皮带轮和转向机构的制作方法

1.本发明涉及一种用于齿轮机构的皮带轮和一种用于机动车辆的转向机构。


背景技术：

2.为了使齿轮机构的旋转质量保持较低，已知由轻质材料制成旋转质量；例如，使用由塑料制成的皮带轮。然后，皮带轮藉由固定螺栓附接至齿轮机构的螺纹螺母的安装凸缘。螺栓的固定力在皮带轮中产生材料应力，并且这些力可能导致皮带轮损坏。
3.为了避免这种损坏并吸收固定螺栓的固定力，由塑料制成的本体通常在特定位置用金属嵌件以有针对性的方式加强。为此，在皮带轮的注射模制之前，将金属嵌件放在模具中，或者在注射模制之后将金属嵌件放置在本体上并模制到其中，使得需要至少两个阶段的生产过程。


技术实现要素：

4.因此，本发明的目的是产生一种容易生产的稳健的皮带轮。
5.为了实现此目的，提供了一种用于齿轮机构的皮带轮，该皮带轮具有中空圆柱形本体和盘状固定凸缘，该固定凸缘模制在本体的轴向端部上并且径向向内突出。固定凸缘具有中心切口并且在其内侧上具有第一接触面。本体在内侧上具有至少一个第二接触面。第一接触面和第二接触面沿相对于本体的中心轴线的周向方向彼此偏移。
6.本发明的基本构思是构造皮带轮的几何形状，使得皮带轮中的金属嵌件的加强是不必要的。沿周向方向偏移的接触面于是允许由固定皮带轮产生的力被引入皮带轮的不同区域中。因此，仅必须根据几何形状对皮带轮的模制工具进行设计。
7.特别地，皮带轮没有材料嵌件，因此简化了生产过程。
8.接触面是齿轮机构的一部分(例如螺纹螺母)支承在皮带轮上的面。
9.皮带轮可以由硬质塑料材料(例如酚醛树脂)制成。这些塑料也被称为热固性塑料。
10.在本发明的一方面，沿轴向方向观察，所有第一接触面和所有第二接触面位于不重叠的不同周向区段中。因此，在每个周向区段中，沿精确的一个方向设置接触面，并且皮带轮在接触面之间并且垂直于接触方向具有一定程度的弹性。以此方式，产生的应力更好地分布在皮带轮中。
11.这种周向区段可以沿周向方向均匀分布。
12.所述至少一个第二接触面、或者在若干第二接触面的情况下所有第二接触面可以与所述至少一个接触面、或者在若干第一接触面的情况下所有第一接触面所在的平面垂直。以此方式，提供了可以以简单的形式定位优化地施加到圆柱形螺纹螺母上的皮带轮。
13.在本发明的一个实施例中，所述至少一个第二接触面是圆柱表面部分，并且与所述本体的圆柱形的内壳体表面平行地延伸。这允许螺纹螺母在中空圆柱形本体上发生局部接触。
14.所述至少一个第一接触面和/或至少一个第二接触面可以相对于相邻面凸起。
15.换言之，第一接触面和/或第二接触面形成在对应的突出部上，这允许一个或多个接触面的简单结构设置。而且，这些凸起的面实现了可靠的接触，并且引入接触面中的力可以传播到相邻的壁部分中，从而确保了应力的分布。
16.可以提供的是，所述至少一个第二接触面存在于所述本体的圆柱形的内壳体表面的台阶状模制延伸部上。以此方式，在引入力的延伸部之间提供了皮带轮的一定程度的弹性，并且可以补偿产生的振动。
17.为了保证皮带轮的高稳定性，可以存在若干第一接触面和若干第二接触面。在此，在各自情况下，在周向上，所述若干第一接触面彼此间隔开，并且所述若干第二接触面彼此间隔开。这也引起应力分布。
18.在本发明的实施例中，设置有若干模制延伸部，所述若干模制延伸部沿所述周向方向彼此间隔开、并且具有至少一个第二接触面。这允许接触面的对称分布，并且因此允许皮带轮的高稳定性。
19.还设想的是，模制延伸部具有若干第二接触面(例如两个第二接触面)。
20.至少一个延伸部可以位于本体与固定凸缘之间的过渡部处。可以在至少一个延伸部的径向内侧与固定凸缘之间的直接过渡部处设置周向凹槽。周向凹槽提供了延伸部的一定程度的弹性，并且减小了过渡部处的应力。
21.为了提供具有均匀壁厚的皮带轮，在固定凸缘的背向本体的端面上、在至少一个延伸部的区域中，可以设置延伸到延伸部中的轴向切口。
22.在若干延伸部的情况下，在固定凸缘的端面上、在每个延伸部的区域中，可以设置延伸到延伸部中的轴向切口。此切口确保了较小的材料积累和一定程度的灵活性。
23.至少一个固定开口设置在所述固定凸缘上，并且包围所述固定开口的突出的环形凸圈可以设置在所述固定凸缘的背向所述本体的端面上。在此，所述环形凸圈终止于用于固定器件的接触面，其中，所述环形凸圈的周向面形成截锥体的外部面。以此方式，环形凸圈的固定材料以及因此固定凸缘在一个部分被压缩，即，凸缘本身较少负载来自螺栓的局部应力。螺栓头部的力可以压缩锥形环，并被均匀地传递至凸缘。
24.可以提供的是，每个固定开口终止于第一接触面。特别地，在相应的第一接触面与对应的环形凸圈之间产生压缩力，使得皮带轮可以承受高的固定力。此外，在此区域中，壁厚特别大，从而抗压缩负载性高。
25.在本发明的一个实施例中，本体在外周边上具有齿部。因此，皮带轮是带齿皮带轮，并且允许高效的力传递。
26.本发明的目的还通过一种用于车辆的转向机构来实现。转向机构具有螺纹螺母和上述类型的皮带轮，该皮带轮放置在螺纹螺母上并与之附接。螺纹螺母靠在第一接触面和第二接触面上，所述第一接触面和所述第二接触面构成了部件之间的唯一接触点。关于皮带轮描述的优点和特征也适用于转向机构，反之亦然。
27.在若干第一接触面和/或第二接触面的情况下，螺纹螺母可以优选地支承在所有第一接触面和所有第二接触面上。
附图说明
28.进一步优点和特征由以下说明和下面所参考的附图得出。附图示出了：
29.‑
图1示出了具有根据本发明的转向机构的车辆的图解俯视图，
30.‑
图2示出了图1的根据本发明的转向机构的透视分解视图，
31.‑
图3示出了在固定开口的区域中穿过经组装的图1的转向机构的轴向截面视图，
32.‑
图4示出了从下方观察的图1和图2的转向机构的根据本发明的皮带轮的第一实施例，
33.‑
图5示出了沿图4的剖切线v
‑
v的透视截面视图，
34.‑
图6以图5的透视截面视图示出了根据本发明的皮带轮的第二实施例，以及
35.‑
图7示出了在轴向延伸部的区域中穿过图6的皮带轮的轴向截面视图。
具体实施方式
36.图1示出了车辆10的一部分的图解俯视图。车辆10具有方向盘12、转向装置14、以及车轮16。
37.转向装置14包括带齿皮带机构18，该带齿皮带机构在驱动侧由致动马达20驱动。致动马达20接收电子转向信号，并将其转换成旋转。在输出侧，带齿皮带机构18联接至转向机构22。转向机构22将带齿皮带机构18的旋转运动转换成联接至车轮16的中间元件24的线性运动，由此使车辆10转向。
38.在图2的实施例中，转向机构22是循环球式转向机构。
39.转向机构22具有螺纹螺母26和皮带轮28。螺纹螺母26具有圆柱形基部本体30，该圆柱形基部本体设置有外周安装凸缘32。在安装凸缘32中设置有若干安装开口34。
40.皮带轮28由塑料(例如酚醛树脂)一体地制成，并且具有中空圆柱形本体36，该中空圆柱形本体在其外部面上具有齿部38。
41.在圆柱形本体36的端面上(即，在相对于本体的中心轴线40的轴向端部处)设置有径向向内突出的盘状固定凸缘42，该固定凸缘一体地转变成本体36。固定凸缘42具有中心切口44。固定凸缘42的内径略微大于螺纹螺母26的在轴向上靠近安装凸缘32处的外径。
42.固定凸缘42朝向外部略微突出到齿部38上方并形成周向封闭的套环46，该套环在轴向方向上与本体36齐平地终止。
43.在固定凸缘42的位于圆柱形本体36内侧的区域中，设置有若干固定开口48，这些固定开口的取向和数量与螺纹螺母26的安装凸缘32中的安装开口34相对应。
44.在固定凸缘42的外侧上(即，在固定凸缘42的背向本体36的端面上)，在每个固定开口48处设置有模制的环形凸圈50，该环形凸圈包围相应的固定开口48并从固定凸缘42的外侧突出。
45.为了将皮带轮28固定至螺纹螺母26，使用了若干固定器件52，这些固定器件在此由螺纹螺栓54和螺纹套筒56形成。这些固定器件在皮带轮28与螺纹螺母26之间形成在旋转意义上固定的连接。
46.图3示出了在固定开口48的区域中穿过经组装的转向机构22的在轴向方向上的截面视图。
47.环形凸圈50形成用于螺纹螺栓54的接触面58，螺纹螺栓54的头部的下侧搁置在该
接触面上。环形凸圈50的截面具有中空截锥体的形式，其中，接触面58由截锥体的具有较小外部尺寸的端面形成。
48.在轴向方向上，每个固定开口48终止于皮带轮28内侧上的指配第一接触面60，并且在转向机构22的安装状态下，安装面32的面向固定凸缘42的侧面轴向地支承在该第一接触面上。
49.如图4中皮带轮28从下方的视图所示，固定凸缘42在内侧上具有若干第一接触面60。第一接触面60均匀地间隔开并围绕中心轴线40沿周向方向分布，并且相对于固定凸缘42内侧上的相邻面凸起(图5)。相应地，螺纹螺母26的安装凸缘32在固定凸缘42处仅支承在第一接触面60上，而不支承在固定凸缘42内侧的、第一接触面60之间的面上。
50.台阶状轴向延伸部62模制在本体36的内壳体表面61上、在周向方向上邻近第一接触面60、并且相对于第一接触面60径向向外偏移。轴向延伸部62在此布置在固定凸缘42到本体36的过渡部处。
51.延伸部62在图5(示出了沿图4的剖切线v
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v穿过皮带轮28的截面)的透视截面视图中详细示出。相应的周向凹槽63(即，在相对于皮带轮28的中心轴线40的周向方向上延伸的凹槽)形成在固定凸缘42到轴向延伸部62的直接过渡部处。
52.在延伸部62的面向中心轴线40的侧面上，设置有第二接触面64，这些第二接触面与本体36的亦是圆柱形的内壳体表面61平行布置。因此，第二接触面64由本体36的圆柱表面部分形成。
53.换言之，第二接触面64垂直于布置有第一接触面60的径向平面布置。相应地，第一接触面60和第二接触面64彼此垂直。
54.第二接触面64相对于第一接触面60沿周向方向和轴向方向偏移布置。
55.更精确地，第一接触面60和第二接触面64布置在相应的非重叠周向区段66中(图4)。在各自情况下，在周向方向上，第一接触面60彼此间隔开，并且第二接触面64彼此间隔开。
56.皮带轮28的第二接触面64支承在齿轮机构的一部分上。例如，皮带轮28的第二接触面64支承在图2所示的螺纹螺母26的安装凸缘32的外周边缘上。
57.螺纹螺母26因此藉由第一接触面60和第二接触面64附接至皮带轮28。因为第一接触面60和第二接触面64彼此垂直，所以提供了具有高刚度的皮带轮28。因此，可以省略皮带轮28中的附加金属嵌件。因此，皮带轮可以通过注射模制和对应的模制工具容易地生产。
58.皮带轮28经由固定器件52附接至螺纹螺母26。第一接触面60和环形凸圈50两者都相对于相邻面凸起，使得由固定器件52施加的固定力引起皮带轮28在第一接触面60的区域中的压缩。由硬质塑料材料制成的皮带轮28对压缩力的吸收比对张力的吸收好，因此高的固定力是可能的。
59.现在参考图6和图7描述根据第二实施例的皮带轮28；该第二实施例大致与第一实施例相对应，因此下面仅详细描述不同之处。相同的部件和具有等效功能的部件带有相同的附图标记。图6示出了穿过图5的皮带轮28的截面视图。
60.与图4和图5中的皮带轮28的实施例相比，布置在本体36上并径向向外突出的套环46没有布置成与固定凸缘42齐平，而是沿轴向方向偏移。
61.而且，每个轴向延伸部62上设置有两个第二接触面64，并且这两个第二接触面在
周向方向上由连接面68彼此间隔开。每个延伸部62的第二接触面64相对于连接面68凸起(图7)。
62.图7以沿中心轴线40并穿过轴向延伸部62的轴向截面视图示出了皮带轮28。皮带轮28以轴向延伸部62的区域示出。
63.与第一实施例相比，每个延伸部62均具有轴向切口70。切口70被设计成使得皮带轮28在延伸部62的区域中的壁厚大致与皮带轮28在固定凸缘42的区域中和在本体36的区域中的壁厚相对应。
64.在图7的实施例中，轴向延伸部62因此在穿过延伸部62的轴向截面中形成为台阶状。
65.换言之，轴向延伸部62具有与径向平面平行的一部分和与径向平面垂直(即，在轴向方向上)的一部分。周向凹槽63在此布置在固定凸缘42到延伸部62的轴向部分的过渡部处。
66.显然，两个实施例的各种特征可以任意地彼此组合。特别地，作为与第二实施例的区别列出的特征是独立的，并且也可以以各种形式存在于第一实施例中。
67.例如，第一实施例也可以具有对应的切口70。