CN115427269A - 转向柱装置 - Google Patents

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Abstract

在外柱(5)及内柱(7)的内部以旋转自如的方式设置转向轴(11)。在转向轴(11)的与外柱(5)相向的外周面安装键锁定套环(15)。键锁定套环(15)具有键锁定套环主体(19)和圆筒部(21)，在键锁定套环主体(19)的外周部沿着周向而设置有多个朝轴向延伸的凹部(19a)及凸部(19b)。通过锁定键(17)从外柱(5)侧卡合于凹部(19a)而限制转向轴(11)相对于外柱(5)的旋转。圆筒部(21)的外径(D1)比凸部(19b)的外径(D2)小且比凹部(19a)的外径(D3)大。

Description

转向柱装置
技术领域
本发明涉及具备限制转向轴的旋转的锁定机构的转向柱装置。
背景技术
在转向柱装置设置有为了汽车的防盗而使得转向盘不旋转的锁定机构。在锁定机构中，若使点火钥匙成为锁定位置且拔出钥匙，则转向柱侧的锁定键与安装于转向轴的外周的键锁定套环卡合而锁定。
但是，在转向轴被锁定的状态下，若以大的力勉强使转向盘旋转，则存在锁定键被破坏而锁定机构的功能丧失、作为防盗装置的功能受损的可能性。因而，已知有在被施加了大的转矩的情况下转向轴相对于键锁定套环一边接受摩擦力(滑动转矩)一边滑动而旋转、从而使得锁定键不破坏的转向装置(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-153093号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在转向轴的外周面与键锁定套环的内周面之间产生的上述的摩擦力需要设定为不足以破坏锁定状态下的锁定键但不妨碍解锁状态下的转向操作的恰当的值。
于是，本发明的目的在于使在转向轴的外周面与键锁定套环的内周面之间产生的摩擦力恰当。
用于解决课题的手段
本发明的一方案的转向柱装置具有设置于车身侧的筒形状的轴支撑构件和以旋转自如的方式设置于轴支撑构件的内部的转向轴。另外，转向柱装置具有键锁定套环，该键锁定套环安装于转向轴的与轴支撑构件对应的外周面，且在外周部沿着周向而分别设置有多个朝轴向延伸的凹部及形成于凹部相互间的凸部。而且，转向柱装置具有锁定键，该锁定键设置于轴支撑构件，且通过前端部卡合于键锁定套环的凹部而限制转向轴相对于轴支撑构件的旋转。键锁定套环具备：键锁定套环主体，具备凹部及凸部；及圆筒部，相对于键锁定套环主体在轴向上相邻地设置，圆筒部的外径比包括多个凸部的前端面的圆的外径小，且比包括多个凹部的外表面的圆的外径大。
发明效果
根据本发明，能够使在转向轴的外周面与键锁定套环的内周面之间产生的摩擦力恰当。
附图说明
图1是实施方式的转向柱装置的左视图。
图2是在图1的转向柱装置中使用的键锁定套环的侧视图。
图3是图2的左侧视图。
图4是图2的右侧视图。
图5是包括供图2的键锁定套环组装的转向轴及公差环的分解立体图。
图6是图5的键锁定套环、转向轴及公差环的组装图。
图7是与图6的键锁定套环对应的部位的沿着轴线的剖视图。
图8是另一实施方式的键锁定套环的剖视图。
图9是又一实施方式的键锁定套环的剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。需要说明的是，在附图中，车辆前方以箭头FR表示，车辆后方以箭头RR表示。
如图1所示，转向柱装置1具备用于向车身固定的前后两个车身安装托架2、3。在车身安装托架2、3以在车身上下方向上摆动自如(俯仰位置调整自如)的方式支撑有外柱5。在外柱5以在车身前后方向上移动自如(伸缩位置调整自如)的方式支撑有内柱7。
锁定部9通过抬起操作杆10而将车身安装托架3、外柱5及内柱7系紧，从而设为锁定状态，通过压下操作杆10而设为解锁状态。在使锁定部9成为了解锁状态时，通过调整俯仰位置或伸缩位置且在调整后使锁定部9成为锁定状态，俯仰位置或伸缩位置被固定。
在内柱7和外柱5的筒内，经由前后一对轴承13F及13R而以旋转自如的方式枢轴支撑有转向轴11。在转向轴11的后端安装未图示的转向盘。转向轴11具备收容于外柱5内的下轴11L和收容于内柱7内的上轴11U。
通过将上轴11U和下轴11L利用花键连结，上轴11U及下轴11L绕着轴而相对于外柱5及内柱7一体旋转。在轴向上，上轴11U相对于下轴11L移动自如。即，在前述的伸缩位置调整时，内柱7及上轴11U一体地相对于外柱5及下轴11L前后移动。
在下轴11L的外周面安装有作为整体为圆筒形状的键锁定套环15。键锁定套环15在与外柱5的内周面相向的位置处位于前方的轴承13F与上轴11U的前端之间的轴承13F附近。键锁定套环15由例如机械构造用碳钢等具有弹性的金属材料构成。
在外柱5以朝向键锁定套环15的轴心移动自如的方式安装有与键锁定套环15卡合的锁定键17。若使点火钥匙成为锁定位置且拔出钥匙，则锁定键17的前端部卡合于键锁定套环15而锁定。通过锁定键17卡合于键锁定套环15，转向轴11相对于外柱5的旋转被限制。由此，具备键锁定套环15及锁定键17的锁定机构作为防盗装置发挥功能。外柱5构成了设置于车身侧的筒形状的轴支撑构件。需要说明的是，图1所示的锁定键17为了容易理解而位于下部，但并不限于图1所示的位置，设置于周向的最佳位置。
接着，关于键锁定套环15，使用图2～图7来说明。
键锁定套环15具备占据轴向的大部分的键锁定套环主体19和相对于键锁定套环主体19在轴向上相邻地设置的圆筒部21。圆筒部21相对于键锁定套环主体19位于车身后方侧，轴向长度比键锁定套环主体19短。键锁定套环主体19在外周部沿着周向而交替地形成有凹部19a和凸部19b。即，凸部19b形成于凹部19a相互间。凹部19a及凸部19b沿着轴向延伸，分别沿着周向而等间隔地形成。
如图3及图4所示，圆筒部21的外径D1比凸部19b的外径D2小，且比凹部19a的外径D3大(D2>D1>D3)。键锁定套环15的遍及键锁定套环主体19和圆筒部21的轴向整体的内径D4固定。需要说明的是，凸部19b的外径D2相当于包括多个凸部19b的前端面的圆P的直径，凹部19a的外径D3相对于包括多个凹部19a的外表面的圆Q的直径。
键锁定套环15通过将模具相对于外周面及内周面都为圆形的圆筒形状的坯料压入且塑性加工(冷锻)而在外周面形成凹部19a及凸部19b。具体而言，在向轴向的一端开口的一方的模具安设了坯料的状态下，使在筒部的内周面沿着周向而具备多个用于形成凹部19a的压入凸部的另一方的模具沿着轴向移动。压入凸部在坯料的外周面上沿着轴向以捋的方式移动，在形成凹部19a时，在被捋时产生的余料成为圆筒部21的一部分。在塑性加工后，以使键锁定套环15的整体成为期望的形状的方式适当精加工。
键锁定套环15的内径D4形成得比下轴11L的外径稍大，在这些键锁定套环15与下轴11L之间设置有大致圆筒形状的公差环23。公差环23是将能够弹性变形的带状的金属板折弯成大致C字形状而得到的，在内外周面形成有由凹凸部构成的弹簧状部23a。
公差环23在组装于键锁定套环15与下轴11L之间的状态下向径向外侧弹性变形。通过公差环23的弹簧状部23a在键锁定套环15与下轴11L之间被压缩，在键锁定套环15与下轴11L之间产生摩擦力(滑动转矩)F。如图7所示，公差环23的轴向长度比键锁定套环15稍短，但也可以设为同等。
通过锁定键17进入键锁定套环15的凹部19a，转向轴11被锁定而旋转被限制，成为锁定状态。在以大的力勉强使锁定状态的转向轴11进行了旋转时，为了防止锁定键17的破坏，转向轴11相对于键锁定套环15一边接受摩擦力F一边滑动而旋转。
此时的摩擦力F需要恰当地设定。即，若摩擦力F比恰当值大，则会招致锁定状态下的锁定键17的破坏，若比恰当值小，则尽管转向轴11被锁定却会容易地旋转。换言之，摩擦力F需要不足以破坏锁定键17但能够实现汽车的驾驶所需的转向操作的程度的大小。
图5所示的公差环23以组装于下轴11L的状态如图6所示那样向键锁定套环15的内部插入。插入后的公差环23存在弹簧状部23a如图7所示那样成为与键锁定套环主体19和圆筒部21双方对应的位置的情况。在该情况下，若假设圆筒部21的外径D1与凸部19b的外径D2同等，则圆筒部21在轴向长度也设为与键锁定套环主体19同等的情况下，刚性比键锁定套环主体19高。键锁定套环主体19由于形成有凹部19a，所以处于刚性比圆筒部21低的倾向。
在该状态下，若公差环23向下轴11L与键锁定套环15之间组装，则公差环23在与刚性高的圆筒部21对应的部位(以下，设为圆筒对应部位)和与刚性低的键锁定套环主体19对应的部位(以下，设为主体对应部位)处，弹性变形量会不同。若弹性变形量不同，则前述的摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处变化，从而得不到稳定的摩擦力F。
于是，在本实施方式中，通过使圆筒部21的外径变化来调整圆筒部21的刚性，使摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化。具体而言，如前所述，圆筒部21的外径D1比凸部19b的外径D2小，且比凹部19a的外径D3大。圆筒部21及键锁定套环主体19各自的内径是相同的D4。因此，关于壁厚，圆筒部21比与凸部19b对应的部位薄，且比与凹部19a对应的部位厚。
通过这样调整圆筒部21的外径，能够使圆筒部21的刚性接近键锁定套环主体19的刚性，能够将圆筒部21的刚性和键锁定套环主体19的刚性大致均等化。由此，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等。其结果，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
需要说明的是，关于圆筒部21与键锁定套环主体19之间的刚性差，这些各部位的轴向长度也会影响。在本实施方式中，关于轴向长度，使圆筒部21比键锁定套环主体19短。因此，通过在该长度设定的范围中调整圆筒部21的轴向长度，圆筒部21能够设为考虑了轴向长度的刚性。
在本实施方式中，通过改变圆筒部21的形状来进行摩擦力F的调整。因而，在调整摩擦力F时，即使在因其他部件的构造而无法变更键锁定套环15的内径D4、与凹部19a对应的部位的外径D3等的情况下，也能够容易地应对。
在本实施方式中，在键锁定套环15与转向轴11之间设置有公差环23。因而，即使在使用公差环23来使摩擦力F产生的情况下，通过以使圆筒部21及键锁定套环主体19的刚性大致同等的方式调整圆筒部21的外径及轴向长度等，也能够将摩擦力F沿着轴向而大致均等化。
本实施方式的键锁定套环15使圆筒部21的轴向长度比键锁定套环主体19的轴向长度短。在圆筒部21和键锁定套环主体19的轴向长度同等的情况下，键锁定套环主体19由于形成有凹部19a，所以刚性比圆筒部21低。
因而，通过关于轴向长度使处于刚性高的倾向的圆筒部21比处于刚性低的倾向的键锁定套环主体19短，能够在圆筒部21与键锁定套环主体19之间使刚性大致同等。由此，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
需要说明的是，关于圆筒部21与键锁定套环主体19之间的刚性差，这些各部位的壁厚也会影响。在本实施方式中，关于壁厚，使圆筒部21比与凸部19b对应的部位薄，且比与凹部19a对应的部位厚。因此，通过在该壁厚设定的范围中调整圆筒部21的壁厚，能够设为考虑了壁厚的刚性。
接着，使用图8、图9来说明其他的实施方式。
在图8、图9所示的实施方式中，使键锁定套环15A、15B各自的圆筒部21的壁厚不均等。由此，调整圆筒部21的刚性，使得圆筒部21及键锁定套环主体19各自的刚性大致同等。其结果，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
在图8、图9所示的实施方式中，关于键锁定套环15A、15B各自的圆筒部21的壁厚，使与键锁定套环主体19侧相反的一侧比键锁定套环主体19侧薄。由此，调整圆筒部21的刚性，使得圆筒部21及键锁定套环主体19各自的刚性大致同等。其结果，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
在图8、图9所示的实施方式中，键锁定套环15A、15B各自的圆筒部21的壁厚从键锁定套环主体19侧朝向与键锁定套环主体19侧相反的一侧而逐渐变薄。由此，调整圆筒部21的刚性，使得圆筒部21和键锁定套环主体19各自的刚性大致同等。其结果，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
图8所示的实施方式的键锁定套环15A使圆筒部21的与键锁定套环主体19侧相反的一侧的端部21a的外周面为倾斜面21b。倾斜面21b以与键锁定套环主体19侧相比越靠端部21a侧则外径越小的方式倾斜。通过调整倾斜面21b的倾斜角度或轴向的倾斜范围等，调整圆筒部21的刚性，使得圆筒部21及键锁定套环主体19各自的刚性大致同等。其结果，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
图9所示的实施方式的键锁定套环15B使圆筒部21的与键锁定套环主体19侧相反的一侧的端部21a的内周面为沿着圆筒部21的中心轴线方向形成为台阶状的台阶部21c。台阶部21c以与键锁定套环主体19侧相比越靠端部21a侧则外径越小的方式带有台阶。图9的台阶部21c设为了两级，但也可以是一级，还可以是三级以上。
通过调整台阶部21c的台阶的数量或轴向的台阶范围等，调整圆筒部21的刚性，使得圆筒部21及键锁定套环主体19各自的刚性大致同等。其结果，公差环23在圆筒对应部位与主体对应部位之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在圆筒部21和键锁定套环主体19处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是为了使本发明的理解容易而记载的单纯的例示，本发明不限定于该实施方式。本发明的技术范围不限于在上述实施方式中公开的具体的技术事项，也包括从此处能够容易地导出的各种各样的变形、变更、代替技术等。
例如，在上述的实施方式中，将键锁定套环15安装于下轴11L的外周面，但也可以安装于上轴11U的外周面。在该情况下，键锁定套环15例如在图1中，安装于与未将上轴11U和下轴11L利用花键连结的部分的内柱7(在图1中是车身安装托架3的右侧)的内周面相向的位置。因此，与键锁定套环15卡合的锁定键17安装于内柱7。即使在将键锁定套环15安装于上轴11U的情况下，也可得到与安装于下轴11L的情况同样的作用效果。
上述的实施方式的公差环23不限于周向的一部分被切除的C字形状，也可以是圆环状。
上述的实施方式的公差环23也可以不使用。在该情况下，使组装前的键锁定套环15的内径D4比下轴11L的外径小一些。通过将下轴11L向键锁定套环15压入，键锁定套环15弹性变形，在下轴11L与键锁定套环15之间产生摩擦力F。需要说明的是，通过对键锁定套环15的供下轴11L压入的一侧的端部的内侧角部进行倒角，压入作业变得容易。
此时，如前所述，通过调整圆筒部21的外径D1或轴向长度等，使圆筒部21的刚性与键锁定套环主体19的刚性大致同等。由此，键锁定套环15在圆筒部21与键锁定套环主体19之间，组装时的弹性变形量大致同等，摩擦力F在与圆筒部21对应的部位和与键锁定套环主体19对应的部位处大致均等化，可得到稳定的摩擦力F。
在图8所示的实施方式中，在圆筒部21的外周面形成了倾斜面21b，但也可以在圆筒部21的内周面形成倾斜面，还可以在圆筒部21的外周面及内周面双方形成倾斜面。在图9所示的实施方式中，在圆筒部21的内周面形成了台阶部21c，但也可以在圆筒部21的外周面形成台阶部，还可以在圆筒部21的外周面及内周面双方形成台阶部。还可以在圆筒部21的外周面设置倾斜面且在圆筒部21的内周面设置台阶部等，组合倾斜面和台阶部。
作为使圆筒部21的壁厚不均等的结构，也可以通过在圆筒部21的内周面和外周面中的至少任一方形成凹部而局部地设置薄壁部。或者，还可以对圆筒部21的与键锁定套环主体19侧相反一侧的端部的内周侧角部和外周侧角部中的至少任一方实施倒角。
附图标记说明
5外柱(轴支撑构件)
11转向轴
15键锁定套环
17锁定键
19键锁定套环主体
19a键锁定套环主体的凹部
19b键锁定套环主体的凸部
21键锁定套环的圆筒部
21b圆筒部的倾斜面
23公差环
D1圆筒部的外径
D2凸部的外径
D3凹部的外径

Claims (8)

1.一种转向柱装置，具有：
筒形状的轴支撑构件，设置于车身侧；
转向轴，以旋转自如的方式设置于所述轴支撑构件的内部；
键锁定套环，安装于所述转向轴的与所述轴支撑构件对应的外周面，在外周部沿着周向而分别设置有多个朝轴向延伸的凹部及形成于凹部相互间的凸部；及
锁定键，设置于所述轴支撑构件，通过前端部卡合于所述键锁定套环的凹部而限制所述转向轴相对于所述轴支撑构件的旋转，
所述键锁定套环具备：键锁定套环主体，具备所述凹部及所述凸部；及圆筒部，相对于所述键锁定套环主体在轴向上相邻地设置，
所述圆筒部的外径比包括所述多个凸部的前端面的圆的外径小，且比包括所述多个凹部的外表面的圆的外径大。
2.根据权利要求1所述的转向柱装置，其中，
在所述键锁定套环中，所述圆筒部的轴向长度比所述键锁定套环主体的轴向长度短。
3.根据权利要求1或2所述的转向柱装置，其中，
在所述键锁定套环中，所述圆筒部的壁厚不均等。
4.根据权利要求3所述的转向柱装置，其中，
关于所述圆筒部的壁厚，与所述键锁定套环主体相反的一侧比所述键锁定套环主体侧薄。
5.根据权利要求4所述的转向柱装置，其中，
所述圆筒部的壁厚从所述键锁定套环主体侧朝与所述键锁定套环主体侧相反的一侧而逐渐变薄。
6.根据权利要求5所述的转向柱装置，其中，
所述圆筒部的内周面和外周面中的至少任一方形成为相对于该圆筒部的轴线倾斜的倾斜面。
7.根据权利要求5所述的转向柱装置，其中，
所述圆筒部的内周面和外周面中的至少任一方沿着该圆筒部的轴线方向而形成为台阶状。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的转向柱装置，其中，
在所述键锁定套环与所述转向轴之间设置有公差环。
CN202180022736.7A 2020-03-27 2021-03-23 转向柱装置 Active CN115427269B (zh)

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