尼龍樹脂從動皮帶輪的製作方法

2023-12-09 03:23:01

尼龍樹脂從動皮帶輪的製作方法
【專利摘要】本發明涉及尼龍樹脂從動皮帶輪。提供一種扭矩傳遞組件。該組件包括具有外徑和位於其中的鍵槽的球狀螺母，以及設在球狀螺母上的皮帶輪。該皮帶輪包括圓柱形外表面，延伸穿過該皮帶輪從而使皮帶輪包括內表面的孔，以及至少一個抗扭構件，其形成在內表面上並徑向向內突出以被鍵槽接收。
【專利說明】尼龍樹脂從動皮帶輪
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年9月28日提交的、美國臨時專利申請序號61 / 707，117的優先權，其全文在此引入以供參考。
【背景技術】
[0003]接下來的描述涉及一種扭矩傳遞組件，尤其涉及馬達的皮帶輪和球狀螺母。
[0004]通過皮帶從電動機傳遞的扭矩通常經由利用若干螺絲緊固件附接到球狀螺母上的鋼製從動皮帶輪實現的。螺絲緊固件可通過鋼製從動皮帶輪接收並且容納在球狀螺母的螺紋孔或者螺絲孔中。然而，加工例如螺紋孔或者螺絲孔的特徵到球狀螺母中以及加工配合特徵到鋼製皮帶輪中成本很高。
[0005]另外，從動皮帶輪是通過將緊固件穿過從動皮帶輪軸套進入球狀螺母而組裝到球狀螺母上的。使用這種方法要求足夠的加工時間來將從動皮帶輪組裝到球狀螺母上。進一步地，球狀螺母組裝工藝的另一種方式包括將中心環組裝到球狀螺母上。該中心環具有雙重功能:將從動皮帶輪同心定位在球狀螺母上以及將球狀螺母的球回程保持在球狀螺母內。
[0006]因此，希望提供一種皮帶輪以及減少或者消除加工費用、組裝工藝和如上所述部件的球狀螺母組件。

【發明內容】

[0007]在本發明的一個示例性實施例中，提供一種扭矩傳遞組件。該組件包括具有外徑和位於其中的鍵槽的球狀螺母，以及放置在球狀螺母上的皮帶輪。該皮帶輪包括圓柱形外表面，延伸穿過該皮帶輪使得皮帶輪包括內表面的孔，以及至少一個抗扭構件，其形成在內表面上並徑向向內突出以被鍵槽接收。
[0008]在本發明的另一個示例性實施例中，提供一種轉向系統。該轉向系統包括馬達、可轉動聯接到馬達上的軸、聯接到軸上的第一皮帶輪、滾珠絲槓以及球狀螺母組件，其與滾珠絲槓和第一皮帶輪操作相關聯以在其間傳遞扭矩。球狀螺母組件包括球狀螺母和聯接到該球狀螺母的第二皮帶輪。第二皮帶輪包括限定出孔的內表面、形成在該內表面上的切口和從該內表面延伸到該孔中的至少一個抗扭構件。
[0009]在本發明的又一個示例性實施例中，提供一種製造球狀螺母組件的方法。該方法包括提供具有鍵槽的球狀螺母，和形成皮帶輪，該皮帶輪具有限定出孔的內表面、形成在該內表面上的切口和從該內表面徑向向內延伸的抗扭構件。鍵槽被配置為將抗扭構件容納在其中。
[0010]這些以及其他優勢和特徵根據結合附圖的下列描述將變得更加顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]被認為是發明的主題被特別指出並且在說明書結尾處的權利要求書中清楚地限定。本發明的上述和其他特徵以及優勢根據結合附圖的下述詳細說明是顯而易見的，其中:
[0012]圖1是根據本發明的示例性實施例的轉向系統的示意圖；
[0013]圖2是圖1中所示的轉向系統的一部分的示意圖；
[0014]圖3是示例性轉向系統的一部分的透視圖；
[0015]圖4是圖3所示的系統的示例性球狀螺母組件的透視圖；
[0016]圖5是圖4所示並且轉動大約180度的球狀螺母組件的透視圖；
[0017]圖6是圖3所示的系統的示例性從動皮帶輪的透視圖；
[0018]圖7是組裝到圖3和4所示的球狀螺母組件上之後，圖6所示的從動皮帶輪的透視圖；
[0019]圖8是沿線8-8截取的圖7所示組件的橫截面視圖；和
[0020]圖9是壓在球狀螺母組件上之後，圖6所示的從動皮帶輪的透視圖。
【具體實施方式】
[0021]現在參考附圖，在附圖中參考特定實施例描述本發明，而不對其進行限制，圖1和2顯示出用在車輛(未示出)中的轉向系統10。轉向系統10允許車輛駕駛員通過操縱轉向柱12來控制車輛的方向，該轉向柱機械地連接到車輪14 (僅顯示一個)。
[0022]轉向柱12包括上部轉向軸16和下部轉向軸18。方向盤20設在上部轉向軸16上並且如此放置以使駕駛員能夠將旋轉力施加到轉向柱12上。扭矩傳感器22和位置傳感器24位於上部轉向柱軸16上以檢測方向盤20的轉動角度。在典型實施例中，扭矩傳感器22和位置傳感器24與控制器26電連通。柱狀萬向接頭28將上部轉向柱軸16聯接到下部轉向柱軸18上，其在一端固定到柱狀萬向接頭28上，在另一端固定到轉向齒輪組件30上。齒輪組件30包括細長的齒條32，其具有沿其線性移動的縱向軸線A。齒條32的相對軸向端通過轉向杆系聯接到車輛的車輪14，該轉向杆系包括杆34 (僅顯示一個)，其均在一端固定到齒條32,在另一端固定到一對轉向節36 (僅顯不一個)的一個。
[0023]轉向齒輪組件30進一步包括與齒條32機械連接的小齒輪38。小齒輪38被設置為接觸沿著齒條32的沿一段齒條32延伸的配合帶齒部分40。小齒輪38具有與配合帶齒部分40的齒嚙合的齒。小齒輪38與配合帶齒部分40相結合形成齒條和小齒輪組42。齒條32還包括軸向延伸段，以軸線A為中心的、大體圓柱形的滾珠絲槓部分44沿著該段設置。帶齒部分40和滾珠絲槓部分44與齒條32 —體化，並且滾珠絲槓44與可逆伺服馬達46機械連接。滾珠絲槓44和馬達46可在帶齒部分40的第一側200或相對的第二側202上沿著齒條32軸向定位。另外，馬達46可徑向定位在齒條32的頂側204或者底側206。馬達46的致動是由控制器26控制的。
[0024]當車輛駕駛員轉動方向盤20時，旋轉力被施加到轉向柱12上，小齒輪38相應地轉動。小齒輪38的運動導致齒條32在箭頭52方向上的軸向運動，隨後該軸向運動操縱拉杆34和關節36以重新定位車輪14。因此，當轉動方向盤20時，小齒輪38和配合帶齒部分40將操縱輪20的旋轉運動轉換為齒條32的線性運動。為了輔助駕駛員施加的力到轉向系統10，馬達46通電並且對經由滾珠絲槓44的齒條32的運動提供動力輔助，從而幫助車輛轉向。[0025]參考圖3，馬達46通過可轉動設置在滾珠絲槓44周圍的球狀螺母組件48與滾珠絲槓44可操作地連接。軸50與齒條32大體平行地從馬達46伸出，並且在馬達46通電時在兩個相對角度方向中的一個方向上轉動。主動皮帶輪54可轉動地固定到軸50上。彈性的環狀傳動皮帶58繞在主動皮帶輪54上，使得皮帶內表面60與皮帶輪54摩擦接觸。皮帶58還繞在限定了球狀螺母組件48的外圓周的從動皮帶輪62上，使得皮帶內表面60與從動皮帶輪62摩擦接觸。從動皮帶輪62限定出中心軸線C，該從動皮帶輪繞中心軸線徑向對中並且包括大體圓柱形的球狀螺母66的徑向外表面。當馬達46致動時，連接皮帶輪54和62的皮帶58的運動使球狀螺母66繞中心軸線C和滾珠絲槓44轉動。
[0026]如圖4和5所示，球狀螺母組件48包括球狀螺母66、球引導件68、保持器70和保持螺母72。球狀螺母66包括用來接收球引導件68的至少一部分的第一凹槽74、用來接收保持器70的至少一部分的第二凹槽76和被配置為接收從動皮帶輪62的至少一部分的鍵槽78，正如在此更詳細描述的。球引導件68使位於形成在滾珠絲槓44和球狀螺母66之間的球形槽(未示出)中的球循環運動。
[0027]在示例性實施例中，保持器70是偏置構件並且位於槽76中來促進對從動皮帶輪62預加載以壓靠在滾珠絲槓軸承80上(見圖8)。保持螺母72擰入轉向系統殼體內並抵靠在軸承80上以在其間形成凹槽82。彈性的隔離構件或者O型環84放置在凹槽82內(見圖8)。
[0028]圖6是從動皮帶輪62的透視圖，並且圖7和8圖示出組裝在球狀螺母66上的從動皮帶輪62。在示例性實施例中，從動皮帶輪62設置在球狀螺母66上並且通過壓在球狀螺母66的外徑上使其自身同心定位。保持器70和/或保持螺母72便於將皮帶輪62定位到球狀螺母66上。然而，可以理解的是，除如上所述的機構之外或替代如上所述的機構，可使用其他定位機構。
[0029]在示例性實施例中，皮帶輪62為大體圓柱形形狀並且包括外表面86和內表面88。外表面包括相互圓周間隔以嚙合皮帶58的多個齒89，並且內表面88是通常平滑的孔表面，該孔表面包括由此向內徑向延伸的至少一個抗扭構件90。雖然圖6和7中示出的是兩個抗扭構件90，但是皮帶輪62可以具有使系統10能夠如在此所述那樣起作用的任意數量的抗扭構件90。舉例來說，皮帶輪62可以僅僅具有一個抗扭構件。抗扭構件90被配置為延伸到鍵槽78內以便於在球狀螺母66和從動皮帶輪62之間傳遞扭矩。進一步地，皮帶輪62包括形成在內表面88的一部分93中的切口 92，該切口成形並且被配置為在將皮帶輪62插到球狀螺母66上時為球引導件68提供適當的間隙。切口 92還成形並且被配置為提供球引導件68的適當過盈和保持。此外，在所示實施例中，切口 92包括中心點95並且具有比內表面88和中心點97限定的孔94的半徑小的半徑。
[0030]從動皮帶輪62舉例來說可由聚合物製成，包括例如尼龍樹脂的聚醯胺。在示例性實施例中，皮帶輪62由玻璃填充尼龍製成。可以理解的是，這些實例是非排他的和非限制性的。其他合適的材料對於皮帶輪62的構造也是可以預想的。舉例來說，可壓在球狀螺母66上的其他可壓縮材料可適用於皮帶輪62。此外，在示例性實施例中，凸緣96聯接到從動皮帶輪上以與第二凸緣98互補，使得皮帶58至少部分包括在凸緣96和98之間。凸緣96可由與皮帶輪62相同的材料製造或者由任何合適的不同材料製造。進一步地，凸緣96可通過任何合適的方式(例如，聲波焊接)聯接到皮帶輪62上。另外，凸緣96可與從動皮帶輪62 —體形成。
[0031]參考圖9，在一個示例性實施例中，從動皮帶輪62的部分100在皮帶輪62壓在球狀螺母66上時變形。在示例性實施例中，變形產生部分100區域中沿著皮帶輪外表面86的大體平面部分102。可以理解的是，"大體平面部分"指的是可存在平面或者非曲面形狀的部分，或者可以是變形因此在該區域曲率半徑增加的部分。
[0032]圖示於圖1和2中的動力輔助轉向系統10包括經由齒條和小齒輪組42、方向盤20和齒條32之間的機械連接。在替代的"線控轉向"系統中，在方向盤20和齒條32之間沒有這種直接的機械連接。在這種系統中，駕駛員類似地感應到的方向盤20的轉動(和/或來自等同的駕駛員控制裝置的信號)被輸入到控制器26，同時馬達46提供必要的力來操縱齒條32。因此，在此描述的系統可同樣用於線控轉向系統中。另外，同樣重要的是應當指出，雖然在此的特徵已經描述為結合到轉向系統中，這種特徵可有利地結合到能夠利用滾珠絲槓組件的任何機構中。
[0033]提供一種製造球狀螺母組件的方法。該方法包括形成帶有球引導件68的球狀螺母66、第一凹槽68、第二凹槽70和鍵槽78。凹槽68和70以及鍵槽78可以單獨工藝進行加工。該方法進一步包括由例如尼龍樹脂的聚合物形成從動皮帶輪62。皮帶輪62形成有外表面86上的齒89、切口 92和從內表面88徑向延伸至孔94內的至少一個抗扭構件90。保持器70可被壓入第二凹槽70內，並且皮帶輪62組裝到球狀螺母66上，使得抗扭構件90插入鍵槽78中並且切口 92在球引導件68上滑動。然後部分100可被壓，使得部分100變形並且形成平面部分102以及將皮帶輪62固定到球狀螺母66上。
[0034]雖然已經結合僅有限的實施例詳細描述了本發明，應容易理解的是，本發明未被限制為這種公開的實施例。而是，本發明可以被修改為包括任意數量的變化、變形、替代物或者在此以前未描述但是與本發明的精神和範圍相當的相等布置。另外，雖然已經描述了本發明的各種實施例，可以理解的是，本發明的各方面可僅包括一些所述實施例。因此，本發明不應被看作受上述說明的限制。
【權利要求】
1.一種扭矩傳遞組件，包括: 球狀螺母，其具有外徑和位於其中的鍵槽；和 皮帶輪，其設置在該球狀螺母上，該皮帶輪具有圓柱形外表面，延伸穿過該皮帶輪從而使皮帶輪包括內表面的孔，以及至少一個抗扭構件，其形成在內表面上並徑向向內突出以被鍵槽接收。
2.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該皮帶輪由聚合物製成。
3.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該皮帶輪由玻璃填充尼龍製成。
4.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該孔包括具有第一半徑的第一部分和具有第二半徑的第二部分，第一半徑大於第二半徑。
5.如權利要求4所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該皮帶輪被壓在球狀螺母上。
6.如權利要求5所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該皮帶輪內表面被配置為在壓在球狀螺母上時在第二部分的區域中變形，以呈現沿著外表面的大體平面部分。
7.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，進一步包括沿著皮帶輪外表面圓周間隔的多個齒。
8.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該內表面被配置為保持球狀螺母的球回程。
9.如權利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特徵在於，該球狀螺母包括球引導件和至少部分地接收該球引導件的槽，並且其中該皮帶輪包括形成在內表面中的切口，該切口在皮帶輪設置在球狀螺母上時為球引導件提供間隙。
10.一種製造球狀螺母組件的方法，該方法包括: 提供具有鍵槽的球狀螺母；和 形成皮帶輪，其具有限定出孔的內表面，形成在該內表面中的切口和從該內表面徑向向內延伸的抗扭構件，其中該鍵槽被配置為將抗扭構件容納在其中。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵在於，形成皮帶輪進一步包括由尼龍樹脂製造皮帶輪。
12.如權利要求10所述的方法，進一步包括在球狀螺母的端部形成凹槽和將保持器插入到凹槽內。
13.如權利要求10所述的方法，進一步包括將皮帶輪插到球狀螺母上，使得抗扭構件至少部分地在鍵槽內。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括使靠近切口的皮帶輪的部分變形以限定出皮帶輪的大體平面部分。
15.如權利要求10所述的方法，進一步包括形成凸緣和將凸緣聯接到皮帶輪上。
【文檔編號】F16H55/36GK103707922SQ201310596461
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】J·J·沙夫爾諾奇, T·P·斯特裡特, T·M·多達克, J·M·奧託, C·G·沃爾維克 申請人:操縱技術Ip控股公司