(57)【要約】【課題】車体重量の増加が抑えられ、ステアリング支持部の支持剛性が低くても容易にステアリング振動を低減でき、更に、アフターマーケットでの容易な対応が可能なステアリング振動低減装置を提供する。【解決手段】車体にステアリングハンガ１２が取付けられ、このステアリングハンガ１２にステアリングホイール１６が支持され、このステアリングホイール１６の振動を低減するステアリング振動低減装置２０において、ステアリングハンガ１２に、一端が自由端にされたニーボルスター１８の他端が支持され、ニーボルスター１８にステアリングホイール１６の振動を低減する重り２１が取付けられることで、共振周波数がステアリングホイール１６の共振周波数に設定され、且つ振動の位相がステアリングホイール１６の振動の位相に対して逆位相にされる。【選択図】図３
2010132116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体にステアリングハンガが取付けられ、このステアリングハンガにステアリングホイールが支持され、このステアリングホイールの振動を低減するステアリング振動低減装置において、
前記ステアリングハンガに、一端が自由端にされた制振部材の他端が支持され、
前記制振部材は、前記ステアリングホイールの振動を低減する振動特性調整部材が取付けられることで、共振周波数が前記ステアリングホイールの共振周波数に設定され、且つ振動の位相が前記ステアリングホイールの振動の位相に対して逆位相にされることを特徴とするステアリング振動低減装置。
【請求項２】
前記振動特性調整部材は、前記制振部材の前記自由端に設けられることを特徴とする請求項１記載のステアリング振動低減装置。
【請求項３】
前記制振部材は複数設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステアリング振動低減装置。
【請求項４】
前記振動特性調整部材は、前記制振部材の質量を変える重り、又は前記制振部材の剛性を変える薄板からなることを特徴とする請求項１記載のステアリング振動低減装置。
【請求項５】
前記制振部材は、車両衝突時に乗員膝部からの入力を受け止めるニーボルスターであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載のステアリング振動低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリング振動低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリングホイールに発生する振動は、ステアリングホイールを支持するフレーム側のステアリング支持部の影響を受ける。
このステアリング支持部の支持剛性を向上させ、ステアリングホイールの振動を低減する従来技術として、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】実開平６−３９６６０号公報
【０００３】
特許文献１の図１を以下の図１１で説明する。なお、符号は振り直した。
図１１は従来のステアリング振動低減装置を示す斜視図である。
車体の左右にはブラケット１０１，１０２を介してステアリング支持メンバ１０３が取付けられ、このステアリング支持メンバ１０３にステアリングサポート１０４が取付けられ、このステアリングサポート１０４に筒状のステアリングポスト１０６が後上がりに取付けられ、このステアリングポスト１０６に回転自在にステアリングシャフト１０７が支持され、このステアリングシャフト１０７の端部にステアリングホイール１０８が取付けられている。
【０００４】
上記のブラケット１０１，１０２、ステアリング支持メンバ１０３、ステアリングサポート１０４及びステアリングポスト１０６は、ステアリング支持部１１０を構成する部材である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のステアリング支持部１１０の剛性を高めて、強制的にステアリングホイール１０８の振動を低減する場合、ステアリング支持部１１０の重量が大きくなり、結果として車体重量の増加の原因になる。ステアリングホイール１０８は、ステアリング支持部１１０に片持ち支持されるため、大幅な支持剛性向上が必要になり、車体重量の増加はより大きくなる。
【０００６】
また、車両がマーケットに投入された後にステアリング振動が顕在化した場合、ステアリング支持部の剛性アップは困難であり、ステアリング振動対策が容易に施せる構造が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、車体重量の増加が抑えられ、ステアリング支持部の支持剛性が低くても容易にステアリング振動を低減でき、更に、アフターマーケットでの容易な対応が可能なステアリング振動低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、車体にステアリングハンガが取付けられ、このステアリングハンガにステアリングホイールが支持され、このステアリングホイールの振動を低減するステアリング振動低減装置において、ステアリングハンガに、一端が自由端にされた制振部材の他端が支持され、制振部材にステアリングホイールの振動を低減する振動特性調整部材が取付けられることで、共振周波数がステアリングホイールの共振周波数に設定され、且つ振動の位相がステアリングホイールの振動の位相に対して逆位相にされることを特徴とする。
【０００９】
ステアリングハンガに片持ち支持された制振部材に適宜選択された振動特性調整部材を取付けることで、振動特性調整部材が取付けられた制振部材の共振周波数が増加又は低下し、ステアリングホイールの共振周波数に一致する。これに伴い、振動特性調整部材が取付けられた制振部材の振動の位相も変化し、逆位相となる。この結果、ステアリングホイールの振動が減衰する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、振動特性調整部材が、制振部材の自由端に設けられることを特徴とする。
振動特性調整部材を制振部材の中間部に取付けるのに比べて振動特性調整部材の質量が小さくてもより効果的に共振周波数が変化する。それに伴い振動の位相が変化する。
【００１１】
請求項３に係る発明は、制振部材が複数設けられることを特徴とする。
ステアリングホイールが複数の共振周波数を有する場合は、それぞれの共振周波数に各制振部材の共振周波数を合わせることでステアリング振動の低減効果が高まる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、振動特性調整部材が、制振部材の質量を変える重り、又は制振部材の剛性を変える薄板からなることを特徴とする。
【００１３】
制振部材に重りを取付けることで、制振部材の質量が増し、制振部材の共振周波数が低くなる。
また、制振部材に薄板を取付けることで、制振部材の剛性が増し、制振部材の共振周波数が高くなる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、制振部材が、車両衝突時に乗員膝部からの入力を受け止めるニーボルスターであることを特徴とする。
車両衝突時に乗員膝部からの入力を受け止めるニーボルスターで、ステアリングホイールの振動を低減する制振部材を兼用する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、ステアリングハンガに、一端が自由端にされた制振部材の他端が支持され、制振部材にステアリングホイールの振動を低減する振動特性調整部材が取付けられることで、共振周波数がステアリングホイールの共振周波数に設定され、且つ振動の位相がステアリングホイールの振動の位相に対して逆位相にされるので、ステアリングハンガに片持ち支持される制振部材及び振動特性調整部材によって、制振部材が軽量で低剛性であってもステアリング振動を低減することができる。
【００１６】
また、制振部材に適宜選択された振動特性調整部材を取付けるだけで制振部材の共振周波数及び振動の位相を調整してステアリングホイールの振動を低減することができ、アフターマーケットでより簡単にステアリング振動対策を行うことができる。
【００１７】
請求項２に係る発明では、振動特性調整部材が制振部材の自由端に設けられるので、ステアリングホイールの振動の低減を、より質量の小さな振動特性調整部材で行うことができ、車両の重量増を抑えることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、制振部材が複数設けられるので、ステアリングホイールが複数の共振周波数を有する場合に、それぞれの共振周波数に各制振部材の共振周波数を合わせることができ、ステアリングホイールの振動の低減効果を高めることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明では、振動特性調整部材が、制振部材の質量を変える重り、又は制振部材の剛性を変える薄板からなるので、重り又は薄板を適宜選択することで、制振部材の共振周波数を低くする、及び高くするというように両方に対応することができ、また、制振部材の振動特性の調整を簡単且つ低コストで行うことができる。
【００２０】
請求項５に係る発明では、制振部材が、車両衝突時に乗員膝部からの入力を受け止めるニーボルスターであるので、既存のニーボルスターをステアリングホイールの振動を低減する制振部材として活用することができ、部品点数を削減することができて、特別に車室内に制振部材を設けるのに比べて乗員前方の車室空間を広くすることができる。
また、ニーボルスターを弾性を有する鋼板等で造れば、簡単且つ低コストな構造でステアリングホイールの振動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るステアリング振動低減装置を備えた車両の要部斜視図であり、車体の左右に設けられたフロントピラー１１，１１（一方の符号１１のみ示す。）にステアリングハンガ１２が渡され、このステアリングハンガ１２にステアリングコラム１３が取付けられ、このステアリングコラム１３に回転自在にコラムシャフト１４が支持され、このコラムシャフト１４の一端にステアリングホイール１６が取付けられている。
【００２２】
また、ステアリングハンガ１２には、ステアリングコラム１３を挟んで左右に、車両衝突時に車室内前方に移動した乗員の膝部が当たるようにして膝部からの入力を受け止め、衝撃を吸収するニーボルスター１８，１８の一端が取付けられ、ニーボルスター１８，１８がそれぞれ片持ち支持されている。
ニーボルスター１８，１８は、その後方及び下方が図示せぬ内装材に非接触の状態で覆われている。
【００２３】
図２は本発明に係るステアリング振動低減装置を示す斜視図であり、ステアリング振動低減装置２０は、ニーボルスター１８と、このニーボルスター１８の共振周波数をステアリングホイール１６の共振周波数に設定するとともに、ニーボルスター１８の振動の位相をステアリングホイール１６の振動の位相に対して逆位相に設定するためにニーボルスター１８の先端部にボルト・ナット等で着脱自在に取付けられた振動特性調整部材としての重り２１とからなる。
【００２４】
ニーボルスター１８は、鉤状に湾曲した鋼板製の本体２５と、この本体２５の上面２５ａに取付けられた鋼板製の補強板２６とからなり、本体２５の先端部に平板状の膝受け部２５ｂが一体に形成されている。
重り２１は、ニーボルスター１８の質量を変更してニーボルスター１８の振動特性を細かく調整できるように、質量違いで複数個準備されている。
【００２５】
図３は本発明に係るステアリング振動低減装置の取付状態を示す側面図であり、ステアリングハンガ１２にステアリングコラム１３を介してコラムシャフト１４が取付けられ、このコラムシャフト１４の先端にステアリングホイール１６が取付けられ、ステアリングハンガ１２にステアリング振動低減装置２０が片持ち支持されている。
【００２６】
ニーボルスター１８は、ステアリングハンガ１２に片持ち支持され、弾性を有する鋼板で形成されているため、ステアリングハンガ１２への取付部を中心にして重り２１が取付けられた自由端側が振動し、ステアリングホイール１６の振動を打ち消すように作用する。
【００２７】
図４は本発明に係るステアリング振動低減装置の機能を示すグラフであり、縦軸はステアリング振動低減装置２０（図３参照）の振動レベル（単位はｍ／ｓ２）、横軸は振動の周波数（単位はＨｚ）を表している。
グラフ中の破線は、例えば、ステアリングホイールの振動を対策する前のステアリング振動低減装置（ニーボルスターに重りが取付けられていない状態のもの）の振動特性を示している。このステアリング振動低減装置の共振周波数がｆ１であるとする。
【００２８】
グラフ中の実線は、重りを取付けることでステアリングホイールの振動を対策した後のステアリング振動低減装置の振動特性を示している。このステアリング振動低減装置の共振周波数はｆ１よりも低いｆ２になる。
【００２９】
即ち、ニーボルスターに重りを取付けることでニーボルスターの質量が大きくなり、ステアリング振動低減装置の共振周波数を下げることができる。
【００３０】
図５は本発明に係るステアリング振動低減装置の別実施形態を示す斜視図であり、ステアリング振動低減装置３０は、ニーボルスター３１と、このニーボルスター３１の共振周波数をステアリングホイール１６（図１参照）の共振周波数に設定するとともに、ニーボルスター３１の振動の位相をステアリングホイール１６の振動の位相に対して逆位相に設定するためにニーボルスター３１のステアリングハンガ１２への取付部近傍にボルト・ナット等で着脱自在に取付けられた振動特性調整部材としての薄板３２とからなる。
【００３１】
ニーボルスター３１は、鉤状に湾曲した鋼板製の本体３５と、この本体３５の上面３５ａに取付けられた鋼板製の補強板２６とからなり、本体３５の後部に平板状の膝受け部３５ｂが一体に形成され、本体３５のステアリングハンガ１２への取付部近傍に折曲げ部３５ｃが形成され、この折曲げ部３５ｃに薄板３２が取付けられている。
薄板３２は、ニーボルスター１８の剛性を変更してニーボルスター１８の振動特性を細かく調整できるように、例えば、板厚違いで複数枚準備されている。
【００３２】
図６は本発明に係るステアリング振動低減装置の別実施形態の機能を示すグラフであり、縦軸はステアリング振動低減装置３０（図５参照）の振動レベル（単位はｍ／ｓ２）、横軸は振動の周波数（単位はＨｚ）を表している。
グラフ中の破線は、例えば、ステアリング振動低減装置でステアリングホイールの振動を対策する前のステアリング振動低減装置（ニーボルスターに薄板が取付けられていない状態）の振動特性を示している。このステアリング振動低減装置の共振周波数がｆ３であるとする。
【００３３】
グラフ中の実線は、薄板を取付けることでステアリングホイールの振動を対策した後のステアリング振動低減装置の振動特性を示している。このステアリング振動低減装置の共振周波数は、ｆ３よりも高いｆ４になる。
【００３４】
このように、ニーボルスターに薄板を取付けることでニーボルスターの剛性が高くなり、ステアリング振動低減装置の共振周波数を上げることができる。
【００３５】
図７（ａ），（ｂ）は本発明に係るステアリング振動低減装置の振動特性のチューニング例を示す第１グラフであり、（ａ）のグラフは振動対策前のニーボルスターの振動特性、（ｂ）のグラフは振動対策前のステアリングホイールの振動特性を示している。各グラフの縦軸は振動レベル（単位はｍ／ｓ２）及び位相（単位はｄｅｇ）、横軸はエンジン回転数（単位はｒｐｍ）を表している。
【００３６】
（ａ）において、ニーボルスターの振動レベルが最も大きくなるエンジン回転数、即ち共振回転数は１３４０ｒｐｍである。
（ｂ）において、ステアリングホイールの振動レベルが最も大きくなる共振回転数は１５００ｒｐｍである。
【００３７】
以上の（ａ），（ｂ）において、ステアリングホイールではエンジン回転数が１５００ｒｐｍで大きな振動レベルの振動が発生しているため、ニーボルスターの位相がステアリングホイールの位相に対して逆位相となるように考慮しながら、ニーボルスターの共振回転数をステアリングホイールの共振回転数に合わせるように振動対策を行う。これは、ニーボルスターの共振回転数を調整する際に、ニーボルスターの位相も同時に変化するからである。
【００３８】
図８（ａ），（ｂ）は本発明に係るステアリング振動低減装置のチューニング例を示す第２グラフであり、（ａ）のグラフは振動対策後のニーボルスターの振動特性、（ｂ）のグラフは振動対策後のステアリングホイールの振動特性を示している。各グラフの縦軸は振動レベル（単位はｍ／ｓ２）及び位相（単位はｄｅｇ）、横軸はエンジン回転数（単位はｒｐｍ）を表している。また、（ａ），（ｂ）において、実線は対策後、破線は対策前、一点鎖線はニーボルスターの位相の対策後を示している。
【００３９】
（ａ）において、ニーボルスターの共振回転数は１３４０ｒｐｍから１５００ｒｐｍ近傍の１５５０ｒｐｍに移動している。
これに伴い、ニーボルスターの位相は破線から実線のように変化している。
【００４０】
（ｂ）において、位相の変化を見てみると、１５００ｒｐｍでは、対策前のステアリングホイールの位相は点Ａで示されるように＋７０ｄｅｇ近傍であり、また、対策後のニーボルスターの位相は点Ｂで示されるように−１１０ｄｅｇ近傍であり、ステアリングホイールの位相に対してニーボルスターの位相が逆位相となっている。
【００４１】
ここで、ニーボルスターの位相がステアリングホイールの位相に対して逆位相とは、ニーボルスターの位相をα、ステアリングホイールの位相をβとしたときに、（β＋９０°）＜α＜（β＋２７０°）の範囲をいう。
【００４２】
即ち、ニーボルスター及びステアリングホイールの振動特性をベクトルとしたとき（ベクトルの長さが振動レベル、方向が位相になる。）に、αが（β＋９０°）〜（β＋２７０°）の範囲では、ステアリングホイールの位相βに対して１８０°（真の逆位相）の方向にニーボルスターの振動レベルが発生する。
【００４３】
以上のように、ニーボルスターの共振回転数は１３４０ｒｐｍから１５００ｒｐｍ近傍の１５５０ｒｐｍに移動し、更に、ニーボルスターの位相がステアリングホイールの位相に対して逆位相とすることで、結果的に、対策後のステアリングホイールの振動レベルは、対策前に対して１５００ｒｐｍを中心とした黒塗り範囲（大まかには１４００ｒｐｍ〜１６００ｒｐｍ）で低下している。
【００４４】
図９（ａ），（ｂ）は本発明に係るステアリングホイールの振動の変化を示す作用図であり、直交座標において、Ｓはステアリングホイールの振動特性をベクトルで表したのもであり、Ｋはニーボルスターの振動特性をベクトルで表したもであり、各矢印の長さは振動レベル、各矢印のｘ軸からの角度は位相を示している。
（ａ）のステアリングホイール振動対策前において、ニーボルスターＫの位相をα１、ステアリングホイールＳの振動レベルをＬ１、ステアリングホイールＳの位相をβ１とする。
【００４５】
（ｂ）のステアリングホイール振動対策後では、ニーボルスターＫの位相をα１からα２に変更し、９０°＜（β１−α２）＜２７０°としたことで、ニーボルスターＫの位相をステアリングホイールＳの位相に対して逆位相とすることで、ステアリングホイールＳの振動レベルをＬ１からＬ２に低減している。このとき、ニーボルスターＫの共振周波数がステアリングホイールＳの共振周波数に設定されている。
【００４６】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るステアリング振動低減装置の更なる別実施形態を示す説明図であり、（ａ）はステアリング振動低減装置４０を後方から見た図、（ｂ）はステアリング振動低減装置４０を右斜め後方から見た図である。なお、図１に示した実施形態と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
（ａ）において、ステアリング振動低減装置４０は、ニーボルスター１８と、このニーボルスター１８を構成する補強板２６及びステアリングハンガ１２のそれぞれを連結する薄板４１とからなる。
【００４７】
（ｂ）において、薄板４１は、補強板２６におけるステアリングハンガ１２へのニーボルスター１８の取付部近傍と、ステアリングハンガ１２の背面部分とにそれぞれ溶接、又はボルト等の締結部材で取付けられている。
【００４８】
上記薄板４１は、ニーボルスター１８の剛性が細かく設定できるように板厚違いで複数用意されている。あるいは、薄板４１の長さ違いを複数用意することで、薄板４１の一端をステアリングハンガ１２に取付けるとともに、他端の補強板２６への取付箇所を変えることによりニーボルスター１８を剛性を調整するようにしてもよい。
【００４９】
上記の図１、図３、図５、図１０（ａ），（ｂ）に示したように、車体にステアリングハンガ１２が取付けられ、このステアリングハンガ１２にステアリングホイール１６が支持され、このステアリングホイール１６の振動を低減するステアリング振動低減装置２０において、ステアリングハンガ１２に、一端が自由端にされた制振部材としてのニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）の他端が支持され、ニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）にステアリングホイール１６の振動を低減する振動特性調整部材としての重り２１（又は薄板３２又は薄板４１）が取付けられることで、共振周波数がステアリングホイール１６の共振周波数に設定され、且つ振動の位相がステアリングホイール１６の振動の位相に対して逆位相にされるので、ステアリングハンガ１２に片持ち支持されるニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）及び重り２１（又は薄板３２又は薄板４１）によって、ニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）が軽量で低剛性であってもステアリング振動を低減することができる。
【００５０】
また、ニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）に適宜選択された重り２１（又は薄板３２又は薄板４１）を取付けるだけでニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）の共振周波数及び振動の位相を調整してステアリングホイール１６の振動を低減することができ、アフターマーケットでより簡単にステアリング振動対策を行うことができる。
【００５１】
上記の図１、図３に示したように、重り２１がニーボルスター１８の自由端に設けられるので、ステアリングホイール１６の振動の低減を、より質量の小さな重り２１で行うことができ、車両の重量増を抑えることができる。
【００５２】
また、ニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）が複数設けられるので、ステアリングホイール１６が複数の共振周波数を有する場合に、それぞれの共振周波数に各ニーボルスター１８（又はニーボルスター３１）の共振周波数を合わせることができ、ステアリングホイール１６の振動の低減効果を高めることができる。
【００５３】
上記の図２、図５、図１０（ａ），（ｂ）に示したように、振動特性調整部材が、ニーボルスター１８の質量を変える重り２１、又はニーボルスター３１の剛性を変える薄板３２（又は薄板４１）、又はニーボルスター１８の剛性を変える薄板４１からなるので、重り２１（又は薄板３２又は薄板４１）を適宜選択することで、ニーボルスター１８，３１の共振周波数を低くする、及び高くするというように両方に対応することができ、また、ニーボルスター１８，３１の振動特性の調整を簡単且つ低コストで行うことができる。
【００５４】
上記の図２、図５に示したように、制振部材が、車両衝突時に乗員膝部からの入力を受け止めるニーボルスター１８，３１であるので、既存のニーボルスター１８，３１をステアリングホイール１６の振動を低減する制振部材として活用することができ、部品点数を削減することができて、特別に車室内に制振部材を設けるのに比べて乗員前方の車室空間を広くすることができる。
また、ニーボルスター１８，３１を弾性を有する鋼板等で造れば、簡単且つ低コストな構造でステアリングホイール１６の振動を低減することができる。
【００５５】
尚、本実施形態では、図５に示したように、薄板３２を、ニーボルスター３１の本体３５に取付けたが、これに限らず、薄板３２を、補強板２６に取付けてもよいし、本体３５と補強板２６とに渡して取付けてもよい。要はニーボルスター３１の剛性が調整できればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のステアリング振動低減装置は、四輪車に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るステアリング振動低減装置を備えた車両の要部斜視図である。
【図２】本発明に係るステアリング振動低減装置を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るステアリング振動低減装置の取付状態を示す側面図である。
【図４】本発明に係るステアリング振動低減装置の機能を示すグラフである。
【図５】本発明に係るステアリング振動低減装置の別実施形態を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るステアリング振動低減装置の別実施形態の機能を示すグラフである。
【図７】本発明に係るステアリング振動低減装置のチューニング例を示す第１グラフである。
【図８】本発明に係るステアリング振動低減装置のチューニング例を示す第２グラフである。
【図９】本発明に係るステアリングホイールの振動の変化を示す作用図である。
【図１０】本発明に係るステアリング振動低減装置の更なる別実施形態を示す説明図である。
【図１１】従来のステアリング振動低減装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１２…ステアリングハンガ、１６…ステアリングホイール、１８，３１…制振部材（ニーボルスター）、２０，３０，４０…ステアリング振動低減装置、２１，３２，４１…振動特性調整部材（重り、薄板、薄板）。
【図１】
2010132116.tif 000003
【図２】
2010132116.tif 000004
【図３】
2010132116.tif 000005
【図４】
2010132116.tif 000006
【図５】
2010132116.tif 000007
【図６】
2010132116.tif 000008
【図７】
2010132116.tif 000009
【図８】
2010132116.tif 000010
【図９】
2010132116.tif 000011
【図１０】
2010132116.tif 000012
【図１１】
2010132116.tif 000013