驅(qū)動(dòng)單元和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法

本公開(kāi)涉及驅(qū)動(dòng)單元和使用該驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

通常，已知一種輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

在專利文獻(xiàn)1(JP 2015-93512 A)中公開(kāi)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒條殼體和馬達(dá)，該齒條殼體容置有齒條軸和布置在齒條軸中的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)，該馬達(dá)固定至齒條殼體。從馬達(dá)外殼伸出的馬達(dá)軸插入到齒條殼體中。在齒條殼體內(nèi)部，帶纏繞在固定至馬達(dá)軸的端部的帶輪與滾珠絲杠機(jī)構(gòu)之間。馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩從馬達(dá)軸經(jīng)由帶輪、帶和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)傳遞至齒條軸。由此通過(guò)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括設(shè)置在齒條殼體與馬達(dá)外殼的連接位置處的第一環(huán)形襯墊和第二環(huán)形襯墊。第一襯墊和第二襯墊阻止含有諸如沙和泥漿的異物的水(在下文中為“不純凈的水”)從齒條殼體的外部進(jìn)入齒條殼體的內(nèi)部。

然而，在專利文獻(xiàn)1中所述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可能會(huì)擔(dān)心不純凈的水經(jīng)由磨損的防護(hù)罩進(jìn)入齒條殼體的內(nèi)部，其中，防護(hù)罩布置在齒條殼體的兩個(gè)端部處并且由于在車(chē)輛運(yùn)行期間受到異物的影響或者是由于老化而被磨損。在這種情況下，積聚在齒條殼體內(nèi)部的不純凈的水可以經(jīng)由馬達(dá)外殼的孔——馬達(dá)軸插入到該孔中——進(jìn)一步進(jìn)入到馬達(dá)外殼中。因此，可能會(huì)出現(xiàn)由于馬達(dá)內(nèi)部生銹而引起的機(jī)械鎖閉或電短路。

在馬達(dá)一體地具有對(duì)馬達(dá)的通電進(jìn)行控制的控制器的情況下，可能會(huì)擔(dān)心出現(xiàn)各種故障，比如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的停止。

鑒于以上所述，本公開(kāi)的目的是提供一種阻止含有水和異物的不純凈的水的進(jìn)入的驅(qū)動(dòng)單元以及提供一種使用該驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本公開(kāi)的第一方面中，驅(qū)動(dòng)單元包括定子、轉(zhuǎn)子、軸、殼體、突出部、小帶輪和密封構(gòu)件。轉(zhuǎn)子以能夠相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)的方式布置。軸與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)。殼體容置有定子和轉(zhuǎn)子。突出部從殼體的外表面朝向殼體的外部突出。該外表面位于殼體的在轉(zhuǎn)子軸向方向上的一側(cè)。小帶輪設(shè)置在軸的穿過(guò)形成于突出部中的孔朝向殼體的外部伸出的端部處。小帶輪呈筒狀。密封構(gòu)件對(duì)突出部的孔的內(nèi)表面與軸的外表面之間的空間進(jìn)行密封。

因此，不純凈的水沿突出部的外周表面滴落，當(dāng)不純凈的水與位于殼體的在轉(zhuǎn)子軸向方向上的一側(cè)的外表面接觸時(shí)，則不純凈的水在重力作用下沿殼體的外表面向下流。由此可以阻止不純凈的水進(jìn)入突出部的孔。因此，可以防止不純凈的水與設(shè)置在突出部的孔的內(nèi)部的密封構(gòu)件的接觸，從而可以抑制密封構(gòu)件的由于包含在不純凈的水中的異物而引起的磨損。因此，可以通過(guò)該驅(qū)動(dòng)單元來(lái)阻止不純凈的水進(jìn)入殼體。

在本公開(kāi)的第二方面中，包括驅(qū)動(dòng)單元的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒輪機(jī)構(gòu)、齒輪殼體、開(kāi)口部和帶。齒輪殼體容置有齒輪機(jī)構(gòu)。開(kāi)口部形成在齒輪殼體中。殼體的外表面設(shè)置在開(kāi)口部處。帶纏繞在動(dòng)力傳遞構(gòu)件與齒輪機(jī)構(gòu)之間。

因此，根據(jù)第二方面的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)與第一方面相似的操作和效果。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參照附圖所做的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中：

圖1是示意性地示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的圖；

圖2是由圖1中的雙點(diǎn)劃線II指示的放大圖；

圖3是沿圖2中的III-III線截取的截面圖；以及

圖4是根據(jù)第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面，將對(duì)本公開(kāi)的多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。毋庸置疑，這些實(shí)施方式是本公開(kāi)的一些示例，因此本公開(kāi)不限于這些實(shí)施方式。此外，在所述實(shí)施方式中，大致相同的結(jié)構(gòu)中的每個(gè)結(jié)構(gòu)將被賦予相同的附圖標(biāo)記并且在后續(xù)的實(shí)施方式中將省略對(duì)大致相同的結(jié)構(gòu)的描述。

(第一實(shí)施方式)

參照?qǐng)D1至圖3，將根據(jù)第一實(shí)施方式對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行描述。第一實(shí)施方式中的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元2的轉(zhuǎn)矩來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。

如圖1所示，由駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)3產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從轉(zhuǎn)向軸4傳遞至小齒輪5，然后轉(zhuǎn)化成與小齒輪5接合的齒條軸6的線性運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向輪9經(jīng)由球接頭7和拉桿8連接至齒條軸6的兩個(gè)端部。轉(zhuǎn)向輪9根據(jù)沿齒條軸6的軸向方向的位移量而被操作。

驅(qū)動(dòng)單元2輸出在駕駛員操作方向盤(pán)3時(shí)施加至轉(zhuǎn)向軸4的轉(zhuǎn)矩并且輸出用于基于車(chē)速信息來(lái)輔助轉(zhuǎn)向操作的轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動(dòng)單元2的轉(zhuǎn)矩從小帶輪11經(jīng)由帶12傳遞至布置在齒條軸6中的大帶輪13，其中，小帶輪11固定至驅(qū)動(dòng)單元2的軸10。大帶輪13的轉(zhuǎn)矩通過(guò)未示出的布置在大帶輪13徑向內(nèi)部的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化成齒條軸6的線性運(yùn)動(dòng)。因此，驅(qū)動(dòng)單元2可以輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。

本實(shí)施方式的小帶輪11可以是“動(dòng)力傳遞構(gòu)件”的一個(gè)示例。本實(shí)施方式的大帶輪13和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)可以是“齒輪機(jī)構(gòu)”的一個(gè)示例。

小帶輪11、帶12、大帶輪13和滾珠絲杠機(jī)構(gòu)容置在殼體14中。齒條軸6容置在具有大致筒形形狀的齒條殼體15中。齒輪殼體14和齒條殼體15可以一體地形成或者可以分開(kāi)形成。齒條殼體15的兩個(gè)端部處均布置有防護(hù)罩16。每個(gè)防護(hù)罩16均由樹(shù)脂或樹(shù)膠形成并具有波紋管形狀。每個(gè)防護(hù)罩16中保持有潤(rùn)滑脂并阻止含有諸如沙和泥漿的異物的水(不純凈的水)從齒條殼體15的外部進(jìn)入到齒條殼體15和齒輪殼體14中。

如圖2所示，驅(qū)動(dòng)單元2包括彼此成一體的馬達(dá)20和控制器40。馬達(dá)20例如是無(wú)刷馬達(dá)并包括殼體21、定子22、轉(zhuǎn)子23、軸10、突出部24和作為密封構(gòu)件的油封25。

控制器40包括罩42和基板41，在基板41上形成有控制電路?？刂齐娐钒孀冸娐贰⑽⑿陀?jì)算機(jī)43和旋轉(zhuǎn)角傳感器44?？刂破?0對(duì)纏繞在定子22或轉(zhuǎn)子23周?chē)木€圈26的通電進(jìn)行控制。

本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元2布置成使得軸10的中心軸線O1在重力方向上定位在大帶輪13的中心軸線O2的上方，該大帶輪13布置在齒條軸6中。在圖1至圖3中，箭頭指示重力方向。

盡管在圖1至圖3中小帶輪11定位在大帶輪13的正上方，但小帶輪11可以定位在大帶輪13的斜上方。

當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元2安裝在車(chē)輛上時(shí)，驅(qū)動(dòng)單元2被布置成使得軸10的中心軸線O1相對(duì)于重力方向成角度。

殼體21形成為有底的筒形形狀，并包括具有圓形形狀的框架端27和馬達(dá)外殼28，該馬達(dá)外殼28具有筒形形狀并連接至框架端27的外邊緣。殼體21可以通過(guò)一體地形成或分開(kāi)形成框架端27和馬達(dá)外殼28來(lái)構(gòu)造。分隔件29在靠近控制器40的位置處固定至馬達(dá)外殼28。分隔件29將馬達(dá)20與控制器40分隔開(kāi)。

定子22由磁性材料形成為具有筒形形狀。定子22固定至馬達(dá)外殼28的內(nèi)部。線圈26繞沿著定子22的周向方向布置的多個(gè)槽(未示出)纏繞。從線圈26牽引出的牽拉線30電連接至形成在控制器40的基板41上的控制電路。當(dāng)線圈26通過(guò)控制電路的牽拉線30通電時(shí)，定子22產(chǎn)生用于使轉(zhuǎn)子23旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

轉(zhuǎn)子23由磁性材料形成為具有筒形形狀并布置在定子22的徑向內(nèi)部。轉(zhuǎn)子23被磁化成具有極性相反的磁極，所述極性相反的磁極沿轉(zhuǎn)子23的周向方向交替地布置。轉(zhuǎn)子23能夠相對(duì)于定子22旋轉(zhuǎn)并且根據(jù)定子22處產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沿兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。

軸10固定至轉(zhuǎn)子23的旋轉(zhuǎn)中心。軸10的輸出側(cè)端部由設(shè)置在框架端27中的軸承31以可旋轉(zhuǎn)的方式支承，而軸10的靠近控制器40的相反的端部由設(shè)置在分隔件29中的軸承32以可旋轉(zhuǎn)的方式支承。因此，軸10與轉(zhuǎn)子23一起旋轉(zhuǎn)。

驅(qū)動(dòng)單元2的殼體21通過(guò)螺栓18固定在形成于齒輪殼體14中的開(kāi)口(開(kāi)口部)17處?？蚣芏?7的位于框架端27的在轉(zhuǎn)子23的軸向方向上的一側(cè)的外表面271(在下文中被稱為“框架端27的外表面271”)通過(guò)齒輪殼體14的開(kāi)口17暴露于齒輪殼體14的內(nèi)部空間。

在框架端27的外表面271中設(shè)置有突出部24。突出部24具有筒形形狀并從外表面271的中央部突出至齒輪殼體14的內(nèi)部空間(即，殼體21的外部)。突出部24具有沿突出部24的軸向方向穿過(guò)突出部24的孔241。軸10插入到突出部24的孔241中。

油封25圍繞突出部24的孔241的內(nèi)表面設(shè)置。油封25包括筒形密封本體251和填縫部(rip)252，該填縫部252從密封本體251沿徑向方向向內(nèi)延伸。密封本體251通過(guò)配合固定至突出部24的孔241的內(nèi)表面。填縫部252與軸10的外表面以可滑動(dòng)的方式接觸。因此，油封25阻止油從殼體21內(nèi)部泄漏到齒輪殼體14的內(nèi)部空間中。油封25進(jìn)一步阻止不純凈的水從齒輪殼體14的內(nèi)部空間進(jìn)入殼體21的內(nèi)部。

小帶輪11固定至軸10的經(jīng)由設(shè)置在框架端27的外表面271中的突出部24的孔241而暴露于齒輪殼體14的內(nèi)部空間的端部。帶12纏繞在小帶輪11與設(shè)置在齒條軸6中的大帶輪13之間。帶12在小帶輪11與大帶輪13之間傳遞動(dòng)力。在圖3中，小帶輪11和帶12通過(guò)點(diǎn)劃線示出。

如圖2和圖3所示，突出部24的孔241的內(nèi)徑和小帶輪11的外徑被分別定義為A和B。在本實(shí)施方式中，A和B被設(shè)置為A<B。

此外，帶12的纏繞在小帶輪11周?chē)牟糠值耐庵鼙砻媾c軸10的中心軸線O1之間的距離被定義為C，并且突出部24的外周表面與軸10的中心軸線O1之間的距離被定義為D。在這種情況下，C和D被設(shè)置為C>D。

這里，將進(jìn)一步討論設(shè)置在齒條殼體15的兩個(gè)端部處的防護(hù)罩16由于在車(chē)輛操作期間受異物影響或由于老化而被磨損的情況。在這種情況下，當(dāng)出現(xiàn)車(chē)輛中進(jìn)水時(shí)，例如，不純凈的水經(jīng)由防護(hù)罩16的磨損部進(jìn)入不純凈的水，會(huì)導(dǎo)致齒條殼體15被淹沒(méi)至圖2中的雙點(diǎn)劃線W表示的位置。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元2在這種情形下開(kāi)始操作時(shí)，不純凈的水會(huì)被帶12帶上來(lái)，然后不純凈的水由于離心力而向小帶輪11的徑向外部散布，如圖2和圖3中的箭頭X所示。從而導(dǎo)致不純凈的水與框架端27的外表面271接觸。

然而，小帶輪11的外徑B大于突出部24的孔241的內(nèi)徑，因此，可以防止從小帶輪11散布出的不純凈的水直接到達(dá)突出部24的孔241內(nèi)的油封25。

此外，帶12的外周表面與軸10的中心軸線O1之間的距離C大于突出部24的外周表面與軸10的中心軸線O1之間的距離D。因此，可以防止從帶12散布出的不純凈的水直接到達(dá)突出部24的外周表面。換句話說(shuō)，可以有效地防止不純凈的水與設(shè)置在突出部24的孔241的內(nèi)表面上的油封25直接接觸。

在框架端27的外表面271上的不純凈的水在重力作用下沿外表面271滴落。在這種情況下，由于不純凈的水是沿突出部24的外周表面落下，因此可以防止不純凈的水進(jìn)入突出部24的孔241中。從而，可以進(jìn)一步防止不純凈的水與油封25接觸。因此，可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元2來(lái)抑制油封25的填縫部252以及軸10由于不純凈的水中含有異物而引起的磨損的增加。

根據(jù)本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元2和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1可以提供如下操作和效果。

第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元2包括突出部24，該突出部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對(duì)突出部24的孔241的內(nèi)表面與軸10的外表面之間的空間進(jìn)行密封。

因此，當(dāng)不純凈的水到達(dá)框架端27的外表面271并且然后在重力作用下沿外表面271滴落時(shí)，由于不純凈的水是沿突出部24的外周表面落下，因此可以防止不純凈的水進(jìn)入突出部24的孔241。因此，可以防止不純凈的水與設(shè)置在突出部24的孔241的內(nèi)部的油封25接觸，從而，可以抑制油封25的填縫部252以及軸10由于不純凈的水中含有異物而引起的磨損。因此，驅(qū)動(dòng)單元2可以阻止不純凈的水進(jìn)入殼體21。

在第一實(shí)施方式中，突出部24的孔241的內(nèi)徑A小于小帶輪11的外徑B。

因此，即使不純凈的水被纏繞在小帶輪11周?chē)膸?2帶上來(lái)，因?yàn)椴患儍舻乃捎陔x心力而向小帶輪11的徑向外部散布，所以仍可以抑制不純凈的水與油封25的直接接觸。

在第一實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元2包括控制定子22或轉(zhuǎn)子23的通電的控制器40。

因此，在具有成一體的馬達(dá)20和控制器40的一體式驅(qū)動(dòng)單元2中，可以阻止不純凈的水進(jìn)入殼體21和控制器40。因此，可以避免出現(xiàn)由于例如控制器40的控制電路的故障而引起的各種問(wèn)題，比如，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的停止。

在第一實(shí)施方式的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1中，纏繞在小帶輪11周?chē)膸?2的外周表面與軸10的中心軸線O1之間的距離C大于突出部24的外周表面與軸10的中心軸線O1之間的距離D。

因此，即使不純凈的水被纏繞在小帶輪11周?chē)膸?2帶上來(lái)，因?yàn)椴患儍舻乃捎陔x心力而向帶12的徑向外部散布，所以仍可以防止不純凈的水與突出部24的外周表面的直接接觸。

(第二實(shí)施方式)

下面將參照?qǐng)D4對(duì)本公開(kāi)的第二實(shí)施方式進(jìn)行描述。第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元2包括以呈環(huán)形的方式形成于突出部24的外周表面上的凹槽33。在這種構(gòu)型中，突出部24包括凸緣34，該凸緣34從突出部24的外周表面向外突出使得凸緣34具有環(huán)形形狀。

將對(duì)在第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)單元2應(yīng)用于如第一實(shí)施方式中所描述的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1的情況下不純凈的水經(jīng)由防護(hù)罩16的磨損部進(jìn)入齒輪殼體14的情形進(jìn)行描述。當(dāng)驅(qū)動(dòng)單元2在這種情形下開(kāi)始操作時(shí)，不純凈的水被帶12帶上來(lái)，然后到達(dá)框架端27的外表面271。在第二實(shí)施方式中，當(dāng)外表面271上的不純凈的水在重力作用下滴落時(shí)，不純凈的水沿凹槽33落下。

在第二實(shí)施方式中，當(dāng)外表面271上的不純凈的水沿突出部24的外周表面或凹槽33落下時(shí)，不純凈的水被阻止從外周表面越過(guò)凸緣34進(jìn)入突出部24的孔241。因此，可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)單元2來(lái)防止不純凈的水進(jìn)入突出部24的孔241。從而，可以抑制油封25的填縫部252以及軸10由于不純凈的水中含有異物而引起的磨損，因此，可以抑制不純凈的水進(jìn)入殼體21。

(其他實(shí)施方式)

在上述實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)單元2通過(guò)將轉(zhuǎn)矩傳遞至車(chē)輛的齒條軸6來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。替代性地，可以通過(guò)將轉(zhuǎn)矩傳遞至車(chē)輛的柱軸來(lái)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向操作。

在上述實(shí)施方式中，無(wú)刷馬達(dá)被用作驅(qū)動(dòng)單元2的馬達(dá)20。替代性地，有刷馬達(dá)——其中，線圈纏繞在轉(zhuǎn)子周?chē)梢员挥米黩?qū)動(dòng)單元2的馬達(dá)20。

突出部24的外徑可以小于小帶輪11的外徑B。在這種構(gòu)型中，可以防止從小帶輪11散布出的不純凈的水與突出部24的外周表面的直接接觸。換句話說(shuō)，可以防止不純凈的水與在突出部24的孔241內(nèi)部的油封25的直接接觸。

盡管已經(jīng)參照本公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本公開(kāi)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開(kāi)不限于優(yōu)選的實(shí)施方式和結(jié)構(gòu)。本公開(kāi)意在覆蓋各種改型和等效布置。此外，盡管描述了優(yōu)選的各種組合和構(gòu)型，但是包括更多、更少的元件或僅單個(gè)元件的其他組合和構(gòu)型也在本公開(kāi)的精神和范圍之內(nèi)。