CN100368238C - 转向锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种转向锁定装置，包括一锁定装置，用于当在点火开关的钥匙可抽出的状态下抽出该钥匙时自动地锁定转向轴，点火开关钥匙机构部分的锁定装置分开设置，并且该锁定装置设置在从方向盘延伸至转向装置部分的方向盘输出轴的任意部分处。因此，能够在保证足够坍塌行程的同时保证膝盖周围的较大空间，从而通过防止由于转向管柱的固有振动频率振动降低而引起的方向盘的共振来保持良好的可操作性能，同时减少了所述装置的重量。

Description

转向锁定装置

技术领域

本发明涉及一种用于防止车辆被盗的转向锁定装置，更具体地，本发明涉及这样一种转向锁定装置，在手动(标准)转向或者管柱式或齿条轮式电动转向装置中，该转向锁定装置在点火开关钥匙进入可抽出状态中时使方向盘进入不可转动的状态中。

背景技术

为了防止车辆被盗，通常使用转向锁定装置，该装置不仅使发动机停止运转，而且还在点火开关的钥匙抽出时使方向盘进入不可转动的状态中。

作为这样一种类型的转向锁定装置，例如，如在日本实用新型登记No.2,501,752B2中所示，用于防止车辆被盗的锁定装置通常设置在转向管柱上，且具有带有点火开关的钥匙机构部分的一体结构。在图16中，该转向锁定装置设置在转向管柱103等上，转向管柱通过支撑托架101安装在车身(例如，仪表板的下表面)上。

在该示例中，如图17所示，转向轴102分为上轴104和下轴105，转向管柱103分为上管柱106和下管柱107，并且相应的上部元件(上轴、上管柱)和下部元件(下轴、下管柱)通过万向接头108、109连接。其中，下管柱107通过支撑托架101固定在车身上，而上管柱106固定在由支撑托架101支撑的枢轴托架110上，从而能够围绕万向接头109的枢轴进行枢转运动。

另外，转向锁定装置设置在万向接头108的附近，并适于通过与一锁定钥匙(未示出)接合而锁定转向轴102。换言之，钥匙锁定环111设置在下轴105的末端侧(图17中的右侧)，开口112形成在下管柱107的末端侧(图17中的右侧)，并且设置用于通过开口112引导锁定钥匙进入下管柱107内的导向缸113。钥匙锁定环111在与开口112对应的位置处形成有钥匙锁定孔111a，从而锁定钥匙通过导向缸113的引导而从开口112插入到钥匙锁定孔111a中，从而锁定转向轴102。

因此，根据点火开关的钥匙操作，通过沿着在图17中的箭头所示方向从外侧朝向下轴105滑动锁定钥匙并在该锁定钥匙与开口112对齐的状态下通过导向缸113的开口112使锁定钥匙的远端插入到钥匙锁定孔111a中而使得所述转向锁定装置适于锁定方向盘114。

然而，近年来，有缩短转向管柱103的总长度的趋势，从而产生了这样的问题，即：在转向管柱103上安装防盗锁定装置的位置受到限制。具体地，在管柱式电动转向装置中，电机减速单元或者用于电机的转矩传感器安装在转向管柱103上，因此而产生这样的问题，即：转向锁定装置的安装位置由于有限的空间而受到了限制。

而且，该转向管柱103具有这样的功能，即，其通过与转向轴102一起保证预定程度的塌陷行程(collapse stroke)来减轻在造成塌陷的碰撞情况下施加的冲击。因此，当将转向锁定装置安装在转向管柱103上时，难以相应保证足够的塌陷行程。另外，当将转向锁定装置安装在方向盘114附近时，则产生了诸如膝盖周围空间减少的问题。

另外，当将转向锁定装置安装在转向管柱103上时，增加了转向锁定装置的质量，而当在转向管柱103上形成用于安装锁定元件的孔或类似物时，则降低了整个管柱系统的固有频率。因此，例如，在高速行驶的情况下，在轮胎侧产生的振动可能与该管柱系统的共振点一致，因此产生了方向盘共振的问题，这会给驾驶员带来不舒服的感觉，并且因此会降低产品的价值。

然而，例如，当将转向锁定装置安装在布置在电动转向装置的减速机构中的齿轮部分上时，存在灰尘或水份进入齿轮部分中的危险。因此，在齿轮部分处会引起树脂齿轮的磨损或水分吸收，这可能导致电动转向装置的性能变差。

因此，本发明的目的在于通过保证足够的坍塌行程以及通过将转向锁定装置设置在方向盘的从该方向盘延伸至转向装置部分的输出轴上的任何位置处来保证乘客膝盖附近的较大空间而改善内部舒适性或安全性，并且通过减少该装置的重量和防止由于转向管柱的固有频率下降而引起的方向盘共振来保持更好的可操作性能。本发明的另一目的在于通过一体地形成转向锁定装置和齿轮箱或通过在电动转向装置的减速单元的输出轴一侧上设置转向锁定装置来改进防盗功能。

发明内容

根据本发明，在转向锁定装置中包括锁定装置，用于当在点火开关的钥匙可抽出的状态下抽出该钥匙时自动地锁定转向轴，点火开关的钥匙机构部分和锁定装置分开设置，并且该锁定装置设置在方向盘输出轴上的任何位置处，该输出轴从所述方向盘延伸到转向装置部分。

或者，所述锁定装置设置在具有齿条&齿轮机构的转向装置部分上。

此外，在本发明中，所述锁定装置围绕所述转向装置部分的齿轮轴设置。

此外，在本发明中，所述锁定装置设置于电动转向装置的减速单元的输出轴一侧。

此外，在本发明中，所知锁定装置设置在该减速单元的输出轴上。

此外，在本发明中，所述锁定装置设置在与该减速单元的输出轴相连的拔叉(yoke)上。

附图说明

在附图中：

图1是表示转向系统的示意结构的视图；

图2是表示其中根据本发明第一实施例的转向锁定装置安装在转向装置部分上的示例的视图；

图3是从图2中的A-A方向看时的视图；

图4是从图3中的B-B方向看时的视图；

图5是本发明第二实施例的视图，表示其中转向锁定装置设置在齿条轴下方的示例；

图6是表示根据本发明第三实施例的转向锁定装置安装在电动转向装置中的示意结构图；

图7是表示当从近侧(图6中的左侧)看在图6中的装置时转向锁定装置的安装状态的视图；

图8是表示图7中的转向锁定装置的非接合状态的视图；

图9是表示图7中的转向锁定装置的接合状态的视图；

图10是表示根据本发明第四实施例的转向锁定装置的非接合状态的视图；

图11是表示图10中所示的转向锁定装置的接合状态的视图；

图12是当从近侧看根据本发明第五实施例的转向锁定装置时的示意图；

图13是表示图12中的转向锁定装置的接合状态的示意图；

图14是表示图12中的转向锁定装置的拔叉和锁定销之间的接合状态的说明性视图；

图15是表示其中倾角修正机构(tilt mechanism)安装在根据本发明第六实施例的电动转向装置中的示意图；

图16是其中安装有相关技术中的转向锁定装置的倾角可调式转向装置的侧视图；以及

图17是表示在相关技术中的转向锁定装置安装在转向管柱上的状态的剖视图。

附图标记

1转向管柱

2方向盘

3转向轴

7转向装置部分

10齿条&齿轮机构

11齿轮轴

12齿条轴

13输入轴

14锁定销操作装置

16锁定销

18环形件

19钥匙锁定环

19a钥匙锁定孔

21锁定销操作装置

23锁定销

24线束连接器

26钥匙锁定环

26a钥匙锁定孔

31转向管柱

32转向轴

34壳体

36减速单元

37转矩传感器

39输入轴

40输出轴

41蜗轮

42蜗杆

43电机

44罩体

47框架

50锁定装置

52锁定销

54环形件

55钥匙锁定环

55a接合孔

61拔叉

62框架

63锁定装置

65锁定销

71转向管柱

73转向轴

75减速单元

80锁定装置

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。

图1是表示转向管柱系统的示意结构的视图。转向管柱1可旋转地支撑在其远端具有方向盘2的转向轴3。转向轴3通过万向接头4与中间轴5连接，而中间轴5通过万向接头6与转向装置部分7连接。

如图2所示，转向装置部分7的齿轮箱8容纳用于将转向轴3的旋转运动转换为线性运动以使拉杆9往复运动的齿条&齿轮机构10。如图3所示，齿条&齿轮机构10包括齿轮轴11的齿轮齿11a和具有与齿轮齿11a啮合的齿条齿12a的齿条轴12。齿轮轴11在输入轴13的上端处与其一体相连，并且齿条轴12布置在拉杆9的中点位置处，该拉杆9在两侧连接轮胎。齿轮轴11和齿条轴12适于将转向轴3的旋转运动转换为拉杆9的线性运动。

如图4所示，箱形锁定销操作装置14通过螺栓15安装在齿轮箱8的外部。该锁定销操作装置14适于以这样一种方式操作，即，设置并存储锁定销16以使其能够伸出和缩回，从而使锁定销6根据通过线束连接器17输入的钥匙信息而通过电力往复运动。

另一方面，大致为柱形的钥匙锁定环19通过环形件18(例如，公差环)安装在齿轮箱8中的输入轴13的外周边上。这里，钥匙锁定环19通过公差环18压配并固定在输入轴13上。钥匙锁定孔19a形成在靠近钥匙锁定环19中央的位置处，从而该钥匙锁定环19和锁定销操作装置14构成了转向锁定装置。因此，当抽出点火开关的钥匙时，锁定销16进入钥匙锁定孔19a中并通过锁定销操作装置14而与其接合，使得输入轴13进入不可旋转的状态，由此而锁定方向盘2。

由于钥匙锁定环19通过环形件18而安装在输入轴13上，因此输入轴13不转动，直到在被锁定时施加在转向轴3上的转矩值达到预设转矩值，并且当该值超过预设转矩值时，输入轴13由于超过的转矩而滑动，从而实现了车辆的防盗。

因此，由于转向锁定装置设置在转向装置部分7中，因此保证了足够的用于在碰撞时吸收冲击的行程，而不会牺牲转向管柱1的坍塌行程。而且，可消除由于转向锁定装置而产生的转向管柱周围的伸出部分，从而能够在驾驶员的二次碰撞时防止膝盖受到冲击，并因此而改善安全性。

由于转向管柱中去除了转向锁定装置，因此能够使转向管柱部分减少与转向锁定装置的重量相对应的重量，这可以带来与加固转向管柱的情况相同的效果。因此，防止了转向管柱系统的固有频率降低，因此能够避免由于方向盘的共振而引起的方向盘的振动，从而能够保持更好的可操作性能。

另外，该转向锁定装置能够与转向装置部分一体形成，因此例如拆卸或破坏转向锁定装置以便盗窃的行为变得非常困难，因此进一步提高了防盗功能。

在上述实施例中，所述钥匙锁定环19通过环形件18固定在齿轮轴11上。然而，尽管未在图中示出，该钥匙锁定环19可以通过焊接或类似方法固定在齿轮轴11上，或者在输出轴13上形成对应于钥匙锁定环19的接合孔19a的凹槽来代替钥匙锁定环19，从而降低成本，并可实现相同的操作和效果。

图5表示所述转向锁定装置的第二实施例，其中由相同的附图标记表示在上述实施例中的相同部件，并且省略其描述。尽管在上述实施例中转向锁定装置设置于齿条&齿轮机构10的齿轮轴11的上侧(方向盘侧)，但是在该修改例中，它也可以设置于齿条轴12的下侧(与方向盘相对的一侧)，这也可以获得相同的操作和效果。

换言之，在图5中，箱形锁定销操作装置21靠近齿轮轴11的下端通过螺栓22安装在齿轮箱8外侧的齿条轴12的下侧。该锁定销操作装置21适合于以这样一种方式操作，即，设置并存储锁定销23以使其可伸出和缩回，从而锁定销23根据通过线束连接器24提供的钥匙信息而通过电力往复运动。

大致为柱形的钥匙锁定环26通过环形件25安装在齿轮箱8中的输入轴13的外周边上。这里，钥匙锁定孔26a靠近钥匙锁定环26的中央形成于其上，从而钥匙锁定环26和锁定销操作装置21构成了转向锁定装置。因此，当抽出点火开关的钥匙时，锁定销23通过锁定销操作装置21而进入到钥匙锁定孔26a中并与之接合，从而使得输入轴13进入不可转动状态中，由此而锁定方向盘2。因此，在该修改例中，获得了与上述实施例相同的操作和效果。

图6表示根据本发明第三实施例的转向锁定装置的示意结构。转向管柱31通过球轴承33可旋转地支撑转向轴32，转向轴32在其远端具有方向盘。转向管柱31和转向轴32分别包括外管柱31a和内管柱31b以及外轴32a和内轴32b，并适于吸收由在碰撞时产生的轴向负载引起的坍塌而产生的冲击能量。

由一对布置在输出轴40的外周边上的球轴承35、35支撑的减速单元36和与该减速单元36相邻的转矩传感器37在转向管柱31的近侧(图6中的左侧)布置在壳体34中。减速单元36包括：蜗轮41，其安装在输入轴39和输出轴40中的输出轴40上，输入轴40与扭力杆38的中部连接；蜗杆42，其与蜗轮41啮合，从而减少了电机43的驱动力，并且将该力传输到输出轴40。

如图7所示，用于密封壳体34的罩体44通过三个螺栓45紧固而安装于壳体34的开口侧(图6中的左侧)。罩体44形成有大致柱形的钥匙锁定环55，用于允许输出轴40插入在其中央处，还形成有大致U形的框架47，从而朝向转向管柱31的近侧(图6中的左侧)伸出。中间轴49通过万向接头48连接在输出轴40的端部上。

接着，箱形锁定装置50装配在框架47上，并通过螺栓51固定。锁定销52布置在锁定装置50中，从而使锁定销52根据由线束连接器53提供的钥匙信息而沿着图7中的垂直方向往复运动。另一方面，如图8所示，在其中央具有接合孔55a的钥匙锁定环55通过环形件54(例如，公差环)压配并固定在输出轴40接近其端部的外周边处。

这里，当环形件54安装在输出轴40上时，其构成了与钥匙锁定环55的内周边进行抵靠的转矩限制器，并通过其在一转矩下的径向弹性抑制转动，该转矩等于在锁定销52接合时的预设值。于是，在锁定销52接合钥匙锁定环55时，输出轴40的转动受到抑制，并且甚至在施加等于或大于预设值的转矩时，其由于超出的转矩滑动。

因此，锁定销52根据点火开关的钥匙状态伸出和缩回，从而通过钥匙锁定环55与接合孔55a的接合而实现锁定或释放。锁定销52的伸出和缩回可通过电力或机械的方式操作。

换言之，当点火开关的钥匙抽出时，锁定销52从锁定装置50伸出，并且如图9所示，装配在钥匙锁定环55的接合孔55a中，从而锁定输出轴40的转动。在该状态中，即使当偷窃者等在转向轴32上施加较大的力时，输出轴40也不转动直到预设转矩值(规定为100Nm)为止，并被牢固地锁定。接着，当施加等于或大于预设转矩值的转矩时，输出轴40以超过预设转矩值的转矩转动。因此，在锁定状态中，换言之，在其中锁定销52与钥匙锁定环55接合的状态中，方向盘不能自由操作。

因此，根据第三实施例，由于转向锁定装置设置于减速单元36的输出轴40一侧，因此可以保证足够的行程，从而能够吸收由于碰撞而产生的冲击能量，而不会牺牲转向管柱31的坍塌行程。而且，可以保证膝盖周围的空间。另外，由于转向锁定装置设置于减速单元36的输出轴40一侧，因此，能够消除由于方向盘共振而引起的方向盘的振动，而不会降低管柱系统的固有频率，从而能够保持良好的可操作性能。

图10和图11表示本发明的第四实施例。与第三实施例中的相同的部件由相同的附图标记表示，并省略了其描述。尽管在第三实施例中通过环形件54将钥匙锁定环55装配并固定在输出轴40上，但是在第四实施例中通过焊接将钥匙锁定环55直接固定在输出轴40上。

因此，尽管在第三实施例中当转矩值等于或大于预设转矩值时输出轴40以超过的转矩通过环形件54滑动，但是在第四实施例的情况下，在点火开关的钥匙抽出，锁定销52与钥匙锁定环55的接合孔55a接合时，输出轴40完全进入不可转动状态中，从而完全地锁定转向轴32。因此，同样在第四实施例的情况下，可获得与在第三实施例中相同的操作和效果。

尽管在第三和第四实施例中，接合孔55a设置在钥匙锁定环55上，但也可以将接合孔55a直接设置在输出轴40上，在这种情况下，不仅能够获得和上述各实施例一样的操作和效果，而且可省略部件，从而可实现制造成本的降低。

图12表示本发明的第五实施例，其中与第三和第四实施例相同的部件由相同的附图标记表示，并省略了其描述。在该图中，拔叉61一体地安装在输出轴40的端部上，并且拔叉61具有二分拔叉片61a、61a。大致为U形的框架62在拔叉61下方延伸，并且箱形锁定装置63装配在框架62中并通过螺栓51固定。用于提供点火开关钥匙状态的线束连接器64在锁定装置63的底面上向下延伸。

如图13所示，锁定装置63设有一对锁定销65、65，从而能够沿着在该图中的垂直方向使其从该装置的上表面伸出或缩回至装置上表面中。如图14所示，当点火开关的钥匙抽出时，锁定销65、65向上(在该图中)伸出，从而夹住下拔叉片61a。因此，在被锁定时，通过所述对锁定销65、65限制了拔叉61的转动，并且与拔叉61连接的输出轴40进入不可转动状态中。因此，当抽出点火开关的钥匙时，转向轴32就被完全锁定。

因此，同样根据第五实施例，可获得与在第三和第四实施例中相同的操作和效果。

图15是表示安装在根据本发明第六实施例的转向系统中的倾角修正装置的示意图。在该附图中，附图标记71表示用于可转动地支撑方向盘72的转向轴73的转向管柱，并且电机74的减速单元75布置在转向管柱71的近侧(图15中的左侧)。保持托架76和倾斜托架77分别布置在转向管柱71的两端附近，从而构成了一机构，该机构用于通过设置在倾斜托架77上的倾斜杠杆78的操作来使转向轴73关于设在保持托架76上的倾斜枢轴79倾斜。另外，转向锁定装置80设置于减速单元75的输出轴一侧。

在这种情况下，通过在减速单元75的输出轴一侧上设置转向锁定装置80，能够调节在方向盘侧和转向装置侧相对于倾角修正机构的重量平衡。因此，不需要安装平衡弹簧，该弹簧用于在释放倾斜杠杆78时防止方向盘脱落，从而使成本降低。这带来的效果与在伸缩机构安装在转向系统中的情况下结合倾角修正机构的效果相同。

例如，当转向锁定装置设置在电动转向装置的减速单元输出轴一侧时，由于锁定时电机的辅助不起作用，因此，不管转向锁定装置设置于输入侧还是输出侧，施加在锁定销上的力都相同。

如上所述，根据在本发明中的转向锁定装置，点火开关的钥匙机构部分和转向锁定装置分别设置，并且该锁定装置可设置在方向盘的输出轴的任意部分处，该输出轴从方向盘延伸到转向装置部分。因此，能够保证足够的坍塌行程，并且能够保证膝盖周围的较大空间，从而能够吸收在碰撞时的冲击能量，而不会牺牲转向管柱的坍塌行程。而且，可消除在转向管柱周围的伸出部分，从而能够防止在驾驶者二次碰撞时对膝盖运动的冲击，并因此提高了安全性。而且，由于锁定装置未设置在电动转向装置的减速单元输出轴一侧的转向管柱上，因此不会由于不必要的孔而降低整个转向管柱系统的固有频率，并且因此即使在高速行驶期间也减少了由于方向盘的共振而引起的振动，从而保持了良好的可操作性能。而且，由于所述转向锁定装置和点火开关的钥匙机构部分单独构成，因此可将点火开关的钥匙机构部分设置在期望的位置处，从而从设计的角度看提高了作为商品的车辆的质量。另外，当所述转向锁定装置设置在管柱式电动转向装置的减速单元的输出轴上或与输出轴连接的拔叉上时，能够防止灰尘或水份进入减速单元中，并且能够提高电动转向装置的性能，而不会使树脂齿轮产生磨损或吸水。

在上述各实施例中，其中根据本发明的转向锁定装置的示例应用于手动转向装置或电动转向装置。然而，本发明当然可以应用于具有液压线路和在其上附加液压缸结构的液压动力转向装置。尽管在上述各实施例中，锁定销通过电力操作，但是，它也可以以机械的方式操作。

工业实用性

本发明可应用于手动转向装置、电动转向装置、液压动力转向装置等。

Claims (7)

1.一种转向锁定装置，其包括一锁定装置，用于当在点火开关的钥匙可抽出的状态下抽出该钥匙时自动地锁定转向轴，

其中，所述点火开关的钥匙机构部分和所述锁定装置分别设置，

该锁定装置设置在从方向盘延伸到转向装置部分的方向盘输出轴的任意部分处，并且

所述锁定装置设置于管柱式电动转向装置的减速单元的输出轴一侧。

2.根据权利要求1所述的转向锁定装置，其特征在于，所述锁定装置设置在所述减速单元的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的转向锁定装置，其特征在于，所述锁定装置设置在与所述减速单元的输出轴连接的拔叉上。

4.根据权利要求2所述的转向锁定装置，其特征在于，所述锁定装置具有钥匙锁定环，所述钥匙锁定环通过例如为公差环的环形件形成在所述方向盘的输出轴上。

5.根据权利要求2所述的转向锁定装置，其特征在于，所述锁定装置具有钥匙锁定环，所述钥匙锁定环通过焊接直接固定在所述方向盘的输出轴上。

6.根据权利要求2所述的转向锁定装置，其特征在于，用于钥匙锁定的凹槽形成在所述方向盘的输出轴上。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的转向锁定装置，其特征在于，所述锁定装置根据通过线束连接器提供的钥匙信息通过电力使锁定销往复运动。

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