(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵力をステアリングギヤボックスに伝達するステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材に遊嵌する管状部材との間に介設されるステアリングブッシュであって、
上記軸部材が貫通し該軸部材と結合される内筒と、
該内筒の外周に同心状に配置されかつ上記管状部材内に嵌着される外筒と、
上記内筒と外筒との間でこれら両筒と同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒及び外筒のそれよりも短い中間筒と、
少なくとも上記中間筒の外周面と外筒の内周面との間及び中間筒が存在しない軸方向の位置における内筒の外周面と外筒の内周面との間に充填されかつそれらの面にそれぞれ固着されたラバーブッシュとを備えており、
上記中間筒の内周面と内筒の外周面とは、円周方向全周に亘って該両筒の軸方向の相対的変位を許容し得る略一定の隙間を隔てて近接して対向しているとともに、両筒の軸回りの相対的変位を規制するように断面の輪郭が真円以外の形状に形成されていることを特徴とするステアリングブッシュ。
【請求項２】
上記中間筒の内周面と内筒の外周面との間にもラバーブッシュが充填されている請求項１記載のステアリングブッシュ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のステアリング装置において振動吸収のために装備されるステアリングブッシュに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のステアリング装置においては、路面側からステアリングシャフトを介してステアリングホイールに伝達される振動を吸収するための種々のものが提案され、実用化されており、以下にその代表的な３種類のものについて説明する。
【０００３】
第１のものは、例えば実開昭６２−１０４０２４号公報に開示されるように、ステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材に遊嵌する管状部材との間に介設されるステアリングブッシュである。この種のブッシュは、軸部材の外周面又は軸部材が貫通する内筒の外周面と管状部材内に嵌着される外筒の内周面との間にラバーブッシュを充填し、かつ該ラバーブッシュを軸部材又は内筒の外周面及び外筒の内周面にそれぞれ固着してなる。
【０００４】
第２のものは、例えば特公平７−１１２９２号公報に開示されるように、ステアリングシャフト系の二つの軸部材同士の間に介設されるステアリングラバーカップリングである。この種のラバーカップリングは、一般的には補強帯を埋設したラバーからなる盤体と、該盤体の軸芯周りに保持された偶数個の取付け具とで構成され、使用時には上記偶数個の取付け具のうち、盤体の軸芯周りに一つ置きのものを一方の軸部材に取り付け、残りのものを他方の軸部材に取り付けるようになっている（上記例示の公報の第６図及び第７図参照）。
【０００５】
第３のものは、例えば実開昭５６−１５２７７１号公報に開示されるように、ステアリングシャフト自体に振動吸収機能を待たせた振動吸収ステアリングシャフトである。この種のシャフトは、断面太鼓形の嵌合孔を内腔に有する管軸と、該管軸の嵌合孔よりも適宜小さい断面太鼓形に形成されかつ嵌合孔に挿通される中実軸と、該中実軸の外周面と上記管軸の嵌合孔の内周面との間に充填されかつそれらの面にそれぞれ固着されたラバーブッシュとで構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ステアリング装置の振動吸収手段としては、振動吸収性と操舵安定性とを両立させる必要があるために、軸方向のばね定数を小さくし、捩り方向のばね定数を大きくすることが望ましい。
【０００７】
しかるに、上記従来のステアリングブッシュでは、ラバーブッシュの硬さにより軸方向のばね定数と捩り方向のばね定数とが共に定まり、両ばね定数の比を適宜設定することができない。
【０００８】
これに対し、ラバーカップリングでは、上記例示の公報（特公平７−１１２９２号）に開示するように、盤体を樹脂や金属等の剛性を有する材質で形成する一方、該盤体の各取付け具を保持する貫通孔の内周面と各取付け具の外周面と間に弾性スリーブを介設することにより、軸方向のばね定数を小さくし、捩り方向のばね定数を大きくすることができる。しかし、この場合、部品点数が多くなり、コストが高くなるという問題がある。また、ラバーカップリングは径が比較的大きなものであるため、その配置に関し制約を受け、汎用性に欠けるという問題もある。
【０００９】
また、振動吸収ステアリングシャフトでは、管軸の嵌合孔及び中実軸の断面形状が太鼓形であり、操舵力等が作用したときの両軸の軸回りの相対的変位が規制されることから、その両軸間に充填されるラバーブッシュの硬さを低くして軸方向のばね定数を小さくした場合でも操舵力等が作用したときの捩り方向のばね定数を大きくすることができる。しかし、操舵力等が作用して両軸の軸回りの相対的変位が規制されているとき、つまり中実軸の外周面と管軸の嵌合孔の内周面とがその間のラバーブッシュを圧縮して互いに押圧し合っているときには、ラバーブッシュの弾性変形が抑制されるため、軸方向のばね定数が大きくなり、振動吸収機能が損なわれる欠点がある。
【００１０】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、特に従来のステアリングブッシュの利点つまりコンパクトで汎用性に優れた点を維持しつつ、その軸方向のばね定数を小さく、捩り方向のばね定数を大きくし得るようにして、振動吸収性と操舵安定性との両立を図ることができ、また操舵力等が作用しているときでも軸方向のばね定数が大きくなるのを防止して振動吸収性を良好に維持し得るステアリングブッシュを提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ステアリングホイールの操舵力をステアリングギヤボックスに伝達するステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材に遊嵌する管状部材との間に介設されるステアリングブッシュとして、上記軸部材が貫通し該軸部材と結合される内筒と、該内筒の外周に同心状に配置されかつ上記管状部材内に嵌着される外筒と、上記内筒と外筒との間でこれら両筒と同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒及び外筒のそれよりも短い中間筒と、少なくとも上記中間筒の外周面と外筒の内周面との間及び中間筒が存在しない軸方向の位置における内筒の外周面と外筒の内周面との間に充填されかつそれらの面にそれぞれ固着されたラバーブッシュとを備える構成とする。また、上記中間筒の内周面と内筒の外周面とを、円周方向全周に亘って該両筒の軸方向の相対的変位を許容し得る略一定の隙間を隔てて近接して対向させるとともに、両筒の軸回りの相対的変位を規制するように断面の輪郭を真円以外の形状に形成する。
【００１２】
これにより、ステアリングブッシュに対し軸方向の振動が入力するとき、つまり内筒と外筒との間で軸方向の相対的変位が生じるときには、内筒と中間筒との間の軸方向の相対的変位が許容されることから、ラバーブッシュのうち、内筒の外周面と外筒の内周面との間に充填された部分のみが弾性変形を生じることになり、その結果、軸方向のばね定数は小さく、振動が効果的に吸収される。一方、ステアリングブッシュに対し操舵力等の捩り力が入力するとき、つまり内筒と外筒との間で軸回りの相対的変位が生じるときには、内筒と中間筒との間の軸回りの相対的変位が規制され、両筒が一体となって外筒に対し軸回りに相対変位することから、ラバーブッシュは、内筒の外周面と外筒の内周面との間に充填された部分のみならず中間筒の外周面と外筒の内周面との間に充填された部分も弾性変形を生じることになり、その結果、捩り方向のばね定数は大きく、操舵力等の伝達が確実にかつ迅速に行われて操舵安定性が良好なものとなる。しかも、操舵力等の捩り力が入力しているときでも、内筒の外周面と外筒の内周面との間の間隔が変化することはないので、その間のラバーブッシュの弾性変形により軸方向のばね定数は小さいままであり、振動吸収性は良好に維持される。さらに、ステアリングブッシュは、ステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材に遊嵌する管状部材との間に介設されるコンパクトなもので、他の部品の配置レイアウトを変更することなく使用することができ、汎用性に優れる。ここで、ステアリングシャフト系とは、ステアリングホイールとステアリングギヤボックスとの間の一連の部材を意味し、ステアリングギヤボックスの軸部材等も含む。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のステアリングブッシュにおいて、上記中間筒の内周面と内筒の外周面との間にもラバーブッシュを充填する構成とする。これにより、中間筒と内筒とが直接接触することはなく、騒音の発生が防止される。但し、この場合、ラバーブッシュは中間筒の内周面と内筒の外周面の両方に固着されるものではない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１ないし図３は本発明の第１の実施形態に係わるステアリングブッシュＡを示す。ステアリングブッシュＡは、図示していないがステアリングホイールの操舵力をステアリングギヤボックスに伝達するステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材が遊嵌する管状部材との間に介設されるものであり、その大きさは、車種や介設される個所により異なるが、通常は外径が３２〜３５mm、軸方向長さが２５mm程度である。
【００１６】
上記ステアリングブッシュＡは、中空円筒状の内筒１と、該内筒１の外周に同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒１のそれと同一である中空円筒状の外筒２と、上記内筒１と外筒２との間でこれら両筒１，２と同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒１及び外筒２のそれよりも短い中空円筒状の中間筒３と、これら三つの筒１〜３の間つまり中間筒３が存在しない軸方向の位置における内筒１の外周面と外筒２の内周面との間、中間筒３の外周面と外筒２の内周面との間及び内筒１の外周面と中間筒３の内周面との間に充填されたラバーブッシュ４とからなる。上記内筒１、外筒２及び中間筒３はいずれも鉄鋼等の金属又は樹脂からなり、内筒１はその中空内をステアリングシャフト系の軸部材が貫通し該軸部材と結合され、外筒２はステアリングシャフト系の管状部材に嵌着される。上記ラバーブッシュ４は内筒１の外周面、外筒２の内周面及び中間筒３の外周面にそれぞれ接着剤により固着されているが、中間筒３の内周面には固着されていない。尚、以下の説明では、ラバーブッシュ４のうち、中間筒３が存在しない軸方向の位置における内筒１の外周面と外筒２の内周面との間に充填された部分を４ａ、中間筒３の外周面と外筒２の内周面との間に充填された部分を４ｂ、内筒１の外周面と中間筒３の内周面との間に充填された部分を４ｃとして区別して説明する。
【００１７】
上記中間筒３の内周面と内筒１の外周面とは、円周方向全周に亘って該両筒１，３の軸方向の相対的変位を許容し得る略一定（具体的には０．２〜１．０mm）の隙間ｅを隔てて近接して対向しているとともに、両筒１，３の軸回りの相対的変位を規制するように断面の輪郭が略楕円形状に形成されている。内筒１の内周面、中間筒３の外周面、外筒２の内周面及び外周面はいずれも断面の輪郭が真円形状に形成されている。
【００１８】
次に、上記第１の実施形態の作用・効果について説明するに、ステアリングブッシュＡに対し軸方向の振動が入力するとき、つまり内筒１と外筒２との間で軸方向の相対的変位が生じるときには、内筒１と中間筒３との間に軸方向の相対的変位を許容し得る隙間ｅが形成され、かつその隙間ｅに充填されたラバーブッシュ４ｃは内筒１の外周面に固着されているが中間筒３の内周面には固着されていないので、ラバーブッシュ４のうち、内筒１の外周面と外筒２の内周面との間に充填された部分４ａのみが弾性変形を生じることになる。その結果、ステアリングブッシュＡにおける軸方向のばね定数は小さく、自動車の加速時及び悪路走行時におけるステアリングシャフト方向の振動を効果的に吸収することができる。
【００１９】
一方、ステアリングブッシュＡに対し捩り力が入力するとき、つまり内筒１と外筒２との間で軸回りの相対的変位が生じるときには、内筒１の外周面及び中間筒３の内周面は、その間の隙間ｅが極僅かでありかつ断面の輪郭が真円以外の略楕円形状に形成されているため、両筒１，３の軸回りの相対的変位が規制され、両筒１，３が一体となって外筒２に対し軸回りに相対変位する。そのため、ラバーブッシュ４は、内筒１の外周面と外筒２の内周面との間に充填された部分４ａのみならず中間筒３の外周面と外筒２の内周面との間に充填された部分４ｂも弾性変形を生じることになり、ステアリングブッシュＡにおける捩り方向のばね定数は大きくなる。その結果、ステアリングホイールの操舵力がステアリングギヤボックス側に迅速かつ確実に伝達され、また操舵輪に外力が作用したときステアリングブッシュＡの軸回りの弾性変形に起因して操舵輪が操舵方向に変位するのを防止することができ、操舵安定性を高めることができる。
【００２０】
その上、ステアリングブッシュＡにおける軸方向のばね定数と捩り方向のばね定数との比は、中間筒３の外周面と外筒２の内周面との間に充填されたラバーブッシュ４ｂの長さ（つまり中間筒３の軸方向長さ）及び肉厚（つまり中間筒３の外周面と外筒２の内周面との間の間隔）によって容易にかつ適切に調節することができる。また、ステアリングブッシュＡに操舵力等の捩り力が入力しているときでも、内筒１の外周面と外筒２の内周面との間の間隔が変化することはないので、その間のラバーブッシュ４ａの弾性変形により軸方向のばね定数は小さいままであり、振動吸収性を良好に維持できる。さらに、上記中間筒３の内周面と内筒１の外周面との間にラバーブッシュ４ｃが充填されているため、捩り力が入力しているときでも該両筒１，３が直接接触することはなく、騒音の発生を防止することができる。
【００２１】
加えて、ステアリングブッシュＡは、ステアリングシャフト系の軸部材と該軸部材に遊嵌する管状部材との間に介設されるコンパクトなもので、他の部品の配置レイアウトを変更することなく使用することができるので、小型車等にも適用することができ、汎用性に優れる。
【００２２】
尚、上記第１の実施形態では、内筒１と中間筒３との軸回りの相対的変位を規制するために、内筒１の外周面及び中間筒３の内周面を、断面の輪郭が略楕円形状になるように形成したが、本発明は、これらの断面の輪郭を真円以外の形状にすればよく、図４ないし図６はそれぞれ別の実施形態を示す。
【００２３】
すなわち、図４に示す第２の実施形態では、中間筒３の内周面には軸芯を挟んで対向する２個所にそれぞれ半径方向外方に凹陥してなる凹部５，５が形成され、内筒１の外周面には該凹部５,５に対応して半径方向外方に突出する凸部６，６が形成されている。図５に示す第３の実施形態では、内筒１の外周面及び中間筒３の内周面は、円周方向に凹部と凸部を交互に形成して断面の輪郭が波を打った形状に形成されている。図６に示す第４の実施形態では、内筒１の外周面及び中間筒３の内周面は、軸芯に対称な二つの円弧面と二つの平坦面とからなる断面の輪郭が太鼓形に形成されている。尚、第２〜第４の実施形態の場合、いずれもステアリングブッシュＡのその他の構成は、第１の実施形態のそれと同じであり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
そして、上記第２〜第４のいずれの実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様の作用効果を奏することができるのは勿論である。
【００２５】
また、上記第１〜第４の実施形態では、ステアリングブッシュＡの製造方法としては、内筒１の外周面、外筒２の内周面及び中間筒３の外周面にそれぞれ接着剤を塗布し、これらを成形型内に所定状態でセットした後、型閉じをし溶融したラバー材料を型内に注入するいわゆる一体成形法が用いられるが、図７に示す第５の実施形態では、ステアリングブッシュＢの製造方法は、別体成形と圧入とを用いてなる。
【００２６】
すなわち、上記ステアリングブッシュＢは、中空円筒状の内筒１１と、該内筒１１の外周に同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒１１のそれと同一である中空円筒状の外筒１２と、上記内筒１１と外筒１２との間でこれら両筒１１，１２と同心状に配置されかつ軸方向の長さが内筒１１及び外筒１２のそれよりも短い中空円筒状の中間筒１３と、上記外筒１２の内周面に外周面が接触した状態で該外筒１２と中間筒１３との間に配置されかつ軸方向の長さが中間筒１３のそれと同一である中空円筒状のシールスリーブ１４と、上記中間筒１３及びシールスリーブ１４が存在しない軸方向の位置における内筒１１の外周面と外筒１２の内周面との間に充填されかつそれらの面にそれぞれ固着された第１のラバーブッシュ１５と、上記中間筒１３の外周面とシールスリーブ１４の内周面との間に充填されかつそれらの面にそれぞれ固着された第２のラバーブッシュ１６とからなる。
【００２７】
上記中間筒１３の内周面と内筒１１の外周面とは、第１の実施形態の場合と同様に、円周方向全周に亘って該両筒１１，１３の軸方向の相対的変位を許容し得る略一定の隙間ｅを隔てて近接して対向しているとともに、両筒１１，１３の軸回りの相対的変位を規制するように断面の輪郭が真円以外の形状、例えば第１の実施形態の如く楕円形状等に形成されている。但し、中間筒１３の内周面と内筒１１の外周面との間には、第１の実施形態の場合のようにラバーブッシュは充填されていない。尚、図７中、Ｃ．Ｌ．はステアリングブッシュＢの中心線であり、図ではステアリングブッシュＢの下半分を省略している。
【００２８】
そして、ステアリングブッシュＢの製造方法としては、先ず、内筒１１の外周面と外筒１２の内周面との間に第１のラバーブッシュ１５を充填してなる第１の組体を一体成形法により形成する。続いて、中間筒１３の外周面とシールスリーブ１４の内周面との間に第２のラバーブッシュ１６を充填してなる第２の組体を同じく一体成形法により形成する。しかる後、上記第１の組体における内筒１１の外周面と外筒１２の内周面との間で第１のラバーブッシュ１５が存在しない空間内に、上記第２の組体を圧入し、以上によって、ステアリングブッシュＢが製造される。
【００２９】
図８は本発明のステアリングブッシュ及び従来技術１〜３について、それぞれ捩り方向の静ばね定数と軸方向の静ばね定数との関係を示す特性図であり、図９は本発明のステアリングブッシュ及び従来技術１，２について、それぞれ捩り方向の動ばね定数と軸方向の動ばね定数との関係を示す特性図である。ここで、従来技術１は従来の技術の項で述べたステアリングブッシュに属するものであり、従来技術２は同じくステアリングラバーカップリングに属するものであり、従来技術３は同じく振動吸収ステアリングシャフトに属するものである。
【００３０】
図８及び図９から分かるように、本発明のステアリングブッシュは、従来のステアリングブッシュ及び振動吸収ステアリングシャフトに比べて、軸方向のばね定数（Ｋ１）と捩り方向のばね定数（Ｋ２）との比（Ｋ１／Ｋ２）が小さく、ステアリングラバーカップリングのそれに近い値となる。
【００３１】
図１０は本発明のステアリングブッシュＡ，Ｂのうち、内筒１，１１の外周面と中間筒３，１３の内周面との間の隙間ｅの異なる２種類のものについて、捩り角度と捩りトルクとの関係を示す特性図であり、図中実線は上記隙間ｅが大きいものの特性線を示し、破線は隙間ｅが小さいものの特性線を示す。この図からは、捩り角度が小さい範囲で生じるリニア領域（捩りトルクが殆どゼロの領域）Ｒ１，Ｒ２（Ｒ１＞Ｒ２）が内筒１，１１の外周面と中間筒３，１３の内周面との間の隙間ｅに応じて変化することが分かる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明のステアリングブッシュによれば、ブッシュ本来のコンパクトで汎用性に優れるという利点を有しながら、軸方向のばね定数を小さくし、捩り方向のばね定数を大きくすることができるので、振動吸収性と操舵安定性との両立を有効に図ることができる。しかも、操舵力等が作用しているときでも軸方向のばね定数が変化することはなく、振動吸収性を良好に維持することができる。
【００３３】
特に、請求項２に係る発明では、中間筒と内筒との接触による騒音の発生を防止できるという効果をも併有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るステアリングブッシュの一部を切開した側面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ線における断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す図３相当図である。
【図５】同じく第３の実施形態を示す図３相当図である。
【図６】同じく第４の実施形態を示す図３相当図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るステアリングブッシュの縦断側面図である。
【図８】本発明のステアリングブッシュ及び従来技術についての捩り方向の静ばね定数と軸方向の静ばね定数との関係を示す特性図である。
【図９】同じく捩り方向の動ばね定数と軸方向の動ばね定数との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明のステアリングブッシュにおける捩り角度と捩りトルクとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ  ステアリングブッシュ
１，１１  内筒
２，１２  外筒
３，１３  中間筒
４，１５，１６  ラバーブッシュ
ｅ  隙間
【図１】
0003704422.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003704422.tif 000008
【図８】
0003704422.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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