CN1712294A - 车辆的转向机构支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的转向机构支撑装置，其中，转向管柱通过支撑支架而连接到车辆本体的固定支架上，从而使得转向管柱相对于与车辆本体的宽度方向垂直的竖直平面而倾斜。导向盘连接到固定支架的两个侧部的一个上。上述的其中一个侧部位于转向管柱的后部朝向其倾斜的侧面。当支撑支架由于作用在其上的外力而移动时，导向盘能够限制支撑支架在车辆本体的宽度方向上的移动，从而使得转向管柱能够朝向车辆本体的前端移动，同时，减少转向管柱的摆动，从而在吸收冲击时稳定载荷。

Description

车辆的转向机构支撑装置

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(a)，该非临时申请要求2004年6月16日在日本提交的第2004-178715号的专利申请的优先权，其内容结合于此供参考。

技术领域

本发明涉及车辆的转向机构支撑装置，更加特别地，涉及装配有支撑支架的转向机构支撑装置，通过该支撑支架，车辆的转向管柱支撑于车辆本体上。

背景技术

车辆的转向机构用于将转向盘的转动通过转向轴、万向节、转向齿轮机构、转向节等传递到前轮。这样前轮就指向所需的转向角。转向轴穿过转向管柱与其同心地延伸，因此被可旋转地支撑，并且转向管柱通过固定在车辆本体的横梁上的固定支架而支撑于车辆本体上。转向机构装配有用来吸收车辆碰撞时产生的载荷的机构，以及用来吸收车辆碰撞后驾驶员和转向机构的二次碰撞而产生的载荷的机构。

转向管柱和支撑装置相结合，在车辆发生碰撞时，支撑装置使得转向轴通过碰撞时从转向盘侧输入的载荷而朝向车辆本体的前端与固定支架分离。为了稳定转向轴朝向车辆本体的前端的移动，未经审核的日本专利公开号2001-315649中披露的一种支撑装置具有方向控制件，该方向控制件设置在连接于车辆本体的前侧的支架上。在这种支撑装置中，方向控制件限制了转向轴的横向和垂直的摆动运动，另外，在车辆本体前侧的安装部分设置有可产生所需载荷的能量(冲击载荷)吸收机构。

同时，在一些转向机构中，由于车辆本体内有限的空间或者其他部件的布局，转向管柱相对于与车辆宽度方向垂直的竖直平面倾斜，以使得转向管柱的前部位于车辆本体的内部。用于这种类型转向管柱的支撑装置也具有上述的载荷吸收功能。然而，采用该种布局时，如果支撑装置和其周围部件，如仪表盘之间的间隔比较小，或者受支撑装置的形状的影响，或者取决于驾驶员的姿势，则位于车辆本体内侧的驾驶员膝盖在车辆碰撞时可能朝向转向轴移动，并且撞击转向管柱。如果该种情况发生，则由驾驶员膝盖施加的横向载荷将使得转向管柱摆动，并且使得转向轴向前运动时产生的载荷变得不稳定，甚至在碰撞时很可能导致不稳定地冲击吸收。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种车辆的转向机构支撑装置，该装置使得转向轴在车辆发生碰撞时可以成功地朝向车辆本体的前端移动，并且在转向轴向前移动时稳定地吸收冲击载荷。

为了实现该目的，本发明提供了一种车辆的转向机构支撑装置。该转向机构支撑装置包括：固定支架，其连接在车辆本体的横梁上；转向管柱，其相对于与车辆本体的宽度方向垂直的竖直平面倾斜；转向轴，其通过转向管柱被可旋转地支撑，并且连接到车辆的转向盘上；支撑支架，其用于支撑转向管柱，并且连接到固定支架上；以及导向盘，其连接在固定支架的两个侧部中的一个上，固定支架的一个侧部位于转向管柱的后部朝向其倾斜的侧面，并且，当支撑支架由于作用在其上的外力而移动时，导向盘可用来限制支撑支架在车辆本体的宽度方向上的运动。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述将会对本发明有着更加深入的理解，其中结合附图的详细描述仅是例示性地给出，而并不用于限制本发明，其中：

图1是采用根据本发明的转向机构支撑装置的转向机构的主要部分的立体图；

图2是图1所示的转向机构的侧视图；

图3是图1所示的转向机构的仰视图；

图4是沿着图2中的线IV-IV剖取的转向机构的剖视图；

图5是图4中所示的支撑支架的仰视图；

图6示出了图4中所示的支撑支架和导向盘之间的关系；

图7是沿着图2中的线VII-VII剖取的转向机构的剖视图；

图8是图7中所示的垫片的立体图；

图9是图7所示的转向机构的部分的仰视图；

图10是具有不同于图8所示形状的支架的前部的侧视图；以及

图11是沿着图10中的线XI-XI剖取的剖视图。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。

如图1到3所示，转向机构1通过前支撑支架4和后支撑支架5由固定支架3的下部支撑。固定支架3连接到横梁2的下部，该横梁设置在车辆的前侧，并且在车辆的宽度方向延伸。用于引导后支撑支架5的导向盘6固定到位于车辆本体外侧的固定支架3的边缘部上。在图1到图3所示的转向机构1中，车辆本体的右侧和前侧相对应，而车辆本体的左侧和后侧(驾驶员座位侧)相对应。

转向机构1包括：转向管柱11；转向轴12，其可旋转地容置于转向管柱11内并且因此被支撑；转向盘(图中没有示出)，其连接到转向轴12的后端12a；万向节13，其连接到转向轴12的前端；转向齿轮机构(图中没有示出)，连接到万向节13的前端；转向节(图中没有示出)，其与车辆的前轴整体形成。通过这种方式构成的转向机构1可以将转向盘的转动传递到连接于转向节的前轮上。

转向机构1容易受到车辆本体内的空间或其他部件的布局的限制。因此，如图3中的仰视图所示，转向管柱11和转向轴12相对于与车辆宽度方向垂直的竖直平面倾斜。特别地，转向机构1安装在车辆本体上，以便其前部指向车辆本体内侧，这样在转向管柱11和转向轴12的中心线O和平行于车辆本体纵轴的直线P之间形成倾角θ。

转向管柱11具有：前端部，其穿过前支撑支架4通过固定支架3的前端的下部支撑；还具有中间部，其穿过后支撑支架5由固定支架3的后端的下部支撑。支撑支架4通过螺栓10(图7)固定到固定支架3上。支撑支架5通过可拆卸机构7固定到固定支架3的后端，通过这种固定方式，支架5可以在车辆本体的前端与支架3拆卸。转向管柱11通过倾斜机构8连接到支撑支架5上。这样，转向管柱11通过倾斜机构8可围绕支点，也即，连接到转向管柱的前端的左、右铆钉24(图2和图7)上下摆动，因此驾驶员能够调整转向盘的高度，使其达到所需的高度。

正如在图1到4和图7中所示，具有通常的U型横截面的两个支架21分别焊接到转向管柱11的左右两侧。每一个支架21都具有前端，其从转向管柱11前端稍突出，并且还具有后部，其沿着转向管柱11延伸到接近支撑支架5的位置。纵向狭缝21a从每个支架21的前端邻近处延伸到各个支架的后端邻近处。这些支架21主要用作方向控制件，以便在发生碰撞，转向轴朝向车辆本体的前端移动时，用于限制转向轴12的横向移动。并且，如图2所示，具有通常的U型横截面的支架22连接到转向管柱11的下表面。支架22在转向管柱11的纵向，从转向管柱11的前端邻近处一直延伸到支撑支架5的附近位置，同时其高度从其前端朝向后端的一段距离内逐渐增加。

如从图1和图7中所看到的，前支撑支架4具有通常为U型且向下突起的中部4a；以及分别从中部4a的前后边缘突起的加固凸缘4d。中部4a具有侧壁4b，其上端以适当的角度在相对的两侧弯曲，从而形成安装部4c。侧壁4b之间的距离稍大于其内部件的整体宽度，也即，分别连接到转向管柱11的两侧的其中一个支架21到另一个支架的距离。支撑支架4的深度稍大于转向管柱11的外径。并且，中部4a具有***4e，该***横向延伸并且在与连接到转向管柱11的下表面的支架22相对应的位置向内(向上)突起。铆钉孔4f形成于与支架21的各个狭缝21a相对应的位置处的各个侧壁4b上。

***4e(图7)以及连接到转向管柱11上的支架22(图2)形成能量吸收机构，用于吸收在碰撞时传递到转向管柱11和转向轴12的能量。

在右侧和左侧支架21处，转向管柱11通过其间夹置有垫片23的支撑支架4支撑。如图8所示，垫片23的宽度稍小于支架21的宽度。每一个垫片23都是L型件，其包括纵向的细长盘状部23a，用作具有预定厚度的垫片，以及前端部23b，其以适当的角度向内弯曲。盘状部23a具有从前端邻近处纵向延伸、且其后端开口的狭缝23c。狭缝23c的宽度与支架21的狭缝21a的宽度相等。

正如图8和图9所示，每一个垫片23都以L型前端部23b与支架21的前端相接合的方式夹置于相应的一个支架21和支撑支架4的相应的侧壁4b之间。而且，正如从图7中所看到的，转向管柱11通过铆钉24穿过支撑支架4的铆钉孔4f、垫片23的狭缝23c、以及支架21的狭缝21a***而由支撑支架4来支撑，通过这种方式，转向管柱11可垂直摆动，并且也可朝向车辆本体的前端移动。这样，如图2所示，转向管柱11通过铆钉24穿过各个狭缝21a***而支撑在支架21的狭缝21a的前端。

通常，垫片23作为转向管柱11和支撑支架4的各个侧壁4b的横向控制件用于填充各个支架21之间的间隙，因此提高了硬度并消除了过量的间隙。当转向管柱11朝向车辆本体的前端移动时，与各个支架21的前端接合的垫片23和转向管柱11一起向前移动，并离开支撑支架4，由此，在各个支架21和支撑支架4的各个侧壁4b之间产生间隙。通过这种方式产生的间隙使得转向管柱11可容易地向前移动，即使转向管柱11横向摆动与垫片整个厚度相对应的量，转向管柱的向前移动也不会被锁定。

代替垫片23的使用，可将各支架21的前端部挤压以形成半圆形的***21b来作为垫片，并将其放置到狭缝21a的前端同时向外突出，正如图10和图11所示。这样就能够减少部件的数量并且使装配更加方便。

正如图1和图4所示，后支撑支架5由分别设置在转向管柱11两侧的倒置L型的左右支架25、跨越在转向管柱11并且将左右支架25连接在一起的支撑盘26、以及牢固地支撑转向管柱11的左右下侧的支撑盘27构成，并且其连接到左右支架25上。左右支架25分别具有水平部25a，该水平部具有普通的V型槽口25c，该槽口在其后边缘的中部切开并且开口向后，正如图5中虚线所示。而且如图2所示，向下开口的狭缝25d形成于各左右支架25的垂直部25b上。

在各个支架25的水平部25a中的槽口25c装设有封壳(capsule)28，正如图5所示。狭缝28a形成于封壳28的左右两侧表面，正如图4所示，并且纵向细长孔28b形成于封壳28的中部，如图5所示。封壳28可装入相应中部25a的槽口25c，其左右狭缝28a和形成槽口25c的边缘接合，这样封壳就可相对于水平部25a向后移动，并且通过销钉29固定到水平部25a，其中销钉是由一种可破裂的材料，如树脂制成。每一个封壳28都通过将螺栓30***细长孔28b(图4和5)而固定到固定支架3上。槽口25c、封壳28、和销钉29构成了可拆卸机构7，其使得支撑支架5能够从固定支架3上拆卸。

正如图4所示，支撑盘27是通常的M型件，其具有稍向下突起的中部27a、分别焊接到转向管柱11的左右侧下表面上的左右上部27b、以及向下延伸的侧壁27c，并且与左右支架25的各个垂直部25b的内侧表面紧密接触。侧壁27c通过将水平支撑轴31***其下端部而彼此连接。支撑轴31通过左右支架25的垂直部25b以支撑轴31沿着狭缝25d(图2)垂直移动(转向管柱11可倾斜)的方式而支撑在相对两端。斜柄32连接到支撑轴31的中部。狭缝25d、支撑盘26、支撑轴31、斜柄32、及其相关的部件形成倾斜机构8，由此转向盘的高度可以调节到与驾驶员的姿势相匹配的所需高度。

如图1到4所示，从其一端看时通常是L型的导向盘6具有其下边缘稍向内弯曲的侧壁6a；以及形成于侧壁6a的前部、中部、和后部的加固肋6b。导向盘6的侧壁6a的上部固定到固定支架3的侧面，也即，固定到位于车辆本体外侧的侧面，其中转向管柱11的后部朝向该侧面倾斜。正如图2所示，导向盘6的侧壁6a沿着车辆本体的纵向从支撑支架4的后端附近延伸到支撑支架5的后端附近。导向盘6的下边缘位于比相应支架25的水平部25a稍低的位置，如图4所示。

导向盘6的侧壁6a被倾斜，使得其从其后端朝向车辆本体前端的距离逐渐靠近转向管柱11，如图6所示。更具体地，侧壁6a以如下方式倾斜到转向管柱11，也即，当支撑支架5处于正常位置时，确保在侧壁6a的后端6d和支架25的水平部25a的侧面25h之间具有间隙δ，并且当支撑支架5朝向车辆本体的前端移动时，如图中双点划线所示，侧壁6a的前端6c和支架25的侧面25h紧密接触，其间没有一点间隙。间隙δ大约等于转向管柱11和支撑支架5的公差。

当发生碰撞，支撑支架5从固定支架3分离，并且和转向管柱11以及转向轴12一起朝向车辆本体的前端移动时，导向盘6用作支撑支架5的水平部25a的侧面25h的导向件。并且，如果转向管柱11和转向轴12在车辆本体向外的方向被驾驶员的膝盖推动时，导向盘6用来限制部件11和12的摆动，使其限定在固定的角度范围内。这样，导向盘6就使转向轴12的导向更加可靠。

下面描述转向机构支撑装置的操作。

图1到图3示出了转向机构1的正常状态。在这种状态下，倾斜机构8能够将转向管柱11的高度以及转向轴12的高度设置成驾驶员所需的高度。并且，垫片23可以防止转向管柱11横向摇动并且可以为转向轴12提供足够的横向刚性。此外，正如图3和6中所示，支撑支架5的支架25的水平部25a的侧面25h朝向其间具有间隙δ的导向盘6的侧壁6a。

假定一辆车和另一辆车或者是其他的物体正面碰撞。在这种情况下，冲击载荷(外力)通过转向盘(图中没有示出)由箭头A所示的方向从驾驶员传递到转向轴12和转向管柱11。因此，转向轴12和转向管柱11被冲击载荷推向车辆本体的前端，并且其余的冲击载荷作用于连接支撑支架5的水平部25a和封壳28的铆钉29，这样就会引起铆钉的断裂。

正如图7所示，转向管柱11通过位于左右支架21的各个狭缝21a前端的铆钉24而由支撑支架4支撑。因此当被推向车辆本体的前端时，转向管柱11相对于铆钉24，也就是支撑支架4，朝向车辆本体的前端移动。随着转向管柱11朝向车辆本体的前端的移动，垫片23也被向前推动，并且从支撑支架和各个支架21之间露出，其中垫片用作转向管柱11的横向控制件，这样在支撑支架4和各个支架21之间就会产生间隙。该间隙能够使得转向管柱11在给定角度内范围内横向摆动。

在发生碰撞时，如果转向管柱11和转向轴12在车辆本体的向外方向被位于车辆本体内的驾驶员的膝盖推动，如图3中箭头B所示，则转向管柱11就会横向摆动。这时，支架25的水平部25a的侧面25h被挤压并且被导向盘6的侧壁6a顶住，由此，由于在碰撞时由驾驶员膝盖所产生的横向载荷引起的转向管柱11和转向轴12的横向摆动能够被抑制。在这种情况下，倾斜的侧壁6a能够限制横向摆动，使其处于固定的角度范围内。

支撑支架5和沿着导向盘6的侧壁6a被导引的支架25的水平部25a的侧面25h一起向前移动到支撑支架4附近的位置(前端位置)，如图6中双点划线所示。由于垫片23的分离，确保在支撑支架4和用作转向管柱11的横向控制件的各个左右支架21之间具有间隙，如上所述，因此可以防止转向管柱11在朝向车辆前端移动时被支撑支架4锁定。这样，转向管柱11可以平滑地朝向车辆本体的前端移动，由此可以使转向管柱11和转向轴12向前移动的过程中作用的载荷变得更稳定。

而且，随着转向管柱11朝向车辆本体的前端的移动，支架22(图2)逐渐地被支撑支架4的***4e(图7)挤压并且变形，其中支架22连接到转向管柱11的下表面，并且其高度从前端向后端逐渐增加。上述冲击载荷(能量)的部分通过形变吸收。

在上述实施例中，转向管柱11和转向轴12以如下方式安装在车辆本体上，也即，转向管柱的前部位于车辆本体的内侧，并且在中心线O和平行于车辆本体的纵轴的直线P之间形成角度θ。然而，转向管柱11和转向轴12的倾斜方向并不局限于上述方向。也就是说，转向管柱11和转向轴12也可以如下方式选择地安装在车辆本体上，也即，转向管柱的前部位于车辆本体的外侧，并且在中心线O和平行于车辆纵轴的直线P之间形成角度θ。在这种情况下，导向盘6连接到固定支架3的侧面，朝向该侧面，转向管柱11的后部倾斜，也即，连接到位于车辆本体的内侧的侧面上。

在上面的实施例中，可拆卸机构7是由形成于水平部25a的槽口25c、封壳28、和销钉29构成，但是该可拆卸的结构并不局限于上述的结构。例如将各个封壳28连接到固定支架3上的螺栓30在发生碰撞时很容易破裂，这使得支撑支架5可从固定支架3上分离，由此使得支撑支架5能够朝向车辆前端移动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆的转向机构支撑装置，包括：

固定支架，其固定到所述车辆的本体的横梁上；

转向管柱，其相对于与所述车辆本体的宽度方向垂直的竖直平面倾斜；

转向轴，其通过所述转向管柱被可旋转地支撑，并且连接到所述车辆的转向盘上；

支撑支架，其用来支撑所述转向管柱，并且连接到所述固定支架上；以及

导向盘，其连接到所述固定支架的两个侧部中的一个上，所述固定支架的一个侧部位于所述转向管柱的后部朝向其倾斜的侧面，并且当所述支撑支架由于作用在其上的外力而移动时，所述导向盘可用来限制所述支撑支架在所述车辆本体的宽度方向上的移动。

2.根据权利要求1所述的转向机构支撑装置，其中，所述导向盘被设置为使得在从其后端朝向所述车辆本体的前端的距离内所述导向盘逐渐接近所述转向管柱。

3.根据权利要求1所述的转向机构支撑装置，其中，所述支撑支架包括：前支撑支架，其固定到所述固定支架上，并且支撑所述转向管柱的前部，以使得所述转向管柱可以朝向所述车辆本体的前端移动；以及后支撑支架，其连接到所述固定支架上，并且支撑所述转向管柱的部分，所述后支撑支架位于与所述前支撑支架相比更靠后的位置，以及

所述后支撑支架具有可拆卸机构，以使得所述后支撑支架可从所述固定支架上拆卸。

4.根据权利要求3所述的转向机构支撑装置，其中，所述可拆卸机构包括：形成于所述后支撑支架上、并且开口朝后的狭缝；与所述狭缝可相对移动地接合、并且固定到所述固定支架上的封壳；以及将所述后支撑支架和所述封壳相互连接到一起的销钉，当所述后支撑支架朝向所述车辆本体的前端移动时，所述销钉容易破裂。

5.根据权利要求3所述的转向机构支撑装置，还包括：夹置于所述转向管柱和所述支撑支架之间的垫片，所述垫片通常用来填充所述转向管柱和所述支撑支架之间的间隙，并且当所述后支撑支架从所述固定支架上拆卸时，所述垫片可从所述转向管柱和所述支撑支架之间拆卸，从而在所述转向管柱和所述支撑支架之间形成间隙。

6.根据权利要求5所述的转向机构支撑装置，其中，所述垫片具有夹置于所述转向管柱和所述支撑支架之间的盘状部；以及与所述盘状部整体形成并与所述转向管柱接合的接合部。

7.根据权利要求1所述的转向机构支撑装置，其中，所述转向轴具有冲击载荷吸收机构，用来吸收所述车辆碰撞时产生的冲击载荷。

8.根据权利要求7所述的转向机构支撑装置，其中，当发生碰撞，所述转向管柱向前移动时，所述冲击载荷吸收机构通过产生所述转向管柱和所述支撑支架之间的滑移载荷来吸收冲击。

9.根据权利要求8所述的转向机构支撑装置，其中，所述冲击载荷吸收机构包括：支架，其连接到所述转向管柱的下表面；以及***，其从所述前支撑支架突出并且朝向所述支架，所述滑移载荷通过连接到所述转向管柱下表面的支架以及所述***之间的滑移接触而产生。

10.一种车辆的转向机构支撑装置，包括：

固定支架，其固定到所述车辆的本体的横梁上；

转向管柱，其以其前部位于所述车辆本体的内侧的方式倾斜；

转向轴，其通过所述转向管柱被可旋转地支撑，并且牢固地与转向盘配合；

支撑支架，其用于支撑所述转向管柱，并且连接到所述固定支架上；以及

导向盘，其连接到位于所述车辆本体的外侧上的所述固定支架的一个侧部，当所述支撑支架由于作用于其上的外力而移动时，所述导向盘用于限制所述支撑支架在所述车辆本体的宽度方向上的移动。

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