CN105946961B - 转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转向装置,该转向装置包括:转向轴(3);柱状护罩(8),柱状护罩(8)包括外护罩(12)和内护罩(11),外护罩(12)包括切口(26)和一对紧固部(19);紧固机构(18);被接合齿形成构件(40),被接合齿形成构件(40)包括至少一个被接合齿(41)并且被固定至内护罩(11);支撑轴(50),支撑轴(50)包括由紧固部(19)的支撑孔(38)支撑的一对端部(50a,50b);管状的加强构件(60),加强构件(60)配装至支撑轴(50)的位于所述一对端部(50a、50b)之间的规定区域处的外周表面(50c);以及接合齿形成构件(70),接合齿形成构件(70)包括与被接合齿(41)接合的接合齿(72a)。
Description
技术领域
本发明涉及转向装置。
背景技术
在日本专利申请公开号为2010-254204(JP 2010-254204A)中,被由扭力螺旋弹簧构成的偏置弹簧偏置成绕支撑轴旋转的偏心凸轮的凸出部和凹入部与内柱侧啮合,从而实现伸缩锁定。另外,当与紧固轴一起以成一体的方式旋转的调节杆和释放杆使偏心凸轮移位从而使得偏心凸轮抵抗偏置弹簧而沿释放方向旋转时,伸缩锁定被解除。
假设有这样的情况:其中,支撑轴由能够在二次碰撞时断裂的构件(树脂构件或类似构件)构成。在这种情况下,在正常情况下,支撑轴可能由于在操作杆被操作时的载荷而变形,这可能影响由支撑轴支撑的构件的旋转运动。因而,对操作杆的操作力可能改变,并且操作力的峰值可能增大,且因此而可能变得难以操作(旋转)操作杆。
发明内容
本发明提供了这样的一种转向装置,在该转向装置中,支撑轴的变形被抑制从而允许操作杆被容易地操作而旋转。
本发明的一方面涉及一种转向装置,该转向装置包括:转向轴,该转向轴能够沿轴向方向延伸;柱状护罩,该柱状护罩能够沿轴方向延伸,该柱状护罩包括外护罩和配装至该外护罩的内护罩,外护罩包括切口和设置在该切口两侧的一对紧固部,该柱状护罩构造成支撑转向轴,使得转向轴是可旋转的;紧固机构,该紧固机构包括紧固轴和操作杆,其中,紧固轴穿过所述一对紧固部的紧固轴贯穿孔,操作杆使紧固轴旋转,紧固机构构造成通过利用紧固轴紧固所述一对紧固部来使外护罩保持内护罩;被接合齿形成构件,该被接合齿形成构件包括至少一个被接合齿并且固定至内护罩;支撑轴,该支撑轴包括由所述一对紧固部的支撑孔支撑的一对端部,支撑轴构造成在二次碰撞时断裂;管状的加强构件,该加强构件配装至支撑轴的位于所述一对端部之间的规定区域处的外周表面;以及接合齿形成构件,该接合齿形成构件包括与所述至少一个被接合齿中的任意一个被接合齿相接合的接合齿,该接合齿形成构件由支撑轴通过加强构件以可旋转的方式支撑,并且该接合齿形成构件构造成根据操作杆的操作而旋转,使得接合齿与所述至少一个被接合齿中的任意一个被接合齿相接合或者与所述至少一个被接合齿中的任意一个被接合齿脱离接合。
根据上述方面,由加强构件加强的支撑轴受到限制以免由于由接合齿形成构件所施加的载荷而变形。因此,接合齿形成构件随着操作杆的操作而平顺地旋转。这使得能够尽可能容易地操作操作杆。
在上述方面中,支撑轴可以包括设置在位于支撑轴的规定区域两侧的位置处的一对待断裂部,该对待断裂部构造成在二次碰撞时断裂。
在上述构型中,在支撑轴中,在支撑轴的如下部分与位于加强构件两侧的所述一对待断裂部之间存在强度差:其中,支撑轴的所述部分是配装有加强构件的那一部分。由此促使所述一对待断裂部在二次碰撞时断裂。
在上述方面中,加强构件的强度可以比支撑轴的强度高。
在上述构型中,在支撑轴中,在如下规定区域与位于加强构件两侧的所述一对待断裂部之间的强度差增大:所述规定区域由配装至该规定的区域的具有高强度的加强构件加强。因此,待断裂部在二次碰撞时可靠地断裂。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义进行描述,其中,在附图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1是示出根据本发明的实施方式的转向装置的示意性构型的局部剖视示意性侧视图;
图2是转向装置的示意性立体图;
图3是转向装置的主要部分的截面图并且对应于沿着图1中的线III-III截取的截面图;
图4是转向装置的主要部分的截面图并且示出了齿锁定机构的锁定状态;
图5是转向装置的主要部分的截面图并且示出了齿锁定机构的未锁状态;以及
图6是转向装置的主要部分的截面图并且示出了对齿锁定机构的接合齿形成构件进行支撑的机构。
具体实施方式
图1是示出根据本发明的第一实施方式的转向装置的示意性构型的局部剖视示意性侧视图。现参照图1,转向装置1包括:转向轴3,转向轴3的一个端部(轴向上端)连接有转向构件2如方向盘;以及转向操作机构5,转向操作机构5通过中间轴4或类似部件连接至转向轴3。转向操作机构5例如是与转向构件2的转向操作相关联地使转向车轮(未示出)转向的齿条-小齿轮机构。转向构件2的旋转通过转向轴3、中间轴4及类似部件被传递至转向操作机构5。另外,传递至转向操作机构5的旋转被转换成齿条轴(未示出)的轴向运动。由此使转向车轮转向。
转向轴3包括管状的上轴6和下轴7,上轴6和下轴7通过例如花键配合或锯齿状配合而彼此相配合,使得上轴6和下轴7能够相对于彼此滑动。转向构件2连接至上轴6的一个端部。另外,转向轴3能够沿轴向方向X延伸。转向装置1包括中空的柱状护罩8,柱状护罩8支撑转向轴3使得转向轴3是能够旋转的。转向轴3被插入到柱状护罩8中以便由柱状护罩8通过多个轴承9、10以可旋转的方式支撑。
柱状护罩8包括管状的内护罩11和管状的外护罩12,其中,内护罩11例如是上护罩,外护罩12例如是下护罩。内护罩11和外护罩12彼此配合,使得内护罩11和外护罩12能够相对于彼此滑动。柱状护罩8能够沿轴向方向X延伸。位于上侧的内护罩11通过轴承9连接至上轴6以便能够与上轴6一起沿轴向方向X移动。位于下侧的外护罩12通过轴承10支撑下轴7使得下轴7是能够旋转的。转向装置1包括:固定支架14,固定支架14固定至车身13;倾斜中心轴15,倾斜中心轴15由固定支架14支撑;以及柱状支架16,柱状支架16固定至外护罩12的外周表面并且由倾斜中心轴15以可旋转的方式支撑。通过将倾斜中心CC用作支点,柱状护罩8和转向轴3能够沿倾斜方向Y枢转(倾斜)。倾斜中心CC是倾斜中心轴15的中心轴线。
当使转向轴3和柱状护罩8绕倾斜中心CC枢转(倾斜)时,转向构件2的位置能够被调节(所谓的倾斜调节)。另外,当转向轴3和柱状护罩8沿轴向方向X伸长和缩短时,转向构件2的位置能够被调节(所谓的伸缩调节)。转向装置1包括支架17和紧固机构18,其中,支架17固定至车身13,紧固机构18通过紧固一对紧固部19来实现倾斜锁定和伸缩锁定。紧固部19由与外护罩12的材料相同的材料制成,从而与外护罩12在轴向方向X上的上部形成一体。
图2是示意性立体图,如图1和图2中所示出的,紧固机构18包括操作杆20和紧固轴21,其中,操作杆20作为由驾驶员旋转的操作构件,紧固轴21能够与操作杆20一起以成一体的方式旋转。紧固轴21的中心轴线C1与操作杆20的旋转中心重合。如图2中所示出的,外护罩12具有从沿轴向方向X的上端向下延伸的切口26。紧固部19设置在切口26的两侧。通过夹紧所述一对紧固部19,能够使外护罩12的直径弹性地减小。
外护罩12具有沿轴向方向X延伸的导引槽27。固定至内护罩11的被导引突出部28配装至导引槽27。导引槽27通过被导引突出部28来导引内护罩11的轴向移动,并且导引槽27限制内护罩11相对于外护罩12的旋转。另外,由于被导引突出部28与导引槽27的配合,能够防止内护罩11从外护罩12中掉出来。
紧固机构18通过用紧固轴21将支架17紧固至外护罩12的所述一对紧固部19来实现倾斜锁定。另外,紧固机构18通过夹紧外护罩12的所述一对紧固部19来实现伸缩锁定,使得内护罩11被直径减小的外护罩12夹紧而不能够沿轴向方向X移动。由此使转向构件2的位置相对于车身13固定(见图1)。
紧固轴21穿过分别在支架17的一对侧板22(图1中仅示出了一个侧板)中设置成沿倾斜方向Y延伸的倾斜长孔23。如图3中所示出的,支架17包括附接至车身13的安装板24以及从安装板24的相应两端沿倾斜方向Y向下延伸的一对侧板22。外护罩12的所述一对紧固部19设置在所述一对侧板22之间,并且每个紧固部19都呈沿着所述一对侧板22中的相应一个侧板的内表面22b延伸的板形形状。所述一对侧板22中的各个侧板22的内表面22b都与紧固部19中对应的一个紧固部19的外表面19a相对。
外护罩12的每个紧固部19都具有紧固轴贯穿孔29,紧固轴贯穿孔29是紧固轴21穿过其中的圆孔。在进行倾斜调节时,紧固轴21、外护罩12、内护罩11以及转向轴3一起沿倾斜方向Y移动。紧固轴21由螺栓构成,该螺栓穿过支架17的两个侧板22的倾斜长孔23以及外护罩12的两个紧固部19的紧固轴贯穿孔29。设置在紧固轴21的第一端的较大直径的头部21a被固定成能够与操作杆20一起以成一体的方式旋转。
紧固机构18还包括力转换机构30,力转换机构30设置在紧固轴21的头部21a与侧板22中的一个侧板22之间。力转换机构30将操作杆20的操作扭矩转换成紧固轴21的轴向力(用以紧固所述一对侧板22的紧固力)。力转换机构30包括旋转凸轮31和紧固构件32。旋转凸轮31连接至操作杆20从而与操作杆20一起以成一体的方式旋转。旋转凸轮31相对于紧固轴21的沿紧固轴方向J的运动受到限制。紧固构件32是不可旋转凸轮,其实现与旋转凸轮31的凸轮接合以紧固侧板22中的一个侧板22。
紧固机构18还包括螺母33、紧固构件34以及设置在紧固构件34与螺母33之间的中间构件35,其中,螺母33被旋拧至紧固轴21的第二端的带螺纹部21b,紧固构件34紧固所述侧板22中的另一侧板22。中间构件35包括:垫圈36,垫圈36设置在螺母33与紧固构件34之间;以及滚针轴承37,滚针轴承37设置在垫圈36与紧固构件34之间。
紧固构件34和中间构件35设置在螺母33与支架17的侧板22中的所述另一侧板22之间。旋转凸轮31、紧固构件32(不可旋转凸轮)、紧固构件34和中间构件35由紧固轴21的外周表面支撑。紧固构件32(不可旋转凸轮)包括紧固板部32a和凸部32b,紧固构件34包括紧固板部34a和凸部34b,其中,紧固板部32a、34a分别紧固对应的侧板22,凸部32b、34b分别配装至对应的倾斜长孔23。紧固构件32、34的旋转由于各凸部32b、34b与对应的倾斜长孔23的配合而受到限制。
另外,紧固构件32(不可旋转凸轮)和紧固构件34由紧固轴21支撑成能够沿紧固轴方向J移动。随着操作杆20朝向锁定方向旋转,旋转凸轮31相对于紧固构件32(不可旋转凸轮)旋转。由此使紧固构件32沿紧固轴方向J移动,使得支架17的所述一对侧板22被夹紧且紧固在紧固构件32与紧固构件34之间(即,被夹紧且紧固在紧固构件32的紧固板部32a与紧固构件34的紧固板部34a之间)。
因此,支架17的每个侧板22对外护罩12的紧固部19中对应的一个紧固部19进行紧固。因而,外护罩12在倾斜方向Y上的运动受到限制,从而实现倾斜锁定。另外,当两个紧固部19都被紧固时,外护罩12的直径弹性地减小,从而紧固内护罩11。由此,内护罩11的在轴向方向X上的运动受到限制,从而实现伸缩锁定。
如图4和图5中所示出的,转向装置1包括用以提高保持伸缩锁定的力的齿锁定机构TL。图4示出了齿锁定机构TL的锁定状态,而图5示出了齿锁定机构TL的未锁定状态(锁定解除状态)。齿锁定机构TL包括被接合齿形成构件40、支撑轴50、接合齿形成构件70和联动机构80,其中,被接合齿形成构件40固定至内护罩11的外周表面11a,支撑轴50由树脂制成并且由所述一对紧固部19支撑,接合齿形成构件70由支撑轴50通过加强构件60以可旋转的方式支撑,联动机构80将接合齿形成构件70的旋转与紧固轴21的旋转联系起来(即,联动机构80使接合齿形成构件70在紧固轴21旋转时旋转)。
被接合齿形成构件40包括在轴向方向X上以规定的间隔设置的多个被接合齿41。可以在作为材料的长形板上沿轴向方向X以规定的间隔形成多个槽42,使得每个被接合齿41都形成在相邻的槽42之间。如图6中所示出的,支撑轴50包括第一端部50a和第二端部50b,第一端部50a和第二端部50b是支撑轴50在支撑轴方向K——其为支撑轴50的中心轴线方向——上的两个端部。另外,支撑轴50的外周表面50c包括大直径部51、小直径部52和台阶部53,其中,大直径部51设置于第一端部50a,小直径部52设置于除大直径部51之外的其余部分,并且小直径部52的直径小于大直径部51的直径,台阶部53由形成于大直径部51与小直径部52之间的轴向垂直表面(即,垂直于支撑轴50的轴向方向的表面)构成。
第一端部50a的大直径部51由紧固部19中的一个紧固部19(图6中右侧的紧固部)的支撑孔38直接支撑。第二端部50b插入到被压配合且固定至紧固部19中的另一紧固部19(图6中左侧的紧固部)的支撑孔38的管状衬套39中,使得第二端部50b被支撑。由于衬套39被压配合且固定至支撑孔38,因此衬套39相对于支撑孔38的轴向运动受到限制。
更具体地,衬套39包括与加强构件60的端面相接触的一个端面39a,并且还包括设置在与所述一个端面39a相反的端部上且沿径向向外延伸的定位凸缘39b。定位凸缘39b容纳在设置于所述另一紧固部19的外表面19a中的容置凹部19c中。容置凹部19c与支撑孔38连通,并且容置凹部19c的直径大于支撑孔38的直径。定位凸缘39b的端面与容置凹部19c的底部19d相接触,使得衬套39在支撑孔38的轴向方向上被定位。
加强构件60配装至支撑轴50的外周表面50c上的位于支撑轴50的两个端部50a、50b之间的规定区域PA(规定区域PA对应于小直径部52的一部分的轴向区域)。换句话说,加强构件60在位于两个端部50a、50b之间的规定区域PA处配装至支撑轴50的外周表面50c。加强构件60设置在衬套39的所述一个端面39a与台阶部53之间。衬套39的所述一个端面39a和台阶部53设置在所述一对紧固部19之间(即,设置在切口26中)。加强构件60的第一端部60a与位于大直径部51与小直径部52之间的台阶部53相接触。更具体地,设置于加强构件60的第一端部60a并且沿径向向外延伸的凸缘61与台阶部53相接触。加强构件60的第二端部60b的端面与衬套39的所述一个端面39a相接触。
加强构件60的凸缘61设置在接合齿形成构件70的凸部71的一个端面与支撑轴50的台阶部53之间。凸缘61阻止整个加强构件60被配装到凸部71中。与支撑轴50的第一端部50a成一体地设置的偏置构件90设置在支撑轴50的第一端部50a(即,大直径部51)与同第一端部50a相对的侧板22之间。偏置构件90利用推压侧板22的反作用力来在指向支撑轴方向K的第二端部50b侧的偏置方向K2上对支撑轴50进行偏置。
偏置构件90容纳在设置于所述一个紧固部19的外表面19a中的容置凹部19e中。容置凹部19e与支撑孔38连通,并且容置凹部19e的直径大于支撑孔38的直径。偏置构件90的偏置力通过台阶部53和加强构件60而由衬套39的所述一个端面39a接受。支撑轴50在偏置方向K2上的运动由衬套39的所述一个端面39a限制。也就是说,衬套39的所述一个端面39a用作在偏置方向K2上对支撑轴50进行定位的定位部。换句话说,所述另一紧固部19通过衬套39而间接地对支撑轴50进行定位。
在支撑轴50中设置有一对待断裂部H。待断裂部H设置在位于由配装至支撑轴50的加强构件60所加强的规定区域PA两侧的位置(即,位于加强构件60两侧的位置)处。在二次碰撞时,支撑轴50在所述一对待断裂部H处断裂。更具体地,当在二次碰撞时规定的冲击载荷或更大的冲击载荷从转向轴3经由内护罩11和被接合齿形成构件40而被施加于接合齿形成构件70时,支撑轴50在所述一对待断裂部H处断裂。
加强构件60的强度比支撑轴50的强度高,以便增强对规定区域PA的加强程度。在支撑轴50由树脂制成的情况下,将强度比形成支撑轴50的树脂的强度高的树脂构件或金属构件用作加强构件60。加强构件60例如是环圈。接合齿形成构件70包括凸部71和接合齿形成臂72,其中,凸部71围绕支撑轴50的外周表面,接合齿形成臂72从凸部71的外周表面以凸出的方式延伸,并且接合齿形成臂72的远端设置有能够与被接合齿41中的任意一个被接合齿41相接合的接合齿72a。
联动机构80包括:凸轮构件81,凸轮构件81连接至紧固轴21从而能够与紧固轴21一起以成一体的方式旋转;凸轮从动臂73,凸轮从动臂73设置成能够与接合齿形成构件70一起以成一体的方式旋转,并且凸轮从动臂73由凸轮构件81驱动;以及偏置构件82,偏置构件82通过凸轮从动臂73在使得接合齿72a与被接合齿41中的任意一个被接合齿41相接合的方向上以旋转的方式对接合齿形成构件70进行偏置。凸轮构件81包括:凸部81a,凸部81a配装至紧固轴21的外周表面;以及凸轮突起部81b,凸轮突起部81b从凸部81a沿径向向外突起。
偏置构件82例如由扭簧构成。也就是说,偏置构件82包括:卷绕部82a,卷绕部82a围绕接合齿形成构件70的凸部71;第一接合部82b,第一接合部82b从卷绕部82a延伸成与凸轮构件81的凸部81a的外周表面相接合;以及第二接合部82c,第二接合部82c与凸轮从动臂73相接合。偏置构件82沿图4中的逆时针方向(在图4中用空心箭头表示)以旋转的方式对接合齿形成构件70进行偏置。在被偏置构件82偏置成沿逆时针方向旋转的接合齿形成构件70的接合齿72a与被接合齿41中的任意一个被接合齿41相接合的状态下,实现了如图4所示的齿锁定。
也就是说,当使操作杆20和紧固轴21绕紧固轴21的中心轴线C1从图5所示的解锁状态沿锁定方向(图5中的顺时针方向)旋转时,凸轮突起部81b允许凸轮从动臂73绕支撑轴50的中心轴线C2沿逆时针方向旋转。因此,由于偏置构件82的作用,接合齿形成构件70沿逆时针方向旋转,使得接合齿72a与被接合齿41中的任意一个被接合齿41相接合(如图4所示)。以此方式实现齿锁定。
当使操作杆20从图4所示的锁定状态沿解锁方向(图4中的逆时针方向)旋转时,如图5所示,凸轮突起部81b通过凸轮从动臂73抵抗偏置构件82而使接合齿形成构件70绕中心轴线C2沿顺时针方向旋转。因此,接合齿72a与被接合齿41中的任意一个被接合齿41脱离接合,从而解除齿锁定。
根据本实施方式,由加强构件60所加强的支撑轴50受到限制以免由于从接合齿形成构件70所施加的载荷而发生变形。因此,接合齿形成构件70随着操作杆20的旋转操作而平顺地旋转。这使得能够减少操作杆20的操作力的变化并且能够尽可能地降低操作力的峰值。因而,操作杆20易于被操作而旋转。
另外,在支撑轴50中,支撑轴50的如下所述的一部分与位于加强构件60两侧的所述一对待断裂部H之间存在强度差:支撑轴50的所述一部分是配装有加强构件60的那一部分。也就是说,所述一对待断裂部H的强度低于支撑轴50的配装有加强构件60的那一部分的强度。因此,在二次碰撞时促使所述一对待断裂部H断裂,由此,能够使所述一对待断裂部H可靠地断裂。另外,加强构件60的强度比支撑轴50的强度高。这相应地使支撑轴50的如下所述的一部分与位于加强构件60两侧的所述一对待断裂部H之间的强度差增大:支撑轴50的所述一部分由配装至支撑轴50的所述一部分的具有高强度的加强构件60加强。因此,在二次碰撞时,待断裂部H可靠地断裂。这使得能够尽可能稳定且可靠地实现冲击吸收。
本发明不限于上述实施方式。例如,转向装置1不限于手动式转向装置,而可以是将电动马达的动力供给至转向轴3以便辅助转向的电动转向装置。另外,可以在本发明的范围内以各种方式对本发明的实施方式进行修改。
Claims (3)
1.一种转向装置,包括:
转向轴(3),所述转向轴(3)能够沿轴向方向延伸;
柱状护罩(8),所述柱状护罩(8)能够沿所述轴向方向延伸,所述柱状护罩(8)包括外护罩(12)和内护罩(11),其中,所述外护罩(12)包括切口(26)和设置在所述切口(26)两侧的一对紧固部(19),所述内护罩(11)配装至所述外护罩(12),所述柱状护罩(8)构造成支撑所述转向轴(3)以使得所述转向轴(3)能够旋转;
紧固机构(18),所述紧固机构(18)包括紧固轴(21)和操作杆(20),其中,所述紧固轴(21)穿过所述一对紧固部(19)的紧固轴贯穿孔(29),所述操作杆(20)使所述紧固轴(21)旋转,所述紧固机构(18)构造成通过利用所述紧固轴(21)对所述一对紧固部(19)进行紧固来使所述外护罩(12)保持所述内护罩(11);以及
支撑轴(50),所述支撑轴(50)包括一对端部(50a、50b),所述一对端部(50a、50b)由所述一对紧固部(19)的支撑孔(38)支撑,
所述转向装置的特征在于,
所述支撑轴(50)构造成在二次碰撞时断裂,
所述转向装置还包括:
被接合齿形成构件(40),所述被接合齿形成构件(40)包括至少一个被接合齿(41)并且固定至所述内护罩(11);
管状的加强构件(60),所述加强构件(60)被配装至所述支撑轴(50)的位于所述一对端部(50a、50b)之间的规定区域处的外周表面(50c);以及
接合齿形成构件(70),所述接合齿形成构件(70)包括接合齿(72a),所述接合齿(72a)与所述至少一个被接合齿(41)中的任意一个被接合齿相接合,所述接合齿形成构件(70)由所述支撑轴(50)通过所述加强构件(60)以可旋转的方式支撑,并且所述接合齿形成构件(70)构造成根据所述操作杆(20)的操作而旋转,使得所述接合齿(72a)与所述至少一个被接合齿(41)中的任意一个被接合齿相接合或者与所述至少一个被接合齿(41)中的任意一个被接合齿脱离接合。
2.根据权利要求1所述的转向装置,其中,所述支撑轴(50)包括设置在位于所述支撑轴(50)的所述规定区域两侧的位置处的一对待断裂部,所述一对待断裂部构造成在所述二次碰撞时断裂。
3.根据权利要求1或2所述的转向装置,其中,所述加强构件(60)的强度比所述支撑轴(50)的强度高。
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