CN106004984B - 转向装置 - Google Patents

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Abstract

第二齿形成部件包括第一部分和第二部分，上述第一部分被能够在管柱轴方向X上移动的支点旋转支承，上述第二部分形成有与第一齿啮合的第二齿，该第一齿与上套筒一体移动。在相对于与管柱轴方向正交的正交方向倾斜的倾斜方向上引导第二部分的引导机构包括支承于下套筒的导轴和由设置于第二部分并沿倾斜方向延伸的长孔构成的引导孔。引导孔的第二端部配置在正交方向上比第一端部更远离第二齿且在比第一端部更靠管柱轴方向的上方。

Description

转向装置
技术领域
本发明涉及一种转向装置。
背景技术
日本特开2010-254204号公报的转向装置中，在随着调节杆的操作绕支承轴旋转的偏心凸轮的外周设置有波形凹凸部。通过将波形凹凸部按压于内管柱的平坦的上表面来实现伸缩锁定。
本申请发明人假定如下新构造：使绕支点旋转的第二齿相对于沿内管柱的管柱轴方向排列的第一齿啮合来实现伸缩锁定，在二次碰撞时，在第一齿与第二齿的啮合状态下，例如使支承第二齿的部件断裂，产生冲击吸收载荷。在该情况下，存在若二次碰撞时第二齿相对于第一齿的啮合松动，则无法获得所需的冲击吸收载荷的情况。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够获得所需的冲击吸收载荷的转向装置。
本发明的一实施方式的转向装置的结构上的特征在于，具备：转向轴，其能够在管柱轴方向上伸缩；管柱套筒，其能够在上述管柱轴方向上伸缩，且包括下套筒和嵌合于上述下套筒的上套筒；第一齿形成部件，其在上述管柱轴方向上排列形成多个第一齿并与上述上套筒一体移动；第二齿形成部件，其包括第一部分和第二部分，上述第一部分被绕支点旋转支承，所述支点能够在所述管柱轴方向上移动且向与所述管柱轴方向正交的正交方向的移动被限制，所述第二部分与所述第一部分在所述管柱轴方向上离开并形成有通过与所述第一齿啮合来实现伸缩锁定的第二齿；以及引导机构，其在相对于上述正交方向倾斜的倾斜方向上引导上述第二部分，上述引导机构包括：支承于所述下套筒的导轴、和由设置于所述第二部分并供所述导轴插通且沿所述倾斜方向延伸的长孔构成的引导孔，该引导孔具有第一端部和第二端部，该第二端部配置在所述正交方向上比所述第一端部更远离所述第二齿且在比所述第一端部更靠所述管柱轴方向的上方，所述引导机构构成为，在二次碰撞时上述导轴被经由啮合状态的上述第一齿与上述第二齿的载荷剪断，由此允许上述第一齿形成部件与上述第二齿形成部件的一体移动。
附图说明
根据以下参照附图对实施例进行的详细说明，本发明的上述以及更多的特点和优点变得更加清楚，在附图中，相同的附图标记表示相同的元素，其中：
图1是本发明的第一实施方式的转向装置的示意性侧视图。
图2是第一实施方式的转向装置的简要立体图。
图3是第一实施方式的转向装置的剖视图，相当于沿着图1的III-III线剖切的剖视图。
图4是第一实施方式中的齿形锁定机构的简要分解立体图。
图5(a)、图5(b)是第一实施方式中的齿形锁定机构的示意性侧视图。其中，图5(a)表示啮合状态，图5(b)表示啮合解除状态。
图6是第一实施方式中二次碰撞时的齿形锁定机构的示意性侧视图，表示导轴即将剪断之前的状态。
图7(a)、图7(b)是表示第一实施方式中二次碰撞时第二齿形成部件以及支承第二齿形成部件的构造的动作的齿形锁定机构的示意性俯视图。其中，图7(a)表示脱离前的状态，图7(b)表示脱离后的状态。
图8是第二实施方式中二次碰撞时的齿形锁定机构的示意性侧视图，表示导轴即将剪断之前的状态。
具体实施方式
在下文中，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。图1是本发明的第一实施方式所涉及的转向装置1的简要侧视图。参照图1，转向装置1具备转向轴3和转向机构5。在方向盘等转向操纵部件2连结着转向轴3的一端(轴向上端)。转向机构5经由中间轴4等与转向轴3连结。
转向机构5是与转向操纵部件2的转向操纵联动而对转向轮(未图示)进行转向的诸如齿轮齿条机构。转向操纵部件2的旋转经由转向轴3以及中间轴4等传递至转向机构5。传递至转向机构5的旋转转换为未图示的齿条轴的轴向移动。由此，转向轮被转向。
转向轴3例如具有通过花键嵌合、细齿嵌合而嵌合为能够相对滑动的筒状的上半轴3U和下半轴3L。转向操纵部件2连结于上半轴3U的一端。转向轴3在管柱轴方向X上能够伸缩。转向装置1具备将转向轴3支承为能够旋转的中空的管柱套筒6。管柱套筒6具备上套筒7和下套筒8。上套筒7是筒状的内套筒。下套筒8是与上套筒7嵌合的筒状的外套筒。
转向轴3插通于管柱套筒6内，经由多个轴承9、10被管柱套筒6支承为能够旋转。上套筒7经由轴承9在管柱轴方向X上能够一同移动的方式连结于上半轴3U。下套筒8经由轴承10将下半轴3L支承为能够旋转。上套筒7相对于下套筒8在管柱轴方向X上移动。由此，管柱套筒6能够与转向轴3一起在管柱轴方向X上伸缩。
转向装置1具备固定托架14、倾斜中心轴15、管柱托架16。固定托架14固定于车身13。倾斜中心轴15被固定托架14支承。管柱托架16固定于下套筒8的外周，被倾斜中心轴15支承为能够旋转。管柱套筒6以及转向轴3能够以作为倾斜中心轴15的中心轴线的倾斜中心CC为支点而沿倾斜方向Y转动(倾斜)。
通过使转向轴3以及管柱套筒6绕倾斜中心CC转动(倾斜)能够调整转向操纵部件2的位置(所谓的倾斜调整)。通过使转向轴3以及管柱套筒6在管柱轴方向X上伸缩，能够调整转向操纵部件2的位置(所谓的伸缩调整)。
转向装置1具备托架17和紧固机构18。托架17包括固定于车身13的安装板24。紧固机构18通过对一体地设置于下套筒8的管柱轴方向X的上部的一对被紧固部19进行紧固来实现倾斜锁定以及伸缩锁定。如图1以及转向装置1的简要立体图图2所示，紧固机构18包括紧固轴21和操作杆20。紧固轴21插通于托架17的倾斜用长孔23，对一对被紧固部19进行紧固。操作杆20是旋转操作紧固轴21的操作部件。紧固轴21的中心轴线C1相当于操作杆20的旋转中心。
如图2所示，下套筒8包括从管柱轴方向X的上端向下方延伸的狭缝26。一对被紧固部19配置于狭缝26的两侧。夹紧一对被紧固部19，由此下套筒8能够弹性地缩径。图3是沿着图1的III-III线的剖视图。如图3所示，托架17具备安装板24和一对侧板22。安装板24安装于车身13。一对侧板22从安装板24的两端向倾斜方向Y的下方延伸。
下套筒8形成有在管柱轴方向X上延伸的引导槽27。在引导槽27嵌合有固定于上套筒7的被引导突起28。引导槽27边经由被引导突起28对上套筒7的轴向移动进行引导，边对上套筒7相对于下套筒8的旋转进行限制。引导槽27的管柱轴方向X的端部(未图示)与被引导突起28抵接。由此，能够防止上套筒7从下套筒8的脱离。
下套筒8的一对被紧固部19配置于一对侧板22之间，呈分别沿着对应的侧板22的内侧面22a的板状。各侧板22的内侧面22a与各自对应的被紧固部19的外侧面19a对置。在下套筒8的各被紧固部19形成有由供紧固轴21插通的圆孔构成的第一插通孔29。紧固轴21、下套筒8、上套筒7以及转向轴3倾斜调整时在倾斜方向Y上一体地移动。
紧固轴21由插通托架17的两侧板22的倾斜用长孔23以及下套筒8的两被紧固部19的第一插通孔29的螺栓构成。设置于紧固轴21的一端的大径的头部21a被固定为能够与操作杆20一体旋转。紧固机构18夹装在紧固轴21的头部21a与一方的侧板22之间。紧固机构18还具备力转换机构30，该力转换机构30将操作杆20的操作扭矩转换为紧固轴21的轴力(用于紧固一对侧板22的紧固力)。
力转换机构30包括旋转凸轮31和一方的紧固部件32。旋转凸轮31被连结为能够与操作杆20一体旋转。旋转凸轮31相对于紧固轴21在紧固轴21的中心轴方向亦即紧固轴方向J的移动被限制。一方的紧固部件32是相对于旋转凸轮31凸轮卡合而紧固一方的侧板22的非旋转凸轮。紧固机构18还具备螺母33、另一方的紧固部件34以及夹装部件35。螺母33与紧固轴21的另一端的螺纹部21b旋合。另一方的紧固部件34紧固另一方的侧板22。夹装部件35夹装在另一方的紧固部件34与螺母33之间。夹装部件35包括垫片36和滚针轴承37。
在螺母33与托架17的另一方的侧板22之间夹装有另一方的紧固部件34和夹装部件35。旋转凸轮31、一方的紧固部件32(非旋转凸轮)、另一方的紧固部件34以及夹装部件35被紧固轴21的外周支承。一方的紧固部件32(非旋转凸轮)以及另一方的紧固部件34具有紧固各自对应的侧板22的紧固板部32a、34a和与各自对应的倾斜用长孔23嵌合的突起部32b、34b。通过各突起部32b、34b与对应的倾斜用长孔23的嵌合能够限制各紧固部件32、34的旋转。
一方的紧固部件32(非旋转凸轮)以及另一方的紧固部件34被紧固轴21支承为能够在紧固轴方向J上移动。伴随着操作杆20向锁定方向的旋转，旋转凸轮31相对于一方的紧固部件32(非旋转凸轮)旋转。由此，一方的紧固部件32在紧固轴方向J上移动，从而托架17的一对侧板22被夹紧在两紧固部件32、34(的紧固板部32a、34a)之间。
由此，托架17的各侧板22对下套筒8的对应的被紧固部19进行紧固。其结果是，下套筒8的倾斜方向Y上的移动被限制，实现倾斜锁定。两被紧固部19被紧固，从而下套筒8弹性地缩径，紧固上套筒7。由此，上套筒7的管柱轴方向X上的移动被限制，实现伸缩锁定。像这样，紧固机构18通过两套筒7、8之间的摩擦实现伸缩锁定。
如图4所示，转向装置1为了二次碰撞时伸缩方向的初始约束的稳定化(换言之，为了在二次碰撞的初始保持上套筒7的伸缩位置)，还具备齿形锁定机构TL，该齿形锁定机构TL在利用紧固机构18进行紧固时使齿彼此啮合。参照图4以及示意性侧视图图5(a)，齿形锁定机构TL具备第一齿形成部件40、第二齿形成部件50以及联动机构60。第一齿形成部件40形成第一齿41，与上套筒7在管柱轴方向X上一体移动。第二齿形成部件50形成有与第一齿41啮合的第二齿51并被绕支点旋转支承。联动机构60使第二齿形成部件50的运动与紧固轴21的旋转联动。
第二齿形成部件50包括第一部分52和第二部分53。第一部分52被绕上述支点旋转支承。第二部分53与第一部分52离开并形成第二齿51。齿形锁定机构TL具备支承机构70和引导机构80。支承机构70包括支承第一部分52的支点。引导机构80在相对于与管柱轴方向X正交的正交方向Z倾斜的倾斜方向K上引导第二部分53。
如图4所示，第一齿形成部件40使用在管柱轴方向X上延伸得较长的板材形成，通过焊接等固定于上套筒7的外周面。第一齿形成部件40在其表面40a形成有在管柱轴方向X上延伸的凹槽42。凹槽42具有一对内壁面，该一对内壁面在管柱轴方向X上延伸并在紧固轴方向J上相互对置。在上述一对内壁面分别形成有包括在管柱轴方向X上排列的多个第一齿41的一对第一齿列41L。
一对第一齿列41L的第一齿41的齿顶彼此在紧固轴方向J上对置。第一齿41的齿线方向D(相当于齿宽方向)以与管柱轴方向X以及紧固轴方向J双方正交的方式在凹槽42的深度方向上延伸。第一齿形成部件40也可以被未图示的螺栓等固定于上套筒7的外周面。第一齿形成部件40也可以与上套筒7由单一的材料一体地形成。
第二齿形成部件50在第二部分53的第一齿形成部件40侧的面设置有排列多个第二齿51而形成的一对第二齿列51L。如图4所示，一对第二齿列51L彼此的第二齿51的齿顶相互朝向相反方向的外侧。各第二齿列51L的第二齿51能够与对应的第一齿列41L的第一齿41从齿线方向D啮合。
支承机构70由一对支承轴71和一对支承孔72构成。一对支承轴71从第二齿形成部件50的第一部分52向两外侧突出。一对支承孔72由分别设置于下套筒8的一对被紧固部19且沿管柱轴方向X延伸的长孔构成。支承孔72供对应的支承轴71插通并将该支承轴71支承为能够在管柱轴方向X上滑动。支承轴71具有作为上述支点的中心轴线C2。通过支承孔72的引导，支承轴71能够在相对于紧固轴21平行的状态下在管柱轴方向X上移动。
引导机构80包括导轴81和引导孔82。导轴81的两端支承于下套筒8的一对被紧固部19的支承孔38。引导孔82由设置于第二齿形成部件50并在相对于正交方向Z倾斜的倾斜方向K上延伸的长孔构成，供导轴81插通。倾斜方向K相对于正交方向Z的倾斜角度θ超过0度且不足90度。导轴81因二次碰撞时经由第一齿41与第二齿51的啮合区域的载荷而通过剪断断裂，作为允许第一齿形成部件40与第二齿形成部件50的一体移动的断裂预定部件而发挥功能。
引导孔82在倾斜方向K上包括第一端部82a和第二端部82b。第二端部82b配置在正交方向Z上比第一端部82a更远离第二齿51且在比第一端部82a更靠管柱轴方向X的上方XU。如图4以及图5(a)所示，联动机构60具备施力部件90和解除部件100。施力部件90绕支承轴71的中心轴线C2对第二齿形成部件50向啮合侧(第二齿51与第一齿41啮合的一侧)旋转施力。解除部件100抗拒施力部件90，向啮合解除侧驱动第二齿形成部件50。
施力部件90由包括第一端部91、第二端部92以及螺旋部93的扭簧构成。第一端部91卡止于作为被紧固部19的卡止部的卡止孔39。第二端部92在第二齿形成部件50的与第二齿51相反的一侧与第二部分53按压卡合。螺旋部93在第一端部91与第二端部92之间卷绕于紧固轴21。解除部件100具备环状的主体102和解除突起103。主体102具有供紧固轴21花键嵌合为能够一体旋转的嵌合孔101(花键孔)。解除突起103是从主体102的外周突出的解除部。
解除突起103伴随着紧固轴21向锁定解除方向的旋转而与设置于第二齿形成部件50的第二部分53的作为卡合部的卡合突起54卡合。由此，解除突起103抗拒施力部件90而使第二齿形成部件50向啮合解除侧旋转。若向锁定方向(图5(b)中绕逆时针)旋转操作操作杆20，则解除部件100与紧固轴21一起从图5(b)所示的状态向图5(a)所示的状态绕逆时针旋转。
由此，解除部件100的解除突起103解除与第二齿形成部件50的卡合突起54的卡合。因此，施力部件90以支点(支承轴71的中心轴线C2)为中心而绕顺时针旋转驱动第二齿形成部件50，第二齿51相对于第一齿41从齿线方向D啮合(参照图5(a))。由此，实现基于齿形锁定的伸缩锁定。
相反地，若向锁定解除方向(图5(a)中绕顺时针)旋转操作操作杆20，则解除部件100与紧固轴21一起从图5(a)所示的状态向图5(b)所示的状态绕顺时针旋转。由此，解除部件100的解除突起103推顶第二齿形成部件50的卡合突起54。因此，第二齿形成部件50被以支点(支承轴71的中心轴线C2)为中心绕逆时针旋转驱动，第二齿51沿齿线方向D远离第一齿41，啮合被解除(参照图5(b))。由此，解除基于齿形锁定的伸缩锁定。
根据本实施方式，在图6所示的齿形锁定机构TL的啮合状态(伸缩锁定状态)下，产生二次碰撞。从与上套筒7一体移动的第一齿41经由第二齿51对第二部分53赋予管柱轴方向X的下方XL的力F，导轴81承受该力F。因此，导轴81经由沿倾斜方向K延伸的引导孔82的管柱轴方向X的上方XU侧的缘部82e对第二部分53赋予反作用力G。反作用力G朝向与倾斜方向K正交的方向即朝向第一齿41侧。由此，基于反作用力G的分量G1的绕支点(支承轴71的中心轴线C2)的力矩MG1在向第一齿41侧按压第二齿51的方向上作用。
因此，通过力矩MG1能够抑制第二齿51远离第一齿41。因此，二次碰撞时导轴81剪断的载荷稳定，能够产生所需的冲击吸收载荷。第二部分53配置于比第一部分52更靠管柱轴方向X的上方XU。因此，基于第二部分53所承受的向管柱轴方向X的下方XL的力F的分量F1的绕支点(支承轴71的中心轴线C2)的力矩MF1在向第一齿41侧按压第二齿51的方向上作用。通过该力矩MF1能够进一步抑制第二齿51远离第一齿41。因此，二次碰撞时导轴81剪断的载荷进一步稳定，能够可靠地产生所需的冲击吸收载荷。
如图5(a)、图5(b)所示，在使第二齿形成部件50绕支点(支承轴71的中心轴线C2)旋转时，支承轴71在支承孔72内向管柱轴方向X的下方XL位移。由此，不会阻碍导轴81与引导孔82的相对移动。二次碰撞时，导轴81在第二齿形成部件50的两侧断裂，第二齿形成部件50的支承轴71在支承孔72内向管柱轴方向X的下方XL移动。由此，允许、引导第二齿形成部件50向管柱轴方向X的下方XL的移动(参照图7(a)、图7(b))。图8示出本发明的第二实施方式的转向装置1S的齿形锁定机构TLS中二次碰撞时引导机构80S的导轴81S即将剪断之前的状态。
图8的第二实施方式与图6的第一实施方式主要不同之处如下所述。即，第二齿形成部件50S的第二部分53S与第一部分52S沿管柱轴方向X的下方XL分离开。引导孔82S在倾斜方向K上包括第一端部82Sa和第二端部82Sb。第二端部82Sb配置在正交方向Z上比第一端部82Sa更远离第二齿51且在比第一端部82Sa更靠管柱轴方向X的上方XU。
在图8的第二实施方式的结构要素中，对与图6的第一实施方式相同的结构要素标注与图6的第一实施方式的结构要素的参照标记相同的参照标记。在第二实施方式中，若二次碰撞产生，则从与上套筒7一体移动的第一齿41经由第二齿51对第二部分53S赋予管柱轴方向X的下方XL的力FS，导轴81S承受该力FS。
因此，导轴81S经由沿倾斜方向K延伸的引导孔82S的管柱轴方向X的上方XU侧的缘部82Se对第二部分53S赋予反作用力GS。反作用力GS朝向与倾斜方向K正交的方向即朝向第一齿41侧。因此，基于反作用力GS的分量GS1的绕支点(支承轴71的中心轴线C2)的力矩MGS1在向第一齿41侧按压第二齿51的方向上作用。
因此，通过力矩MGS1能够抑制第二齿51远离第一齿41。因此，二次碰撞时导轴81S剪断的载荷稳定，能够产生所需的冲击吸收载荷。另一方面，第二部分53S配置于比第一部分52S更靠管柱轴方向X的下方XL。因此，基于第二部分53S所承受的向管柱轴方向X的下方XL的力FS的分量FS1的绕支点(支承轴71的中心轴线C2)的力矩MFS1在向使第二齿51远离第一齿41的方向在作用。
为了抑制第二齿51远离第一齿41，力矩MGS1设定为比力矩MFS1大(MGS1＞MFS1)。因此，与第一实施方式相比，倾斜方向K相对于正交方向Z的倾斜角度θ设定得较大。本发明并不限定于各上述实施方式，例如引导支承机构70的支承轴71的支承孔72可以设置在支承于下套筒8的部件(未图示)。
第一齿41、第二齿51的齿线方向D是与紧固轴方向J平行的方向，第一齿41可以相对于第二齿51在齿高方向上啮合、或解除啮合。第二齿51可以与各第一齿列41L对应且单一地设置。紧固机构18、狭缝26、齿形锁定机构TL可以相对于上套筒7配置于倾斜方向Y的下方。
转向装置1并不局限于手动式，也可以是将电动马达的动力赋予转向轴3来辅助转向操纵的电动助力转向装置。此外，本发明在本发明的权利要求记载的范围内能够实施各种变更。
本申请主张于2015年3月31日提出的日本专利申请第2015-072429号的优先权，并在此引用包括说明书、附图和说明书摘要的全部内容。

Claims (3)

1.一种转向装置，其具备：
转向轴，其能够在轴方向上伸缩；
管柱套筒，其能够在将所述转向轴支承为能够旋转的管柱轴方向上伸缩，且包括下套筒和嵌合于所述下套筒的上套筒，其中所述管柱轴方向与所述轴方向相同；
第一齿形成部件，其在所述管柱轴方向上排列形成多个第一齿并与所述上套筒一体移动；
第二齿形成部件，其包括第一部分和第二部分，所述第一部分被绕支点旋转支承，所述支点能够在所述管柱轴方向上移动且向与所述管柱轴方向正交的正交方向的移动被限制，所述第二部分与所述第一部分在所述管柱轴方向上离开并形成有通过与所述第一齿啮合来实现伸缩锁定的第二齿；以及
引导机构，其在相对于所述正交方向倾斜的倾斜方向上引导所述第二部分，其中，
所述引导机构包括：支承于所述下套筒的导轴、和由设置于所述第二部分并供所述导轴插通且沿所述倾斜方向延伸的长孔构成的引导孔，该引导孔具有第一端部和第二端部，该第二端部配置在所述正交方向上比所述第一端部更远离所述第二齿且在比所述第一端部更靠所述管柱轴方向的上方，
所述引导机构构成为，在二次碰撞时所述导轴被经由啮合状态的所述第一齿与所述第二齿的载荷剪断，由此允许所述第一齿形成部件与所述第二齿形成部件的一体移动。
2.根据权利要求1所述的转向装置，其中，具备：
支承轴，其具有作为所述支点的中心轴线并支承所述第二齿形成部件；以及
支承孔，其由设置于所述下套筒或被所述下套筒支承的部件的长孔构成，所述长孔供所述支承轴插通且沿所述管柱轴方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的转向装置，其中，
所述第二部分在所述管柱轴方向中的上方离开所述第一部分。
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