CN106494495B - 驱动单元和电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种驱动单元(2)，该驱动单元包括定子(22)、转子(23)、轴(10)、壳体(21)、突出部(24)、小带轮(11)和密封构件(25)。转子以能够相对于定子旋转的方式设置。轴与转子一起旋转。壳体容置定子和转子。突出部从壳体的外表面(271)朝向壳体的外部突出。外表面定位在壳体的在转子的轴向方向上的一侧。小带轮设置在轴的经由形成于突出部中的孔(241)朝向壳体的外部突出的端部处。小带轮呈筒状。密封构件对处于突出部的孔的内表面与轴的外表面之间的空间进行密封。本发明还提供一种包括上述驱动单元的电动助力转向系统。

Description

驱动单元和电动助力转向系统

技术领域

本公开涉及驱动单元和使用该驱动单元的电动助力转向系统。

背景技术

通常，已知一种辅助驾驶员的转向操作的电动助力转向系统。

在专利文献1(JP 2015-93512 A)中公开的电动助力转向系统包括齿条壳体和马达，该齿条壳体容置有齿条轴和布置在齿条轴中的滚珠丝杠机构，该马达固定至齿条壳体。从马达外壳伸出的马达轴插入到齿条壳体中。在齿条壳体内部，带缠绕在固定至马达轴的端部的带轮与滚珠丝杠机构之间。马达的转矩从马达轴经由带轮、带和滚珠丝杠机构传递至齿条轴。由此通过马达的转矩来辅助驾驶员的转向操作。

电动助力转向系统包括设置在齿条壳体与马达外壳的连接位置处的第一环形衬垫和第二环形衬垫。第一衬垫和第二衬垫阻止含有诸如沙和泥浆的异物的水(在下文中为“不纯净的水”)从齿条壳体的外部进入齿条壳体的内部。

然而，在专利文献1中所述的电动助力转向系统中，可能会担心不纯净的水经由磨损的防护罩进入齿条壳体的内部，其中，防护罩布置在齿条壳体的两个端部处并且由于在车辆运行期间受到异物的影响或者是由于老化而被磨损。在这种情况下，积聚在齿条壳体内部的不纯净的水可以经由马达外壳的孔——马达轴插入到该孔中——进一步进入到马达外壳中。因此，可能会出现由于马达内部生锈而引起的机械锁闭或电短路。

在马达一体地具有对马达的通电进行控制的控制器的情况下，可能会担心出现各种故障，比如电动助力转向系统的停止。

鉴于以上所述，本公开的目的是提供一种阻止含有水和异物的不纯净的水的进入的驱动单元以及提供一种使用该驱动单元的电动助力转向系统。

发明内容

在本公开的第一方面中，驱动单元包括定子、转子、轴、壳体、突出部、小带轮和密封构件。转子以能够相对于定子旋转的方式布置。轴与转子一起旋转。壳体容置有定子和转子。突出部从壳体的外表面朝向壳体的外部突出。该外表面位于壳体的在转子轴向方向上的一侧。小带轮设置在轴的穿过形成于突出部中的孔朝向壳体的外部伸出的端部处。小带轮呈筒状。密封构件对突出部的孔的内表面与轴的外表面之间的空间进行密封。

因此，不纯净的水沿突出部的外周表面滴落，当不纯净的水与位于壳体的在转子轴向方向上的一侧的外表面接触时，则不纯净的水在重力作用下沿壳体的外表面向下流。由此可以阻止不纯净的水进入突出部的孔。因此，可以防止不纯净的水与设置在突出部的孔的内部的密封构件的接触，从而可以抑制密封构件的由于包含在不纯净的水中的异物而引起的磨损。因此，可以通过该驱动单元来阻止不纯净的水进入壳体。

在本公开的第二方面中，包括驱动单元的电动助力转向系统包括齿轮机构、齿轮壳体、开口部和带。齿轮壳体容置有齿轮机构。开口部形成在齿轮壳体中。壳体的外表面设置在开口部处。带缠绕在动力传递构件与齿轮机构之间。

因此，根据第二方面的电动助力转向系统可以实现与第一方面相似的操作和效果。

附图说明

通过参照附图所做的以下详细描述，本发明的以上及其他目的、特征和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是示意性地示出了根据第一实施方式的电动助力转向系统的图；

图2是由图1中的双点划线II指示的放大图；

图3是沿图2中的III-III线截取的截面图；以及

图4是根据第二实施方式的驱动单元的侧视图。

具体实施方式

下面，将对本公开的多个实施方式进行详细描述。毋庸置疑，这些实施方式是本公开的一些示例，因此本公开不限于这些实施方式。此外，在所述实施方式中，大致相同的结构中的每个结构将被赋予相同的附图标记并且在后续的实施方式中将省略对大致相同的结构的描述。

(第一实施方式)

参照图1至图3，将根据第一实施方式对本公开进行描述。第一实施方式中的电动助力转向系统1通过驱动单元2的转矩来辅助驾驶员的转向操作。

如图1所示，由驾驶员通过转动方向盘3产生的旋转运动从转向轴4传递至小齿轮5，然后转化成与小齿轮5接合的齿条轴6的线性运动。转向轮9经由球接头7和拉杆8连接至齿条轴6的两个端部。转向轮9根据沿齿条轴6的轴向方向的位移量而被操作。

驱动单元2输出在驾驶员操作方向盘3时施加至转向轴4的转矩并且输出用于基于车速信息来辅助转向操作的转矩。驱动单元2的转矩从小带轮11经由带12传递至布置在齿条轴6中的大带轮13，其中，小带轮11固定至驱动单元2的轴10。大带轮13的转矩通过未示出的布置在大带轮13径向内部的滚珠丝杠机构转化成齿条轴6的线性运动。因此，驱动单元2可以辅助驾驶员的转向操作。

本实施方式的小带轮11可以是“动力传递构件”的一个示例。本实施方式的大带轮13和滚珠丝杠机构可以是“齿轮机构”的一个示例。

小带轮11、带12、大带轮13和滚珠丝杠机构容置在壳体14中。齿条轴6容置在具有大致筒形形状的齿条壳体15中。齿轮壳体14和齿条壳体15可以一体地形成或者可以分开形成。齿条壳体15的两个端部处均布置有防护罩16。每个防护罩16均由树脂或树胶形成并具有波纹管形状。每个防护罩16中保持有润滑脂并阻止含有诸如沙和泥浆的异物的水(不纯净的水)从齿条壳体15的外部进入到齿条壳体15和齿轮壳体14中。

如图2所示，驱动单元2包括彼此成一体的马达20和控制器40。马达20例如是无刷马达并包括壳体21、定子22、转子23、轴10、突出部24和作为密封构件的油封25。

控制器40包括罩42和基板41，在基板41上形成有控制电路。控制电路包括逆变电路、微型计算机43和旋转角传感器44。控制器40对缠绕在定子22或转子23周围的线圈26的通电进行控制。

本实施方式的驱动单元2布置成使得轴10的中心轴线O1在重力方向上定位在大带轮13的中心轴线O2的上方，该大带轮13布置在齿条轴6中。在图1至图3中，箭头指示重力方向。

尽管在图1至图3中小带轮11定位在大带轮13的正上方，但小带轮11可以定位在大带轮13的斜上方。

当驱动单元2安装在车辆上时，驱动单元2被布置成使得轴10的中心轴线O1相对于重力方向成角度。

壳体21形成为有底的筒形形状，并包括具有圆形形状的框架端27和马达外壳28，该马达外壳28具有筒形形状并连接至框架端27的外边缘。壳体21可以通过一体地形成或分开形成框架端27和马达外壳28来构造。分隔件29在靠近控制器40的位置处固定至马达外壳28。分隔件29将马达20与控制器40分隔开。

定子22由磁性材料形成为具有筒形形状。定子22固定至马达外壳28的内部。线圈26绕沿着定子22的周向方向布置的多个槽(未示出)缠绕。从线圈26牵引出的牵拉线30电连接至形成在控制器40的基板41上的控制电路。当线圈26通过控制电路的牵拉线30通电时，定子22产生用于使转子23旋转的旋转磁场。

转子23由磁性材料形成为具有筒形形状并布置在定子22的径向内部。转子23被磁化成具有极性相反的磁极，所述极性相反的磁极沿转子23的周向方向交替地布置。转子23能够相对于定子22旋转并且根据定子22处产生的旋转磁场沿两个方向旋转。

轴10固定至转子23的旋转中心。轴10的输出侧端部由设置在框架端27中的轴承31以可旋转的方式支承，而轴10的靠近控制器40的相反的端部由设置在分隔件29中的轴承32以可旋转的方式支承。因此，轴10与转子23一起旋转。

驱动单元2的壳体21通过螺栓18固定在形成于齿轮壳体14中的开口(开口部)17处。框架端27的位于框架端27的在转子23的轴向方向上的一侧的外表面271(在下文中被称为“框架端27的外表面271”)通过齿轮壳体14的开口17暴露于齿轮壳体14的内部空间。

在框架端27的外表面271中设置有突出部24。突出部24具有筒形形状并从外表面271的中央部突出至齿轮壳体14的内部空间(即，壳体21的外部)。突出部24具有沿突出部24的轴向方向穿过突出部24的孔241。轴10插入到突出部24的孔241中。

油封25围绕突出部24的孔241的内表面设置。油封25包括筒形密封本体251和填缝部(rip)252，该填缝部252从密封本体251沿径向方向向内延伸。密封本体251通过配合固定至突出部24的孔241的内表面。填缝部252与轴10的外表面以可滑动的方式接触。因此，油封25阻止油从壳体21内部泄漏到齿轮壳体14的内部空间中。油封25进一步阻止不纯净的水从齿轮壳体14的内部空间进入壳体21的内部。

小带轮11固定至轴10的经由设置在框架端27的外表面271中的突出部24的孔241而暴露于齿轮壳体14的内部空间的端部。带12缠绕在小带轮11与设置在齿条轴6中的大带轮13之间。带12在小带轮11与大带轮13之间传递动力。在图3中，小带轮11和带12通过点划线示出。

如图2和图3所示，突出部24的孔241的内径和小带轮11的外径被分别定义为A和B。在本实施方式中，A和B被设置为A<B。

此外，带12的缠绕在小带轮11周围的部分的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离被定义为C，并且突出部24的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离被定义为D。在这种情况下，C和D被设置为C>D。

这里，将进一步讨论设置在齿条壳体15的两个端部处的防护罩16由于在车辆操作期间受异物影响或由于老化而被磨损的情况。在这种情况下，当出现车辆中进水时，例如，不纯净的水经由防护罩16的磨损部进入不纯净的水，会导致齿条壳体15被淹没至图2中的双点划线W表示的位置。当驱动单元2在这种情形下开始操作时，不纯净的水会被带12带上来，然后不纯净的水由于离心力而向小带轮11的径向外部散布，如图2和图3中的箭头X所示。从而导致不纯净的水与框架端27的外表面271接触。

然而，小带轮11的外径B大于突出部24的孔241的内径，因此，可以防止从小带轮11散布出的不纯净的水直接到达突出部24的孔241内的油封25。

此外，带12的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离C大于突出部24的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离D。因此，可以防止从带12散布出的不纯净的水直接到达突出部24的外周表面。换句话说，可以有效地防止不纯净的水与设置在突出部24的孔241的内表面上的油封25直接接触。

在框架端27的外表面271上的不纯净的水在重力作用下沿外表面271滴落。在这种情况下，由于不纯净的水是沿突出部24的外周表面落下，因此可以防止不纯净的水进入突出部24的孔241中。从而，可以进一步防止不纯净的水与油封25接触。因此，可以通过驱动单元2来抑制油封25的填缝部252以及轴10由于不纯净的水中含有异物而引起的磨损的增加。

根据本实施方式的驱动单元2和电动助力转向系统1可以提供如下操作和效果。

第一实施方式的驱动单元2包括突出部24，该突出部24自框架端27的外表面271朝向框架端27的外部突出。油封25对突出部24的孔241的内表面与轴10的外表面之间的空间进行密封。

因此，当不纯净的水到达框架端27的外表面271并且然后在重力作用下沿外表面271滴落时，由于不纯净的水是沿突出部24的外周表面落下，因此可以防止不纯净的水进入突出部24的孔241。因此，可以防止不纯净的水与设置在突出部24的孔241的内部的油封25接触，从而，可以抑制油封25的填缝部252以及轴10由于不纯净的水中含有异物而引起的磨损。因此，驱动单元2可以阻止不纯净的水进入壳体21。

在第一实施方式中，突出部24的孔241的内径A小于小带轮11的外径B。

因此，即使不纯净的水被缠绕在小带轮11周围的带12带上来，因为不纯净的水由于离心力而向小带轮11的径向外部散布，所以仍可以抑制不纯净的水与油封25的直接接触。

在第一实施方式中，驱动单元2包括控制定子22或转子23的通电的控制器40。

因此，在具有成一体的马达20和控制器40的一体式驱动单元2中，可以阻止不纯净的水进入壳体21和控制器40。因此，可以避免出现由于例如控制器40的控制电路的故障而引起的各种问题，比如，电动助力转向系统1的停止。

在第一实施方式的电动助力转向系统1中，缠绕在小带轮11周围的带12的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离C大于突出部24的外周表面与轴10的中心轴线O1之间的距离D。

因此，即使不纯净的水被缠绕在小带轮11周围的带12带上来，因为不纯净的水由于离心力而向带12的径向外部散布，所以仍可以防止不纯净的水与突出部24的外周表面的直接接触。

(第二实施方式)

下面将参照图4对本公开的第二实施方式进行描述。第二实施方式的驱动单元2包括以呈环形的方式形成于突出部24的外周表面上的凹槽33。在这种构型中，突出部24包括凸缘34，该凸缘34从突出部24的外周表面向外突出使得凸缘34具有环形形状。

将对在第二实施方式的驱动单元2应用于如第一实施方式中所描述的电动助力转向系统1的情况下不纯净的水经由防护罩16的磨损部进入齿轮壳体14的情形进行描述。当驱动单元2在这种情形下开始操作时，不纯净的水被带12带上来，然后到达框架端27的外表面271。在第二实施方式中，当外表面271上的不纯净的水在重力作用下滴落时，不纯净的水沿凹槽33落下。

在第二实施方式中，当外表面271上的不纯净的水沿突出部24的外周表面或凹槽33落下时，不纯净的水被阻止从外周表面越过凸缘34进入突出部24的孔241。因此，可以通过驱动单元2来防止不纯净的水进入突出部24的孔241。从而，可以抑制油封25的填缝部252以及轴10由于不纯净的水中含有异物而引起的磨损，因此，可以抑制不纯净的水进入壳体21。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，驱动单元2通过将转矩传递至车辆的齿条轴6来辅助驾驶员的转向操作。替代性地，可以通过将转矩传递至车辆的柱轴来辅助驾驶员的转向操作。

在上述实施方式中，无刷马达被用作驱动单元2的马达20。替代性地，有刷马达——其中，线圈缠绕在转子周围——可以被用作驱动单元2的马达20。

突出部24的外径可以小于小带轮11的外径B。在这种构型中，可以防止从小带轮11散布出的不纯净的水与突出部24的外周表面的直接接触。换句话说，可以防止不纯净的水与在突出部24的孔241内部的油封25的直接接触。

尽管已经参照本公开的优选实施方式描述了本公开，但应当理解的是，本公开不限于优选的实施方式和结构。本公开意在覆盖各种改型和等效布置。此外，尽管描述了优选的各种组合和构型，但是包括更多、更少的元件或仅单个元件的其他组合和构型也在本公开的精神和范围之内。

Claims (7)

1.一种驱动单元，包括：

定子(22)；

转子(23)，所述转子(23)以能够相对于所述定子旋转的方式设置；

轴(10)，所述轴(10)与所述转子一起旋转；

壳体(21)，所述壳体(21)容置所述定子和所述转子；

突出部(24)，所述突出部(24)从所述壳体的外表面(271)朝向所述壳体的外部突出，所述外表面位于所述壳体的在所述转子的轴向方向上的一侧；

动力传递构件(11)，所述动力传递构件(11)设置在所述轴的经由形成于所述突出部中的孔(241)朝向所述壳体的外部伸出的端部处，所述动力传递构件呈筒状；以及

密封构件(25)，所述密封构件(25)对所述突出部的孔的内表面与所述轴的外表面之间的空间进行密封，其中，

所述壳体(21)的外表面(271)构造成在所述壳体(21)固定至齿轮壳体(14)时通过所述齿轮壳体(14)的开口部(17)而暴露于所述齿轮壳体(14)的内部空间。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，所述突出部的孔的内径小于所述动力传递构件的外径。

3.根据权利要求1所述的驱动单元，还包括凹槽(33)，所述凹槽(33)以呈环形的方式形成于所述突出部的外周表面上。

4.根据权利要求1所述的驱动单元，还包括凸缘(34)，所述凸缘(34)从所述突出部的外周表面向外突出，所述凸缘以呈环形的方式延伸。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的驱动单元，还包括控制器(40)，所述控制器(40)固定至所述壳体，所述控制器对缠绕在所述定子或所述转子周围的线圈的通电进行控制。

6.一种包括根据权利要求1所述的驱动单元的电动助力转向系统，所述电动助力转向系统包括：

齿轮机构(13)；

所述齿轮壳体(14)，所述齿轮壳体(14)容置所述齿轮机构；

所述开口部(17)，所述开口部(17)形成于所述齿轮壳体中，所述壳体的外表面设置在所述开口部处；以及

带(12)，所述带(12)缠绕在所述动力传递构件与所述齿轮机构之间。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统，其中，缠绕在所述动力传递构件周围的所述带的外周表面与所述轴的中心轴线(O1)之间的距离被设定成大于所述突出部的外周表面与所述轴的所述中心轴线之间的距离。