本發明涉及轉向裝置。
背景技術:
作為隨著方向盤的旋轉而對車輪賦予轉向角的轉向裝置的支承構造,眾所周知的是使用盒體(capsule)的技術。例如專利文獻1中記載了以下技術:如果經由盒體安裝于車體的轉向柱收到過大負荷而轉向柱被壓向車體前方,則盒體的一部分被切斷而使轉向柱向車體前方移動,保護駕駛員(操作者)免受方向盤的沖撞(二次碰撞)。
專利文獻1:日本特開2007-69800號公報
技術實現要素:
如專利文獻1中記載的技術那樣,在轉向柱經由盒體安裝于車體的情況下,如果盒體被切斷則轉向柱落下。因此,在為了保護體重較輕的操作者免受二次碰撞而減小使轉向柱向車體前方移動的脫離負荷的設定值的情況下,轉向柱容易因誤動作而落下。如果轉向柱因誤動作而落下,則此后難以進行轉向操作。因此,難以減小脫離負荷的設定值。
本發明是鑒于上述問題而完成的,其目的在于提供一種轉向裝置,即使減小使轉向柱向車體前方移動的脫離負荷的設定值,也能夠抑制轉向柱因誤動作而落下。
為了實現上述目的,本發明涉及的轉向裝置的特征在于,包括:內柱,其呈筒狀,將與方向盤連結的輸入軸以能夠旋轉的方式支承,并開設有第一孔;外柱,其呈筒狀,上述內柱的至少一部分被插入到其內側,并具有將其上述內柱插入側的一端切開而形成的縫隙;外柱支架,其固定于車體側部件而支承上述外柱,與板材的伸縮摩擦板一起緊固上述外柱;內柱支架,其由上述伸縮摩擦板支承,并開設有第二孔;安全銷,其位于橫跨上述第一孔和上述第二孔的位置,將上述內柱與上述內柱支架以能夠脫離的方式連結;以及減震器,其安裝于上述內柱支架,與上述縫隙的端部的內壁即端部內壁在上述內柱的軸向上對置。
由此,在本發明涉及的轉向裝置中,如果過大負荷施加于方向盤,則該負荷經由輸入軸傳遞到內柱,使內柱向前方移動。而由伸縮摩擦板支承的內柱支架不移動。因此,對安全銷施加剪斷力,在該負荷超過安全銷的容許剪斷力的情況下,安全銷被切斷。安全銷被切斷,則解除內柱與內柱支架的連結。內柱與內柱支架的連結被解除,而成為由內柱與外柱之間產生的摩擦力沿軸向支承內柱的狀態。由此,轉向柱中的內柱能夠向車體前方移動。此外,即使安全銷被切斷,外柱仍然由固定于車體側部件的外柱支架支承。而內柱仍然由外柱支承。因此,即使安全銷被切斷,轉向柱也不會落下。由此,即使減小使轉向柱向車體前方移動的脫離負荷的設定值,本發明涉及的轉向裝置也能夠抑制轉向柱因誤動作而落下。
而且,當操作操作桿后進行伸縮調整時,如果伸縮位置位于最前方則減震器與縫隙的端部內壁接觸。在減震器與端部內壁接觸的狀態下對內柱施力時,來自端部內壁的反作用力施加于減震器。由此,減震器發生彈性變形,施加于減震器的力的一部分由于使減震器彈性變形而消耗掉。從而,與施加于減震器的力相比,較小的力傳遞到內柱支架,與傳遞到內柱支架的力大致相等大小的剪斷力作用于安全銷。因此,作用于安全銷的剪斷力小于施加給內柱的力。因此,本發明涉及的轉向裝置能夠抑制進行伸縮調整時安全銷的切斷,來保護脫離機構。
作為本發明的優選方式,優選當對上述內柱施加了上述安全銷的容許剪斷力以上的力時,上述減震器將向上述安全銷傳遞的力減小到小于上述容許剪斷力。
由此,當進行伸縮調整時,即使以大于安全銷的容許剪斷力的力使減震器與縫隙的端部內壁碰撞,轉向裝置也能夠抑制安全銷的切斷。
作為本發明的優選方式,優選上述內柱支架包括在上述內柱的徑向上貫穿的貫穿孔,上述減震器包括與上述端部內壁對置的基部、以及從上述基部突出并貫穿上述貫穿孔的防脫落部。
由此,當進行伸縮調整時施加于減震器的力的方向與減震器相對于內柱支架防脫落的方向是不同的。因此,即使減震器反復被施力,防脫落部也不易產生磨耗。因為在防脫落部與貫穿孔之間不易產生間隙,所以防脫落部不易從內柱支架脫落。因此,轉向裝置能夠使減震器不易從內柱支架脫落。
作為本發明的優選方式,優選上述減震器包括與上述端部內壁對置的基部、以及從上述基部沿著上述內柱的軸向突出的多個突出部。
由此,在突出部彼此之間產生間隙。因此,當減震器與縫隙的端部內壁接觸時,與基部相比,突出部容易發生彈性變形。即,與基部相比,作為彈性體的突出部的彈簧常數較小。這樣,由于減震器具備彈簧常數較小的突出部,作為減震器整體的彈簧常數能容易地成為為了抑制安全銷的切斷所需的優選的值。即,減震器的沖擊吸收能力提高。由此,轉向裝置更容易地抑制進行伸縮調整行時的安全銷的切斷。
作為本發明的優選方式,優選上述內柱支架相對于上述內柱配置在車體下方側,并具有將與上述內柱對置的表面切開而形成的切口部,上述減震器配置于上述切口部。
這樣,由于減震器被收納在切口部中,所以作為內柱支架和減震器成為一體的裝置的大小得到小型化。此外,減震器成為載置在內柱支架上方的狀態,所以能夠抑制減震器從內柱支架的脫落。
作為本發明的優選方式,優選上述減震器為合成橡膠制。
因為合成橡膠是高彈性材料,所以減震器的彈性界限較大。因此,即使減震器反復被施力,減震器也不易發生塑性變形。因此,轉向裝置能夠抑制由于減震器的塑性變形而導致伸縮的最前方位置從規定位置偏移的可能性。
根據本發明,提供一種轉向裝置,即使減小使轉向柱向車體前方移動的脫離負荷的設定值,也能夠抑制轉向柱因誤動作而落下。
附圖說明
圖1是示意性地表示本實施方式涉及的轉向裝置的周邊的圖。
圖2是本實施方式涉及的轉向裝置的側視圖。
圖3是本實施方式涉及的轉向裝置的俯視圖。
圖4是從車體上方側觀察本實施方式涉及的轉向裝置的立體圖。
圖5是圖2的A-A截面圖。
圖6是圖2的B-B截面圖。
圖7是放大表示圖4中的止動件的周邊的圖。
圖8是圖2的C-C截面圖。
圖9是圖3的D-D截面圖。
圖10是放大表示圖9中的內柱支架的周邊的圖。
圖11是圖10的E向視圖。
圖12是本實施方式涉及的內柱支架的立體圖。
圖13是放大表示圖10中的安全銷的周邊的圖。
圖14是在圖13中僅將安全銷作為側視圖表示的圖。
圖15是用于說明切斷后的安全銷的狀態的圖。
圖16是表示比較示例的轉向柱的位移量與為了使轉向柱移動所需的負荷之間的關系的圖。
圖17是表示本實施方式的轉向柱的位移量與為了使轉向柱移動所需的負荷之間的關系的圖。
圖18是本實施方式涉及的減震器的側視圖。
圖19是本實施方式涉及的減震器的后視圖。
圖20是本實施方式涉及的減震器的底視圖。
圖21是從正面側觀察本實施方式涉及的減震器的立體圖。
圖22是從背面側觀察本實施方式涉及的減震器的立體圖。
圖23是表示比較示例的內柱支架與第一端部內壁接觸的狀態的圖。
圖24是表示比較示例的內柱的位置與施加于安全銷的剪斷力之間的關系的圖。
圖25是表示本實施方式的內柱支架與第一端部內壁接觸的狀態的圖。
圖26是表示本實施方式的內柱的位置與施加于安全銷的剪斷力之間的關系的圖。
符號說明
12、13 車體側部件
14 方向盤
15 轉向軸
151 輸入軸
152 輸出軸
16 萬向接頭
17 下軸
18 萬向接頭
19 小齒輪軸
100 轉向裝置
21 第一伸縮摩擦板
22 第二伸縮摩擦板
31 桿貫穿部
33 桿
4 內柱支架
43h 第二孔
46 切口部
47 貫穿孔
5 轉向柱
51 內柱
51h 第一孔
52 外柱支架
53 操作桿
54 外柱
541 第一縫隙
541e 第一端部內壁
542 第二縫隙
542e 第二端部內壁
7 止動件
8 安全銷
9 減震器
91 基部
92 前方突出部
93 后方突出部
94 下方突出部
95 貫穿部
96 定位部
97 導向部
99 防脫落部
BK 切斷面
VB 車體
具體實施方式
參照附圖詳細地說明用于實施本發明的方式(實施方式)。本發明并不被以下的實施方式所記載的內容限定。此外,以下所記載的結構要素中包括本領域技術人員能夠容易地想到的結構要素、實質上相同的結構要素。而且,以下所述的結構要素能夠適當地組合。
實施方式
圖1是示意性表示本實施方式涉及的轉向裝置的周邊的圖。圖2是本實施方式涉及的轉向裝置的側視圖。圖3是本實施方式涉及的轉向裝置的俯視圖。圖4是從車體上方側觀察本實施方式涉及的轉向裝置的立體圖。在以下的說明中,將轉向裝置100安裝于車體VB時的車體VB的前方簡稱為“前方”,將轉向裝置100安裝于車體VB時的車體VB的后方簡稱為“后方”。此外,將轉向裝置100安裝于車體VB時的車體VB的上方簡稱為“上方”,將轉向裝置100安裝于車體VB時的車體VB的下方簡稱為“下方”。在圖1中,前方是圖中的左側,后方是圖中的右側,上方是圖中的上側,下方是圖中的下側。
轉向裝置
轉向裝置100按照傳遞由操作者施加的力的順序依次包括方向盤14、轉向軸15、萬向接頭16、下軸17以及萬向接頭18,并且與小齒輪軸19接合。
轉向軸15包括輸入軸151和輸出軸152。輸入軸151的一端部連結于方向盤14,另一端部連結于輸出軸152。例如,輸入軸151的表面施加有樹脂涂層。因此,輸入軸151隔著樹脂與輸出軸152連結。輸出軸152的一端部連結于輸入軸151,另一端部連結于萬向接頭16。在本實施方式中,輸入軸151以及輸出軸152由機械構造用碳鋼(所謂的SC鋼材)或機械構造用碳鋼鋼管(所謂的STKM鋼材)等普通鋼材等形成。
下軸17的一端部連結于萬向接頭16,另一端部連結于萬向接頭18。小齒輪軸19的一端部連結于萬向接頭18。
此外,轉向裝置100具備轉向柱5,該轉向柱5包括:內柱51,其呈筒狀,將輸入軸151以能夠以旋轉中心軸Zr為中心旋轉的方式支承;以及外柱54,其呈筒狀,內柱51的至少一部分被插入到其內側。內柱51相比外柱54配置于后方側。
轉向裝置100具有固定于車體側部件13而支承外柱54的外柱支架52。外柱支架52具備:固定于車體側部件13的安裝板部522以及與安裝板部522形成為一體的框狀支承部521。如圖3及圖4所示,外柱支架52的安裝板部522具有安裝孔522h,使用安裝孔522h以及螺栓等固定部件將其固定于車體側部件13。外柱支架52的框狀支承部521配置于外柱54的兩側,用于緊固外柱54。此外,在框狀支承部521上設置有傾斜調整孔521h,其是在車體VB的上下方向上較長的長孔。
此外,外柱54具有設置于前方側端部的轉軸支架55。轉軸支架55以旋轉軸551為中心可旋轉地被車體側部件12支承。旋轉軸551例如與水平方向平行。由此,外柱54被支承為可在鉛垂方向上擺動。
圖5是圖2的A-A截面圖。如圖5所示,外柱54具有兩個桿貫穿部31、第一縫隙541以及第二縫隙542。桿貫穿部31是例如從內柱51的外壁向下方突出的部分,具有圓孔即桿貫穿孔31h。兩個桿貫穿部31所具有的各桿貫穿孔31h隔著第一縫隙541對置。而且,桿貫穿部31的一部分與框狀支承部521對置。桿33貫穿兩個桿貫穿孔31h并且貫穿框狀支承部521的傾斜調整孔521h,與操作桿53連結。
第一縫隙541是將外柱54中內柱51插入側的一端切開而形成的長孔。第一縫隙541設置在兩個桿貫穿部31之間的位置。外柱54具有第一縫隙541,所以被緊固時內徑變小。由此,在外柱54被緊固的狀態下,在外柱54覆蓋內柱51的部分,外柱54的內壁和內柱51的外壁接觸。因此,在外柱54與內柱51之間產生摩擦力。例如,在本實施方式中,內柱51的外壁施加有低摩擦材料的涂層,以降低其與外柱54的摩擦。
如圖5所示,為了增強與轉向柱5的緊固保持力,轉向裝置100具有第一伸縮摩擦板21和第二伸縮摩擦板22。第一伸縮摩擦板21是板狀部件,具有以軸向為長度方向的長孔即伸縮調整孔21h。第一伸縮摩擦板21例如在框狀支承部521與桿貫穿部31之間的位置重疊地配置兩個。第二伸縮摩擦板22例如是將板材彎曲而形成的部件,從旋轉中心軸Zr方向觀察呈大致U形。第二伸縮摩擦板22包括在兩個第一伸縮摩擦板21之間配置的兩個摩擦部221、連結兩個摩擦部221的連結部222以及設置于連結部222的彎折部223。
另外,第一伸縮摩擦板21可以不配置在框狀支承部521與桿貫穿部31之間的位置。例如,第一伸縮摩擦板21可以配置在框狀支承部521的外側,即可以配置在將框狀支承部521夾在中間的與桿貫穿部31相反的一側。
摩擦部221具有圓孔、即桿貫穿孔22h。桿33貫穿伸縮調整孔21h和桿貫穿孔22h。連結部222使兩個摩擦部221連結為一體,因此可容易地進行將摩擦部221配置在兩個第一伸縮摩擦板21之間的作業。此外,連結部222因具有彎折部223而能夠保持彎曲狀態。由此,即使在外柱支架52的緊固狀態發生變化而使兩個摩擦部221相互間的距離改變的情況下,連結部222也不會牽拉摩擦部221。因此,能夠抑制由于摩擦部221被連結部222牽拉而在摩擦部221與第一伸縮摩擦板21之間產生間隙的可能性。
如果框狀支承部521被緊固,則第一伸縮摩擦板21以及第二伸縮摩擦板22的摩擦部221被框狀支承部521壓向外柱54的桿貫穿部31。由此,在框狀支承部521與第一伸縮摩擦板21之間、第一伸縮摩擦板21與第二伸縮摩擦板22的摩擦部221之間、第一伸縮摩擦板21與桿貫穿部31之間,分別產生摩擦力。因此,與不具有第一伸縮摩擦板21和第二伸縮摩擦板22的情況相比,產生摩擦力的面增加。框狀支承部521能夠通過第一伸縮摩擦板21和第二伸縮摩擦板22更牢固地緊固外柱54。
如果使操作桿53旋轉,則對框狀支承部521的緊固力被緩解,框狀支承部521與外柱54之間的摩擦力消除或者減小。由此,能夠調整外柱54的傾斜位置。在本實施方式中,如圖4所示,轉向裝置100具備第一彈簧56和第二彈簧57。第一彈簧56和第二彈簧57例如是螺旋彈簧。第一彈簧56的一端被安裝在安裝板部522上,第一彈簧56的另一端被安裝在外柱54上。第一彈簧56對傾斜調整時轉向柱5的上下移動進行輔助,并且抑制轉向柱5的脫落。第二彈簧57的一端被安裝在安裝板部522上,第二彈簧57的另一端被安裝在操作桿53上。第二彈簧57經由操作桿53對桿33施加預壓。具體地,第二彈簧57將與傾斜調整孔521h的長度方向交叉的方向的預壓施加給桿33。由此,能夠抑制桿33在進行傾斜調整時的松動。
此外,如果使操作桿53旋轉,則對框狀支承部521的緊固力被緩解,外柱54的第一縫隙541的寬度變大。由此,外柱54緊固內柱51的力消除,內柱51滑動時的摩擦力消除。由此,操作者在使操作桿53旋轉之后,能夠通過方向盤14推拉內柱51來調整伸縮位置。
圖6是圖2的B-B截面圖。圖7是放大表示圖4中的止動件的周邊的圖。如圖6及圖7所示,轉向裝置100具備止動件7。止動件7安裝在內柱51中在第二縫隙542處露出的位置。
止動件7例如具備螺栓71、擋板72、墊片73、隔離件74以及通電板75。擋板72是具備圓筒狀突起部的金屬制板狀部件。擋板72的圓筒狀突起部從內柱51的內側嵌入在貫穿孔中,該貫穿孔設置于內柱51中在第二縫隙542處露出的位置。擋板72在圓筒狀突起部的內壁具有陰螺紋。螺栓71與擋板72的陰螺紋結合。墊片73配置在螺栓71的螺栓頭部與擋板72之間。墊片73的底面形狀為沿著內柱51的外壁形狀。由此,螺栓71的姿態穩定。隔離件74是用于填埋第二縫隙542的內壁與螺栓71的間隙以及第二縫隙542的內壁與擋板72的間隙的部件。隔離件74例如是具備貫穿孔的樹脂制部件。螺栓71以及擋板72配置在隔離件74的貫穿孔的內側。通電板75例如是金屬制的板狀部件。通電板75例如被螺栓71的頭部與隔離件74夾住而固定,且與外柱54接觸。由此,內柱51經由擋板72、螺栓71以及通電板75而成為與外柱54通電的狀態。在本實施方式中,在例如為了喇叭而進行車體接地(body earth)的情況下,需要使電流從輸入軸151流到車體VB側。但是,輸入軸151隔著樹脂涂層與輸出軸152連結,因此電流無法從輸入軸151流到輸出軸152。此外,內柱51的外壁施加低摩擦材料的涂層,因此電流無法從內柱51的外壁流到外柱54。于是,在本實施方式中,止動件7承擔使從輸入軸151傳遞到內柱51的電流流到外柱45的功能。
止動件7安裝于內柱51,當進行伸縮調整時能夠以與第二縫隙542的內壁對置的狀態滑動。隔離件74是樹脂制的,因此止動件7相對于第二縫隙542順暢地滑動。在調整伸縮位置時,止動件7與第二縫隙542的后方側端部即第二端部內壁542e接觸,由此限制伸縮位置的調整范圍。此外,由于隔離件74與第二縫隙542的內壁接觸,止動件7能夠抑制內柱51以旋轉中心軸Zr為中心的旋轉。
圖8是圖2的C-C截面圖。圖9是圖3的D-D截面圖。圖10是放大表示圖9中內柱支架的周邊的圖。圖11是圖10的E向視圖。圖12是本實施方式涉及的內柱支架的立體圖。轉向裝置100具備例如由鋁合金或鋼材等金屬形成的內柱支架4。例如,如圖10所示,內柱支架4配置在內柱51的下方。如圖12所示,內柱支架4例如包括臂部41、插入部42、頸部44和支腳部43。如圖11所示,臂部41是用于連接在外柱54的兩側對置的兩組第一伸縮摩擦板21的棒狀部分。插入部42是設置于臂部41兩端的、被插入到設置于第一伸縮摩擦板21的孔中的部分。插入部42形成得比臂部41細。頸部44是從臂部41的一部分向與臂部41的長度方向正交的方向突出的部分。支腳部43是設置于頸部44的與臂部41相反側的端部的板狀部分,與內柱51接觸。如圖12所示,支腳部43的內柱側表面431形成為沿著內柱51的外壁形狀的形狀。支腳部43例如在與內柱51對置的表面相反側的表面上具備兩個圓形的凹部45。
此外,如圖10所示,內柱支架4具備切口部46、凹部48以及貫穿孔47。切口部46是在內柱支架4的前方側端部的與內柱51對置的表面形成的切口。凹部48例如是在切口部46的底部形成的大致長方體狀的凹口。貫穿孔47設置于凹部48的底部,在內柱51的徑向上貫穿臂部41。在切口部46、凹部48以及貫穿孔47處,配置有減震器9。
如圖11所示,內柱支架4連結于配置在外柱54兩側的第一伸縮摩擦板21。通過將插入部42插入到設置于第一伸縮摩擦板21的孔,由第一伸縮摩擦板21支承內柱支架4。此外,在外柱54兩側配置的第一伸縮摩擦板21夾著內柱支架4的臂部41而對置。此外,內柱支架4通過支腳部43連結于內柱51。
為了將內柱支架4和內柱51以能夠脫離的方式連結,如圖10所示,內柱51開設有第一孔51h,支腳部43的凹部45的底面開設有第二孔43h。第一孔51h與第二孔43h連通。例如在本實施方式中,第一孔51h和第二孔43h分別設置有兩個,內周都相同。通過將安全銷8插入到橫跨第一孔51h和第二孔43h的位置,能夠脫離地連結內柱支架4和內柱51。此外,第一孔51h和第二孔43h被配置在距配置于外柱54的兩側的各個第一伸縮摩擦板21的距離相等的位置。
此外,內柱支架4配置成其至少一部分嵌入外柱54的第一縫隙541中。具體而言,以使內柱支架4的支腳部43與第一縫隙541的內壁對置的方式嵌入。
內柱支架4安裝在內柱51上,進行伸縮調整時能夠以與第一縫隙541的內壁對置的狀態滑動。在調整伸縮位置時,內柱支架4與第一縫隙541的前方側端部的內壁即第一端部內壁541e接觸,由此來限制伸縮位置的調整范圍。此外,如圖9所示,從止動件7到第二縫隙542的前方側端部的距離比從內柱支架4到第一端部內壁541e的距離長。由此,當內柱支架4從內柱51脫離后,能夠確保規定量以上的內柱51向前方的移動量(行程量)。因此,在本實施方式中,伸縮位置在前方側的界限由內柱支架4以及第一端部內壁541e限制,伸縮位置在后方側的界限由止動件7以及第二端部內壁542e限制。
圖13是放大表示圖10中的安全銷的周邊的圖。圖14是在圖13中僅將安全銷作為側視圖表示的圖。在本實施方式中,安全銷8具備外銷81和內銷82。外銷81以及內銷82例如由聚縮醛等樹脂形成。
如圖13所示,外銷81是貫穿第一孔51h和第二孔43h的筒狀部件。外銷81例如具有主體部811、防脫落部812、凸緣部813以及導向孔81h。主體部811呈圓筒狀,貫穿第一孔51h和第二孔43h。防脫落部812設置于主體部811的一端,位于內柱51的內側。防脫落部812呈圓筒狀,具有比第一孔51h的內周和第二孔43h的內周大的外周。由此,防脫落部812與內柱51的內壁接觸,外銷81不易從第一孔51h和第二孔43h脫落。凸緣部813設置于主體部811的另一端,相比第二孔43h位于內柱51的徑向外側。凸緣部813例如呈圓盤狀,具有比第一孔51h的內周和第二孔43h的內周大的外周。由此,凸緣部813與凹部45的底面接觸,外銷81不易從第一孔51h以及第二孔43h脫落。導向孔81h是從凸緣部813貫穿至防脫落部812的貫穿孔。
在本實施方式中,通過壓入將外銷81插入到第一孔51h以及第二孔43h中。通過將外銷81插入到第一孔51h以及第二孔43h中,使第一孔51h和第二孔43h定位。例如,將防脫落部812從第二孔43h側插入到第一孔51h和第二孔43h中。防脫落部812形成為與主體部811相反側的端部81e的外周比第一孔51h的內周和第二孔43h的內周小。由此,防脫落部812容易插入到第二孔43h中。
另外,外銷81也可以從第一孔51h側插入到第一孔51h和第二孔43h中。此外,外銷81也可以在主體部811的外壁上設置擋邊等并壓入。
如圖14所示,外銷81具有一個從防脫落部812朝向凸緣部813設置的槽口(notch)81s。當將防脫落部812插入到第二孔43h時,外銷81周向上的槽口81s的寬度ds縮小,由此使防脫落部812的外周縮小。由此,防脫落部812容易穿過第一孔51h和第二孔43h。在以下的說明中,將外銷81周向上的槽口81s的寬度ds簡稱為槽口81s的寬度ds。
另外,外銷81也可以具有多個槽口81s。在具有多個槽口81s的情況下,優選多個槽口81s在外銷81的周向上等間隔地配置。
在外銷81貫穿第一孔51h和第二孔43h之前的狀態下,主體部811的外周大于第一孔51h的內周和第二孔43h的內周。而在外銷81貫穿了第一孔51h和第二孔43h的狀態下,主體部811發生彈性變形,由此主體部811的外周與第一孔51h的內周和第二孔43h的內周相等。由此,主體部811對第一孔51h的內壁以及第二孔43h的內壁施力。因此,在主體部811與第一孔51h的內壁之間以及主體部811與第二孔43h的內壁之間不易產生間隙。由此,能夠抑制外銷81的松動。
內銷82是被插入到外銷81的導向孔81h的部件。內銷82例如具備銷體部821和大徑部822。銷體部821呈圓柱狀,貫穿導向孔81h。大徑部822設置在銷體部821的兩端,位于導向孔81h的外部。大徑部822具有比導向孔81h的內周大的外周。由此,大徑部822與導向孔81h兩端的邊緣接觸,因此內銷82不易從外銷81脫落。
另外,導向孔81h也可以在端部具有將內周擴大而成的臺階部。在這種情況下,大徑部822與臺階部的邊緣接觸,因此內銷82不會從導向孔81h的端部突出。
在本實施方式中,通過壓入將內銷82插入到導向孔81h中。例如,大徑部822從凸緣部813側被插入到導向孔81h中。大徑部822形成為,與銷體部821相反側的端部82e的外周小于外銷81的內周。由此,大徑部822可容易插入到導向孔81h中。此外,內銷82在兩端具有相同的大徑部822,因此無論從哪個端部均能夠插入到導向孔81h中。因此,安全銷8的裝配較為容易。
在內銷82被插入到導向孔81h之前的狀態下,銷體部821的外周大于導向孔81h的內周。而在銷體部821貫穿導向孔81h的狀態下,由于銷體部821發生彈性變形,銷體部821的外周與導向孔81h的內周相等。由此,銷體部821對導向孔81h的內壁向徑向外側施力。因此,銷體部821與導向孔81h的內壁之間不易產生間隙。由此,能夠抑制內銷82的松動。
銷體部821對導向孔81h的內壁向徑向外側施力,因此使槽口81s的寬度ds擴大的力作用于外銷81。由此,外銷81與第一孔51h的內壁及第二孔43h的內壁之間產生的摩擦力變大。而且,防脫落部812處的槽口81s的寬度ds變大,由此防脫落部812的外周變大。因此,外銷81與內銷82一體化所得到的安全銷8被固定在橫跨第一孔51h和第二孔43h的位置,連結內柱51與內柱支架4。
轉向裝置100是在通過外銷81對第一孔51h以及第二孔43h進行定位后,插入內銷82來組裝的,因此能夠容易地組裝。
此外,本實施方式涉及的轉向裝置100,由于在第一孔51h和第二孔43h中使用安全銷8,所以與將樹脂填充到第一孔51h以及第二孔43h的情況相比,不需要用于填充樹脂的裝置以及用于收納樹脂的部件。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100能夠實現組裝簡單化。
另外,如圖13所示,優選凹部45的深度d1為安全銷8的從第二孔43h突出的部分的長度d2以上。由此,安全銷8不會突出于內柱支架4的表面。因此,能夠降低安全銷8因外力而破損的可能性。
如果過大負荷施加于方向盤14,則該負荷經由輸入軸151傳遞到內柱51,使內柱51向前方移動。而由第一伸縮摩擦板21支承的內柱支架4不移動。因此,對安全銷8施加剪斷力,在該負荷超過安全銷8的容許剪斷力的情況下,安全銷8被切斷。安全銷8被切斷,則解除內柱51與內柱支架4的連結。內柱51與內柱支架4的連結被解除,而成為由內柱51與外柱54之間產生的摩擦力沿軸向支承內柱51的狀態。因此,在操作者與轉向孔14發生碰撞而施加了過大負荷的情況下,在剛施加了過大負荷之后,就減小了用于使內柱51移動的力,由此來吸收沖擊。
此外,即使安全銷8被切斷,外柱54仍然由固定于車體側部件13的外柱支架52支承。而內柱51仍然由外柱54支承。因此,即使安全銷8被切斷,轉向柱5也不會落下。
圖15是用于說明被切斷后的安全銷的狀態的圖。如圖15所示,安全銷8在切斷面BK被切斷。切斷面BK產生于安全銷8中橫跨第一孔51h和第二孔43h的部分。在圖15所示的截面中,切斷面BK位于內柱51的外壁延長線上,即位于支腳部43的內柱側表面431的延長線上。外銷81在主體部811被切斷,內銷82在銷體部821被切斷。因此,安全銷8的容許剪斷力取決于切斷面BK中的主體部811的截面積和銷體部821的截面積。
如圖14所示,優選從凸緣部813到槽口81s的前端81sb的距離d3大于從凸緣部813至內柱51的外壁的距離d4。由此,安全銷8被切斷時的切斷面BK不會包含槽口81s。因此,在切斷面BK中的主體部811的截面中不存在與槽口81s對應的缺損部分,因此能夠抑制安全銷8的容許剪斷力產生偏差。
此外,在安全銷8被切斷之后,優選內柱51在軸向上筆直地移動。這是由于,在內柱51移動的方向是與外柱54的軸向構成角度的方向的情況下,內柱51的移動受妨礙的可能性或在內柱51與外柱54之間產生的摩擦力超過規定值的可能性變大。
在本實施方式中,如圖11所示,內柱支架4與配置在外柱54兩側的第一伸縮摩擦板21接合。由此,在軸向負荷施加于內柱支架4時,內柱支架4受到來自外柱54兩側的緊固力。因此,安全銷8被切斷時的內柱支架4的姿態穩定。因此,內柱51開始移動時的姿態容易在軸向保持筆直。因此,內柱51容易在軸向筆直地移動。
此外,如圖10以及圖11所示,第一孔51h以及第二孔43h在軸向上不同的位置上各設置有兩個。因此,安全銷8在軸向上不同的位置上配置有兩個。假設第一孔51h和第二孔43h各設置一個、即配置一個安全銷8的情況下,內柱支架4可能以安全銷8為中心旋轉。與此相對,在本實施方式中,由于在軸向上不同的位置上配置有兩個安全銷8,所以能夠抑制內柱支架4的旋轉。因此,安全銷8被切斷時的內柱支架4的姿態更加穩定。
此外,第一孔51h和第二孔43h配置于距第一伸縮摩擦板21的距離相等的位置,該第一伸縮摩擦板21在將內柱支架4夾在中間的兩側對置。由此,當軸向負荷施加于內柱支架4時,內柱支架4更均勻地受到來自外柱54兩側的緊固力,所以安全銷8被切斷時的內柱支架4的姿態穩定。因此,內柱51開始移動時的姿態更容易在軸向上保持筆直。因此,內柱51更容易在軸向上筆直地移動。
此外,即使在內柱支架4無法均勻地受到來自外柱54兩側的緊固力的情況下,也由于止動件7嵌入第二縫隙542中,使得內柱51沿著第二縫隙542的長度方向即軸向被引導。因此,使安全銷8被切斷時的內柱支架4的姿態穩定。
另外,安全銷8的容許剪斷力能夠通過變更第一孔51h和第二孔43h的個數、第一孔51h和第二孔43h的截面積、安全銷8的材料來調節。例如,第一孔51h和第二孔43h的個數可以分別是一個,也可以是三個以上。此外,安全銷8例如也可以由包括非鐵金屬的金屬或橡膠等形成。
另外,安全銷8也可以不由上述的外銷81和內銷82構成。例如,安全銷8也可以通過使填充于橫跨第一孔51h和第二孔43h的位置的樹脂等凝固而形成。
圖16是表示比較示例的轉向柱的位移量與為了使轉向柱移動所需的負荷的關系的圖。圖17是表示本實施方式的轉向柱的位移量與為了使轉向柱移動所需的負荷的關系的圖。在圖16以及圖17中,橫軸是轉向柱向前方的位移量,縱軸是為了使轉向柱向前方移動所需的負荷。
如專利文獻1所記載的技術那樣,比較示例是將外柱經由盒體安裝于車體的情況下的示例。在比較示例中,外柱與內柱相比配置在后方側,如果過大負荷施加于外柱,則桿接觸到與外柱一體設置的伸縮調整孔的端部,負荷經由支架傳遞到盒體。圖16所示的力F2c表示盒體的容許剪斷力。
在比較示例中,外柱通過由于支架所緊固而與內柱之間產生的摩擦力沿軸向被支承。圖16所示的力F1c表示支承外柱的該摩擦力。力F1c小于力F2c。為了使外柱不會因通常使用時施加的負荷而移動,需要將力F1c保持為規定值以上。
在比較示例中,如果有力F2c以上的負荷施加于外柱,則盒體被切斷,外柱從車體脫離。然后,外柱在由其與內柱之間的摩擦力吸收沖擊的同時在軸向上移動。然而,如上所述,由于力F1c被保持為規定值以上,所以難以使外柱的移動變得流暢來更容易地保護操作者免受二次碰撞。
另一方面,在本實施方式中,由第一摩擦力和第二摩擦力沿軸向支承內柱51,其中,第一摩擦力是因被外柱支架52緊固而在內柱51與外柱54之間產生的摩擦力,第二摩擦力是在第一伸縮摩擦板21和與第一伸縮摩擦板21接觸的部件(外柱支架52、第二伸縮摩擦板22、外柱54)之間產生的摩擦力。圖17所示的力F1表示第一摩擦力,力F3表示第一摩擦力與第二摩擦力之和。此外,圖17所示的力F2表示安全銷8的容許剪斷力。力F2比力F3小且比力F1大。
在本實施方式中,如果有力F2以上的負荷施加于內柱51,則安全銷8被切斷,內柱51從內柱支架4脫離。由此,由于內柱51與第一伸縮摩擦板21的連結被解除,所以上述第二摩擦力不再作用于內柱51。因此,在安全銷8被切斷后,內柱51在由上述第一摩擦力吸收沖擊的同時在軸向上移動。本實施方式涉及的轉向裝置100,如果將第一摩擦力設定得較小則能夠使內柱51的移動變得流暢,從而更容易保護操作者免受二次碰撞。
在本實施方式中,即使將第一摩擦力的設定值設定得較小,第二摩擦力也能夠補充用于沿軸向支承內柱51的力中的第一摩擦力被減小所對應的量。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100通過調節第一摩擦力的設定值和第二摩擦力的設定值,能夠抑制內柱51因通常使用時所施加的負荷而移動,并且能夠容易地保護操作者免受二次碰撞。
此外,在通常使用中,當操作操作桿53之后進行伸縮調整時,如果內柱支架4與第一端部內壁541e接觸,則安全銷8會受到剪斷力。因此,在伸縮調整時對內柱51施加的力過大的情況下,伸縮調整有可能導致安全銷8切斷。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100具備減震器9。如圖10所示,減震器9安裝在例如內柱支架4的前方側端部。更具體而言,減震器9貫穿內柱支架4的貫穿孔47而固定于內柱支架4。
圖18是本實施方式涉及的減震器的側視圖。圖19是本實施方式涉及的減震器的后視圖。圖20是本實施方式涉及的減震器的底視圖。圖21是從正面側觀察本實施方式涉及的減震器的立體圖。圖22是從背面側觀察本實施方式涉及的減震器的立體圖。在圖18中以虛線表示的是內柱支架4。如圖18~圖22所示,減震器9例如由合成橡膠形成,包括基部91、前方突出部92、后方突出部93以及防脫落部99。
基部91例如是大致長方體,與第一端部內壁541e對置。前方突出部92從基部91向前方側突出,例如是以第一縫隙541的寬度方向為長度方向的大致長方體。前方突出部92例如在基部91的前方側形成有三個,三個前方突出部92相互平行。在前方突出部92彼此之間,形成有凹部921。后方突出部93從基部91向后方側突出,例如是大致長方體。
另外,前方突出部92可以是兩個,也可以是四個以上。此外,前方突出部92可以不是大致長方體形狀,可以是例如大致圓柱狀、大致圓錐狀或者大致半球狀等形狀。
防脫落部99具備下方突出部94、貫穿部95、定位部96以及導向部97。下方突出部94從基部91向下方突出,例如是大致長方體。下方突出部94嵌入在內柱支架4的凹部48中。貫穿部95從下方突出部94的底部的一部分向下方突出,例如是圓柱狀。貫穿部95貫穿內柱支架4的貫穿孔47。貫穿部95的外周與貫穿孔47的內周大致相等。定位部96從貫穿部95的下端部向下方突出,例如是其外周從貫穿部95側朝向下方變小的大致圓錐狀。定位部96的上端部即最大外周部與內柱支架4的臂部41的表面接觸。定位部96的上端部(最大外周部)的外周大于貫穿孔47的內周,且定位部96的下端部(最小外周部)的外周小于貫穿孔47的內周。導向部97從定位部96的下端部向下方突出,例如是圓柱狀。導向部97的外周小于貫穿孔47的內周。
當將減震器9安裝于內柱支架4時,將防脫落部99從凹部48側插入貫穿孔47。導向部97的外周小于貫穿孔47的內周,因此導向部97能夠容易地進入貫穿孔47。之后,例如在定位部96與貫穿孔47的邊緣接觸時,對防脫落部99施加壓力,將定位部96塞入貫穿孔47中。即,定位部96被壓入到貫穿孔47中。在導向部97被預先插入到貫穿孔47內的狀態下,定位部96被塞入貫穿孔47而發生彈性變形并穿過貫穿孔47。定位部96在穿過貫穿孔47后恢復原來的形狀而與臂部41的表面接觸,由此使減震器9不易從上方脫離。
當防脫落部99被塞入貫穿孔47時,存在防脫落部99歪斜的可能性。但是,在本實施方式中,即使防脫落部99歪斜,導向部97也會與貫穿孔47的內壁接觸。由此,能夠將防脫落部99歪斜的角度限制在規定角度以下。由此,塞入貫穿孔47內時防脫落部99的姿態較為穩定。因此,能夠容易地將減震器安裝于內柱支架4。
此外,在伸縮調整時負荷施加于基部91的情況下,存在由于基部91與防脫落部99之間產生的剪斷力而導致防脫落部99在與基部91的邊界部分被切斷的可能性。但是,在本實施方式中,防脫落部99具備截面積比貫穿部95的截面積大的下方突出部94,因此防脫落部99不易在與基部91的邊界部分被切斷。因此,減震器9不易破損。
另外,減震器9的形狀不限于上述形狀。例如,可以將前方突出部92配置在后方突出部93的位置,也可以將后方突出部93配置在前方突出部92的位置。此外,減震器9也可以在內部具有空洞。
圖23是表示比較示例的內柱支架與第一端部內壁接觸的狀態的圖。圖24是表示比較示例的內柱的位置與施加于安全銷的剪斷力之間的關系的圖。比較示例的內柱支架4c與本實施方式相比,在不具備減震器9這方面不同。在圖23和圖24中,內柱51的軸向位置以x表示,隨著內柱51的位置向前方移動,x的值增加。在圖24中,內柱支架4c的前方側端部與第一端部內壁541e接觸時的x表示為x1。
在比較示例中,在操作操作桿53之后進行伸縮調整時,如果伸縮位置位于最前方(x=x1)則內柱支架4c的前方側端部與第一端部內壁541e接觸。在內柱支架4c與第一端部內壁541e接觸的狀態下,如果對內柱51施加力f1c,則內柱支架4c被施加力f1c,作為來自第一端部內壁541e的反作用力。內柱支架4c是金屬制的,其彈性變形量非常小,因此大小與力f1c大致相等的力作為剪斷力fc作用于安全銷8。因此,如圖24所示,在力f1c大于安全銷8的容許剪斷力fa的情況下,作用于安全銷8的剪斷力fc大于安全銷8的容許剪斷力fa的可能性較高。因此,在比較示例中,當進行伸縮調整時,若以大于安全銷8的容許剪斷力fa的力使內柱支架4c與第一端部內壁541e碰撞,則在圖24中x=x2時,安全銷8被切斷。而且在x=x2時安全銷8被切斷后,如圖24所示作用于安全銷8的剪斷力fc為0。
圖25是表示本實施方式的內柱支架與第一端部內壁接觸的狀態的圖。圖26是表示本實施方式的內柱的位置與施加于安全銷的剪斷力之間的關系的圖。在圖25和圖26中,內柱51的軸向位置以x表示,隨著內柱51的位置向前方移動而x的值增加。在圖26中,減震器9與第一端部內壁541e接觸時的x表示為x1。
相對于上述比較示例,在本實施方式中,在操作操作桿53之后進行伸縮調整時,如果伸縮位置位于最前方(x=x1)則減震器9與第一端部內壁541e接觸。更具體而言,減震器9的前方突出部92與第一端部內壁541e接觸。由此,首先前方突出部92發生彈性變形。在前方突出部92彼此之間存在凹部921,所以前方突出部92易于發生彈性變形而吸收規定的沖擊。從而,從前方突出部92向基部91以及后方突出部93傳遞力,基部91以及后方突出部93也發生彈性變形。將前方突出部92、基部91、后方突出部93的彈簧常數分別設為k92、k91、k93,并將前方突出部92、基部91以及后方突出部93合起來的整體的彈簧常數設為K,可用下式(1)定義K。通過適合地調整k92、k91以及k93,本實施方式涉及的減震器9成為具有規定的彈簧常數K即規定的沖擊吸收能力的彈性體。
1/K=(1/k92)+(1/k91)+(1/k93)···(1)
在減震器9與第一端部內壁541e接觸的狀態下對內柱51施加力f1時,減震器9被施加力f1,作為來自第一端部內壁541e的反作用力。如上述那樣,減震器9的前方突出部92、基部91以及后方突出部93成為一體,作為彈簧常數K的彈性體發揮功能,因此力f1的一部分為了使彈簧常數K的彈性體發生彈性變形而消耗掉。從而,小于力f1的力f2從減震器9傳遞到內柱支架4,與力f2大致相等大小的力作為剪斷力f作用于安全銷8。
如圖26所示,當安全銷8的容許剪斷力fa以上的力f1施加于內柱51時,減震器9使傳遞到安全銷8的剪斷力f減小到小于容許剪斷力fa。即,即使施加于內柱51的力f1大于安全銷8的容許剪斷力fa,作用于安全銷8的剪斷力f也小于安全銷8的容許剪斷力fa。在圖26中所示的力fd是由于使減震器9(彈簧常數K的彈性體)發生彈性變形而消耗掉的力。此外,由于減震器9的彈性變形,與在圖24中所示的x2相比,圖26中所示的x3的值變大。在圖26中x=x3時剪斷力f成為峰值即力f2,但是之后伴隨著減震器9的彈性變形的復原而內柱51的位置也復原,使得剪斷力f變小。因此,在本實施方式中,當進行伸縮調整時,即使以大于安全銷8的容許剪斷力fa的力使減震器9與第一端部內壁541e碰撞,也能夠抑制安全銷8的切斷。
如上述那樣,本實施方式涉及的轉向裝置100具備內柱51、外柱54、外柱支架52、內柱支架4、安全銷8以及減震器9。內柱51是筒狀部件,將與方向盤14連結的輸入軸151以能夠旋轉的方式支承,并開設有第一孔51h。外柱54呈筒狀,內柱51的至少一部分被插入到其內側,具有將其內柱51插入側的一端切開而形成的第一縫隙541。外柱支架52固定于車體側部件13而支承外柱54,與板材的伸縮摩擦板(第一伸縮摩擦板21)一起緊固外柱54。內柱支架4由伸縮摩擦板(第一伸縮摩擦板21)支承,并開設有第二孔43h。安全銷8位于橫跨第一孔51h和第二孔43h的位置,將內柱51與內柱支架4以能夠脫離的方式連結。減震器9安裝于內柱支架4,與第一縫隙541的端部的內壁即第一端部內壁541e在內柱51的軸向上對置。
由此,在本實施方式涉及的轉向裝置100中,如果過大負荷施加于方向盤14,則該負荷經由輸入軸151傳遞到內柱51,使內柱51向前方移動。而由第一伸縮摩擦板21支承的內柱支架4不移動。因此,對安全銷8施加剪斷力,在該負荷超過安全銷8的容許剪斷力時,安全銷8被切斷。安全銷8被切斷,則內柱51與內柱支架4的連結被解除。內柱51與內柱支架4的連結被解除,而成為由內柱51和外柱54之間產生的摩擦力沿軸向支承內柱51的狀態。因此,轉向柱5中的內柱51能夠向車體前方移動。此外,即使安全銷8被切斷,外柱54仍然由固定于車體側部件13的外柱支架52支承。而內柱51仍然由外柱54支承。因此,即使安全銷8被切斷,轉向柱5也不會落下。因此,即使減小使轉向柱5向車體前方移動的脫離負荷的設定值(安全銷8的容許剪斷力),本實施方式涉及的轉向裝置100也能夠抑制轉向柱5因誤動作而落下。
而且,當操作操作桿53之后進行伸縮調整時,如果伸縮位置位于最前方則減震器9與第一端部內壁541e接觸。在減震器9與第一端部內壁541e接觸的狀態下對內柱51施加力時,來自第一端部內壁541e的反作用力施加于減震器9。由此,減震器9會發生彈性變形,施加于減震器9的力的一部分由于使減震器9彈性變形而消耗掉。從而,與施加于減震器9的力相比,較小的力傳遞到內柱支架4,與傳遞到內柱支架4的力大致相等大小的剪斷力作用于安全銷8。因此,作用于安全銷8的剪斷力小于施加給內柱51的力。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100能夠抑制進行伸縮調整時安全銷8的切斷,來保護脫離機構。
在本實施方式涉及的轉向裝置100中,當對內柱51施加了安全銷8的容許剪斷力fa以上的負荷時,減震器9能夠將向安全銷8傳遞的力減小到小于容許剪斷力fa。
由此,當進行伸縮調整時,即使以大于安全銷8的容許剪斷力fa的力使減震器9與第一端部內壁541e碰撞,轉向裝置100也能夠抑制安全銷8的切斷。
在本實施方式涉及的轉向裝置100中,內柱支架4具備在內柱51的徑向上貫穿的貫穿孔47。減震器9包括與第一端部內壁541e對置的基部91、以及從基部91突出并貫穿貫穿孔47的防脫落部99。
由此,當進行伸縮調整時施加于減震器9的力的方向與減震器9相對于內柱支架4防脫落的方向是不同的。因此,即使減震器9反復被施力,防脫落部99也不易產生磨耗。因為在防脫落部99與貫穿孔47之間不易產生間隙,因此防脫落部99不易從內柱支架4脫落。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100能夠使減震器9不易從內柱支架4脫落。
在本實施方式涉及的轉向裝置100中,減震器9包括與第一端部內壁541e對置的基部91、以及從基部91沿著內柱51的軸向突出的多個前方突出部92。
由此,在前方突出部92彼此之間產生間隙(凹部921)。因此,當減震器9與第一端部內壁541e接觸時,與基部91相比,前方突出部92容易發生彈性變形。即,與基部91相比,作為彈性體的前方突出部92的彈簧常數較小。這樣,由于減震器9具備彈簧常數較小的前方突出部92,作為減震器9整體的彈簧常數能容易地成為為了抑制安全銷8的切斷所需的優選的值。即,減震器9的沖擊吸收能力提高。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100能夠更加容易地抑制進行伸縮調整時的安全銷8的切斷。
在本實施方式涉及的轉向裝置100中,內柱支架4相對于內柱51配置在下方側,并具有將與內柱51對置的表面切開而形成的切口部46。減震器9配置于切口部46。
這樣,由于減震器9被收納在切口部46中,所以作為內柱支架4和減震器9成為一體的裝置的大小得到小型化。此外,減震器9成為載置在內柱支架4的上方的狀態,所以能夠抑制減震器9從內柱支架4的脫落。
在本實施方式涉及的轉向裝置100中,減震器9為合成橡膠制。
因為合成橡膠是高彈性材料,所以減震器9的彈性界限較大。因此,即使減震器9反復被施力,減震器9也不易發生塑性變形。因此,本實施方式涉及的轉向裝置100能夠抑制由于減震器9的塑性變形而導致伸縮的最前方位置從規定位置偏移的可能性。
另外,在本實施方式中,為了增強與轉向柱5的緊固保持力而使用了伸縮摩擦板(第一伸縮摩擦板21以及第二伸縮摩擦板22),但是也可以采用例如齒輪嚙合方式等公知方法。