操舵装置 【技术领域】
本发明涉及一种倾斜/伸缩式的操舵装置，它可以根据驾驶员的驾驶姿势(位置)，调节方向盘(steering wheel)的倾斜角度和其轴向位置。
背景技术
所知的汽车操舵装置为一种倾斜/伸缩式的操舵装置。它可以根据驾驶员的体形和驾驶姿势，调节方向盘的倾斜角度和该方向盘的轴向位置。
为了保证在驾驶员膝盖附近的空间，该倾斜/伸缩式操舵装置的部件在放置得尽可能靠近操舵轴。根据这个想法，日本公开专利申请2001-191927号说明了一种操舵装置，其放置在驾驶杆(steering column)内的支承件放置在一对支架之间，并可沿着在该支架上形成的倾斜槽或沿着在该驾驶杆上形成的伸缩槽移动，这样可使两个支架在相同方向移动，从而调节可转动地支承在该驾驶杆上的操舵轴的倾斜角度和轴向位移。
根据上述的现有技术，通过一个中间件，将一个支架压紧在该驾驶杆上，可以固定该驾驶杆。然而，这时，另一个支架通过该支承件被压紧，这可以造成该操舵轴轴线偏移。为了防止该轴线偏移，必需增加另一个支架的刚度。然而，这会造成重量和成本的增加。另一方面，一种可能地结构是，该两个支架从两侧压紧在该驾驶杆上。然而，这种结构包括驾驶员必需手动转动两个杠杆的费力工作，因此产生操作性降低的问题。另外还要求消除在驾驶杆中产生的间隙等。
【发明内容】
本发明是考虑这些通常技术的问题而提出的，其目的是要提供一种可以抑制间隙，防止操舵轴轴线偏移并且操作性良好的操舵装置。
为了达到上述目的，根据本发明提供了：
一种用于支承操舵轴的操舵装置，方向盘与该操舵轴连接，使得该操舵轴的轴向位置和倾斜角可以改变；该操舵装置包括：可转动地支承该操舵轴的一个内柱；安装在车体上，相对于该操舵轴的轴线，放置在彼此面对的位置上的一对支架；在该对支架之间延伸的一个受拉构件；从该对支架的外面，固定该受拉构件的两个固定件；放置在该支架和固定件之间，用于在该支架和该固定件之间产生相对移动的一个移动引起件；和通过该受拉构件、支架和固定件之间的连接而固定在车体上的一个外柱，该外柱压紧部分的外周边由于在至少该对支架之间的支架的相对移动而与该对支架都接触，并且其内周边表面包围内柱的外周边；其中由于该移动引起件造成的移动，与该受拉构件互锁的该对支架互相接近，因此压紧力通过该外柱的压紧部分加在该内柱上，该内柱通过外柱保持其相对于支架的轴向位置；另外，连接两个固定件中心的线相对于内柱的轴线偏移。
根据本发明的操舵装置，利用由该移动引起件造成的移动，该对支架互相接近，结果该支架间的距离减小。这样，该外柱固定在该受拉构件和支架之间。另外，移动的支架将压紧力通过该外柱的压紧部分加在内柱上，使该内柱通过该外柱被与车体连接的支架固定。因此，可将操舵轴在伸缩方向固定。另外，该对支架与该受拉构件连接，因此，如果该两个支架相对于放置在其中间的操舵轴为近似的对称结构，则相应的支架的移动量相等。这样，可使该内柱的中心位置大致固定，因此可以有效地限制该操舵轴的轴线偏移。另外，由于连接两个固定件的中心的线相对于内柱的轴线偏移，因此在与连接该两个固定件的中心的线垂直的方向上，可以施加从该固定件，通过该外柱传递至该内柱上的力的分力，以压紧内柱。因此，可减小在与该紧固方向垂直的方向上的内柱和外柱之间的间隙。
另外，如果该外柱设置有一个可变形部分(例如，在下述的外柱21的下端部分上形成的一个槽21e)，其可在连接两个固定件的中心的线相对于内柱的轴线偏向的侧面，随在至少该对支架之间的该压紧部分变形。则可以利用杠杆原理，通过一个小力容易使该外柱21变形，而该可变形部分横跨内柱轴线的相反一侧可作为支点。
另外，通过在该对支架上形成倾斜槽，可以使该内柱与外柱整体地作倾斜(摇摆)运动。
另外，如果该外柱包括一个整体形成的车体安装部分，则可以通过该外柱，相对于车体固定该内柱。
另外，如果该内柱的一部分上形成至少一个在轴向延伸的细长的孔，和该外柱的内周边表面上形成与该细长孔接合的，并且在径向向内伸出的一个突出部分，则可以使该内柱在指定的范围内作伸缩(在轴向移动)运动。
另外，如果该受拉构件由多个可以分开形成包围该外柱的环形结构的部件构成，则容易装配。
【附图说明】
图1为根据第一个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置的侧视图；
图2为图1所示的操舵装置的顶部视图；
图3为被线III-III截开，在箭头方向看的，表示图1的结构的图；
图4为被线IV-IV截开，在箭头方向看的表示图1的结构的图。
图5外柱的末端部分的底视图；
图6为与图4相同的图，它表示作为比较例子的外柱和内柱之间的关系。
图7为与图4相同的图，它表示根据本发明的外柱和内柱之间的关系。
图8与图7相同，它是根据第二个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置的图；
图9与图3相同，为根据本发明的第三个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置的图。
【具体实施方式】
下面，将参照附图，说明根据本发明的实施例的倾斜/伸缩式操舵装置。图1为根据本发明的第一个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置的侧视图。图2为图1所示的操舵装置的顶部视图。图3为表示被III-III截开，在箭头方向看的图1的结构的图。图4为表示被IV-IV截开，在箭头方向看的图1的结构的图。在相应的图中省去了操舵轴。图5为一个外柱的末端部分的底视图，它表示下面所述的槽21e的形状。
参见图3可看出，每一个都由弯曲成L形的板材构成的两个支架12，通过一对释放舱(release capsule)15与固定在没有示出的车体上的顶板1连接。每一个支架12的板厚是相同的，并且该支架12的结构使其相对于垂直线为线对称。当第二次碰撞时，该释放舱15起作用，使得当冲击负荷向着汽车的前部作用在内柱11上时，该释放舱15被压扁，并与车体侧面的支架12一起，从车体上卸下，从而可使该内柱11向着汽车的前端移动。
在该支架12、12间放置一个受拉构件13。该受拉构件13为在装配状态下大致为环形的一个部件。该受拉构件13可在其中心分割成两部分，即左半部分受拉构件13a和右半部分受拉构件13b。更具体地说，穿过在该左半部分受拉构件13a上形成的一个螺孔13c的两个螺栓14，与在右半部分受拉构件13b上形成的螺孔13d固定，从而将左半部分受拉构件13a和右半部分受拉构件13b装配在一起。这样，可以得到该受拉构件13。根据这个结构，在安装在真实的汽车上以前，该左半部分和右半部分受拉构件13a、13b是分开的，而当利用螺栓14安装在真实汽车上时，它们互相形成一个整体，从而使装配更容易进行。
一个柱状的内柱11放置在该受拉构件13内。操舵轴(图3和图4中没有示出)在该内柱11内穿过，并通过图中没有示出的轴承可转动地支承在该内柱11内。
如图1所示，在该内柱11的两侧，与该操舵轴S的轴线平行，形成伸缩槽11a。另一方面，当在图1所示的方向看时，支架12上形成一个倾斜槽12a，并且在装配状态下，该伸缩槽11a和该倾斜槽12a彼此部分地重叠。固定件16从图3的左侧插入，穿透该倾斜槽12a，而固定件17则从图3的右侧插入。
固定件16包括：一比在图3左侧上的倾斜槽12a的宽度大的盘状头部16a，与该倾斜槽12a接合并沿着该倾斜槽12a的内部导向的一个圆柱状倾斜导向部分16b，拧入在受拉构件13的左半部分受拉构件13a上形成的螺纹通孔13e中的一个阳螺纹部分16c，和图3的左侧上与该伸缩槽11a接合，并沿着该伸缩槽11a内部导向的一个圆柱状伸缩的导向部分16d。
另一方面，该固定件17包括：一头部17a；一柱状并且直径尺寸比该倾斜槽12a的宽度稍小的一个细长的倾斜导向部分17b；一拧入在该受拉构件13的右半部分受拉构件13b上形成的螺纹通孔13f中的阳螺纹部分17c；和一与图3右侧上的该伸缩槽11a接合并沿着该伸缩槽11a内部导向的有角度的极状(angular-pole-like)的伸缩的导向部分17d。
沿着该固定件17的导向部分17b的周边设置第一凸轮件18，第二凸轮件19和一个轴承2，该第一凸轮件18部分地与该伸缩槽11a接合，因此不能转动。该第二凸轮件19靠近该第一凸轮件18，与杠杆L的侧面末端部分连接，并可与杠杆L一起转动。该轴承20插入并保持在该头部17a和杠杆L的侧面末端部分之间。这样，该第一凸轮件18，第二凸轮件19和杠杆L构成一个移动件。
外柱21具有：一个柱状部分21a；从该柱状部分21a向着图1的左部延伸的一对臂部分21b(它们为车体安装部分，图2中只表示出其中一个)；和两个法兰部分21c、21d，该两个法兰部分以一定间隔，在轴向沿着图2中的柱状部分21a右侧端部的外周边设置。该柱状部分21a包围该内柱11，并且该臂部分21b的侧面末端部分由一个支承件22支承在图中没有示出的车体上，使得可以围绕着一个枢轴支承点O回转。该受拉构件13作为一个压紧部分放置在该法兰部分21c、21d之间。这样，如图4所示，在离开该固定件16、17的90°的位置上，在该柱状部分21a上形成一对槽21e(比实际更放大)，将该法兰部分21c、21d与其右侧末端分开(如图5所示)。
如图1所示，在该支架12和外柱21之间放置一个螺旋弹簧W。该螺旋弹簧W使该外柱21在图1中向上、向着该支架12偏移，从而抵消与操舵轴S的右侧末端连接的没有示出的方向盘等的固定负载(dead weight)。
这样，在本实施例中，在包括连接该固定件16、17的中心的线R并且与内柱11的轴线X垂直的平面内(即，与图3的页面相应)，在图3中连接该固定件16、17的中心的线R向下、相对于通过该内柱11的轴线X的水平线Q偏移一个距离Δ。
其次，说明本实施例中的操舵装置的调节工作。当操作者在紧固方向，将该杠杆L向上转动至图1中的实线所示位置时，固定件17中的第一凸轮件18和第二凸轮件19的突出部分，在图3中彼此接合，从而形成在这些方向作用的一个力，使该突出部分彼此分开。这时，被第一凸轮件18压紧的图3右侧上的支架12移动至左边。另一方面，被第二凸轮件19压向右边的固定件17使该受拉构件13向着右端移动。这种移动使该受拉构件13将该外柱21的法兰部分21c、21d的侧面部分推动压在该支架12的倾斜槽12a的两侧上，这样形成适当的压紧力。这样，该外柱21固定在该支架12上，结果，该内柱11的倾斜方向的移动被阻断。
另一方面，当被第一凸轮件18压紧的在图3的右侧上的支架12，当杠杆L在紧固方向转动时，向左端移动，这个支架12邻接在该法兰部分21c、21d的右半部分上，并同样将这些部分移向左端，从而将压紧力加在内柱11的外周边表面上。另外，由该受拉构件13产生的力传递至位于相反侧的固定件16，使在图3左侧的被这个力压紧的支架12移向右端。当移向右端时，该左侧支架12邻接在法兰部分21c、21d的左半部分上，同样将这些部分移向右端，从而将压紧力加在该内柱11的外周边表面上。
根据本实施例，该支架12接收在使支架彼此接近并且移动量大致相同的方向上的力。然后，该内柱11从图3的右侧和左侧两侧，通过该法兰部分21c、21d接收压紧力；并固定，使该内柱11的中心与将该支架12之间的距离分成两半的位置一致。利用这种结构可以限制该操舵轴S的轴线偏移，同时可以阻断在伸缩方向上的移动。这样，在本实施例中，由于槽21e从外柱21向上和向下形成，因此该外柱21的刚度降低，并且法兰部分21c、21d容易向着内柱11的方向移动。
相反，当操作者在松弛方向，将杠杆L向下转动至图1的双点划线所示的位置时，在图3中，该第一凸轮件18和第二凸轮件19的突出部分彼此脱开，造成返回至从该固定件17的头部17a至支架12的侧端面的初始距离D。这使支架12与受拉构件13分开，结果是该外柱21进入相对于该支架12的自由状态。因此，当沿着支架12的倾斜槽12a导向时，该固定件16、17的倾斜导向部分16b、17b移动，或者另一种方式是，当沿着内柱11的伸缩槽11a导向时，该伸缩的导向部分16d、17d移动，从而可以任意进行在倾斜方向和在伸缩方向的调节。这样，该伸缩的导向部分16d、17d构成在径向向内突出的突出部分，与该伸缩槽11a、11a接合。
另外，通过与比较例比较，说明本实施例的特性。图6为与图4相同的图，它表示作为一个比较例子的外柱和内柱之间的关系。图7为与图4相同的图，它表示根据本实施例的外柱和内柱之间的关系。在图6所示的比较例子中，固定件16、17的中心与内柱11的轴线X相交。
如图6的双点划线所示，假设根据在紧固方向转动杠杆L，支架12的两个侧面移动，使该外柱21在上下槽21e接近的方向移动。假设在开始状态下，在外柱21和内柱11之间有一个间隙δ，外柱21固定内柱11，使该间隙在水平方向变为零。然而，在外柱21在点P1邻接内柱11后，除非内柱11变形，其他部分的间隙不减小。即，在槽21e的附近，该初始间隙δ保持不变。因此，该内柱11只由两个点P1支承，这样，除非该内柱11由一个强大的可使内柱11变形的压紧力支承，该内柱11在垂直方向可以有间隙。
相反，根据图7所示的本实施例，在图7中，连接固定件16、17的线R，相对于通过内柱11的轴线的水平线Q，向下偏移一个距离Δ。因此，假设根据杠杆L在紧固方向的转动，两侧的支架12变形，使外柱21在点P2邻接在内柱11上，则压紧力F指向中心，使力的垂直分量加在内柱11上。假设这个分力为Fv，在Fv可以表示为Fv＝2×sinθ(θ为线R与压紧力F的方向形成的角度)。即是说，由于根据压紧力F和角度θ的分力Fv加在内柱11上，将内柱11向上推(在与线R垂直的方向)。这样，可以减小内柱11和外柱21之间的间隙。相应地，可抑制内柱11的间隙，而不增加固定件16、17的压紧力F。这样，在这种情况下，内柱11的向上移动非常小，因此，操舵轴S的轴线偏移可以不产生。然而，可以进行调节，使得在内柱11被保持向上移动的状态下，操舵轴S的轴线中心位于预先确定的位置上。这样，可以设置固定件16、17使线R位于线Q上面。
图8为与图7相同的图，它表示根据本发明的第二个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置的图。本实施例与上述实施例的不同只在于外柱21′的槽21e只设置在下侧，因此除此共同的部件用相同的符号表示，省略其说明。
在本实施例中，由于外柱21′没有上槽，因此当从图8的两侧将压紧力加在外柱21′上时，法兰部分21c、21d可以支点P3作为中心变形，接近该下槽21e，从而可以保持内柱11。
在图6所示的固定件16、17的中心与内柱11的轴线相交的比较例子中，假设由固定件16、17产生的，保持内柱11必要的压紧力为F1，则在连接固定件16、17的中心的线R、在图8中相对于内柱11的轴线X向下偏移距离Δ的本实施例中，由固定件16、17产生的保持内柱11所必要的压紧力F2表示为：
F2＝{L1/(L1+Δ)}F1
(L1为从点P3至轴线X的距离)。由于L1＜L1+Δ，根据本实施例，利用杠杆原理，可以用一个较小的压紧力F2保持内柱11。这样，该槽21可以只设置在上侧，并且在这种情况下，固定件16、17设置成可使线R在线Q上面。
作为本实施例的一种改进，外柱21设置有一个销连接的螺栓(没有示出)作为在径向方向延伸的一个突出部分，和该销部分与作在内柱11上的一个细长孔(没有示出)接合。采用这种结构，当内柱11和外柱21在轴向移动时，该销部分邻接该内柱11的细长孔的末端部分，并起到阻断内柱11进一步移动的一个伸缩阻挡件的作用。注意，该内柱11上也可以形成一个伸缩的阻挡件作为突出部分，并且通过邻接在外柱21上而可阻断相对移动。
图9为与图3相同的图，它表示根据本发明的第三个实施例的倾斜/伸缩式操舵装置。在本实施例中，在图9中，连接固定件16′、17′的中心的线R，相对于内柱11的轴线X向上偏移。另外，固定件16′、17′不设置有伸缩的导向部分，固定件的末端不插入外柱21′和内柱11′中。因此，不需要使外柱21′和内柱11′分别设置有伸缩槽。其他部件与图3所示结构的部件是通用的，因此用相同的符号表示，省略其说明。
已经参考实施例，深入地说明了本发明。然而，本发明不是仅限于上述的实施例，在不破坏本发明的要旨的范围内，可以作改造和改进。例如，如果在每一个预先确定的角度，互相啮合的齿作在支架12和法兰部分21c、21d的面对面表面上，则当紧固杠杆L时，限制力可以进一步增加。