CN102036860B - 转向锁定装置 - Google Patents

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Abstract

转向锁定装置的致动器(A)具有嵌合在锁定销(14)的外周上并通过电动机(19)而旋转的筒状部件(17)，在筒状部件(17)的内周面及锁定销(14)的外周面中，在锁定销(14)的外周面上设置螺旋状的凸轮槽(14e)，使滚珠(21)介入在该凸轮槽(14e)以及筒状部件(17)的滚珠保持槽(17a、17b)之间，且使植入设置于锁定销(14)的导向销(23)与形成于筒状部件(17)的内周面的凸轮面(17d)相对。在滚珠保持槽(17a、17b)的底部磨损、不能通过凸轮槽(14e)将锁定销(14)从凹部(12a)中抽出的情况下，也能够通过凸轮面(17d)及导向销(23)将锁定销(14)从凹部(12a)完全抽出，而且通过将凸轮槽(14e)和凸轮面(17d)分别设置在筒状部件(17)和锁定销(14)上能够实现致动器(A)的小型化。

Description

转向锁定装置
技术领域
本发明涉及一种转向锁定装置，将通过致动器进行往复运动的锁定销的前端卡合在形成于转向轴的外周上的凹部上，由此将所述转向轴锁定使其不能旋转。 
背景技术
下述专利文献1公开了如下技术，在形成于锁定销(锁定螺栓)的外周面上的螺旋状的凸轮槽、和形成于圆筒状的旋转体的内周面上的纵槽之间配置滚珠(凸轮随动件)，其中，该锁定销能够卡合在转向轴的卡合凹部中，该旋转体能旋转自如地嵌合在锁定销的外周上；通过电动机使旋转体往复旋转，由此使锁定销往复运动，而将转向轴的旋转锁定以及解除锁定。 
专利文献1：日本特开2005-343378号公报 
但是，上述现有技术在锁定销被强力地啮合在转向轴的嵌合凹部中的状态下，在通过电动机使旋转体旋转来将锁定销抽出时，旋转体的纵槽的底部有可能被滚珠强力按压而凹陷，并出现磨损。这样，一旦旋转体的纵槽的底部磨损时，即使想要抽出锁定销以对转向轴解除锁定时，锁定销的顶起量仅仅减小了纵槽的底部的磨损量部分，使得可能不能解除锁定。为了避免这种情况，虽然可以延长锁定销的螺旋状的凸轮槽的长度来增加可动行程，但是这样将存在锁定销变长、转向锁定装置变大型的问题。 
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，能够可靠地进行转向锁定装置的致动器的锁定解除。 
为了达到上述目的，根据本发明提出了一种转向锁定装置，该转向 锁定装置通过利用致动器进行往复运动的锁定销的前端与形成于转向轴的外周上的凹部卡合，由此将所述转向轴以不能旋转的方式锁定，其中，所述致动器具有：电动机；筒状部件，其嵌合在所述锁定销的外周上，并通过所述电动机而旋转；以及凸轮单元，其被设于所述筒状部件的内周面及所述锁定销的外周面中的一个面上，将所述筒状部件的旋转运动转换为所述锁定销的轴向的往复运动，所述转向锁定装置的第一特征在于，在所述筒状部件的内周面及所述锁定销的外周面中的另一个面上设置有辅助凸轮单元，所述辅助凸轮单元用于将所述筒状部件的旋转运动转换为将所述锁定销从所述凹部中抽出的方向的运动。 
并且，根据本发明提出了一种转向锁定装置，所述转向锁定装置的第二特征在于，在所述第一特征的基础上，在通过所述凸轮单元将所述锁定销从所述凹部中抽出之后，所述辅助凸轮单元发挥作用。 
并且，根据本发明提出了一种转向锁定装置，所述转向锁定装置通过利用致动器进行往复运动的锁定销的前端与形成于转向轴的外周的凹部卡合，由此将所述转向轴以不能旋转的方式锁定，其中，所述致动器具有：电动机；旋转部件，其嵌合在所述锁定销的外周上，并通过所述电动机而旋转；以及凸轮单元，其将所述旋转部件的旋转运动转换为所述锁定销的轴向的往复运动，所述转向锁定装置的第三特征在于，所述转向锁定装置具有辅助凸轮单元，在所述凸轮单元用于使所述锁定销的前端从所述凹部脱离的该锁定销的行程不足时，该辅助凸轮单元将所述旋转部件的旋转运动转换为所述锁定销的轴向的运动，以增大该锁定销的行程。 
并且，根据本发明提出了一种转向锁定装置，所述转向锁定装置的第四特征在于，在所述第三特征的基础上，所述旋转部件形成为筒状，所述凸轮单元设在所述旋转部件的内周面及所述锁定销的外周面中的一个面上，所述辅助凸轮单元设在所述旋转部件的内周面及所述锁定销的外周面中的另一个面上。 
并且，根据本发明提出了一种转向锁定装置，所述转向锁定装置的 第五特征在于，在所述第三或第四特征的基础上，在通过所述凸轮单元将所述锁定销从所述凹部中抽出之后，所述辅助凸轮单元发挥作用。 
另外，实施方式的凸轮槽对应于本发明的凸轮单元，实施方式的筒状部件对应于本发明的旋转部件，实施方式的凸轮面对应于本发明的辅助凸轮单元。 
根据本发明的第一特征，通过致动器使锁定销前进，并使其前端卡合在形成于转向轴的外周上的凹部中，由此能够将转向轴锁定使其不能旋转，相反，通过致动器使锁定销后退，使其前端从形成于转向轴的外周上的凹部中脱离，由此能够解除转向轴的锁定。 
致动器具有嵌合在锁定销的外周上并通过电动机而旋转的筒状部件，在筒状部件的内周面及锁定销的外周面中的一个面上，设置有把筒状部件的旋转运动转换为锁定销的轴向的往复运动的凸轮单元，在另一个面上设置有通过筒状部件的旋转运动将锁定销从凹部中抽出的辅助凸轮单元，因此在利用凸轮单元不能将锁定销从凹部中抽出的情况下，也能够利用辅助凸轮单元可靠地将锁定销从凹部中抽出，而且通过将凸轮单元和辅助凸轮单元分别设置在筒状部件和锁定销上，能够实现致动器的小型化。 
并且，根据本发明的第二特征，在通过凸轮单元将锁定销从凹部中抽出之后，辅助凸轮单元发挥作用，因此不仅能够使辅助凸轮单元小型化，而且能够将由于辅助凸轮单元进行动作而导致的致动器的负荷增大抑制为最小限度。 
并且，根据本发明的第三特征，通过致动器使锁定销前进，并使其前端卡合在形成于转向轴的外周上的凹部中，由此能够将转向轴锁定使其不能旋转，相反，通过致动器使锁定销后退，使其前端从形成于转向轴的外周上的凹部中脱离，由此能够解除转向轴的锁定。 
致动器具有嵌合在锁定销的外周上并通过电动机而旋转的旋转部件，凸轮单元把旋转部件的旋转运动转换为锁定销的轴向的往复运动，以将锁定销从凹部中抽出，但是在锁定销的行程不足而不能从凹部中抽 出的情况下，能够通过辅助凸轮单元增大锁定销的行程，并从凹部中可靠地将其抽出，因而解除锁定的可靠性提高。 
并且，根据本发明的第四特征，在筒状的旋转部件的内周面及锁定销的外周面中的一个面上设置有凸轮单元，在另一个面上设置有辅助凸轮单元，与将凸轮单元和辅助凸轮单元双方设置在旋转部件侧或者锁定销侧的情况相比，能够实现致动器的小型化。 
并且，根据本发明的第五特征，因为在通过凸轮单元将锁定销从凹部中抽出之后，辅助凸轮单元发挥作用，所以不仅能够使辅助凸轮单元小型化，而且能够将由于辅助凸轮单元进行动作而导致的致动器的负荷增大抑制为最小限度。 
附图说明
图1是转向锁定装置的纵剖面图(锁定状态)。(第1实施方式) 
图2是沿图1中的2-2线的剖面图。(第1实施方式) 
图3是沿图1中的3-3线的剖面图。(第1实施方式) 
图4是沿图1中的4-4线的剖面图。(第1实施方式) 
图5是筒状部件的内周面的展开图。(第1实施方式) 
图6是与图1对应的作用说明图(正常时的非锁定状态)。(第1实施方式) 
图7是与图1对应的作用说明图(磨损时的非锁定状态)。(第1实施方式) 
图8是凸轮面及导向销的作用说明图。(第1实施方式) 
A     致动器 
11    转向轴 
12a   凹部 
14    锁定销 
14e   凸轮槽(凸轮单元) 
17    筒状部件 
17d   凸轮面(辅助凸轮单元) 
19    电动机 
具体实施方式
现在，根据附图说明本发明的实施方式。 
第1实施方式 
图1～图8是表示本发明的实施方式的图。 
如图1～图4所示，轴环12被固定在与未图示的转向轮连接的转向轴11的外周上，在轴环12的外周上形成有沿轴向延伸的多个(在本实施方式中是9个)槽状的凹部12a…。 
被固定在车体侧的致动器A具有致动器壳体13和锁定销14，锁定销14具有大径部14a、小径部14b及卡合部14c，且断面呈圆形，以使其轴线与转向轴11的轴线正交的状态被收纳在致动器壳体13的内部。锁定销14的大径部14a的上部滑动自如地嵌合在致动器壳体13的上侧的导向孔13a中，同时锁定销14的小径部14b滑动自如地嵌合在致动器壳体13的下侧的导向孔13b中，锁定销14的卡合部14c能够卡合在轴环12的凹部12a…中，并且从致动器壳体13向下突出。 
在设于锁定销14的大径部14a的上端面的弹簧座14d、和设于致动器壳体13的内面上的弹簧座13c之间设有被压缩的卷簧15，借助该卷簧15的弹力，锁定销14被向从致动器壳体13向下突出的方向施力。植入设置于锁定销14的上部的止转销16滑动自如地嵌合在止转槽13d中，该止转槽13d沿锁定销14的轴向形成于致动器壳体13上。由此，锁定销14能够不旋转地沿其轴向往复运动。 
利用合成树脂形成为圆筒状的筒状部件17嵌合在锁定销14的大径部14a的外周上，并由致动器壳体13的导向面13e、13f可自由旋转地支撑着。形成于筒状部件17的外周上并与其为一体的蜗轮18啮合在蜗杆20上，该蜗杆20设置于电动机19的输出轴19a上，电动机19被收纳在 致动器壳体13的内部。因此，在驱动电动机19正向/反向旋转时，筒状部件17通过蜗杆20及蜗轮18进行正向/反向旋转。 
在锁定销14的外周面上形成有约360°的螺旋状的凸轮槽14e，与该凸轮槽14e协同动作来保持两个滚珠21、21的两个滚珠保持槽17a、17b，在筒状部件17的内周面上以相位错开180°的状态沿轴线方向形成。滚珠保持槽17a、17b的上端在筒状部件17的上端处开口，并与螺旋状的凸轮槽14e相吻合，一个滚珠保持槽17a的下端比较高，另一个滚珠保持槽17b的下端比较低。 
如根据图1、图4及图5所明确的那样，在筒状部件17的上部内周面上形成有接近一周的凹部17c，该凹部17c的一部分与较长的滚珠保持槽17b交叉，而且在筒状部件17的上端处开口，在该凹部17c的下缘形成有螺旋状的凸轮面17d和该凸轮面17d的圆周方向两侧的平坦面17e、17f。凸轮面17d的上侧的一部分及上侧的平坦面17f中埋入有由金属板构成的、用于防止磨损的衬套22。另一方面，在锁定销14的外周上植入设置有能够与所述凸轮面17d及上侧的平坦面17f抵接的导向销23。另外，在图4中表示相位的3条线A、B、C与图5的展开图中的线A、B、C对应。 
下面，说明具有上述结构的本发明的实施方式的作用。 
图1表示转向轴11的锁定状态，从致动器壳体13向下突出的锁定销14的下端的卡合部14c卡合在转向轴11的轴环12的凹部12a…中的任意一个凹部中，由此将转向轴11锁定使其不能旋转。在这种锁定状态下，当卡合在凸轮槽14e中的两个滚珠21、21在筒状部件17的两个滚珠保持槽17a、17b内向上方移动，止转销16在筒状部件17的止转槽13d内向上方移动，而且导向销23在筒状部件17的凹部17c内向上方移动时，锁定销14的卡合部14c有可能从凹部12a向上方脱离，但实际上卷簧15的弹力将锁定销14按压在使滚珠21、21与滚珠保持槽17a、17b的底部抵接的位置，由此防止该卡合部14c从凹部17c脱离。 
如图6所示，在从上述锁定状态下沿锁定解除方向驱动电动机19时， 筒状部件17通过蜗杆20及蜗轮18进行旋转，在形成于筒状部件17的内周面的滚珠保持槽17a、17b中卡合的滚珠21、21也一起旋转。此时，设置于锁定销14上的止转销16卡合在止转槽13d中，由此锁定销14被抑制旋转但允许轴向的移动，因此被与滚珠保持槽17a、17b一起旋转的滚珠21、21顶起凸轮槽14e的锁定销14能够压缩卷簧15并上升，并使其卡合部14c从转向轴11的凹部12a脱离，将转向轴的锁定解除使其能够旋转。 
相反，在从图6所示的非锁定状态下沿锁定方向驱动电动机19时，如图1所示，筒状部件17通过蜗杆20及蜗轮18进行旋转，由此借助滚珠21、21及凸轮槽14e的卡合，锁定销14被向下驱动，卷簧15的弹力更促进该向下驱动，由此能够使锁定销14的卡合部14c卡合在凹部12a中，将转向轮锁定使其不能旋转。 
另外，在锁定销14上下运动的过程中，筒状部件17相对植入设置于锁定销14中的导向销23进行相对旋转，但是如图8(A)所示，在正常时，导向销23不与形成于筒状部件17的凹部17c的下缘的凸轮面17d抵接。并且，在筒状部件17旋转时，滚珠21、21虽沿向纸面的前方侧及相对侧移动，但在图6及图7中，为了方便起见将滚珠21、21描画在纸面上的位置处。 
可是，在将转向轮限定在界限位置的状态下，在锁定销14的卡合部14c与转向轴11的凹部12a卡合并成为锁定状态的情况下，在使要处于非锁定状态的筒状部件17旋转时，为了将锁定销14顶起而需要较大的荷重，因而滚珠21、21被强力按压在滚珠保持槽17a、17b的底部，该底部逐渐磨损(参照图6及图7的阴影部分)。这样，在滚珠保持槽17a、17b的底部磨损时，滚珠21、21借助卷簧15的弹力被按压在滚珠保持槽17a、17b的已磨损的底部上，如图6中的点划线所示，即使筒状部件17旋转预定量来将锁定销14顶起时，由于锁定销14的顶起量仅仅减小了所述磨损量的部分，导致锁定销14的卡合部14c的下端勾挂在转向轴11的凹部12a中，存在不能进行锁定解除的问题。 
但是，根据本实施方式，在滚珠保持槽17a、17b的底部磨损、锁定销14的位置比正常时的位置低时，在利用用于进行锁定解除的凸轮槽14e及滚珠21、21将锁定销14顶起的过程中，如图7及图8(B)所示，设置于锁定销14的导向销23与形成于筒状部件17的内面上的凸轮面17d抵接，锁定销14和导向销23一起沿着凸轮面17d被顶起，由此使锁定销14的卡合部14c从转向轴11的凹部12a脱离，能够实现锁定解除。 
这样，即使在滚珠保持槽17a、17b的底部磨损时，也能够利用凸轮面17d及导向销23来实现锁定解除，因而不需要将凸轮槽14e的行程增大至必要程度以上，能够有助于实现致动器A的小型化。而且，由于在导向销23所抵接的凸轮面17d及平坦面17f中埋入了金属制的衬套22，所以能够抑制这部分的磨损。 
并且，由于将引导滚珠21、21的凸轮槽14e设于锁定销14侧，将引导导向销23的凸轮面17d设于筒状部件17侧，与将凸轮槽14e及凸轮面17d双方设在锁定销14侧或者导向销23侧的情况相比，能够实现致动器A的小型化。 
并且，只要滚珠保持槽17a、17b的底部不磨损，凸轮面17d和导向销23就不会接触，即使在滚珠保持槽17a、17b的底部磨损时，也只是在将锁定销14的卡合部14c从转向轴11的凹部12a中抽出的最后阶段进行接触，所以能够将作用于该接触部的摩擦力对电动机19造成的负荷抑制在最小限度。 
以上说明了本发明的实施方式，但本发明能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种设计变更。 
例如，在实施方式中将凸轮单元(凸轮槽14e)设在锁定销14侧，将辅助凸轮单元(凸轮面17d)设在筒状部件17侧，但也可以使这种位置关系颠倒。 
并且，在实施方式中滚珠21、21的数量是两个，但也可以是一个或者三个以上。 
并且，也可以在锁定销14的卡合部14c被从转向轴11的凹部12a 中抽出后，马上使凸轮面17d和导向销23发挥作用，这样能够进一步降低作用于凸轮面17d及导向销23的接触部的摩擦力对电动机19造成的负荷。 

Claims (5)

1.一种转向锁定装置，该转向锁定装置通过利用致动器(A)进行往复运动的锁定销(14)的前端与形成于转向轴(11)的外周上的凹部(12a)卡合，由此将所述转向轴(11)以不能旋转的方式锁定，其中，
所述致动器(A)具有：电动机(19)；筒状部件(17)，其嵌合在所述锁定销(14)的外周上，并通过所述电动机(19)而旋转；以及凸轮单元(14e)，其被设于所述筒状部件(17)的内周面及所述锁定销(14)的外周面中的一个面上，将所述筒状部件(17)的旋转运动转换为所述锁定销(14)的轴向的往复运动，
所述转向锁定装置的特征在于，
在所述筒状部件(17)的内周面及所述锁定销(14)的外周面中的另一个面上设置有辅助凸轮单元(17d)，所述辅助凸轮单元(17d)用于将所述筒状部件(17)的旋转运动转换为将所述锁定销(14)从所述凹部(12a)中抽出的方向的运动。
2.根据权利要求1所述的转向锁定装置，其特征在于，在通过所述凸轮单元(14e)将所述锁定销(14)从所述凹部(12a)中抽出的过程中，所述辅助凸轮单元(17d)发挥作用。
3.一种转向锁定装置，所述转向锁定装置通过利用致动器(A)进行往复运动的锁定销(14)的前端与形成于转向轴(11)的外周的凹部(12a)卡合，由此将所述转向轴(11)以不能旋转的方式锁定，其中，
所述致动器(A)具有：电动机(19)；旋转部件(17)，其嵌合在所述锁定销(14)的外周上，并通过所述电动机(19)而旋转；以及凸轮单元(14e)，其将所述旋转部件(17)的旋转运动转换为所述锁定销(14)的轴向的往复运动，
所述转向锁定装置的特征在于，
所述转向锁定装置具有辅助凸轮单元(17d)，在所述凸轮单元(14e)用于使所述锁定销(14)的前端从所述凹部(12a)脱离的该锁定销(14)的行程不足时，该辅助凸轮单元(17d)将所述旋转部件(17)的旋转运动转换为所述锁定销(14)的轴向的运动，以增大该锁定销(14)的行程。
4.根据权利要求3所述的转向锁定装置，其特征在于，所述旋转部件(17)形成为筒状，所述凸轮单元(14e)设在所述旋转部件(17)的内周面及所述锁定销(14)的外周面中的一个面上，所述辅助凸轮单元(17d)设在所述旋转部件(17)的内周面及所述锁定销(14)的外周面中的另一个面上。
5.根据权利要求3或4所述的转向锁定装置，其特征在于，在通过所述凸轮单元(14e)将所述锁定销(14)从所述凹部(12a)中抽出的过程中，所述辅助凸轮单元(17d)发挥作用。
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