CN102712333B - 转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在车辆发生冲撞时而阴轴与阳轴进行了相对收缩时，容易将冲击能量的吸收量设定为预定大小的转向装置。当阳轴(12B)相对于阴轴(12A)收缩长度(L1)时，阴轴(12A)的右端面(121A)的齿顶(31)与冲击能量吸收部(40)的左端面(41)抵接。于是，阴锯齿形花键(30)的齿顶(31)与冲击能量吸收部(40)的左端面(41)强力抵接而产生塑性变形，而抗冲击破坏作用力增大，以吸收冲击能量。阴锯齿形花键(30)的齿顶(31)与冲击能量吸收部(40)的左端面(41)沿着阳轴(12B)外周的整个圆周方向而相互抵接，因此，在阴轴(12A)与阳轴(12B)之间不会发生挂卡缠绕，冲击能量的吸收量较为稳定。

Description

转向装置
技术领域
本发明涉及一种转向装置；特别涉及一种能够传递旋转扭矩，在冲撞时向轴向相对收缩，以减缓施加于驾驶者的冲击的转向装置；例如具有中间轴及转向轴等的转向装置。
背景技术
在转向装置中，为了将转向盘的旋转传递至转向齿轮，使用了如图7所示的转向装置。如图7所示，上述转向装置具有：能够将转向盘11安装到车身后方侧(图7的右侧)的转向轴12；插通该转向轴12的转向柱13；以及经由未图示的齿条/小齿轮机构连结到该转向轴12的车身前方侧(图7的左侧)的转向齿轮。
转向轴12能够将阴转向轴(阴轴)12A与阳转向轴(阳轴)12B以可传递旋转扭矩且可相对于轴向进行相对移动的方式相互进行锯齿形花键(或花键)嵌合。从而，在上述阴转向轴12A和阳转向轴12B在发生冲撞时，该花键嵌合部进行相对移动，能够缩短整个长度。
另外，插通有上述转向轴12的筒状的转向柱13形成为所谓可伸缩(collapsible)结构。即，将外柱13A与内柱13B以可套叠(telescopic)移动的方式组合起来，在发生冲撞时被施加轴向的冲击的情况下，可吸收该冲击能量，并且缩短整个长度。
外柱13A由上部支承支架14支承在仪表盘的下表面等车身18的一部分上。另外，在该上部支承支架14与车身18之间设置有未图示的卡定部，在对该上部支承支架14施加朝向车身前方侧的方向的冲击的情况下，该上部支承支架14从上述卡定部脱落，向车身前方侧移动。另外，上述内柱13B的车身前方端也由下部支承支架19支承在上述车身18的一部分上。
上述阴转向轴12A的车身前方端通过自由接头15与中间轴16的后端部连结。另外，在该中间轴16的前端部上，通过另外的自由接头17连结有未图示的转向齿轮的输入轴。在中间轴16，使阳中间轴(阳轴)16B的车身后方一侧与阴中间轴(阴轴)16A的车身前方一侧进行锯齿形花键(或花键)嵌合，且两者以可传递旋转扭矩且可相对于轴向而相对移动的方式进行嵌合。
转向盘11的旋转经由阳转向轴12B、阴转向轴12A、自由接头15、阴中间轴16A、阳中间轴16B以及自由接头17传递至转向齿轮，并对未图示的车轮进行操控。
在这种转向装置中需要如下结构，当车辆发生冲撞时，在彼此锯齿形花键(或花键)嵌合的阴轴和阳轴发生了相对收缩时，在收缩的中途使冲击破坏(collapse)阻抗增大，使冲击能量的吸收量增大，即使在短收缩行程中，也可充分进行冲击能量吸收。在专利文献1中，公开有如图8所示的冲击吸收式转向轴。
图8(a)是表示图7中的阳轴12B和阴轴12A的主要部分的剖视图，图8(b)是图8(a)的R部分放大立体图。如图8所示，形成于阳轴12B的左端外周上的阳锯齿形花键20内嵌到形成于阴轴12A右端内周上的阴锯齿形花键30中，这样两者相互进行锯齿形花键卡合。
在阳锯齿形花键20的齿21的齿底22上，在阳锯齿形花键20的轴向的一部分上，在阳锯齿形花键20的圆周方向的一处形成有凸部23。在进行一般的驾驶操作时，凸部23的轴向位置不与阴锯齿形花键30卡合，在车辆发生冲撞时阴轴12A与阳轴12B发生相对收缩的情况下，该凸部23与阴锯齿形花键30进行卡合。
若在车辆发生冲撞时阴轴12A与阳轴12B相对收缩，则阳锯齿形花键20的凸部23与阴锯齿形花键30的齿顶卡合，使阴锯齿形花键30的齿顶发生塑性变形。其结果，能够使冲击破坏阻抗变大，冲击能量的吸收量增大。
上述的专利文献1的冲击吸收式转向轴在收缩的中途增大了冲击破坏阻抗，能够增大冲击能量的吸收量。但是，由于凸部23仅形成在阳锯齿形花键20的圆周方向特定部位上，因此冲击能量的吸收量根据发生冲撞时凸部23处于圆周方向上哪一相位而发生变化，所以难以将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
另外，如专利文献2所示，具有冲击吸收式转向轴，该冲击吸收式转向轴将阴转向轴12A的外周面向半径方向内侧进行按压，使阴转向轴12A和阳转向轴12B的截面形状塑性变形为椭圆形，以吸收冲击能量。但是，若将专利文献2的结构应用到专利文献1的结构，则由于难以使与凸部23的圆周方向位置与已发生塑性变形的椭圆形相位咬合，因此难以将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实用新型注册第2607069号公报
专利文献2：日本特开平8-91230号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的课题在于提供一种转向装置，该转向装置在车辆发生冲撞时，当阴轴与阳轴相对收缩时，容易将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
用于解决问题的手段
上述课题由以下的机构解决。即，第一方案的发明为一种转向装置，其特征在于，具有：可传递转向盘的旋转的阳轴；形成于上述阳轴的外周上的阳锯齿形花键；外嵌于上述阳轴上的阴轴；阴锯齿形花键，形成于上述阴轴的内周，以可在轴向相对移动且可传递旋转扭矩的方式卡合在上述阳锯齿形花键上；以及冲击能量吸收部，在车辆发生冲撞时，当上述阳轴相对于上述阴轴进行相对收缩时，在收缩的中途卡合于上述阴锯齿形花键的部位上，在上述阳轴的整个外周上形成为规定的轴向长度，并且外径尺寸大于上述阴锯齿形花键的齿顶圆直径，使阴锯齿形花键的齿顶抵接而吸收冲击能量。
第二方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，上述冲击能量吸收部形成于在上述阳轴的轴向上分开的多个部位上。
第三方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部的轴向长度进行设定。
第四方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部的外径尺寸进行设定。
第五方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使所述上述冲击能量的吸收量达到规定预定的大小的方式，对上述阳轴的硬度进行设定。
第六方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使所述上述冲击能量的吸收量达到预定规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部抵接在上述阴锯齿形花键的齿顶上的抵接面的倾斜角度进行设定。
第七方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使所述上述冲击能量的吸收量达到预定规定的大小的方式，对上述阴锯齿形花键的齿顶抵接在上述冲击能量吸收部上的抵接面的倾斜角度进行设定。
第八方案的发明在第一方案的发明的转向装置的基础上，其特征在于，以使所述上述冲击能量的吸收量达到预定规定的大小的方式，将上述阴轴的外周面向半径方向内侧进行按压，从而使阴轴和阳轴的截面形状塑性变形为椭圆形。
发明效果
在本发明的转向装置中具有冲击能量吸收部，在车辆发生冲撞时，当上述阳轴相对于上述阴轴进行相对收缩时，在收缩的中途卡合于上述阴锯齿形花键的部位上，在上述阳轴的整个外周上形成为规定的轴向长度，外径尺寸大于上述阴锯齿形花键的齿顶圆直径，并使阴锯齿形花键的齿顶抵接而吸收冲击能量
从而，由于在车辆发生冲撞时阴轴与阳轴进行相对收缩的情况下，阴锯齿形花键的齿顶与冲击能量吸收部在阳轴的整个外周的圆周方向上抵接，因此能够使冲击能量的吸收量稳定，并且容易将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。
图2是图1的A-A线的剖视图。
图3(a)是图1的P部分放大剖视图，图3(b)是图3(a)的变形例。
图4是表示本发明的实施例2的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。
图5是图4的Q部分放大剖视图。
图6是表示本发明的实施例3的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。
图7是对表示现有的转向装置的一部分进行剖面的侧视图。
图8(a)是表示图7的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。图8(b)是图8(a)的R部分放大立体图。
具体实施方式
以下，根据附图，对本发明的实施例1至实施例2进行说明。
实施例1
图1是表示本发明的实施例1的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。图2是图1的A-A线剖视图，图3(a)是图1的P部分放大剖视图。如图1所示，形成于阳轴12B的左端外周上的阳锯齿形花键20内嵌在形成于阴轴12A的右端内周上的阴锯齿形花键30中，从而两者进行锯齿形花键卡合。虽然未图示，但是阳轴12B形成为中空圆筒状。
如图1至图3所示，在阳锯齿形花键20上，在从阴轴12A的右端面(抵接面)121A离开长度L1的位置上形成有冲击能量吸收部40。冲击能量吸收部40的轴向长度为L2，并且沿着阳轴12B的整个外周形成为圆筒状。冲击能量吸收部40的外径尺寸D1形成为大于阴锯齿形花键30的齿顶31的齿顶圆直径D2。
在使阳锯齿形花键20卡合在阴锯齿形花键30锯齿形花键上之后，将图1所示的阴轴12A的右端外周面122A从外周侧向半径方向内侧被稍微压塌，由此使阴轴12A和阳轴12B塑性变形为椭圆形。其结果，使阳轴12B和阴轴12A卡合，使得只要在轴向不受到某一程度的强力，则不会沿轴向进行相对移动。
若车辆发生发生冲撞而使作用于阴轴12A与阴轴12B之间的冲击破坏载荷增大，则阳轴12B相对于阴轴12A开始收缩。
若阳轴12B相对于阴轴12A仅收缩长度L1，则阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31抵接在冲击能量吸收部40的左端面(抵接面)41上。于是，阴锯齿形花键30的齿顶31与冲击能量吸收部40的左端面41强力抵接而发生塑性变形，冲击破坏阻抗增大，从而吸收冲击能量。
在本发明的实施例1中，阴锯齿形花键30的齿顶31和冲击能量吸收部40的左端面41沿着阳轴12B的整个外周的圆周方向相互抵接，因此在阴轴12A与阳轴12B之间不发生挂卡，使冲击能量的吸收量稳定。
另外，即使将阴轴12A的右端外周面122A压塌而塑性变形为椭圆形，由于冲击能量吸收部40在阳轴12B的整个外周的圆周上形成为圆筒状，因此也能够与已塑性变形的椭圆形的相位无关地将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
如果将冲击能量吸收部40的轴向长度L2、冲击能量吸收部40的外径尺寸D1和阳轴12B的硬度中的至少一个设定为规定的大小，则能够将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。另外，如果将图3(b)所示的阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31的倾斜角度α1和冲击能量吸收部40的左端面(抵接面)41的倾斜角度α2中的至少一个设定为规定的大小，则能够将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
实施例2
接着，对本发明的实施例2进行说明。图4是表示本发明的实施例2的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图，图5是图4的Q部分放大剖视图。在以下的说明中，仅对与上述实施例不同的结构部分进行说明，并省略重复的说明。另外，在与上述实施例同样的部件上标注同一附图标记来进行说明。
实施例2为实施例1的变形例，是表示冲击能量吸收部形成于在阳轴12B的轴向上分开的多个部位上的例子。如图4以及图5所示，在阳锯齿形花键20上，在从阴轴12A的右端面(抵接面)121A仅离开长度L1的位置上，形成有冲击能量吸收部40。另外，在从冲击能量吸收部40仅离开长度L3的位置上，形成有冲击能量吸收部50。
冲击能量吸收部40的轴向长度为L2，冲击能量吸收部50的轴向长度为L4，并且在阳轴12B的整个外周的圆周上形成为圆筒状。冲击能量吸收部40的外径尺寸为D1，冲击能量吸收部50的外径尺寸为D3，并且以大于阴锯齿形花键30的齿顶31的齿顶圆直径D2的直径形成。
在使阳锯齿形花键20卡合在阴锯齿形花键30进行锯齿形花键上之后，将图4所示的阴轴12A的右端外周面122A从外周侧向半径方向内侧稍微压塌，由此使阴轴12A和阳轴12B塑性变形为椭圆形。其结果，阳轴12B与阴轴12A进行卡合，使得只要在朝向轴向不收到某一程度的强力，便不会沿轴向进行相对移动。
若车辆发生冲撞使作用于阴轴12A与阴轴12B之间的冲击破坏载荷变大，则阳轴12B相对于阴轴12A开始收缩。
若阳轴12B相对于阴轴12A仅缩短长度L1，则阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31抵接在冲击能量吸收部40的左端面(抵接面)41上。于是，阴锯齿形花键30的齿顶31与冲击能量吸收部40的左端面41强力抵接而发生塑性变形，使冲击破坏阻抗增大，从而吸收冲击能量。
若阴轴12A通过冲击能量吸收部40，且阳轴12B相对于阴轴12A而仅进一步收缩长度L3，则阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31抵接在冲击能量吸收部50的左端面(抵接面)51上。于是，阴锯齿形花键30的齿顶31与冲击能量吸收部50的左端面51强力抵接而发生塑性变形，使冲击破坏阻抗增大，从而吸收冲击能量。
在本发明的实施例2中，冲击能量吸收部40、50分别形成于在阳轴12B的轴向上分开的二个部位上。从而，能够根据转向装置的冲击破坏移动行程的位置，将冲击能量的吸收特性设定为规定的大小。
如果将冲击能量吸收部40、50的轴向长度L2、L4、冲击能量吸收部40、50的外径尺寸D1、D3和阳轴12B的硬度中的至少一个设定为规定的大小，则能够将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。另外，如果将阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31的倾斜角度α1、冲击能量吸收部40、50的左端面(抵接面)41以及51的倾斜角度α2、α3中的至少一个设定为规定的大小，则能够将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
实施例3
接着，对本发明的实施例3进行说明。图6是表示本发明的实施例3的阳轴和阴轴的主要部分的剖视图。在以下的说明中，仅对与上述实施例不同的结构部分进行说明，并且省略重复的说明。另外，在与上述实施例同样的部件上标注同一附图标记来进行说明。
实施例3为实施例1的变形例，是表示在能够调整转向盘套叠位置的转向装置的阳轴和阴轴上分别形成有冲击能量吸收部的例子。如图6所示，在内柱13B上以仅可进行套叠位置调整长度L1的套叠位置调整的方式外嵌有外柱13A。在外柱13A上可旋转地轴支承有阳轴12B，在内柱13B上可旋转地轴支承有在其右端可安装转向盘的阴轴12A。
形成于阳轴12B左端外周的阳锯齿形花键20内嵌在形成于阴轴12A的右端内周上的阴锯齿形花键30上，从而进行锯齿形花键卡合。当按照驾驶者的体格相对于内柱13B而调整外柱13A的套叠位置时，在套叠位置调整长度L1的范围内，阳轴12B的阳锯齿形花键20相对于阴轴12A的阴锯齿形花键30圆滑地进行伸缩。
在阳锯齿形花键20上，在从阴轴12A的右端面(抵接面)121A仅离开长度L1(与套叠位置调整长度L1相同的长度)的位置上形成有冲击能量吸收部40。冲击能量吸收部40的轴向长度为L2，并在阳轴12B的整个外周形成为圆筒状。与实施例1的图2、图3(a)同样，冲击能量吸收部40的外径尺寸D1以大于阴锯齿形花键30的齿顶31的齿顶圆直径D2的直径形成。
当车辆发生冲撞而使外柱13A相对于内柱13B而收缩，且使阳轴12B相对于阴轴12A仅收缩套叠位置调整长度L1时，阴轴12A的右端面(抵接面)121A的齿顶31抵接在冲击能量吸收部40的左端面(抵接面)41上。于是，阴锯齿形花键30的齿顶31和冲击能量吸收部40的左端面41强力抵接而发生塑性变形，使冲击破坏阻抗增大，从而吸收冲击能量。
在本发明的实施例3中，由于阴锯齿形花键30的齿顶31与冲击能量吸收部40的左端面41在阳轴12B的整个外周的圆周方向的上抵接，因此在阴轴12A与阳轴12B之间不发生挂卡，使冲击能量的吸收量稳定。
若将冲击能量吸收部40的轴向长度L2、冲击能量吸收部40的外径尺寸D1和阳轴12B的硬度中的至少一个设定为规定的大小，则能够将冲击能量的吸收量设定为规定的大小。
在上述的实施例1至实施例3中，对在阴轴12A和阳轴12B上形成有锯齿形花键的例子进行了说明，但也可以在阴轴12A和阳轴12B上形成花键。在上述的实施例1和实施例2中，对适用于转向轴的例子进行了说明，但也可以适用于中间轴。另外，在上述实施例2中，使冲击能量吸收部形成于在阳轴12B的轴向上分开的二个部位上，也可以形成有二处以上的冲击能量吸收部。
附图标记的说明
11-转向盘，12-转向轴，12A-阴转向轴(阴轴)，121A-右端面(抵接面)，122A-右端外周面，12B-阳转向轴(阳轴)，13-转向柱，13A-外柱，13B-内柱，14-上部支承支架，15-自由接头，16-中间轴，16A-阴中间轴(阴轴)，16B-阳中间轴(阳轴)，17-自由接头，18-车身，19-下部支承支架，20-阳锯齿形花键，21-齿，22-齿底，23-凸部，30-阴锯齿形花键，31-齿顶，40-冲击能量吸收部，41-左端面(抵接面)，50-冲击能量吸收部，51-左端面(抵接面)。

Claims (7)

1.一种转向装置，其特征在于，具有：
可传递转向盘的旋转的阳轴；
形成于上述阳轴的外周上的阳锯齿形花键；
外嵌于上述阳轴上的阴轴；
阴锯齿形花键，形成于上述阴轴的内周，以可在轴向相对移动且可传递旋转扭矩的方式卡合在上述阳锯齿形花键上；以及
冲击能量吸收部，在车辆发生冲撞时，当上述阳轴相对于上述阴轴相对收缩时，在收缩的中途卡合于上述阴锯齿形花键的部位上，在上述阳轴的整个外周上形成为规定的轴向长度，并且外径尺寸大于上述阴锯齿形花键的齿顶圆直径，使阴锯齿形花键的齿顶抵接而吸收冲击能量，
以使上述冲击能量的吸收量在上述冲撞的初期达到规定的大小的方式，将上述阴轴的外周面向半径方向内侧进行按压，由此使阴轴和阳轴的截面形状塑性变形为椭圆形。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
上述冲击能量吸收部形成于在上述阳轴的轴向上分开的多个部位上。
3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部的轴向长度进行设定。
4.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部的外径尺寸进行设定。
5.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述阳轴的硬度进行设定。
6.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述冲击能量吸收部抵接在上述阴锯齿形花键的齿顶上的抵接面的倾斜角度进行设定。
7.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，
以使上述冲击能量的吸收量达到规定的大小的方式，对上述阴锯齿形花键的齿顶抵接在上述冲击能量吸收部上的抵接面的倾斜角度进行设定。
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