相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/086,998的優(yōu)先權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)no.62/086,998的申請(qǐng)日為2014年12月3日，該文獻(xiàn)整個(gè)被本文參引。

本發(fā)明總體上涉及車輛轉(zhuǎn)向器，特別是涉及在這種車輛轉(zhuǎn)向器中使用的改進(jìn)的齒條滾珠螺母組件及其相關(guān)部件。

背景技術(shù)：

用于轉(zhuǎn)動(dòng)車輛的轉(zhuǎn)向輪的一種已知的動(dòng)力轉(zhuǎn)向器包括用于在可軸向運(yùn)動(dòng)的齒條部件和動(dòng)力源之間傳遞力的齒條滾珠螺母組件。例如，動(dòng)力源可以是電動(dòng)機(jī)或液壓系統(tǒng)。在動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)時(shí)，滾珠螺母被驅(qū)動(dòng)而相對(duì)于齒條部件旋轉(zhuǎn)，且滾珠螺母的旋轉(zhuǎn)力通過沿軸向驅(qū)動(dòng)齒條部件的滾珠而傳遞給齒條部件。齒條部件通過滾珠而進(jìn)行的軸向運(yùn)動(dòng)將引起轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)由駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤來控制。旋轉(zhuǎn)方向盤將驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。

齒條滾珠螺母組件通常包括用于使?jié)L珠從滾珠螺母的第一端返回至第二端的裝置。通常，該裝置是滾珠返回管，該滾珠返回管通過擰在滾珠螺母上的夾來固定，這增加了裝配齒條滾珠螺母組件的復(fù)雜性。滾珠返回管可以由焊接在一起的管部分來制造。不過，將管部分焊接在一起可能導(dǎo)致缺陷或其它不希望的效果。例如，激光焊接可能使得管的幾何形狀扭曲，超聲波焊接可能在焊接過程中產(chǎn)生閃光(flash)。因此希望有不需要螺釘或焊接的齒條滾珠螺母組件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種用于車輛轉(zhuǎn)向器中的齒條滾珠螺母組件以及包括這種齒條滾珠螺母組件的車輛轉(zhuǎn)向器。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種用于車輛轉(zhuǎn)向器的齒條滾珠螺母組件可以單獨(dú)和/或組合地包括一個(gè)或多個(gè)以下特征：滾珠螺母、滾珠返回管以及管保持夾。滾珠螺母有第一凹口和第二凹口，管有第一管部分和第二管部分。在第一管部分和第二管部分之間有卡扣配合。夾具有第一保持凸片和第二保持凸片。第一凸片接合在第一凹口中，第二凸片接合在第二凹口中。管固定在滾珠螺母和夾具之間。

根據(jù)另一實(shí)施例，用于車輛轉(zhuǎn)向器的齒條滾珠螺母組件可以單獨(dú)和/或組合地包括一個(gè)或多個(gè)以下特征：滾珠螺母和滾珠返回管。滾珠螺母有第一開口和第二開口，管有第一管部分和第二管部分。管連接第一開口和第二開口。在第一管部分和第二管部分之間有卡扣配合。多個(gè)滾珠通過管而在第一開口和第二開口之間循環(huán)。

根據(jù)另一實(shí)施例，用于車輛轉(zhuǎn)向器的齒條滾珠螺母組件可以單獨(dú)地和/或組合地包括一個(gè)或多個(gè)以下特征：滾珠螺母和管保持夾具。滾珠螺母有第一凹口和第二凹口，夾具具有相對(duì)的第一和第二支腿。第一支腿具有第一保持凸片，第二支腿具有第二保持凸片。第一凸片接合在第一凹口中，第二凸片接合在第二凹口中。

齒條滾珠螺母組件實(shí)施例的潛在優(yōu)點(diǎn)是在沒有焊接的情況下制造組件。另一潛在的優(yōu)點(diǎn)是夾具在沒有螺紋的情況下固定在滾珠螺母上。通過結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是使用根據(jù)本發(fā)明的齒條滾珠螺母組件第一實(shí)施例的車輛轉(zhuǎn)向器的示意圖。

圖2是圖1的齒條滾珠螺母組件的側(cè)視圖。

圖3是圖1的齒條滾珠螺母組件的俯視圖。

圖4是沿圖3中的線4-4的剖視圖。

圖5是用于圖1的齒條滾珠螺母組件中的滾珠返回管的透視圖。

圖6是用于圖1的齒條滾珠螺母組件中的滾珠返回管的分解圖。

圖7是圖6的放大部分。

圖8是用于圖1的齒條滾珠螺母組件中的滾珠返回管的俯視圖。

圖9是沿圖8中的9-9線的剖視圖。

圖10是用于圖1的齒條滾珠螺母組件中的管保持夾具的透視圖。

圖11是沿圖2中的11-11線的剖視圖。

圖12是圖11的放大部分。

圖13是用于根據(jù)本發(fā)明的齒條滾珠螺母組件第二實(shí)施例中的滾珠返回管的透視圖。

圖14是用于根據(jù)本發(fā)明的齒條滾珠螺母組件第三實(shí)施例中的滾珠返回管的透視圖。

圖15是用于圖4的齒條滾珠螺母組件中的滾珠返回管的分解圖。

圖16是用于根據(jù)本發(fā)明的齒條滾珠螺母組件第四實(shí)施例中的管保持夾具的透視圖。

圖17是用于根據(jù)本發(fā)明的齒條滾珠螺母組件第五實(shí)施例中的管保持夾具的透視圖。

具體實(shí)施方式

下面參考圖1，圖中有根據(jù)本發(fā)明制造的齒條滾珠螺母組件(總體以100表示)的第一實(shí)施例，該齒條滾珠螺母組件與車輛轉(zhuǎn)向器(總體以102表示)一起使用。車輛轉(zhuǎn)向器102的總體結(jié)構(gòu)和操作是本領(lǐng)域常規(guī)的。因此將只詳細(xì)解釋和說明車輛轉(zhuǎn)向器102的、對(duì)于充分理解本發(fā)明所必需的這些部分。

如圖所示，車輛轉(zhuǎn)向器102是電動(dòng)力轉(zhuǎn)向(eps)組件，它包括車輛電動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)的齒條驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向組件，并與車輛的前從動(dòng)輪(未示出)相連。還有，盡管將結(jié)合這里公開的特定車輛轉(zhuǎn)向器102來介紹和說明齒條滾珠螺母組件100，但是應(yīng)當(dāng)知道，齒條滾珠螺母組件100可以與其它車輛動(dòng)力轉(zhuǎn)向組件結(jié)合使用，包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它電動(dòng)、液壓或其它動(dòng)力的動(dòng)力轉(zhuǎn)向組件。

所述車輛轉(zhuǎn)向器102包括車輛方向盤104和可旋轉(zhuǎn)輸入軸106，該可旋轉(zhuǎn)輸入軸106以未示出的方式與方向盤104操作地聯(lián)接，用于與該方向盤一起繞轉(zhuǎn)向軸線x1旋轉(zhuǎn)。扭矩傳感器108環(huán)繞輸入軸106。扭矩傳感器108響應(yīng)輸入軸106的旋轉(zhuǎn)，并檢測(cè)所施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的方向和幅度。施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的方向和幅度通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)110而發(fā)送給電子控制單元112。

扭轉(zhuǎn)桿114用于使得輸入軸106與小齒輪116連接。扭轉(zhuǎn)桿114響應(yīng)于施加在方向盤104上的轉(zhuǎn)向扭矩而扭轉(zhuǎn)。當(dāng)扭轉(zhuǎn)桿114扭轉(zhuǎn)時(shí)，在輸入軸106和小齒輪116之間產(chǎn)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

可線性運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向部件118可沿齒條軸線x2線性(或軸向)地運(yùn)動(dòng)。齒條部分120設(shè)有一系列齒條齒(未示出)，該齒條齒與設(shè)置于小齒輪116上的齒輪齒(未示出)匹配嚙合。轉(zhuǎn)向部件118還包括具有外螺紋(未示出)的螺紋部分122。轉(zhuǎn)向部件118通過位于該轉(zhuǎn)向部件118的遠(yuǎn)端處的拉桿(未示出)而與車輛的轉(zhuǎn)向輪(未示出)連接。轉(zhuǎn)向部件118沿著齒條軸線x2的線性運(yùn)動(dòng)以已知方式導(dǎo)致轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)向器102還包括動(dòng)力源124，該動(dòng)力源124表示為電動(dòng)機(jī)，它與齒條滾珠螺母組件100可驅(qū)動(dòng)地連接。或者，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，動(dòng)力源124可以不同于電動(dòng)機(jī)。例如，動(dòng)力源124可以是液壓系統(tǒng)。動(dòng)力源124由電子控制單元112驅(qū)動(dòng)。

齒條滾珠螺母組件100在方向盤104旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向部件118的軸向運(yùn)動(dòng)。在動(dòng)力源124不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向部件118的軸向運(yùn)動(dòng)的情況下，在小齒輪116上的齒輪齒和轉(zhuǎn)向部件118的齒條部分120上的齒條齒之間的機(jī)械連接也能夠使車輛人工轉(zhuǎn)向。齒條滾珠螺母組件100環(huán)繞轉(zhuǎn)向部件118的螺紋部分122。

齒條滾珠螺母組件100包括：滾珠螺母126，該滾珠螺母126可旋轉(zhuǎn)地固定在第一帶輪128上；以及多個(gè)力傳遞部件。力傳遞部件包括滾珠130，該滾珠130布置在滾珠螺母126和轉(zhuǎn)向部件118的螺紋部分122之間。滾珠螺母126通過滾珠130而支承在轉(zhuǎn)向部件118上。滾珠130以已知方式裝載至齒條滾珠螺母組件100內(nèi)。

動(dòng)力源124旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)第二帶輪132，該第二帶輪132與部件134連接，用于與它一起旋轉(zhuǎn)。例如，部件134可以是正時(shí)皮帶。該正時(shí)皮帶134與第一帶輪128操作地連接。因此，當(dāng)動(dòng)力源124驅(qū)動(dòng)時(shí)，正時(shí)皮帶134通過第二帶輪132而旋轉(zhuǎn)，以使得第一帶輪128旋轉(zhuǎn)。第一帶輪128的旋轉(zhuǎn)使得滾珠螺母126旋轉(zhuǎn)，從而通過滾珠130而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向部件118的軸向運(yùn)動(dòng)。

下面參考圖2-4，齒條滾珠螺母組件100包括滾珠返回管(總體以136表示)和管保持夾具138。

管136穿過滾珠螺母126而分別連接第一開口和第二開口140和142。滾珠130在螺紋部分122和滾珠螺母126之間重復(fù)地循環(huán)，通過第一開口140、通過管136、通過第二開口142，在螺紋部分122和滾珠螺母126之間返回。滾珠130也可以通過管136而從第二開口142循環(huán)到第一開口140。管136固定在滾珠螺母126和夾具138之間。

滾珠螺母126有分別在外表面147中的第一凹口和第二凹口144和146(第二凹口146在圖14中最佳表示)。如圖所示，第一凹口和第二凹口144和146處于滾珠螺母126的相對(duì)側(cè)?；蛘?，第一凹口和第二凹口144和146可以并不在滾珠螺母126的相對(duì)側(cè)。如后面所述，夾具138有：第一和第二凸片148a和148b，該第一和第二凸片148a和148b分別接合在第一凹口144中；以及第三和第四凸片150a和150b，該第三和第四凸片150a和150b分別接合在第二凹口146中(第三和第四凸片在圖13中最佳表示)，以便使得該夾具138附接在滾珠螺母上。分別接合在第一凹口144中的第一和第二凸片148a和148b以及接合在第二凹口146中的第三和第四凸片150a和150b將夾具138固定在滾珠螺母126上。固定在滾珠螺母126上的夾具138將管136固定在滾珠螺母126和管136之間，并將管136分別固定在第一開口和第二開口140和142中。

下面參考圖5-9，圖中詳細(xì)表示了管136。管136由第一管部分和第二管部分152和154形成。第一和第二管部分152和154通過第一、第二和第三卡扣配件156、158和160而保持在一起。第二和第三卡扣配件158和160類似于第一卡扣配件156。因此，第一卡扣配件156的說明也適用于第二卡扣配件158和第三卡扣配件160。雖然管136表示為具有三個(gè)卡扣配件-即第一、第二和第三卡扣配件156、158和160，但是管136也可以有更少或多于三個(gè)的卡扣配件。

第一卡扣配件156具有從第一管部分152伸出的凸形卡扣件162和在第二管部分154中的凹形卡扣件168。或者，凸形卡扣件162可以從第二管部分154伸出，凹形卡扣件168可以在第一管部分152中。凸形卡扣件162有具有第一寬度x1的頭部部分164和具有第二寬度x2的桿部分166。第一寬度x1大于第二寬度x2。凹形卡扣件168有具有第三寬度x3的接收部分170和具有第四寬度x4的槽道部分172。第三寬度x3大于第四寬度x4。當(dāng)?shù)谝还懿糠趾偷诙懿糠?52和154分別裝配成管136時(shí)，頭部部分164通過槽道部分172而限制或接合在接收部分170中。例如，槽道部分172可以通過在頭部部分164和槽道部分172或桿部分166和槽道部分172之間的過盈配合而將頭部部分164限制在接收部分170中。

第一管部分152具有第一截面半徑r1，第二管部分154具有第二截面半徑r2。如圖所示，第一和第二半徑r1和r2分別恒定和相等。不過，第一和第二半徑r1和r2分別可以并不恒定和相等。凸形卡扣件162也有第一半徑r1，凹形卡扣件168有第二半徑r2?；蛘?，凸形和凹形卡扣件162和168分別可以不同于第一半徑或第二半徑r1或r2。

第一管部分152有第一和第二凸形槽道或唇緣174a和174b。第一和第二凸形槽道174a和174b分別沿第一管部分152的長(zhǎng)度延伸。第二管部分154有第一和第二凹形槽道或唇緣176a和176b。該第一和第二凹形槽道176a和176b沿第二管部分154的長(zhǎng)度延伸。當(dāng)?shù)谝还懿糠趾偷诙懿糠?52和154進(jìn)行裝配以便形成管136時(shí)，第一和第二凸形槽道174a和174b分別設(shè)置在第一和第二凹形槽道176a和176b中并抵靠它們，并防止第一管部分152相對(duì)于第二管部分154的橫向運(yùn)動(dòng)(反之亦然)。因此，第一和第二凸形槽道174a和174b以及第一和第二凹形槽道176a和176b使得第一管部分152相對(duì)于第二管部分154定位。

管136具有第一開口178和第二開口180。管136有在第一開口178處的第一管引導(dǎo)件(總體以182表示)和在第二開口178處的第二管引導(dǎo)件(總體以184表示)。第一和第二引導(dǎo)件182和184分別由第一管部分和第二管部分152和154的連續(xù)部分來形成。這樣，第一和第二引導(dǎo)件182和184分別繼續(xù)第一管部分和第二管部分152和154的曲率。第一引導(dǎo)件182進(jìn)入第一滾珠螺母開口140，第二引導(dǎo)件184進(jìn)入第二滾珠螺母開口142。當(dāng)滾珠130進(jìn)入和離開管136時(shí)，該第一和第二引導(dǎo)件182和184分別引導(dǎo)滾珠130。

下面參考圖10-12，圖中詳細(xì)表示了夾具138。夾具138具有在相對(duì)的第一和第二支腿190和192之間的細(xì)長(zhǎng)圓頂186。圓頂186裝配至管136上，這樣，夾具138將管136固定在滾珠螺母126上。圓頂186有圍繞該圓頂186的軸環(huán)或唇緣188。

第一支腿190有第一彈簧部分194，第二支腿192具有第二彈簧部分196。第一凹口144有第一止動(dòng)表面198，該第一止動(dòng)表面198與第一和第二凸片148a和148b接合；第二凹口146有第二止動(dòng)表面200，該第二止動(dòng)表面200由第三和第四凸片150a和150b接合。

當(dāng)?shù)谝缓偷诙蛊?48a和148b分別接合在第一凹口144中時(shí)，在第一彈簧部分194中產(chǎn)生第一張力。當(dāng)?shù)谌偷谒耐蛊?50a和150b分別接合在第二凹口146中時(shí)，在第二彈簧部分196中產(chǎn)生張力。第一和第二張力分別使得第一和第二凸片148a和148b保持接合在第一止動(dòng)表面198上以及使得第三和第四凸片150a保持接合在第二止動(dòng)表面200上。因此，夾具138固定在滾珠螺母126上，且返回管136固定在夾具138和滾珠螺母126之間。

下面參考圖13，該圖13中表示了滾珠返回管(總體以336表示)，用于根據(jù)本發(fā)明制造的齒條滾珠螺母組件300的第二實(shí)施例。因?yàn)辇X條滾珠螺母組件300是圖1-12的齒條滾珠螺母組件100的變化形式，因此相同的參考標(biāo)號(hào)(增加200)在附圖中表示相應(yīng)部件，并將省略它們的詳細(xì)說明。

第一和第二管引導(dǎo)件382和384分別是在管336的裝配過程中與第一管部分和第二管部分352和354連接的分離部件。或者，第一和第二管引導(dǎo)件382和384各自可以形成為第一或第二管部分352或354的一部分。第一和第二管引導(dǎo)件382和384分別并不延續(xù)管336的曲率。而是，第一和第二管引導(dǎo)件382和384平行。或者，第一和第二引導(dǎo)件382和384可以并不平行。

下面參考圖14和圖15，圖中表示了滾珠返回管(總體以536表示)，用于根據(jù)本發(fā)明制造的齒條滾珠螺母組件500的第三實(shí)施例。因?yàn)辇X條滾珠螺母組件500是圖1-2的齒條滾珠螺母組件100的變化形式，因此相同的附圖標(biāo)記(增加400)在附圖中表示相應(yīng)部件，并將省略它們的詳細(xì)說明。

第一管部分552有比第二管部分554更小的半徑。管536有分別在管536的相對(duì)端上的第一和第二端部結(jié)構(gòu)部(分別以602和604表示)。第一端部結(jié)構(gòu)部602有第一和第二形狀互補(bǔ)部分606和608，第二端部結(jié)構(gòu)部604有第三和第四形狀互補(bǔ)部分610和612。端部結(jié)構(gòu)部的第一和第三部分606和610是第一管部分552的一部分，端部結(jié)構(gòu)部的第二部分608和第四部分612是第二管部分554的一部分。

當(dāng)管536裝配時(shí)，端部結(jié)構(gòu)部的第一部分606配合抵靠在端部結(jié)構(gòu)部的第三部分610上，端部結(jié)構(gòu)部的第二部分608配合抵靠在端部結(jié)構(gòu)部的第四部分612上，從而使得第一管部分552相對(duì)于第二管部分554定位。第一和第二端部結(jié)構(gòu)部602和604還提供了管536的平滑內(nèi)徑。

如圖所示，在端部結(jié)構(gòu)部的第一和第三部分606和610之間的第一界面614以及在端部結(jié)構(gòu)部的第二和第四部分608和612之間的第二界面616各自有階梯形型面?；蛘撸谝缓偷诙缑?14和616中的一個(gè)或兩個(gè)可以并不是階梯形的。例如，第一和第二界面614和616可以有互補(bǔ)的傾斜或鋸齒型面。

下面參考圖16，圖中表示了用于根據(jù)本發(fā)明制造的齒條滾珠螺母組件700第四實(shí)施例中的管保持夾具738。因?yàn)辇X條滾珠螺母組件700是圖1-12的齒條滾珠螺母組件100的變化形式，因此相同的參考標(biāo)號(hào)(增加600)在附圖中表示相應(yīng)的部件，并將省略它們的詳細(xì)說明。

管保持夾具738有細(xì)長(zhǎng)圓頂786，該細(xì)長(zhǎng)圓頂786有第一和第二圓頂延伸部分818和820，以便增加夾具738的強(qiáng)度。圓頂786停止于第一和第二邊緣822和824處，即，圓頂786并不延伸超過夾具738的寬度。

下面參考圖17，圖中表示了用于根據(jù)本發(fā)明制造的齒條滾珠螺母組件900第五實(shí)施例中的管保持夾具938。因?yàn)辇X條滾珠螺母組件900是圖1-12的齒條滾珠螺母組件100的變化形式，因此相同的參考標(biāo)號(hào)(增加800)在附圖中表示相應(yīng)的部件，并將省略它們的詳細(xì)說明。

管保持夾具938有細(xì)長(zhǎng)圓頂986，該細(xì)長(zhǎng)圓頂986有第一和第二圓頂延伸部分1018和1020，以便增加夾具938的強(qiáng)度。第一夾具支腿990有單個(gè)寬的第一凸片948，第二夾具支腿992有單個(gè)寬的第二凸片950。第一凸片948由第一支腿部分990包繞，第二凸片950由第二支腿部分992包繞。

根據(jù)專利法規(guī)的規(guī)定，已經(jīng)在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中介紹和說明了本發(fā)明的原理和操作模式。不過，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在不脫離它的精神或范圍的情況下以與這里具體所示和所述不同的方式來實(shí)施。