
トッパーが前記凸部を設けた外筒又は内筒の前記一方の
部材に対する他方の部材に対し相対回動不能に支持させ
ることにより前記目的を達成するようにしたものである
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第５図乃至第１１図により
説明する。なお、従来例と同−又は相当部分は同一の符
号を用い詳しい説明は省略する。

まず構成を述べる。

この防振ステアリングシャフトは、第５図に示すように
、従来例とほぼ同様に、ヨーク筒２０の管形部２ｋに弾
性ブツシュ体１１が圧入され、スプライン１３ｓを軸端
部に有する下部シャフト２３には、スプライン孔１５ｓ
を設けた２）ツバ−１５が嵌合され、ストッパー１５の
奥側の端面は段部１５ｄに当接し、ストッパー１５の手
前側の端面は下部シャフトのスプライン１３ｇに圧入さ
れた弾性ブツシュ体１１に当接している。下部シャフト
２３の端面１３ｋには加締が椎こされ、弾性ブツシュ休
１１が下部シャフト２３から抜けることのないようにさ
れている。

ヨーク筒２０の軸端には端面に開口する切欠２０ｎが２
個所に設けられ、ストッパー１５より外側となる内面に
止め輪溝２０ｑが形成され、この止め輪溝２Ｄｑには止
め輪６が挿着されている。

この構造は下部シャフト２３にあらかじめストッパー１
５及び弾性ブツシュ体１１を組み付けておいてからヨー
ク筒２０に軸方向から挿入して組み立てを行うことがで
きる。

止め輪６は通常は必要がないが安全のため取付けるよう
にしているものである。

弾性ブツシュ体１１は第６図に示すように、金属性の外
筒１２及び内筒１３並びに両者１２．１３を一体的に結
合する弾性体１４とから構成されている。弾性体１４は
、材質としてゴムが用いられている。

弾性体１４は、第６図及び第７図に示すように、前記外
筒１２の内面に接着される円筒状の外環部分１４ａと、
円筒１３の外面に接着される円筒状の内環部分１４ｂと
を有し、全長の中央付近において円周方向に１２０度の
位相角で配され断面方形の３本の支柱１４ｃにより外環
部分１４ａと内環部分１４ｂが橋絡され一体構造とされ
ている。　□さらに外環部分１４ａの内面には各支柱１
４ｃから６０度の位相角をもって頂面が円弧状に凹んだ
横断面はぼ台形状の凸部１４ｄが外環部分のほぼ全長に
亘り３本突設されている。その結果弾性体１４には３つ
の軸方向の通孔１４ｅが形成されている。この実施例の
外環部分１４ａと内環部分１４ｂは必ずしも必要なもの
でなく、外筒１２と内筒１３に直接支柱１４ｃを固着し
、又、外筒１２に凸部１４ｄを固着した構造としても良
い。しかし外筒１２と内筒１３に成形型を用いて弾性体
１４を一体成形する場合部品のバラツキまたは位置ずれ
により周面にゴムのはみ出しが部分的に起り易いので、
全面に僅かゴムが付着するようにしたのである。こうす
ることによシ支柱１４ｃと凸部１４ｄが一体的に結合さ
れ接着がよシ確実となると共に一部が接着不良で欠落す
ることがない、。

弾性ブツシュ体１１の一方の端面から組み合うストッパ
ー１５は、第８図及び第９図に示すように、スプライン
を刻設したスプライン孔１５ｇを有するフランジ板体１
５ｆの端面１５ｂに弾性体１４の通孔１４ｅＫ嵌挿する
ところの横断面が円弧状に外曲シしたほぼ凹の字形の柱
１５ｚが３本突設されており、該柱１５ｚの側面１５ｚ
１は前記支柱１４ｃの側面に、頂面１５ｚ２は前記外環
部分１４ａの内面に、凹部１５ｚ３は前記凸部１４ｄの
全表面に、夫々密接し係合部を構成しておシ、底面１５
ｚ４は前記内環部分１４ｂに僅かな間隙１４（Ｊをもっ
て対面するようにされている。

フランジ板体１５ｆは、外周の対称位置に突出する一対
の突部１５ｃを有し、この突部１５ｃは前記管形部２に
の切欠２０ｎに円周方向に若干の隙間をもって嵌り込ん
でおシ、スプライン孔１５Ｓは下部シャフト２３のスプ
ライン１３ｓに嵌合している。

次に作用を述べる。

ステアリン外イールＨからの回動伝達力（トルク）はヨ
ーク筒２０の管形部２ｋから弾性ブツシュ体１１の外筒
１２に伝わり、そのほとんどは凸部１４ｄからストッパ
ー１５の柱１５ｚに伝わり、ストッパー１５から下部シ
ャフト２３に伝達される。

外筒１２のトルクは一部弾性体１４の支柱１４ｃからも
内筒１３に伝えられるが、支柱１４ｃの断面積は小さい
ので、支柱１４ｃから内筒１３に伝えられるトルクは僅
かなものである。下部シャフト２３にトルクが伝えられ
ることにより操舵が行なわれる。

ステアリンクホイールＨを据切りした場合の大きなトル
クは、従来例と同様、ヨーク筒２０からストッパー１５
を経て下部シャフト２３に伝えられる。

下部シャフト２３からの振動のうちねじり方向の振動は
、下部シャフト２３から弾性ブツシュ体の内筒１３と、
内筒１３に対して相対回転を阻止されたストッパー１５
に伝えられるが、内筒１３及びストッパー１５と外筒１
２との間には弾性体１４が配されているので、振動のほ
とんどは弾性体で吸収される。また、軸方向の振動は下
部シャフト２３から内筒１３及びストッパー１５に伝え
られるが、ストッパーの柱１５ｚは１則方向の面で弾性
体１４と当接するものであり、内筒１３と外　・筒１２
は小さい断面積を有する３本の支柱１４ｃによシ橋絡さ
れているから１弾性ブツンユ体１１としての軸方向剛性
は小さく外っており軸方向の振動は有効に吸収できる。

この実施例の防振ステアリングシャフトを従来の防振ス
テアリングシャフトと比べると、ねじシトルクと回動角
の関係は第１０図に示すようになり、従来例では回動角
に対するねじりトルクが小さく、第１０図に点線で示す
ａのような特性であったが、この発明の防振ステアリン
グシャフトで・−は、回動角に対するトルクが大きく実
線すで示す特性を示す。回動角Ｃでヨーク筒２０とスト
ッパー１５が当接するので、０点から先はａ、ｂの線が
急激に立上つてａ、ｂ線は重なったものとなっている。

軸方向の荷重と撓みの関係は第１１図に示すように、従
来例では点線で示すａ、のどとく撓みに対する荷重が太
きかったが、この発明の防振ステアリングシャフトでは
実線す、で示すように撓みに対する荷重が小さく、従来
例の約１／２の剛性であった。

第１０図、第１１図は中立位置から一方の側えねじりま
たは圧縮を行った線図で、これと逆方向にねじりまたは
圧縮については原点に対して対称な線図となり作用的に
同様であるから省略した。

この実施例では弾性ブツシュ体の外筒側に凸部を設け、
この凸部に係合する係合部を有するストッパーを下部シ
ャフトに固定し、弾性ブツシュ体の内筒との相対回動を
不能とする構造としたが。

このような凸部な内筒側に設ける構造とすることもでき
る。この場合ストッパー１５はヨーク筒２０と固定し、
下部シャフト２３とストッパー１５は円周方向に若干回
動し得る構造と子ればよい。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明は、ヨーク筒の内入
に嵌合する外筒と該外筒に対して同心的に配されたステ
アリングギアに連なるシャフトに嵌合する内筒とを弾性
を有する支柱により橋絡すると共に前記外筒と前記内筒
のいずれか一方の部材に弾性を有する凸部を形成した弾
性ブツシュ体と、該弾性ブツシュ体の凸部に係合部を当
接させ円周方向の回動を規制され且つ所定の回動変位時
に前記ヨーク筒端部に設けた切欠に当接する突部な有す
るストッパーを具え、該ストッパーが前記凸部を設けた
外筒又は内筒の前記一方の部材に対する他方の部材に対
し相対回動不能に支持したから、回動方向のばね定数を
向上させハンドルホイールの操舵に対する応答性を向上
させると共に、軸方向のばね定数を下げて振動吸収能を
高め、振動遮断効果を著しく拡大することができ、コン
パクトな構造でステアリングギアルからの操舵伝達力は
大きく、エンジンとか操行車輪からの振動の伝達を小さ
くし快適な運転が可能な防振ステアリングシャフトを提
供し得たものである２゜さらに、ストッパーにヨーク筒
に直接動作する機能と弾性体の緩衝を助長させる機能と
を共有させることとしたため、・部品点数の削減を図る
ことができ、また、従来はシャフトと弾性ブツシュ体と
の結合が加締のみによっていたものに対し、シャフトに
確実に回動不能に固着したストッパーに設けた係合部を
弾性体に嵌合する構成としたので、ステアリλ外イール
の伝達力が確実に下部シャフトに伝達されるという効果
も得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、自動車のステアリング装置の要部を概略示し
た側面図、第２図は、従来の防振ステアリングシャフト
の半断面図、第３図は、第２図の１ｌ−１ｉｔ線断面図
、第４図は、従来の弾性ブツシュ体の拡大図で１図■は
横断面図、図１は縦断面図、第５図は、この発明の防振
ステアリングシャフトの半断面図、第６図は、第５図の
部品である弾性ブツシュ体の図で、図■は側面図１図■
は正面図、第７図は、同じく第５図の部品である弾性体
の斜視図、第８図は、同じく第５図の部品であるストッ
パーの斜視図、第９図は、同じく第５図の部品である弾
性ブツシュ体とストッパーとを組み合わせだ状態におけ
る縦断面図、第１０図は、ねじりトルク−角度特性を示
すグラフ、第１１図は、軸方向荷重−撓み特性を示すグ
ラフである。 符号の説明 Ｇ・・・・・・・・・ステアリングギアＨ・・・・・・
・・・ステアリングホイールト・・・・・・・・自在継
手 ２．２０・・・・・・・・・ヨーク筒 ３．２３・・・・・・・・・下部シャフト４．１１・・
・・・・・・・弾性ブツシュ体４ａ、１２・・・・・・
外筒 ４ｂ、１３・・・・・・内筒 ４ｒ、１４・・・・・・弾性体 ５・・・・・・・・・ストッパー １４　ａ・・・外環部分 １４ｂ・・・内環部分 １４ｃ・・・支柱 １４ｄ・・・凸部 １５・・・・・・ストッパー １５ｚ・・・柱 ２０ｎ・・・切欠 第１図 第５図 第８図 第９図 第１０図　第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ステアリングホイールに連なシ筒端に切欠を有
   する自在継手のヨーク筒と、ステアリングギアに連なる
   シャフトと、前記ヨーク筒の内入に嵌合する外筒と該外
   筒に対し同心的に配され前記シャフトに嵌合する内筒と
   を弾性を有する支柱により橋絡すると共に前記外筒と前
   記内筒のいずれか一方の部材に弾性を有する凸部を形成
   した弾性ブツシュ体と、該弾性ブツシュ体の凸部に係合
   し円周方向の回動を規制する係合部を有し且つ所定の回
   動変位時に前記ヨーク筒端部に設けた切欠に当接する突
   部な有するストッパーを具え、該ストッパーが前記凸部
   を設けた外筒又は内筒の前記一方の部材に対する他方の
   部材に対し相対回動不能に支持されていることを特徴と
   する防振ステアリングシャフト。