專利名稱：轉(zhuǎn)向柱裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向柱裝置，該轉(zhuǎn)向柱裝置對傾斜方向以及伸縮方向的至少一方可調(diào)整支撐轉(zhuǎn)向軸。

背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)向柱裝置是車輛上的重要安全保障部件，為了確保乘客安全，對如何控制沖撞時發(fā)生的轉(zhuǎn)向柱動作是極其重要的。通常，轉(zhuǎn)向柱裝置本身設有沖撞能量吸收機構(gòu)，同時安裝在方向盤內(nèi)的氣囊支撐構(gòu)件也承擔著重要的作用。
另一方面，為使駕駛員的駕駛姿勢最為合適，一般的轉(zhuǎn)向柱裝置按照駕駛員的身體或駕駛姿勢調(diào)整方向盤的傾斜角度，就會調(diào)整方向盤的軸線方向位置。因而，對于轉(zhuǎn)向柱裝置來說，應該很容易調(diào)整支柱主體(即方向盤)的位置和姿勢、并且沖撞時必須確保規(guī)定位置和姿勢這種相反的功能。為了并存這樣相反的兩種功能，對現(xiàn)有轉(zhuǎn)向柱裝置想了各種辦法，但都是通過增加對客戶操作性的要求等來求得進一步提高。
此處，日本專利文獻1中公開了一種使多片摩擦板重疊，利用其間產(chǎn)生的摩擦力能夠保持支柱主體的轉(zhuǎn)向柱裝置。
日本專利文獻1特開平10-35511號公報 日本專利文獻2德國專利第10212263號說明書 日本專利文獻3美國專利公開第2005/0016315A1號說明書 不過，在重疊多片摩擦板的機構(gòu)中，不僅結(jié)構(gòu)復雜，而且在進行傾斜、伸縮調(diào)整時還存在多片摩擦板相互摩擦產(chǎn)生的振動容易傳遞給操作者，造成操作手感惡化的問題。還有，因增加零件數(shù)量而有增加組裝工序的問題。
另一方面，日本專利文獻2中公開了一種在進行傾斜、伸縮調(diào)整時，使彼此嚙合的齒輪脫離并加以調(diào)整以后，通過使齒輪彼此嚙合，就能夠可靠地保持支柱主體位置的轉(zhuǎn)向柱裝置?？墒牵缛毡緦＠墨I2所示的那樣嚙合齒輪以保持支柱主體位置的機構(gòu)情況，在調(diào)整后使嚙合齒輪時，因齒輪的齒頂彼此抵接，恐怕會發(fā)生原來的嚙合不良。日本專利文獻2中，為抑制此問題也進行了嘗試，可不能斷言就是充分的。
進而，日本專利文獻3中公開了一種在進行可傾斜、伸縮調(diào)整后，再加彈性力而能夠使可移動地保持的一側(cè)齒輪順利地與另一側(cè)齒輪卡合，借助于此種結(jié)構(gòu)能夠保持支柱主體位置的轉(zhuǎn)向柱裝置?？墒牵@種結(jié)構(gòu)中為了給一側(cè)齒輪加彈性力，所以存在必須使用大型復雜結(jié)構(gòu)的問題。
另外，在齒輪嚙合式的轉(zhuǎn)向柱裝置中，當沖撞時對轉(zhuǎn)向軸施加力時，為提高可與此力抗衡的保持力，可以考慮增加嚙合的齒數(shù)?？墒?，若增加嚙合的齒數(shù)，則存在容易產(chǎn)生調(diào)整位置后的嚙合不良，又要需要僅僅給此部分設置空間的這種問題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這樣的現(xiàn)有技術(shù)問題點而作出的發(fā)明，其目的在于提供一種既輕又小型卻能夠提高保持力、操作手感也優(yōu)良的轉(zhuǎn)向柱裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種轉(zhuǎn)向裝置，在對傾斜方向和伸縮方向的至少一方可調(diào)整位置地支撐轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向柱裝置中， 具有固定在車身一側(cè)的第一齒； 旋轉(zhuǎn)自如地支撐轉(zhuǎn)向軸的支柱主體；和 與所述支柱主體整體地移動的第二齒， 所述第一齒與所述第二齒相互嚙合，使所述支柱主體對所述車身定位， 所述第一齒與所述第二齒相互脫離，使所述支柱主體對所述車身成為可調(diào)整位置的狀態(tài)， 在所述第一齒與第二齒從即將相互嚙合之前到相互嚙合結(jié)束的期間，以所述第二齒對所述第一齒的接近方向分別與齒線方向形成的角度設為大于0度且不足90度地接近并嚙合所述第一齒與第二齒。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，第一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述第一齒與所述第二齒的一方設置在對向的一對第一傾斜面上， 所述第一齒與所述第二齒的另一方也可形成在分別與所述一對第一傾斜面對向的一對第二傾斜面上。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，第二方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 在所述第一、二齒互相脫離了的狀態(tài)下，互相偏移地配置在所述一對第一傾斜面之間所定義的第一傾斜面中心面和在所述一對第二傾斜面之間所定義的第二傾斜面中心面， 在所述第一齒嚙合在所述第一齒之前，具有驅(qū)動所述第一傾斜面中心面和所述第二傾斜面中心面靠近的驅(qū)動單元。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，第一～三之中任一項方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 通過旋轉(zhuǎn)移動連接到所述第一齒與所述第二齒之中一方齒的操作桿，也可以使隨著所述操作桿移動而有圓弧狀軌跡的所述一方的齒嚙合在所述第一齒和所述第二齒之中另一方的齒。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，第一～三之中任一項方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述第一齒與所述第二齒之中至少一方的齒也可以形成越向頂端其齒的剖面面積越小。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，第一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 還具有固定在車身一側(cè)托架和可擺動地安裝在所述托架上且與所述支柱主體一起傾斜移動的操作桿， 所述第一齒可設置在固定于車身一側(cè)的所述托架上，所述第二齒也可設置在與所述支柱主體一起傾斜移動的所述操作桿上。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，第一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 具有可擺動地支撐在固定于車身一側(cè)的托架上的操作桿， 隨著所述操作桿的轉(zhuǎn)動，允許所述支柱主體相對所述操作桿進行伸縮移動， 所述第一齒可設置在支撐在所述車身一側(cè)的操作桿上，所述第二齒也可設置在所述伸縮移動的支柱主體上。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，第二方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述一對第一傾斜面可具有規(guī)定角度并面對面形成楔形，所述一對第二傾斜面也可具有規(guī)定角度并面對面形成楔形。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，第一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述第一齒和所述第二齒在對所述轉(zhuǎn)向軸施加力的場合，齒線可向嚙合系數(shù)增大的方向傾斜。
根據(jù)本發(fā)明的第十方面，第九方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 定義所述第一齒與所述第二齒之間的摩擦角為μ，所述第一齒與所述第二齒輪的半頂角為α，所述第一齒的齒面與第二齒的齒面對嚙合面形成的角度為β，所述第一齒與所述第二齒的齒線方向與所述力的方向形成的角度為γ時，應滿足以下條件式來配置齒面。
μ＞tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)(條件式) 此處，所謂“嚙合面”就是第一齒與第二齒嚙合之后，為增加其嚙合系數(shù)而移動一方的齒時，沿著其一方齒的長軸使形成的軌跡面。
根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供一種轉(zhuǎn)向裝置是，在對傾斜方向和伸縮方向的至少一方可調(diào)整位置地支撐轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向柱裝置中， 具有固定在車身一側(cè)的第一齒； 旋轉(zhuǎn)自如地支撐轉(zhuǎn)向軸的支柱主體；和 與所述支柱主體整體地移動的第二齒， 所述第一齒與所述第二齒相互嚙合，使所述支柱主體對所述車身定位，所述第一齒與所述第二齒相互脫離，使所述支柱主體對所述車身可進行位置調(diào)整的狀態(tài)， 在所述第一齒和所述第二齒對所述轉(zhuǎn)向軸施加力的場合，齒線向嚙合系數(shù)增大的方向傾斜。
根據(jù)本發(fā)發(fā)明的第十二方面，第十一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述第一齒與所述第二齒的一方設置在對向的一對第一傾斜面上， 所述第一齒與所述第二齒的另一方也可形成在分別與所述一對第一傾斜面對向的一對第二傾斜面上。
根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，第十一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 所述一對第一傾斜面可具有規(guī)定角度并面對面形成楔形， 所述一對第二傾斜面也可具有規(guī)定角度并面對面形成楔形。
根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，第十一方面的轉(zhuǎn)向裝置是， 定義所述第一齒與所述第二齒之間的摩擦角為μ，所述第一齒與所述第二齒的半頂角為α，所述第一齒的齒面與第二齒的齒面相對嚙合面所形成的角度為β，所述第一齒與所述第二齒的齒線方向與所述力的方向所成角度為γ時，應滿足以下條件式來配置齒面。
μ＞tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)(條件式) 使有多個線狀齒的齒輪形狀構(gòu)件嚙合時，通常應考慮以下兩個例子。就第一例來說，沿著對齒線的法線方向使齒彼此面對面，然后通過使其平行移動加以嚙合。就第二例來說，面對面的齒彼此沿齒線的切線方向平行移動加以嚙合。無論是哪一個例子的情況，因嚙合的齒輪齒頂、或者齒線頂端相互接觸，發(fā)生嚙合不良的可能性較高。在這里，所謂“齒線的法線方向”，就是指相對含有相同齒輪構(gòu)件中多個齒線的虛擬面而從該齒線上延伸的法線。
因此，若采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱裝置，由于所述第一齒與所述第二齒對于各自的齒線可沿著法線方向及切線方向(包括平行切線的方向)之外的方向使其接近并嚙合，因此能夠抑制所述第一齒與所述第二齒的嚙合不良。因而，能夠避免因使用多片摩擦板時造成操作手感惡化，進而可在所述第一齒與所述第二齒嚙合之后，發(fā)揮較大的保持力。尤其較好的是，從所述第一齒與所述第二齒最初發(fā)生嚙合時開始，一邊使兩者沿齒線方向滑動一邊提高嚙合系數(shù)，從而能進行順利的嚙合。而且，在本說明書中，所謂“伸縮方向”是指轉(zhuǎn)向軸的軸線方向，所謂“傾斜方向”是指與其交叉的方向(特別是指上下方向)。
進而，若所述第一齒及第二齒形成在相對的圓錐面的兩表面，通過在兩面上的齒彼此的嚙合，能夠發(fā)揮更牢靠的保持力。
進而，若具有驅(qū)動單元，使得脫離狀態(tài)下，所述第一齒的圓錐面中心面和所述第二齒的圓錐面中心面分離，而在嚙合時，該驅(qū)動單元驅(qū)動所述第一齒的圓錐面中心面和所述第二齒的圓錐面中心面接近，就能夠?qū)崿F(xiàn)更圓滑的嚙合。
若通過旋轉(zhuǎn)移動連接到所述第一齒及所述第二齒其中一方齒的操作桿，就會使與所述操作桿一起作圓弧狀移動的所述一方齒與所述第一齒及所述第二齒之中的另一方齒卡合，能夠用簡單結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)可靠的作動。
若所述第一齒及第二齒之中至少一方的齒越向頂端齒的剖面積越小，使其容易與所述第二齒相嚙合是較好的。
若采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱裝置，所述第一齒與所述第二齒由于在沖撞時對所述轉(zhuǎn)向軸施加力的場合，齒線向嚙合系數(shù)增大的方向傾斜，因此對所述轉(zhuǎn)向軸所施加的沖擊力越來越大，更提高了嚙合系數(shù)還能夠提高保持力。還有，由于即使將齒數(shù)降到很少也能夠確保支撐力，因此也具有既輕又小型，可確保良好的操作手感的這種優(yōu)點。
進而，若所述第一齒與所述第二齒的一方形成在面對面的圓錐面上，另一方形成在背對背的圓錐面上，就能夠提高沖撞時的嚙合系數(shù)。
進而，通過不超過摩擦角θ，按照三維的一定關(guān)系式來設定齒面角度α、β、γ、θ，而能夠防止減少齒線方向的嚙合長度和降低嚙合系數(shù)，進而即使有過大的載荷作用時也取得嚙合的齒不會脫離的這種效果。



圖1為本實施方式的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。
圖2為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。
圖3為處于嚙合狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的立體圖。
圖4為處于脫離狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。
圖5(a)～圖5(e)為從脫離狀態(tài)到嚙合狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。
圖6為表示傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9關(guān)系的立體圖。
圖7為表示本實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的改變例的立體圖。
圖8為表示本實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的改變例的剖視圖。
圖9為表示本實施方式的傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9的改變例，與圖6相同的剖視圖。
圖10為表示伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的制造方法的流程圖。
圖11(a)～圖11(g)為按制造工序順序表示伸縮用齒輪構(gòu)件8的加工狀態(tài)的圖。
圖12(a)～圖12(e)為按制造工序順序表示伸縮用齒輪座6的加工狀態(tài)的圖。
圖13為表示進行加工伸縮用齒輪構(gòu)件8的沖模圖，圖13(a)為其頂視圖，圖13(b)為其側(cè)視圖。
圖14為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。
圖15為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。
圖16為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置的支柱主體的立體圖。
圖17(a)～圖17(c)為另一實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。
圖18為伸縮用齒輪座6的一個齒6a的立體圖。
圖19A為表示在第二實施例中正常時的伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的圖。
圖19B為圖19A的XIXB向視圖。
圖19C為圖19A的XIXC向視圖。
圖20A為表示在第二實施例中沖撞時的伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的圖。
圖20B為圖20A的XXB向視圖。
圖20C為圖20A的XXC向視圖。
圖21為表示用于說明第三實施例的現(xiàn)有轉(zhuǎn)向裝置圖 圖22為表示用于說明第三實施例的現(xiàn)有齒輪機構(gòu)圖。
圖23A為第三實施例中將齒面的傾斜角設為β、齒線的傾斜角設為0度場合的齒輪構(gòu)件側(cè)視圖。
圖23B為從圖23A的左方向觀察圖23A的齒輪構(gòu)件主視圖。
圖23C為圖23A的主要部分放大圖。
圖23D為圖23B的主要部分放大圖。
圖23E為圖23C的XXIIIE向視圖。
圖24為表示在圖23C的齒線傾斜角傾斜γ度時的齒輪構(gòu)件。
圖25為用于說明第四實施例而用一組齒面來表示構(gòu)成齒輪嚙合情況的比較圖。
圖26為表示第四實施例的齒輪構(gòu)件立體圖。

具體實施例方式 以下，邊參考附圖邊說明本發(fā)明實施方式的可傾斜、伸縮式的轉(zhuǎn)向裝置。
(第一實施例) 圖1、2為本發(fā)明第一實施例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖，圖1表示鎖定狀態(tài)，圖2表示解除狀態(tài)。
圓筒狀的支柱主體1通過托架2、3安裝在未圖示的車身上。連接未圖示的方向盤與轉(zhuǎn)向機構(gòu)的轉(zhuǎn)向軸S被插入支柱主體1內(nèi)，并用未圖示的軸承予以轉(zhuǎn)動自如地支撐。
在支柱主體1的側(cè)部固定著板狀的伸縮用齒輪座6，另一方面，在托架2上固定有板狀的傾斜用齒輪座7。伸縮用齒輪座6具有與位于支柱主體1的伸縮方向調(diào)整幅度相對應的長度。另外，傾斜用齒輪座7具有與位于支柱主體1的傾斜方向的調(diào)整幅度相對應的高度。支柱主體1上成形了伸縮式滑動用的長孔。
操作桿5安裝在穿過托架2上所設置的傾斜方向長孔(未圖示)與支柱主體1上所設置的伸縮方向長孔(未圖示)的可轉(zhuǎn)動的軸5a上。在操作桿5上，對應伸縮用齒輪座6而固定地安裝伸縮用齒輪構(gòu)件8，并對應傾斜用齒輪座7而整體地形成傾斜用齒輪構(gòu)件9。
凸輪式旋轉(zhuǎn)泄油機構(gòu)10設置在操作桿5的根底。凸輪式旋轉(zhuǎn)泄油機構(gòu)10通過操作操作桿5，利用凸輪效應以發(fā)生鎖定，而具有定位可傾斜、伸縮的作用。另外，由于凸輪式旋轉(zhuǎn)泄油機構(gòu)10具有操作桿5的鎖檔功能，也可控制齒輪座與齒輪構(gòu)件的齒輪嚙合系數(shù)，使操作感恰到好處。
把操作桿5轉(zhuǎn)動到圖1所示位置時，伸縮用齒輪構(gòu)件8一邊圓弧狀移動一邊對伸縮用齒輪座6嚙合，而且傾斜用齒輪構(gòu)件9也與傾斜用齒輪座7嚙合。與相反，把操作桿5轉(zhuǎn)到圖2所示位置時，伸縮用齒輪構(gòu)件8一邊圓弧狀移動一邊脫離伸縮用齒輪座6，而且傾斜用齒輪構(gòu)件9也脫離傾斜用齒輪座7。
圖3為處于嚙合狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的立體圖，伸縮用齒輪構(gòu)件8處于對車身定位的狀態(tài)。圖4為處于脫離狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。伸縮用齒輪座6在越向下方越變狹窄的圓錐面兩外表面上具有多個齒(第一齒)6a，伸縮用齒輪構(gòu)件8在越向上方越變寬闊的圓錐面兩內(nèi)表面上具有相同齒距的多個齒(第二齒)8a。
本實施方式中，將在伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8上的錐面錐角κ設為9°，不過錐角只要是0°以上的銳角就可。另外，用曲率半徑R2成形伸縮用齒輪座6齒6a的端部(圖中下端)輪廓，用曲率半徑R3成形與其相對的伸縮用齒輪構(gòu)件8齒8a的端部(圖中上端)輪廓，因此錐面容易彼此嵌合。本實施方式中，用圓弧成形齒6a、8a的端部輪廓，不過該曲率半徑可是任意的，也未必是必要的。另外，不用圓弧而用直線成形輪廓也可。此時，理想的是用任意曲率半徑的圓弧來連接齒線與直線。
另外，較好的是伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒線成形為以操作桿5的鎖定轉(zhuǎn)動軸為中心的半徑R(圖1)圓弧形狀。由于伸縮用齒輪構(gòu)件8被固定在操作桿5上，所以其齒8a的移動軸跡為圓弧。因此通過以相同半徑R的圓弧狀形成伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒線，提高了齒6a、8a彼此嚙合時的操作手感。
圖5為從脫離狀態(tài)到嚙合狀態(tài)的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。參考圖5說明有關(guān)伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的嚙合動作。首先，在脫離狀態(tài)下，面對面的伸縮用齒輪座6的齒6a與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒8a成了齒線方向傾斜的狀態(tài)。(圖5(a)) 由此開始，若使伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8相對地接近，存在中心錯位的情況下，一方表面的齒6a與齒8a的齒頂彼此(圖5(b)的C點)抵接，不過由于對各自齒線沿著法線方向及切線方向之外的方向接近并嚙合，即使在C點相抵接之后，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8也能夠沿箭頭方向(圖5(b))繼續(xù)相對移動，由于一邊滑動一邊互相嚙合下去，在該滑動當中能夠容易嚙合齒6a、8a(圖5(c)的D點)。即，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8在從即將互相嚙合之前到互相嚙合結(jié)束之期間(圖5(a)至圖5(e))，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的接近方向相對于各自齒線方向所成的角度設為大于0度且不足90度。這樣一來使兩構(gòu)件相對接近以實現(xiàn)嚙合。
若嚙合一方表面的齒6a、8a，那些就是導軌，也很容易嚙合另一方表面的齒6a、8a(圖5(d)、(e))。這樣一來，本實施方式齒6a、8a的嚙合與現(xiàn)有齒輪的嚙合相比較，其齒頂彼此互相抵接而降低了移動被阻止的可能性，且具有提高操作桿5的操作手感的這種效果。
上述第一實施例的場合，由于通過轉(zhuǎn)動操作桿5，使安裝在其上而成為一體的伸縮用齒輪構(gòu)件8與伸縮用齒輪座6嚙合，通過把給予操作桿5的力直接傳遞到伸縮用齒輪構(gòu)件8，就能夠完成可靠的嚙合。另外，由于操作桿5的轉(zhuǎn)動量依舊是伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的嚙合量，因此雖是簡單結(jié)構(gòu)卻也能夠可靠地實現(xiàn)對支柱主體1的固定。
以上陳述了有關(guān)伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的嚙合動作，不過傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9的嚙合動作也基本相同。
圖6為表示傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9關(guān)系的立體圖，為容易說明，傾斜用齒輪座7用截斷成一半的狀態(tài)表示。傾斜用齒輪座7在圖中越向左方越變狹窄的圓錐面兩內(nèi)表面上具有多個齒(第一齒)7a，傾斜用齒輪構(gòu)件9在越向右方越變寬闊的圓錐面兩外表面上具有使用相同齒距的多個齒(第二齒)9a。進一步實施方式中，傾斜用齒輪構(gòu)件9相對于傾斜用齒輪座7齒7a的頂端形狀的排列，使齒9a齒線的頂端形狀與具有γ＝5度傾斜角度的形狀一致。
嚙合時，傾斜用齒輪構(gòu)件9的齒9a在開始與傾斜用齒輪座7的齒7a嚙合之際，從圖6的A點開始嚙合。即，齒7a、9a的嚙合從一個齒開始，進而通過要與其相鄰的齒依次嚙合，從而可降低嚙合不良的發(fā)生率。
上述第一實施例中，設傾斜角度γ＝5度，不過由于齒輪的嚙合開始是從一個齒嚙合就可，并不限定其角度與形狀。這樣結(jié)構(gòu)同樣也能適用于伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8。進而，在本實施方式中，只在支柱主體1的一側(cè)設置伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8，以及傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9，不過若在支柱主體1的兩側(cè)具有相同結(jié)構(gòu)，也會使鎖定持久力加倍，從而也能夠增加對稱性，實現(xiàn)作動更加穩(wěn)定化。
圖7為表示上述第一實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的改變例的立體圖。在圖7的改變例中，伸縮用齒輪座6的齒6a與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒8a不是圓弧狀而是成線狀，提高了成形容易性。這種結(jié)構(gòu)也同樣地適用于傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9。
圖8為表示上述第一實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的改變例的剖視圖。在圖8的改變例中，不用圓弧或直線成形伸縮用齒輪座6的齒6a與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒8a的端部輪廓(點E、F)而成形為簡單的形狀，因此提高了成形的容易性。這種結(jié)構(gòu)也同樣地適用于傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9。
圖9為表示上述第一實施方式的傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9的改變例的與圖6相同的剖視圖。在圖9的改變例中，使傾斜用齒輪構(gòu)件9的齒9a齒線的頂端形狀與傾斜用齒輪座7齒7a的頂端形狀排列平行一致(即傾斜γ＝0度)。這種結(jié)構(gòu)也同樣地適用于伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8。
圖10為表示使用沖壓成形的方法進行的伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的制造方法流程圖。圖11為按制造工序的順序表示使用滾壓成形的方法進行的伸縮用齒輪構(gòu)件8的加工狀態(tài)圖。圖12為按制造工序的順序表示伸縮用齒輪座6的加工狀態(tài)圖。圖13為表示進行加工伸縮用齒輪構(gòu)件8的沖模圖，圖13(a)為其頂視圖，圖13(b)為其側(cè)視圖。
圖13(a)上，第一沖模D1具有圓筒狀，其中央處沿圓周方向形成連續(xù)的突起D1a，其兩側(cè)沿圓周方向形成并排的齒D1b。另一方面，第二沖模D2具有圓筒形狀，其中央處沿圓周方向形成連續(xù)的突起D2a，不過其兩側(cè)成了圓周面。如圖13(b)所示，通過將板件B插入沿相反方向轉(zhuǎn)動的沖模D1、D2之間對該板件B進行規(guī)定的加工。
若說明本實施方式的伸縮用齒輪構(gòu)件8的制造方法，首先，就在圖11的工序S101，切斷長板件決定坯料長度，形成毛坯B(頂視圖參考圖11(a))。在接著的工序S102，通過將板件B插入圖13所示的沖模D1、D2之間使其中心挪動，以滾壓成形出齒8及槽8c、8d(頂視圖參考圖11(b)、側(cè)視圖參考圖11(c))。
進而，在工序S103，彎曲板件B沒有形成齒8a的端部側(cè)(頂視圖參考圖11(d)、側(cè)視圖參考圖11(e))，之后，通過彎曲成以槽8c、8d為中心大致呈“U”字形狀，獲得伸縮用齒輪構(gòu)件8(頂視圖參考圖11(f)、側(cè)視圖參考圖11(g))。
另一方面，為加工伸縮用齒輪座6，使用了兩個第一沖模D1。若說明本實施方式的伸縮用齒輪座6的制造方法，首先，就在圖11的工序S101，切斷長板件決定坯料長度，形成毛坯B(頂視圖參考圖12(a))。在接著工序S102，通過將板件B插入圖13所示的沖模D1、D2之間使其對準中心，以滾壓成形出齒6a及槽6c、6c(頂視圖參考圖12(b)、側(cè)視圖參考圖12(c))。
進而，在工序S103，通過切斷板件B上相對的槽6c、6c，獲得伸縮用齒輪座6(頂視圖參考圖12(d)、側(cè)視圖參考圖12(e))。這種場合，利用再次加工形成2個伸縮用齒輪座6。而且，即使對傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9也同樣適用。
而且，在上述例子中，用板金沖壓法成形齒輪座或齒輪構(gòu)件，不過也可利用壓粉體成形、注塑成形、壓鑄及觸變等鑄造的方法，塑性加工、或者切削成形等，適應于任意的成形方法。又，雖用操作桿5同時移動齒輪構(gòu)件8、9，但也可用一個個操作桿各自地移動。進而，就楔型齒輪構(gòu)件的成形方法來說，有一種在用壓鑄法鑄造支柱體主體、或者傾斜托架(固定在車身一側(cè))之際，整體成形齒輪的方法。
圖14為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。本改變例中，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8只在單面上分別形成齒6a、8a并加以嚙合，傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9只在單面上分別形成齒7a、9a并加以嚙合。只裝配伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8、傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9的兩者之一，也能夠僅在單面上形成齒。
伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8、傾斜用齒輪座7和支柱主體1與操作桿5為不同體，不過也可各自整體形成。有關(guān)上述的實施方式共同的齒形方面，設模數(shù)為0.5，不過模數(shù)或大或小都沒問題。另外，在模數(shù)減小到極其之小的時候，齒面形狀接近平板的平面性質(zhì)狀態(tài)，即使是作為平面性質(zhì)狀態(tài)由于可獲得由摩擦帶來的保持位置效果，因此本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱裝置起到保持功能的作用。
圖15為改變例的轉(zhuǎn)向柱裝置立體圖。本改變例中，使伸縮用齒輪座6與支柱主體整體化，即齒6a形成在支柱主體1的兩側(cè)表面。另一方面，伸縮用齒輪構(gòu)件8具有一端螺栓固定在操作桿5上的具備半圓筒內(nèi)圓周面的板狀，齒8a固定在與齒6a對應的內(nèi)圓周面的位置。若操作桿5從圖15所示位置逆時針轉(zhuǎn)動，則伸縮齒輪構(gòu)件8包進支柱主體1的下半部，因此齒6a、8a彼此嚙合。
圖16為表示改變例的轉(zhuǎn)向裝置的支柱主體立體圖。本改變例中，用板金沖壓法成形支柱主體1。為確保成形容易性、輕型化而從平板開始進行沖切、磨圓再加以彎曲成形支柱主體1。本改變例中，伸縮用齒輪座6與支柱主體1的一側(cè)邊緣1b成為整體，即，由于在板金沖壓之前，在平板的側(cè)邊緣1b形成了齒6a，因而容易制造。
操作桿5可沿著軸線方向伸長的長孔1a在可移動軸5a的周圍驅(qū)動，會使其一部分所形成的齒(未圖示)與齒6a相嚙合。伸縮用齒輪座6也可以設置在支柱主體1的另一側(cè)邊緣1c，或設置在兩側(cè)邊緣上，都可確保高保持力。而且，與形成伸縮用齒輪座6的側(cè)邊緣1b或1c無關(guān)，通過支柱主體1的兩端被包進內(nèi)側(cè)的樣子，就能夠形成可轉(zhuǎn)動自如地支撐轉(zhuǎn)向軸4的軸承(未圖示)的保持部1d、1d，因此能夠提供一種低成本的轉(zhuǎn)向柱裝置。
圖17為另一實施方式的伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的剖視圖。在本實施方式中，伸縮用齒輪座6所連接的操作桿5被固定在軸5a上，就會整體轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動凸輪5b安裝在軸5a上，另一方面，固定凸輪5c安裝在未圖示的支柱主體上，跟隨軸5a的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動凸輪5b相對于固定凸輪5c進行轉(zhuǎn)動。而且，在圖17中，假定軸5a受預壓而向右方向施加作用力。用轉(zhuǎn)動凸輪5b與固定凸輪5c構(gòu)成了驅(qū)動單元。
假設伸縮用齒輪座6兩側(cè)錐面的中心面(沿紙面垂直延伸)為PL6、伸縮用齒輪構(gòu)件8兩側(cè)錐面的中心面(沿紙面垂直延伸)為PL8，在如圖17(a)所示的脫離狀態(tài)下，中心面PL6、PL8偏離軸5a的軸線方向。
在此，如圖17(b)所示，若轉(zhuǎn)動操作桿5，則與軸5a一起轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動凸輪5b的凸輪部開始越過固定凸輪5c的凸輪部，軸5a向圖中的左方移動。若進一步轉(zhuǎn)動操作桿5，則轉(zhuǎn)動凸輪5b的凸輪部完全地越過固定凸輪5c的凸輪部，軸5a向圖17(c)所示的位置移動。在這種狀態(tài)下，中心面PL6、PL8變成互相重疊的位置。另外，通過進一步轉(zhuǎn)動操作桿5，則伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8彼此嚙合(參考圖5)。
根據(jù)本實施方式，在兩構(gòu)件6、8脫離的狀態(tài)下，伸縮用齒輪座6兩側(cè)錐面的中心面PL6與伸縮用齒輪構(gòu)件8兩側(cè)錐面的中心面PL8已偏離，則通過轉(zhuǎn)動操過桿5，從伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8開始嚙合至結(jié)束嚙合的期間，依靠凸輪驅(qū)動，驅(qū)使中心面PL6、PL7靠近。借助于此種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的平滑嚙合。以上，敘述了有關(guān)伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8，不過也同樣適用于傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9。
圖18為伸縮用齒輪座6的一個齒6a的立體圖。垂直于縱向的剖面為三角形狀(優(yōu)選為等腰三角形，可并不限于此)的齒6a有尖細形狀，更具體地說，齒的截面積在齒線的頂端部分變小(即，齒高H和齒寬W至少一方減小)，從而平滑地形成從齒的截面積沒有變小的部分至齒的截面積變小的部分、及頂端尖細的尖部。齒6a由于具有這樣的尖細形狀，因此能夠順利地與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒8a嚙合。伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒8a也可以形成同樣的尖細形狀。另外，這種結(jié)構(gòu)也可同樣適用于傾斜用齒輪座7與傾斜用齒輪構(gòu)件9。
(第二實施例) 接著，用圖19、20說明本發(fā)明的第二實施例。第二實施例的這種可傾斜、伸縮式的轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于齒線傾斜，以便借助沖撞時負載的力來增加嚙合系數(shù)η。對與上述實施方式相同的第二實施方式構(gòu)件加上同一標號，并省略其詳細的說明。
圖19表示正常時伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的圖，圖20表示正常時伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的圖。
各自的圖19A、圖20A為從車身方向側(cè)面觀察齒輪座6與齒輪構(gòu)件8的圖，圖19B、圖20B分別為圖19A、圖20A的XIXB、XXB向視圖，圖19C、圖20C分別為圖19A、圖20A的XIXC、XXC向視圖。
在本實施方式中，相對于轉(zhuǎn)向軸1(圖1)軸線，設齒6a、8a的齒線角度γ＝85度，并傾斜靠近垂直軸線方向的方向盤(未圖示)一側(cè)。此處，設正常時的齒6a、8a的嚙合系數(shù)為η′(參考圖19(c))。設此時的保持力為F2。
考慮到例如車輛發(fā)生二次沖撞，駕駛員與方向盤沖撞的場合。在這種場合下，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8受到沿轉(zhuǎn)向軸1的軸線方向相對移動的力Fc(參考圖20(a))。然而，根據(jù)本實施方式，由于齒6a、8a以齒線角度γ＝85度傾斜，因此力Fc被分解為沿齒6a、8a的齒線方向的分力Fx和與其垂直方向的分力Fy。
如圖20A、20B所示，由于分力Fx為將伸縮用齒輪座6向伸縮用齒輪構(gòu)件8擠壓的力，因此伸縮用齒輪座6被擠進伸縮用齒輪構(gòu)件8內(nèi)。進而，由于齒6a、8a形成在伸縮用齒輪座6及伸縮用齒輪構(gòu)件8的錐面上，齒6a、8a彼此互相擠壓。此時，其嚙合系數(shù)η″大于正常時的嚙合系數(shù)η′。所以，沖撞時的保持力F3高于正常時的保持力F2。由于分力Fx與力Fc的大小成比例增大，因此適應沖撞力的強度也能夠提高保持力。即，根據(jù)本實施方式，即使將齒數(shù)降低到很小卻也能夠確保保持力，因此雖然是既輕又小型化，但還能夠確保有良好的操作手感。而且，只要設定γ在90度以下就可以。即，只要齒線相對沖撞力方向設有角度就行。對于傾斜用齒輪座7及傾斜用齒輪構(gòu)件9同樣也可以與齒線具有角度。
另外，伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的齒線為直線，不過較好的是形成以操作桿5為中心的曲率半徑R(圖1)的圓弧狀。伸縮用齒輪構(gòu)件8由于被固定在操作桿5，因此其齒8a的移動軸跡為圓弧狀。而且，在提取出形成伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8的圓弧狀齒線的微小因素時，只要齒線的傾角在0～90度的范圍內(nèi)，就會隨著沖撞時的受力而增加嚙合系數(shù)。另外，由于齒線為圓弧狀，在齒6a、8a彼此嚙合之際，提高了操作手感。
(第三實施例) 與上述第二實施例相同，在車輛沖撞時過大的力作用于支柱時，齒輪恐怕有松弛的危險。一旦發(fā)生齒輪松弛，齒輪的嚙合系數(shù)就降低又損壞了齒輪，齒輪嚙合本身有可能脫離。為了阻止上述齒輪的松弛，也考慮到在轉(zhuǎn)向裝置中或者使用剛性高的零件或者使用阻止齒輪松弛特別的機構(gòu)，不過從既增加成本又使結(jié)構(gòu)復雜化的角度來看是不希望的。
因此為解決上述問題，如下面詳細說明的那樣確定齒輪的形狀與尺寸，則可解除因作用于齒輪齒面的摩擦力而引起齒輪松弛的這個問題。另外，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，能夠提供一種簡單、便宜的轉(zhuǎn)向裝置。
為了與本發(fā)明下述的第三實施例相比較，圖21、22示出現(xiàn)有轉(zhuǎn)向裝置的齒輪結(jié)構(gòu)方面，在特開平9-221043號公報上所公開的齒輪結(jié)構(gòu)。
若采用圖21所示現(xiàn)有的齒輪結(jié)構(gòu)，車輛沖撞時就給支柱101、操作桿軸103、操作桿104、和安裝在操作桿10上的齒輪105負載沿箭頭方向移動的沖撞力。對于這種沖撞力，通過嚙合安裝在托架102的齒輪106與齒輪105，就能夠控制這些構(gòu)件101、103、104、105的移動?？墒?，如圖22所示作用了過大沖撞力F1的場合，因摩擦面而使沖撞力分解產(chǎn)生的分力Fa大于齒輪面上所產(chǎn)生的摩擦力Fb。其結(jié)果是，操作桿104與齒輪105一起脫離齒輪106，所以操作桿的鎖定狀態(tài)被釋放。就是說，齒輪嚙合本體脫離，變得無法維持鎖定狀態(tài)。
為了防止釋放上述鎖定機構(gòu)，只要設定摩擦力Fb大于沖撞力的分力Fa就行。例如，參考圖22，可以考慮設齒輪頂角α小于齒面彼此的摩擦角μ。此處，分力Fa用頂角α表示為Fa＝F1sinα，另一方面，摩擦角Fb用頂角α、摩擦角μ表示為Fb＝F1cosα·tanμ。
若設定摩擦力Fb大于分力Fa(Fb＞Fa)，則得到以下公式。
F1cosα·tanμ＞F1sinα tanμ＞tanα 因而，導出μ＞α的關(guān)系式。
可是，齒輪半頂角一般地設為25度或30度，但若設齒的頂角小于該角度，則齒根厚度減小，齒的強度也難以充分保證，另外齒的加工性難度突升。因而設定上述齒輪頂角小于摩擦角的方法不是現(xiàn)實性的解決方法。
因此，為防止釋放上述的鎖定機構(gòu)，如以下詳細說明的那樣，作為本發(fā)明第三實施例，提出一種使整個齒面距齒的嚙合方向傾斜β度角，進而使齒線方向?qū)_撞力的作用方向傾斜γ度的方案。
以下，用圖23A～圖24說明本發(fā)明的第三實施例。本發(fā)明的第三實施例為一種使整體齒面傾斜β度角、齒線方向與沖撞力方向構(gòu)成的角度為γ的結(jié)構(gòu)。其他與上述第一、第二實施例相同的第三實施例構(gòu)件都加上同一標號，省略其詳細說明。
如圖23A～23E所示，在以下說明中，定義各個齒的半頂角為α，齒的齒面對嚙合方向的傾斜角為β，齒線方向與沖撞力方向構(gòu)成的角度為γ。
首先，使用表示齒線的傾斜角為γ的實施例的圖23A～23E說明第三實施例。圖23A為從車身軸方向觀察齒輪構(gòu)件、齒輪座的圖。圖23B為從圖23A的側(cè)面觀察的圖。圖23C為圖23A的主要部分放大圖，圖23D為圖23B的主要部分放大圖。另外，圖23E為圖23C的XXIII E向視圖。
如圖23A所示，實施例3的齒輪座與齒輪構(gòu)件的整體齒面相對嚙合面以β度傾斜。此處，所謂“嚙合面”就是指齒輪座與齒輪嚙合之后，在移動齒輪構(gòu)件以增加其嚙合系數(shù)時，沿齒輪構(gòu)件長軸形成軌跡的面。
如圖23A、圖23B所示，以平行嚙合面且橫切過齒線的一部分面定義面P。如以下詳述，通過出現(xiàn)在該面P線段上所發(fā)生的摩擦力維持齒線的嚙合。
在該面P橫切齒時所形成的三角形中，將相當于齒的頂點作為a1、相當于齒線谷底的兩個點分別作為b1、b2。另外，通過線段b1-b2且和面P垂直的面與齒線的頂點相交的點作為a2。進而，與通過點a2的面P的法線上面P的交點為b。
此處，半頂角α為如圖23所示角度b1·c·b2的1/2角度，用圖23C所出現(xiàn)的角度b·a1·a2表示齒面的傾斜角β。
另外，用線段a1-b1與沖撞方向構(gòu)成的角定義角度θ。就是說，角度θ可以說是摩擦力起作用的方向與沖撞力方向構(gòu)成的角度。這種角度θ為后述定義齒輪難脫程度的參數(shù)。
通過點b線段a1-a2的法線與線段a1-a2相交的點定義為點c。進而，為了說明下述內(nèi)容使用以下表示點a1與b所定義的邊為邊A，點b1與點b所定義的邊為邊B，點b與點c所定義的邊為邊c。
如圖23D觀察所得，角度α用tanα＝B/C、角度β用sinβ＝C/A表示。因而，得到B＝C·tanα、A＝C/sinβ。另外，因為角度θ為tanθ＝A/B，若用α、β表示θ，則得到以下公式。
tanθ＝(C/sinβ)/(C·tanα)＝1/tanα·sinβ 因此，就是1/tanθ＝tanα·sinβ進行變形，由tan(90°-θ)＝tanα·sinβ，得到關(guān)于θ以下的公式。
90°-θ＝tan-1(tanα·sinβ) 此處，假設齒嚙合方向的兩齒面之間的摩擦角為μ，如果表示齒傾斜角度的90°-θ小于齒面的摩擦角，即使沖撞力起到作用，因齒面間的摩擦力也不會讓齒的嚙合松弛，而且能夠防止嚙合系數(shù)降低，也能夠防止齒與操作桿脫離嚙合的狀態(tài)。即，上述條件用以下公式表示。
μ＞90°-θ 若用上述的關(guān)系式的α、β表示θ則得到以下公式。
μ＞90°-θ＝tan-1(tanα·sinβ) 接著，用圖24說明齒線與沖撞力方向構(gòu)成的角度為γ的場合。圖24為對應圖23D的圖。由于圖24中的齒線從圖23D中的齒線向沖撞時齒的嚙合方向傾斜(90°-γ)，因此在摩擦力作用方向的線段a1-b1與沖撞方向構(gòu)成的角為θ+(90°-γ)。此時，與上述相同 從90°-{θ+(90°-θ)}＝tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)與 μ＞90°-{θ+(90°-θ)}得到以下的條件公式。
μ＞tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)(條件式) 如果設定α、β、γ、μ滿足上述條件公式，則齒的嚙合不會松弛，而且，能夠防止齒與操作桿從嚙合狀態(tài)脫落。
還有，雖然說明了沖撞力在圖24、25中從上到下起作用，不過即使在從下到上作用沖撞力的場合(即，對齒輪偏離的方向作用沖撞力的場合)，上述的條件公式也適用。
*第三實施例的應用例 以下說明上述本發(fā)明第三實施例的具體例，表1表示在第三實施例中能夠維持齒嚙合與無法維持齒嚙合的α、β、γ的例子。
[表1] 如果設定表1中可維持齒嚙合例的數(shù)值滿足上述的條件式，即使沖撞力作用下也可維持齒的嚙合，使操作桿維持在固定狀態(tài)。在tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)成為負值時，沖撞時齒向嚙入方向傾斜。進而，tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)為負值，其絕對值大于摩擦角時，表示沖撞時齒滑向嚙合的方向。還有，即使在傾斜角γ因沖撞力而向齒偏離的方向傾斜的場合，在滿足條件式的情況下，由于齒面彼此摩擦也能夠保持齒的嚙合，并能夠防止齒的嚙合系數(shù)的降低。
根據(jù)第三實施例，如第二實施例中說過的那樣，使齒線方向傾斜γ度且增加車輛沖撞時的嚙合系數(shù)η而構(gòu)成難以脫落，進而通過規(guī)定整個齒面的傾斜角度β度，提供一種更難脫離構(gòu)成的轉(zhuǎn)向裝置。
這樣，通過按照處于三維情況下的給定關(guān)系式來設定齒面角度α、β、γ、θ，以至θ不超過摩擦角，就能夠防止齒線方向的嚙合長度減少和嚙合系數(shù)降低，因此即使作用了過大負載的時候，也起到嚙合的齒不會脫落的效果。
(第四實施例) 用圖25、26說明本發(fā)明的第四實施例。
如圖25所示，通過一組齒輪A與齒輪B的齒面構(gòu)成齒輪嚙合的場合，齒輪A與齒輪B沿沖撞力方向、或者嚙合方向的法線方向容易發(fā)生相對位移。即，降低齒輪的嚙合系數(shù)而最終發(fā)生齒輪嚙合脫落。為防止此種現(xiàn)象，且為不使齒輪A與齒輪B發(fā)生相對位移，需要提高轉(zhuǎn)向裝置各構(gòu)件的剛性?？墒?，若按照這樣的要求是基本不可能的。
因此，如本發(fā)明實施例4的圖26所示，若使兩組齒輪具有規(guī)定角度地相對而形成楔形的樣子配置齒輪，則在齒輪A與齒輪B的兩個面上，使沿著沖撞力方向與嚙合方向的法線方向作用的力互相抵消。因而，能夠防止齒輪A與齒輪B沿沖撞力方向與嚙合方向的法線方向的齒輪A、B之間相對位移。
如上述的第三、第四實施例說過的一樣，通過按照處于三維情況下的給定關(guān)系式來設定齒面角度α、β、γ、θ以致θ不超過摩擦角，從而能夠防止減少齒線方向的嚙合長度和降低嚙合系數(shù)，進而即使有過大的載荷作用之際也取得嚙合的齒不會脫離的這種效果。
以上，參考實施方式詳細說明了本發(fā)明，但是不應解釋為本發(fā)明限定于上述實施方式，當然可以在不影響其主旨的范圍內(nèi)進行適當變形、改進。例如，齒輪組與齒輪構(gòu)件有相反結(jié)構(gòu)、形狀也可，其裝配也是任意的。另外，從上述第一實施例至第四實施例加以組合構(gòu)成轉(zhuǎn)向裝置也可。
另外，雖然參考特定的實施方式詳細地說明了本發(fā)明，但是在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思與范圍內(nèi)，可施加各種各樣的變更和修改，對于本領域技術(shù)人員是顯而易見的。
本申請基于2005年5月6日提出的日本專利申請(特愿2005-134974)、2005年5月17日提出的日本專利申請(特愿2005-143434)、2006年3月16日提出的日本專利申請(特愿2006-72616)，在這里取其內(nèi)容以供參考。
若采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)向柱裝置，由于所述第一齒與所述第二齒相對于各自齒線都會沿著除法線方向與切線方向(包括平行切線的方向)以外的方向接近并嚙合，因此能夠控制所述第一齒與所述第二齒的嚙合不良。因而，不僅能夠避免因使用多片摩擦板時造成操作手感惡化，更可在所述第一齒與所述第二齒嚙合之后，發(fā)揮較大的保持力。尤其是，從所述第一齒與所述第二齒最初發(fā)生嚙合時開始，邊使兩者沿齒線方向滑動邊提高其嚙合系數(shù)，從而能進行順利的嚙合。
權(quán)利要求
1.一種對傾斜方向與伸縮方向的至少一方可調(diào)整位置地支撐轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是具有
固定在車身一側(cè)的第一齒；
旋轉(zhuǎn)自如地支撐轉(zhuǎn)向軸的支柱主體；和
與所述支柱主體整體地移動的第二齒，
所述第一齒與所述第二齒相互嚙合，使所述支柱主體對所述車身定位，
所述第一齒與所述第二齒相互脫離，使所述支柱主體對所述車身成為可調(diào)整位置的狀態(tài)，
在所述第一齒與第二齒從即將相互嚙合之前到相互嚙合結(jié)束的期間，以所述第二齒對所述第一齒的接近方向相對于各自齒線方向構(gòu)成的角度設定為大于0度且不足90度地接近并嚙合所述第一齒與第二齒。
2.如權(quán)利要求1所記載的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是，
所述第一齒與所述第二齒的一方設置在對向的一對第一傾斜面上，
所述第一齒與所述第二齒的另一方形成在分別與所述一對第一傾斜面對向的一對第二傾斜面上。
3.如權(quán)利要求2所記載的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是，
在所述第一、二齒互相脫離了的狀態(tài)下，互相偏移地配置在所述一對第一傾斜面之間所定義的第一傾斜面中心面和在所述一對第二傾斜面之間所定義的第二傾斜面中心面，
在所述第一齒嚙合在所述第一齒之前，具有驅(qū)動所述第一傾斜面中心面和所述第二傾斜面中心面靠近的驅(qū)動單元。
4.如權(quán)利要求1～3之中任一項所記載的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是，
通過旋轉(zhuǎn)移動連接到所述第一齒與所述第二齒之中一方齒的操作桿，使與所述操作桿一起移動具有圓弧狀軌跡的所述一方齒與所述第一齒和所述第二齒之中的另一方齒嚙合。
5.如權(quán)利要求1～3之中任一項所記載的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是，
所述第一齒和所述第二齒之中的至少一方齒形成了越向頂端其齒的剖面面積越小。
6.如權(quán)利要求1所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是，
還具有固定在車身一側(cè)的托架；和
所述操作桿可擺動地安裝在所述托架上且與所述支柱主體一起傾斜移動，
所述第一齒設置在固定于車身一側(cè)的所述托架上，
所述第二齒設置在與所述支柱主體一起傾斜移動的所述操作桿上。
7.如權(quán)利要求1所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是，
具有可擺動地支撐在固定于車身一側(cè)托架上的操作桿，
隨著所述操作桿的轉(zhuǎn)動，允許所述支柱主體相對所述操作桿進行伸縮移動，
所述第一齒設置在支撐在所述車身一側(cè)的操作桿上，
所述第二齒設置在所述伸縮移動的支柱主體上。
8.如權(quán)利要求2所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是，
所述一對第一傾斜面具有規(guī)定角度并面對面形成楔形，
所述一對第二傾斜面具有規(guī)定角度并面對面形成楔形。
9.如權(quán)利要求1所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是，
所述第一齒與所述第二齒在對所述轉(zhuǎn)向軸施加力的場合，齒線向嚙合系數(shù)增大的方向傾斜。
10.如權(quán)利要求9所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是，
定義所述第一齒與所述第二齒之間的摩擦角為μ、
所述第一齒與所述第二齒輪的半頂角為α、
所述第一齒的齒面與第二齒的齒面相對嚙合面構(gòu)成的角度為β、以及
所述第一齒與所述第二齒的齒線方向與所述力的方向構(gòu)成的角度為γ時，要滿足以下條件式來配置齒面。
μ＞tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)(條件式)
11.一種對傾斜方向與伸縮方向的至少一方可調(diào)整位置地支撐轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是具有
固定在車身一側(cè)的第一齒；
旋轉(zhuǎn)自如地支撐轉(zhuǎn)向軸的支柱主體；和
與所述支柱主體整體地移動的第二齒，
所述第一齒與所述第二齒相互嚙合，使所述支柱主體對所述車身定位，
所述第一齒與所述第二齒相互脫離，使所述支柱主體對所述車身成為可調(diào)整位置的狀態(tài)，
所述第一齒與所述第二齒在對所述轉(zhuǎn)向軸施加力的場合，齒線向嚙合系數(shù)增大的方向傾斜。
12.如權(quán)利要求11所記載的轉(zhuǎn)向柱裝置，其特征是
所述第一齒與所述第二齒的一方設置在對向的一對第一傾斜面上，
所述第一齒與所述第二齒的另一方形成在分別與所述一對第一傾斜面對向的一對第二傾斜面上。
13.如權(quán)利要求11所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是
所述一對的第一傾斜面具有規(guī)定角度并面對面形成楔形，
所述一對的第二傾斜面具有規(guī)定角度并面對面形成楔形。
14.如權(quán)利要求11所記載的轉(zhuǎn)向裝置，其特征是
定義所述第一齒與所述第二齒之間的摩擦角為μ、
所述第一齒與所述第二齒的半頂角為α、
所述第一齒的齒面與第二齒的齒面相對嚙合面所形成的角度為β、以及
所述第一齒與所述第二齒的齒線方向與所述力的方向所成角度為γ時，要滿足以下條件式來配置齒面。
μ＞tan-1(tanα·sinβ)-(90°-γ)(條件式)
全文摘要
若使伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8相對接近，在偏離中心的場合，即使一方面的齒(第一齒)6a與齒(第二齒)8a的齒頂彼此(圖5(b)的C點)抵接，由于以相對各自齒線方向構(gòu)成的角度設定為大于0度且不足90度地使其接近并嚙合，能夠從這種狀態(tài)使伸縮用齒輪座6與伸縮用齒輪構(gòu)件8沿箭頭方向(圖5(b))繼續(xù)相對移動，滑動式地進行嚙合，在滑動當中能夠容易地嚙合齒6a、8a(圖5(c)的D點)。
文檔編號B62D1/18GK101171165SQ200680015499
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月6日
發(fā)明者岡田伸治, 柴崎弘 申請人:日本精工株式會社