专利名称：轴与万向接头的万向节叉的结合结构以及车辆用转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及轴与万向接头的万向节叉的结合结构以及使用该结合结构的车辆用转向装置。
背景技术：
一般情况下，在车辆用转向装置中，将来自方向盘的旋转力经由转向轴、中间轴 (intermidiate shaft)等朝转向操作机构传递，由此使转向操作轮转向。转向操作机构例如由齿轮齿条机构构成，配置于车辆前部(例如引擎舱)。另一方面，转向轴的上部及方向盘配置于驾驶舱内。当车辆碰撞时，转向操作机构相对于车身向车辆后方进行相对移动，伴随与此，有时转向轴以及方向盘会经由中间轴向驾驶员顶起。为了防止这样的方向盘的顶起，在碰撞时使中间轴发生变形，以便吸收来自转向操作机构的冲击。作为这样的中间轴，虽然存在其长度可缩短的收缩类型，但是受限于中间轴的长度，存在其收缩的行程量小这样的问题。因而，中间轴借助万向接头与小齿轮轴连结。作为该中间轴的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，提出有如下结合结构对将万向接头的形成为U字状的万向节叉的一对侧板贯通的螺栓进行紧固，由此对嵌合于两侧板之间的轴进行紧固固定(例如，参照日本特开2007-292188号公报)。鉴于收缩类型的中间轴的行程量小这样的情形，考虑使中间轴(轴)与万向接头的万向节叉的结合部的位置弯曲的技术。在上述情况下，必须使得通常情况下不弯曲、而在碰撞时可靠地弯曲。然而，若弯曲未顺利进行而弯曲角度不足，则存在无法进行稳定的冲击吸收的忧虑。
发明内容
本发明的目的在于提供能确保碰撞时所需的弯曲角度并能进行稳定的冲击吸收的轴与万向接头的万向节叉的结合结构以及含有该结合结构的车辆用转向装置。本发明的一技术方案提供轴与万向接头的万向节叉的结合结构，该轴与万向接头的万向节叉的结合结构具备万向节叉，该万向节叉具有互相平行的一对侧板以及对上述一对侧板进行连结的底板；轴，该轴装入上述万向节叉的一对侧板之间；以及紧固轴，该紧固轴用于插通上述一对侧板来将轴紧固固定于上述一对侧板之间，其中，上述底板包括凸轮面，该凸轮面根据车辆碰撞时的轴相对于上述万向节叉的轴向移动而朝向与上述轴的移动方向交叉的方向按压上述轴的端部，以使上述轴相对于上述万向节叉弯曲。根据本方式，在车辆碰撞时，利用凸轮面向与移动方向交叉的方向按压沿着底板移动的轴的端部，由此能够可靠地使轴相对于万向节叉的底板弯曲来确保所需的弯曲角度。其结果，能够进行稳定的冲击吸收。
图1是示出包含本发明的一实施方式所涉及的轴与万向接头的万向节叉的结合结构的车辆用转向装置的简要结构的示意图。图2是通常时的上述结合结构的局部剖视立体图。图3A是通常时的上述结合结构的局部剖视侧视图，图IBB是冲击吸收时的上述结合结构的局部剖视侧视图。图4是第二万向接头的第一万向节叉的局部剖视俯视图。图5是本发明的其他实施方式所涉及的第二万向接头的第一万向节叉的仰视图。图6是沿着图5的VI-VI线剖开的剖视图。图7是本发明的又一个其他实施方式所涉及的第二万向接头的第一万向节叉的仰视图。图8是沿着图7的VIII-VIII线剖开的剖视图。
具体实施例方式参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是示出应用了本发明的一实施方式所涉及的轴与万向接头的万向节叉的结合结构P的车辆用转向装置1的简要结构的示意图。参照图1，车辆用转向装置1具有 与方向盘等转向部件2连结的转向轴3 ；经由第一万向接头4与转向轴3连结的中间轴 5 (intermediate shaft)；经由第二万向接头6与中间轴5连结的小齿轮轴7 ；以及作为转向操作轴的齿条轴8，该齿条轴8具有与设置于小齿轮轴7的端部附近的小齿轮7a啮合的齿条8a并沿汽车的左右方向延伸。由小齿轮轴7以及齿条轴8构成由齿轮齿条机构形成的转向操作机构A。在固定于车身的壳体9内，齿条轴8经由作为滑动轴承的齿条轴套(rack bush) 50 被支承为能够沿轴向Zl进行直线往返运动。齿条轴8的两端部向壳体9的两侧突出，在各端部分别结合有转向横拉杆10。各转向横拉杆10经由对应的转向臂(未图示)与对应的转向操作轮11连结。当对转向部件2进行操作而使转向轴3旋转时，该旋转被小齿轮7a以及齿条8a 转换成齿条轴8的沿汽车的左右方向的直线运动。由此实现转向操作轮11的转向操作。关于中间轴5和第二万向接头6，应用了本实施方式的轴与万向接头的万向节叉的结合结构P。具体地，如图2及图3A所示，中间轴5具有第一端部fe和第二端部恥。从中间轴5的途中部分到第二端部恥设置有截面形状为矩形的截面矩形部12。并且，在中间轴5的第二端部恥设置有倒角部13，以使中间轴5的第二端部恥成为尖端状。另一方面，在中间轴5的第一端部5a，固定有第一万向接头4的第一万向节叉14。 第一万向接头4具备上述第一万向节叉14、供转向轴3的端部连结的第二万向节叉15、和连结第一万向节叉14以及第二万向节叉15的十字轴16。第二万向接头6具备供中间轴5的第二端部恥连结的第一万向节叉17、供小齿轮轴7的端部连结的第二万向节叉18、和连结第一万向节叉17以及第二万向节叉18连结的十字轴19。如图2所示，第二万向接头6的第一万向节叉17具有互相平行的一对侧板20、21、 和连结一对侧板20、21之间的底板22。利用一对侧板20、21和底板22形成为槽形形状。设置有作为紧固轴的紧固螺栓23，该紧固螺栓23用于将装入一对侧板20、21之间的轴、亦即中间轴5的第二端部恥紧固固定于一对侧板20、21之间。紧固螺栓23插通分别设置于两个侧板20、21的螺栓插通孔(未图示)。在紧固螺栓23的前端结合有未图示的螺母。在该螺母和紧固螺栓23的头部23a之间夹紧一对侧板 20、21，从而在一对侧板20、21间夹持中间轴5的第二端部恥。另一方面，作为轴的中间轴5的截面矩形部12的外周面具有作为被夹持于上述一对侧板20、21间的被夹持部的一对侧板对置部12a、12b ；底板对置部12c ；以及作为紧固轴对置部的螺栓对置部12d。作为被夹持部的一对侧板对置部12a、12b形成为分别沿着第二万向接头6的第一万向节叉17的一对侧板20、21，从而分别与一对侧板20、21对置。底板对置部12c形成为沿着第一万向节叉17的底板22，从而与底板22对置。作为紧固轴对置部的螺栓对置部 12d形成为沿着作为紧固轴的紧固螺栓23，从而与紧固螺栓23对置。中间轴5的宽度W2(参照图2。截面矩形部12的一对侧板对置部12a、12b间的宽度)与第一万向节叉17的一对侧板20、21间的间隔W3(参照图4)大致一致。在第一万向节叉17的底板22，设置有例如通过冲压成形而形成的呈山形的突起 24。突起M具有由与中间轴5的第二端部恥倾斜地对置的倾斜面构成的凸轮(cam)面25。 根据车辆碰撞时中间轴5的移动，凸轮面25向与中间轴5相对于第一万向节叉17的移动方向Xl交叉的方向Yl按压中间轴5的第二端部5b，由此使中间轴5发挥相对于第一万向节叉17的底板22弯曲的功能。如作为底板22的仰视图的图4所示，在底板22设置有与中间轴5的移动方向Xl 平行地延伸的1条或多条狭缝27。当车辆碰撞而中间轴5相对于底板22弯曲时，狭缝27 发挥促进底板22变形的作用。作为变形促进部的狭缝27配置于比上述凸轮面25更靠与移动方向的相反的一侧。底板22的内表面2 是靠近中间轴5那一侧的面。在设置有多条狭缝27的情况下，从车辆碰撞时使底板22容易弯折的角度考虑，优选为将多条狭缝27中的两端的狭缝27配置成尽量分别靠近与它们接近的侧板20、21。例如，优选为，如图4所示，在设置有一对狭缝27的情况下，使一对狭缝27的配置宽度Wl (相当于将一对狭缝27间的间隔Wll和一对狭缝27各自的宽度W12相加所得的宽度)尽量接近第一万向节叉17的一对侧板20、21间的间隔W3。如图4所示，狭缝27的一端27a(移动方向Xl的相反侧的端部)可以从底板22 的端部22c(移动方向Xl的相反侧的端部)延伸。即，虽然狭缝27的一端27a可以敞开， 但是并不局限于此，只要狭缝27的一端27a配置于比紧固螺栓23更靠移动方向Xl的相反侧的位置即可。然而，在狭缝27的一端27a敞开的情况下，具有易于促进底板22变形的优
点ο根据本实施方式，通常情况下，如图3A所示，中间轴5的第二端部恥的底板对置部12c沿着第二万向接头6的第一万向节叉17的底板22。另一方面，在车辆碰撞时，如图 3B所示，沿第二万向接头6的第一万向节叉17的底板22相对于第一万向节叉17进行相对移动的中间轴5的第二端部恥，被设置于底板22的凸轮面25朝与移动方向Xl交叉的方向 Yl按压，由此，中间轴5相对于底板22弯曲。该弯曲的结果，能够利用狭缝27的功能可靠地使配置于比凸轮面25更靠移动方向Xl的相反侧的位置的底板22的局部26(参照图3B)产生弯曲变形。因此，由于中间轴 5相对于底板22的弯曲不会受底板22的上述局部沈的阻碍，因此能够可靠地实现所需的弯曲角度。其结果，能够进行稳定的冲击吸收。并且，当车辆碰撞而中间轴5移动时，由于设置于中间轴5的第二端部恥的倒角部13首先与凸轮面25卡合，因此能够可靠地防止中间轴5的第二端部5B陷入凸轮面25 的情况的发生。因此，能确保中间轴5沿凸轮面25的顺畅的相对移动，能可靠地实现所需的弯曲角度。并且，由于由第一万向节叉17的一对侧板20、21对车辆碰撞时移动的中间轴5的截面矩形部12的一对侧板对置部12a、12b进行引导，因此不会产生扭转，能够使中间轴5 进行相对移动。并且，由于作为变形促进部使用狭缝27、且该狭缝27的一端27a在底板22的端部 22c敞开，因此在车辆碰撞时，能够更可靠地使底板22弯曲变形。本发明并非局限于上述实施方式，例如，作为变形促进部，可以如图5及图6所示那样地在底板22的内表面2 形成与移动方向Xl平行地延伸的一对槽观来取代狭缝27。 与槽观的槽底对应地，在底板22的局部形成薄壁部22d。在上述情况下，从利用中间轴5的截面矩形部12使底板22可靠地变形的角度考虑，优选为，使一对槽观的配置宽度Wl (相当于将一对槽观间的间隔Wll和一对槽观各自的宽度W12相加所得的宽度。Wl = W11+2XW12)与中间轴5的宽度W2 (参照图2。截面矩形部12的侧板对置部12a、12b间的宽度)大致一致。并且，优选为使一对槽观的配置宽度Wl尽量接近第一万向节叉17的一对侧板20、21间的间隔W3。如图5所示，槽观的一端(移动方向Xl的相反侧的端部)可以从底板22的端部22c(移动方向Xl的相反侧的端部)延伸。即，槽观的一端28a可以敞开，但是并不局限于此。槽观的一端28a只要配置于比紧固螺栓23更靠移动方向Xl的相反侧的位置即可。然而，在槽观的一端敞开的情况下，具有易于促进底板22变形的优点。并且，如图7及图8所示，可以在底板22的外表面22b形成与移动方向Xl平行地延伸的一对槽四。与槽四的槽底对应地，在底板22的局部形成薄壁部22d。槽四的一端 ^a(移动方向Xl的相反侧的端部)可以在底板22的端部22c (移动方向Xl的相反侧的端部)敞开，但是并不局限于此。槽四的一端29a只要配置于比紧固螺栓23更靠移动方向 Xl的相反侧的位置即可。在图7及图8的实施方式的构成要素中，对于与图5及图6的实施方式相同的构成要素，赋予与图5及图6的实施方式的参照标号相同的参照标号。并且，虽然未进行图示，但是在底板22的外表面，作为变形促进部，可以设置面积较大的凹部，并且可以与凹部的底对应地，在底板的局部设置薄壁部。在该情况下，上述凹部的宽度可以比中间轴5的宽度W2(截面矩形部12的侧板对置部12a、12b间的宽度)宽。并且，在上述实施方式中，虽然将本发明的结合结构P应用于作为轴的中间轴5和小齿轮轴7侧第二万向接头6的第一万向节叉17的结合结构，但是可以取而代之，将本发明的结合结构P应用于作为轴的中间轴5和转向轴3侧的第一万向接头4的第一万向节叉 14的结合结构。另外，在本发明的权利要求书所记载的范围内，能够实施各种变更。
权利要求
1.一种轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于， 具备万向节叉，该万向节叉具有互相平行的一对侧板以及对上述一对侧板进行连结的底板；轴，该轴被装入上述万向节叉的上述一对侧板之间；以及紧固轴，该紧固轴用于插通上述一对侧板来将上述轴紧固固定于上述一对侧板之间， 上述底板包括凸轮面，该凸轮面根据车辆碰撞时的上述轴的轴向移动而朝向与上述轴相对于上述万向节叉的移动方向交叉的方向按压上述轴的端部，以使上述轴相对于上述万向节叉弯曲。
2.根据权利要求1所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于， 上述底板包括根据上述轴的弯曲而促进上述底板变形的变形促进部， 上述变形促进部配置于比上述凸轮面更靠上述移动方向的相反侧。
3.根据权利要求2所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于， 上述变形促进部为狭缝或槽。
4.根据权利要求3所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于， 上述变形促进部沿着上述移动方向延伸，上述变形促进部包括配置于比上述紧固轴更靠上述移动方向的相反侧的一端。
5.根据权利要求4所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于， 上述变形促进部的上述一端在上述底板的端部呈敞开。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于，作为上述变形促进部的一对狭缝分别被配置成靠近上述万向节叉的所对应的侧板。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于，作为上述变形促进部的一对槽设置于上述底板的内表面， 上述一对槽分别被配置成靠近上述万向节叉的所对应的侧板。
8.根据权利要求3至5中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于，作为上述变形促进部的一对槽设置于上述底板的外表面， 上述一对槽各自的长度方向沿着上述移动方向，上述一对槽之间的间隔与各槽的槽宽度之和实质上与上述一对侧板之间的间隔一致。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于，在上述轴的上述端部设置有倒角部，该倒角部向与上述凸轮面相反的方向倾斜，并能够根据车辆碰撞时上述轴相对于上述万向节叉的移动而与上述凸轮面卡合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构，其特征在于，上述轴包括截面矩形部，上述截面矩形部的外周面包括被夹持于上述一对侧板之间的被夹持部亦即一对侧板对置部、底板对置部以及紧固轴对置部，上述一对侧板对置部分别形成为沿着上述万向节叉的所对应的侧板，从而与上述所对应的侧板对置，上述底板对置部形成为沿着上述底板，从而与上述底板对置， 上述紧固轴对置部形成为沿着上述紧固轴，从而与上述紧固轴对置。
11. 一种车辆用转向装置，该车辆用转向装置将转向部件的转向力经由转向轴、第一万向接头、中间轴以及第二万向接头向转向操作机构传递，该车辆用转向装置的特征在于，作为将上述第一万向接头以及上述第二联轴器中的至少一方的万向节叉与中间轴的端部结合的结构，使用了权利要求1至10中任一项所述的轴与万向接头的万向节叉的结合结构。
全文摘要
本发明提供将万向接头(6)的万向节叉(17)与轴(5)结合的结合结构(P)。上述万向节叉(17)具有互相平行的一对侧板(20、21)以及对上述一对侧板进行连结的底板(22)。插通上述一对侧板的紧固轴(23)将上述轴紧固固定于上述一对侧板之间。上述底板包括凸轮面(25)。上述凸轮面根据车辆碰撞时的上述轴的轴向移动而向与上述轴相对于上述万向节叉的移动方向(X1)交叉的方向(Y1)按压上述轴的端部(5b)，以使上述轴相对于上述万向节叉弯曲。本发明还提供使用该结合结构的车辆用转向装置。
文档编号B62D7/18GK102407880SQ201110261780
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月29日 优先权日2010年8月31日
发明者宫胁尚人, 时冈良一, 植田博二 申请人:株式会社捷太格特