转向柱装置的制作方法

本发明涉及转向柱装置。

背景技术：

常规地，存在以可旋转的方式支承车辆的转向轴的转向柱。例如，日本未审专利申请公报no.2009-6847(jp2009-6847a)的转向柱具有包括内柱和外柱的双管结构。外柱中设置有沿着外柱的轴线延伸的第一狭缝和与第一狭缝连续并沿外柱的周向方向延伸的第二狭缝。此外，外柱上设置有彼此面对的成对的夹持部分，其中，第一狭缝置于该对夹持部分之间。这些夹持部分由固定至车身的柱支架夹置。内柱通过下述方式被收紧：由于夹持部分在夹持部分通过设置在柱支架上的夹持装置的操作而彼此接近的方向上的弹性变形而使外柱的直径减小。因此，内柱与外柱之间的沿轴向方向的相对运动受到限制。

技术实现要素：

根据jp2009-6847a的转向柱，通过在外柱中设置第一狭缝和第二狭缝来使在外柱的直径被减小时的刚度减小。使外柱的直径减小所需的力可以以外柱的刚度被减小的量而减小，并且因此操作夹持装置的力可以以外柱的刚度被减小的量而减小。因此，确保了夹持装置的可操作性。

然而，当外柱的直径被减小时，应力集中在第二狭缝的远端端部部分上。为了缓和远端端部部分处的应力集中，第二狭缝的远端端部部分处设置有应力集中缓和部分。该应力集中缓和部分以圆形形状敞开，该圆形形状的直径大于第二狭缝的直至远端端部部分为止的部分的宽度。第二狭缝的远端端部部分的曲率通过将应力集中缓和部分的直径设定为比第二狭缝的直至远端端部部分为止的部分的宽度更大的值而变得更小。因此，当外柱的直径被减小时，第二狭缝的远端端部部分上的应力集中被缓和。

然而，在jp2009-6847a的转向柱中，可能发生以下情况。例如，当在转向轴的旋转被转向锁定装置限制的同时操作方向盘时，绕方向盘的轴线的扭力施加至外柱。在此情况下，应力仍然可能集中在包括圆形应力集中缓和部分的第二狭缝的远端端部部分上。

本发明提供了一种能够在扭力施加至外管时更适当地缓和应力集中的转向柱装置。

根据本发明的第一方面的转向柱装置是以可旋转的方式支承转向轴的转向柱装置。该转向柱装置包括筒形的内管和筒形的外管，该外管通过在外部配装成沿内管的轴向方向滑动并且被弹性地减小直径而固定至内管。外管构造成具有第一狭缝和第二狭缝以被减小直径，第一狭缝沿外管的轴向方向延伸，第二狭缝与第一狭缝是连续的并且沿与第一狭缝相交的方向延伸。在第二狭缝的位于与第一狭缝相反的一侧的端部部分处设置有应力缓和部分，该应力缓和部分敞开成具有比第二狭缝的直至该端部部分为止的宽度长的宽度。应力缓和部分的轮廓形状被设定成包括椭圆弧形状部分，该椭圆弧形状部分的长轴方向是与第二狭缝相交的方向。

利用这种构型，能够通过将第二狭缝的端部部分的轮廓形状设定为包括椭圆弧形状部分而使第二狭缝的端部部分的曲率在有限的空间中更小，其中，该椭圆弧形状部分的主轴方向是与第二狭缝相交的方向。因此，当扭力因某种原因而施加于外管时，能够更适当地抑制在外管中的第二狭缝的端部部分上的应力集中。

在此方面，在外管中设置有供附加部件插入的开口部分，开口部分位于与应力缓和部分在外管的轴向方向上相距一距离处，并且应力缓和部分可以沿外管的轴向方向朝向与开口部分相反的一侧延伸。

利用这种构型，与应力缓和部分沿外管的轴向方向朝向开口部分侧延伸的情况相比，可以容易地确保外管的第二狭缝与开口部分之间的刚度。

在此方面，附加部件可以是与转向轴的一部分接合并且限制转向轴的旋转的锁定构件。

利用这种构型，当在转向轴的旋转被锁定构件限制的同时向转向轴施加扭矩时，扭力施加至外管。通过在第二狭缝的端部部分处设置应力缓和部分，能够适当地抑制在第二狭缝的端部部分上的应力集中。

在此方面，应力缓和部分可以朝向第二狭缝的直至应力缓和部分为止的部分的在宽度方向上的两侧延伸。这种构型可以在外管中的第二狭缝附近没有开口部分的情况下采用。

在此方面，应力缓和部分和第二狭缝的直至应力缓和部分为止的部分可以是平滑地连续的。利用这种构型，抑制了在外管中的第二狭缝的周缘部分上的应力集中。

在此方面，应力缓和部分的轮廓形状可以是椭圆形。可以设想的是，将第二狭缝的端部部分的轮廓形状设定为圆形形状，并且当假设应力缓和部分设置在具有相同尺寸的区域中时，椭圆弧的在主轴方向上的曲率小于弧的曲率。因此，通过采用椭圆形形状作为应力缓和部分的轮廓形状，能够在有限的空间内进一步减小第二狭缝的端部部分的曲率。

根据本发明的转向柱装置，能够在扭力施加至外管时更适当地缓和应力集中。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的符号表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了转向柱装置的实施方式的示意性构型的示意图；

图2是沿着图1中的线ii-ii截取的示意性截面图；

图3是根据实施方式的外管在从与车身的固定部分相反的一侧观察时的前视图；

图4是根据实施方式的转向柱装置的主要部分沿与轴线正交的方向截切的截面图；

图5是示出了根据实施方式的外管的狭缝的远端端部的附近区域的侧视图；

图6是示出了根据比较示例的外管的狭缝的远端端部的形状的侧视图；

图7是示出了根据实施方式的外管的狭缝的远端端部的形状的侧视图；

图8是示出了根据另一实施方式的外管的狭缝的远端端部的形状的主要部分的侧视图；以及

图9是示出了根据另一实施方式的外管的狭缝的远端端部的形状的主要部分的侧视图。

具体实施方式

在下文中，将对转向柱装置的实施方式进行描述。如图1中所示，转向柱装置1以可旋转的方式支承转向轴2。转向轴2的第一端部部分连接至方向盘3。转向轴2的第二端部部分经由中间轴和小齿轮轴与沿车身的左右方向延伸的齿条轴接合。齿条轴的两个端部部分经由拉杆连接至左转向轮和右转向轮。转向轮的方向根据方向盘3的操作而改变。

转向轴2具有外轴11和内轴12。外轴11和内轴12例如通过花键连接而连接至彼此。外轴11和内轴12能够一体地旋转并且能够沿彼此的轴向方向相对地移动。转向轴2相对于车辆的前后方向x1倾斜地设置，使得方向盘3定位在上侧。

转向柱装置1具有转向柱15，该转向柱15固定至固定部分13比如车身的车架。转向轴2插入穿过转向柱15。转向轴2由转向柱15经由支轴件以可旋转的方式支承。

转向柱15具有外管16和内管17。外管16和内管17中的每一者均具有管状形状。外管16和内管17配装至彼此，以能够沿转向轴2的轴向方向相对于彼此移动。内管17从与方向盘3相反的一侧插入到外管16中。外管16经由柱支架21固定至位于车身侧的固定部分13。

如图2中所示，柱支架21具有上部支架22、倾斜支架23和两个夹持支架24a和24b。上部支架22具有沿车身的左右方向(图2中的左右方向)延伸的平板形状。上部支架22的两个端部处分别设置有安装座22a。上部支架22通过安装座22a和22a固定至车身的固定部分13。具体地，如下所述。

换言之，两个螺栓31和31设置在固定部分13上以从固定部分13突出。螺栓31和31延伸成使得螺栓31和31的轴向方向z1与竖向方向相交。螺栓31和31在沿转向轴2的轴向方向观察时相对于转向轴2一个接一个地设置在车身的左侧和右侧。螺栓31是在螺栓31的两个端部上均具有外螺纹的双头螺栓。螺栓31的第一端部部分拧入到固定部分13中。螺栓31的第二端部部分穿过安装座22a。通过将螺栓31的第二端部部分上的螺母32拧紧，而将安装座22a固定至固定部分13。在螺母32与安装座22a之间置有垫圈33。

倾斜支架23固定至上部支架22。倾斜支架23具有朝向与上部支架22相反的一侧敞开的方形u形。倾斜支架23具有连接板41和两个侧板42a和42b。连接板41固定至上部支架22的与车身的固定部分13相反的表面(图2中的下表面)。两个侧板42a和42b在沿转向轴2的轴向方向观察时沿车身的左右方向连接至连接板41的两个侧边缘。两个侧板42a和42b朝向与车身的固定部分13相反的一侧延伸(在图2中为向下延伸)。两个侧板42a、42b中设置有沿螺栓31的轴向方向z1延伸的长孔。

两个夹持支架24a和24b通过将金属平板弯曲成方形u形而形成。两个夹持支架24a和24b固定至外管16的外周表面。两个夹持支架24a和24b朝向与车身的固定部分13相反的一侧延伸(在图2中为向下延伸)。两个夹持支架24a和24b在沿转向轴2的轴向方向观察时沿车身的左右方向位于倾斜支架23的两个侧板42a和42b的内侧，并且被保持在两个夹持支架24a和24b与两个侧板42a和42b接触的状态下。两个夹持支架24a和24b中设置有沿转向轴2的轴向方向延伸的长孔。

倾斜支架23和两个夹持支架24a和24b经由由螺栓构造的收紧轴51连接。两个夹持支架24a和24b由收紧轴51支承为使得两个夹持支架24a和24b的位置能够相对于倾斜支架23进行调节。收紧轴51沿与转向轴2的轴向方向相交的方向(图2中的左右方向)延伸。收紧轴51穿过倾斜支架23的侧板42a和42b的长孔以及两个夹持支架24a和24b的长孔。螺母53被拧入到已穿过的收紧轴51的梢部端部部分中，该梢部端部部分是位于与头部部分52相反的一侧的端部部分。在收紧轴51上，杆54以可旋转的方式被支承在头部部分52与一个夹持支架24a(图2中的左侧夹持支架24a)之间。

杆54的位于夹持支架24a侧的基部端部的侧表面上一体地设置有第一凸轮55。此外，在第一凸轮55与倾斜支架23的一个侧板42a之间设置有第二凸轮56。第二凸轮56设置成处于相对于侧板42a的相对旋转是被限制的状态。第一凸轮55的位于第二凸轮56侧的侧表面的周缘部分上间隔地设置有多个突出部分。另外，第二凸轮56的位于第一凸轮55侧的侧表面的周缘部分上间隔地设置有多个突出部分。第一凸轮55的旋转位置通过杆54的旋转操作在第一旋转位置与第二旋转位置之间切换。第一旋转位置是第一凸轮55的突出部分接合在第二凸轮56的突出部分之间的位置。第二旋转位置是第一凸轮55的突出部分架置在第二凸轮56的突出部分上的位置。

当通过杆54的旋转操作将第一凸轮55的旋转位置从第一旋转位置切换至第二旋转位置时，第一凸轮55相对于第二凸轮56相对旋转，并且第一凸轮55的突出部分依照该旋转而架置在第二凸轮56的突出部分上。由于杆54在沿着收紧轴51的方向上的运动被限制，因此第二凸轮56试图向螺母53侧移动使得第一凸轮55的突出部分架置在第二凸轮的突出部分上的量。据此，倾斜支架23的两个侧板42a和42b沿彼此接近的方向弹性变形，并且因此在第二凸轮56与螺母53之间压靠两个夹持支架24a和24b。因此，两个夹持支架24a和24b相对于倾斜支架23的相对运动被限制。

此外，两个夹持支架24a和24b经由倾斜支架23的两个侧板42a和42b沿彼此接近的方向弹性变形。此处，外管16的位于两个夹持支架24a和24b之间的部分中设置有狭缝61。该狭缝61具有沿外管16的轴向方向从第一端部延伸至第二端部的部分。因此，外管16以使得狭缝61之间的间隙通过将两个夹持支架24a和24b之间的间隙变窄而变窄的方式弹性变形。换言之，外管16弹性变形成使得外管16的内径变小，并因此将内管17的外周表面收紧。因此，外管16沿轴向方向相对于内管17的相对运动被限制。

当方向盘3的位置改变时，第一凸轮55的旋转位置可以通过杆54的旋转操作从第二旋转位置切换至第一旋转位置。通过将第一凸轮55的突出部分配装在第二凸轮56的突出部分之间，释放了倾斜支架23的两个侧板42a和42b沿彼此靠近的方向的收紧以及两个夹持支架24a和24b沿彼此靠近的方向的收紧。通过使倾斜支架23的两个侧板42a和42b以及两个夹持支架24a和24b弹性地返回至其原始位置，两个侧板42a与42b之间的距离以及两个夹持支架24a、24b之间的距离分别增加。

因此，倾斜支架23的两个侧板42a和42b将两个夹持支架24a和24b夹置的力被减弱。因此，供两个夹持支架24a和24b固定的外管16能够沿竖向方向相对于倾斜支架23相对运动。方向盘3的沿竖向方向的位置可以通过将方向盘3沿竖向方向移动来调节。另外，通过释放由外管16对内管17的收紧，外管16可以沿轴向方向相对于内管17相对移动。方向盘3的沿轴向方向的位置可以通过将方向盘3沿轴向方向移动来调节。

接下来，将详细描述外管16。如图3中所示，外管16的周壁中设置有狭缝61和矩形的开口部分62。开口部分62沿轴向方向位于狭缝61与外管16的位于方向盘3侧的端部部分(图3中的右端部部分)之间。

如图4中所示，外轴11的周壁中设置有锁定凹入部分63。锁定凹入部分63沿外轴11的轴向方向延伸。外轴11的锁定凹入部分63的位置和外管16的开口部分62的位置沿外轴11的轴向方向对准。因此，在外轴11的一次旋转期间，形成了锁定凹入部分63和开口部分62沿外轴11的旋转方向彼此对准的锁定状态。

在外轴11的锁定凹入部分63和外管16的开口部分62沿外轴11的旋转方向彼此对准的状态下，转向锁定装置的锁定构件64穿过开口部分62插入到锁定凹入部分63中。锁定构件64例如与点火钥匙的操作结合而在锁定位置与解锁位置之间移动。锁定位置是锁定构件64的梢部端部穿过外管16的开口部分62插入到外轴11的锁定凹入部分63中的位置。解锁位置是锁定构件64的梢部端部被从锁定凹入部分63或开口部分62拉出的位置。

当将点火钥匙从车辆电源的“开”位置转至锁定位置时，锁定构件64从解锁位置移动至锁定位置。当转向轴2通过方向盘3的操作而将要旋转时，外轴11的锁定凹入部分63的内表面与锁定构件64接合。因此，转向轴2的旋转被限制，并且因此方向盘3被限制。另一方面，当将点火钥匙从电源的锁定位置转至“开”位置时，锁定构件64从锁定位置移动至解锁位置。因此，方向盘3的旋转被允许。

如图3中所示，狭缝61具有第一狭缝71和第二狭缝72。第一狭缝71和第二狭缝72是彼此连续的并且整体上具有l形。

第一狭缝71沿外管16的轴线方向延伸。第一狭缝71设置在从外管16的与方向盘3相反的端部部分(图3中的左端部部分)至外管16的沿轴向方向的中心的附近的范围内。第一狭缝71的与方向盘3相反的端部部分是敞开的。第二狭缝72从第一狭缝71的位于方向盘3侧的端部部分(图3中的右端部部分)开始沿与第一狭缝71相交的方向延伸，此处为沿外管16的周向方向延伸。在外管16的轴向方向上，第二狭缝72和开口部分62以第二狭缝72与开口部分62之间具有预定间隔的方式彼此相邻。

如图5中所示，第二狭缝72的端部部分处设置有应力缓和部分72a。第二狭缝72的该端部部分是第二狭缝72的位于与第一狭缝71相反的一侧的端部部分。应力缓和部分72a以椭圆形形状敞开，该椭圆形形状的长轴大于第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分的宽度。应力缓和部分72a沿外管16的轴向方向朝向与开口部分62相反的一侧(图5中的左侧)延伸。换言之，应力缓和部分72a不设置成基于第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分向开口部分62侧(图5中的右侧)突出。应力缓和部分72a和第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分经由平滑的弯曲表面而彼此连续。

现在，在对方向盘3的位置的调整完成之后，第一凸轮55的旋转位置通过杆54的旋转操作从第一旋转位置切换至第二旋转位置。根据该操作，倾斜支架23的两个侧板42a和42b沿两个侧板42a和42b彼此接近的方向收紧，因此两个夹持支架24a和24b相对于倾斜支架23的相对运动被限制。此外，外管16的设置有狭缝61的部分的直径减小以将内管17的外周表面收紧。因此，外管16沿轴向方向相对于内管17的相对运动被限制。

此处，在外管16中于两个夹持支架24a和24b之间设置的狭缝61不仅具有沿外管16的轴向方向延伸的第一狭缝71，而且具有沿外管16的周向方向延伸的第二狭缝72。因此，刚度在外管16的设置有狭缝61的部分的直径减小的情况下变得低于其他部分的刚度。由于减小外管16的直径所需的对杆54的操作力变小，因此杆54的可操作性提高。

接下来，将对应力缓和部分72a的操作进行描述。当将点火钥匙从车辆电源的“开”位置操作至锁定位置时，锁定构件64穿过外管16的开口部分62插入到外轴11的锁定凹入部分63中，因此转向轴2的旋转被限制。在该状态下，例如，当方向盘3要被操作时，扭力经由设置有开口部分62的部分施加至外管16。扭力作为绕外管16的轴线的扭矩而传递至狭缝61。此时，应力可能集中在第二狭缝72的梢部端部部分上，该第二狭缝72是外管16的在狭缝61中的最靠近于开口部分62的部分并且沿外管16的周向方向延伸。

在这方面，椭圆形应力缓和部分72a设置在第二狭缝72的端部部分处，椭圆形应力缓和部分72a的长轴大于直至该端部部分为止的宽度。换言之，通过将第二狭缝72的端部部分的轮廓形状设定成包括椭圆弧形状部分，能够在有限的空间中进一步减小第二狭缝72的端部部分的曲率，在该椭圆弧形状部分中，与第二狭缝72相交的方向是该椭圆弧形状部分的长轴的方向。因此，当扭力施加至外管16时，应力变得难以集中在第二狭缝72的包括应力缓和部分72a的端部部分上。顺便提及，在作为第二狭缝72的端部部分的轮廓形状的椭圆弧的曲率变小、换言之椭圆弧的曲率半径变大时，在第二端部72的端部部分处的应力集中被进一步缓和。

如图6中的比较示例所示，也可以设想，将第二狭缝72的端部部分、即应力缓和部分72a的轮廓形状设定为例如圆形形状，该圆形形状的直径大于第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分的宽度。

然而，当假设圆形应力缓和部分72a和椭圆形应力缓和部分72a例如设置在具有相同尺寸的区域中时，则弧的曲率变得大于椭圆弧的在主轴方向上的曲率。因此，尽管情况会根据圆形应力缓和部分72a的直径而不同，但是在扭力施加于外管16时，应力仍会集中在第二狭缝72的包括圆形应力缓和部分72a的端部部分上。

为了进一步缓和第二狭缝72的端部部分处的应力集中，圆形应力缓和部分72a的直径可以设定为更大的值。然而，在将应力缓和部分72a的直径设定为更大的值时，应力缓和部分72a的开口面积变得更大，因此外管16的设置有狭缝61的部分的刚度降低。此外，由于外管16的外周表面上的空间限制，应力缓和部分72a的尺寸的增加存在限制。

在这方面，通过将应力缓和部分72a的轮廓形状设定为椭圆形形状，能够将第二狭缝72的端部部分的曲率在有限的空间中设定为更小，同时抑制应力缓和部分72a的开口面积的增大。

如图7中的双点划线所示，在采用圆形形状作为应力缓和部分72a的轮廓形状的情况下，当要得到与第二狭缝72的端部部分的在采用椭圆形形状作为应力缓和部分72a的轮廓形状时得到的曲率类似的曲率时，圆形应力缓和部分72a的开口面积大于椭圆形应力缓和部分72a的开口面积。

因此，通过采用椭圆形作为应力缓和部分72a的轮廓形状，能够在抑制应力缓和部分72a的开口面积增加的同时，更有效地缓和第二狭缝72的端部部分处的应力集中。

另外，应力缓和部分72a沿外管16的轴向方向朝向与开口部分62相反的一侧延伸。因此，与应力缓和部分72a朝向开口部分62侧延伸的情况相比，外管16的位于第二狭缝72与开口部分62之间的部分的刚度被确保。

因此，根据实施方式，可以获得以下效果。通过将第二狭缝72的端部部分的轮廓形状设定成包括将与第二狭缝72相交的方向作为长轴方向的椭圆弧形状部分，能够在有限的空间中进一步减小第二狭缝72的端部部分的曲率。因此，当扭力施加于外管16时，能够更适当地抑制在外管16中的第二狭缝72的端部部分上的应力集中。

具体地，椭圆形形状被采用作为设置在第二狭缝72的端部部分处的应力缓和部分72a的轮廓形状。可以设想的是，将第二狭缝72的端部部分的轮廓形状设定为圆形形状，并且例如，当假设圆形应力缓和部分72a和椭圆形应力缓和部分72a设置在具有相同尺寸的区域中时，椭圆弧在长轴方向上的曲率小于弧的曲率。因此，通过采用椭圆形作为应力缓和部分72a的轮廓形状，能够在有限的空间内进一步减小第二狭缝72的端部部分的曲率。因此，当扭力施加于外管16时，能够更有效地缓和在第二狭缝72的端部部分上的应力集中。

应力缓和部分72a沿外管16的轴向方向朝向与开口部分62相反的一侧延伸。因此，可以确保外管16的位于第二狭缝72与开口部分62之间的部分的刚性。还确保了转向轴2在外管16中的支承刚度。

应力缓和部分72a与第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分经由平滑的弯曲表面而连续。因此，能够抑制在第二狭缝72的端部部分的周缘部分上的应力集中。

实施方式可以修改如下。多个锁定凹入部分63可以沿外轴11的周向方向以预定的间隔设置在外轴11中。通过将转向锁定装置的锁定构件64穿过外管16的开口部分62插入到锁定凹入部分63中的任一锁定凹入部分中，来限制转向轴2的旋转。

作为供转向锁定装置的锁定构件64插入的部分，穿过外轴11的周壁的孔可以被采用以代替锁定凹入部分63。在实施方式中，虽然狭缝72沿外管16的周向方向延伸成与第一狭缝71正交，但是第二狭缝72可以设置成以预定的锐角或钝角与第一狭缝71相交。

根据产品的使用等，转向锁定装置可以不设置在外管16处。在此情况下，可以采用其中开口部分62被省去的构型作为外管16。即使在该构型被采用时，扭力也可能因某种原因而施加于外管16。另外，在开口部分62被省去的构型被采用作为外管16的情况下，如图8中所示，椭圆形应力缓和部分72a可以设置成向第二狭缝72的直至应力缓和部分72a为止的部分的两侧突出。在此情况下，如图9中所示，椭圆形应力缓和部分72a与第二狭缝72的主要部分可以利用平滑的曲线而连续。即使在此情况下，也可以得到与上述实施方式相同的效果。

在外管16中靠近第二狭缝72的位置处可以设置有用于插入另外的附加构件比如线束的开口部分，而非用于插入锁定构件64的开口部分62。

应力缓和部分72a的轮廓形状不限于椭圆形形状。应力缓和部分72a的轮廓形状可以被设定成包括椭圆弧形状部分，该椭圆弧形状部分的主轴方向是与第二狭缝72相交的方向。