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TWI879242B - 轉向系統的齒條組件 - Google Patents

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TWI879242B
TWI879242B TW112144810A TW112144810A TWI879242B TW I879242 B TWI879242 B TW I879242B TW 112144810 A TW112144810 A TW 112144810A TW 112144810 A TW112144810 A TW 112144810A TW I879242 B TWI879242 B TW I879242B
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陳㨗圻
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陳㨗圻
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Abstract

一種轉向系統的齒條組件包含第一桿件、第二桿件以及固定套。第一桿件包含第一端部，第一端部上形成有凹槽，凹槽具有內螺紋。第二桿件包含第二端部，第二端部插入凹槽，且第二端部具有外螺紋與凹槽的內螺紋相嚙合。固定套固定地套設在第一桿件的第一端部以及第二桿件上。第一桿件以及第二桿件中的一者為螺桿，另一者為齒條。

Description

轉向系統的齒條組件
本揭示是關於一種轉向系統的齒條組件。
齒條為車輛的轉向系統中的重要零件，考量到安全性，目前的齒條多採用一體成型的設計。然而，齒條並無統一規格，對於設計齒條的廠商來說，與不同的車輛製造商合作時，齒條就必須整體重新開發以滿足不同車輛製造商的需求。
有鑑於此，本揭示之一目的在於提出一種用於車輛的轉向系統的齒條組件，解決現有技術的上述問題。
為達成上述目的，依據本揭示的一些實施方式，一種轉向系統的齒條組件包含第一桿件、第二桿件以及固定套。第一桿件包含第一端部，第一端部上形成有凹槽，凹槽具有第一內螺紋。第二桿件包含第二端部，第二端部插入凹槽，且第二端部具有第一外螺紋，第一外螺紋與第一內螺紋相嚙合。固定套固定地套設在第一桿件的第一端部以及第二桿件上。第一桿件以及第二桿件中的一者為螺桿，另一者為齒條。
在本揭示的一或多個實施方式中，第一桿件的第一端部具有第二外螺紋，第二外螺紋環繞凹槽設置。固定套具有第二內螺紋，第二內螺紋與第二外螺紋相嚙合，且固定套透過固接結構固接第二桿件。
在本揭示的一或多個實施方式中，固接結構包含焊料，焊料沿著固定套的端面設置，並附著在固定套的端面以及第二桿件的外表面上。
在本揭示的一或多個實施方式中，凹槽具有非螺紋段以及螺紋段。螺紋段具有第一內螺紋。非螺紋段位於螺紋段與凹槽的入口之間，且非螺紋段的內徑大於螺紋段的內徑。
在本揭示的一或多個實施方式中，第二端部具有第一區段以及第二區段。第一區段具有第一外螺紋。第二區段配置以插入凹槽的非螺紋段，且第二區段的外徑大於第一區段的外徑。
在本揭示的一或多個實施方式中，固定套具有平滑的內周面。固定套的內周面與第一桿件的第一端部以及第二桿件緊迫配合，且固定套透過至少一固接結構固接第一桿件以及第二桿件。
在本揭示的一或多個實施方式中，固定套具有相對的兩端面。固接結構包含至少一焊料，焊料沿著固定套的兩端面設置，並附著在固定套的兩端面、第一桿件的外表面以及第二桿件的外表面上。
在本揭示的一或多個實施方式中，第一桿件以及第二桿件分別包含第一止擋結構以及第二止擋結構，固定套被夾持在第一止擋結構與第二止擋結構之間。
在本揭示的一或多個實施方式中，第一桿件還包含第一本體，第一端部連接第一本體且相對於第一本體內縮而形成第一止擋結構。第二桿件還包含第二本體，第二本體具有外徑不同的兩區段而在兩區段之間形成段差平面作為第二止擋結構。
在本揭示的一或多個實施方式中，螺桿為滾珠螺桿。
綜上所述，本揭示的轉向系統的齒條組件包含透過內外螺紋對接的第一桿件以及第二桿件，並包含固定套，固定套套設在第一桿件與第二桿件上，並包覆第一桿件與第二桿件對接之處。固定套一方面可以協助固定第一桿件以及第二桿件，另一方面，也可以加強齒條組件在第一桿件與第二桿件對接之處的強度，避免齒條組件折斷。此外，第一桿件/第二桿件與固定套之間可以再透過焊接、銷接、榫接等方式固定，讓第一桿件、第二桿件以及固定套更牢固地結合。
為使本揭示之敘述更加詳盡與完備，可參照所附之圖式及以下所述各種實施方式。圖式中之各元件未按比例繪製，且僅為說明本揭示而提供。以下描述許多實務上之細節，以提供對本揭示的全面理解，然而，相關領域具普通技術者應當理解可在沒有一或多個實務上之細節的情況下實施本揭示，因此，該些細節不應用以限定本揭示。
請參照第1圖。第1圖為繪示依據本揭示一實施方式之齒條組件RA的俯視圖。齒條組件RA為轉向系統的齒條組件，其包含第一桿件10、第二桿件20以及固定套30。第一桿件10固定地連接第二桿件20。固定套30為一中空的圓柱狀結構，其套設在第一桿件10與第二桿件20上，並包覆第一桿件10與第二桿件20對接之處。齒條組件RA可用於電動助力轉向系統，第一桿件10以及第二桿件20中的一者為螺桿，另一者為齒條。在所示的實施方式中，第一桿件10與第二桿件20分別為螺桿與齒條。螺桿例如是滾珠螺桿，可耦接電動助力轉向系統的電動馬達，讓電動馬達可驅動齒條組件RA橫向移動。齒條則透過一齒輪耦接方向盤。齒條可以是實心齒條，也可以是空心齒條。
如第1圖所示，第一桿件10包含第一本體11。在第一桿件10為螺桿的實施方式中，第一本體11為第一桿件10具有與電動馬達配合的螺紋T1的部分。第二桿件20包含第二本體21。在第二桿件20為齒條的實施方式中，第二本體21為第二桿件20具有與齒輪配合的複數個齒體T2的部分。
請參照第2圖與第3圖。第2圖為繪示第1圖所示之齒條組件RA沿線段2-2’的局部放大剖面圖，而第3圖為繪示第2圖所示之齒條組件RA件的部分剖面爆炸圖。第一桿件10還包含連接第一本體11的第一端部12。第一端部12設置在第一本體11的一端，且第一端部12上形成有凹槽13。第二桿件20還包含連接第二本體21的第二端部22。第二端部22設置在第二本體21的一端，且第二端部22配置以插入第一桿件10的凹槽13中。第一桿件10的凹槽13具有第一內螺紋14，第一內螺紋14設置在凹槽13的內壁，第二桿件20的第二端部22具有第一外螺紋24，第一外螺紋24設置在第二端部22的外表面，並與凹槽13的第一內螺紋14相嚙合。在一些實施方式中，第一內螺紋14與第一外螺紋24的螺牙數至少為四，以確保第一桿件10與第二桿件20能牢固地結合。
如第2圖與第3圖所示，固定套30固定地套設在第一桿件10的第一端部12以及第二桿件20上。在本實施方式中，固定套30透過螺牙固定在第一桿件10的第一端部12上。具體而言，第一桿件10的第一端部12具有第二外螺紋15，第二外螺紋15設置在第一端部12的外表面上，並環繞凹槽13，固定套30具有第二內螺紋35，第二內螺紋35設置在固定套30的中心通孔36的內周面上，並與第一桿件10的第二外螺紋15相嚙合。
如第2圖與第3圖所示，固定套30部分延伸超出第一桿件10的第一端部12的端面16，並與第二桿件20的第二本體21緊迫配合。另外，固定套30可進一步透過固接結構92固接第二桿件20。在本實施方式中，固接結構92包含焊料(圖中以黑色三角形表示)，焊料沿著固定套30的其中一端面32設置，並附著在固定套30的端面32以及第二桿件20的第二本體21的外表面上。換言之，焊料分布在固定套30的端面32以及第二桿件20的第二本體21的外表面的交界處。
在一些實施方式中，齒條組件RA的製造方法依序包含以下步驟：(1)使用合適的金屬加工方法來形成第一桿件10、第二桿件20以及固定套30；(2)將第一桿件10旋入固定套30中(透過第一桿件10的第二外螺紋15與固定套30的第二內螺紋35的配合)，但暫不旋緊；(3)將第二桿件20旋入第一桿件10的凹槽13中(透過第一桿件10的第一內螺紋14與第二桿件20的第一外螺紋24的配合)，直到第一桿件10的端面16與第二桿件20的止擋面26抵接(止擋面26為第二端部22相對於第二本體21內縮而形成，換言之，第二端部22的最大外徑小於第二本體21的最大外徑而使兩者間形成一段差平面)；(4)以一預定扭力將固定套30旋緊固定；(5)在固定套30的端面32以及第二桿件20的第二本體21的外表面的交界處實施焊接(可以是全周焊或是部分焊接)。
在一些實施方式，可以用銷接、榫接或其他的固定手段來取代前述焊接步驟(換言之，固定套30可透過插銷、卡榫或其他固接結構來固接第二桿件20)。另外，也可以同時實施焊接以及銷接、榫接或其他的固定手段來加強固定效果。
如第2圖與第3圖所示，在一些實施方式，第一桿件10的凹槽13具有非螺紋段17以及螺紋段18。螺紋段18具有第一內螺紋14。非螺紋段17位於螺紋段18與凹槽13的入口之間，且非螺紋段17的內徑大於螺紋段18的內徑。非螺紋段17定義出實質上呈圓柱型的第一空間，螺紋段18定義出實質上呈圓柱型的第二空間，第一空間的中心軸線與第二空間的中心軸線實質上共線，以利導引第二桿件20的第二端部22進入凹槽13與第一內螺紋14相螺合。在一些實施方式，第二桿件20的第二端部22具有第一區段28以及第二區段27。第一區段28具有第一外螺紋24，用以與第一內螺紋14嚙合。第二區段27配置以插入凹槽13的非螺紋段17，且第二區段27的外徑大於第一區段28的外徑。第二區段27的外徑與非螺紋段17的內徑實質上相同，透過第二區段27與非螺紋段17的配合，可導引具有第一外螺紋24的第一區段28準確旋入凹槽13的螺紋段18中。
請參照第4圖與第5圖。第4圖為繪示依據本揭示另一實施方式之齒條組件RB的局部放大剖面圖，而第5圖為繪示第4圖所示之齒條組件RB的部分剖面爆炸圖。本實施方式與前述實施方式的差異處在於本實施方式的齒條組件RB的固定套30A具有平滑的內周面37 (具體而言，固定套30A的中心通孔36的內周面37整體是平滑的，不具有螺紋)，且對應地，第一桿件10A的第一端部12A的外周面也是平滑的，不具有螺紋。固定套30A的內周面37與第一桿件10A的第一端部12A的外周面緊迫配合，且固定套30A透過至少一固接結構91固接第一桿件10A。此外，如同前述實施方式，固定套30A的內周面與第二桿件20A的第二本體21A的外表面緊迫配合，且固定套30A透過至少一固接結構92固接第二桿件20A。
如第4圖與第5圖所示，固定套30A具有與端面32相對的另一端面31，固定套30A的兩端面31、32位於固定套30A的相對兩側。在所示的實施方式中，固接結構91包含至少一焊料(圖中以黑色三角形表示)，焊料沿著固定套30A的端面31設置，並附著在固定套30A的端面31以及第一桿件10A的外表面上。換言之，焊料(即固接結構91)分布在固定套30A的端面31以及第一桿件10A的外表面的交界處。在其他實施方式，固接結構91也可以是插銷、卡榫或其他合適的固接結構。
如第4圖與第5圖所示，在一些實施方式，第一桿件10A以及第二桿件20A分別包含第一止擋結構19以及第二止擋結構29，固定套30A被夾持在第一止擋結構19與第二止擋結構29之間。在一些實施方式，第一桿件10A的第一端部12A相對於第一本體11內縮而形成第一止擋結構19 (換言之，第一端部12A的最大外徑小於第一本體11的最大外徑而使兩者間形成一段差平面)，第二桿件20A的第二本體21A具有外徑不同的兩區段而在兩區段之間形成一段差平面作為第二止擋結構29。
在一些實施方式中，齒條組件RB的製造方法依序包含以下步驟：(1)使用合適的金屬加工方法來形成第一桿件10A、第二桿件20A以及固定套30A；(2)將固定套30A套在第一桿件10A的第一端部12A上；(3)將第二桿件20A旋入第一桿件10A的凹槽13中(透過第一桿件10A的第一內螺紋14與第二桿件20A的第一外螺紋24的配合)，直到第一桿件10A的端面16與第二桿件20A的止擋面26抵接，同時使得固定套30A被夾持在第一桿件10A的第一止擋結構19與第二桿件20A的第二止擋結構29之間；(4)在固定套30A的端面31以及第一桿件10A的外表面的交界處(例如：第一止擋結構19的位置)實施焊接，在固定套30A的端面32以及第二桿件20A的第二本體21A的外表面的交界處(例如：第二止擋結構29的位置)實施焊接。
在一些實施方式，可以用銷接、榫接或其他的固定手段來取代前述焊接步驟(換言之，固定套30A可透過插銷、卡榫或其他固接結構來固接第一桿件10A、第二桿件20A)。另外，也可以同時實施焊接以及銷接、榫接或其他的固定手段來加強固定效果。
綜上所述，本揭示的轉向系統的齒條組件包含透過內外螺紋對接的第一桿件以及第二桿件，並包含固定套，固定套套設在第一桿件與第二桿件上，並包覆第一桿件與第二桿件對接之處。固定套一方面可以協助固定第一桿件以及第二桿件，另一方面，也可以加強齒條組件在第一桿件與第二桿件對接之處的強度，避免齒條組件折斷。此外，第一桿件/第二桿件與固定套之間可以再透過焊接、銷接、榫接等方式固定，讓第一桿件、第二桿件以及固定套更牢固地結合。本揭示的轉向系統的齒條組件可解決目前市面上的一體成型的齒條針對不同車輛製造商不同的需求必須整體重新開發的問題，藉由將齒條的部分與螺桿的部分分開，螺桿的部分可以製作標準品，齒條的部分可以依車輛製造商的需求設計，再與螺桿的部分結合。如此一來，可以減少設計與製造上的麻煩，同時，透過前述結構設計，讓本揭示的齒條組件的各個部件結合緊密且整體具有高強度，能符合轉向系統對於機械性質的要求。
儘管本揭示已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示，任何熟習此技藝者，於不脫離本揭示之精神及範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
RA,RB:齒條組件 10,10A:第一桿件 11:第一本體 12,12A:第一端部 13:凹槽 14:第一內螺紋 15:第二外螺紋 16:端面 17:非螺紋段 18:螺紋段 19:第一止擋結構 20,20A:第二桿件 21,21A:第二本體 22:第二端部 24:第一外螺紋 26:止擋面 27:第二區段 28:第一區段 29:第二止擋結構 30,30A:固定套 31,32:端面 35:第二內螺紋 36:中心通孔 37:內周面 91,92:固接結構 T1:螺紋 T2:齒體
為使本揭示之上述及其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為繪示依據本揭示一實施方式之齒條組件的俯視圖。 第2圖為繪示第1圖所示之齒條組件沿線段2-2’的局部放大剖面圖。 第3圖為繪示第2圖所示之齒條組件的部分剖面爆炸圖。 第4圖為繪示依據本揭示另一實施方式之齒條組件的局部放大剖面圖。 第5圖為繪示第4圖所示之齒條組件的部分剖面爆炸圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
10:第一桿件
11:第一本體
12:第一端部
13:凹槽
14:第一內螺紋
15:第二外螺紋
16:端面
20:第二桿件
21:第二本體
22:第二端部
24:第一外螺紋
26:止擋面
30:固定套
32:端面
35:第二內螺紋
92:固接結構
T1:螺紋

Claims (10)

  1. 一種轉向系統的齒條組件，包含： 一第一桿件，包含一第一端部，該第一端部上形成有一凹槽，該凹槽具有一第一內螺紋； 一第二桿件，包含一第二端部，該第二端部插入該凹槽，且該第二端部具有一第一外螺紋，該第一外螺紋與該第一內螺紋相嚙合；以及 一固定套，固定地套設在該第一桿件的該第一端部以及該第二桿件上； 其中該第一桿件以及該第二桿件中的一者為一螺桿，另一者為一齒條，其中該第一桿件的該第一端部具有一第二外螺紋，該第二外螺紋環繞該凹槽設置，該固定套具有一第二內螺紋，該第二內螺紋與該第二外螺紋相嚙合，且該固定套透過一固接結構固接該第二桿件，其中該固接結構包含一焊料，該焊料沿著該固定套的一端面設置，並附著在該固定套的該端面以及該第二桿件的一外表面上。
  2. 如請求項1所述之轉向系統的齒條組件，其中該齒條為一實心齒條。
  3. 如請求項1所述之轉向系統的齒條組件，其中該齒條為一空心齒條。
  4. 如請求項1所述之轉向系統的齒條組件，其中該凹槽具有一非螺紋段以及一螺紋段，該螺紋段具有該第一內螺紋，該非螺紋段位於該螺紋段與該凹槽的一入口之間，且該非螺紋段的內徑大於該螺紋段的內徑。
  5. 如請求項4所述之轉向系統的齒條組件，其中該第二端部具有一第一區段以及一第二區段，該第一區段具有該第一外螺紋，該第二區段配置以插入該凹槽的該非螺紋段，且該第二區段的外徑大於該第一區段的外徑。
  6. 如請求項1所述之轉向系統的齒條組件，其中該螺桿為一滾珠螺桿。
  7. 一種轉向系統的齒條組件，包含： 一第一桿件，包含一第一端部，該第一端部上形成有一凹槽，該凹槽具有一第一內螺紋； 一第二桿件，包含一第二端部，該第二端部插入該凹槽，且該第二端部具有一第一外螺紋，該第一外螺紋與該第一內螺紋相嚙合；以及 一固定套，固定地套設在該第一桿件的該第一端部以及該第二桿件上； 其中該第一桿件以及該第二桿件中的一者為一螺桿，另一者為一齒條，其中該固定套具有平滑的一內周面，該內周面與該第一桿件的該第一端部以及該第二桿件緊迫配合，且該固定套透過至少一固接結構固接該第一桿件以及該第二桿件，其中該固定套具有相對的兩端面，該至少一固接結構包含至少一焊料，該至少一焊料沿著該固定套的該兩端面設置，並附著在該固定套的該兩端面、該第一桿件的一外表面以及該第二桿件的一外表面上。
  8. 如請求項7所述之轉向系統的齒條組件，其中該第一桿件以及該第二桿件分別包含一第一止擋結構以及一第二止擋結構，該固定套被夾持在該第一止擋結構與該第二止擋結構之間。
  9. 如請求項8所述之轉向系統的齒條組件，其中該第一桿件還包含一第一本體，該第一端部連接該第一本體且相對於該第一本體內縮而形成該第一止擋結構，該第二桿件還包含一第二本體，該第二本體具有外徑不同的兩區段而在該兩區段之間形成一段差平面作為該第二止擋結構。
  10. 如請求項7所述之轉向系統的齒條組件，其中該螺桿為一滾珠螺桿。
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