专利名称：方向盘安装组件的制作方法
于1995年8月31日提交的日本在先专利中请No.Hei 7-223972为了参考而被引入本说明书中。
本发明涉及一种用于将方向盘安装在转向轴上的方向盘安装组件。
方向盘包括一个圆环部件、一设置在圆环部件中间的缓冲垫和多个用于连接圆环部件和缓冲垫的盘辐。一个环芯埋置在圆环部件内，并且各辐芯被埋置在相应盘辐内。在这种情况下，环芯和辐芯用一种包覆材料比如泡沫氨基甲酸乙酯包覆。此外，一用于固定转向轴的底板在缓冲垫之下被装接到辐芯上。
另外，最近，例如日本实用新型公告No.Hei.2-133955中提出了一种方向盘，该方向盘通过整体形成包覆材料和缓冲垫而在包覆材料和缓冲垫之间没有界限以改进设计。
上述方向盘已越来越多地用于改进设计。然而，存在这样一个问题，即由于缓冲垫不能从包覆圆环芯和辐芯的包覆材料上拆下，因此难于从上面拧紧底板的螺母以将底板连接在辐芯上。因此，这就出现了提供新的安装组件的要求，这种组件可确保方向盘能容易地安装在转向轴上，即使在底板已经连接到辐芯的状态下，也就是说，方向盘已经完全组装。
在方向盘或转向轴上形成的齿面齿数可以根据具体的要求而改变。然而，即使在这种情况下，仍然一直有减少方向盘装置成本的要求，而不要求任何较大的设计变化。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种将方向盘可靠地和容易地安装在转向轴上、同时成本减少的方向盘安装组件，其中，方向盘不仅与包覆环芯及辐芯的包覆材料而且与一缓冲垫整体结合。
根据本发明，提供了一种用于将方向盘安装在转轴上的方向盘安装组件，包括一具有一贯穿其中的转向轴接吸孔的盘毂，接收孔中形成有一第一齿面；一形成在转向轴端部的第二齿面；以及一个基本上为圆筒形的衬套。衬套外圆周表面上形成有一外齿面与第一齿面啮合，衬套内圆周表面上形成有一内齿面与第二齿面啮合。并设置有用于将转向轴的一部分和衬套的一部分两者之一固定在盘毂上的装置，固定装置沿垂直于转向轴轴线的方向起作用。
图1是一方向盘的平面图，本发明的第一实施例应用在该方向盘上；图2是沿图1中II-II线截取的剖面图；图3是沿图2中III-III线截取的剖面图；图4是沿图3中的IV-IV线截取的剖面图；图5是从上面看的一个底板及其附件的分解透视图；图6是从下面看的底板及其附件的分解透视图；图7(a)和7(b)是表示另一个实施例底板的形状的剖面图，该实施例基本上与本发明第一实施相类似；图8是一方向盘的平面图，本发明的第二实施例应用在该方向盘上；图9是沿图8中IX-IX线截取的剖面图；图10是图9方向盘的主要部件的剖面图。
下面参照附图来描述本发明的第一实施例。图1是第一实施例方向盘W的平面图，而图2是沿图1中II-II线剖取的剖面图。
在图1和图2中，方向盘W的方向盘主体1具有一个圆环部件2、一设置在圆环部件2中间的缓冲垫3和四个用于连接圆环部件2和缓冲垫3的盘辐4。此外，圆环部件2包括一个环芯5和一层覆盖环芯5的覆盖材料7a，环芯5例如是一钢管，而每个盘辐4包括一个辐芯6和一层覆盖辐芯6的覆盖材料7b，辐芯6例如由轻质压铸金属诺如铝合金制成。在这种情况下，柔软的合成树脂(例如泡沫聚氨酯)被用于整体结合包覆材料7a、7b和缓冲垫3。
此外，如图2所示，辐芯6从环芯5向下延伸并在其最下端形成一个带有内螺纹8a的平板部分8。一用于连接转向轴30的底板10通过一个螺钉9与辐芯6平板部分8上的螺纹8a相连接。下面将详细描述底板10。
另外，一个由覆盖材料7b包围的基本上为矩形棱柱状的凹槽11在缓冲垫3的下表面上形成，并且一个气囊装置13以及一薄膜开关(membraneswitch)12被设置在该凹槽11内。薄膜开关12分别具有一个上薄板12a和一个下薄板12b，它们形成喇叭开关电路(未示出)的一部分。当缓冲垫3被向下压时，薄板12a和12b相互接触，由此，喇叭发声。
气囊装置13包括一个折叠的气囊14和一个向气囊14提供膨胀气体的充气机15。充气机15有一个凸缘16，该凸缘16固定在底板10上。
参见图3至6，下面详细说明方向盘装置与底板10及其附件。图3是沿图2中III-III线剖取的剖面图。图4是沿图3中IV-IV线剖取的剖面图，而图5是从上面看的底板及其附件的分解透视图。
如图3和5所示，在转向轴30的顶部形成有外螺纹31，并且在该外螺纹31的下面形成有齿面32以及锥形面33。此外，转向轴30的齿面32具有预定数目的齿32a(一般大约为30个齿)。另外，转向轴30的顶部装入一钢制衬套40，该衬套40通过一个拧在外螺纹31上的螺母45固定。
衬套40基本上为圆筒形，并且其内圆周表面上形成有齿面41和锥形面42，它们与转向轴30的齿面32和锥形面33相对应。此外，衬套40的外圆周表面形成有齿面43，该齿面43具有比转向轴30的齿面32更多的齿43a(齿数大约为60)。顺便说明，在衬套40的内圆周表面上的齿面41在下面被称为内齿面，在其外圆周表面上的齿面43被称为外齿面。另外，在衬套40的外齿面之下形成有一个断面为弧形的环形凹槽44。
底板10由轻质压铸金属例如铝合金制成，并且如图5和6所示，在其四个角上各有一个臂部17。各臂部17向上倾斜，并且辐芯6被连接在每个臂部17的顶端。
如图3和6所示，一个盘毂18从底板10的下面中心处突出并具有一个铅直穿过其中的转向轴接收孔19。接收孔19具有一个与外齿面43相对应的齿面20，也就是说，齿面20有与衬套40的外齿面43数目相同的齿10a。
此外，如图3和6所示，一通孔21沿与转向轴30的轴线相垂直的方向延伸。此外，一锥形面22沿轴向大约在通孔21的中部形成，并且一内螺纹23在锥形面的另一(锥形)侧形成。通孔21的中部是敞开的或者与接收孔19连通。通孔21在方向盘W的垂直方向上的形成位置与衬套40的环槽44的形成位置相吻合。
标号25表示拧入通孔21内的螺栓，该螺栓25有一个与通孔21的锥形面22相配合的锥形面26。根据本发明的这个实施例，通孔21和螺栓25等同于将方向盘W固定在转向轴30上的固定装置。
下面将描述方向盘W安装在转向轴30上的方法。当方向盘W被安装在转向轴30上时，假定薄膜开关12和气囊装置13已经装入方向盘主体1内，并且底板10也已经固定到辐芯6上。
首先，衬套40安装在转向轴30的前端。同时，使转向轴30的齿面32与衬套40的内齿面41相啮合。然后在这种情况下将螺母45装在转向轴30外螺纹31上以将衬套40固定到转向轴30上。
此外，转向轴30的前端装入底板10的接收孔19内。同时，使在接收孔19内形成的齿面20与衬套40的外齿面43相啮合，因此，这样安装的方向盘W的旋转位置可以适当地调节。已经拧在转向轴30的前端上的螺母45在这种状态下从底板10的表面突出。
然后，螺栓25拧进底板10的通孔21内。由于此时螺栓25被卡持在衬套40的环槽44内，因此底板10的位置相对于衬套40被固定。如图4所示，此外，螺栓25的锥形面26沿箭头方向推压衬套40的环槽44，并且衬套40压靠接收孔19内圆周表面的压力增加以相应确保底板10被固定。
本发明的这个实施例可以达到下述效果。
换言之，底板10的盘毂18设置有沿与转向轴30的轴向相垂直的方向延伸的通孔21，并且螺栓25拧入通孔21内，由此，根据本发明的这个实施例，转向轴30部分轴部被固定。因此，底板10不是从底板10上面固定到转向轴30上，而是从下面被固定，并且不仅与环芯5和辐芯6的包覆材料7a、7b而且与缓冲垫3结合成一体的方向盘W可以方便和可靠地安装在转向轴30上。
此外，在其内圆周表面上具有与转向轴30的齿面32相配合的内齿面41且在其外圆周表面上具有与盘毂18的齿面20相配合的外齿面43的衬套40被固定在转向轴30的前端。因此，具有不同齿数齿面的转向轴30和底板10可以相结合，可使用通用部件而以较低的成本满足各种不同技术要求。特别是根据本发明的这个实施例，可以使转向轴30的齿面32的齿数具有业已实际采用的数目(大约30齿)，而盘毂18的齿面20的齿数可以是前者的一倍。在这种情况下，可以通过增加盘毂18的齿面20的齿数而在安装方向盘W时对在方向盘W旋转方向上的角度进行微调。
此外，环槽44设置在衬套40的外圆周表面上，并用于卡持拧进盘毂18的通孔21内的螺栓25，由此可防止方向盘W脱离接合或者产生连接松动。
此外，根据本发明的这个实施例，螺栓25的锥形面26在一个方向上推压衬套40的环槽44，由此防止方向盘W产生连接松动。
下面参照图8-10描述本发明第二实施例。相同的标号表示相同和相应的部件，并且其描述将被省略。然而，下面的描述主要集中在第一和第二实施例之间的不同之处。
图8是本发明该实施例的方向盘W的平面图，图9是沿图8中IX-IX线剖取的剖面图，图10是图8中的方向盘W的主要部件的分解剖面图。
根据本发明的这个实施例，一底板50用一个螺钉或类似物固定在辐芯6的平板部分8上，图中未示出。如图9和10所示，外螺纹31在转向轴30的顶部形成，并且齿面32以及锥形面33形成在外螺纹下部。此外，转向轴30的齿面32具有预定数目的齿32a(一般大约为30齿)。在这方面，本发明该实施例的结构基本上类似于第一实施例的结构设置。
此外，转向轴30的顶部装入一衬套51。衬套51由一钢制部分52和一铝制部分53构成，钢质部分52位于内侧，由压铸铝制成的铝制部分53位于外侧。这两部分相互构成一体。与本发明第一实施例一样，衬套51也是通过经一衬垫54拧在外螺纹31上的螺母55固定。
分别对应于转向轴30的齿面32和锥形面33的一齿面56和一锥形面57在衬套51(钢制部分52)的内圆周表面上形成。此外，衬套51(铝制部分53)的外圆周表面上形成有一齿面58，该齿面58具有比转向轴30的齿面32更多的齿58a(齿数约等于60)。顺便提一下，在衬套51内圆周表面上的齿面56在下面被称为内齿面，在外圆周表面上的啮面58被称为外齿面。
与本发明的第一实施例不同，衬套51没有环槽44。取而代之的是在衬套51上整体形成有一环状凸起59，且在环状凸起59两相对位置形成有一内螺纹61。此外，在衬套51的外圆周下部设置有其直径朝下逐渐变大的锥形面62，而没有设置外齿面58。
在底板50的大体中心位置设置有一与底板50成为一体的盘毂63，盘毂设有垂直穿过其中的转向轴接收孔64。相应于衬套51的外齿面58的齿面65在接收孔64的内圆周表面的上部形成，也就是说，齿面65具有与衬套51的外齿面58的齿数相同的齿65a。
一螺栓孔66在盘毂63上部的两个位置开设，每个位置与环状凸起59的内螺纹61相对应。此外，一具有沿衬套51的锥形面62的轮廓(该轮廓朝下侧直径逐渐增大)的锥形面67设置在盘毂63的接受孔64的内圆周表面的下部。当底板50的盘毂63固定在衬套51上时，衬套51的环状凸起59及盘毂63的表面基本上是平齐的。
此外，标号68表示两个螺栓，每个螺栓被拧入螺栓孔66和内螺纹61内。根据本发明的这个实施例，螺栓68、螺栓孔66和内螺纹61等同于将方向盘W固定在转向轴30轴部上的固定机构。根据本发明的这个实施例，气囊装置13的一个继电螺旋索(relaying spiral cable)69(图9)设置在转向轴30的外圆周上。
下面将描述方向盘W安装在转向轴30上的方法。
首先，衬套51放在转向轴30的前端上。同时，使转向轴30的齿面32与衬套51的内齿面56相啮合。然后，在这种状态下，把螺母55经垫圈54旋在转向轴30的外螺纹31上，以此使衬套51固定在转向轴30上。
此外，转向轴30的前端部装入底板50的接收孔64。换言之，底板50在其已固定到转向盘主体1的条件下安装到衬套51上。同时，使在接收孔64内形成的齿面65与衬套51的外齿面58相啮合，以便使这样安装的方向盘W的旋转位置可以适当调节。然后，使螺栓孔66和内螺纹61相互准确对中。由于锥形面62、67分别形成在衬套51的外圆周表面下部及盘毂63接收孔64的内圆周表面下部，当底板50置于预定的垂直位置时，底板50的装配(向下移动)被阻止。由于底板50可以这样地被限制，其在垂直方向上的位置移动(尤其是向下方向)被阻止。
然后，各螺栓68分别插入螺栓孔66并拧入在拧紧前与螺栓孔66对准的内螺纹61。通过上述的固定操作，底板50相对衬套51的位置被固定。
根据本发明的这一实施例，下述与本发明的第一实施例等同的效果得以实现。此外，该实施例的特色如下更准确地说，本发明这个实施例如此设置，锥形面62、67分别形成在衬套51外圆周表面的下部及盘毂63接收孔64的内圆周表面的下部。因此当底板50相对于衬套51置于预定位置时，装配(底板50的向下移动)被阻止。然后，随着螺栓58的拧紧，底板50的位置移动可以进一步被阻止。
此外，根据本发明的这个实施例，通过在两个位置设置螺栓孔66和内螺纹61而用两个螺栓进行固定，以进一步确保方向盘W能牢靠地被固定。
与本发明第一实施例不同，根据本发明该实施例，环状凸起59设在衬套51的上部，从而方向盘W在其相对上部用螺栓68固定。因此，在转向轴30外圆周上设置有继电螺旋锁的情况下，方向盘W的安装可以不与气囊装置13的螺旋索69产生干扰。因此，实用性得以进一步提高。
此外，除了上述实施例，本发明还体现在以下各方面(1)虽然在本发明的第一实施例中，衬套40上形成的环槽44的截面为圆弧形，但其截面可以为矩形。换言之，只要环槽能够由螺栓25夹持并且能在预定方向上对衬套40产生压力，该环槽在截面上可以是任何的形状。
(2)虽然在本发明第一实施例中，底板10的盘毂18基本上为圆筒形并且部分为矩形，但是该盘毂18可以通过省略部分盘毂并对盘毂进行切除而呈现为圆筒的形状。在图7(a)和7(b)中给出了另外的实施例。如图7(a)所示，盘毂18从底板10中心部分向上伸出，其与第一和第二实施例是不同的。此外，螺钉70用来把衬套40固定在转向轴30上。另外，盘毂18包括一个如图7所示的形成臂18a和18b的省略部分47，并且螺栓25跨过省略分部47夹紧臂18a和18b。在这种情况下，当螺栓25拧入时，省略部分47的空间被减小，以确保方向盘W被夹紧。
(3)虽然根据本发明第一实施例，螺栓25(固定用)被用于固定外圆周表面，但转向轴30部分轴部可以另外直接固定。在这种情况下，一个类似环槽44的凹槽可以在转向轴的外圆周表面上形成。
(4)虽然在本发明的第一实施例中，方向盘W在缓冲垫3下面装有气囊装置13，但是方向盘可以装有，例如一箱式吸震部件，以取代气囊装置13。
(5)一个或两个以上的螺栓可以用于取代本发明第二实施例中的两个螺栓68。
(6)根据本发明的第二实施例，锥形面62设置在衬套51的外圆周表面上的外齿面58的下侧，而与锥形面62相对应的锥形面67设置在接收孔64的内圆周表面上的齿面65的下侧。另外，外齿面58本身可以是锥形的，并且接收孔64内圆周表面上的齿面65也相应地为锥形。
虽然本发明已结合目前被认为是最实用的和最佳的实施例进行了描述，但是应当理解，本发明并不局限于这些实施例，反之，在本发明的构思和保护范围可以做出各种变化和等同的布置。
权利要求
1.一种用于将方向盘安装在转向轴上的方向盘安装组件，包括一个盘毂，该盘毂具有一个贯穿其中的转向轴接收孔和一个在所述接收孔内形成的第一齿面；一个在所述转向轴端部形成的第二齿面；一个基本上为圆筒形的衬套，该衬套具有一个在其外圆周表面上形成的外齿面和一个在其内圆周表面上形成的内齿面，外齿面的结构配置成可与所述第一齿面相啮合，内齿面的结构配置成可与所说第二齿面相啮合；用于将所述转向轴的一部分和所述衬套的一部分之一固定在所说盘毂上的装置，所述固定装置沿垂直于所述转向轴轴线的方向起作用。
2.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述固定装置包括一个在所述盘毂上形成的通孔，该孔沿与所述转向轴轴线垂直的方向延伸，所述通孔的中间部分与所述接收孔相连通；一个在所述衬套的外圆周表面上形成的环槽，该环槽在轴向上与所述通孔相吻合并且与述说通孔相连通；一个插入所述通孔内并夹持在所述环槽内的螺栓。
3.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述固定装置包括一个整体形成在所述衬套一端并且有内螺纹的环状凸起；一个在所述盘毂上形成的螺栓孔，该螺栓孔在轴向上与所述内螺纹孔相吻合；一个插入所述螺栓孔内并与所述内螺纹孔相啮合的螺栓。
4.根据权利要求3所述的方向盘安装组件，其特征在于，分别设置有多个内螺纹孔、螺栓孔和螺栓。
5.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，在所述衬套的外圆周表面上形成有一个朝其一侧直径逐渐变大的第一锥形面，而在转向轴接收孔的内圆周表面上形成有一个形状与所述第一锥形面相吻合的第二锥形面。
6.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，进一步包括一个在所述转向轴端部形成的外螺纹及一个拧在所说外螺纹上的螺母。
7.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述衬套包括一个位于其内圆周上的钢质部分和一个位于外圆周上的压铸铝质部分。
8.根据权利要求2所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述环槽的截面为弧形。
9.根据权利要求2所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述盘毂被部分地切去从而形成一对间隔开的臂，所述螺栓连接所述臂。
10.根据权利要求1所述的方向盘安装组件，其特征在于，所述外齿面是锥形的，并且所述第一齿面是与所述锥形外齿面相配合的锥形。
全文摘要
一种方向盘主体，具有用于覆盖一环芯和各辐芯的包覆材料及一个与包覆材料构成一体的缓冲垫。一个衬套安装在转向轴的顶部，该衬套具有一个与转向轴的齿面相啮合的内齿面及一个与盘毂的齿面相啮合的外齿面。此外，一底板的盘毂设有一个通孔，该通孔沿与转向轴的轴向相垂直的方向延伸。一个用于固定转向轴的衬套的螺栓拧入该通孔内。
文档编号B62D1/10GK1151952SQ9611332
公开日1997年6月18日 申请日期1996年8月31日 优先权日1995年8月31日
发明者永田笃, 细井章生, 小山享 申请人:丰田合成株式会社