专利名称：汽车转向柱及具备所述汽车转向柱的转向装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车转向柱，尤其涉及一种可防止传输至转向柱的负载集中在部分转向柱上、平均分散变距曲柄的操纵力、并可提升转向柱整体的坚固度，同时在变距曲柄拉紧及松开以执行倾斜或伸缩功能时，仍可维持上管及下管的承载力的汽车转向柱，因此转向柱不会因驾驶人操纵方向盘而变形或损坏。本发明也涉及一种具备上述转向柱的汽车转向装置。
背景技术：
从现有技术中得知，汽车转向柱(steering column)是一种用于包覆转向轴(steering shaft)的装置。驾驶人转动方向盘时所产生的扭力,会经由转向柱传送到齿条与小齿轮机构(rack-and-pinion mechanism),以使转向轴顺利转动。转向柱利用一托架连接车体，让转向轴的位置固定下来。此种转向柱可额外提供伸缩功能或倾斜功能。具有倾斜功能的转向柱用于调整固定方向盘的角度。具有伸缩功能的转向柱，其形成方式是将两根空心管套在一起后做轴向伸展/伸缩。一旦发生车祸事故，转向柱及转向轴会破裂，进而吸收冲击能。因此，转向装置通常会根据自身功能分成伸缩型及倾斜型两种。伸缩型转向装置有时会配备倾斜功能，所以驾驶人可依自身的身高或体型，透过倾斜功能调整方向盘的长短或倾斜的角度，如此就能顺畅地驾驶转向装置。图1为现有技术中汽车转向装置的部分分解透视图。请参阅图1，现有技术的汽车转向柱包含一上管100、一下管170、一下固定支架165、一上固定支架105、一路程架180、一倾斜托架150、一中心齿轮145、一动齿轮140、一倾斜栓130、一凸轮135、一垫圈125及一螺帽120以及一齿轮弹簧142。上管100包覆一转向轴175 ;下管170安装在上管100内；下固定支架165用于将下管170固定在一车体上；上固定支架105安装在上管100的上面并固定在车体上；路程架180和上管100固定在一起，路程架180上形成一伸缩槽孔185 ;倾斜托架150和上固定支架105固定在一起，倾斜托架150上形成一加长型倾斜槽孔110 ;中心齿轮145安装在倾斜托架150的表面；动齿轮140可与中心齿轮145咬合或分离；倾斜栓130穿过倾斜槽孔110往外伸；凸轮135连接动齿轮140 ;垫圈125及螺帽120用于固定凸轮135及变距曲柄(adjusting lever) 115 ;齿轮弹簧142装设于动齿轮140与中心齿轮145之间。无论是在拉紧或放松变距曲柄115的情况下，倾斜及伸缩功能同时存在。当拉紧变距曲柄115时，倾斜托架150变窄，施予上管100 —压力，使得上管100与下管170彼此可以紧密接触，如此便能单独执行倾斜或伸缩功能。相反地，当松开变距曲柄115时，上管100及下管170彼此间不会存在压力，如此便能同时执行倾斜及伸缩功能。伸缩功能的运作步骤为先松开变距曲柄115，然后沿着形成在路程架180里的伸缩槽孔185改变倾斜栓130的位置，接着再拉紧变距曲柄115。倾斜功能的运作步骤为先松开变距曲柄115，然后沿着倾斜槽孔110改变倾斜栓130的位置，接着再拉紧变距曲柄115。当变距曲柄115锁住时，上管100及转向轴175会固定。当变距曲柄115松开时，上管100及转向轴175可以对倾斜中心160倾斜，或是转向柱可以透过凸轮135进行轴向伸展或收缩。但像现有技术这样的汽车转向柱却有一个问题倾斜托架及路程架以倾斜栓及变距曲柄拉紧转向柱，但由于负载都集中在倾斜托架及路程架上，造成转向柱的承载力很差，转向柱本身也不坚固。具体地，现有技术的问题在于倾斜托架利用上固定支架固定在车体上，而上管与倾斜托架间的连接部很脆弱。由于转向柱本身的坚固度能承受的承载力有限，因此，驾驶人操纵方向盘时所产生的扭转负载可能会使转向柱变形或受损。此外，转向柱也可能会在车祸事故发生时扭曲变形。
发明内容
因此，本发明针对上述现有技术的问题，提供一种汽车转向柱。当拉紧及松开变距曲柄以执行倾斜或伸缩功能时，仍可维持上管及下管的承载力，用以防止传输至转向柱的负载集中在部分转向柱上，也可平均分散变距曲柄的操纵力，并可提升转向柱整体的坚固度。因此，当驾驶人操纵方向盘时，转向柱并不会变形或损坏。依据本发明，其提供一种汽车转向柱，包含一中空下管，包覆一转向轴；以及一上管，安装在所述下管的外围。所述上管形成一第一槽孔、一第二槽孔、数个支持部及一或数个压力分散部，所述第一槽孔是轴状切口，所述第二槽孔是环状切口且位在所述第一槽孔的下端，所述数个支持部彼此径向对立，自安装在所述第二槽孔上侧的所述上管外围伸出，所述一或数个压力分散部形成在位于所述数个支持部的轴向上侧的所述上管外围，用以分散压力。依据本发明，其提供一种汽车转向装置，包含一转向轴，连接一方向盘；以及一转向柱，连接所述转向轴，并组装成为一车体的一部分。所述转向柱包含一中空下管，包覆一转向轴；以及一上管，安装在所述下管的外围。所述上管形成一第一槽孔、一第二槽孔、数个支持部及一压力分散部，所述第一槽孔是轴状切口，所述第二槽孔是环状切口且位在所述第一槽孔的下端，所述数个支持部彼此径向对立，自安装在所述第二槽孔上侧的所述上管外围伸出，所述压力分散部形成在位于所述数个支持部的轴向上侧的所述上管外围，用以分散压力。根据本发明，当拉紧及松开变距曲柄以执行倾斜或伸缩功能时，仍可维持上管及下管的承载力，因而可防止传输至转向柱的负载集中在部分转向柱上，也可平均分散变距曲柄的操纵力，并可提升转向柱整体的坚固度。因此，当驾驶人操纵方向盘时，转向柱并不会因此变形或损坏。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1为现有技术中汽车转向柱的部分分解透视图；图2为本发明中汽车转向柱的较佳实施例的分解透视图；图3为图2中转向柱的剖面示意图；图4为图2中上管的透视图；以及图5为本发明转向柱的较佳实施例中，转向柱内上管的另一较佳实施例的分解透视图。
具体实施方法以下本发明例示性的实施例将参照附图加以说明。在接下来的说明中，同一组件都会标上相同的参考标号，虽然这些相同的组件可能会出现在不同的图示中。此外，在本发明接下来的说明中会省略并入文中的已知功能及形状的详细说明，以避免影响到本发明的主要内容。此外，本说明书可能会使用像第一、第二、A、B、(a)、(b)等词汇来描述本发明的组件。这里所使用的每一个词汇并非用来限制所提及的组件、阶次或顺序，相反地，只是用于分辨所提及的组件及其他未提及的组件而已。请注意，如果本说明书描述一组件(第一组件)「连接」、「耦接」或「接合」另一组件(第二组件)，则该两组件之间可能会「连接」、「耦接」或「接合」一第三组件，虽然此时第一组件可能直接连接、耦接或接合第二组件。图2为本发明中汽车转向柱的较佳实施例的分解透视图。图3为图2中转向柱的剖面示意图。图4为图2中上管的透视图。图5为本发明转向柱的较佳实施例中，转向柱内上管的另一较佳实施例的分解透视图。如图所示，根据本发明一较佳实施例，一转向柱200包含一中空下管(lowertube) 203及一上管(upper tube) 205 中空下管203包覆一转向轴175 ;上管205安装在下管203的外围，其中上管205上形成一第一槽孔(slot) 207、一第二槽孔209、数个支持部(supporting parts) 211 以及一或数个压力分散部(stress dispersion parts) 213。第一槽孔207为轴状切口 ；第二槽孔209为环状切口，且位在第一槽孔207的下端；数个支持部211彼此径向对立，从安装在第二槽孔209上侧的上管205外围伸出；一或数个压力分散部213，形成于位在数个支持部211的轴向上侧的上管205外围，用以分散压力。此外，根据本发明另一较佳实施例，一汽车转向装置包含一转向轴175及一转向柱200。转向轴175连接方向盘；转向柱200连接转向轴175，组装后成为车体的一部分。转向柱200包含一中空下管203及一上管205。中空下管203包覆一转向轴175 ;上管205安装在下管203的外围，其中上管205上形成第一槽孔207、一第二槽孔209、数个支持部211，以及一或数个压力分散部213。第一槽孔207为轴状切口 ；第二槽孔209为环状切口，且位在第一槽孔207的下端；数个支持部211彼此径向对立并从上管205外围伸出，数个支持部211伸出的位置是在第二槽孔209的上缘；一或数个压力分散部213形成于上管205外围，且位在数个支持部211的轴向上缘，用以分散压力。根据本发明中汽车转向柱200的较佳实施例，上管205安装在下管203的外围；上管205上的每一个支持部211形成一伸缩运作孔(telescope operation hole) 211a,以执行伸缩功能；一倾斜栓(tilt bolt) 230插入数个伸缩运作孔211a。当变距曲柄235收紧或松开时，上管205上的数个支持部211会进行与转向轴175垂直的径向收缩或放松，连带压缩或松开下管203，以执行倾斜或伸缩功能。下管203的形状为一中空形状，包覆转向轴175。此外，一下安装支架(lowermounting bracket)(参阅图1的参考标号165)将下管203固定在车体上。执行倾斜功能时，下管203绕着一位在安装支架165上的铰链轴(hinge axle)旋转(参阅图1的参考标号160)。执行伸缩功能时，下管203引导上管205沿下管203往转向轴175的方向滑动。下管203嵌合于中空上管205，安装的方向和转向轴175的方向相同。转向轴175以下固定支架165固定在车体上。此外，中空上管205上形成第一槽孔207及第二槽孔209。第一槽孔207及第二槽孔209都位在上管205的尾端。下管203也同时安装在上管205的尾端。因此，当上管205要执行倾斜或伸缩功能时，可采周向或径向任一方向收缩或放松。沿着上管205轴状切口后即形成第一槽孔207。沿着第一槽孔207下端环状切口后即形成第二槽孔209。数个支持部211形成在第二槽孔209的上侧。数个支持部211彼此径向对立，并从上管205的外围伸出。就伸缩作用而言，当变距曲柄235拉紧时，上管205会收缩，此时数个支持部211可以支撑上管205。数个支持部211位在第一槽孔207的周围对立侧，彼此对称。具体地，数个支持部211具有一预设厚度。支持部211安装在上管205的外围，且安装方向与转向轴175的方向相同。数个支持部211在第一槽孔207直径两侧彼此对立，这使得数个支持部211可以在第一槽孔207的另一侧缩小第一槽孔207。第一槽孔207为一个延长孔，其纵切方向与转向轴175的方向相同。此外，就伸缩作用而言，数个支持部211各自具有自己的伸缩运作孔211a，伸缩运作孔211a延伸的方向和转向轴175的方向相同。因此，倾斜栓230可以穿过伸缩运作孔211a，让上管205在执行伸缩功能时滑动。具体地，当驾驶人松开变距曲柄235、设定合适长度的转向柱200后，接着再拉紧变距曲柄235。为了便于数个支持部211收缩上管205以压缩下管203，数个支持部211从上管205的外围伸出并径向对立。就数个支持部211而言，倾斜托架220连接数个支持部211的外部相反侧。数个支持部211会被穿过倾斜托架220的伸缩运作孔211a的倾斜栓230阻挡。数个支持部211的运作方式为当变距曲柄235运作时，支持部211循着周向或径向任一方向收缩或放松，以执行倾斜或伸缩功能。此外，压力分散部213安装在位于数个支持部211的轴向上侧的上管205外围。当上管205收缩或放松时，压力分散部213可用于分散压力。驾驶人操纵方向盘时，转向柱200会产生扭转负载。在强化上管205坚固度的同时，压力分散部213可以分散扭转负载。因此，转向柱200整体的坚固度将会提升。具体地，上管205的数个支持部211利用倾斜托架220及上固定支架225固定在车体上。当驾驶人操纵方向盘时，数个支持部211会进行收缩和放缩的动作，使得扭转负载会在第一槽孔207的上端及下端密集地产生。然而，由于设置有压力分散部213，所以扭转负载会在上管205的外围被均匀地分散和吸收掉。
此外，第二槽孔209位在上管205外围及数个支持部211下端的边缘区。上管205环状切口后会形成第二槽孔209。因此，无论是当扭转负载传输到转向柱200的情况下，或是在变距曲柄235执行倾斜或伸缩功能的情况下，扭转负载都不会集中在部分转向柱200上，并可平均分散变距曲柄235的操纵力。在现有技术中，当执行伸缩功能时，变距曲柄的操纵力总会随着伸缩运作孔211a里倾斜栓230的位置产生出来，而且所产生出来的操纵力的变动幅度很大。在本发明中，变距曲柄235的操纵力为均匀产生出来，因此可以带给驾驶人一种便利感及稳定感。由于有第二槽孔209，因此当变距曲柄235拉紧时，数个支持部211可以轻松做周向或径向收缩。更进一步地，第一槽孔207与第二槽孔209彼此相通，而且第一槽孔207的下端与第二槽孔209的中心相通，如此一来更方便数个支持部211做收缩及放松的动作。在本发明中，也可提供一或数个压力分散部213。所述一或数个压力分散部213形成在数个支持部211上端的上管205外围。请一并参阅图2及图4，数个压力分散部213可与第一槽孔207相通并向四周延伸，也可彼此对称地环绕第一槽孔207的对立侧。此外，数个压力分散部213可形成在位在数个支持部211上端及上管205外围的边缘区。如果数个压力分散部213形成在上管205外围比邻支持部211上端的区域，则数个压力分散部213及第二槽孔209分别位在支持部211的上侧及下侧。因此，更便于让数个支持部211进行周向或径向收缩及放松。同时，变距曲柄235的操纵力也可均匀地分布。再者，由第一槽孔207上侧及下端密集产生的扭转负载也可以均匀地分散。如图5所示,数个压力分散部213可由穿孔(through-holes)形成,与第一槽孔207采轴向或径向间隔设置。举例来说，数个压力分散部213靠近第一槽孔207的上端。此外，数个压力分散部213形成的位置与第一槽孔207的上端，在上侧轴向上形成一预设角度。举例来说，所述预设角度的范围大约介在20度到80度之间每一个压力分散部213都成穿孔状(through-hole shape)。数个压力分散部213可形成在第一槽孔207周围相反且对称的位置上，进而让由第一槽孔207上端密集产生的扭转负载被均匀地分散和吸收掉。根据本发明的一较佳实施例，请参阅图2，转向柱200可构成一汽车转向装置。所述汽车转向装置包含一连接方向盘的转向轴175。转向柱200连接转向轴175，组装后成为车体的一部分。由于转向柱200已于上文中做了详述，因此接下来不再细述。根据本发明的汽车转向柱200及一具备所述汽车转向柱200的转向装置，当拉紧及松开变距曲柄以执行倾斜或伸缩功能时，仍可维持上管及下管的承载力，因而可防止传输至转向柱的负载集中于部分转向柱200上，也可平均分散变距曲柄的操纵力，并可提升转向柱200整体的坚固度。当驾驶人操纵方向盘时，转向柱不会因此变形或损坏。即使由上述内容得知在本发明的一实施例中，所有的组件连接成单一组件，或连接后以单一组件的形式进行运转，不过本发明并未局限于以上的实施例中。此外，除非在说明书中特别指出「包括」、「包含」和「具有」等用语的语意相反，否则意思通常是指一或多个所提到的组件可能同时存在。是故，这些用语应被理解成可以包括一或多个其他组件。所有术语都包含一或多个具有相同意义的技术或科学术语。本发明所属技术领域中的普通技术人员应该都可以了解这些术语的意义，除非遇到术语无定义的情况。在本说明书中，当普通常用术语出现在相关的上下文时，其意思就如同字典所定义的意思。此外，除非本说明书特别定义术语的意义，否则不应将术语理解成带有观念性或过度抽象的意思。综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，但该较佳实施例并非用以限制本发明，该领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
权利要求
1.一种汽车转向柱，包含一中空下管，包覆一转向轴；以及一上管，安装在所述下管的外围；其特征在于所述上管形成一第一槽孔、一第二槽孔、数个支持部及一或数个压力分散部，所述第一槽孔是轴状切口，所述第二槽孔是环状切口且位在所述第一槽孔的下端，所述数个支持部彼此径向对立，自安装在所述第二槽孔上侧的所述上管外围伸出，所述一或数个压力分散部形成在位于所述数个支持部的轴向上侧的所述上管外围，用以分散压力。
2.如权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述数个支持部形成在所述第一槽孔的周向对立侧。
3.如权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述第二槽孔形成在数个轴承下端与所述上管外围之间的边缘区。
4.如权利要求1所述的转向柱，其特征在于所述第一槽孔与所述第二槽孔彼此相通。
5.如权利要求4所述的转向柱，其特征在于所述第一槽孔的下端与所述第二槽孔的中心相通。
6.如权利要求2所述的转向柱，其特征在于所述一或数个压力分散部与所述第一槽孔相通且为周向延伸。
7.如权利要求6所述的转向柱，其特征在于所述数个压力分散部形成在所述数个支持部上端及所述上管外围之间的边缘区。
8.如权利要求7所述的转向柱，其特征在于所述数个压力分散部形成在所述第一槽孔的周向对立侧，彼此对称。
9.如权利要求2所述的转向柱，其特征在于所述压力分散部由一穿孔形成，并与所述第一槽孔间隔一预设距离。
10.如权利要求9所述的转向柱，其特征在于所述压力分散部形成在一位置上，所述位置与所述第一槽孔的上端在上侧轴向上形成一预设角度。
11.如权利要求10所述的转向柱，其特征在于所述数个压力分散部形成在所述第一槽孔周向对立且对称的位置上。
12.—种汽车转向装置，包含一转向轴，连接一方向盘；以及一转向柱，连接所述转向轴，并组装成为一车体的一部分，其特征在于所述转向柱包含一中空下管，包覆一转向轴；以及一上管，安装在所述下管的外围；其中所述上管形成一第一槽孔、一第二槽孔、数个支持部及一压力分散部，所述第一槽孔是轴状切口，所述第二槽孔是环状切口且位在所述第一槽孔的下端，所述数个支持部彼此径向对立，自安装在所述第二槽孔上侧的所述上管外围伸出，所述压力分散部形成在位于所述数个支持部的轴向上侧的所述上管外围，用以分散压力。
全文摘要
本发明公开一种汽车转向柱及具备所述汽车转向柱的转向装置。根据本发明，当拉紧及松开变距曲柄以执行倾斜或伸缩功能时，藉由维持上管及下管的承载力，可防止传输至转向柱的负载集中在部分转向柱上，既可平均分散变距曲柄的操纵力，亦可避免驾驶人操纵方向盘时转向柱变形且损坏，同时也可提升转向柱整体的坚固度。
文档编号B62D1/187GK102991565SQ201210330099
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者金宗汉 申请人:万都株式会社