CN103707922B - 尼龙树脂从动皮带轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尼龙树脂从动皮带轮。提供一种扭矩传递组件。该组件包括具有外径和位于其中的键槽的球状螺母，以及设在球状螺母上的皮带轮。该皮带轮包括圆柱形外表面，延伸穿过该皮带轮从而使皮带轮包括内表面的孔，以及至少一个抗扭构件，其形成在内表面上并径向向内突出以被键槽接收。

Description

尼龙树脂从动皮带轮

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年9月28日提交的、美国临时专利申请序号61／707，117的优先权，其全文在此引入以供参考。

背景技术

接下来的描述涉及一种扭矩传递组件，尤其涉及马达的皮带轮和球状螺母。

通过皮带从电动机传递的扭矩通常经由利用若干螺丝紧固件附接到球状螺母上的钢制从动皮带轮实现的。螺丝紧固件可通过钢制从动皮带轮接收并且容纳在球状螺母的螺纹孔或者螺丝孔中。然而，加工例如螺纹孔或者螺丝孔的特征到球状螺母中以及加工配合特征到钢制皮带轮中成本很高。

另外，从动皮带轮是通过将紧固件穿过从动皮带轮轴套进入球状螺母而组装到球状螺母上的。使用这种方法要求足够的加工时间来将从动皮带轮组装到球状螺母上。进一步地，球状螺母组装工艺的另一种方式包括将中心环组装到球状螺母上。该中心环具有双重功能：将从动皮带轮同心定位在球状螺母上以及将球状螺母的球回程保持在球状螺母内。

因此，希望提供一种皮带轮以及减少或者消除加工费用、组装工艺和如上所述部件的球状螺母组件。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，提供一种扭矩传递组件。该组件包括具有外径和位于其中的键槽的球状螺母，以及放置在球状螺母上的皮带轮。该皮带轮包括圆柱形外表面，延伸穿过该皮带轮使得皮带轮包括内表面的孔，以及至少一个抗扭构件，其形成在内表面上并径向向内突出以被键槽接收。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供一种转向系统。该转向系统包括马达、可转动联接到马达上的轴、联接到轴上的第一皮带轮、滚珠丝杠以及球状螺母组件，其与滚珠丝杠和第一皮带轮操作相关联以在其间传递扭矩。球状螺母组件包括球状螺母和联接到该球状螺母的第二皮带轮。第二皮带轮包括限定出孔的内表面、形成在该内表面上的切口和从该内表面延伸到该孔中的至少一个抗扭构件。

在本发明的又一个示例性实施例中，提供一种制造球状螺母组件的方法。该方法包括提供具有键槽的球状螺母，和形成皮带轮，该皮带轮具有限定出孔的内表面、形成在该内表面上的切口和从该内表面径向向内延伸的抗扭构件。键槽被配置为将抗扭构件容纳在其中。

这些以及其他优势和特征根据结合附图的下列描述将变得更加显而易见。

附图说明

被认为是发明的主题被特别指出并且在说明书结尾处的权利要求书中清楚地限定。本发明的上述和其他特征以及优势根据结合附图的下述详细说明是显而易见的，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的转向系统的示意图；

图2是图1中所示的转向系统的一部分的示意图；

图3是示例性转向系统的一部分的透视图；

图4是图3所示的系统的示例性球状螺母组件的透视图；

图5是图4所示并且转动大约180度的球状螺母组件的透视图；

图6是图3所示的系统的示例性从动皮带轮的透视图；

图7是组装到图3和4所示的球状螺母组件上之后，图6所示的从动皮带轮的透视图；

图8是沿线8-8截取的图7所示组件的横截面视图；和

图9是压在球状螺母组件上之后，图6所示的从动皮带轮的透视图。

具体实施方式

现在参考附图，在附图中参考特定实施例描述本发明，而不对其进行限制，图1和2显示出用在车辆(未示出)中的转向系统10。转向系统10允许车辆驾驶员通过操纵转向柱12来控制车辆的方向，该转向柱机械地连接到车轮14(仅显示一个)。

转向柱12包括上部转向轴16和下部转向轴18。方向盘20设在上部转向轴16上并且如此放置以使驾驶员能够将旋转力施加到转向柱12上。扭矩传感器22和位置传感器24位于上部转向柱轴16上以检测方向盘20的转动角度。在典型实施例中，扭矩传感器22和位置传感器24与控制器26电连通。柱状万向接头28将上部转向柱轴16联接到下部转向柱轴18上，其在一端固定到柱状万向接头28上，在另一端固定到转向齿轮组件30上。齿轮组件30包括细长的齿条32，其具有沿其线性移动的纵向轴线A。齿条32的相对轴向端通过转向杆系联接到车辆的车轮14，该转向杆系包括杆34(仅显示一个)，其均在一端固定到齿条32，在另一端固定到一对转向节36(仅显示一个)的一个。

转向齿轮组件30进一步包括与齿条32机械连接的小齿轮38。小齿轮38被设置为接触沿着齿条32的沿一段齿条32延伸的配合带齿部分40。小齿轮38具有与配合带齿部分40的齿啮合的齿。小齿轮38与配合带齿部分40相结合形成齿条和小齿轮组42。齿条32还包括轴向延伸段，以轴线A为中心的、大体圆柱形的滚珠丝杠部分44沿着该段设置。带齿部分40和滚珠丝杠部分44与齿条32一体化，并且滚珠丝杠44与可逆伺服马达46机械连接。滚珠丝杠44和马达46可在带齿部分40的第一侧200或相对的第二侧202上沿着齿条32轴向定位。另外，马达46可径向定位在齿条32的顶侧204或者底侧206。马达46的致动是由控制器26控制的。

当车辆驾驶员转动方向盘20时，旋转力被施加到转向柱12上，小齿轮38相应地转动。小齿轮38的运动导致齿条32在箭头52方向上的轴向运动，随后该轴向运动操纵拉杆34和关节36以重新定位车轮14。因此，当转动方向盘20时，小齿轮38和配合带齿部分40将操纵轮20的旋转运动转换为齿条32的线性运动。为了辅助驾驶员施加的力到转向系统10，马达46通电并且对经由滚珠丝杠44的齿条32的运动提供动力辅助，从而帮助车辆转向。

参考图3，马达46通过可转动设置在滚珠丝杠44周围的球状螺母组件48与滚珠丝杠44可操作地连接。轴50与齿条32大体平行地从马达46伸出，并且在马达46通电时在两个相对角度方向中的一个方向上转动。主动皮带轮54可转动地固定到轴50上。弹性的环状传动皮带58绕在主动皮带轮54上，使得皮带内表面60与皮带轮54摩擦接触。皮带58还绕在限定了球状螺母组件48的外圆周的从动皮带轮62上，使得皮带内表面60与从动皮带轮62摩擦接触。从动皮带轮62限定出中心轴线C，该从动皮带轮绕中心轴线径向对中并且包括大体圆柱形的球状螺母66的径向外表面。当马达46致动时，连接皮带轮54和62的皮带58的运动使球状螺母66绕中心轴线C和滚珠丝杠44转动。

如图4和5所示，球状螺母组件48包括球状螺母66、球引导件68、保持器70和保持螺母72。球状螺母66包括用来接收球引导件68的至少一部分的第一凹槽74、用来接收保持器70的至少一部分的第二凹槽76和被配置为接收从动皮带轮62的至少一部分的键槽78，正如在此更详细描述的。球引导件68使位于形成在滚珠丝杠44和球状螺母66之间的球形槽(未示出)中的球循环运动。

在示例性实施例中，保持器70是偏置构件并且位于槽76中来促进对从动皮带轮62预加载以压靠在滚珠丝杠轴承80上(见图8)。保持螺母72拧入转向系统壳体内并抵靠在轴承80上以在其间形成凹槽82。弹性的隔离构件或者O型环84放置在凹槽82内(见图8)。

图6是从动皮带轮62的透视图，并且图7和8图示出组装在球状螺母66上的从动皮带轮62。在示例性实施例中，从动皮带轮62设置在球状螺母66上并且通过压在球状螺母66的外径上使其自身同心定位。保持器70和／或保持螺母72便于将皮带轮62定位到球状螺母66上。然而，可以理解的是，除如上所述的机构之外或替代如上所述的机构，可使用其他定位机构。

在示例性实施例中，皮带轮62为大体圆柱形形状并且包括外表面86和内表面88。外表面包括相互圆周间隔以啮合皮带58的多个齿89，并且内表面88是通常平滑的孔表面，该孔表面包括由此向内径向延伸的至少一个抗扭构件90。虽然图6和7中示出的是两个抗扭构件90，但是皮带轮62可以具有使系统10能够如在此所述那样起作用的任意数量的抗扭构件90。举例来说，皮带轮62可以仅仅具有一个抗扭构件。抗扭构件90被配置为延伸到键槽78内以便于在球状螺母66和从动皮带轮62之间传递扭矩。进一步地，皮带轮62包括形成在内表面88的一部分93中的切口92，该切口成形并且被配置为在将皮带轮62插到球状螺母66上时为球引导件68提供适当的间隙。切口92还成形并且被配置为提供球引导件68的适当过盈和保持。此外，在所示实施例中，切口92包括中心点95并且具有比内表面88和中心点97限定的孔94的半径小的半径。

从动皮带轮62举例来说可由聚合物制成，包括例如尼龙树脂的聚酰胺。在示例性实施例中，皮带轮62由玻璃填充尼龙制成。可以理解的是，这些实例是非排他的和非限制性的。其他合适的材料对于皮带轮62的构造也是可以预想的。举例来说，可压在球状螺母66上的其他可压缩材料可适用于皮带轮62。此外，在示例性实施例中，凸缘96联接到从动皮带轮上以与第二凸缘98互补，使得皮带58至少部分包括在凸缘96和98之间。凸缘96可由与皮带轮62相同的材料制造或者由任何合适的不同材料制造。进一步地，凸缘96可通过任何合适的方式(例如，声波焊接)联接到皮带轮62上。另外，凸缘96可与从动皮带轮62一体形成。

参考图9，在一个示例性实施例中，从动皮带轮62的部分100在皮带轮62压在球状螺母66上时变形。在示例性实施例中，变形产生部分100区域中沿着皮带轮外表面86的大体平面部分102。可以理解的是，″大体平面部分″指的是可存在平面或者非曲面形状的部分，或者可以是变形因此在该区域曲率半径增加的部分。

图示于图1和2中的动力辅助转向系统10包括经由齿条和小齿轮组42、方向盘20和齿条32之间的机械连接。在替代的″线控转向″系统中，在方向盘20和齿条32之间没有这种直接的机械连接。在这种系统中，驾驶员类似地感应到的方向盘20的转动(和／或来自等同的驾驶员控制装置的信号)被输入到控制器26，同时马达46提供必要的力来操纵齿条32。因此，在此描述的系统可同样用于线控转向系统中。另外，同样重要的是应当指出，虽然在此的特征已经描述为结合到转向系统中，这种特征可有利地结合到能够利用滚珠丝杠组件的任何机构中。

提供一种制造球状螺母组件的方法。该方法包括形成带有球引导件68的球状螺母66、第一凹槽68、第二凹槽70和键槽78。凹槽68和70以及键槽78可以单独工艺进行加工。该方法进一步包括由例如尼龙树脂的聚合物形成从动皮带轮62。皮带轮62形成有外表面86上的齿89、切口92和从内表面88径向延伸至孔94内的至少一个抗扭构件90。保持器70可被压入第二凹槽70内，并且皮带轮62组装到球状螺母66上，使得抗扭构件90插入键槽78中并且切口92在球引导件68上滑动。然后部分100可被压，使得部分100变形并且形成平面部分102以及将皮带轮62固定到球状螺母66上。

虽然已经结合仅有限的实施例详细描述了本发明，应容易理解的是，本发明未被限制为这种公开的实施例。而是，本发明可以被修改为包括任意数量的变化、变形、替代物或者在此以前未描述但是与本发明的精神和范围相当的相等布置。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施例，可以理解的是，本发明的各方面可仅包括一些所述实施例。因此，本发明不应被看作受上述说明的限制。

Claims (12)

1.一种扭矩传递组件，包括：

球状螺母，其具有外径和位于其中的键槽；和

皮带轮，其设置在该球状螺母上，该皮带轮具有圆柱形外表面，延伸穿过该皮带轮从而使皮带轮包括内表面的孔，以及至少一个抗扭构件，其形成在内表面上并径向向内突出以被键槽接收，

其特征在于，

皮带轮的部分在皮带轮压在球状螺母上时变形，其中变形产生该部分的区域中沿着皮带轮的外表面的大体平面部分，

其中，该孔包括具有第一半径的第一部分和具有第二半径的第二部分，第一半径大于第二半径。

2.如权利要求1所述的扭矩传递组件，其特征在于，该皮带轮由聚合物制成。

3.如权利要求1所述的扭矩传递组件，其特征在于，该皮带轮由玻璃填充尼龙制成。

4.如权利要求1所述的扭矩传递组件，其特征在于，该皮带轮内表面被配置为在压在球状螺母上时在第二部分的区域中变形，以呈现沿着外表面的大体平面部分。

5.如权利要求1所述的扭矩传递组件，进一步包括沿着皮带轮外表面圆周间隔的多个齿。

6.如权利要求1所述的扭矩传递组件，其特征在于，该内表面被配置为保持球状螺母的球回程。

7.如权利要求1所述的扭矩传递组件，其特征在于，该球状螺母包括球引导件和至少部分地接收该球引导件的槽，并且其中该皮带轮包括形成在内表面中的切口，该切口在皮带轮设置在球状螺母上时为球引导件提供间隙。

8.一种制造球状螺母组件的方法，该方法包括：

提供具有键槽的球状螺母；

形成皮带轮，其具有限定出孔的内表面，形成在该内表面中的切口和从该内表面径向向内延伸的抗扭构件，其中该键槽被配置为将抗扭构件容纳在其中；

将皮带轮插到球状螺母上，使得抗扭构件至少部分地在键槽内，

其特征在于，

皮带轮的部分在皮带轮压在球状螺母上时变形，其中变形产生沿着皮带轮的外表面的大体平面部分，

其中，该孔包括具有第一半径的第一部分和具有第二半径的第二部分，第一半径大于第二半径。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，形成皮带轮进一步包括由尼龙树脂制造皮带轮。

10.如权利要求8所述的方法，进一步包括在球状螺母的端部形成凹槽和将保持器插入到凹槽内。

11.如权利要求8所述的方法，进一步包括使靠近切口的皮带轮的部分变形以限定出皮带轮的大体平面部分。

12.如权利要求8所述的方法，进一步包括形成凸缘和将凸缘联接到皮带轮上。