CN207292112U - 车辆的转向装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆的转向装置，包括：柱壳体(3)，其被支撑在车辆本体(VB)上；柱管(1)，其被支撑为能够相对于柱壳体沿轴向移动且被构造为容置转向轴(2)；以及伸缩机构(4)，其被构造为相对于柱壳体沿轴向驱动柱管。柱管包括外管(10)和内管(20)并且被构造为：在等于或大于预定值的负载被施加到转向轴时允许外管相对于内管沿轴向相对移动。伸缩机构包括保持构件(30)以及驱动机构(40)，并且被构造为通过驱动机构相对于柱壳体沿轴向驱动内管和外管。

Description

车辆的转向装置

技术领域

本公开涉及一种车辆的转向装置，特别是一种设有伸缩机构的转向装置，该伸缩机构能够沿车辆本体的前后方向调节方向盘的操作位置。

背景技术

关于车辆的转向装置，例如文献JP2009-298298A(参考文献1)公开了一种“转向柱”(见参考文献1的段落[0024]至[0029]以及图1和图2)并公开了一种“伸缩致动机构”(见参考文献1的段落[0030]至[0032]以及图6和图7)。此外，文献JP2015-083396A(参考文献2)公开了一种“吸收施加到车辆的转向轴的能量的转向装置”，即，一种车辆的转向装置，其包括：内管，其容置车辆的转向轴，以便防止转向轴沿轴向相对移动，且支撑转向轴以使其能够围绕轴线旋转；以及外管，其容置内管，以便使内管在正常状态下保持在预定位置，并且转向装置被构造为：在等于或大于预定值的负载被施加到转向轴时，允许内管相对于外管沿轴向相对移动(见参考文献2的段落[0001]至[0007])。

参考文献1所述的转向柱中的“第一管”、“第二管”和“第三管”分别对应参考文献2所述的“柱壳体”、“外管”和“内管”，以及在每个转向柱中，柱管由以下部件构成：内管，其容置转向轴，支撑转向轴以使其能够围绕轴线旋转；以及外管，其容置内管，使内管在正常状态下保持在预定位置。特别地，作为吸收施加到转向轴的能力的单元的前提，由于转向轴被相对于内管支撑以便防止转向轴沿轴向的相对移动，所以内管由高比重材料(如铁)制成以确保所需刚度。在包括如参考文献1所述的伸缩致动机构的装置中，由于构成致动机构的“螺母框架”被固定到外管(第二管)，因此外管也由高比重材料(如可焊接的铁)制成。其结果是，构成柱管的内管和外管均必须由高比重材料制成，因而不仅难以降低重量而且难以节省空间。

因此，需要一种车辆的转向装置，其维持所需刚性且实现减小重量，并且节省空间。

实用新型内容

本公开的方案针对一种车辆的转向装置，其包括：柱壳体，其被支撑在车辆本体上；柱管，其被支撑为能够相对于柱壳体沿轴向移动且被构造为容置转向轴；以及伸缩机构，其被构造为相对于柱壳体沿轴向驱动柱管。柱管包括：外管，其被构造为容置转向轴且支撑转向轴以使其能够围绕转向轴的轴线旋转；以及内管，其被容置在外管中且被构造为在正常状态时将外管保持在预定位置处，以及柱管被构造为：在等于或大于预定值的负载被施加到转向轴时允许外管相对于内管沿轴向相对移动。伸缩机构包括：保持构件，其由内管支撑；以及驱动机构，其连接到保持构件且由柱壳体支撑以便沿轴向驱动保持构件，以及伸缩机构被构造为通过驱动机构相对于柱壳体沿轴向驱动内管和外管。上述“车辆本体的前后方向”未必意味着平行于路面，而是包括相对于路面倾斜的方向(在下文中相同)。

在转向装置中，优选地，转向装置还包括：轴承构件，其被置于外管与转向轴之间以便允许转向轴相对于外管被可旋转地支撑，且防止转向轴沿轴向相对移动。

在转向装置中，优选地，转向装置还包括：弹簧构件，其被置于内管与外管之间，以便限制内管与外管之间沿轴向的相对移动。关于弹簧构件，可以使用包括C形的环形弹簧构件。

优选地，外管具有允许保持构件沿轴向移动的开口，且保持构件经过该开口被***而连接到驱动机构。优选地，外管的开口是这样的开口：其纵向与外管的轴向对准，且可以被构造为防止保持构件在该开口的两端沿轴向移动。

优选地，保持构件经过内管的一侧被***且被内管的另一侧支撑以便连接到驱动机构。优选地，保持构件被构造为在一端处具有凸缘部的管状体，且内管包括：第一开口，其形成在内管的一侧上，保持构件经过该第一开口被***；以及第二开口，其形成在与第一开口相反的位置处的内管的另一侧上，且具有在内管的内部形成的环形凹槽，保持构件经过第二开口被***使得凸缘部被配合到环形凹槽中。

优选地，驱动机构包括：电动机，其由柱壳体支撑；螺旋轴，其连接到电动机的输出轴；以及螺母构件，其被旋拧到螺旋轴上且由保持构件保持，以及根据螺旋轴通过电动机的驱动，螺母构件沿螺旋轴的轴向移动，且保持构件可以与螺母构件一起沿轴向移动，使得柱管沿车辆本体的前后方向移动。

由于本公开的方案如上所述地构造，所以得到如下效果。即是说，在车辆的转向装置中，该转向装置包括：柱壳体，其被支撑在车辆本体上；柱管，其容置转向轴且被支撑为可以相对于柱壳体沿轴向移动；以及伸缩机构，其相对于柱壳体沿轴向驱动柱管，本公开的方案被构造为，柱管包括：外管，其构造为容置转向轴并支撑转向轴以使其可以围绕转向轴的轴线旋转；以及内管，其被容置在外管中且被构造为在正常状态时将外管保持在预定位置，柱管被构造为当等于或大于预定值的负载被施加到转向轴时，允许外管相对于内管沿轴向相对移动。伸缩机构包括：保持构件，其由内管支撑；以及驱动机构，其连接到保持构件且由柱壳体支撑以便沿轴向驱动保持构件，以及伸缩机构被构造为相对于柱壳体沿轴向通过驱动机构来驱动内管和外管。因此，由于可以减小内管的厚度且可以将内管的材料改为低比重材料，所以能够实现减重和节省空间。

当转向装置包括：轴承构件，其被置于外管与转向轴之间，以便允许转向轴相对于外管被可旋转地支撑且防止转向轴沿轴向相对移动时，转向轴的负载可以由外管承载，并且可以避免大负载被施加于内管。因此，有可能减小内管的厚度并将内管的材料改为低比重材料，因而内管可以由合成树脂制成并有可能实现进一步减重和节省空间。

当转向装置包括被置于内管与外管之间的弹簧构件以便限制内管与外管沿轴向相对移动时，在大负载被施加到转向轴时外管向前移动抵抗弹簧构件的偏置力，因而使能量被适当吸收。当包括C型形状的环形弹簧构件可以被用作弹簧构件时，在弹簧构件被安装在内管上的状态下，弹簧构件被容置于外管中，促进了组装过程。

当外管具有允许保持构件沿轴向移动的开口并且保持构件被构造为经过该开口被***而连接到驱动机构时，能够容易地且适当地保证内管与外管沿轴向的相对移动。特别地，当外管的开口是其纵向与外管的轴向对准且被构造为防止保持构件在开口的两端处沿轴向移动的开口时，能够适当地设定保持构件的可移动距离，甚至在指向车辆的后侧的拉力被施加到转向轴时，保持构件被锁定在使保持构件沿轴向抵靠在开口的前端上的位置处。因此，开口还能够有效作用以锁定外管。

当保持构件被构造为使保持构件经过内管的一侧被***而被内管的另一侧支撑并连接到驱动机构时，保持构件可以由内管容易且适当地支撑。特别地，当保持构件被构造为一端具有凸缘部的管状体，并且内管包括：第一开口，其形成在内管的一侧上；以及第二开口，其形成在与第一开口相反的位置处的内管的另一侧上，保持构件经过第二开口被***，第二开口具有形成在内管的内部环形凹槽，且保持构件被***到第二开口中以使凸缘部被配合在环形凹槽中时，保持构件可以被容易且适当地固定到内管，因而能够可靠地防止保持构件从内管脱落。

在转向装置中，当驱动机构包括：电动机，其由柱壳体支撑；螺旋轴，其连接到电动机的输出轴；以及螺母构件，其被旋拧到螺旋轴并由保持构件保持，以及根据螺旋轴通过电动机的驱动，螺母构件沿螺旋轴的轴向移动，并且保持构件沿轴向与螺母构件一起移动，以使柱管沿车辆本体的前后方向移动时，伸缩机构能够被构造为能够保证沿轴向的顺畅移动而无需很大空间。

附图说明

参考附图，从以下具体说明中可以更清楚地了解到本公开的上述和附加特征和特性，在附图中：

图1是根据本文公开的实施例的转向装置的侧视图；

图2是根据本文公开的实施例的转向装置的纵向剖视图；

图3是根据本文公开的实施例的转向装置的立体图；

图4是示出从图3提取的本文公开的实施例中包含的外管、内管、保持构件和上轴的立体图；

图5是本文公开的实施例中包含的外管、内管和保持构件的剖视图；

图6是本文公开的实施例中包含的外管、内管和保持构件的前视图；

图7是本文公开的实施例中包含的外管、内管和保持构件的分解立体图；

图8A至图8C是示出组装本文公开的实施例中包含的外管、内管和保持构件的过程的局部剖视图；

图9是示出在本文公开的实施例中方向盘被调节至最靠近驾驶员的操作位置时，外管、内管和保持构件的位置关系的立体图；

图10是示出在本文公开的实施例中方向盘被调节至最远离驾驶员的操作位置时，外管、内管和保持构件的位置关系的立体图；

图11是示出在本文公开的实施例中，在能量吸收之后的外管、内管和保持构件的位置关系的立体图；

图12是示出根据本文公开的实施例的转向装置中，方向盘被调节至最靠近驾驶员的操作位置的情况下的侧视图；以及

图13是示出根据本文公开的实施例的转向装置中，在能量吸收之后的情况下的侧视图。

具体实施方式

在下文中，本文公开的实施例将参考附图来描述。图1至图3示出根据本文公开的实施例的转向装置的整体构型，其中容置转向轴2的柱管1被支撑而可以相对于柱壳体3沿轴向移动，柱壳体3经由固定支架BR被支撑在车辆本体VB上，沿轴向驱动柱管1的伸缩机构4被安装在柱壳体3上。实施例的转向轴2包括：管状上轴2x，上轴2x的后端部被连接到方向盘SW；以及下轴2y，其具有外柱面，外柱面以花键的方式连接到上轴2x的内柱面。上轴2x和下轴2y被连接为可以沿轴向相对移动而不可相对转动，以及下轴2y的前端部被连接到转向机构(未示出)。转向机构被构造为根据方向盘SW的操作而被驱动，并且经由轮式转向机构(未示出)使方向盘(未示出)转向。

柱管1包括：外管10，其由金属(例如，铁)制成；以及内管20，其由金属(例如，铝合金)制成，内管20构造为被容置于外管10中且在正常情况下被保持在预定位置处。外管10被构造为防止转向轴2沿轴向相对移动，且支撑转向轴2以使其能够围绕转向轴2的轴线旋转。即是说，轴承构件12x被置于外管10与转向轴2之间，以使转向轴2相对于外管10由轴承构件12x可旋转地支撑，且通过轴承构件12x防止转向轴2沿轴向相对移动。

此外，外管10与内管20之间设有金属环形弹簧构件13、13，以使内管20与外管10之间沿轴向的相对移动被环形弹簧构件13、13限制。因此，外管10在正常状态下相对于内管20被保持在预定位置。同时，当等于或大于预定值的负载被施加到转向轴2时，允许外管10相对于内管20沿轴向相对移动，并且外管10被构造为与转向轴2一体地沿轴向移动。外管10和内管20与被置于其之间的环形弹簧构件13、13等一起作为能量吸收装置。类似于例如上述参考文献2所述的环形弹簧构件，环形弹簧构件13、13由不锈钢形成为C形，并且具有多个突出部(未示出)，所述突出部具有帽形截面且均匀地形成在环形弹簧构件的整个圆周上。每个弹簧构件13、13设置为使得构成每个突出部的帽形截面的顶部的侧面形成为内周边面，构成帽形截面的凸缘部的侧面形成为外周边面。

如图2所示，外管10经由作为滑动轴承的一对衬套14、14而被柱壳体3支撑。外管10被压靠在柱壳体3的内表面上并被一对按压机构15、15保持。衬套14、14可以由树脂制成，但可以优选地由金属制成。每个按压机构15、15与使用盘式弹簧的机构(通常称为摩擦机构)相同，可以保证沿推力方向的滑动能力而不会引起方向盘SW中的晃动(rattle)，但是不作为柱壳体3与外管10之间的能量吸收装置。

如图1至图3所示，本实施例的伸缩机构4包括：保持构件30，其由内管20支撑；以及驱动机构40，其连接到保持构件30且由柱壳体3支撑以便沿轴向驱动保持构件30。伸缩机构4被构造为通过驱动机构40相对于柱壳体3沿轴向驱动柱管1(内管20和外管10)。在本实施例中，如图5所示，保持构件30经过形成在内管20的一侧上的开口20a被***，并且由形成在另一侧上的开口20b支撑。因此，柱管1、转向轴2和方向盘SW相对于柱壳体3沿轴向整体移动，且方向盘SW可被沿车辆本体的前后方向调节至所需位置。

如图7所示，在根据实施例的外管10中，形成供保持构件30***其中的开口10a和沿径向(外管10的轴向)延伸的开口10b。保持构件30经过开口10b被***以连接到驱动机构40。因此，允许保持构件30在开口10b内沿轴向移动，但是不允许使其在开口10b的两端处沿轴向移动。即是说，在外管10和内管20以如下所述的方式组装之后，甚至在指向车辆的后侧(朝向驾驶员)的拉力被施加到方向盘SW时，保持构件30被锁定在保持构件30沿轴向抵靠在开口10b的前端上的位置处。因此，外管10不会脱落，开口10b和保持构件30用作锁定外管10。如图1和图2所示，柱壳体3包括主体3x以及接合到主体3x以闭合主体3x的侧端面的下部支架3y。主体3x中形成有开口3b，开口3b包括外管10的开口10b，且主体3x沿轴向的开口端被下部支架3y闭合。即是说，考虑到组装的简易性，开口3b被形成为如图1和图2所示。

关于本实施例的驱动机构40，使用由柱壳体3支撑的电动机41，并且经由减速机构42连接到电动机41的输出轴的螺旋轴43、以及旋拧到螺旋轴43且作为滑动件的螺母构件(被称为伸缩式螺母)44被保持构件30保持。电动机41的输出被减速机构适当地减速，并且被传递到螺旋轴43。因此，螺母构件44(以及保持构件30)根据螺旋轴43的旋转驱动通过电动机41沿螺旋轴43的轴向移动，且保持构件30、最后是柱管1、转向轴2和方向盘SW被构造为沿车辆本体的前后方向移动。如图1所示，本实施例的柱壳体3由固定支架BR经由连杆机构5x被可摆动地支撑在环绕摆动中心C周围，由此构成电倾斜机构5。但是，电倾斜机构5与本公开不直接相关，因此将忽略对其的解释。

图4示出从图3提取的外管10、内管20和保持构件30(以及上轴2x)，以及图5示出包括保持构件30的部分的截面。如图4和图5所示，保持构件30呈管状，且具有形成在其一端处的凸缘部31和形成在其相反侧上的凹口32、32。螺母构件44从保持构件30另一端侧被容置在保持构件30中(如图1至图3所示)，且螺母构件44的相对两端分别被配合在凹口32、32中。因此，内管20的开口20a的内侧具有大于凸缘部31的直径，以使保持构件30可以经过该开口被***。如图5所示，内管20的开口20b中形成环形凹槽20c，且凸缘部31被配合在环形凹槽20c中。如图6所示，图6示出从车辆的前侧观察的保持构件30被安装在内管20中的情况，内管20的内表面上沿轴向形成平面部20d，且环形凹槽20c形成在平面部20d中。

以下将参考图7和图8A至图8C描述如上所述构造的转向装置的组装程序。首先，轴承构件12x(图2中示出)被保持在外管10内。如图7所示，在环形弹簧构件13、13被安装在内管20上的情况下，内管20被***外管10中，且外管10的开口10a和10b开始分别与内管20的开口20a和20b对准。在这种情况下，如图8A所示，保持构件30从内管20的开口20a(以及外管10的开口10a)被***，并且如图8B所示，经过内管20的开口20b(以及外管10的开口10b)被***。如图8C所示，保持构件20的凸缘部31被配合在环形凹槽20c中，且保持构件30通过例如压配合被固定到开口20b。

通过这种方式，保持构件30可以相对于内管20从内侧组装，以使保持构件30可以被容易且适当地固定到开口20b(以及环形凹槽20c)并被凸缘部31可靠地防止从内管20脱落。也可以相对于内管20从外侧组装保持构件30，并通过例如焊接、铆接、粘合、沉积等方式固定保持构件30。但是，如图8A至图8C所示，期望从内管20的内侧压配合保持构件30。即是说，在如图4至图6所示的构型中，不仅能够将保持构件30容易地组装到内管20，还能够采用这样的结构：即使在沿拉出保持构件30(凸缘部31被配合到环形凹槽20c中)的方向施加外力时，也能防止被组装的保持构件30脱落。因此，不需要诸如焊接等接合过程，并且实现成本的降低。

同时，上轴2x被连接到下轴2y以构成转向轴2，并且如图2所示，下部支架3y经由轴承构件12y被安装到下轴2y的前端部。然后，上轴2x的远端侧被***到外管10中，并且被轴承构件12x保持和锁定，以构成子组件(未示出)。该子组件被容置在安装有衬套14、14和按压机构15、15的柱壳体3中，并且如图2所示地被保持。

在如上所述构造的伸缩机构4被驱动的情况下，当电动机41被致动使得电动机41的输出轴被旋转驱动时，电动机41的输出轴被减速机构42减速，然后被传递到螺旋轴43。旋拧到螺旋轴43的螺母构件44沿轴向移动，且柱管1与容置螺母构件44的保持构件30一起沿轴向移动。因此，转向轴2和方向盘SW与柱管1一起沿轴向移动。当电动机41在方向盘SW沿车辆本体的前后方向到达所需位置时而停止时，方向盘SW可以被调节至所需操作位置。

图9和图10分别示出在方向盘SW被调节至车辆本体的最后部(即是说，最靠近驾驶员的操作位置)的情况下、以及在方向盘SW被调节至车辆本体的最前部(即是说，最远离驾驶员的操作位置)的情况下上轴2x、柱壳体3、外管10、内管20和保持构件30之间的位置关系。在图9中，保持构件30的后端面抵靠在外管10的开口10b上，因此柱管1被锁定在最后部处。在图12中示出了此时整个转向装置的状态。同时，在图10中，保持构件30的前端面抵靠在外管10的开口10b上，并且柱管1被锁定在最前部处。在任一种情况下，由于外管10的沿轴向的开口10b的两端部的侧面而保证了防止保持构件30移动所需的抵靠区域，所以在锁定位置处可以可靠地防止柱管1的移动，并且方向盘SW的行程量可以被适当地限制。保持构件30被设置为不靠在柱壳体3的开口3b上，但是可以被构造为靠在开口3b上。

本实施例中的能量吸收操作如下执行。例如，在图2所示的正常状态下，在等于或大于预定值的负载从后侧施加到方向盘SW时，整体连接到上轴2x的外管10相对于内管20沿轴向移动。即是说，外管10(与转向轴2和方向盘SW一起)从图2所示的正常状态的位置向前移动，移动到预定停止位置，并处于例如图11所示的状态。与此同时，由于通过外管10、转向轴2和方向盘SW的移动适当吸收了施加到方向盘SW的朝向车辆的前侧的过度负载产生的能量。即是说，当等于或大于预定值的过度负载作用在方向盘SW上，外管10抵抗被置于外管10与内管20之间的环形弹簧构件13、13的偏置力向前移动，因而吸收能量。图13中示出了能量吸收之后的整个转向装置的状态。

如上所述，由于转向轴2被外管10保持，而不被内管20保持，所以内管20可以制作为薄的或具有小直径，且可以减小其重量。此外，无需使用现有技术中的高比重材料来形成内管20，可以使用如铝合金等低比重材料，还可以使用合成树脂。因此，可以进一步减小重量。

在上述说明中已经描述了本实用新型的原理、优选实施例和操作模式。但是，意图被保护的本实用新型不应被解释为局限于所公开的特定实施例。另外，本文公开的实施例被认为是示意性的而非限制性的。在不违背本实用新型的实质的情况下，他人可以做出多种变化和更改，以及采用等价方案。因此，明确地意图包括落在权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有这些变化、更改和等同物。

Claims (8)

1.一种车辆的转向装置，其特征在于，所述转向装置包括：

柱壳体(3)，其被支撑在车辆本体(VB)上；

柱管(1)，其被支撑为能够相对于所述柱壳体沿轴向移动且被构造为容置转向轴(2)；以及

伸缩机构(4)，其被构造为相对于所述柱壳体沿轴向驱动所述柱管，

其中所述柱管包括：

外管(10)，其被构造为容置所述转向轴且支撑所述转向轴以使其能够围绕所述转向轴的轴线旋转，以及

内管(20)，其被容置在所述外管中且被构造为在正常状态时将所述外管保持在预定位置处，以及

所述柱管被构造为：在等于或大于预定值的负载被施加到所述转向轴时允许所述外管相对于所述内管沿轴向相对移动，以及

所述伸缩机构包括：

保持构件(30)，其由所述内管支撑，以及

驱动机构(40)，其连接到所述保持构件且由所述柱壳体支撑以便沿轴向驱动所述保持构件，以及

所述伸缩机构被构造为通过所述驱动机构相对于所述柱壳体沿轴向驱动所述内管和所述外管。

2.根据权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，所述转向装置还包括：轴承构件(12x、12y)，其被置于所述外管与所述转向轴之间以便允许所述转向轴相对于所述外管被能旋转地支撑，且防止所述转向轴沿轴向相对移动。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的转向装置，其特征在于，所述转向装置还包括：弹簧构件(13)，其被置于所述内管与所述外管之间，以便限制所述内管与所述外管之间沿轴向的相对移动。

4.根据权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述外管具有允许所述保持构件沿轴向移动的开口(10a、10b)，且所述保持构件经过所述开口被***以便连接到所述驱动机构。

5.根据权利要求4所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述外管的开口是如下的开口：该开口的纵向与所述外管的轴向对准，且被构造为防止所述保持构件在所述开口的两端沿轴向移动。

6.根据权利要求4或5所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述保持构件被***通过所述内管的一侧且由所述内管的另一侧支撑以便连接到所述驱动机构。

7.根据权利要求6所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述保持构件被构造为在其一端处具有凸缘部(31)的管状体，

所述内管包括：第一开口(20a)，其形成在所述内管的一侧上，且所述保持构件被***通过所述第一开口；以及第二开口(20b)，其形成在与所述第一开口相反的位置处的所述内管的另一侧上，且具有在所述内管的内部形成的环形凹槽(20c)，以及

所述保持构件被***通过所述第二开口而使所述凸缘部被配合到所述环形凹槽中。

8.根据权利要求1所述的车辆的转向装置，其特征在于，

所述驱动机构包括：

电动机(41)，其由所述柱壳体支撑，

螺旋轴(43)，其连接到所述电动机的输出轴，以及

螺母构件(44)，其被旋拧到所述螺旋轴上且由所述保持构件保持，以及

根据所述螺旋轴由所述电动机的旋转驱动，所述螺母构件沿所述螺旋轴的轴向移动，并且所述保持构件与所述螺母构件一起沿轴向移动，使得所述柱管沿所述车辆本体的前后方向移动。