(57)【要約】【課題】伝達される振動をより確実に抑制する。【解決手段】ボルト１は、ブラケット１３の貫通孔１３ａ及び防振材１５の貫通孔１５ａを通ってステアリングコラム１２のボルト受容孔１２ａに到り、ボルト止めされる。ボルト１は、頭部２と、軸部３と、頭部２と軸部３との間のフランジ部４と、を備える。軸部３に内部空間３ｂが形成される。内部空間３ｂに防振材（例えば、ゴム）５が配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部を備えるボルトであって、前記軸部に形成された内部空間内に防振材を配置した、ボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリングコラムを移動可能に支持するブラケットを、エンジンフレームに固定された支持部材に、ボルトを用いて固定するボルト締結構造が公知である（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、ボルトの軸部がブラケットに形成された円形孔を通って支持部材に到り、支持部材にボルト止めされる。また、ボルトの軸部とブラケットとの間、すなわちボルトの軸部の外周面と円形孔の内周面との間に、リング状の防振ゴムが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０３５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によれば、エンジンマウント、エンジンフレーム、支持部材、ブラケット、及び、ステアリングコラムを順次介してステアリングに伝達されるエンジン振動を抑制できるかもしれない。しかしながら、エンジン振動がボルトの軸部を介して伝達されるおそれもある。特許文献１では、このようにボルトの軸部を介してステアリングに伝達されるエンジン振動を確実に抑制することができないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、軸部を備えるボルトであって、前記軸部に形成された内部空間内に防振材を配置した、ボルトが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
伝達される振動をより確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ボルトの部分断面図である。
【図２】車両のステアリング周りの部分断面図である。
【図３】固定部の拡大部分断面図である。
【図４】従来のボルトを用いた車両において、エンジンが直列３気筒エンジンである場合の、ステアリング振動の振幅の実験結果を示す線図である。
【図５】従来のボルトを用いた車両において、エンジンが直列４気筒エンジンである場合の、ステアリング振動の振幅の実験結果を示す線図である。
【図６】ステアリング１次共振を説明する模式図である。
【図７】従来のボルトを用いた車両において、ステアリング振動の寄与分の振幅の解析結果を示す線図である。
【図８】従来のボルトを用いた車両において、ステアリング振動の寄与分の振幅の解析結果を示す線図である。
【図９】図３に示される例における振動伝達経路を説明する図である。
【図１０】ボルトの別の実施例の部分断面図である。
【図１１】図１０に示されるボルトの底面図である。
【図１２】防振材の別の例を示す、ボルトの底面図である。
【図１３】図１０に示される例における振動伝達経路を説明する図である。
【図１４】ボルトの更に別の実施例の部分断面図である。
【図１５】図１４に示される例における振動伝達経路を説明する図である。
【図１６】ボルトの更に別の実施例の部分断面図である。
【図１７】図１６に示される例における振動伝達経路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は本発明による実施例のボルト１の部分断面図を示している。図１に示される例では、ボルト１は、頭部２と、軸部３と、頭部２と軸部３との間のフランジ部４と、を備える。軸部３の外周面の少なくとも一部には、ネジ山が形成される。なお、頭部２に工具が適用されることによって、ボルト１がネジ留め対象にネジ留めされる。
【０００９】
本発明による実施例では、軸部３に外周部３ａ及び内部空間３ｂが形成される。図１に示される例では、内部空間３ｂは円筒状をなしている。また、図１に示される例では、内部空間３ｂは軸部３のほぼ全長にわたり延びている。更に、図１に示される例では、内部空間３ｂは軸部３の底端又は先端において開放している。図１に示される例では更に、内部空間３ｂは軸部３とほぼ同軸に延びている。
【００１０】
本発明による実施例では、この内部空間３ｂに防振材（例えば、ゴム）５が配置される。図１に示される例では、防振材５は、内部空間３ｂ全体を占めており、したがって外周部３ａの内面全体及びフランジ部４の底面に接触している。
【００１１】
図２は、本発明による実施例のボルト１を車両に適用した場合を示している。図２に示される車両は、ステアリング１０、ステアリング１０を支持するステアリングシャフト１１、ステアリングシャフト１１を回転可能に支持するステアリングコラム１２、固定部Ａにおいてステアリングコラム１２に固定されてステアリングコラム１２を支持するステアリングコラムブラケット（以下、ブラケットという。）１３、及び、ブラケット１３を支持するインストルメントパネルリィーンフォースメント（インパネＲＦともいう。）１４を備える。図２に示される例では、インパネＲＦ１４は、車両の左右のＡピラー（図示しない）に連結されるとともに、カウルブラケット（図示しない）を介してカウル中央部（図示しない）に連結されている。
【００１２】
図３は固定部Ａの拡大部分断面図を示している。図３に示される例では、ステアリングコラム１２にボルト受容孔１２ａが形成されており、ボルト受容孔１２ａの内周面の少なくとも一部にはネジ山が形成されている。また、図３に示される例では、ブラケット１３に貫通孔１３ａが形成されている。図３に示される例では更に、ブラケット１３とステアリングコラム１２との間に、例えばシート状の防振材（例えば、ゴム）１５が配置される。図３に示される例では、防振材１５には貫通孔１５ａが形成されている。
【００１３】
図３に示される例では、ボルト１がブラケット１３の貫通孔１３ａ及び防振材１５の貫通孔１５ａを通ってステアリングコラム１２のボルト受容孔１２ａに到り、ボルト止めされる。その結果、ボルト１とステアリングコラム１２との間、より正確にはボルト１のフランジ部４とステアリングコラム１２との間にブラケット１３が把持され、したがってステアリングコラム１２とブラケット１３とがボルト１により互いに固定される。なお、図３に示される例では、ボルト受容孔１２ａは底部を有しており、ボルト１がボルト受容孔１２ａ内に固定されたときに、ボルト１の先端がボルト受容孔１２ａの底部に当接するようになっている。別の実施例（図示しない）では、ボルト１の先端とボルト受容孔１２ａの底部との間に間隙が設けられる。この場合、ボルト１のフランジ部４がブランケット１３に当接することでボルト１の軸線方向位置が決まる。
【００１４】
ところで、本願発明者らによれば、或るフレーム系ピックアップ車において、直列４気筒エンジンを直列３気筒エンジンに変更したところ、エンジンのトルク変動が増加し、ステアリング振動が増大することが確認されている。
【００１５】
図４及び図５は、従来のボルト（すなわち、軸部に防振材が設けられていないボルト）によりステアリングコラムとブラケットとが固定されている車両において、車両緩加速が行われたときのステアリング振動の大きさの実験結果を示している。図４はエンジンが直列３気筒エンジンである場合を、図５はエンジンが直列４気筒エンジンである場合を、それぞれ示している。また、図４及び図５では、プロット（□）の大きさによって振動振幅（ｄＢ）が表されている。図４及び図５を参照すると、直列４気筒エンジンの場合（図５）に比べて、直列３気筒エンジンの場合（図４）には、爆発１次成分がより大きいことがわかる。実際、エンジン（Ｅ／Ｇ）回転数が１６００ｒｐｍ付近まで上昇すると、ステアリング及び車両フロアに「ブルブル」といった振動が感じられた。この振動は、エンジントルク変動がエンジンマウントを介して車体に伝播し、ステアリング１次共振を励起することにより発生していると考えられる。なお、このステアリング１次共振は、図６に模式的に示されるように、ステアリングがステアリングシャフト及びステアリングコラムと同相で上下又は左右に振動するモードである。
【００１６】
そこで、本願発明者らはステアリング振動の寄与分又は伝達経路を解析した。図７は、図４に示される例におけるステアリング振動（爆発１次成分）の寄与分又は伝達経路の解析結果を示している。図７において、実線は合成値を、破線はインパネＲＦの寄与分を、点線はキャブマウントの寄与分を、一点鎖線はインタミディエイトシャフトの寄与分を、それぞれ示している。図７を参照すると、インパネＲＦの寄与分が大きいことがわかる。なお、図７の解析結果において、エンジンマウント、サスペンション、センタベアリング、及び、排気管の寄与分（図示しない）は、図示されたインパネＲＦなどの寄与分よりも相対的に小さいものであることも確認されている。
【００１７】
そこで、本願発明者らは、インパネＲＦの寄与分を更に解析した。図８は、図７に示されるインパネＲＦの寄与分の、更なる寄与分又は伝達経路の解析結果を示している。図８において、実線は合成値（図７の破線に相当）を、破線はブラケットの車両鉛直方向寄与分を、点線は左側Ａピラーの車両鉛直方向寄与分を、一点鎖線はインパネＲＦの中央部の鉛直寄与分を、二点鎖線はブラケットの車両前後方向寄与分を、それぞれ示している。図８を参照すると、ブラケットの寄与分が大きいことがわかる。なお、図８の解析結果において、ブラケットの車両左右方向寄与分、右側Ａピラーの車両前後方向寄与分、右側Ａピラーの車両左右方向寄与分、右側Ａピラーの車両鉛直方向寄与分、左側Ａピラーの車両前後方向寄与分、左側Ａピラーの車両左右方向寄与分、インパネＲＦの中央部の車両前後方向寄与分、及び、インパネＲＦの中央部の車両左右方向寄与分（図示しない）は、図示されたブラケットの車両鉛直方向寄与分などよりも相対的に小さいものであることも確認されている。また、インパネＲＦの中央分の寄与分は、上述したカウルブラケットを介する振動寄与分である。
【００１８】
そうすると、ステアリング振動を抑制するために、ブラケットにおいて何らかの対策をとることが必要であると考えられる。
【００１９】
この点、例えばステアリング１次共振周波数を低下させれば、ステアリング振動を抑制できるかもしれない。ところが、アイドル振動、ロックアップ振動などを抑制するために、ステアリング１次共振周波数を、強制力であるエンジントルク変動の爆発１次周波数よりも高く設定するのが好ましい。本発明による実施例では、ステアリング１次共振周波数が４０Ｈｚ程度に設定されている。
【００２０】
このため、ステアリング振動を抑制するために、ステアリング１次共振周波数を低下することなく、すなわちステアリングコラムの支持剛性を低下させることなく、例えば防振による対策が好ましい。
【００２１】
そこで本発明による実施例では、ステアリングコラム１２とブラケット１３との間の固定部Ａに防振材を用いている。その結果、ステアリング振動をより確実に抑制することができる。しかも、ステアリングコラムの支持剛性を低下させることなく、ステアリング振動をより確実に抑制することができる。このことを、図９を参照して、更に説明する。
【００２２】
図９は、図３に示される例における、固定部Ａでの振動伝達経路を示している。図９を参照すると、ブラケット１３からステアリングコラム１２への振動伝達経路には、ブラケット１３から、ボルト１を介することなく、防振材１５を介し、ステアリングコラム１２に到る第１の経路（図９の点線）、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４及び軸部３の外周部３ａを介し、ステアリングコラム１２に到る第２の経路（図９の破線）、及び、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４及び防振材５を介し、ステアリングコラム１２に到る第３の経路（図９の実線）が含まれる。ここで、第１の経路に沿って伝達される振動の寄与度をＣ１、第２の経路に沿って伝達される振動の寄与度をＣ２、第３の経路に沿って伝達される振動の寄与度をＣ３で表すとすると、図３及び図９に示される例では、Ｃ１＞Ｃ３＞＞Ｃ２となっている。なお、各経路に沿って伝達される振動の寄与度は、それぞれの経路の断面積に比例する。
【００２３】
図３及び図９に示される例では、第１の経路（点線）に防振材１５が設けられているので、第１の経路（点線）に沿って伝達される振動が防振材１５によって、より確実に抑制される。また、ボルト１の軸部３に防振材５が設けられているので、第２の経路（破線）及び第３の経路（実線）に沿って伝達される振動が防振材５によって、より確実に抑制される。
【００２４】
図１０は、ボルト１の別の実施例を示している。図１０に示される例では、軸部３の内部空間３ｂの半径方向中心に、軸部３の軸線方向に延びる中心部３ｃが形成される。その結果、内部空間３ｂはリング状断面をなしている。また、図１０に示される例では、中心部３ｃは円形断面を有している。更に、図１０に示される例では、中心部３ｃは、ボルト１の他の部分（すなわち、頭部２、外周部３ａ、及びフランジ部４）と同質材料から形成され、フランジ部４と一体的に形成される。
【００２５】
ボルト１の軸部３に内部空間３ｂが設けられると、内部空間が設けられない場合に比べて、軸部３の捩り剛性が低下するおそれがある。図１０に示される例では、中心部３ｃによってボルト１の捩り剛性の低下が抑制される。したがって、ステアリングコラムの支持剛性を低下させることなく、すなわちステアリング１次共振周波数を低下することなく、ステアリング振動が更に抑制される。
【００２６】
図１０に示される例でも、内部空間３ｂ内に防振材５が配置される。この場合の防振材５の種々の例が図１１及び図１２に示される。図１１に示される例では、防振材５は、円形の外周輪郭を有し、内部空間３ｂ全体を占めており、外周部３ａの内面全体及び中心部３ｃの外面全体並びにフランジ部４の底面に接触している。図１２に示される例では、防振材５は、多角形、例えば正方形の外周輪郭を有し、内部空間３ｂを部分的に占めており、外周部３ａの内面の一部及び中心部３ｃの外面全体並びにフランジ部４の底面に接触している。いずれにしても、防振材５は外周部３ａ及び中心部３ｃの両方と、フランジ部４とに接触している。
【００２７】
図１３は、図１０に示される例における、固定部Ａでの振動伝達経路を示している。図１３を参照すると、ブラケット１３からステアリングコラム１２への振動伝達経路には、ブラケット１３から、ボルト１を介することなく、防振材１５を介し、ステアリングコラム１２に到る第１の経路（図１３の点線）、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４並びに軸部３の外周部３ａ及び中心部３ｃを介し、ステアリングコラム１２に到る第２の経路（図１３の破線）、及び、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４及び防振材５を介し、ステアリングコラム１２に到る第３の経路（図１３の実線）が含まれる。なお、図１３に示される例では、Ｃ１＞Ｃ３≒＞Ｃ２となっている。
【００２８】
図１３に示される例でも、第１の経路（点線）に防振材１５が設けられているので、第１の経路（点線）に沿って伝達される振動が防振材１５によって、より確実に抑制される。また、ボルト１の軸部３に防振材５が設けられているので、第２の経路（破線）及び第３の経路（実線）に沿って伝達される振動が防振材５によって、より確実に抑制される。
【００２９】
図１４は、ボルト１の更に別の実施例を示している。図１４に示される例は、次の２点で図１０に示される例と構成を異にしている。すなわち、１つ目は、軸部３（すなわち、外周部３ａ及び中心部３ｃ）が頭部２及びフランジ部４と別個に形成され、これらが互いに接合されている点にある。２つ目は、軸部３が頭部２及びフランジ部４と異なる材料、特に、硬度がより高い材料、から形成されている点にある。図１４に示される例では、頭部２及びフランジ部４は炭素鋼から形成され、軸部３はクロム、コバルト、タングステン、ゲルマニウム、マンガンなどから形成される。
【００３０】
このようにすると、内部空間３ｂを設けることによる捩り剛性の低下が、更に抑制される。したがって、ステアリングコラムの支持剛性を低下させることなく、すなわちステアリング１次共振周波数を低下することなく、ステアリング振動が更に抑制される。
【００３１】
図１５は、図１４に示される例における、固定部Ａでの振動伝達経路を示している。ブラケット１３からステアリングコラム１２への振動伝達経路には、図１３に示される例と同様に、第１の経路（図１５の点線）、第２の経路（図１５の破線）、及び第３の経路（図１５の実線）が含まれる。図１５に示される例でも、Ｃ１＞Ｃ３≒＞Ｃ２となっている。図１５に示される例でも、第１の経路（点線）に防振材１５が設けられているので、第１の経路（点線）に沿って伝達される振動が防振材１５によって、より確実に抑制される。また、ボルト１の軸部３に防振材５が設けられているので、第２の経路（破線）及び第３の経路（実線）に沿って伝達される振動が防振材５によって、より確実に抑制される。
【００３２】
図１６は、ボルト１の更に別の実施例を示している。図１６に示される例は、次の２点で、図１４に示される例と構成を異にしている。すなわち、１つ目は、頭部２に内部空間２ｂが形成されるとともに、フランジ部４に内部空間４ｂが形成される点にある。図１６に示される例では、これらの内部空間２ｂ及び４ｂは互いに連通している。また、図１６に示される例では、頭部２の内部空間２ｂは頭部２の頂部において開放している。２つ目は、これらの内部空間２ｂ，４ｂに防振材（例えば、ゴム）６が配置されている点にある。図１６に示される例では、防振材６は、内部空間２ｂ，４ｂの全体を占めており、したがって頭部２及びフランジ部４に接触している。
【００３３】
図１７は、図１６に示される例における、固定部Ａでの振動伝達経路を示している。図１７を参照すると、ブラケット１３からステアリングコラム１２への振動伝達経路には、ブラケット１３から、ボルト１を介することなく、防振材１５を介し、ステアリングコラム１２に到る第１の経路（図１７の点線）、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４、防振材６、並びに、軸部３の外周部３ａ及び中心部３ｃを介し、ステアリングコラム１２に到る第２の経路（図１７の破線）、及び、ブラケット１３から、ボルト１のフランジ部４並びに防振材６及び防振材５を介し、ステアリングコラム１２に到る第３の経路（図１７の実線）が含まれる。なお、図１７に示される例でも、Ｃ１＞Ｃ３≒＞Ｃ２となっている。
【００３４】
図１７に示される例でも、第１の経路（点線）に防振材１５が設けられているので、第１の経路（点線）に沿って伝達される振動が防振材１５によって、より確実に抑制される。また、ボルト１の軸部３に防振材５が設けられるとともに頭部２及びフランジ部４に防振材６が設けられているので、第２の経路（破線）及び第３の経路（実線）に沿って伝達される振動が防振材５によって、より確実に抑制される。
【００３５】
これまで述べてきた本発明による種々の実施例を適宜組み合わせることもできる。例えば、図１の実施例に図１６の実施例を適用することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１    ボルト
３    軸部
３ｂ    内部空間
４    フランジ部
５    防振材
１２    ステアリングコラム
１３    ブラケット
【図１】
2019078307.tif 000003
【図２】
2019078307.tif 000004
【図３】
2019078307.tif 000005
【図４】
2019078307.tif 000006
【図５】
2019078307.tif 000007
【図６】
2019078307.tif 000008
【図７】
2019078307.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019078307.tif 000013
【図１２】
2019078307.tif 000014
【図１３】
2019078307.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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