伸縮式轉向裝置的制造方法
【專利說明】伸縮式轉向裝置
[0001]本申請是申請日為2012年I月24日、申請號為201280000038.8、國際申請號為PCT/JP2012/051475、發明名稱為“轉向柱裝置”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種應用于伸縮式轉向裝置的轉向柱裝置，該伸縮式轉向裝置具有用于調節方向盤的前后位置的伸縮功能。
【背景技術】
[0003]如圖46所示，機動車用的轉向裝置構成為:方向盤I的旋轉傳遞向轉向齒輪單元2的輸入軸3，隨著該輸入軸3的旋轉，推拉左右一對轉向橫拉桿4，從而賦予前車輪一定的轉向角。方向盤I支承固定在轉向軸5的后端部，該轉向軸5以沿軸向貫穿圓筒狀的轉向柱6的狀態旋轉自如地支承于該轉向柱6。轉向軸5的前端部經由通用聯軸器7與中間軸8的后端部連接，該中間軸8的前端部經由另一通用聯軸器9與輸入軸3連接。
[0004]在這樣的轉向裝置中，目前公知有如下機構:用于根據駕駛員的身體和駕駛姿勢調節方向盤I的上下位置的傾斜機構；用于調節前后位置的伸縮機構。為了構成傾斜機構，將轉向柱6支承為能夠相對于車身10以沿寬度方向設置的樞軸11為中心進行擺動位移。另外，為了構成伸縮機構，轉向柱6采用使外柱13和內柱14呈伸縮狀伸縮自如地組合的構造，轉向軸5采用如下構造:使外軸(外管)15和內軸16通過花鍵卡合等而組合，使扭矩傳遞自如且伸縮自如的構造。并且，將固定于轉向柱6的靠后端部分的位移側支架支承為能夠相對于支承于車身10的固定側支架12進行上下方向及前后方向的位移。另外，寬度方向是指車身的寬度方向，與左右方向一致。另外，前后方向是指車身的前后方向。另外，在圖示的例中，電動機17作為輔助動力源安裝于電動式動力轉向裝置，該電動式動力轉向裝置用于謀求降低操作方向盤I所需要的力。
[0005]在包括傾斜機構、伸縮機構的轉向裝置中，需要能夠調節方向盤I的位置并能夠將方向盤I固定于調節后的位置的構造。圖47及圖48圖示了日本特開2001-322552號公報所公開構造，即，利用調節桿18使桿狀構件19旋轉，由此，在使凸輪裝置20的軸向尺寸擴大或縮小的同時，使凸輪構件21擺動位移。在該構造中，根據凸輪裝置20的擴張或收縮，固定于外柱13a的位移側支架22能夠相對于固定側支架12a卡定或脫離。另外，根據凸輪構件21的擺動位移，能夠切換內柱14a能否相對于外柱13a進行相對移動。
[0006]構成這樣的轉向裝置的轉向柱6a的外柱13a和內柱14a以外柱13a的靠前端部分的內周面與內柱14a的靠后端部分的外周面能夠沿軸向相對位移的狀態在全周范圍內嵌合。另外，在制造外柱13a時，首先，通過銷壓鑄(aluminium die cast)加工方法形成外柱主體。之后，對該外柱主體的內周面實施切削加工而精加工。另一方面，位移側支架22以與外柱13a獨立的方式形成，且通過焊接一體地結合固定于外柱13a的一部分。
[0007]在這樣的轉向裝置的情況下，需要高精度地精加工外柱13a的內徑，存在為此所需要的切削加工麻煩、加工成本高這樣的問題。另外，外柱13a的內周面和內柱14a的外周面在全周范圍內嵌合，因此若外柱13a的內徑精度不夠，則發生傾斜接觸，還存在無法將內柱14a穩定地保持在外柱13a的內徑側這樣的問題。
[0008]圖49表示日本特開2008-302751號公報所公開的構造，即，在外柱13b的內周面中的與內柱14a的外周面重疊的部分的圓周方向多個部位，形成有自該內周面向徑向內側突出的隆起部23，這些隆起部23的頂端部(徑向內側端部)與內柱14a的外周面抵接。在該構造中，在外柱13b的內周面中，僅對隆起部23的頂端部實施拉削加工等切削加工即可，因此能夠謀求降低加工成本。
[0009]在制造外柱13b時，首先，通過銷壓鑄加工方法、液壓成形(hydroform)加工方法等形成外柱主體。之后，對該外柱主體的內周面中的、與內柱14a的外周面重疊的部分的圓周方向多個部位(在圖示的情況下為11個)實施鍛造加工及拉削加工，形成自外柱13b的內周面向徑向內側突出的隆起部23。但是，在該情況下，形成外柱13b的方法和形成隆起部23的方法不同，因此無法避免加工麻煩、加工成本增高的問題。
[0010]另外，為了使內柱14a不發生傾斜接觸或晃動地穩定地支承于外柱13b的內徑側，期望所有的隆起部23與內柱14a的外周面之間的抵接狀態相同。但是，對多個隆起部23實施用于使抵接狀態相同的加工麻煩。
[0011]圖50表示日本特開2008-302751號公報所公開的轉向柱6c的構造。構成轉向柱6c的外柱13c將板狀的原材料成彎曲成形，通過焊接圓周方向端緣(圖50中的上端緣)彼此而形成為圓筒狀。另外，在組裝狀態下，在與內柱14a的外周面相對的外柱13c的內周面的圓周方向3個位置處形成有支承爪部24。這些支承爪部24通過如下方式形成，即，對外柱13c的一部分實施沖壓加工，使該部分自外柱13c的內周面向徑向內側折彎。
[0012]另外，在外柱13c的外周面的軸向的一部分設有位移側支架22a。位移側支架22a通過彎曲成形與形成外柱13c時相同的板狀的原材料而成，且通過使一端緣與外柱13c的外周面連接，通過使另一端緣焊接于該外周面而形成，由左右一對被夾持部25構成。
[0013]在外柱13c的情況下，支承爪部24大致等間隔地形成在圓周方向的3個位置。因此，用于使所有的支承爪部24的頂端緣與內柱14a的外周面的抵接狀態相同的加工容易。但是，支承爪部24為旋臂梁狀的構造，因此存在難以確保用于將內柱14a穩定地支承于外柱13c的內徑側的剛性的問題。
[0014]此外，在上述的以往構造的伸縮式轉向裝置中，若外柱13和內柱14沿徑向重疊的部分的軸向尺寸變長，則位移側支架22的寬度方向上的剛性提高而難以撓曲。因此，需要根據外柱13和內柱14沿徑向重疊的部分的軸向尺寸改變施加于調節桿18的操作力。結果，調節桿18的操作性不穩定，有可能無法給予內柱14穩定的支承剛性(緊固力)。
[0015]另外，在一般的伸縮式轉向裝置中，在調節方向盤I的位置時，沿規定方向操作調節桿18，使作用于固定側支架12a與位移側支架22之間的摩擦力減小。另一方面，在將方向盤I保持在調節后的位置時，沿與規定方向相反的方向操作調節桿18，使這些的支架間的摩擦力增大。在這樣的構造中，為了不增大調節桿18的操作量地增大將方向盤I保持在調節后的位置的力，優選增加摩擦面數量，謀求增大摩擦面積。在日本特開2008-100597號公報、日本特開平10-35511號公報、日本特開2007-69821號公報、日本特開2011-5896號公報及日本實公昭62-19483號公報中，記載了通過使多張摩擦構件重疊來增大摩擦面數量的構造。
[0016]圖51及圖52表示日本特開2011-5896號公報所述的伸縮式轉向裝置的I例。在該裝置中，供桿狀構件19貫穿的沿轉向柱6d的軸向較長地伸長的前后方向長孔29以沿左右方向(寬度方向)貫通位移側支架22b的狀態設于位移側支架22b。另一方面，固定側支架12a通過結合固定上側支架元件26和下側支架元件27而形成，該上側支架元件26和下側支架元件27分別通過彎曲金屬板而形成。上側支架元件26利用公知的構造以在二次碰撞時能夠向前方脫落的方式支承于車身側。另外，下側支架元件27包括以沿寬度方向離開的狀態設置的左右一對支承板部28。這些支承板部28的內側面(相互相對的側面)的間隔D與位移側支架22b的外側面的間隔(位移側支架22b的寬度)W大致相同(D ~ W)。另夕卜，在一對支承板部28的相互對準的位置形成有貫穿桿狀構件19的以樞軸11為中心沿上下方向較長地伸長的局部圓弧狀的上下方向長孔30。并且，在支承板部28的外側面部分，各配設有多張第I摩擦板31、第2摩擦板32。
[0017]在第I摩擦板31上形成有第I長孔33，在第2摩擦板32上形成有第2長孔34。第I摩擦板31的端部利用第I止動螺釘35結合支承于支承板部28的上端部外側面，第2摩擦板32的端部利用第2止動螺釘36結合支承于位移側支架22b的前端部外側面，由此阻止第I摩擦板31沿第I長孔33的長度方向位移，阻止第2摩擦板32沿第2長孔34的長度方向位移。這樣的第I摩擦板31及第2摩擦板32以交替重疊的狀態配設在支承板部28的外側面。
[0018]桿狀構件19貫穿前后方向長孔29、上下方向長孔30、第I長孔33和第2長孔34。在該桿狀構件19的桿部37的基端部(圖52中的右端部)，形成有外向凸緣狀的凸緣部38。另外，形成在桿部37的靠基端部分的剖面橢圓形的卡合凸部39以僅能沿一方(圖52中的右方)的上下方向長孔30位移(升降)的方式卡合于該上下方向長孔30。
[0019]另一方面，在桿部37的中間部靠頂端部分，在自另一方(圖52中的左方)的支承板部28及配設于支承板部28的外側面部分的第I摩擦板31及第2摩擦板32突出的部分，外嵌有推壓板40且設有推壓用的凸輪裝置20ο利用該凸輪裝置20和桿狀構件19構成壓緊裝置。凸輪裝置能夠根據調節桿18的操作擴大或縮小其軸向尺寸T，其構造是公知的。在使調節桿18沿規定方向轉動而使軸向尺寸T擴大的狀態下，推壓板40的一側面與凸緣部38的內側面的間隔縮小，使作用于存在于它們之間且相互摩擦卡合的相對面之間的摩擦力增大。
[0020]S卩，在該狀態下，在左右兩側，位移側支架22b的側面與支承板部28的內側面之間的抵接壓力、支承板部28的外側面與存在于最內側的第2摩擦板32的內側面之間的抵接壓力、相鄰的第I摩擦板31的內側面與第2摩擦板32的外側面之間的抵接壓力、存在于最外側的第I摩擦板31的外側面與推壓板40的一側面之間及與凸緣部38的內側面之間的抵接壓力全都上升。在該狀態下，作用于這些摩擦卡合部彼此之間的摩擦力的總和足夠大。結果，能夠使位移側支架22b對固定側支架12a的支承強度足夠大。
[0021]相對于此，在調節方向盤I的位置時，使調節桿18沿與規定方向相反的方向轉動，縮小凸輪裝置20的軸向尺寸T，使推壓板40的一側面與凸緣部38的內側面的間隔擴大。在該狀態下，存在于它們之間且作用于相互摩擦卡合的相對面彼此之間的摩擦力減小乃至消失，能夠相對于固定側支架12a沿上下方向及前后方向調節位移側支架22b。在該狀態下，在將方向盤I的位置調節到所希望位置之后，使調節桿18沿規定方向轉動，由此能夠將方向盤I的位置穩定地保持在所希望的位置。
[0022]但是，在這樣的以往構造中，存在以下問題:第I摩擦板31及第2摩擦板32的組裝構造復雜，且制造成本高。另外，在使方向盤I移動到能夠調節的最前位置或最后位置時，分別為金屬制的桿狀構件19的桿部37的外周面和位移側支架22b的前后方向長孔29的內表面有可能強烈地碰撞。并且，在強烈地碰撞時，有可能給操作方向盤I的駕駛員帶來不舒適感、不愉快感。相對于此，在日本特表平10-512825號公報中，提出了以圍繞位移側支架的前后方向長孔的狀態設置緩沖套(sleeve)的構造。但是，對于使設有干涉套的構造與圖51及圖52所示的使用多張摩擦板來提高方向盤I的位置保持力的構造相組合的情況，沒有進行啟示。雖然能夠將這些構造獨立地安裝于伸縮式轉向裝置，但裝配操作麻煩，無法避免成本增大。
[0023]另外，作為與轉向柱的制造相關的技術，在日本特開2006-255785中，公開了如下轉向柱的制造方法:使用液壓成形加工方法，在中空管狀的原材料的軸向中間部形成凸出部之后，在該凸出部的側壁部形成通孔，由此將該凸出部作為柱支架。
[0024]專利文獻1:日本特開2001-322552號公報
[0025]專利文獻2:日本特開2008-302751號公報
[0026]專利文獻3:日本特開2008-100597號公報
[0027]專利文獻4:日本特開平10-35511號公報
[0028]專利文獻5:日本特開2007-69821號公報
[0029]專利文獻6:日本特開2011-5896號公報
[0030]專利文獻7:日本實公昭62-19483號公報
[0031]專利文獻8:日本特表平10-512825號公報(W096/15931)
[0032]專利文獻9:日本特開2010-52639號公報
[0033]專利文獻10:日本特開2006-255785號公報
【發明內容】
[0034]本發明的目的在于實現一種伸縮式轉向裝置用轉向柱裝置的構造，能夠將內柱穩定地保持在外柱的內徑側，且能夠不增大施加于調節桿的操作力地得到調節桿的穩定的操作性。
[0035]另外，本發明的目的在于實現一種轉向柱裝置的構造，能夠增大將方向盤保持在能夠調節后的位置的保持力，而且，根據需要，即使在使方向盤的前后位置移動到調節臨界位置時，也能夠防止給駕駛員帶來不舒適感、不愉快感，且裝配容易、實現低成本化。
[0036]本發明涉及一種伸縮式轉向裝置用轉向柱裝置。本發明的轉向柱裝置的特征在于，具有:
[0037]轉向柱，該轉向柱具有:筒狀的外柱，該外柱具有至少軸向一部分的內徑能夠擴大和縮小的部分、以及在內周面沿圓周方向形成的3處以上的支承部，該外柱包括該支承部在內是通過使中空管向徑向外側膨出成形而得到的；筒狀的內柱，該內柱具有在圓周方向3個以上的位置與上述支承部抵接的外周面，且通過上述支承部以能夠沿軸向位移的方式嵌合支承在上述外柱的內徑側，該轉向柱以轉動自如的方式在內側支承轉向軸，該轉向軸在后端部安裝有方向盤；
[0038]固定側支架，該固定側支架具有:固定于車身側的部分；一對支承板部，該一對支承板部支承于上述固定于車身側的部分，從寬度方向兩側夾著上述外柱中的能夠使上述內徑擴大和縮小的部分；車身側通孔，該車身側通孔形成于上述一對支承板部的相互對準的位置；
[0039]位移側支架，該位移側支架是通過與上述外柱一體地膨出成形而得到的，具有:一對被夾持部，該一對被夾持部被上述一對支承板部夾持；柱側通孔，該柱側通孔形成于該被夾持部，在上述外柱的軸向上長；
[0040]具有桿狀構件并利用該桿狀構件的轉動使上述一對支承板部彼此的間隔擴大和縮小的機構，上述桿狀構件以貫穿上述車身側通孔和上述柱側通孔的狀態沿寬度方向配設；
[0041]調節桿，該調節桿設于上述桿狀構件的基端部，用于使上述桿狀構件轉動。
[0042]優選采用如下構造:上述外柱配置在上述內柱的后方，上述位移側支架還具有一對傾斜部，該一對傾斜部使一端與上述一對被夾持部相連，且該一對傾斜部從上述一對被夾持部的每一個開始，向在寬度方向上相互靠近的方向延伸，另一端彼此經由連接部相連，在與上述柱側通孔在上述外柱的軸向上對準的位置，上述一對傾斜部與通過上述支承板部推壓上述被夾持部的方向所成的角度從前方向后方變大。
[0043]代替上述方案，優選采用如下構造:上述外柱配置在上述內柱的后方，上述位移側支架還包括沿寬度方向連結上述一對被夾持部的底部，且在該底部的寬度方向中間部形成有在軸向上長的長孔。
[0044]代替上述方案或在上述方案的基礎上，優選采用如下構造:上述位移側支架還包括沿寬度方向連結上述一對被夾持部的底部，且在上述位移側支架的軸向后端部，形成有自一方的上述被夾持部經由上述底部延續至另一方的被夾持部的長孔。
[0045]代替上述方案或在上述方案的基礎上，優選采用如下構造:在上述外柱中的至少一部分沿軸向與上述柱側通孔對準的位置，形成有在上述外柱的軸向上長的柱長孔。
[0046]在該情