CN212332763U - 转向装置及中间轴 - Google Patents
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Abstract
转向装置具有:第一万向节;第二万向节,其配置在比第一万向节靠前方侧处;及中间轴,其位于第一万向节与第二万向节之间。中间轴具有第一冲击吸收部,该第一冲击吸收部在外周面具有槽。
Description
技术领域
本实用新型涉及转向装置及中间轴。
背景技术
在车辆设有转向装置,作为用于向车轮传递由操作者(驾驶员)对方向盘的操作的装置。公知一种在车辆发生碰撞时使冲击不易向方向盘传递的转向装置。例如,专利文献1中描述了一种具有管状波纹管的中间轴。采用专利文献1,在一次碰撞时,能够通过波纹管进行变形来吸收冲击。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-145164号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
然而,在制造管状波纹管时,需要专业且高价的设备。而且,为了与个别需求的冲击吸收性能相应地变更波纹管的变形特性,需要变更模具。因此,一直需求一种能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴。
本实用新型即是鉴于上述问题来做成的,其目的在于,提供一种转向装置,该转向装置利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴来吸收冲击。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的,本实用新型的一技术方案的转向装置具有:第一万向节;第二万向节,其配置在比所述第一万向节靠前方侧处;及中间轴,其位于所述第一万向节与所述第二万向节之间,所述中间轴具有第一轴和筒状的第二轴,该第二轴以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结,所述第一轴具有第一冲击吸收部,该第一冲击吸收部在外周面具有呈环状的多个槽,所述第一冲击吸收部配置在所述第二轴的外部。
由此,第一冲击吸收部能够通过切削加工等来形成,因此,在形成第一冲击吸收部时不需要模具。因此,容易形成第一冲击吸收部。而且,第一冲击吸收部的变形特性与第一冲击吸收部的槽的形状相应地变化。由于容易通过变更切削范围来变更槽的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部的变形特性。因而,转向装置能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴,来吸收冲击。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一轴为实心构件。
由此,中间轴能够容易被制造,并且,能够提高强度。
作为转向装置的理想技术方案,所述中间轴具有:第一轴,其为实心构件;及筒状的第二轴,其以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结,所述第一轴具有所述第一冲击吸收部。
由此,在一次碰撞时,第二轴相对于第一轴移动。转向装置能够利用在第一轴与第二轴之间产生的摩擦来吸收冲击。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一轴具有第一嵌合部,该第一嵌合部在外周面具有锯齿部,所述第二轴具有第二嵌合部,该第二嵌合部在内周面具有锯齿部,所述第一嵌合部嵌于所述第二嵌合部,所述第一冲击吸收部的最大直径小于所述第一嵌合部的最小直径。
由此,在第二轴相对于第一轴移动时,第一冲击吸收部和第二嵌合部的锯齿部之间不易相互干扰。因此,转向装置能够抑制中间轴的冲击吸收能力的偏差。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一轴为空心构件且其内径在轴向全长范围内为恒定。
由此,中间轴能够容易被制造,并且能够实现轻量化。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一轴具有第二冲击吸收部,该第二冲击吸收部的外径小于所述第一冲击吸收部的与所述槽的底相对应的位置的外径。
由此,在较大扭矩作用于中间轴的情况下,能够通过第二冲击吸收部进行变形来吸收能量。另一方面,能够抑制第一冲击吸收部的变形。因此,能够确保第一冲击吸收部的设计的变形特性。其结果,在车辆发生碰撞时,中间轴能够发挥规定的冲击吸收能力。
作为转向装置的理想技术方案,在利用与径向垂直的平面将所述第一轴剖切得到的截面中,所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分描绘出第一圆弧,所述第二冲击吸收部的表面的至少一部分描绘出第二圆弧,所述第二圆弧的曲率半径大于所述第一圆弧的曲率半径。
由此,在中间轴产生弯曲应力时,与第二冲击吸收部相比,容易在第一冲击吸收部发生应力集中。因此,中间轴以第一冲击吸收部为起点进行弯曲,而不是以第二冲击吸收部为起点弯曲。因而,在车辆发生碰撞时,中间轴能够发挥规定的冲击吸收能力。
作为转向装置的理想技术方案,所述第二冲击吸收部的最小壁厚为所述第二冲击吸收部的外径的10%~20%。
由此,能够抑制第二冲击吸收部的压弯,并且,第二冲击吸收部容易扭曲。因此,中间轴的冲击吸收能力得到提高。
作为转向装置的理想技术方案,所述中间轴具有筒状的第二轴,该第二轴以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结。
由此,在一次碰撞时,第二轴能够相对于第一轴移动。转向装置能够利用在第一轴与第二轴之间产生的摩擦来吸收冲击。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一冲击吸收部具有多个所述槽,所述槽为环状。
由此,当弯曲应力作用于中间轴时,会在第一冲击吸收部的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴的冲击吸收能力得到提高。而且,槽为环状,因此,中间轴的弯曲方向不易受限。
作为转向装置的理想技术方案,所述槽为螺旋状。
由此,当弯曲应力作用于中间轴时,会在第一冲击吸收部的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部的变形程度容易变大,因此,中间轴的冲击吸收能力得到提高。而且,槽为螺旋状,因此,中间轴的弯曲方向不易受限。
作为转向装置的理想技术方案,所述槽的最大宽度为1mm~3mm,在利用与径向垂直的平面将所述中间轴剖切得到的截面中,所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分描绘出曲率半径为0.2mm~1.0mm的圆弧。
由此,不会在第一冲击吸收部发生极端的应力集中,且第一冲击吸收部容易弯曲。
作为转向装置的理想技术方案,所述槽的宽度随着朝向所述槽的底去而变小。
由此,在中间轴产生弯曲应力时,容易发生应力集中。
作为转向装置的理想技术方案,所述多个槽具有第一槽和第二槽,所述第一冲击吸收部的与所述第二槽的底相对应的位置的直径不同于所述第一冲击吸收部的与所述第一槽的底相对应的位置的直径。
作为转向装置的理想技术方案,该转向装置具有覆盖构件,该覆盖构件覆盖所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分,所述覆盖构件是防锈覆膜。
作为转向装置的理想技术方案,所述第一轴具有止挡件,该止挡件配置在所述第一冲击吸收部和所述第二轴之间,所述止挡件能够限制所述第一轴与所述第二轴的相对移动量。
本实用新型的一技术方案的中间轴能够被用于转向装置,其中,该中间轴具有第一轴和筒状的第二轴,该第二轴以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结,所述第一轴具有第一冲击吸收部,该第一冲击吸收部在外周面具有呈环状的多个槽,所述第一冲击吸收部配置在所述第二轴的外部。
由此,第一冲击吸收部能够通过切削加工等来形成,因此,在形成第一冲击吸收部时不需要模具。因此,容易形成第一冲击吸收部。而且,第一冲击吸收部的变形特性与第一冲击吸收部的槽的形状相应地变化。由于容易通过变更切削范围来变更槽的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部的变形特性。因而,中间轴能够容易被制造且能够容易地变更变形特性。
作为中间轴的理想技术方案,所述多个槽具有第一槽和第二槽,所述第一冲击吸收部的与所述第二槽的底相对应的位置的直径不同于所述第一冲击吸收部的与所述第一槽的底相对应的位置的直径。
作为中间轴的理想技术方案,该中间轴具有覆盖构件,该覆盖构件覆盖所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分,所述覆盖构件是防锈覆膜。
作为中间轴的理想技术方案,所述第一轴具有止挡件,该止挡件配置在所述第一冲击吸收部和所述第二轴之间,所述止挡件能够限制所述第一轴与所述第二轴的相对移动量。
实用新型的效果
采用本实用新型,能够提供一种转向装置,该转向装置利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴来吸收冲击。
附图说明
图1是第一实施方式的转向装置的示意图。
图2是第一实施方式的转向装置的立体图。
图3是第一实施方式的中间轴的侧视图。
图4是沿图3中的A-A进行剖切得到的剖视图。
图5是图4中的槽的周边部位的放大图。
图6是弯曲后的中间轴的立体图。
图7是第一实施方式的第一变形例的中间轴的冲击吸收部的侧视图。
图8是第一实施方式的第二变形例的中间轴的槽的周边部位的放大图。
图9是第二实施方式的转向装置的立体图。
图10是第二实施方式的中间轴的侧视图。
图11是沿图10中的B-B进行剖切得到的剖视图。
图12是图11中的槽的周边部位的放大图。
图13是沿图10中的C-C进行剖切得到的剖视图。
图14是弯曲后的中间轴的立体图。
图15是第三实施方式的转向装置的立体图。
图16是第三实施方式的中间轴的侧视图。
图17是沿图16中的D-D进行剖切得到的剖视图。
图18是图17中的槽的周边部位的放大图。
图19是弯曲后的中间轴的立体图。
图20是表示比较例的中间轴弯曲时的位移和负荷的关系的图表。
图21是表示第三实施方式的中间轴弯曲时的位移和负荷的关系的图表。
图22是第三实施方式的第一变形例的中间轴的冲击吸收部的侧视图。
图23是表示第三实施方式的第二变形例的中间轴的侧视图。
图24是沿图23中的E-E进行剖切得到的剖视图。
图25是第三实施方式的第三变形例的中间轴的侧视图。
图26是沿图25中的F-F进行剖切得到的剖视图。
图27是位于冲击吸收部的中央的槽的剖视图。
图28是位于冲击吸收部的端部的槽的剖视图。
图29是第四实施方式的转向装置的立体图。
图30是第四实施方式的中间轴的立体图。
图31是第四实施方式的中间轴的剖视图。
图32是将下轴的第一冲击吸收部和下嵌合部放大后的剖视图。
图33是将第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。
图34是将下轴的第二冲击吸收部放大后的剖视图。
图35是止挡件的一例的主视图。
图36是止挡件的一例的主视图。
图37是止挡件的一例的主视图。
图38是止挡件的一例的主视图。
图39是止挡件的一例的主视图。
图40是止挡件的一例的主视图。
图41是沿图31中的G-G进行剖切得到的剖视图。
图42是沿图31中的H-H进行剖切得到的剖视图。
图43是下轴进入上轴中之后的中间轴的立体图。
图44是下轴弯曲后的中间轴的立体图。
图45是第五实施方式的转向装置的立体图。
图46是第五实施方式的中间轴的立体图。
图47是第五实施方式的中间轴的剖视图。
图48是将第一轴的第一冲击吸收部和第一嵌合部放大后的剖视图。
图49是将第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。
图50是将第一轴的第二冲击吸收部放大后的剖视图。
图51是沿图47中的I-I进行剖切得到的剖视图。
图52是沿图47中的J-J进行剖切得到的剖视图。
图53是第一轴进入第二轴中之后的中间轴的立体图。
图54是第一轴弯曲后时的中间轴的立体图。
图55是将第五实施方式的第一变形例的第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。
图56是将第五实施方式的第二变形例的第一冲击吸收部放大后的剖视图。
图57是第五实施方式的第三变形例的中间轴的剖视图。
图58是第六实施方式的转向装置的立体图。
图59是第六实施方式的中间轴的侧视图。
图60是第六实施方式的中间轴的剖视图。
图61是图60中的第一冲击吸收部的放大图。
图62是图60中的槽的放大图。
图63是图60中的第二冲击吸收部的放大图。
图64是弯曲后的中间轴的侧视图。
图65是第六实施方式的第一变形例的中间轴的立体图。
图66是第六实施方式的第一变形例的中间轴的剖视图。
图67是将第一轴的第一冲击吸收部和第一嵌合部放大后的剖视图。
图68是沿图66中的K-K进行剖切得到的剖视图。
图69是沿图66中的L-L进行剖切得到的剖视图。
图70是第一轴进入第二轴中之后的中间轴的立体图。
图71是第一轴弯曲后的中间轴的立体图。
图72是第六实施方式的第二变形例的中间轴的剖视图。
图73是将第六实施方式的第三变形例的第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。
图74是将第六实施方式的第四变形例的第一冲击吸收部放大后的剖视图。
具体实施方式
下面,参照附图,详细地说明本实用新型。另外,本实用新型并不被下述的用于实施实用新型的方式(下面称为实施方式)所限定。而且,下述实施方式的结构要素中包含本领域的技术人员容易联想到的内容及实质上相同的内容,即所谓的技术范围等同的内容。而且,下述实施方式中公开的结构要素能够适当地进行组合。
第一实施方式
图1是第一实施方式的转向装置的示意图。图2是第一实施方式的转向装置的立体图。如图1所示,转向装置80按照由操作者赋予的力所传递的顺序具有方向盘81、转向轴82、转向助力机构83、第一万向节84、中间轴85和第二万向节86,且转向装置80与小齿轮轴87相接合。下面的说明中,将搭载有转向装置80的车辆中的前方仅记作前方,将车辆中的后方仅记作后方。
如图1所示,转向轴82具有输入轴82a和输出轴82b。输入轴82a的一端部与方向盘81相连结,输入轴82a的另一端部与输出轴82b相连结。而且,输出轴82b的一端部与输入轴82a相连结,输出轴82b的另一端部与第一万向节84 相连结。
如图1所示,中间轴85将第一万向节84和第二万向节86连结起来。中间轴85的一端部与第一万向节84相连结,中间轴85的另一端部与第二万向节86 相连结。小齿轮轴87的一端部与第二万向节86相连结,小齿轮轴87的另一端部与转向齿轮88相连结。第一万向节84和第二万向节86例如为万向接头 (cardan joint)。转向轴82的旋转能够经中间轴85传给小齿轮轴87。即,中间轴85伴随着转向轴82进行旋转。
如图1所示,转向齿轮88具有小齿轮88a和齿条88b。小齿轮88a与小齿轮轴87相连结。齿条88b与小齿轮88a相啮合。转向齿轮88能够利用齿条88b将传递给小齿轮88a的旋转运动转换成直线运动。齿条88b与拉杆89相连结。通过齿条88b进行移动,从而车轮的角度会发生变化。
如图1所示,转向助力机构83具有减速装置92和电动马达93。减速装置 92例如为蜗杆减速装置。由电动马达93产生的扭矩能够经减速装置92内部的蜗杆传递给蜗轮,从而使蜗轮旋转。减速装置92能够利用蜗杆和蜗轮,使由电动马达93产生的扭矩增加。而且,减速装置92能够对输出轴82b赋予辅助转向扭矩。即,转向装置80为柱辅助式。
如图1所示,转向装置80具有ECU(Electronic Control Unit)90、扭矩传感器94和车速传感器95。电动马达93、扭矩传感器94和车速传感器95与 ECU90电连接。扭矩传感器94能够通过CAN(Controller Area Network)通信,向ECU90输出被传递给输入轴82a的转向扭矩。车速传感器95能够检测搭载有转向装置80的车体的行驶速度(车速)。车速传感器95设于车体,能通过 CAN通信向ECU90输出车速。
ECU90能控制电动马达93的动作。ECU90分别从扭矩传感器94和车速传感器95获取信号。在点火开关98开启的状态下,从电源装置99(例如车载电池)向ECU90供电。ECU90基于转向扭矩和车速来算出辅助转向指令值。 ECU90基于辅助转向指令值,来调节供向电动马达93的电力值。ECU90从电动马达93获取感应电压的信息,或获取从设于电动马达93的解析器等输出的信息。通过由ECU90控制电动马达93,从而操作方向盘81所需的力变小。
图3是第一实施方式的中间轴的侧视图。图4是沿图3中的A-A进行剖切得到的剖视图。图5是图4中的槽的周边部位的放大图。
中间轴85为呈大致圆柱状的实心构件。中间轴85例如由机械构造用碳素钢(SC材料)S35C形成。如图3所示,中间轴85具有基部11、冲击吸收部15 和基部19。
基部11与第一万向节84相连接。基部11的直径为恒定。冲击吸收部15位于基部11的前方。冲击吸收部15在中间轴85的轴向上位于中间轴85的中央。基部19与第二万向节86相连接。基部19的直径为恒定,且与基部11的直径相等。
下面的说明中,将中间轴85的轴向仅记作轴向,将与轴向正交的方向记作径向。图4和图5是利用与径向正交的平面将中间轴85剖切所得到的截面。
如图4所示,冲击吸收部15具有多个槽3和多个凸部4。槽3为环状。槽3 例如通过切削来形成。多个槽3在轴向上等间隔地配置。凸部4位于两个槽3 之间。冲击吸收部15的与凸部4相对应的位置的直径D1与基部11和基部19的直径都相等。
如图5所示,冲击吸收部15中,作为面对槽3的表面,具有第一侧面31、第二侧面33、底面35、第一连接面36和第二连接面37。第一侧面31和第二侧面33与轴向垂直。即,第二侧面33与第一侧面31平行。底面35位于第一侧面 31与第二侧面33之间。第一侧面31相对于底面35位于后方,第二侧面33相对于底面35位于前方。底面35为曲面。第一连接面36是将第一侧面31和底面35 连起来的曲面。第二连接面37是将第二侧面33和底面35连起来的曲面。
槽3的最大宽度W优选为1mm~3mm。槽3的最大宽度W被设定为:在冲击吸收部15弯曲的情况下,冲击吸收部15不会断裂。槽3的最大宽度W被设定为:在冲击吸收部15弯曲的情况下,在冲击吸收部15断裂之前,相邻的凸部4相接触。图5所示的截面中,第一连接面36和第二连接面37描绘出相同的圆弧。第一连接面36和第二连接面37所描绘的圆弧的曲率半径C1优选为 0.2mm~1.0mm。第一实施方式的曲率半径C1例如为0.3mm。
冲击吸收部15被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在中间轴85由 S35C形成的情况下,冲击吸收部15的与槽3的底相对应的位置的直径D2约为 14mm~16mm。直径D2由图5所示的槽3的深度H来定。
图6是弯曲后的中间轴的立体图。在车辆的一次碰撞时,会对转向齿轮 88施加负荷。因施加于转向齿轮88的负荷,使得在中间轴85产生弯曲应力。此时,通过在第一连接面36和第二连接面37发生应力集中,从而,冲击吸收部15以第一连接面36和第二连接面37为起点进行弯曲。槽3的径向一侧扩宽,槽3的径向另一侧缩窄。在槽3缩窄的那侧,凸部4同与之相邻的凸部4相接触。弯曲后的中间轴85进入中间轴85的周围零部件的间隙。通过冲击吸收部15进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
冲击吸收部15具有多个槽3,因此,当弯曲应力作用于中间轴85时,就会在冲击吸收部15的多个部分发生应力集中。因此,冲击吸收部15的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85的冲击吸收能力得到提高。
另外,冲击吸收部15的槽3未必呈上述形状。也可以是,例如,第一连接面36和第二连接面37不借助底面35地相连。即,也可以是,在利用与径向垂直的平面将中间轴85剖切得到的截面中,冲击吸收部15的与槽3的底相对应的位置的表面描绘出半圆。而且,也可以不存在第一连接面36和第二连接面37。即,也可以是,第一侧面31和第二侧面33直接与底面35相连。该说明内容也能够应用于下面要说明的其他实施方式。
另外,冲击吸收部15所具有的槽3的数量未必是附图所示那样的数量。冲击吸收部15只要具有至少一个槽3即可。该说明内容也能够应用于下面要说明的其他实施方式。
另外,冲击吸收部15的与凸部4相对应的位置的直径D1未必与基部11的直径相等。直径D1只要至少大于冲击吸收部15的与槽3的底相对应的位置的直径D2即可。直径D1既可以小于基部11的直径,也可以大于基部11的直径。该说明内容也能够应用于下面要说明的其他实施方式。
如上面说明的那样,转向装置80具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85,其是将第一万向节84和第二万向节86连结起来的实心构件。中间轴85具有冲击吸收部15,该冲击吸收部15在外周面具有槽3。
由此,在形成冲击吸收部15时不需要模具,因此,容易形成冲击吸收部 15。而且,冲击吸收部15的变形特性与冲击吸收部15的槽3的形状相应地变化。由于容易变更槽3的形状,因此,容易调整冲击吸收部15的变形特性。因而,转向装置80能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85,来吸收冲击。
而且,转向装置80中,冲击吸收部15具有多个槽3。槽3为环状。
由此,当弯曲应力作用于中间轴85时,会在冲击吸收部15的多个部分发生应力集中。因此,冲击吸收部15的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85的冲击吸收能力得到提高。而且,由于槽3为环状,因此,中间轴 85的弯曲方向不易受限。
而且,转向装置80中,槽3的最大宽度W为1mm~3mm。在利用与径向垂直的平面将中间轴85剖切得到的截面中,冲击吸收部15的面对槽3的表面的至少一部分描绘出曲率半径为0.2mm~1.0mm的圆弧。
由此,不会在冲击吸收部15发生极端的应力集中,且冲击吸收部15容易弯曲。
第一实施方式的第一变形例
图7是第一实施方式的第一变形例的中间轴的冲击吸收部的侧视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图7所示,第一实施方式的第一变形例的冲击吸收部15A具有槽3A。槽3A为螺旋状。上述的针对槽3的最大宽度W和曲率半径C1的说明也能够应用于槽3A。
由此,当弯曲应力作用于中间轴85时,会在冲击吸收部15A的多个部分发生应力集中。因此,冲击吸收部15A的变形程度容易变大,因此,中间轴 85的冲击吸收能力得到提高。而且,由于槽3A为螺旋状,因此,中间轴85 的弯曲方向不易受限。
第一实施方式的第二变形例
图8是第一实施方式的第二变形例的中间轴的槽的周边部位的放大图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第一实施方式的第二变形例的冲击吸收部15B具有多个槽3B。如图8所示,冲击吸收部15B中,作为面对槽3B的表面,具有第一侧面31B、第二侧面33B、底面35B、第一连接面36B和第二连接面37B。底面35B位于第一侧面31B与第二侧面33B之间。第一连接面36B是将第一侧面31B和底面35B连起来的曲面。第二连接面37B是将第二侧面33B和底面35B连起来的曲面。第一侧面31B与第二侧面33B之间的距离随着朝向底面35B去而变小。即,槽3B 的宽度随着朝向槽3B的底去而变小。
由此,在弯曲应力作用于中间轴85时,容易发生应力集中。
另外,第一实施方式的第一变形例和第一实施方式的第二变形例的结构也能够应用于第二实施方式及其后的实施方式。
第二实施方式
图9是第二实施方式的转向装置的立体图。图10是第二实施方式的中间轴的侧视图。图11是沿图10中的B-B进行剖切得到的剖视图。图12是图11 中的槽的周边部位的放大图。图13是沿图10中的C-C进行剖切得到的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
中间轴85C为呈大致圆柱状的实心构件。中间轴85C例如由机械构造用碳素钢(SC材料)S35C形成。如图10所示,中间轴85C具有基部11C、第一冲击吸收部15C、基部16C、第二冲击吸收部17C和基部19C。
基部11C与第一万向节84相连接。基部11C的直径为恒定。第一冲击吸收部15C位于基部11C的前方。第一冲击吸收部15C在中间轴85C的轴向上位于中间轴85C的中央。基部16C位于第一冲击吸收部15C的前方。第二冲击吸收部17C位于基部16C的前方。第二冲击吸收部17C在中间轴85C的轴向上位于比中间轴85C的中央靠前方侧的位置。基部19C与第二万向节86相连接。基部19C的直径为恒定,且与基部11C的直径相等。
如图11所示,第一冲击吸收部15C具有多个槽3C和多个凸部4C。槽3C 为环状。槽3C例如通过切削来形成。多个槽3C在轴向上等间隔地配置。凸部4C位于两个槽3C之间。第一冲击吸收部15C的与凸部4C相对应的位置的直径D1C与基部11C、基部16C和基部19C的直径都相等。
如图12所示,第一冲击吸收部15C中,作为面对槽3C的表面,具有第一侧面31C、第二侧面33C、底面35C、第一连接面36C和第二连接面37C。第一侧面31C和第二侧面33C与轴向垂直。即,第二侧面33C与第一侧面31C平行。底面35C位于第一侧面31C与第二侧面33C之间。第一侧面31C相对于底面35C位于后方,第二侧面33C相对于底面35C位于前方。底面35C为曲面。第一连接面36C是将第一侧面31C和底面35C连起来的曲面。第二连接面37C 是将第二侧面33C和底面35C连起来的曲面。
槽3C的最大宽度WC优选为1mm~3mm。槽3C的最大宽度WC被设定为:在第一冲击吸收部15C弯曲的情况下,第一冲击吸收部15C不会断裂。槽3C 的最大宽度WC被设定为:在第一冲击吸收部15C弯曲的情况下,在第一冲击吸收部15C断裂之前,相邻的凸部4C相接触。图12所示的截面中,第一连接面36C和第二连接面37C描绘出相同的圆弧(下面称为第一圆弧)。第一圆弧的曲率半径C1C优选为0.2mm~1.0mm。第二实施方式的曲率半径C1C例如为0.3mm。
第一冲击吸收部15C被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在中间轴 85C由S35C形成的情况下,第一冲击吸收部15C的与槽3C的底相对应的位置的直径D2C约为14mm~16mm。直径D2C由图12所示的槽3C的深度HC来定。
图14是弯曲后的中间轴的立体图。在车辆的一次碰撞时,会对转向齿轮 88施加负荷。因施加于转向齿轮88的负荷,使得在中间轴85C产生弯曲应力。此时,通过在第一连接面36C和第二连接面37C发生应力集中,从而,第一冲击吸收部15C以第一连接面36C和第二连接面37C为起点进行弯曲。槽3C 的径向一侧扩宽,槽3C的径向另一侧缩窄。在槽3C缩窄的那侧,凸部4C同与之相邻的凸部4C相接触。弯曲后的中间轴85C进入中间轴85C的周围零部件的间隙。通过第一冲击吸收部15C进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
由于第一冲击吸收部15C具有多个槽3C,因此,当弯曲应力作用于中间轴85C时,会在第一冲击吸收部15C的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部15C的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85C的冲击吸收能力得到提高。
如图13所示,第二冲击吸收部17C具有小径部175C、第一连接部171C和第二连接部179C。小径部175C为圆柱状。小径部175C的直径D3C小于图11 所示的直径D2C。小径部175C在轴向上的长度LC大于槽3C的最大宽度WC。第一连接部171C将基部16C和小径部175C连接起来。第二连接部179C将基部 19C和小径部175C连接起来。图13所示的截面中,第一连接部171C和第二连接部179C的表面描绘出相同的圆弧(下面称为第二圆弧)。第二圆弧的曲率半径C2C大于第一圆弧的曲率半径C1C。曲率半径C2C优选为5mm以上。曲率半径C2C例如为8mm。
第二冲击吸收部17C被设计为:例如在约为150Nm~250Nm的扭矩的作用下会变形。在中间轴85C由S35C形成的情况下,直径D3C约为13mm~ 15.5mm。第二实施方式中,直径D3C例如为13mm。
对中间轴85C而言,有时会产生因一次碰撞导致的弯曲应力,并且,在车辆骑上路肩等情况下,有时会被输入较大扭矩(扭力)。因此,针对中间轴85C要求能够抑制在受到较大扭矩时的破损,并且能够在一次碰撞时吸收冲击。
第二实施方式的中间轴85C中,直径D3C小于直径D2C。因此,在车辆骑上路肩等情况下,第二冲击吸收部17C会进行变形(扭曲)。通过第二冲击吸收部17C进行变形,能够吸收被输入给中间轴85C的能量。能够利用第二冲击吸收部17C来吸收能量,因此,能够抑制第一冲击吸收部15C的变形。
另一方面,第二实施方式的中间轴85C中,曲率半径C2C大于曲率半径 C1C。因此,当在一次碰撞时在中间轴85C产生弯曲应力时,第一冲击吸收部15C发生变形(弯曲),而第二冲击吸收部17C不变形。
如上面说明的那样,转向装置80C具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85C,其是将第一万向节84 和第二万向节86连结起来的实心构件。中间轴85C具有:第一冲击吸收部 15C,其在外周面具有槽3C;及第二冲击吸收部17C,其直径D3C小于第一冲击吸收部15C的与槽3C的底相对应的位置的直径D2C。
由此,在形成第一冲击吸收部15C时不需要模具,因此,容易形成第一冲击吸收部15C。而且,第一冲击吸收部15C的变形特性与第一冲击吸收部 15C的槽3C的形状相应地变化。由于容易变更槽3C的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部15C的变形特性。因而,转向装置80C能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85C,来吸收冲击。
而且,在较大扭矩作用于中间轴85C的情况下,能够通过第二冲击吸收部17C进行变形来吸收能量。另一方面,能够抑制第一冲击吸收部15C的变形。因此,能够确保第一冲击吸收部15C的设计的变形特性。其结果,在车辆发生碰撞时,中间轴85C能够发挥规定的冲击吸收能力。
而且,在利用与径向垂直的平面将中间轴85C剖切得到的截面中,第一冲击吸收部15C的面对槽3C的表面的至少一部分描绘出第一圆弧,第二冲击吸收部17C的表面的至少一部分描绘出第二圆弧。第二圆弧的曲率半径C2C 大于第一圆弧的曲率半径C1C。
由此,在弯曲应力作用于中间轴85C时,容易在第一冲击吸收部15C发生应力集中。因此,中间轴85C以第一冲击吸收部15C为起点进行弯曲,而不是以第二冲击吸收部17C为起点弯曲。因而,在车辆发生碰撞时,中间轴 85C能够发挥规定的冲击吸收能力。
第三实施方式
图15是第三实施方式的转向装置的立体图。图16是第三实施方式的中间轴的侧视图。图17是沿图16中的D-D进行剖切得到的剖视图。图18是图17 中的槽的周边部位的放大图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
中间轴85D为呈大致圆柱状的实心构件。中间轴85D例如由机械构造用碳素钢(SC材料)S35C形成。如图16所示,中间轴85D具有基部11D、冲击吸收部15D和基部19D。
基部11D与第一万向节84相连接。基部11D的直径为恒定。冲击吸收部 15D位于基部11D的前方。冲击吸收部15D在中间轴85D的轴向上位于中间轴 85D的中央。基部19D与第二万向节86相连接。基部19D的直径为恒定,且与基部11D的直径相等。
下面的说明中,将中间轴85D的轴向仅记作轴向,将与轴向正交的方向记作径向。图17和图18是利用与径向正交的平面将中间轴85D剖切所得到的截面。
如图17所示,冲击吸收部15D具有多个槽3D和多个凸部4D。槽3D为环状。槽3D例如通过切削来形成。多个槽3D在轴向上等间隔地配置。凸部4D 位于两个槽3D之间。冲击吸收部15D的与凸部4D相对应的位置的直径D1与基部11D和基部19D的直径都相等。
如图17所示,多个槽3D包括槽3aD、槽3bD、槽3cD、槽3dD、槽3eD、槽3fD、槽3gD、槽3hD、槽3iD、槽3jD和槽3kD。从冲击吸收部15D的后方端部朝向前方端部去依次排列有槽3aD~槽3kD。槽3fD在轴向上位于冲击吸收部15D的中央。
槽3kD的形状与槽3aD的形状相同。槽3jD的形状与槽3bD的形状相同。槽3iD的形状与槽3cD的形状相同。槽3hD的形状与槽3dD的形状相同。槽3gD 的形状与槽3eD的形状相同。如图17所示,将冲击吸收部15D的与槽3aD~槽 3kD的底相对应的位置的直径设为直径DaD~直径DkD。直径DaD~直径 DkD中,直径DfD最大,直径DaD和直径DkD最小。冲击吸收部15D的与某一个槽3D的底相对应的位置的直径小于冲击吸收部15D的与在轴向上比该槽 3D靠中间轴85D的中央侧的其他槽3D的底相对应的位置的直径。
如图18所示,冲击吸收部15D中,作为面对槽3D的表面,具有第一侧面 31D、第二侧面33D、底面35D、第一连接面36D和第二连接面37D。图18中表示的是槽3fD,但是,槽3aD~槽3eD以及槽3gD~槽3kD除了深度以外,也都具有同样的结构。第一侧面31D和第二侧面33D与轴向垂直。即,第二侧面33D与第一侧面31D平行。底面35D位于第一侧面31D与第二侧面33D之间。第一侧面31D相对于底面35D位于后方,第二侧面33D相对于底面35D位于前方。底面35D为曲面。第一连接面36D是将第一侧面31D和底面35D连起来的曲面。第二连接面37D是将第二侧面33D和底面35D连起来的曲面。
槽3D的最大宽度WD优选为1mm~3mm。槽3D的最大宽度WD被设定为:在冲击吸收部15D弯曲的情况下,冲击吸收部15D不会断裂。槽3D的最大宽度WD被设定为:在冲击吸收部15D弯曲的情况下,在冲击吸收部15D断裂之前,相邻的凸部4D相接触。图18所示的截面中,第一连接面36D和第二连接面37D描绘出相同的圆弧。第一连接面36D和第二连接面37D所描绘的圆弧的曲率半径C1D优选为0.2mm~1.0mm。本实施方式的曲率半径C1D例如为0.3mm。
冲击吸收部15D被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在中间轴85D 由S35C形成的情况下,直径DaD和直径DkD约为14mm~16mm。
图19是弯曲后的中间轴的立体图。在车辆的一次碰撞时,会对转向齿轮88施加负荷。因施加于转向齿轮88的负荷,使得在中间轴85D产生弯曲应力。此时,通过在第一连接面36D和第二连接面37D发生应力集中,从而,冲击吸收部15D以第一连接面36D和第二连接面37D为起点进行弯曲。槽3D的径向一侧扩宽,槽3D的径向另一侧缩窄。在槽3D缩窄的那侧,凸部4D同与之相邻的凸部4D相接触。弯曲后的中间轴85D进入中间轴85D的周围零部件的间隙。通过冲击吸收部15D进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
由于冲击吸收部15D具有多个槽3D,因此,当弯曲应力作用于中间轴85D 时,会在冲击吸收部15D的多个部分发生应力集中。因此,冲击吸收部15D 的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85D的冲击吸收能力得到提高。
图20是表示比较例的中间轴弯曲时的位移和负荷的关系的图表。图21是表示第三实施方式的中间轴弯曲时的位移和负荷的关系的图表。另外,图20 和图21是用于说明比较例与第三实施方式之间的不同点的示意图。
比较例中,所有的槽3D呈相同形状这点不同于第三实施方式。即,比较例中,冲击吸收部15D的与槽3D的底相对应的位置的直径为恒定。因施加于转向齿轮88的负荷使得作用于中间轴85D的弯矩大小根据轴向上的位置的不同而有所不同。弯矩在中间轴85D的轴向中央处为最大,随着朝向中间轴85D 的端部去,弯矩变小。因此,比较例中,与为了使冲击吸收部15D的中央弯曲所需的负荷相比,为了使冲击吸收部15D的端部弯曲所需的负荷较大。其结果,如图20所示,在冲击吸收部15D的中央弯曲之后,随着冲击吸收部15D 的位移变大,为了使冲击吸收部15D弯曲所需的负荷变大。
相对于此,第三实施方式中,冲击吸收部15D的与某一个槽3D的底相对应的位置的直径小于冲击吸收部15D的与在轴向上比该槽3D靠中间轴85D的中央侧的其他槽3D的底相对应的位置的直径。因而,为了使冲击吸收部15D 的中央弯曲所需的负荷与为了使冲击吸收部15D的端部弯曲所需的负荷之差变小。其结果,如图21所示,在冲击吸收部15D的一部分弯曲之后,为了使冲击吸收部15D的其他部分弯曲所需的负荷不易发生变化。即,能够抑制为了使中间轴85D变形所需的负荷的偏差。
另外,冲击吸收部15D所具有的槽3D的数量未必是附图所示那样的数量。冲击吸收部15D只要具有至少两个槽3D即可。
另外,冲击吸收部15D的与凸部4D相对应的位置的直径D1未必与基部 11D的直径相等。直径D1只要至少大于冲击吸收部15D的与槽3fD的底相对应的位置的直径DfD即可。直径D1既可以小于基部11D的直径,也可以大于基部11D的直径。
如上面说明的那样,转向装置80D具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85D,其是将第一万向节84 和第二万向节86连结起来的实心构件。中间轴85D具有冲击吸收部15D,该冲击吸收部15D在外周面具有第一槽(例如槽3aD)和第二槽(例如槽3fD)。冲击吸收部15D的与第二槽的底相对应的位置的直径(例如直径DfD)不同于冲击吸收部15D的与第一槽的底相对应的位置的直径(例如直径DaD)。
由此,在形成冲击吸收部15D时不需要模具,因此,容易形成冲击吸收部15D。而且,冲击吸收部15D的变形特性与冲击吸收部15D的槽3D的形状相应地变化。由于容易变更槽3D的形状,因此,容易调整冲击吸收部15D的变形特性。因而,转向装置80D能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85D,来吸收冲击。
而且,转向装置80D中,能够使冲击吸收部15D的与第一槽相对应的部分的截面模量不同于与第二槽相对应的部分的截面模量。因此,能够调整冲击吸收部15D的各截面处的弯曲应力。
而且,转向装置80D中,相对于第一槽(例如槽3aD)而言,第二槽(例如槽3fD)在中间轴85D的轴向上位于中间轴85D的中央侧。冲击吸收部15D 的与第二槽的底相对应的位置的直径(例如直径DfD)大于冲击吸收部15D 的与第一槽的底相对应的位置的直径(例如直径DaD)。
因此,为了使冲击吸收部15D的与第一槽相对应的部分弯曲所需的负荷同为了使冲击吸收部15D的与第二槽相对应的部分弯曲所需的负荷之差变小。因而,能够抑制为了使中间轴85D变形所需的负荷的偏差。
而且,转向装置80D中,第一槽(例如槽3aD)和第二槽(例如槽3fD) 为环状。
由此,中间轴85D的弯曲方向不易受限。
而且,转向装置80D中,第一槽(例如槽3aD)和第二槽(例如槽3fD) 的最大宽度WD为1mm~3mm。在利用与径向垂直的平面将中间轴85D剖切得到的截面中,冲击吸收部15D的面对第一槽的表面的至少一部分、以及冲击吸收部15D的面对第二槽的表面的至少一部分描绘出曲率半径为0.2mm~ 1.0mm的圆弧。
由此,不会在冲击吸收部15D发生极端的应力集中,且冲击吸收部15D 容易弯曲。
第三实施方式的第一变形例
图22是第三实施方式的第一变形例的中间轴的冲击吸收部的侧视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图22所示,第三实施方式的第一变形例的冲击吸收部15E具有多个槽 3E。多个槽3E包括槽3aE、槽3bE、槽3cE、槽3dE和槽3eE。槽3aE~槽3eE 均为螺旋状。槽3aE~槽3eE既可以是相连的,也可以是互为独立的槽。如图 22所示,分别将冲击吸收部15E的与槽3aE~槽3eE的底相对应的位置的半径设为半径RaE~半径ReE。半径RaE~半径ReE中,半径RcE最大,半径RaE 和半径ReE最小。冲击吸收部15E的与某一个槽3E的底相对应的位置的直径小于冲击吸收部15E的与在轴向上比该槽3E靠中间轴85D的中央侧的其他槽 3E的底相对应的位置的直径。上述的针对槽3D的最大宽度WD和曲率半径 C1D的说明也能够应用于槽3aE~槽3eE。
由此,中间轴85E的弯曲方向不易受限。
第三实施方式的第二变形例
图23是表示第三实施方式的第二变形例的中间轴的侧视图。图24是沿图 23中的E-E进行剖切得到的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图23所示,第三实施方式的第二变形例的冲击吸收部15F在轴向上位于比中间轴85F的中央靠后方侧的位置。更具体地讲,冲击吸收部15F的前方端部在轴向上位于比中间轴85F的中央靠后方侧的位置。冲击吸收部15F具有多个槽3F。
如图24所示,多个槽3F包括槽3aF、槽3bF、槽3cF、槽3dF、槽3eF和槽 3fF。从冲击吸收部15F的后方端部朝向前方端部去依次排列有槽3aF~槽 3fF。如图24所示,将冲击吸收部15F的与槽3aF~槽3fF的底相对应的位置的直径设为直径DaF~直径DfF。直径DaF~直径DfF中,直径DfF最大,直径 DaF最小。冲击吸收部15F的与某一个槽3F的底相对应的位置的直径小于冲击吸收部15F的与在轴向上比该槽3F靠中间轴85F的中央侧的其他槽3F的底相对应的位置的直径。
第三实施方式的第三变形例
图25是第三实施方式的第三变形例的中间轴的侧视图。图26是沿图25中的F-F进行剖切得到的剖视图。图27是位于冲击吸收部的中央的槽的剖视图。图28是位于冲击吸收部的端部的槽的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图25所示,第三实施方式的第三变形例的冲击吸收部15G在轴向上位于中间轴85G的中央。冲击吸收部15G具有多个槽3G。
如图26所示,多个槽3G包括槽3aG、槽3bG、槽3cG、槽3dG、槽3eG、槽3fG、槽3gG、槽3hG、槽3iG、槽3jG和槽3kG。从冲击吸收部15G的后方端部朝向前方端部去在轴向上依次排列有槽3aG~槽3kG。槽3fG在轴向上位于冲击吸收部15G的中央。
槽3kG的形状与槽3aG的形状相同。槽3jG的形状与槽3bG的形状相同。槽3iG的形状与槽3cG的形状相同。槽3hG的形状与槽3dG的形状相同。槽3gG 的形状与槽3eG的形状相同。
如图27所示,冲击吸收部15G中,作为面对槽3fG的表面,具有第一连接面36fG和第二连接面37fG。如图28所示,冲击吸收部15G中,作为面对槽 3aG的表面,具有第一连接面36aG和第二连接面37aG。槽3bG~槽3eG以及槽3gG~槽3kG除了第一连接面和第二连接面的形状以外,也都具有同样的结构。
图27所示的截面中,第一连接面36fG和第二连接面37fG描绘出相同的圆弧。将第一连接面36fG和第二连接面37fG所描绘的圆弧的曲率半径设为曲率半径CfG。图28所示的截面中,第一连接面36aG和第二连接面37aG描绘出相同的圆弧。将第一连接面36aG和第二连接面37aG所描绘的圆弧的曲率半径设为曲率半径CaG。同样地,将槽3bG、槽3cG、槽3dG、槽3eD、槽3gG、槽3hG、槽3iG、槽3jG和槽3kG的第一连接面和第二连接面所描绘的圆弧的曲率半径设为曲率半径CbG、曲率半径CcG、曲率半径CdG、曲率半径CeG、曲率半径CgG、曲率半径ChG、曲率半径CiG、曲率半径CjG和曲率半径CkG。
曲率半径CaG~曲率半径CkG中,曲率半径CfG最大,曲率半径CaG和曲率半径CkG最小。图26所示的截面中,冲击吸收部15G的面对某一个槽3G 的表面所描绘的圆弧的曲率半径小于冲击吸收部15G的面对在轴向上比该槽 3G靠中间轴85G的中央侧的其他槽3G的表面所描绘的圆弧的曲率半径。例如,曲率半径CaG~曲率半径CkG优选为0.2mm~1.0mm。
冲击吸收部15G被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在中间轴85G 由S35C形成的情况下,直径D2D约为14mm~16mm。直径D2D为冲击吸收部 15G的与槽3G的底相对应的位置的直径。第三实施方式的第三变形例中,直径D2D为恒定。
如上面说明的那样,第三实施方式的第三变形例的转向装置80D具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85G,其是将第一万向节84和第二万向节86连结起来的实心构件。中间轴85G具有冲击吸收部15G,该冲击吸收部15G在外周面具有第一槽(例如槽3aG)和第二槽(例如槽3fG)。在利用与径向垂直的平面将中间轴85G剖切得到的截面中,冲击吸收部15G的面对第一槽的表面的至少一部分(例如第一连接面36aG)描绘出第一圆弧,冲击吸收部15G的面对第二槽的表面的至少一部分(例如第一连接面36fG)描绘出第二圆弧。第二圆弧的曲率半径(例如曲率半径CfG)不同于第一圆弧的曲率半径(例如曲率半径CaG)。
由此,第三实施方式的第三变形例中,能够使在冲击吸收部15G的与第一槽的角部相对应的部分产生的弯曲应力不同于在与第二槽的角部相对应的部分产生的弯曲应力。因此,能够调整冲击吸收部15G的各截面处的弯曲应力。
而且,第三实施方式的第三变形例中,相对于第一槽(例如槽3aG)而言,第二槽(例如槽3fG)在轴向上位于中间轴85G的中央侧。第二圆弧的曲率半径(例如曲率半径CfG)大于第一圆弧的曲率半径(例如曲率半径CaG)。
因此,为了使冲击吸收部15G的与第一槽相对应的部分弯曲所需的负荷同为了使冲击吸收部15G的与第二槽相对应的部分弯曲所需的负荷之差变小。因而,能够抑制为了使中间轴85G变形所需的负荷的偏差。
第四实施方式
图29是第四实施方式的转向装置的立体图。图30是第四实施方式的中间轴的立体图。图31是第四实施方式的中间轴的剖视图。图32是将下轴的第一冲击吸收部和下嵌合部放大后的剖视图。图33是将第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。图34是将下轴的第二冲击吸收部放大后的剖视图。图35~图40是止挡件的一例的主视图。图41是沿图31中的G-G进行剖切得到的剖视图。图42是沿图31中的H-H进行剖切得到的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图30所示,中间轴85H具有下轴1H和上轴2H。
下轴1H为呈大致圆柱状的实心构件。下轴1H例如由机械构造用碳素钢 (SC材料)S35C形成。如图31所示,下轴1H具有基部10H、第一冲击吸收部15H、止挡件16H、基部11H、第二冲击吸收部(缓冲部)12H、基部13H 和下嵌合部17H。
如图30和图31所示,基部10H固定于第二万向节86。基部10H的直径为恒定。第一冲击吸收部15H位于基部10H的后方。而且,第一冲击吸收部15H 在下轴1H的轴向上位于比下轴1H的中央靠前方的位置。
止挡件16H在下轴1H的轴向上位于第一冲击吸收部15H的后方。而且,止挡件16H在下轴1H的轴向上位于下轴1H的稍微偏离中央的位置。基部11H 位于止挡件16H的后方。
第二冲击吸收部12H在下轴1H的轴向上位于比基部11H靠后方侧的位置。基部13H位于第二冲击吸收部12H的后方。基部13H的直径为恒定,且与基部10H、基部11H的直径都相等。
下嵌合部17H位于下轴1H的后方端部。下嵌合部17H在外周面具有外花键部(或外锯齿部)17aH。外花键部(或外锯齿部)17aH与后述的内花键部(或内锯齿部)21aH相啮合。
而且,如图31所示,下嵌合部17H在后方端面具有凹部170H。
另外,也可以是,在下轴1H的轴向上,具有基部10H、基部11H、第二冲击吸收部(缓冲部)12H、基部13H、止挡件16H、第一冲击吸收部15H和下嵌合部17H。该情况下,基部10H和基部11H连为一体,第二冲击吸收部12H 位于下轴1H的靠前方侧的位置。
下面的说明中,将下轴1H的轴向仅记作轴向,将与轴向正交的方向记作径向。图31~图34是利用与径向正交的平面将下轴1H剖切所得到的截面。
如图32所示,第一冲击吸收部15H具有多个槽3H和多个凸部4H。槽3H 为环状。槽3H例如通过切削来形成。多个槽3H在轴向上等间隔地配置。凸部4H位于两个槽3H之间。第一冲击吸收部15H的与凸部4H相对应的位置的直径D1H同基部10H、基部11H和基部13H的直径都相等。而且,直径D1H小于下嵌合部17H的最小直径D4H。最小直径D4H为下嵌合部17H的与外花键部17aH的谷相对应的位置的直径。
如图33所示,第一冲击吸收部15H中,作为面对槽3H的表面,具有第一侧面31H、第二侧面33H、底面35H、第一连接面36H和第二连接面37H。第一侧面31H和第二侧面33H与轴向垂直。
即,第二侧面33H与第一侧面31H平行。底面35H位于第一侧面31H与第二侧面33H之间。第一侧面31H相对于底面35H位于后方,第二侧面33H相对于底面35H位于前方。底面35H为曲面。第一连接面36H是将第一侧面31H和底面35H连起来的曲面。第二连接面37H是将第二侧面33H和底面35H连起来的曲面。
槽3H的最大宽度WH优选为1mm~3mm。槽3H的最大宽度WH被设定为:在第一冲击吸收部15H弯曲的情况下,第一冲击吸收部15H不会断裂。槽3H的最大宽度WH被设定为:在第一冲击吸收部15H弯曲的情况下,在第一冲击吸收部15H断裂之前,相邻的凸部4H相接触。图33所示的截面中,第一连接面36H和第二连接面37H描绘出相同的圆弧(下面称为第一圆弧)。第一圆弧的曲率半径C1H优选为0.2mm~1.0mm。第四实施方式的曲率半径 C1H例如为0.3mm。
第一冲击吸收部15H被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在下轴1H 由S35C形成的情况下,第一冲击吸收部15H的与槽3H的底相对应的位置的直径D2H约为14mm~16mm。直径D2H由图33所示的槽3H的深度HH来定。
如图34所示,第二冲击吸收部12H具有小径部125H、第一连接部121H 和第二连接部129H。小径部125H为圆柱状。小径部125H的直径D3H小于图 32所示的直径D2H。小径部125H在轴向上的长度LH大于槽3H的最大宽度 WH。第一连接部121H将基部11H和小径部125H连接起来。第二连接部129H 将基部13H和小径部125H连接起来。图34所示的截面中,第一连接部121H 和第二连接部129H的表面描绘出相同的圆弧(下面称为第二圆弧)。第二圆弧的曲率半径C2H大于第一圆弧的曲率半径C1H。曲率半径C2H优选为5mm 以上。曲率半径C2H例如为8mm。
第二冲击吸收部12H被设计为:例如在约为150Nm~250Nm的扭矩的作用下会变形。在中间轴85H由S35C形成的情况下,小径部125H的直径D3H约为13mm~15.5mm。第四实施方式中,直径D3H例如为13mm。
如图31所示,止挡件16H具有能够限制轴向相对位移量(溃缩量)的功能。止挡件16H是这样的构件:其形成于下轴1H,用于限制下轴1H相对于上轴2H沿轴向所能够移动的距离(溃缩行程S)。例如,止挡件16H的外径大于图32所示的下嵌合部17H的最小直径D4H。
第四实施方式中,作为止挡件16H的一例,在轴向溃缩行程S中的规定位置形成有与下轴1H同材质的金属制圆环状的止挡圈。也可以是,止挡件 16H为通过焊接而与下轴1H成为一体的止挡构件。或也可以是,止挡件16H 通过由C形止挡圈或E形止挡圈与其他构件进行组合来构成。能够适当地采用止挡件16H的固定方法,且无特殊要求。
例如,能够使用图35~图40所示的构件。
图35所示的构件是通过对具有弹性的、截面呈圆形形状的线材进行弯曲成形来做成的,其具有:止挡圈主体,其呈带缺口的圆环状;及一对卡定环部,其通过从止挡圈主体的圆周方向两端部向径向外侧弯折而成。
图36所示的构件通常被称作C形圈,其是通过对金属板进行冲孔成形来做成的。图36所示的构件具有:止挡圈主体,其呈带缺口的圆环状;及一对耳部,其从止挡圈主体的圆周方向两端部向径向外侧突出。
图37所示的构件通常被称作E形圈,其是通过对金属板进行冲孔成形来做成的。图37所示的构件具有:止挡圈主体,其呈带缺口的圆环状;及三个爪部,其从止挡圈主体的圆周方向两端部和圆周方向中央部向径向内侧突出。
图38所示的构件具有:圆环部;及多个舌片,其从圆环部的圆周方向多处位置向径向内侧突出。
图39所示的构件是由抗剪力低于例如合成树脂或铜、铝等铁系材料的材料制成的。图39所示的构件构成为整体呈带缺口的圆环状。
图40所示的构件与图39所示的构件同样地是由抗剪力低于铁系材料的材料制成的。图40所示的构件构成为销状(日文:ピン状)。
而且,能够将除了圆环状、杆状以外的形状的构件用作止挡件16H。能够将焊接构造、粘接构造、压入构造、铆接构造、螺纹固定构造等以往被熟知的各种固定构造用作将止挡件16H固定于下轴1H的构造。
采用上述这样的止挡件16H,当在一次碰撞时,下轴1H相对于上轴2H 移动溃缩行程S时,止挡件16H会卡在上嵌合部21H的前方端部,下轴1H的移动停止。其结果,下轴1H虽然会沿轴向移动,进行伸缩以吸收冲击负荷,但会被止挡件16H所制止。能够避免因负荷施加于第一冲击吸收部15H而导致上轴2H侧被施加无法承受的负荷。
因而,通过与碰撞时的冲击程度相应地使溃缩行程S最佳化,从而能够控制中间轴的缩回和弯曲的时机。
如图31所示,上轴2H为筒状。上轴2H例如由机械构造用碳素钢钢管 (STKM材料(Carbon Steel Tubes for Machine Structural Purposes))形成。上轴2H具有上嵌合部21H、大径部23H和基部25H。
上嵌合部21H配置在上轴2H的前方端部。下嵌合部17H插入于上嵌合部 21H。上嵌合部21H在内周面具有内花键部21aH。内花键部21aH与外花键部 17aH相啮合。
如图41所示,在与轴向正交的截面中,下嵌合部17H的外形描绘出圆形。图41所示的截面中,上嵌合部21H的外形描绘出椭圆形。如图42所示,与轴向正交的截面中的不同于图41的截面中,下嵌合部17H的外形描绘出椭圆形。图42所示的截面中,上嵌合部21H的外形描绘出圆形。另外,为了进行说明,夸张地描绘了图41中的上嵌合部21H和图42中的下嵌合部17H的形状,实际形状不同于此。实际上,内花键部21aH的所有的齿都分别位于外花键部17aH 的两个齿之间。即,图41中的位于左侧和右侧的内花键部21aH的齿虽然未与外花键部17aH的齿相接触,但都位于外花键部17aH的两个齿之间。图42中的位于上侧和下侧的内花键部21aH的齿虽然未与外花键部17aH的齿相接触,但都位于外花键部17aH的两个齿之间。
在对中间轴85H进行组装时,使下嵌合部17H的一部分插入于上嵌合部 21H。然后,在与凹部170H相对应的位置,从两个方向对下嵌合部17H和上嵌合部21H进行施压。之后,继续将下嵌合部17H向上嵌合部21H中推压。由此,形成图41和图42所示的截面形状。另外,下嵌合部17H和上嵌合部21H 的上述这样的连结方法有时被称为椭圆嵌合。
而且,采用上述这样的被称为椭圆嵌合的连结方法,在中间轴85H的轴向上被施加了较强的冲击负荷的情况下,能够实现相对移动,而作为能够实现较轻程度的在轴向上的相对移动的其他实施方式,有一种通过使用所谓的树脂涂层滑动体和滚动体(滚珠或辊)来实现的连结方法。
使用树脂涂层滑动体来实现的连结方法是指:例如,在下嵌合部17H的外周面涂合成树脂,然后,再涂布油脂,使上嵌合部21H内嵌于下嵌合部17H。由此,能够降低下嵌合部17H与上嵌合部21H的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。
另外,只要针对下嵌合部17H和上嵌合部21H中的至少任一者的表面,利用合成树脂和油脂中的任一者或两者涂成润滑覆膜即可。
另外,只要针对下嵌合部17H和上嵌合部21H中的至少任一者的表面,利用树脂或油脂涂成润滑覆膜即可。
使用滚动体来实现的连结方法是指:例如,使滚珠或辊、或滚珠和辊组合而成的滚动体介于下嵌合部17H与上嵌合部21H之间。由此,能够降低上嵌合部21H与下嵌合部17H的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。
能够利用在下嵌合部17H与上嵌合部21H的接触部分产生的摩擦,限制上嵌合部21H相对于下嵌合部17H的移动。即,在通常使用时(未发生碰撞时),上嵌合部21H不会相对于下嵌合部17H移动。另一方面,在碰撞时,对上轴2H施加了轴向规定负荷的情况下,上嵌合部21H会相对于下嵌合部17H 移动溃缩行程S。规定负荷例如约为1kN~3kN。
即,上轴2H以在碰撞时能够脱离下轴1H的方式与下轴1H相连结。能够利用上嵌合部21H与下嵌合部17H之间的摩擦来吸收冲击。
大径部23H配置在上嵌合部21H的后方。大径部23H的外径为恒定。大径部23H的外径大于上嵌合部21H的外径。
基部25H配置在上轴2H的后方端部。基部25H固定于第一万向节84。基部25H的外径为恒定。基部25H的外径与上嵌合部21H的外径相等。
图43是下轴进入上轴中之后的中间轴的立体图。图44是下轴弯曲后的中间轴的立体图。
当车辆遭碰撞时,会对转向齿轮88施加负荷。施加于转向齿轮88的负荷会经第二万向节86传给上轴2H。在车辆的整个正面撞击碰撞对象的情况(全幅碰撞的情况)下,大多会对上轴2H施加轴向负荷。在全幅碰撞的情况下,通过像图43所示的那样,上轴2H相对于下轴1H移动至止挡件16H处,能够吸收冲击(由图43中的箭头P所示)。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
另一方面,在车辆正面的一部分撞击碰撞对象的情况(偏位碰撞的情况) 下,会进一步施力(由图44中的箭头Q所示),且大多会对上轴2H施加非轴向的负荷。因此,上轴2H无法笔直地相对于下轴1H移动。在偏位碰撞的情况下,会在中间轴85H产生弯曲应力。
此时,通过在第一连接面36H和第二连接面37H发生应力集中,从而,像图44所示的那样,第一冲击吸收部15H以第一连接面36H和第二连接面37H 为起点进行弯曲。槽3H的径向一侧扩宽,槽3H的径向另一侧缩窄。在槽3H 缩窄的那侧,凸部4H同与之相邻的凸部4H相接触。弯曲后的中间轴85H进入中间轴85H的周围零部件的间隙。通过第一冲击吸收部15H进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
由于第一冲击吸收部15H具有多个槽3H,因此,当弯曲应力作用于中间轴85H时,会在第一冲击吸收部15H的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部15H的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85H的冲击吸收能力得到提高。
对中间轴85H而言,有时会产生因一次碰撞导致的弯曲应力,并且,在车辆骑上路肩等情况下,有时会被输入较大扭矩(扭力)。因此,针对中间轴85H要求能够抑制在受到较大扭矩时的破损,并且能够在一次碰撞时吸收冲击。
第四实施方式的中间轴85H中,直径D3H小于直径D2H。因此,在车辆骑上路肩等情况下,第二冲击吸收部12H会进行变形(扭曲)。通过第二冲击吸收部12H进行变形,能够吸收被输入给中间轴85H的能量。能够利用第二冲击吸收部12H来吸收能量,因此,能够抑制第一冲击吸收部15H的变形。
由此,通过在靠近下嵌合部17H的部分设置扭曲方向的第二冲击吸收部 12H,能够基于车体在被碰撞时的动作,适当地缓和冲击向第一冲击吸收部 15H的传递。
另一方面,第四实施方式的中间轴85H中,曲率半径C2H大于曲率半径 C1H。因此,当在一次碰撞时在中间轴85H产生弯曲应力时,第一冲击吸收部15H进行变形(弯曲),而第二冲击吸收部12H不变形。
该情况下,由于下轴1H移动溃缩行程S即移动至止挡件16H处,因此,第二冲击吸收部12H进入上轴2H中。
另外,第一冲击吸收部15H的槽3H未必呈上述形状。也可以是,例如,第一连接面36H和第二连接面37H不借助底面35H地相连。即,也可以是,在利用与径向垂直的平面将中间轴85H剖切得到的截面中,第一冲击吸收部 15H的与槽3H的底相对应的位置的表面描绘出半圆。而且,也可以不存在第一连接面36H和第二连接面37H。即,也可以是,第一侧面31H和第二侧面33H 直接与底面35H相连。
另外,第一冲击吸收部15H所具有的槽3H的数量未必是附图所示那样的数量。第一冲击吸收部15H只要具有至少一个槽3H即可。
另外,第一冲击吸收部15H的与凸部4H相对应的位置的直径D1H未必与基部11H的直径相等。直径D1H只要至少大于第一冲击吸收部15H的与槽3H 的底相对应的位置的直径D2H、且小于下嵌合部17H的最小直径D4H即可。直径D1H既可以小于基部11H的直径,也可以大于基部11H的直径。
如上面说明的那样,转向装置80H具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85H,其将第一万向节84和第二万向节86连结起来。中间轴85H具有:下轴1H,其为实心构件;上轴2H,其为筒状,以能够脱离下轴1H的方式与该下轴1H相连结。下轴1H具有第一冲击吸收部15H,该第一冲击吸收部15H在外周面具有槽3H。而且,在上述下轴具有止挡件,该止挡件能够限制上述下轴相对于上述上轴的轴向溃缩量。
由此,在形成第一冲击吸收部15H时不需要模具,因此,容易形成第一冲击吸收部15H。而且,第一冲击吸收部15H的变形特性与第一冲击吸收部 15H的槽3H的形状相应地变化。由于容易变更槽3H的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部15H的变形特性。因而,转向装置80H能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85H,来吸收冲击。
而且,在一次碰撞时,上轴2H相对于下轴1H移动。转向装置80H能够利用在下轴1H与上轴2H之间产生的摩擦来吸收冲击。
而且,下轴1H具有下嵌合部17H,该下嵌合部17H在外周面具有外花键部17aH。上轴2H具有上嵌合部21H,该上嵌合部21H在内周面具有内花键部 21aH。下嵌合部17H嵌于上嵌合部21H。第一冲击吸收部15H的最大外径(直径D1H)小于下嵌合部17H的最小直径D4H。
由此,在上轴2H相对于下轴1H移动时,第一冲击吸收部15H和上嵌合部 21H的内花键部21aH之间不易相互干扰。因此,转向装置80H能够抑制中间轴85H的冲击吸收能力的偏差。
而且,转向装置80H中,第一冲击吸收部15H具有多个槽3H。槽3H为环状。
由此,当弯曲应力作用于中间轴85H时,会在第一冲击吸收部15H的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部15H的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85H的冲击吸收能力得到提高。而且,由于槽3H为环状,因此,中间轴85H的弯曲方向不易受限。
而且,转向装置80H中,槽3H的最大宽度WH为1mm~3mm。在利用与径向垂直的平面将中间轴85H剖切得到的截面中,第一冲击吸收部15H的面对槽3H的表面的至少一部分描绘出曲率半径为0.2mm~1.0mm的圆弧。
由此,不会在第一冲击吸收部15H发生极端的应力集中,且第一冲击吸收部15H容易弯曲。
如上面说明的那样,第四实施方式的转向装置中,在碰撞路肩这种程度的一次碰撞等情况下,能够利用设于靠近上嵌合部21H的部分的扭曲方向的缓冲部来吸收冲击。在全幅碰撞的情况下,通过下轴1H相对于上轴2H移动至止挡件16H处,能够吸收冲击。而且,在偏位碰撞的情况下,通过第一冲击吸收部15H在多个槽3H处进行弯折,且下轴1H进入周围零部件的间隙,能够吸收冲击。
因而,能够基于车体在各种碰撞时的动作,调整上轴2H的溃缩行程S。因此,能够利用中间轴适当地缓和冲击的传递。
第五实施方式
图45是第五实施方式的转向装置的立体图。图46是第五实施方式的中间轴的立体图。图47是第五实施方式的中间轴的剖视图。图48是将第一轴的第一冲击吸收部和第一嵌合部放大后的剖视图。图49是将第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。图50是将第一轴的第二冲击吸收部放大后的剖视图。图51是沿图47中的I-I进行剖切得到的剖视图。图52是沿图47中的J -J进行剖切得到的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图46所示,中间轴85I具有第一轴1I和第二轴2I。
第一轴1I为呈大致圆柱状的实心构件。第一轴1I例如由机械构造用碳素钢(SC材料)S35C形成。如图47所示,第一轴1I具有基部11I、第二冲击吸收部12I、基部13I、第一冲击吸收部15I和第一嵌合部17I。
基部11I固定于第一万向节84。基部11I的直径为恒定。第二冲击吸收部 12I位于基部11I的前方。第二冲击吸收部12I在第一轴1I的轴向上位于比第一轴1I的中央靠后方侧的位置。基部13I位于第二冲击吸收部12I的前方。基部13I的直径为恒定,且与基部11I的直径相等。第一冲击吸收部15I位于基部13I 的前方。第一冲击吸收部15I在第一轴1I的轴向上位于第一轴1I的中央。第一嵌合部17I位于第一轴1I的前方端部。第一嵌合部17I在外周面具有锯齿部 17aI。而且,如图47所示,第一嵌合部17I在前方侧的端面具有凹部170I。另外,锯齿部17aI也可以是花键部。
下面的说明中,将第一轴1I的轴向仅记作轴向,将与轴向正交的方向记作径向。图47~图50是利用与径向正交的平面将第一轴1I剖切所得到的截面。
如图48所示,第一冲击吸收部15I具有多个槽3I和多个凸部4I。槽3I为环状。槽3I例如通过切削来形成。多个槽3I在轴向上等间隔地配置。凸部4I位于两个槽3I之间。第一冲击吸收部15I的与凸部4I相对应的位置的直径D1I与基部11I和基部13I的直径都相等。而且,直径D1I小于第一嵌合部17I的最小直径D4I。最小直径D4I为第一嵌合部17I的与锯齿部17aI的谷相对应的位置的直径。另外,直径D1I未必与基部11I的直径相等。直径D1I只要至少大于第一冲击吸收部15I的与槽3I的底相对应的位置的直径D2I、且小于第一嵌合部 17I的最小直径D4I即可。
如图49所示,第一冲击吸收部15I中,作为面对槽3I的表面,具有第一侧面31I、第二侧面33I、底面35I、第一连接面36I和第二连接面37I。第一侧面 31I和第二侧面33I与轴向垂直。即,第二侧面33I与第一侧面31I平行。底面 35I位于第一侧面31I与第二侧面33I之间。第一侧面31I相对于底面35I位于后方,第二侧面33I相对于底面35I位于前方。底面35I为曲面。第一连接面36I 是将第一侧面31I和底面35I连起来的曲面。第二连接面37I是将第二侧面33I 和底面35I连起来的曲面。
槽3I的最大宽度WI优选为1mm~3mm。槽3I的最大宽度WI被设定为:在第一冲击吸收部15I弯曲的情况下,第一冲击吸收部15I不会断裂。槽3I的最大宽度WI被设定为:在第一冲击吸收部15I弯曲的情况下,在第一冲击吸收部15I断裂之前,相邻的凸部4I相接触。图49所示的截面中,第一连接面36I 和第二连接面37I描绘出相同的圆弧(下面称为第一圆弧)。第一圆弧的曲率半径C1I优选为0.2mm~1.0mm。第五实施方式的曲率半径C1I例如为0.3mm。
第一冲击吸收部15I被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。在第一轴 1I由S35C形成的情况下,第一冲击吸收部15I的与槽3I的底相对应的位置的直径D2I约为14mm~16mm。直径D2I由图49所示的槽3I的深度HI来定。
如图50所示,第二冲击吸收部12I具有小径部125I、第一连接部121I和第二连接部129I。小径部125I为圆柱状。小径部125I的直径D3I小于图48所示的直径D2I。小径部125I在轴向上的长度LI大于槽3I的最大宽度WI。第一连接部121I将基部11I和小径部125I连接起来。第二连接部129I将基部13I和小径部 125I连接起来。图50所示的截面中,第一连接部121I和第二连接部129I的表面描绘出相同的圆弧(下面称为第二圆弧)。第二圆弧的曲率半径C2I大于第一圆弧的曲率半径C1I。曲率半径C2I优选为5mm以上。曲率半径C2I例如为8mm。
第二冲击吸收部12I被设计为:例如在约为150Nm~250Nm的扭矩的作用下会变形。在中间轴85I由S35C形成的情况下,直径D3I约为13mm~ 15.5mm。第五实施方式中,直径D3I例如为13mm。
如图47所示,第二轴2I为筒状。第二轴2I例如由机械构造用碳素钢钢管 (STKM材料)形成。第二轴2I具有第二嵌合部21I、大径部23I和基部25I。
第二嵌合部21I配置在第二轴2I的后方端部。第一嵌合部17I插入于第二嵌合部21I。第二嵌合部21I在内周面具有锯齿部21aI。锯齿部21aI与锯齿部 17aI相啮合。另外,锯齿部21aI也可以是花键部。
如图51所示,在与轴向正交的截面中,第一嵌合部17I的外形描绘出圆形。图51所示的截面中,第二嵌合部21I的外形描绘出椭圆形。如图52所示,与轴向正交的截面中的不同于图51的截面中,第一嵌合部17I的外形描绘出椭圆形。图52所示的截面中,第二嵌合部21I的外形描绘出圆形。另外,为了进行说明,夸张地描绘了图51中的第二嵌合部21I和图52中的第一嵌合部 17I的形状,实际形状不同于此。实际上,锯齿部21aI的所有的齿都分别位于锯齿部17aI的两个齿之间。即,图51中的位于左侧和右侧的锯齿部21aI的齿虽然未与锯齿部17aI的齿相接触,但都位于锯齿部17aI的两个齿之间。图52 中的位于上侧和下侧的锯齿部21aI的齿虽然未与锯齿部17aI的齿相接触,但都位于锯齿部17aI的两个齿之间。
在对中间轴85I进行组装时,使第一嵌合部17I的一部分插入于第二嵌合部21I。然后,在与凹部170I相对应的位置,从两个方向对第一嵌合部17I和第二嵌合部21I进行施压。之后,继续将第一嵌合部17I向第二嵌合部21I中推压。由此,形成图51和图52所示的截面形状。另外,第一嵌合部17I和第二嵌合部21I的上述这样的连结方法有时被称为椭圆嵌合。
能够利用在第一嵌合部17I与第二嵌合部21I的接触部分产生的摩擦,限制第二嵌合部21I相对于第一嵌合部17I的移动。即,在通常使用时(未发生碰撞时),第二嵌合部21I不会相对于第一嵌合部17I移动。另一方面,在碰撞时,对第二轴2I施加了轴向规定负荷的情况下,第二嵌合部21I会相对于第一嵌合部17I移动。规定负荷例如约为1kN~3kN。即,第二轴2I以在碰撞时能够脱离第一轴1I的方式与该第一轴1I相连结。能够利用第二嵌合部21I与第一嵌合部17I之间的摩擦来吸收冲击。
大径部23I配置在第二嵌合部21I的前方。大径部23I的外径为恒定。大径部23I的外径大于第二嵌合部21I的外径。
基部25I配置在第二轴2I的前方端部。基部25I固定于第二万向节86。基部25I的外径为恒定。基部25I的外径与第二嵌合部21I的外径相等。
图53是第一轴进入第二轴中之后的中间轴的立体图。图54是第一轴弯曲后的中间轴的立体图。
当车辆遭碰撞时,会对转向齿轮88施加负荷。施加于转向齿轮88的负荷会经第二万向节86传给第二轴2I。在车辆的整个正面撞击碰撞对象的情况 (全幅碰撞的情况)下,大多会对第二轴2I施加轴向负荷。在全幅碰撞的情况下,通过像图53所示的那样,第二轴2I相对于第一轴1I移动,能够吸收冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
另一方面,在车辆正面的一部分撞击碰撞对象的情况(偏位碰撞的情况) 下,大多会对第二轴2I施加非轴向的负荷。因此,第二轴2I无法笔直地相对于第一轴1I移动。在偏位碰撞的情况下,会在中间轴85I产生弯曲应力。此时,会在第一连接面36I和第二连接面37I发生应力集中,从而,像图54所示的那样,第一冲击吸收部15I以第一连接面36I和第二连接面37I为起点进行弯曲。槽3I的径向一侧扩宽,槽3I的径向另一侧缩窄。在槽3I缩窄的那侧,凸部4I 同与之相邻的凸部4I相接触。弯曲后的中间轴85I进入中间轴85I的周围零部件的间隙。通过第一冲击吸收部15I进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
第一冲击吸收部15I具有多个槽3I,因此,当弯曲应力作用于中间轴85I 时,会在第一冲击吸收部15I的多个部分发生应力集中。因此,第一冲击吸收部15I的进行变形的部分的范围容易变大,因此,中间轴85I的冲击吸收能力得到提高。
对中间轴85I而言,有时会产生因一次碰撞导致的弯曲应力,并且,在车辆骑上路肩等情况下,有时会被输入较大扭矩(扭力)。因此,针对中间轴85I要求能够抑制在受到较大扭矩时的破损,并且能够在一次碰撞时吸收冲击。
第五实施方式的中间轴85I中,直径D3I小于直径D2I。因此,在车辆骑上路肩等情况下,第二冲击吸收部12I会进行变形(扭曲)。通过第二冲击吸收部12I进行变形,能够吸收被输入给中间轴85I的能量。能够利用第二冲击吸收部12I来吸收能量,因此,能够抑制第一冲击吸收部15I的变形。
另一方面,第五实施方式的中间轴85I中,曲率半径C2I大于曲率半径 C1I。因此,当在一次碰撞时在中间轴85I产生弯曲应力时,第一冲击吸收部 15I会变形(弯曲),而第二冲击吸收部12I不变形。
另外,也可以是,第一嵌合部17I和第二嵌合部21I的连结方法为使用树脂涂层滑动体来实现的连结方法、或使用滚动体来实现的连结方法。使用树脂涂层滑动体来实现的连结方法为使具有润滑覆膜的第一嵌合部17I嵌于第二嵌合部21I的方法。润滑覆膜例如通过下述方法来形成:在第一嵌合部17I 的外周面涂合成树脂,然后,在此之上再涂布油脂。由此,能够降低第一嵌合部17I与第二嵌合部21I的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。另外,润滑覆膜也可以设于第二嵌合部21I,还可以设于第一嵌合部17I和第二嵌合部21I这两者。而且,使用滚动体来实现的连结方法为借助滚动体将第一嵌合部17I和第二嵌合部21I连结起来的方法。作为滚动体的例子,能够列举出滚珠或辊。作为滚动体,也可以将滚珠和辊进行组合。由此,能够降低第一嵌合部17I与第二嵌合部21I的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。
如上面说明的那样,转向装置80I具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85I,其将第一万向节84和第二万向节86连结起来。中间轴85I具有:第一轴1I,其为实心构件;及第二轴2I,其为筒状,以能够脱离第一轴1I的方式与该第一轴1I相连结。第一轴 1I具有第一冲击吸收部15I,该第一冲击吸收部15I在外周面具有槽3I。
由此,在形成第一冲击吸收部15I时不需要模具,因此,容易形成第一冲击吸收部15I。而且,第一冲击吸收部15I的变形特性与第一冲击吸收部15I 的槽3I的形状相应地变化。由于容易变更槽3I的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部15I的变形特性。因而,转向装置80I能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85I,来吸收冲击。
而且,在一次碰撞时,第二轴2I相对于第一轴1I移动。转向装置80I能够利用在第一轴1I与第二轴2I之间产生的摩擦来吸收冲击。
而且,第一轴1I具有第一嵌合部17I,该第一嵌合部17I在外周面具有锯齿部17aI。第二轴2I具有第二嵌合部21I,该第二嵌合部21I在内周面具有锯齿部21aI。第一嵌合部17I嵌于第二嵌合部21I。第一冲击吸收部15I的最大外径 (直径D1I)小于第一嵌合部17I的最小直径D4I。
由此,在第二轴2I相对于第一轴1I移动时,第一冲击吸收部15I和第二嵌合部21I的锯齿部21aI之间不易相互干扰。因此,转向装置80I能够抑制中间轴85I的冲击吸收能力的偏差。
第五实施方式的第一变形例
图55是将第五实施方式的第一变形例的第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第五实施方式的第一变形例中,如图55所示,在第一冲击吸收部15J设有覆盖构件5I。覆盖构件5I覆盖第一冲击吸收部15J的面对槽3I的表面(第一侧面31I、第二侧面33I、底面35I、第一连接面36I和第二连接面37I)。即,覆盖构件5I覆盖槽3I的内周面。而且,覆盖构件5I还覆盖第一冲击吸收部15J的、比槽3I靠外侧的表面即主表面150I。即,第五实施方式的第一变形例中,覆盖构件5I覆盖第一冲击吸收部15J的整个表面。覆盖构件5I为防锈覆膜。覆盖构件5I例如含有锌或镍等。换言之,对第一冲击吸收部15J的表面实施了镀锌或镀镍等。
另外,覆盖构件5I未必覆盖第一冲击吸收部15J的整个表面。覆盖构件5I 只要覆盖第一冲击吸收部15J的面对槽3I的表面的至少一部分即可。优选的是,覆盖构件5I至少覆盖底面35I、第一连接面36I和第二连接面37I。而且,也可以是,覆盖构件5I例如为油脂。该情况下,油脂的粘度高较佳。
如上所述,第五实施方式的第一变形例的转向装置80I具有覆盖构件5I,该覆盖构件5I覆盖第一冲击吸收部15J的面对槽3I的表面的至少一部分。覆盖构件5I为防锈覆膜。
第一冲击吸收部15J被设计为:能够传递规定扭矩(例如300Nm)。具有槽3I的第一冲击吸收部15J中,与槽3I相对应的部分的应对扭矩的强度较低。虽然第一冲击吸收部15J是考虑足够的安全系数来设计的,但是,当第一冲击吸收部15J生锈时,存在第一冲击吸收部15J无法耐受规定扭矩的可能性。相对于此,第一冲击吸收部15J中,能够利用覆盖构件5I来抑制面对槽3I的表面生锈。能够抑制第一冲击吸收部15J的与槽3I相对应的部分的强度降低。第五实施方式的第一变形例特别是在被配置在可能会被雨等水淋到的场所的情况下是有效的。
而且,覆盖构件5I覆盖第一冲击吸收部15J的、比槽3I靠外侧的表面即主表面150I。
如上所述,在对中间轴85I施加了轴向规定负荷的情况下,第一轴1I和第二轴2I相对移动。当对中间轴85I还施加了弯矩时,存在第二轴2I卡在第一冲击吸收部15J的可能性。相对于此,通过利用覆盖构件5I覆盖主表面150I,从而,能够降低第二轴2I与第一冲击吸收部15J之间的摩擦。因此,即使在第二轴2I与第一冲击吸收部15J相接触的情况下,第二轴2I也不易卡在第一冲击吸收部15J。因此,第二轴2I的移动较顺畅。
第五实施方式的第二变形例
图56是将第五实施方式的第二变形例的第一冲击吸收部放大后的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第五实施方式的第二变形例中,如图56所示,填充构件6I设于槽3I。例如,填充构件6I配置于所有的这些多个槽3I。例如,填充构件6I的深度与槽 3I的深度HI(参照图49)相等。填充构件6I优选为树脂或橡胶。而且,填充构件6I优选为作为独立气泡体的橡胶。填充构件6I的杨氏模量小于第一冲击吸收部15K的杨氏模量。在对第一冲击吸收部15K施加弯矩时,填充构件6I 容易变形。
另外,也可以是,填充构件6I的深度小于槽3I的深度HI(参照图49)。即,也可以是,被填埋在某一个槽3I的填充构件6I的体积小于该槽3I的体积。优选的是,填充构件6I覆盖底面35I、第一连接面36I和第二连接面37I。而且,也可以是,针对槽3I设置填充构件6I以及第五实施方式的第一变形例中说明的覆盖构件5I这两者。即,也可以是,由覆盖构件5I覆盖第一冲击吸收部15K,且由填充构件6I覆盖覆盖构件5I。而且,也可以是,填充构件6I例如为油脂。该情况下,油脂的粘度高较佳。
如上所述,第五实施方式的第二变形例的转向装置80I具有配置于槽3I 的填充构件6I。
第五实施方式的第二变形例的第一冲击吸收部15K中,因填充构件6I的作用,使得水不易进入槽3I中。因此,能够抑制第一冲击吸收部15K的面对槽3I的表面生锈。能够抑制第一冲击吸收部15K的与槽3I相对应的部分的强度降低。第五实施方式的第二变形例特别是在被配置在可能会被雨等水淋到的场所的情况下是有效的。
而且,填充构件6I为树脂。由此,填充构件6I不易妨碍到第一冲击吸收部15K的变形。
而且,填充构件6I为橡胶。由此,填充构件6I不易妨碍到第一冲击吸收部15K的变形。
而且,填充构件6I为独立气泡体。由此,能够抑制第一冲击吸收部15K 的重量增加。
而且,填充构件6I的体积与槽3I的体积相同。
由此,槽3I被填充构件6I所填满,因此,第一冲击吸收部15K的外周面较平滑。能够降低第二轴2I与第一冲击吸收部15K之间的摩擦。因此,即使在第二轴2I与第一冲击吸收部15K相接触的情况下,第二轴2I也不易卡在第一冲击吸收部15K。因此,第二轴2I的移动较顺畅。
第五实施方式的第三变形例
图57是第五实施方式的第三变形例的中间轴的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第五实施方式的第三变形例中,如图57所示,第一轴1I位于第二轴2I的前方。第一轴1I具有止挡件14I和基部19I。止挡件14I从基部13I的外周面沿径向突出。止挡件14I与基部13I形成为一体。从轴向上看,止挡件14I与第二嵌合部21I的端面重叠。止挡件14I位于第一冲击吸收部15I的后方。因此,从第二嵌合部21I的端面至止挡件14I的距离小于从第二嵌合部21I的端面至第一冲击吸收部15I的距离。基部19I位于第一冲击吸收部15I的前方,且与第二万向节86相连接。基部19I的直径为恒定,且与基部11I的直径相等。
当第一轴1I和第二轴2I相对移动时,止挡件14I会与第二嵌合部21I的端面相接触。止挡件14I能够限制第一轴1I和第二轴2I的相对移动量。止挡件14I 位于第一冲击吸收部15I的后方,因此,在第一冲击吸收部15I进入第二轴2I 中之前,止挡件14I与第二嵌合部21I相接触。因此,第一轴1I能够在相对于第二轴2I移动之后进行弯曲。
另外,也可以是,止挡件14I设于第二轴2I。例如,止挡件14I只要设于第二轴2I的内周面,且从轴向上看与第一嵌合部17I重叠即可。在上述这样的情况下,优选的是,从第一嵌合部17I的端面至止挡件14的距离小于从第二嵌合部21I的端面至第一冲击吸收部15I的距离。由此,在第一冲击吸收部15I 进入第二轴2I中之前,第一嵌合部17I与止挡件14I相接触。因此,第一轴1I 能够在相对于第二轴2I移动之后进行弯曲。
另外,也可以是,止挡件14I通过焊接等与基部13I相连接。也可以是,将C形止挡圈或E形止挡圈用作止挡件14I。
如上所述,中间轴85L具有能够限制第一轴1I和第二轴2I的相对移动量的止挡件14I。
由此,能够调节第一轴1I和第二轴2I的相对移动量,因此,能够防止第二轴2I被施加过大负荷。
第六实施方式
图58是第六实施方式的转向装置的立体图。图59是第六实施方式的中间轴的侧视图。图60是第六实施方式的中间轴的剖视图。图61是图60中的第一冲击吸收部的放大图。图62是图60中的槽的放大图。图63是图60中的第二冲击吸收部的放大图。
下面的说明中,将中间轴85M的轴向仅记作轴向,将与轴向正交的方向记作径向。图60~图63是利用与径向正交的平面将中间轴85M剖切所得到的截面。
中间轴85M为呈大致圆柱状的空心构件。中间轴85M例如由机械构造用碳素钢钢管(STKM材料)形成。中间轴85M优选由STKM12B(JIS G 3445) 形成。STKM12B的拉伸强度为340MPa以上,管轴直角方向的伸长率为20%以上。因此,中间轴85M容易扭曲且不易压弯。也可以是,中间轴85M由 STKM13A或STKM15A(JIS G 3445)等形成。如图60所示,中间轴85M具有孔10M。中间轴85M的内径D10M(孔10M的直径)在轴向全长范围内为恒定。内径D10M优选为9mm~15mm。第六实施方式的内径D10M例如为 9.4mm。内径D10M的公差范围优选为±0.1mm以内。
如图59和图60所示,中间轴85M具有基部11M、第一冲击吸收部15M、基部16M、第二冲击吸收部17M和基部19M。
基部11M与第一万向节84相连接。基部11M为圆柱状,基部11M的外径为恒定。基部11M具有外径D1M。外径D1M优选为15mm~18mm。第六实施方式的外径D1M例如为16.8mm。外径D1M的公差范围优选为+0.2mm以内。基部11M的壁厚T1M为3.7mm。第一冲击吸收部15M位于基部11M的前方。第一冲击吸收部15M在中间轴85M的轴向上位于中间轴85M的中央。基部 16M位于第一冲击吸收部15M的前方。基部16M的外径为恒定,且与外径D1M 相等。第二冲击吸收部17M位于基部16M的前方。第二冲击吸收部17M位于比中间轴85M的中央靠前方侧的位置。基部19M与第二万向节86相连接。基部19M的外径为恒定,且与外径D1M相等。
如图61所示,第一冲击吸收部15M具有多个槽3M和多个凸部4M。槽3M 为环状。槽3M例如是通过对机械构造用碳素钢钢管的外周面进行切削来形成的。多个槽3M在轴向上等间隔地配置。凸部4M位于两个槽3M之间。第一冲击吸收部15M的与凸部4M相对应的位置的外径同外径D1M相等。
如图61所示,第一冲击吸收部15M中,作为面对槽3M的表面,具有第一侧面31M、第二侧面33M、底面35M、第一连接面36M和第二连接面37M。第一侧面31M和第二侧面33M与轴向垂直。即,第二侧面33M与第一侧面31M 平行。底面35M位于第一侧面31M与第二侧面33M之间。第一侧面31M相对于底面35M位于后方,第二侧面33M相对于底面35M位于前方。底面35M为曲面。第一连接面36M是将第一侧面31M和底面35M连起来的曲面。第二连接面37M是将第二侧面33M和底面35M连起来的曲面。
第一冲击吸收部15M被设计为:能够传递例如300Nm的扭矩。第一冲击吸收部15M所能够传递的扭矩由第一冲击吸收部15M的与槽3M相对应的位置的外径D2M来定(由图62所示的槽3M的深度HM来定)。外径D2M优选为 15.5mm~16.5mm。第六实施方式的外径D2M例如为16mm。
槽3M的最大宽度WM优选为1mm~3mm。槽3M的最大宽度WM被设定为:在第一冲击吸收部15M弯曲的情况下,第一冲击吸收部15M不会断裂。槽3M的最大宽度WM被设定为:在第一冲击吸收部15M弯曲的情况下,在第一冲击吸收部15M断裂之前,相邻的凸部4M相接触。图62所示的截面中,第一连接面36M和第二连接面37M描绘出相同的圆弧(下面称为第一圆弧)。第一圆弧的曲率半径C1M优选为0.2mm~1.0mm(第一圆弧的曲率优选为 1.0mm-1~5.0mm-1)。第六实施方式的曲率半径C1M例如为0.3mm(第一圆弧的曲率为10/3mm-1)。
如图63所示,第二冲击吸收部17M具有小径部175M、第一连接部171M 和第二连接部179M。小径部175M、第一连接部171M和第二连接部179M例如是通过对机械构造用碳素钢钢管的外周面进行切削来形成的。小径部 175M、第一连接部171M和第二连接部179M的算术平均粗糙度(Ra)优选为 6.3μm以下。第六实施方式的算术平均粗糙度(Ra)例如为3.2μm。由此,在小径部175M扭曲时,不易在小径部175M产生剪切。
小径部175M为圆柱状,小径部175M的外径为恒定。小径部175M具有外径D3M。外径D3M小于外径D1M。第二冲击吸收部17M被设计为:例如在约为150Nm~250Nm的扭矩的作用下会变形。因此,外径D3M优选为14mm~ 16mm。第六实施方式中,外径D3M例如为15mm。外径D3M的公差范围优选为±0.05mm以内。图63所示的小径部175M的壁厚T3M为2.8mm。壁厚T3M 优选为外径D3M的10%~20%。即,第六实施方式中,壁厚T3M优选为 1.5mm~3.0mm。由此,能够抑制小径部175M的压弯,且小径部175M容易扭曲。小径部175M在轴向上的长度LM大于槽3M的最大宽度WM。长度LM 优选为10mm~50mm。第六实施方式的长度LM例如为15mm。长度LM越大,小径部175M越容易扭曲。若长度LM更大一些的话,则也可以是,中间轴85M 由管轴直角方向的伸长率小于STKM12B的伸长率的材料形成。另一方面,长度LM越小,越容易形成小径部175M。
第一连接部171M将基部16M和小径部175M连接起来。第一连接部171M 的外径随着朝向小径部175M去而变小。第二连接部179M将基部19M和小径部175M连接起来。第二连接部179M的外径随着朝向小径部175M去而变小。图62所示的截面中,第一连接部171M和第二连接部179M的表面描绘出相同的圆弧(下面称为第二圆弧)。第二圆弧的曲率半径C2M大于第一圆弧的曲率半径C1M(第二圆弧的曲率小于第一圆弧的曲率)。曲率半径C2M优选为 2mm以上(第二圆弧的曲率优选为0.5mm-1以下)。曲率半径C2M例如为8mm (第二圆弧的曲率为0.125mm-1)。
图64是弯曲后的中间轴的侧视图。在车辆的一次碰撞时,会对转向齿轮 88施加负荷。因施加于转向齿轮88的负荷,会在中间轴85M产生弯曲应力。而且,对中间轴85M而言,有时会产生因一次碰撞导致的弯曲应力,并且,在车辆骑上路肩等情况下,有时会被输入较大扭矩(扭力)。因此,针对中间轴85M要求能够抑制在受到较大扭矩时的破损,并且能够在一次碰撞时吸收冲击。
中间轴85M中,第一冲击吸收部15M和第二冲击吸收部17M比其他部分容易变形。如上所述,图63所示的曲率半径C2M大于图62所示的曲率半径 C1M。因此,在中间轴85M产生弯曲应力的情况下,第一冲击吸收部15M会以容易发生应力集中的第一连接面36M和第二连接面37M为起点进行弯曲。槽3M的径向一侧扩宽,槽3M的径向另一侧缩窄。在槽3M缩窄的那侧,凸部 4M同与之相邻的凸部4M相接触。弯曲后的中间轴85M进入中间轴85M的周围零部件的间隙。通过第一冲击吸收部15M进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
另一方面,中间轴85M的外径在小径部175M处为最小。因此,在中间轴85M被输入较大扭矩时,第二冲击吸收部17M会进行变形(扭曲)。通过第二冲击吸收部17M进行变形,能够吸收被输入给中间轴85M的能量。由于利用第二冲击吸收部17M来吸收能量,因此,能够抑制第一冲击吸收部15M的变形。因此,能够确保第一冲击吸收部15M的、针对弯曲应力所设计的变形特性。另外,需求的是:通过第二冲击吸收部17M进行变形(扭曲)所吸收的能量例如约为300J~500J。
另外,中间轴85M未必由机械构造用碳素钢钢管形成,也可以由其他材料来形成。但为了容易制造,理想的是,中间轴85M由呈圆筒状的材料形成。
另外,第一冲击吸收部15M的槽3M未必呈上述形状。也可以是,例如,第一连接面36M和第二连接面37M不借助底面35M地相连。即,也可以是,在利用与径向垂直的平面将中间轴85M剖切得到的截面中,第一冲击吸收部 15M的与槽3M的底相对应的位置的表面描绘出半圆。而且,也可以不存在第一连接面36M和第二连接面37M。即,也可以是,第一侧面31M和第二侧面 33M直接与底面35M相连。
另外,第一冲击吸收部15M所具有的槽3M的数量未必是附图所示那样的数量。第一冲击吸收部15M只要具有至少一个槽3M即可。也可以是,第一冲击吸收部15M的与凸部4M相对应的位置的外径未必与外径D1M相等,其只要至少大于外径D2M即可。
另外,也可以是,中间轴85M具有多个构件。也可以是,例如,中间轴 85M具有第一轴和与该第一轴相连结的第二轴。在上述这样的情况下,只要是第一轴和第二轴中的至少一者具有上述中间轴85M的结构即可。换言之,第六实施方式中,中间轴85M为第一轴。
如上面说明的那样,转向装置80M具有:第一万向节84;第二万向节86,其配置在比第一万向节84靠前方侧处;及中间轴85M,其位于第一万向节84 与第二万向节86之间。中间轴85M为在轴向全长范围内其内径为恒定的空心构件。中间轴85M具有第一冲击吸收部15M,该第一冲击吸收部15M在外周面具有槽3M。
由此,第一冲击吸收部15M能够通过切削加工等来形成,因此,在形成第一冲击吸收部15M时不需要模具。因此,容易形成第一冲击吸收部15M。而且,第一冲击吸收部15M的变形特性与第一冲击吸收部15M的槽3M的形状相应地变化。由于容易通过变更切削范围来变更槽3M的形状,因此,容易调整第一冲击吸收部15M的变形特性。因而,转向装置80M能够利用能够容易被制造且能够容易地变更变形特性的中间轴85M,来吸收冲击。
而且,中间轴85M具有第二冲击吸收部17M,该第二冲击吸收部17M的外径D3M小于第一冲击吸收部15M的与槽3M的底相对应的位置的外径 D2M。
由此,在较大扭矩作用于中间轴85M的情况下,能够通过第二冲击吸收部17M进行变形来吸收能量。另一方面,能够抑制第一冲击吸收部15M的变形。因此,能够确保第一冲击吸收部15M的设计的变形特性。其结果,在车辆发生碰撞时,中间轴85M能够发挥规定的冲击吸收能力。
而且,在利用与径向垂直的平面将中间轴85M剖切得到的截面中,第一冲击吸收部15M的面对槽3M的表面的至少一部分描绘出第一圆弧,第二冲击吸收部17M的表面的至少一部分描绘出第二圆弧。第二圆弧的曲率半径C2M 大于第一圆弧的曲率半径C1M。
由此,在中间轴85M产生弯曲应力时,与第二冲击吸收部17M相比,容易在第一冲击吸收部15M发生应力集中。因此,中间轴85M以第一冲击吸收部15M为起点进行弯曲,而不是以第二冲击吸收部17M为起点弯曲。因而,在车辆发生碰撞时,中间轴85M能够发挥规定的冲击吸收能力。
而且,第二冲击吸收部17M的最小壁厚(壁厚T3M)为第二冲击吸收部 17M的外径D3M的10%~20%。
由此,能够抑制第二冲击吸收部17M的压弯,且第二冲击吸收部17M容易扭曲。因此,中间轴85M的冲击吸收能力得到提高。
第六实施方式的第一变形例
图65是第六实施方式的第一变形例的中间轴的立体图。图66是第六实施方式的第一变形例的中间轴的剖视图。图67是将第一轴的第一冲击吸收部和第一嵌合部放大后的剖视图。图68是沿图66中的K-K进行剖切得到的剖视图。图69是沿图66中的L-L进行剖切得到的剖视图。另外,针对与上述第一实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
如图65所示,中间轴85N具有第一轴1M和第二轴2M。
如图66所示,第一轴1M为呈大致圆柱状的空心构件。第一轴1M由机械构造用碳素钢钢管形成。第一轴1M具有基部13M和第一嵌合部18M。
第二冲击吸收部17M位于基部11M的前方。第二冲击吸收部17M在轴向上位于比第一轴1M的中央靠后方侧的位置。基部13M位于第二冲击吸收部 17M的前方。基部13M的外径为恒定,且与外径D1M相等。第一冲击吸收部 15M位于基部13M的前方。第一冲击吸收部15M在第一轴1M的轴向上位于第一轴1M的中央。第一嵌合部18M位于第一轴1M的前方端部。第一嵌合部18M 在外周面具有锯齿部18aM。如图67所示,外径D1M小于第一嵌合部18M的最小外径D4M。最小外径D4M为第一嵌合部18M的与锯齿部18aM的谷相对应的位置的外径。而且,如图66所示,第一嵌合部18M在前方端面具有凹部 180M。另外,锯齿部18aM也可以是花键部。
就第一轴1M的制造工序而言,在形成第一嵌合部18M之后,通过切削来形成第二冲击吸收部17M。然后,在形成第二冲击吸收部17M之后,对第一轴1M实施树脂涂敷。之后,对第一轴1M实施剃刮加工。假设在树脂涂敷之后再进行切削的情况下,存在切削粉混入树脂涂层的可能性。在上述这样的情况下,在第一轴1M和第二轴2M相对移动时,存在摩擦增大,产生粘滑现象(因重复摩擦和滑动导致的振动)的可能性。相对于此,在第一轴1M 的制造工序中,在树脂涂敷之前进行用于形成第二冲击吸收部17M的切削,因此,能够抑制切削粉混入树脂涂层。因此,能够抑制第一轴1M和第二轴 2M相对移动时的粘滑现象。
如图66所示,第二轴2M为筒状。第二轴2M例如由机械构造用碳素钢钢管形成。第二轴2M具有第二嵌合部21M、大径部23M和基部25M。
第二嵌合部21M配置在第二轴2M的后方端部。第一嵌合部18M插入于第二嵌合部21M。第二嵌合部21M在内周面具有锯齿部21aM。锯齿部21aM与锯齿部18aM相啮合。另外,锯齿部21aM也可以是花键部。
如图68所示,在与轴向垂直的截面中,第一嵌合部18M的外形描绘出圆形。图68所示的截面中,第二嵌合部21M的外形描绘出椭圆形。如图69所示,与轴向垂直的截面中的不同于图68的截面中,第一嵌合部18M的外形描绘出椭圆形。图69所示的截面中,第二嵌合部21M的外形描绘出圆形。另外,为了进行说明,夸张地描绘了图68中的第二嵌合部21M和图69中的第一嵌合部 18M的形状,实际形状不同于此。实际上,锯齿部21aM的所有的齿都分别位于锯齿部18aM的两个齿之间。即,图68中的位于左侧和右侧的锯齿部21aM 的齿虽然未与锯齿部18aM的齿相接触,但都位于锯齿部18aM的两个齿之间。图69中的位于上侧和下侧的锯齿部21aM的齿虽然未与锯齿部18aM的齿相接触,但都位于锯齿部18aM的两个齿之间。
在对中间轴85N进行组装时,使第一嵌合部18M的一部分插入于第二嵌合部21M。然后,在与凹部180M相对应的位置,从两个方向对第一嵌合部18M 和第二嵌合部21M进行施压。之后,继续将第一嵌合部18M向第二嵌合部21M 中推压。由此,形成图68和图69所示的截面形状。另外,第一嵌合部18M和第二嵌合部21M的上述这样的连结方法有时被称为椭圆嵌合。
能够利用在第一嵌合部18M与第二嵌合部21M的接触部分产生的摩擦,限制第二嵌合部21M相对于第一嵌合部18M的移动。即,在通常使用时(未发生碰撞时),第二嵌合部21M不会相对于第一嵌合部18M移动。另一方面,在碰撞时,对第二轴2M施加了轴向规定负荷的情况下,第二嵌合部21M会相对于第一嵌合部18M移动。规定负荷例如约为1kN~3kN。即,第二轴2M以在碰撞时能够脱离第一轴1M的方式与该第一轴1M相连结。能够利用第二嵌合部21M与第一嵌合部18M之间的摩擦来吸收冲击。
大径部23M配置在第二嵌合部21M的前方。大径部23M的外径为恒定。大径部23M的外径大于第二嵌合部21M的外径。
基部25M配置在第二轴2M的前方端部。基部25M固定于第二万向节86。基部25M的外径为恒定。基部25M的外径与第二嵌合部21M的外径相等。
图70是第一轴进入第二轴中之后的中间轴的立体图。图71是第一轴弯曲后的中间轴的立体图。当车辆遭碰撞时,会对转向齿轮88施加负荷。施加于转向齿轮88的负荷会经第二万向节86传给第二轴2M。在车辆的整个正面撞击碰撞对象的情况(全幅碰撞的情况)下,大多会对第二轴2M施加轴向负荷。在全幅碰撞的情况下,通过像图70所示的那样,第二轴2M相对于第一轴1M移动,能够吸收冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
另一方面,在车辆正面的一部分撞击碰撞对象的情况(偏位碰撞的情况) 下,大多会对第二轴2M施加非轴向的负荷。因此,第二轴2M无法笔直地相对于第一轴1M移动。在偏位碰撞的情况下,会在中间轴85N产生弯曲应力。此时,会在第一连接面36M和第二连接面37M(参照图62)发生应力集中,从而,像图71所示的那样,第一冲击吸收部15M以第一连接面36M和第二连接面37M为起点进行弯曲。弯曲后的中间轴85N进入中间轴85N的周围零部件的间隙。通过第一冲击吸收部15M进行弯曲,能够吸收因碰撞导致的冲击。其结果,传给方向盘81的冲击减轻。
另外,也可以是,第一嵌合部18M和第二嵌合部21M的连结方法为使用树脂涂层滑动体来实现的连结方法、或使用滚动体来实现的连结方法。使用树脂涂层滑动体来实现的连结方法为使具有润滑覆膜的第一嵌合部18M嵌于第二嵌合部21M的方法。润滑覆膜例如通过下述方法来形成:对第一嵌合部18M的外周面实施合成树脂涂敷,然后,在此之上再涂布油脂。由此,能够降低第一嵌合部18M与第二嵌合部21M的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。另外,润滑覆膜也可以设于第二嵌合部21M,还可以设于第一嵌合部18M和第二嵌合部21M这两者。而且,使用滚动体来实现的连结方法为借助滚动体将第一嵌合部18M和第二嵌合部21M连结起来的方法。作为滚动体的例子,能够列举出滚珠或辊。作为滚动体,也可以将滚珠和辊进行组合。由此,能够降低第一嵌合部18M与第二嵌合部21M的接触部分的磨损,并且能够减少摩擦阻力。
另外,中间轴85N也可以具有用于防止第一轴1M和第二轴2M过度地相对移动的止挡件。止挡件例如为呈字母C状的树脂环,其配置在第二冲击吸收部17M周围。
如上所述,中间轴85N具有以能够脱离第一轴1M的方式与该第一轴1M 相连结的筒状的第二轴2M。
由此,在一次碰撞时,第二轴2M相对于第一轴1M移动。转向装置80M 能够利用在第一轴1M与第二轴2M之间产生的摩擦来吸收冲击。
而且,第一轴1M具有第一嵌合部18M,该第一嵌合部18M在外周面具有锯齿部18aM。第二轴2M具有第二嵌合部21M,该第二嵌合部21M在内周面具有锯齿部21aM。第一嵌合部18M嵌于第二嵌合部21M。第一冲击吸收部 15M的最大外径(外径D1M)小于第一嵌合部18M的最小外径D4M。
由此,在第二轴2M相对于第一轴1M移动时,第一冲击吸收部15M和第二嵌合部21M的锯齿部21aM之间不易相互干扰。因此,转向装置80M能够抑制中间轴85N的冲击吸收能力的偏差。
第六实施方式的第二变形例
图72是第六实施方式的第二变形例的中间轴的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第六实施方式的第二变形例中,如图72所示,第一轴1M位于第二轴2M 的前方。第一轴1M具有止挡件14M。止挡件14M从基部13M的外周面沿径向突出。止挡件14M与基部13M形成为一体。从轴向上看,止挡件14M与第二嵌合部21M的端面重叠。止挡件14M位于第一冲击吸收部15M的后方。因此,从第二嵌合部21M的端面至止挡件14M的距离小于从第二嵌合部21M的端面至第一冲击吸收部15M的距离。
当第一轴1M和第二轴2M相对移动时,止挡件14M会与第二嵌合部21M 的端面相接触。止挡件14M能够限制第一轴1M和第二轴2M的相对移动量。由于止挡件14M位于第一冲击吸收部15M的后方,因此,在第一冲击吸收部 15M进入第二轴2M中之前,止挡件14M与第二嵌合部21M相接触。因此,第一轴1M能够在相对于第二轴2M移动之后进行弯曲。
另外,止挡件14M也可以设于第二轴2M。例如,止挡件14M只要设于第二轴2M的内周面,且从轴向上看与第一嵌合部18M重叠即可。在上述这样的情况下,优选的是,从第一嵌合部18M的端面至止挡件14M的距离小于从第二嵌合部21M的端面至第一冲击吸收部15M的距离。由此,在第一冲击吸收部15M进入第二轴2M中之前,第一嵌合部18M与止挡件14M相接触。因此,第一轴1M能够在相对于第二轴2M移动之后进行弯曲。
另外,也可以是,止挡件14M通过焊接等与基部13M相连接。也可以是,将C形止挡圈或E形止挡圈用作止挡件14M。
如上所述,中间轴85P具有能够限制第一轴1M和第二轴2M的相对移动量的止挡件14M。
由此,能够调节第一轴1M和第二轴2M的相对移动量,因此,能够防止第二轴2M被施加过大负荷。
第六实施方式的第三变形例
图73是将第六实施方式的第三变形例的第一冲击吸收部的槽的周边部位放大后的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第六实施方式的第三变形例中,如图73所示,在第一冲击吸收部15Q设有覆盖构件5M。覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15Q的面对槽3M的表面 (第一侧面31M、第二侧面33M、底面35M、第一连接面36M和第二连接面 37M)。即,覆盖构件5M覆盖槽3M的内周面。而且,覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15Q的、比槽3M靠外侧的表面即主表面150。即,第六实施方式的第三变形例中,覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15Q的整个表面。覆盖构件5M为防锈覆膜。覆盖构件5M例如含有锌或镍等。换言之,对第一冲击吸收部15Q的表面实施了镀锌或镀镍等。
另外,覆盖构件5M未必覆盖第一冲击吸收部15Q的整个表面。覆盖构件 5M只要覆盖第一冲击吸收部15Q的面对槽3M的表面的至少一部分即可。优选的是,覆盖构件5M至少覆盖底面35M、第一连接面36M和第二连接面37M。而且,也可以是,覆盖构件5M例如为油脂。该情况下,油脂的粘度高较佳。
如上所述,第六实施方式的第三变形例的转向装置80M具有覆盖构件 5M,该覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15Q的面对槽3M的表面的至少一部分。覆盖构件5M为防锈覆膜。
第一冲击吸收部15Q被设计为:能够传递规定扭矩(例如300Nm)。具有槽3M的第一冲击吸收部15Q中,与槽3M相对应的部分的应对扭矩的强度较低。虽然第一冲击吸收部15Q是考虑足够的安全系数来设计的,但是,当第一冲击吸收部15Q生锈时,存在第一冲击吸收部15Q无法耐受规定扭矩的可能性。相对于此,第一冲击吸收部15Q中,能够利用覆盖构件5M来抑制面对槽3M的表面生锈。能够抑制第一冲击吸收部15Q的与槽3M相对应的部分的强度降低。第六实施方式的第三变形例特别是在被配置在可能会被雨等水淋到的场所的情况下是有效的。
另外,在将覆盖构件5M应用于上述第六实施方式的第一变形例(或第六实施方式的第二变形例)的情况下,优选的是,覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15Q的、比槽3M靠外侧的表面即主表面150。如第六实施方式的第一变形例所说明的那样,在对中间轴85MC施加了轴向规定负荷的情况下,第一轴1M和第二轴2M相对移动。当对中间轴85MC还施加了弯矩时,存在第二轴2M卡在第一冲击吸收部15Q的可能性。相对于此,通过利用覆盖构件 5M覆盖主表面150,从而,能够降低第二轴2M与第一冲击吸收部15Q之间的摩擦。因此,即使在第二轴2M与第一冲击吸收部15Q相接触的情况下,第二轴2M也不易卡在第一冲击吸收部15Q。因此,第二轴2M的移动较顺畅。
第六实施方式的第四变形例
图74是将第六实施方式的第四变形例的第一冲击吸收部放大后的剖视图。另外,针对与上述实施方式中说明过的内容相同的结构要素标注相同的附图标记并省略重复的说明。
第六实施方式的第四变形例中,如图74所示,填充构件6M设于槽3M。例如,填充构件6M配置于所有的这些多个槽3M。例如,填充构件6M的深度与槽3M的深度HM(参照图62)相等。填充构件6M优选为树脂或橡胶。而且,填充构件6M优选为作为独立气泡体的橡胶。填充构件6M的杨氏模量小于第一冲击吸收部15R的杨氏模量。在对第一冲击吸收部15R施加弯矩时,填充构件6M容易变形。
另外,也可以是,填充构件6M的深度小于槽3M的深度HM(参照图62)。即,也可以是,被填埋在某一个槽3M的填充构件6M的体积小于该槽3M的体积。优选的是,填充构件6M覆盖底面35M、第一连接面36M和第二连接面 37M。而且,也可以是,针对槽3M设置填充构件6M以及第六实施方式的第三变形例中说明的覆盖构件5M这两者。即,也可以是,由覆盖构件5M覆盖第一冲击吸收部15R,且由填充构件6M覆盖覆盖构件5M。而且,也可以是,填充构件6M例如为油脂。该情况下,油脂的粘度高较佳。
如上所述,第六实施方式的第四变形例的转向装置80M具有配置于槽 3M的填充构件6M。
第六实施方式的第四变形例的第一冲击吸收部15R中,因填充构件6M的作用,使得水不易进入槽3M中。因此,能够抑制第一冲击吸收部15R的面对槽3M的表面生锈。能够抑制第一冲击吸收部15R的与槽3M相对应的部分的强度降低。第六实施方式的第四变形例特别是在被配置在可能会被雨等水淋到的场所的情况下是有效的。
而且,填充构件6M为树脂。由此,填充构件6M不易妨碍到第一冲击吸收部15R的变形。
而且,填充构件6M为橡胶。由此,填充构件6M不易妨碍到第一冲击吸收部15R的变形。
而且,填充构件6M为独立气泡体。由此,能够抑制第一冲击吸收部15R 的重量增加。
另外,在将填充构件6M应用于上述第六实施方式的第一变形例(或第六实施方式的第二变形例)的情况下,优选的是,填充构件6M的体积与槽 3M的体积相同。由此,槽3M能够被填充构件6M所填满,因此,第一冲击吸收部15R的外周面较平滑。能够降低第二轴2M与第一冲击吸收部15R之间的摩擦。因此,即使在第二轴2M与第一冲击吸收部15R相接触的情况下,第二轴2M也不易卡在第一冲击吸收部15R。因此,第二轴2M的移动较顺畅。
附图标记说明
1H、下轴;1I、1M、第一轴;10H、基部;10M、孔;11、11C、11D、 11H、11I、11M、基部;125H、125I、小径部;13H、13I、13M、基部;14I、 14M、止挡件;15、15A、15B、15D、15E、15F、15G、冲击吸收部;15C、 15H、15I、15J、15K、15M、15Q、15R、第一冲击吸收部;150、150I、主表面;16C、基部;16H、止挡件;16M、基部;17C、17M、第二冲击吸收部;17H、下嵌合部;170H、170I、凹部;171C、171M、第一连接部;175C、 175M、小径部;179C、179M、第二连接部;17aH、外花键部(外锯齿部); 17aI、锯齿部(花键部);18aM、锯齿部(花键部);180M、凹部;19、19C、 19D、19I、19M、基部;2H、上轴;2I、2M、第二轴;21H、上嵌合部;21aH、内花键部(内锯齿部);21aI、锯齿部(花键部);21aM、锯齿部(花键部); 23H、23I、23M、大径部;25H、25I、25M、基部;3、3A、3B、3C、3D (3aD、3bD、3cD、3dD、3eD、3fD、3gD、3hD、3iD、3jD、3kD)、3E(3aE、 3bE、3cE、3dE、3eE)、3F(3aF、3bF、3cF、3dF、3eF、3fF、)、3G(3aG、 3bG、3cG、3dG、3eG、3fG、3gG、3hG、3iG、3jG、3kG)、3H、3I、3M、槽;31、31B、31C、31D、31H、31I、31M、第一侧面;33、33B、33C、 33D、33H、33I、33M、第二侧面;35、35B、35C、35D、35H、35I、35M、底面;36、36B、36C、36D、36aG、36fG、36H、36I、36M、第一连接面; 37、37B、37C、37D、37aG、37fG、37H、37I、37M、第二连接面;4、4C、4D、4H、4I、4M、凸部;5I、5M、覆盖构件;6I、6M、填充构件;80、80C、 80D、80H、80I、80M、转向装置;81、方向盘;82、转向轴;82a、输入轴; 82b、输出轴;83、转向助力机构;85、85C、85D、85E、85F、85G、85H、 85I、85L、85M、85MC、85N、85P、中间轴;87、小齿轮轴;88、转向齿轮;88a、小齿轮;88b、齿条;89、拉杆;90、ECU;92、减速装置;93、电动马达;94、扭矩传感器;95、车速传感器;98、点火开关;99、电源装置。
Claims (16)
1.一种转向装置,其特征在于,
该转向装置具有:
第一万向节;
第二万向节,其配置在比所述第一万向节靠前方侧处;及
中间轴,其位于所述第一万向节与所述第二万向节之间,
所述中间轴具有第一轴和筒状的第二轴,该第二轴以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结,所述第一轴具有第一冲击吸收部,该第一冲击吸收部在外周面具有呈环状的多个槽,
所述第一冲击吸收部配置在所述第二轴的外部。
2.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述第一轴为实心构件。
3.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述第一轴具有第一嵌合部,该第一嵌合部在外周面具有锯齿部,
所述第二轴具有第二嵌合部,该第二嵌合部在内周面具有锯齿部,
所述第一嵌合部嵌于所述第二嵌合部,
所述第一冲击吸收部的最大直径小于所述第一嵌合部的最小直径。
4.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述第一轴为空心构件且其内径在轴向全长范围内为恒定。
5.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述第一轴具有第二冲击吸收部,该第二冲击吸收部的外径小于所述第一冲击吸收部的与所述槽的底相对应的位置的外径。
6.根据权利要求5所述的转向装置,其特征在于,
在利用与径向垂直的平面将所述第一轴剖切得到的截面中,所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分描绘出第一圆弧,所述第二冲击吸收部的表面的至少一部分描绘出第二圆弧,
所述第二圆弧的曲率半径大于所述第一圆弧的曲率半径。
7.根据权利要求5所述的转向装置,其特征在于,
所述第二冲击吸收部的最小壁厚为所述第二冲击吸收部的外径的10%~20%。
8.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述槽的最大宽度为1mm~3mm,
在利用与径向垂直的平面将所述中间轴剖切得到的截面中,所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分描绘出曲率半径为0.2mm~1.0mm的圆弧。
9.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述槽的宽度随着朝向所述槽的底去而变小。
10.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
所述多个槽具有第一槽和第二槽,
所述第一冲击吸收部的与所述第二槽的底相对应的位置的直径不同于所述第一冲击吸收部的与所述第一槽的底相对应的位置的直径。
11.根据权利要求1所述的转向装置,其特征在于,
该转向装置具有覆盖构件,该覆盖构件覆盖所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分,
所述覆盖构件是防锈覆膜。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的转向装置,其特征在于,
所述第一轴具有止挡件,该止挡件配置在所述第一冲击吸收部和所述第二轴之间,
所述止挡件能够限制所述第一轴与所述第二轴的相对移动量。
13.一种中间轴,其能够被用于转向装置,其特征在于,
该中间轴具有第一轴和筒状的第二轴,该第二轴以能够脱离所述第一轴的方式与所述第一轴相连结,
所述第一轴具有第一冲击吸收部,该第一冲击吸收部在外周面具有呈环状的多个槽,
所述第一冲击吸收部配置在所述第二轴的外部。
14.根据权利要求13所述的中间轴,其特征在于,
所述多个槽具有第一槽和第二槽,
所述第一冲击吸收部的与所述第二槽的底相对应的位置的直径不同于所述第一冲击吸收部的与所述第一槽的底相对应的位置的直径。
15.根据权利要求13所述的中间轴,其特征在于,
该中间轴具有覆盖构件,该覆盖构件覆盖所述第一冲击吸收部的面对所述槽的表面的至少一部分,
所述覆盖构件是防锈覆膜。
16.根据权利要求13~15中任一项所述的中间轴,其特征在于,
所述第一轴具有止挡件,该止挡件配置在所述第一冲击吸收部和所述第二轴之间,
所述止挡件能够限制所述第一轴与所述第二轴的相对移动量。
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