CN113911202B - 球循环组件和转向机 - Google Patents

Abstract

本申请提供球循环组件和转向机。该球循环组件包括：螺母部件，其包括在轴向方向上延伸的通孔，通孔的内壁上具有沿螺旋线延伸的第一通道半部；蜗杆，其延伸穿过通孔，并且蜗杆的外壁上具有与第一通道半部相匹配的第二通道半部，并且第一通道半部与第二通道半部共同形成第一通道，第一通道沿螺旋线从第一端延伸到第二端；第一延伸部，其包括第一延伸通道，第一延伸部定向为使得第一延伸通道与第一通道的第一端连接；以及第二延伸部，其包括第二延伸通道，第二延伸部定向为使得第二延伸通道与第一通道的第二端连接；其中，第二通道设置在螺母部件之内，并且定位为连接在第一延伸通道与第二延伸通道之间；螺母部件的外表面包括分离部和两个配合部。

Description

球循环组件和转向机

技术领域

本申请涉及转向机结构领域。更具体而言，本申请涉及一种球循环组件，其旨在提供改善的球循环解决方案。本申请还涉及一种包括上述球循环组件的转向机。

背景技术

转向机中常在螺母部件与蜗杆之间设置球循环系统，其中，多个球在螺母部件和蜗杆的表面形成的通道中循环滚动。通道通常设置为沿螺旋线延伸。在通道的前端和后端之间架设有独立的管，以便将球从通道的下游位置转移到通道的上游位置，以便形成球在通道中的循环。

在管的两端之间，通道通常围绕蜗杆的轴向方向旋转一到两圈。管可为单独制造的部件，并且装配到包括螺母部件和蜗杆的组件之内。此外，管的两端通常并不定向为与通道相切。

发明内容

本申请一方面的目的在于提供一种球循环组件，其提供简单且可靠的球循环解决方案。本申请另一方面的目的在于提供一种包括上述球循环组件的转向机。

本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

一种球循环组件，包括：

螺母部件，其包括在轴向方向上延伸的通孔，通孔的内壁上具有沿螺旋线延伸的第一通道半部；

蜗杆，其延伸穿过通孔，并且蜗杆的外壁上具有与第一通道半部相匹配的第二通道半部，并且第一通道半部与第二通道半部共同形成第一通道，第一通道沿螺旋线从第一端延伸到第二端；

第一延伸部，其包括第一延伸通道，第一延伸部定向为使得第一延伸通道与第一通道的第一端连接；以及

第二延伸部，其包括第二延伸通道，第二延伸部定向为使得第二延伸通道与第一通道的第二端连接；

其中，第二通道设置在螺母部件之内，并且定位为连接在第一延伸通道与第二延伸通道之间；

其中，螺母部件的外表面包括分离部和两个配合部，两个配合部分别靠近螺母部件的轴向方向上相对的两端，分离部在轴向方向上位于两个配合部之间，每个配合部在相同的轴向位置处具有圆周面和非周面，圆周面具有配合半径，并且分离部的半径和非周面的半径均小于配合半径。

在上述球循环组件中，可选地，螺母部件在第二通道的两端处分别设置有第一安装部和第二安装部，第一安装部和第二安装部分别形状构造为容纳第一延伸部和第二延伸部，使得第一延伸部和第二延伸部定位在螺母部件与杆蜗杆之间。

在上述球循环组件中，可选地，还包括：

第一保持环，其包括第一容纳部，第一延伸部形状构造为适于装设在第一容纳部之内；

第一卡环，其形状构造为与第一保持环相匹配；

第二保持环，其包括第二容纳部，第二延伸部形状构造为适于装设在第二容纳部之内；以及

第二卡环，其形状构造为与第二保持环相匹配。

在上述球循环组件中，可选地，第一保持环和第二保持环分别包括凸块，并且第一卡环和第二卡环分别包括开口，在组装就位时，凸块匹配在开口中。

在上述球循环组件中，可选地，第一保持环和第二保持环的周边处分别设置有多个开口特征，使得第一保持环和第二保持环具有弹性，以便卡合在通孔的内壁上。

在上述球循环组件中，可选地，第一保持环与第一延伸部之间、第二保持环与第二延伸部之间、第一延伸部与第一安装部之间、以及第二延伸部与第二安装部之间分别通过在形状上互相匹配的突起部和凹入部来接合。

在上述球循环组件中，可选地，第一通道构造为围绕轴向方向延伸至少两圈。

在上述球循环组件中，可选地，第一延伸部定向为使得第一延伸通道从第一通道的第一端切向地延伸出，并且第二延伸部定向为使得第二延伸通道从第一通道的第二端切向地延伸出。

在上述球循环组件中，可选地，配合部包括至少一个圆周面，圆周面构造为沿圆柱形轮廓的至少一部分延伸；配合部还包括至少一个非周面，非周面构造为相对于圆周面的圆柱形轮廓凹入。

一种转向机，包括：

壳体；

上述球循环组件，其中，螺母部件、柱蜗杆、第一延伸部和第二延伸部设置在壳体之内，并且螺母部件的外表面上设置有多个第一齿；

多个球，它们设置在第一通道、第二通道、第一延伸通道和第二延伸通道中；以及

扇轴，其具有多个第二齿，第二齿与第一齿相匹配并啮合。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述。本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造，并可能包含夸张性显示。附图也并非一定按比例绘制。

图1是本申请的球循环组件的一个实施例的部分部件的分解立体视图。

图2是图1所示实施例的部分横截面立体视图。

图3a是本申请的延伸部的一个实施例的一个立体视图。

图3b是图3a所示实施例的另一立体视图。

图4a是本申请的保持环的一个实施例的一个立体视图。

图4b是图4a所示实施例的另一立体视图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限制了本申请的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的。这些方位是相对的概念，并且因此将根据其所处于的位置和状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性的。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征来说，这些技术特征（或其等同物）能够继续组合，从而获得未在本文中直接提及的其他实施例。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的部件。

图1是本申请的球循环组件的一个实施例的部分部件的立体视图。图1中示出了球循环组件中的螺母部件100、第一延伸部210、第一保持环310、第一卡环410、第二延伸部220、第二保持环320和第二卡环420。螺母部件100具有沿轴向方向A延伸的通孔101。第一延伸部210、第一保持环310和第一卡环410从通孔101的一端沿轴向方向A装设到螺母部件100之内。第二延伸部220、第二保持环320和第二卡环420从通孔101的另一端沿轴向方向A装设到螺母部件100之内。如图所示，第一保持环310和第一卡环410相匹配，并且第二保持环320和第二卡环420相匹配。图1中还示出了在第一保持环310上的凸块314以及第一卡环410上开口414。在组装就位时，凸块314匹配在开口414中，以防止第一保持环310和第一卡环410相对于彼此转动。

尽管未示出，但容易理解的是，第二保持环320和第二卡环420上也可设置有类似的凸块和开口的匹配结构。在组装就位时，凸块和开口互相匹配，即凸块位于开口处，以防止第二保持环320和第二卡环420相对于彼此转动。

螺母部件100的外表面可包括配合部和两个分离部。各个配合部分别定位为靠近螺母部件100的两端。分离部可在轴向方向A上位于两个配合部之间。各个配合部在相同的轴向位置处具有圆周面和非周面。在一个实施例中，分离部和非周面的半径设定为小于圆周面的半径。圆周面的半径又称为配合半径。非周面可构造为与未示出的转向机的内壁分离，以便形成在螺母部件100的两端之间的通路。工作流体可通过该通路在螺母部件100的两端之间连通。

在一个实施例中，圆周面与内壁之间存在微小的间隙，以使得润滑油可以存在于圆周面与内壁之间，并且因此在圆周面的外表面形成油膜。然而，间隙的尺寸通常设定为使得工作流体或润滑油无法大量地通过间隙流动。在一个实施例中，分离部和非周面的半径均构造为小于圆周面的半径。圆周面的半径又称为配合半径。

例如，在图示的实施例中，螺母部件100的外表面包括多个圆周面100a、多个非周面100b和多个中间面100c。其中，配合部包括圆周面100a和非周面100b，并且分离部包括中间面100c。在一个实施例中，圆周面100a大致沿圆柱形轮廓延伸。在另一个实施例中，非周面大致从圆周面100a的圆柱形轮廓偏离。当螺母部件100装设在未示出的壳体之内时，圆周面100a与壳体的内表面相匹配，但仍然具有微小的间隙，而非周面100b和中间面100c与壳体的内表面间隔开。因此，圆周面100a可具有相对较小的表面粗糙度，并且可进行相对精细的加工。非周面100b和中间面100c可具有相对较大的表面粗糙度，并且因此无需像圆周面100a那样经历相对精细的加工。这样的设计有利于减少表面加工部分，从而节省成本和加工时间。

在图示的实施例中，非周面100b沿着轴向方向A从螺母部件100的一端延伸到另一端，由此在螺母部件100的一端与另一端之间限定用于流体的通路。在使用中，流体可以通过该通路在螺母部件100的两端的空间之间流动。圆周面100a从螺母部件100的两端分别向另一端延伸一定距离，并且在螺母部件100的径向横截面上延伸预定角度。中间面100c位于螺母部件100的两端处的圆周面100a之间。

在一个实施例中，非周面100b的轮廓可构造为相对于圆周面100a的圆柱形轮廓凹入。在一个实施例中，非周面100b可构造为大致平面形的。在另一个实施例中，非周面100b可构造为相对于平面突起或凹入，但是不会超出圆周面100a的圆柱形轮廓的范围。

图2是图1所示实施例的部分横截面立体视图。在图2中，出于清楚的缘故，螺母部件100以横截面的方式示出。如图所示，螺母部件100包括在轴向方向A上延伸的通孔101，通孔101的内壁上具有沿螺旋线延伸的第一通道半部102。第一通道半部102的横截面可构造为半圆形的，并且第一通道半部102与未示出的第二通道半部相匹配来形成第一通道。在一个实施例中，第一通道也构造为沿绕轴向方向A的螺旋线延伸。在一个实施例中，第一通道半部102形成为内螺纹。在另一个实施例中，通孔101在内螺纹的两端之外形成两个光孔部，并且内螺纹在轴向方向A上位于两个光孔部之间。光孔部的内径大于或等于内螺纹的大径。容易理解的是，内螺纹的大径是指与内螺纹的牙底相切的假想圆柱的直径。

螺母部件100中还可设置有第二通道120。在图示的实施例中，第二通道120构造为大致沿轴向方向A延伸，并且可构造为与通孔101平行地延伸。第二通道120的两端处分别设置有第一安装部131和第二安装部132，第一安装部131和第二安装部132分别形状构造为适于容纳第一延伸部210和第二延伸部220，使得第一延伸部210和第二延伸部220分别定位在螺母部件100与蜗杆之间。

此外，通孔101中还可设置有凹环103。凹环103可尺寸构造为与第一卡环410的外径相匹配，使得第一卡环410可借助于凹环103固定就位。类似地，第二卡环420也可借助于类似的凹环结构来固定就位。

图2中还示出了设置在螺母部件100的外表面上的第一齿104。第一齿104可包括若干个齿，并且各个齿可依次沿轴向方向A布置。在图示的实施例中，第一齿104并未沿着螺母部件100的外表面的整个圆周延伸，而是仅占据螺母部件100的外表面的一部分。因此，螺母部件100仅在图2中所示的下表面的一部分上布置有第一齿104。在一个实施例中，第一齿104设置在螺母部件100的轴向位置的中部处。

图2中还示意性地示出了位于第二通道120的一端处的凹入部122。如下文更详细地描述的那样，凹入部122用于与第二延伸部220上未示出的突起部相匹配，以便将第二延伸部220定位在期望的位置上。

此外，未示出的蜗杆在轴向方向A上延伸穿过通孔101，并且蜗杆的外壁上具有与第一通道半部102相匹配的第二通道半部。第二通道半部可具有与第一通道半部102相匹配的横截面形状，例如，第一通道半部102和第二通道半部可分别具有半圆形的横截面形状。第一通道半部102与第二通道半部共同形成第一通道110。容易理解的是，第一通道110是沿螺旋线延伸的，并且可从第一端延伸到第二端。在第一通道半部102和第二通道半部分别具有半圆形的横截面形状的情况下，它们共同限定的第一通道110具有大致圆形的横截面形状。

在图示的实施例中，第一延伸部210将由第一保持环310和第一卡环410装配在第一安装部131中，并且第二延伸部220将由第二保持环320和第二卡环420装配在第二安装部132中。第一延伸部210包括第一延伸通道212，第一延伸部210可定向为使得第一延伸通道212与第一通道110的第一端连接。第二延伸部220第二延伸通道222，第二延伸部220可定向为使得第二延伸通道222与第一通道110的第二端连接。第二通道120设置在螺母部件100之内，并且定位为连接在第一延伸通道212与第二延伸通道222之间。

换言之，第一延伸通道212联接在第一通道110的一端与第二通道120的一端之间，并且第二延伸通道222联接在第一通道110的另一端与第二通道120的另一端之间。由此，第一通道110、第一延伸通道212、第二通道120和第二延伸通道222形成了封闭的球循环回路。在一个实施例中，第一通道110、第一延伸通道212、第二通道120和第二延伸通道222分别具有大致圆形的横截面，并且多个球设置在封闭的球循环回路中。如图所示，各个球可邻近彼此布置。

球可为球循环系统中采用的任何合适尺寸的球，包括但不限于钢珠等。球可具备任何合适的尺寸或由任何合适的材料制成。例如，球的尺寸可大致与第一通道110、第一延伸通道212、第二通道120和第二延伸通道222的横截面相匹配。

在一个实施例中，第一延伸部210定向为使得第一延伸通道212从第一通道110的第一端切向地延伸出，并且第二延伸部220定向为使得第二延伸通道222从第一通道110的第二端切向地延伸出。由此，在第一延伸通道212与第一通道110之间以及第二延伸通道222与第一通道110之间提供了球的平滑过渡，从而避免球与通道内表面发生非期望的碰撞，减少了球的磨损，并降低了噪声的产生。

第二通道120可具有任何合适的延伸长度，例如，在第二通道120整个延伸长度中，第一通道半部102可沿螺旋线围绕螺母部件100的轴线旋转三圈、四圈、五圈或更多的圈数。圈数越大，则布置在第一通道内的球的数量可以更多。换言之，第一通道110可构造为围绕轴向方向A延伸至少两圈，或至少2.5圈。更长的通道长度可以容纳更多的球，而更多的球将能够传递更大的负载。

以下将结合图3a至图4b来说明延伸部和保持环的结构。在这些图中，图3a是本申请的延伸部的一个实施例的一个立体视图，图3b是图3a所示实施例的另一立体视图，图4a是本申请的保持环的一个实施例的一个立体视图，并且图4b是图4a所示实施例的另一立体视图。第一延伸部210包括第一延伸通道212，并且在第一延伸通道212的一端处设置有突起部211，突起部211将与第二通道120与第一安装部131交界处的凹入部相匹配，以便将第一延伸通道212相对于第二通道120固定就位。此外，第一延伸部210还与图4a中所示的第一保持环310上的第一容纳部312相匹配，使得第一延伸部210可由第一保持环310来定位。图3b示出了在第一延伸部210上的突起部213，并且图4a示出了在第一保持环310的第一容纳部312之内的凹入部313。突起部213和凹入部313在形状上是互相匹配的，以便将第一延伸部210相对于第一保持环310固定就位。

如图4a和图4b中所示，第一保持环310的周边分别设置有多个开口特征311。开口特征311使得第一保持环310具有弹性，以便卡合到通孔101的内壁。多个开口特征311可沿着第一保持环310的周边大致均匀地布置。此外，图4b还示出了第一保持环310上的凸块314。

尽管在上文和图3a至4b中以第一延伸部210和第一保持环310为例来解释它们的结构，容易理解的是，第二延伸部220和第二保持环320也可具有类似的结构。在一个实施例中，第一延伸部210和第二延伸部220在结构上是完全相同的，并且第一保持环310和第二保持环320在结构上是完全相同的。实际上，本申请的球循环组件的对称性使得延伸部、保持环和卡环分别具有相同的结构，并且是可以互换的。

本申请还提供一种转向机，其包括壳体、根据上文所描述的球循环系统。其中，如图2所示的各个部件可布置在壳体之内，并且转向机还包括扇轴，其具有与螺母部件100上的第一齿104相匹配并啮合的第二齿。在一个实施例中，扇轴的轴向方向与图2中所示的轴向方向A是相垂直的，并且扇轴的轴向方向定位于垂直于纸面所在的方向。此外，螺母部件100装设在转向机之内的通道中，并且螺母部件100的外表面的至少一部分与通道的内壁邻近。例如，各个圆周面100a可构造为与通道的内壁邻近，而非周面100b与通道的内壁分离，以便在螺母部件100与通道的内壁之间形成用于工作流体的通路。

在一个实施例中，转向机为电动转向机。

本申请的球循环组件和转向机具有简单可靠、易于实施、使用方便等优点，并且能够提供相对更长的通道，增加了球循环所使用的球的数量。本申请通过提供承载能力更大的螺母部件，使得有可能在螺母部件与扇轴之间承受更大的力量。因此，转向机的性能得到进一步的提高。

本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种球循环组件，其特征在于，包括：

螺母部件(100)，其包括在轴向方向(A)上延伸的通孔(101)，所述通孔(101)的内壁上具有沿螺旋线延伸的第一通道半部(102)；

蜗杆，其延伸穿过所述通孔(101)，并且所述蜗杆的外壁上具有与所述第一通道半部(102)相匹配的第二通道半部，并且所述第一通道半部(102)与所述第二通道半部共同形成第一通道(110)，所述第一通道(110)沿所述螺旋线从第一端延伸到第二端；

第一延伸部(210)，其包括第一延伸通道(212)，所述第一延伸部(210)定向为使得所述第一延伸通道(212)与所述第一通道(110)的所述第一端连接；以及

第二延伸部(220)，其包括第二延伸通道(222)，所述第二延伸部(220)定向为使得所述第二延伸通道(222)与所述第一通道(110)的所述第二端连接；

其中，第二通道(120)设置在所述螺母部件(100)之内，并且定位为连接在所述第一延伸通道(212)与所述第二延伸通道(222)之间；

其中，所述螺母部件(100)的外表面包括分离部和两个配合部，两个配合部分别靠近所述螺母部件(100)在所述轴向方向(A)上相对的两端，所述分离部在所述轴向方向(A)上位于两个配合部之间，每个配合部在相同的轴向位置处具有圆周面(100a)和非周面(100b)，所述圆周面(100a)具有配合半径，并且所述分离部的半径和所述非周面(100b)的半径均小于配合半径。

2.根据权利要求1所述的球循环组件，其特征在于，所述螺母部件(100)在所述第二通道(120)的两端处分别设置有第一安装部(131)和第二安装部(132)，所述第一安装部(131)和所述第二安装部(132)分别形状构造为容纳所述第一延伸部(210)和所述第二延伸部(220)，使得所述第一延伸部(210)和所述第二延伸部(220)定位在所述螺母部件(100)与所述蜗杆之间。

3.根据权利要求2所述的球循环组件，其特征在于，还包括：

第一保持环(310)，其包括第一容纳部(312)，所述第一延伸部(210)形状构造为适于装设在所述第一容纳部(312)之内；

第一卡环(410)，其形状构造为与所述第一保持环(310)相匹配；

第二保持环(320)，其包括第二容纳部(322)，所述第二延伸部(220)形状构造为适于装设在所述第二容纳部(322)之内；以及

第二卡环(420)，其形状构造为与所述第二保持环(320)相匹配。

4.根据权利要求3所述的球循环组件，其特征在于，所述第一保持环(310)和所述第二保持环(320)分别包括凸块(314)，并且所述第一卡环(410)和所述第二卡环(420)分别包括开口，在组装就位时，所述凸块匹配在所述开口中。

5.根据权利要求3所述的球循环组件，其特征在于，所述第一保持环(310)和所述第二保持环(320)的周边处分别设置有多个开口特征，使得所述第一保持环(310)和所述第二保持环(320)具有弹性，以便卡合在所述通孔(101)的内壁上。

6.根据权利要求3所述的球循环组件，其特征在于，所述第一保持环(310)与所述第一延伸部(210)之间、所述第二保持环(320)与所述第二延伸部(220)之间、所述第一延伸部(210)与所述第一安装部(131)之间、以及所述第二延伸部(220)与所述第二安装部(132)之间分别通过在形状上互相匹配的突起部和凹入部来接合。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的球循环组件，其特征在于，所述第一通道(110)构造为围绕所述轴向方向(A)延伸至少两圈。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的球循环组件，其特征在于，所述第一延伸部(210)定向为使得所述第一延伸通道(212)从所述第一通道(110)的所述第一端切向地延伸出，并且所述第二延伸部(220)定向为使得所述第二延伸通道(222)从所述第一通道(110)的所述第二端切向地延伸出。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的球循环组件，其特征在于，所述配合部包括至少一个圆周面(100a)，所述圆周面(100a)构造为沿圆柱形轮廓的至少一部分延伸；所述配合部还包括至少一个非周面(100b)，所述非周面(100b)构造为相对于所述圆周面(100a)的圆柱形轮廓凹入。

10.一种转向机，其特征在于，包括：

壳体；

根据权利要求1-9中任一项所述的球循环组件，其中，所述螺母部件(100)、所述蜗杆、所述第一延伸部(210)和所述第二延伸部(220)设置在所述壳体之内，并且所述螺母部件(100)的外表面上设置有多个第一齿(104)；

多个球(10)，它们设置在所述第一通道(110)、所述第二通道(120)、所述第一延伸通道(212)和所述第二延伸通道(222)中；以及

扇轴，其具有多个第二齿，所述第二齿与所述第一齿(104)相匹配并啮合。