专利名称：车辆用冲击能吸收转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆用冲击能吸收转向装置。
技术背景在车辆用冲击能吸收转向装置中，转向盘通过转向轴、第一万向接 头、中间轴以及第二万向接头，与转向器齿轮的输入轴相连接。中间轴具有中空的波紋部(例如，参照日本特开昭63-101168号爿^报)。在车辆 的首次碰撞时，通过波紋部压缩变形，来緩冲冲击力。因而要求确保碰撞时的中间轴的一对端部的较大的相对移动量(相 当于冲击能吸收行程量)。发明内容本发明的目的在于提供一种冲击能吸收行程量较大的车辆用冲击能 吸收转向装置。为了实现上述目的，本发明的优选方式为，具备转向轴，其与转向 部件连结；转向器齿轮，用于使转向轮转向；以及中间轴，其介于上述 转向轴以及上述转向器齿轮之间，并连结上述转向轴以及上述转向器齿 轮。上述中间轴包括可塑性变形的中空的波紋部。上述波紋部，具有沿 上述波紋部的轴向交替地配置的多对山部和谷部。在上述波紋部的上述 轴向的至少一部分上，将从上述谷部的底到上述山部的顶部的高度形成 如下在沿上述波紋部的径向而对置的第一及笫二部分中，其中一者相 对较高，上述第一及第二部分中的另一者相对较低。根据本发明，例如，在车辆碰撞时，转向器齿轮相对于车体朝向车 辆后方而移动。与此同时，波紋部在中间轴的轴向上收缩。此时的波紋 部的上述第一及第二部分中的上述一者的收缩量，大于上述第一及第二 部分中的上述另一者的收缩量。其结果，波紋部以上述一者作为弯曲的 内侧进行弯曲。通过波紋部弯曲并且收缩，4吏得中间轴收缩。因此，与 波紋部不产生弯曲而中间轴比值收缩的以往的情况相比较，能够获得较大的冲击能吸收行程量。
图1A为示意地表示本发明的一实施方式的车辆用冲击能吸收转向装 置的概略构成的局部剖断侧视图，图1B为沿着图1A的1B-1B的剖视 图。图2为图1A的放大图。 图3为图1B的放大图。图4A为吸收冲击能前的车辆用冲击能吸收转向装置的示意图，图 4B为吸收冲击能时起初的车辆用冲击能吸收转向装置的示意图，图4C 为在冲击能吸收的中间过程中的车辆用冲击能吸收转向装置的示意图。图5为本发明的另一实施方式的车辆用冲击能吸收转向装置的波紋 部的示意剖视图。图6为本发明的再一实施方式中的波紋部的山部的示意剖视图。
具体实施方式
参见附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1A为本发明的一 实施方式的车辆用冲击能吸收转向装置的局部剖断示意图，图1B为沿着 图1A的IB - 1B剖视图。参见图1A,车辆用冲击能吸收转向装置1，具备转向轴3，其与 转向盘等的转向部件2连接；中间轴5，其通过第一万向接头4与转向 轴3连结。另外，车辆用沖击能吸收转向装置1，具备小齿轮轴7， 其通过第二万向接头6与中间轴5连结；以及作为在汽车的左右方向上 延伸的转向轴的齿条杆10，其具有与设置于小齿轮轴7的端部附近的小 齿轮8啮合的齿条9。通过小齿轮轴7以及齿条杆10,而构成由齿轮齿条机构构成的转向 器齿轮ll。即，转向器齿轮ll，具有作为输入转向部件2的转动运动 的输入轴的上述小齿轮轴7。齿条杆IO，通过未图示的多个轴承，而可直 线往返自由地支承于固定在车体12上的壳体13内。在齿条杆10的一对端 部上，分别结合有一对横拉杆14。各横拉杆14，通过对应的转向臂15，而与对应的转向轮16连接。当操作转向部件2来转动转向轴3时，该转动通过小齿轮8以及齿 条9，转换为沿着汽车的左右方向的齿条杆10的直线运动。由此，实现 转向轮16的转向。另外，车辆用冲击能吸收转向装置1，具有转向柱17,其可转动 地保持转向轴3;支承部件18，其将该转向柱17支承于车体12。支承 部件18,用于限制在车辆碰撞时，转向柱17以及转向轴3相对于车体 12， 一起向车辆的后方XB移动。中间轴5的轴向S，是沿着车辆的前 后方向大致水平地配置的。中间轴5，具有在该中间轴5的轴向S上的第一端部19以及第二端 部20。中间轴5的第一端部19，通过第一万向接头4与转向轴3的端 部连结。中间轴5的第二端部20，通过第二万向接头6与转向器齿轮 11的小齿轮轴7连结。中间轴5，将由转向轴3所传送的扭矩，传送至转向器齿轮ll的小 齿轮轴7。另外，中间轴5，在吸收冲击能时，会被弯曲并且收缩(参 见图4A、图4B、图4C)。以下，在未特别说明时，按照冲击能吸收前 的通常的状态进行说明。第一万向接头4，具有设置于转向轴3的端部的第一轭体21、设 置于中间轴5的第一端部19的第二轭体22、和在第一及第二轭体21、 22之间连结的十字轴23。十字轴23，具有四个作为轴部的耳轴24 (只图示局部)。四个耳轴 24,呈十字状配置于相互正交的第一及第二中心轴线25、 26上。第二 中心轴线26，在与图1A的纸面正交的方向上延伸。四个耳轴24中的两个，沿着第一中心轴线25在互为相反方向上延 伸，并可转动地支承于第一轭体21上。其余的两个耳轴24，沿着第二 中心轴线26，在互为相反方向上延伸，并可转动地支承于第二轭体22 上。十字轴23的第一以及第二中心轴线25、 26的交点，是第一万向接 头4的接头中心27。由于第一及第二万向接头4、 6为同样的构成，因此以与第一万向接 头4的不同点为主对第二万向接头6进行说明。第二万向接头6，具有设置于中间轴5的第二端部20的第一轭体 28、设置于小齿轮轴7的端部的第二轭体29、和在第一及第二轭体28、 29之间连结的十字轴30。对于第二万向接头6的十字轴30的构成要素， 标记与第一万向接头4的十字轴23相同的符号并省略说明。第二万向 接头6的十字轴30的第一及第二中心轴线25、 26的交点，是第二万向 接头6的接头中心31。另外，第二中心轴线26,在与图1A的纸面正交 的方向上延伸。中间轴5，以连结第一万向接头4的接头中心27和第二万向接头6 的接头中心31的线32作为转动中心轴线进行转动。另外，中间轴5， 具有管33和轴部34。轴部34为金属制轴。轴部34的轴向的一侧端部，被固定于管33。 轴部34的轴向的另一侧端部，构成中间轴5的第二端部20，并在与第 二万向接头6的第一轭体28嵌合的状态下被固定。管33,由金属部件所形成，构成中空的筒形状。该筒形状，沿着中 间轴5的轴向S而延伸。管33,具有在中间轴5的轴向S上的第一及 第二端部35、 36。另外，管33，具有中间部37，其介于第一端部35 以及第二端部36之间。管33的第一端部35，构成中间轴5的第一端部 19。另外，管33,具有第一圓筒38、第二圓筒39以及中空的波紋部40。 第一圆筒38、第二圓筒39以及波紋部40,是由单一部件一体形成的。第一及第二圆筒38、 39,以上述线32为中心相互同轴配置。第一 及第二圆筒38、 39,具有互为相等的直径。第一圆筒38,配置于管33 的第一端部35，并被固定于第一万向接头4的第二轭体22。第二圆筒 39，配置于管33的第二端部36，并被固定于轴部34的轴向的一侧端部。波紋部40，配置于中间部37，构成筒状，并在轴向S1上延伸。波 紋部40的轴向S1，与中间轴5的轴向S—致。波紋部40,具有多个 山部41，向该波紋部40的径向R的外侧隆起；多个谷部42，向该波玟 部40的径向R的内侧凹进。山部41和谷部42，在波紋部40的轴向Sl 上交替地排列。在波紋部40的外表面上，各山部41具有顶部43 (只图 示局部)，各谷部42具有底44 (只图示局部)。另外，以下，按照相互邻接的一组山部41和谷部42进行说明，然 而对于相互邻接的其它组的山部41和谷部42，也被同样地构成。参见图1A、图1B,从谷部42的底44到山部41的顶部43的高度 Dl、 D2,相当于在波紋部40的径向R上的，山部41的顶部43与谷部 42的底44之间的距离。在本实施方式中，上述高度D1 (以下，称为第一高度D1)大于上 述高度D2(以下，称为第二高度D2)，其中第一高度D1为，在波紋部 40的周向T上的，位于该波紋部40的一部分45 (以下，也简单地称为 上述局部45)的高度；第二高度D2为，在上述周向T上的，位于该波 紋部40的其余部分46 (以下，也简单地称为其余部分46)的高度 (D1>D2)。由此，上述一部分45，在轴向S1上易于收缩。另一方面， 上述其余部分46，在轴向S1上难于收缩。其结果，在吸收冲击能时， 波紋部40发生弯曲(参见图4C)。图2为图1A的放大图。图3为图1B的放大图。参见图2、图3， 波紋部40的周向T的上述一部分45,沿着周向T以规定长度连续并延 伸。沿着轴向Sl观察波紋部40时，在上述一部分45的周向T上位于 中央位置F1，第一高度D1取最大值D10。沿着轴向Sl观察波紋部40时，与上述一部分45对应的中心角El， 例如，取卯° ~270°的范围内的值。在此，上述中心角El,以管33 的第一及第二的圆筒38、 39的中心轴线47为中心。波紋管40的周向T的上述其余部分46,沿周向T以规定长度连续 并延伸。在上述其余部分46的沿周向T上位于中央位置F2，第二高度 D2取最小值D20。中央位置Fl与中央位置F2，相互对置。中央位置 Fl与中央位置F2的相对置的方向UC，例如是沿着波故部40的径向R。参见图3,随着从上述一部分45的中央位置Fl朝向上述其余部分 46的中央位置F2，各高度D1、 D2逐渐变化。另外，波紋部40，作为 与该波紋部40的径向R相对置的一对的部分，具有上述一部分45及上 述其余部分46。参见图2、图3，各山部41，分别呈沿波紋部40的周向T连续并延 伸的封闭的环状。在从侧方、相当于波紋部40的径向R观察波紋部40时，各山部41的顶部43的棱线48,与上述中心轴线47正交并延伸。 另外，沿轴向S1观察波紋部40时，各棱线48呈圆形。参见图2、图3，各谷部42，分别呈沿波紋部40的周向T连续并延 伸的封闭的环状。从侧方、相当于波紋部40的径向R观察波紋部40 时，各谷部42的底44的齿才艮线49,与中心轴线47正交并延伸。多个 山部41的顶部43的棱线48，与上述中心轴线47正交并延伸。另外， 在与中心轴线47正交的波紋部40的剖面中，各齿根线49，构成直径 DO的圆形，且该圆形与第一以及第二圆筒38、 39为同轴配置。参见图3，在与中心轴线47正交的剖面中，山部41的棱线48的圆 形的中心C1，是距离谷部42的齿根线49的圆形的中心C2 (在本实施 方式中位于中心轴线47上)，沿着规定的偏移方向UB，偏移配置规定 距离LA。偏移方向UB,是沿着上述一部分45的上述中央位置Fl与 上述其余部分46的上述中央位置F2相对置的上述对置方向UC。参见图2、图3，多个山部41的顶部43的棱线48，在与中心轴线 47正交的剖面中，以相对于中心轴线47呈互为相同的位置关系配置。 另外，多个谷部42的底44的齿才艮线49,在与中心轴线47正交的剖面 中，以相对于中心轴线47呈互为相同的位置关系配置。图4A、图4B以及图4C。分别为图1A的车辆用冲击能吸收转向装 置的示意图，图4A为吸收冲击能前的通常的状态，图4B为吸收沖击 能时的初始的状态，图4C为中间轴5比图4B的状态更加收缩的状态。 参见图4A、图4B，当车辆发生碰撞时，若冲击力大于规定的大小，则 转向器齿轮11相对于车体12朝向车辆的后方XB移动。由此，波紋部 40,在中间轴5的轴向S上受到冲击力，开始收缩。参见图4B，在波紋部40产生了微小收缩的状态下，波紋部40的周 向T的上述一部分45的收缩量G1相对较大，而周向T的其余部分46 的收缩量G2相对较小。其结果，以上述局部45作为弯曲的内侧，波紋 部40的整体发生弯曲。与此同时，轴向Sl上的波紋部40的中央部50 在径向R上发生位移。另外，在图4B中，图示出上述一部分45的中 央位置Fl的收缩量Gl，和上述其余部分46的中央位置F2的收缩量 G2。参见图4C,当与上述中央部50的在径向R上的位移量变大时，上述一部分45的山部41彼此以相互接触的状态起到弯曲支点的作用。与 此同时，上述其余部分46的山部41的顶部43彼此的间隔变大。其结 果，上述局部45成为弯曲的内侧，波紋部40整体伴随塑性变形而弯曲。 由此，能够使冲击能吸收行程量变大。参见图1A、图1B，本实施方式的车辆用冲击能吸收转向装置1， 具备中间轴5，其具有第一以及第二端部19、 20;第一万向接头4， 其连结中间轴5的第一端部19及转向轴3;第二万向接头6，其连结中 间轴5的第二端部20及作为转向器齿轮11的输入轴的小齿轮轴7。中 间轴5，包括交替地具有山部41和谷部42的中空的波紋部40。在上述波紋部40的轴向Sl的全体区域中，上述谷部42的齿根线 49构成的圆的直径D0是恒定的。另外，对于从谷部42的底44到山部 41的顶部43的高度而言，作为在波紋部40的径向R上相对置的一对 部分、上述一部分45以及上述其余部分46中，将作为其中一个的上述 一部分45做成相对较高的第一高度Dl，将作为上述一对部分中的另一 个的上述其余部分46，做成相对较低的第二高度D2 (D1>D2)。在本实施方式中，例如，在车辆碰撞时，波紋部40的周向T的上 述一部分45的收缩量会大于上述其余部分46的收缩量。其结果，波紋 部40就以上述局部45作为弯曲的内侧发生弯曲。其结果，波紋部40 弯曲并且收缩，因而中间轴5收缩。因此，在本实施方式中，与波紋部 不产生弯曲而中间轴笔直收缩的以往的情况相比较，能够获得较大的冲 击能吸收行程量。换言之，在本实施方式中，能够确保与以往同等或者同等以上的冲 击能吸收行程量，并且能够将中间轴5，乃至车辆用冲击能吸收转向装 置1小型化。在本实施方式中，将冲击能吸收行程量SS (未图示)相对接头中心 间距离ZA的比值(SS/ZA)，与使用不产生弯曲而收缩的以往的中间轴 的情况相比，能够变大。因此，在确保规定的冲击能吸收行程量的条件 下，提高接头中心间距离ZA的设定的自由度。进而，提高在车体12 上设置车辆用冲击能吸收转向装置1时的设计自由度(所谓的组装自由 度)。另外，上述以往的中间轴，由于具有相互嵌合了的筒部件和轴部 件，因而在该两个部件碰撞时相互滑动，使得中间轴不产生弯曲而进行收缩。在此，接头中心间距离ZA为，位于通常时的中间轴的两端的一对 万向接头的接头中心(在本实施方式中，相当于接头中心27、 31)之间 的距离。沖击能吸收行程量为，吸收了冲击能时可实现的沖击能吸收行 程量的最大值。另外，参见图3,由于沿着轴向Sl观察时的波紋部40的山部41的 顶部43的中心Cl，与谷部42的底44的中心C2间的距离LA产生变 化，因此能够调节上述一部分45中的第一高度D1与其余部分46中的 第二高度D2之差。由此，能够调整抵抗吸收冲击能时的中间轴5的收 缩的阻力大小，进而提高调节冲击能吸收载荷的自由度。参见图1A，在本实施方式中，中间轴5，作为其一部分包括管33。 该管33，包括第一端部35、第二端部36以及介于第一端部35以及 第二端部36之间的中间部37。在第一端部35以及第二端部36上，该: 有第一及第二圆筒38、 39,它们与连结第一及第二万向接头4、 6的接 头中心27、 31间的线32为同轴。在中间部37i更有波紋部40。在该种情况下，易于制造作为中间轴5的一部分的、带有波紋部40 的管33。由于将第一及第二圆筒38、 39做成与以上述线32为中心呈同 轴，因此能够容易地将第一及第二圆筒38、 39连接到作为对应的部件 的第一万向接头4的第二辄体22以及轴部34上。另外，例如，在通过 焊接将第一及第二圃筒38、 39连接到上述对应的部件的情况下，能够 提高焊接品质。参见图1A、图1B，在本实施方式中，上述谷部42的齿才艮线49构 成的圆的中心C2，配置于上述线32上。在该种情况下，作为管33的 材料使用笔直的圆筒管(未图示)，从而能够容易地形成波紋管40。另外，在本实施方式中，根据波紋部40的周向T的位置，来设定 不同的第一及第二高度D1、 D2。其结果，当波紋部40在中间轴5的轴 向S上被压缩时，波紋部40在轴向Sl的收缩量，与波紋部40的周向 T的位置相关而不均等。因此，波紋部40的整体易于弯曲。例如能够 减小冲击能吸收载荷。进而，能够迅速并且可靠地得到冲击能吸收行程 量。与此相对，由于以往的波紋部的从谷部的底到山部的顶部的高度， 与周向的位置无关是恒定的，因此波紋部的收缩量在全周上是均等的。其结果，波紋部40的整体难以弯曲。另外，由于波紋部40的谷部42的底44的齿#>线49，构成圓形， 其以作为中间轴5的转动中心轴线的上述线32为中心，因此通常在受 到扭矩时在谷部42的底44所产生的应力，在全周范围内是均等的。另外，对于本实施方式，可以考虑如下的变形例。在以下的说明中， 以与上述实施方式的不同点为主进行说明。对于其它的构成，由于与上 述的实施方式同样，因此省略其说明。例如，在沿着轴向Sl，见察波紋部40时，如图5所示，也可以将山 部41A的顶部43的棱线48A所呈形状做成椭圓。棱线48A构成的椭圆 的中心C3，从谷部42的齿根线49构成的圆的中心Cl偏移而被配置。另外，作为山部41的棱线48构成的形状，也可以是上述的椭圆形 状以外的长圆形状。例如，也可以是所谓的日本古代的钱币形状。另夕卜， 如图6所示，山部41A的棱线48B，也可以是如下形状，即，包括一 对半圃弧51、和一对相互平行的线段53的形状，该一对线段53,在一 对半圆弧51的对应的端部52之间进行连接。一对半圆弧51的中心C4， 隔开规定的距离，且棱线48B构成的上述形状的中心C5，位于一对半 圓弧51的中心C4之间的中央位置。另外，构成上述一部分45中的高度D1大于上述其余部分46中的 高度D2的关系，可以在波紋部40的轴向Sl的全体区域内成立，也可 以只是在波紋部40的轴向Sl的部分区域成立。以上，通过具体的方式对本发明进行了详细的说明，然而理解了上 述内容的本领域技术人员，能够容易地想到其变化、改变以及同等的内 容。因此，都应视为与本发明的权利要求书为同等的范围。
权利要求
1.一种车辆用冲击能吸收转向装置，其特征在于，具备转向轴，其与转向部件连结；转向器齿轮，用于使转向轮转向；以及中间轴，其介于上述转向轴以及上述转向器齿轮之间，并连结上述转向轴以及上述转向器齿轮，上述中间轴，包括可塑性变形的中空的波纹部，上述波纹部，具有沿波纹部的轴向交替地配置的多对山部和谷部，在上述波纹部的上述轴向的至少一部分上，关于从上述谷部的底到上述山部的顶部的高度形成如下在上述波纹部的径向上相对置的第一及第二部分(45、46)中，其中一者相对较高，而上述第一及第二部分中的另一者相对较低。
2. 根据权利要求l所述的车辆用沖击能吸收转向装置，其特征在于， 沿着上述轴向观察上述波紋部时，作为上述谷部的上述底的齿根线所构成的形状是圆。
3. 根据权利要求2所述的车辆用冲击能吸收转向装置，其特征在于， 沿着上述轴向观察上述波紋部时，上述山部的棱线构成的形状是圃，上述棱线构成的上述圆的中心，从上述谷部的上述齿根线构成的上 述圆的中心偏移。
4. 根据权利要求2所述的车辆用冲击能吸收转向装置，其特征在于， 沿着上述轴向观察上述波紋部时，上述山部的棱线所构成的形状是椭圆，上述椭圓的中心，从上述谷部的上述齿根线构成的上述圓的中心偏移。
5. 根据权利要求2所述的车辆用冲击能吸收转向装置，其特征在于， 沿着上述轴向观察上述波紋部时，上述山部的棱线构成的形状，是包括一对半圆弧和一对相互平行的线段的形状， 上述一对半圓弧的中心，相互隔开规定距离，上述一对线段，分别在上述一对半圆弧的对应的端部之间进行连接， 上述棱线构成的上述形状的中心，配置于上述一对半圓弧的上述中心之间的中央位置。
6. 根据权利要求1至5中的任意一项所述的车辆用冲击能吸收转向 装置，其特征在于，上述第 一部分配置于上述第二部分的下方，关于从上述谷部的上述底到上述山部的上述顶部的上述高度形成 为，在上述第一部分相对较高，在上述第二部分相对较低。
7. 根据权利要求1至5中的任意一项所述的车辆用冲击能吸收转向 装置，其特征在于，具备第一万向接头，其连结上述中间轴及上述转向轴；以及 第二万向接头，其连结上述中间轴及上述转向器齿轮的输入部件，上述中间轴的 一部分包括管，上述管，具有第一端部、第二端部、以及介于上述第一端部及上述第二端部之间的中间部，在上述中间部，^没有上述波紋部， 在上述第一端部，i殳有第一圆筒， 在上述第二端部，i史有第二圆筒，上述第一圆筒及第二圆筒的中心，与连结上述第一万向接头及上述 第二万向接头的接头中心之间的线一致。
8. 根据权利要求7所述的车辆用冲击能吸收转向装置，其特征在于， 作为上述谷部的底的齿才艮线所构成的圆的中心，配置于上述线上。
全文摘要
本发明提供一种车辆用冲击能吸收转向装置(1)，具备连结在转向轴(3)和转向器齿轮(11)之间的中间轴(5)。中间轴(5)包括可塑性变形的中空的波纹部(40)。波纹部(40)，具有沿轴向(S1)交替地配置的多对山部(41、41A、41B)及谷部(42)。至少在上述波纹部(40)的轴向(S1)的至少一部分，将其的从上述谷部(42)的底(44)到山部(41、41A、41B)的顶部(43)的高度(D1、D2)形成为，沿上述波纹部(40)的径向(R)而对置的第一及第二部分(45、46)中的一者相对较高，上述第一及第二部分(45、46)中的另一者相对较低。
文档编号B62D1/19GK101332830SQ200810127550
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月27日 优先权日2007年6月29日
发明者吉冈弘至, 松原英雄, 渡边和宏 申请人:株式会社捷太格特