尼龍樹脂從動皮帶輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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于其中的鍵槽的球狀螺母，以及設(shè)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(nèi)表面的孔，以及至少一個(gè)抗扭構(gòu)件，其形成在內(nèi)表面上并徑向向內(nèi)突出以被鍵槽接收。
【專利說明】尼龍樹脂從動皮帶輪
[0001]相關(guān)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(shí)專利申請序號61 / 707，117的優(yōu)先權(quán)，其全文在此引入以供參考。
【背景技術(shù)】
[0003]接下來的描述涉及一種扭矩傳遞組件，尤其涉及馬達(dá)的皮帶輪和球狀螺母。
[0004]通過皮帶從電動機(jī)傳遞的扭矩通常經(jīng)由利用若干螺絲緊固件附接到球狀螺母上的鋼制從動皮帶輪實(shí)現(xiàn)的。螺絲緊固件可通過鋼制從動皮帶輪接收并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征到球狀螺母中以及加工配合特征到鋼制皮帶輪中成本很高。
[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(jìn)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(shí)間來將從動皮帶輪組裝到球狀螺母上。進(jìn)一步地，球狀螺母組裝工藝的另一種方式包括將中心環(huán)組裝到球狀螺母上。該中心環(huán)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(nèi)。
[0006]因此，希望提供一種皮帶輪以及減少或者消除加工費(fèi)用、組裝工藝和如上所述部件的球狀螺母組件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種扭矩傳遞組件。該組件包括具有外徑和位于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(nèi)表面的孔，以及至少一個(gè)抗扭構(gòu)件，其形成在內(nèi)表面上并徑向向內(nèi)突出以被鍵槽接收。
[0008]在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括馬達(dá)、可轉(zhuǎn)動聯(lián)接到馬達(dá)上的軸、聯(lián)接到軸上的第一皮帶輪、滾珠絲杠以及球狀螺母組件，其與滾珠絲杠和第一皮帶輪操作相關(guān)聯(lián)以在其間傳遞扭矩。球狀螺母組件包括球狀螺母和聯(lián)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(nèi)表面、形成在該內(nèi)表面上的切口和從該內(nèi)表面延伸到該孔中的至少一個(gè)抗扭構(gòu)件。
[0009]在本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種制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(nèi)表面、形成在該內(nèi)表面上的切口和從該內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸的抗扭構(gòu)件。鍵槽被配置為將抗扭構(gòu)件容納在其中。
[0010]這些以及其他優(yōu)勢和特征根據(jù)結(jié)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(rèn)為是發(fā)明的主題被特別指出并且在說明書結(jié)尾處的權(quán)利要求書中清楚地限定。本發(fā)明的上述和其他特征以及優(yōu)勢根據(jù)結(jié)合附圖的下述詳細(xì)說明是顯而易見的，其中:
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖2是圖1中所示的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分的示意圖；
[0014]圖3是示例性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的一部分的透視圖；
[0015]圖4是圖3所示的系統(tǒng)的示例性球狀螺母組件的透視圖；
[0016]圖5是圖4所示并且轉(zhuǎn)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(tǒng)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后，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后，圖6所示的從動皮帶輪的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在參考附圖，在附圖中參考特定實(shí)施例描述本發(fā)明，而不對其進(jìn)行限制，圖1和2顯示出用在車輛(未示出)中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10允許車輛駕駛員通過操縱轉(zhuǎn)向柱12來控制車輛的方向，該轉(zhuǎn)向柱機(jī)械地連接到車輪14 (僅顯示一個(gè))。
[0022]轉(zhuǎn)向柱12包括上部轉(zhuǎn)向軸16和下部轉(zhuǎn)向軸18。方向盤20設(shè)在上部轉(zhuǎn)向軸16上并且如此放置以使駕駛員能夠?qū)⑿D(zhuǎn)力施加到轉(zhuǎn)向柱12上。扭矩傳感器22和位置傳感器24位于上部轉(zhuǎn)向柱軸16上以檢測方向盤20的轉(zhuǎn)動角度。在典型實(shí)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(zhuǎn)向柱軸16聯(lián)接到下部轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向齒輪組件30上。齒輪組件30包括細(xì)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(zhuǎn)向桿系聯(lián)接到車輛的車輪14，該轉(zhuǎn)向桿系包括桿34 (僅顯示一個(gè))，其均在一端固定到齒條32,在另一端固定到一對轉(zhuǎn)向節(jié)36 (僅顯不一個(gè))的一個(gè)。
[0023]轉(zhuǎn)向齒輪組件30進(jìn)一步包括與齒條32機(jī)械連接的小齒輪38。小齒輪38被設(shè)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(jié)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杠部分44沿著該段設(shè)置。帶齒部分40和滾珠絲杠部分44與齒條32 —體化，并且滾珠絲杠44與可逆伺服馬達(dá)46機(jī)械連接。滾珠絲杠44和馬達(dá)46可在帶齒部分40的第一側(cè)200或相對的第二側(cè)202上沿著齒條32軸向定位。另外，馬達(dá)46可徑向定位在齒條32的頂側(cè)204或者底側(cè)206。馬達(dá)46的致動是由控制器26控制的。
[0024]當(dāng)車輛駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤20時(shí)，旋轉(zhuǎn)力被施加到轉(zhuǎn)向柱12上，小齒輪38相應(yīng)地轉(zhuǎn)動。小齒輪38的運(yùn)動導(dǎo)致齒條32在箭頭52方向上的軸向運(yùn)動，隨后該軸向運(yùn)動操縱拉桿34和關(guān)節(jié)36以重新定位車輪14。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動方向盤20時(shí)，小齒輪38和配合帶齒部分40將操縱輪20的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為齒條32的線性運(yùn)動。為了輔助駕駛員施加的力到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10，馬達(dá)46通電并且對經(jīng)由滾珠絲杠44的齒條32的運(yùn)動提供動力輔助，從而幫助車輛轉(zhuǎn)向。[0025]參考圖3，馬達(dá)46通過可轉(zhuǎn)動設(shè)置在滾珠絲杠44周圍的球狀螺母組件48與滾珠絲杠44可操作地連接。軸50與齒條32大體平行地從馬達(dá)46伸出，并且在馬達(dá)46通電時(shí)在兩個(gè)相對角度方向中的一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動。主動皮帶輪54可轉(zhuǎn)動地固定到軸50上。彈性的環(huán)狀傳動皮帶58繞在主動皮帶輪54上，使得皮帶內(nèi)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(nèi)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?qū)χ胁⑶野ù篌w圓柱形的球狀螺母66的徑向外表面。當(dāng)馬達(dá)46致動時(shí)，連接皮帶輪54和62的皮帶58的運(yùn)動使球狀螺母66繞中心軸線C和滾珠絲杠44轉(zhuǎn)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(dǎo)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(dǎo)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(xì)描述的。球引導(dǎo)件68使位于形成在滾珠絲杠44和球狀螺母66之間的球形槽(未示出)中的球循環(huán)運(yùn)動。
[0027]在示例性實(shí)施例中，保持器70是偏置構(gòu)件并且位于槽76中來促進(jìn)對從動皮帶輪62預(yù)加載以壓靠在滾珠絲杠軸承80上(見圖8)。保持螺母72擰入轉(zhuǎn)向系統(tǒng)殼體內(nèi)并抵靠在軸承80上以在其間形成凹槽82。彈性的隔離構(gòu)件或者O型環(huán)84放置在凹槽82內(nèi)(見圖8)。
[0028]圖6是從動皮帶輪62的透視圖，并且圖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(shí)施例中，從動皮帶輪62設(shè)置在球狀螺母66上并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便于將皮帶輪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(jī)構(gòu)之外或替代如上所述的機(jī)構(gòu)，可使用其他定位機(jī)構(gòu)。
[0029]在示例性實(shí)施例中，皮帶輪62為大體圓柱形形狀并且包括外表面86和內(nèi)表面88。外表面包括相互圓周間隔以嚙合皮帶58的多個(gè)齒89，并且內(nèi)表面88是通常平滑的孔表面，該孔表面包括由此向內(nèi)徑向延伸的至少一個(gè)抗扭構(gòu)件90。雖然圖6和7中示出的是兩個(gè)抗扭構(gòu)件90，但是皮帶輪62可以具有使系統(tǒng)10能夠如在此所述那樣起作用的任意數(shù)量的抗扭構(gòu)件90。舉例來說，皮帶輪62可以僅僅具有一個(gè)抗扭構(gòu)件?？古?gòu)件90被配置為延伸到鍵槽78內(nèi)以便于在球狀螺母66和從動皮帶輪62之間傳遞扭矩。進(jìn)一步地，皮帶輪62包括形成在內(nèi)表面88的一部分93中的切口 92，該切口成形并且被配置為在將皮帶輪62插到球狀螺母66上時(shí)為球引導(dǎo)件68提供適當(dāng)?shù)拈g隙。切口 92還成形并且被配置為提供球引導(dǎo)件68的適當(dāng)過盈和保持。此外，在所示實(shí)施例中，切口 92包括中心點(diǎn)95并且具有比內(nèi)表面88和中心點(diǎn)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制成，包括例如尼龍樹脂的聚酰胺。在示例性實(shí)施例中，皮帶輪62由玻璃填充尼龍制成?？梢岳斫獾氖?，這些實(shí)例是非排他的和非限制性的。其他合適的材料對于皮帶輪62的構(gòu)造也是可以預(yù)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于皮帶輪62。此外，在示例性實(shí)施例中，凸緣96聯(lián)接到從動皮帶輪上以與第二凸緣98互補(bǔ)，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相同的材料制造或者由任何合適的不同材料制造。進(jìn)一步地，凸緣96可通過任何合適的方式(例如，聲波焊接)聯(lián)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(gè)示例性實(shí)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(shí)變形。在示例性實(shí)施例中，變形產(chǎn)生部分100區(qū)域中沿著皮帶輪外表面86的大體平面部分102?？梢岳斫獾氖?，"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(qū)域曲率半徑增加的部分。
[0032]圖示于圖1和2中的動力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)10包括經(jīng)由齒條和小齒輪組42、方向盤20和齒條32之間的機(jī)械連接。在替代的"線控轉(zhuǎn)向"系統(tǒng)中，在方向盤20和齒條32之間沒有這種直接的機(jī)械連接。在這種系統(tǒng)中，駕駛員類似地感應(yīng)到的方向盤20的轉(zhuǎn)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(shí)馬達(dá)46提供必要的力來操縱齒條32。因此，在此描述的系統(tǒng)可同樣用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中。另外，同樣重要的是應(yīng)當(dāng)指出，雖然在此的特征已經(jīng)描述為結(jié)合到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，這種特征可有利地結(jié)合到能夠利用滾珠絲杠組件的任何機(jī)構(gòu)中。
[0033]提供一種制造球狀螺母組件的方法。該方法包括形成帶有球引導(dǎo)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(dú)工藝進(jìn)行加工。該方法進(jìn)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(nèi)表面88徑向延伸至孔94內(nèi)的至少一個(gè)抗扭構(gòu)件90。保持器70可被壓入第二凹槽70內(nèi)，并且皮帶輪62組裝到球狀螺母66上，使得抗扭構(gòu)件90插入鍵槽78中并且切口 92在球引導(dǎo)件68上滑動。然后部分100可被壓，使得部分100變形并且形成平面部分102以及將皮帶輪62固定到球狀螺母66上。
[0034]雖然已經(jīng)結(jié)合僅有限的實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，應(yīng)容易理解的是，本發(fā)明未被限制為這種公開的實(shí)施例。而是，本發(fā)明可以被修改為包括任意數(shù)量的變化、變形、替代物或者在此以前未描述但是與本發(fā)明的精神和范圍相當(dāng)?shù)南嗟炔贾?。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，可以理解的是，本發(fā)明的各方面可僅包括一些所述實(shí)施例。因此，本發(fā)明不應(yīng)被看作受上述說明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種扭矩傳遞組件，包括: 球狀螺母，其具有外徑和位于其中的鍵槽；和 皮帶輪，其設(shè)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(nèi)表面的孔，以及至少一個(gè)抗扭構(gòu)件，其形成在內(nèi)表面上并徑向向內(nèi)突出以被鍵槽接收。
2.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該皮帶輪由聚合物制成。
3.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該皮帶輪由玻璃填充尼龍制成。
4.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，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，第一半徑大于第二半徑。
5.如權(quán)利要求4所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該皮帶輪被壓在球狀螺母上。
6.如權(quán)利要求5所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該皮帶輪內(nèi)表面被配置為在壓在球狀螺母上時(shí)在第二部分的區(qū)域中變形，以呈現(xiàn)沿著外表面的大體平面部分。
7.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，進(jìn)一步包括沿著皮帶輪外表面圓周間隔的多個(gè)齒。
8.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該內(nèi)表面被配置為保持球狀螺母的球回程。
9.如權(quán)利要求1所述的扭矩傳遞組件，其特征在于，該球狀螺母包括球引導(dǎo)件和至少部分地接收該球引導(dǎo)件的槽，并且其中該皮帶輪包括形成在內(nèi)表面中的切口，該切口在皮帶輪設(shè)置在球狀螺母上時(shí)為球引導(dǎo)件提供間隙。
10.一種制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(nèi)表面，形成在該內(nèi)表面中的切口和從該內(nèi)表面徑向向內(nèi)延伸的抗扭構(gòu)件，其中該鍵槽被配置為將抗扭構(gòu)件容納在其中。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成皮帶輪進(jìn)一步包括由尼龍樹脂制造皮帶輪。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)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(nèi)。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括將皮帶輪插到球狀螺母上，使得抗扭構(gòu)件至少部分地在鍵槽內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)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(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括形成凸緣和將凸緣聯(lián)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(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】J·J·沙夫爾諾奇, T·P·斯特里特, T·M·多達(dá)克, J·M·奧托, C·G·沃爾維克 申請人:操縱技術(shù)Ip控股公司