壳体盖件单元以及用于车辆的转向单元

技术领域

本发明涉及一种用于传动机构及动力转向驱动器壳体的壳体盖件单元，以及一种用于车辆的转向单元。

背景技术

从现有技术中已知这种转向单元。在日常用语中，由于动力转向驱动器，这些转向单元通常被表示为动力转向系统。

除其他方面外，这些转向单元包括壳体、转向柱、以及动力转向驱动器，该动力转向驱动器经由传动机构联接至转向柱并且由电控制单元驱动。已知的壳体设计成两部分，即单独的传动机构壳体和单独的动力转向驱动器壳体。

已知的这种类型的转向单元通常以如下方式配置，即使得可以在各种不同的车辆上使用转向单元而仅需作出相对较小程度的适配。同时，在转向单元领域中，试图保持相关的安装体积尽可能小，使得转向单元仅需要相对较小的车辆内的安装空间。

除所期望的动力转向驱动器的低安装体积之外，现有技术中已知的控制单元通常倾向于过度加热，这意味着控制单元的敏感电子部件可能被损坏。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种改进的转向单元，该转向单元特别紧凑并且具有改进的控制单元的热管理。

根据本发明，此目的通过一种用于传动机构及动力转向驱动器壳体的壳体盖件单元来实现，该壳体盖件单元包括壳体盖件和控制单元，该控制单元用于调节动力转向驱动器的位置和/或速度。为此目的，控制单元布置并附接在壳体盖件上。控制单元因此整合到壳体盖件中。与传动机构或动力转向驱动器的壳体上的常规布置相比，这种布置尤其节省空间。另外，控制单元产生的废热可以散发到壳体盖件，而壳体盖件用作散热器。

根据本发明的改进方案，控制单元包括至少两个部件，该至少两个部件以物理分布的方式布置并附接在壳体盖件上。通过分布式布置在壳体盖件上，可以经由壳体盖件改善控制单元的高发热部件(例如电阻器或线圈)的温度分布。以此方式，降低了控制单元的热敏电子部件的故障概率。

特别地，还可以设想的是，控制单元包括多于两个部件，这些部件均以物理分布的方式布置并固定在壳体盖件上。通过将控制单元以结构精细的方式分布成多个部件，可以实现壳体盖件上更好的热量分布。

有利地，壳体盖件具有用于控制单元的至少一个部件的接纳空间，该接纳空间仅能够经由单个插入开口从外部触达，能够经由插入开口将控制单元的至少一个部件插入到接纳空间中，特别地其中，接纳空间位于传动机构及动力转向驱动器壳体的一侧。

一方面，接纳空间容易从外部触达，另一方面，控制单元的至少一个部件被接纳空间很好地包围，使得实现了壳体盖件与至少一个部件之间良好的热量传递，并且至少一个部件安全地安置在壳体中。

当然，上文和下文中描述的控制单元的至少一个部件也可以指代整个控制单元。

根据本发明的实施例，壳体盖件具有外侧和相反的内侧，并且控制单元的至少一个部件布置在外侧，这有利于散热。根据本发明的外侧被定义为意指在具有壳体盖件的壳体盖件单元安装在传动机构及动力转向驱动器壳体上的安装状态下，壳体盖件的背向传动机构及动力转向驱动器壳体的一侧。至少一个部件布置在外侧这一事实意味着外侧总是能够触达以进行可能的维护，使得不必从传动机构及动力转向驱动器壳体移除壳体盖件单元。因此，可以简单地更换控制单元的有缺陷的电子部件。

根据本发明的一个方面，壳体盖件的内侧具有对中套环，该对中套环用于将壳体盖件单元在传动机构及动力转向驱动器壳体上对中，并且控制单元的至少一个部件在径向方向上布置在壳体盖件上的对中套环外部。对中套环使得可以将壳体盖件在传动机构及动力转向驱动器壳体上径向地对中。随后，通过对中可以将驱动轴容易地安装到壳体盖件中。另外，通过所描述的控制单元的布置，实现了从两个相反侧容易的触达。这特别是在以下情况下是有利的：壳体盖件的外侧具有插入开口，控制单元插入到该插入开口中，并且插头连接件以节省空间的方式布置在壳体盖件的与插入开口相反的一侧上。

有利地，壳体盖件具有用于引导驱动轴穿过的开口，并且壳体盖件单元包括马达位置传感器，以便检测被引导穿过壳体盖件中的开口的驱动轴的位置和/或速度。通过将马达位置传感器整合在壳体盖件上，避免了控制单元和马达位置传感器之间费力的线缆引导。

根据本发明，该目的还通过一种用于车辆的转向单元来实现，该转向单元包括转向柱、传动机构和经由传动机构联接至转向柱的动力转向驱动器、一体式传动机构及动力转向驱动器壳体、以及根据本发明的壳体盖件单元。传动机构及动力转向驱动器壳体接纳传动机构和动力转向驱动器、并且具有用于引入动力转向驱动器的安装开口，其中，壳体盖件单元附接至传动机构及动力转向驱动器壳体并且封闭安装开口。

通过使用转向单元，可以放大车辆驾驶员例如经由方向盘施加的转向转矩，这意味着车辆驾驶员使车辆转向所需的要求更低。通常，在已知的单独设计的传动机构壳体和动力转向驱动器壳体中，在组装过程中有必要将两个壳体相对于彼此精确定位。一体式传动机构及动力转向驱动器壳体使得这种复杂且昂贵的定位变得多余。

根据转向单元的一个实施例，传动机构包括蜗轮和驱动轴。用作传动机构的输出驱动齿轮的蜗轮共同旋转地联接至转向柱，并且驱动轴共同旋转地联接至动力转向驱动器的转子，驱动轴设置有蜗杆传动装置并且与蜗轮啮合。所描述的结构允许转矩从动力转向驱动器流向用作输出轴的转向柱。通过位于中间的蜗杆传动装置，降低了马达转速，由此与动力转向驱动器装置的驱动转矩相比，转向柱上的输出转矩增加。

根据本发明的一个方面，驱动轴与蜗杆传动装置合并成一体。以此方式，与两个部分的实施例相比，节省了中间的接头，这意味着降低了制造费用并减少了零件数量。

替代性地，驱动轴设计成两个部分，并且这两个部分共同旋转地联接至彼此。动力转向驱动器的转子同旋转地联接至第一部分，并且第二部分设置有蜗杆传动装置。两个部分的设计进而提供生产灵活性增加的优点。此处，可以简单且廉价地制造转向单元的多种变体，这些变体例如仅在具有不同蜗杆传动装置的传动机构的不同传动比方面彼此不同。

根据本发明的另一方面，驱动轴经由两个轴承单元支撑，动力转向驱动器的转子和蜗杆传动装置布置在驱动轴上、在两个轴承单元之间。由于两个轴承单元之间的距离相对较大，此实施例特别适用于传递高转矩的大功率传动机构。

有利地，转向单元包括密封元件。另外，一体式传动机构及动力转向驱动器壳体具有用于动力转向驱动器的接纳空间和用于传动机构的接纳空间。密封元件安置在驱动轴上、在蜗杆传动装置与转子之间，并且密封元件将两个接纳空间彼此密封。由于两个接纳空间之间的密封，传动机构油不能够从传动机构的接纳空间进入动力转向驱动器的接纳空间。油中可能存在例如呈磨损的传动机构颗粒的形式的污染物，污染物会损坏电动动力转向驱动器。另外，避免了动力转向驱动器的过载，因为传动机构油会限制动力转向驱动器。

附图说明

下文中将使用在附图中示出的示例性实施例来解释本发明，在附图中：

-图1以截面视图示出了根据本发明的转向单元；以及

-图2以分解视图示出了根据本发明的图1的转向单元，除其他方面外，包括传动机构的转向单元的一部分未展示。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的转向单元10，该转向单元具有转向柱12、蜗轮13、传动机构14、驱动轴16、动力转向驱动器18、一件式传动机构及动力转向驱动器壳体20、以及根据本发明的壳体盖件单元22。

转向单元10用于放大转向力或转向转矩，并且因此在弯道行驶时辅助车辆的驾驶员。车辆驾驶因此不必(例如经由车辆的方向盘)施加所有必要的转向力。

为了能够实现这种转向力放大，电动操作的动力转向驱动器18驱动驱动轴16，该驱动轴具有蜗杆传动装置24、并且与蜗轮13啮合。

蜗轮13进而与转向柱12共同旋转地连接。蜗轮13因此用作传动机构14的输出驱动齿轮，并且驱动与蜗轮13共同旋转地联接的转向柱12。于是可以由车辆的更高阶的转向系统来分接转向柱12上的转矩。

为了产生转矩，动力转向驱动器18进而包括定子26和转子28，其中，定子26经由安装开口29而引入传动机构及动力转向驱动器壳体20。在定子26已经连结至传动机构及动力转向驱动器壳体20之后，这两个部件20、26共同旋转地连接至彼此。

转子28进而共同旋转地连接至驱动轴16。在转向单元10操作期间，定子26和转子28相互作用，其方式为使得转矩在转子28中产生转矩，然后将转矩传递到驱动轴16。

在本实施例中，驱动轴16设计为两个部分。第一部分的特征在于其共同旋转地连接至转子28。另外，第二部分设置有蜗杆传动装置24，驱动轴16的第一部分共同旋转地连接至驱动轴16的第二部分。

然而，替代性地，也可以设想驱动轴16设计成一体式的。

驱动轴16可旋转地安装在第一轴承单元与第二轴承单元30、32之间，其中，经由压缩弹簧34向两个轴承单元30、32施加轴向预加载力。

两个轴承单元30、32设计为球轴承，第一轴承单元30由壳体盖件单元22容纳。驱动轴16的第一轴向端部经由第一轴承单元30而支撑在壳体盖件单元22中。

第二轴承单元32由传动机构及动力转向驱动器壳体20容纳、并且进而支撑驱动轴16的第二轴向端部。

传动机构及动力转向驱动器壳体20保护转向单元10的内部部件免受外部环境影响、并且建立转向单元10所有部件的结构性连接。为此目的，传动机构及动力转向驱动器壳体20包括接纳空间36，该接纳空间接纳动力转向驱动器18，并且传动机构14位于接纳空间38中。

为了将两个接纳空间36、38彼此分开，密封元件40安置在驱动轴16上，由此在驱动轴16与传动机构及动力转向驱动器壳体20之间产生密封。密封元件40为此目的而布置在驱动轴16上、在安置在驱动轴16上的转子28与驱动轴16的蜗杆传动装置24之间。

位于传动机构14的接纳空间38中、并且包含可能的污染物的传动机构油不会穿过密封元件40而进入动力转向驱动器18的接纳空间36。

传动机构及动力转向驱动器壳体20设计成一体式的。这意味着动力转向驱动器18和传动机构14具有共同的未分开的壳体，这意味着省去了两个壳体之间例如经由凸缘连接产生的接口。

然而，同时，术语“一体式传动机构及动力转向驱动器壳体20”不排除用于将传动机构14安装到传动机构及动力转向驱动器壳体20中的任何可能必要的壳体划分。然而，这种壳体划分也可以存在于单独形成的动力转向驱动器壳体和单独形成的传动机构壳体的情况下。

壳体盖件单元22包括壳体盖件42、控制单元44、插头连接件45、马达位置传感器46、以及第一轴承单元30。

壳体盖件单元22的任务首先是封闭传动机构及动力转向驱动器壳体20，使得灰尘不能够进入传动机构及动力转向驱动器壳体20内部。可能存在的任何污染物都可能阻塞或损坏传动机构14或动力转向驱动器18。

此外，壳体盖件单元22用于容纳第一轴承单元30并且因此将驱动轴16支撑在壳体盖件42中。

另外，壳体盖件单元22实现了将控制单元44以节省空间的方式整合到壳体盖件中，其中，还实现了壳体盖件42上的均匀的温度分布。

壳体盖件42具有接纳空间48，该接纳空间容纳控制单元44的第一部分50。第一部分50包括控制单元44的较大的电子部件，例如电子滤波电路。

除第一部分50外，控制单元44还具有第二部分52。第二部分52包括控制单元44的另外的电子部件，其中，执行部件划分的方式为使得第一部分和第二部分50、52发出的热量流大致等大。

第二部分52布置在壳体盖件42上以便与第一部分50物理地分开，以便实现上述壳体盖件42上更好地热量分布。另外，两个部分50、52可以在壳体盖件42上尽可能远离彼此布置。

为了将第二部分52容纳在壳体盖件42上，可以在壳体盖件42上设置合适的结构，例如插座或凹槽。

最佳地，控制单元44以结构更精细的方式分成多于两个部分50、52，这些部分可以尽可能均匀地布置在壳体盖件42上。

接纳空间48在径向方向上设置在壳体盖件42的对中套环54外部。

对中套环54由传动机构及动力转向驱动器壳体20的壳体延伸部56容纳并且使壳体盖件42在传动机构及动力转向驱动器壳体20上对中。这与驱动轴16的支撑相关，因为支撑是经由壳体盖件42提供的。

壳体盖件42具有外侧58和内侧60，其中，外侧58被限定为使得当壳体盖件单元22安装在传动机构及动力转向驱动器壳体20上时，外侧背向传动机构及动力转向驱动器壳体20。内侧60与外侧58相反，并且当壳体盖件单元22安装好时，内侧面向传动机构及动力转向驱动器壳体20，参见图2。

接纳空间48可从外侧58自由地触达，使得可以从外侧58插入控制单元44的第一部分50。

除外侧58之外，接纳空间48完全包围控制单元44的第一部分50，使得第一部分最佳地整合在壳体盖件单元22中。由此，可以经由壳体盖件42将在操作中产生的热量很好地带走。

另外，壳体盖件单元22具有可自由触达的插头连接件45，该插头连接件布置在壳体盖件42的内侧60、在接纳空间48的区域中。

插头连接件45用于向控制单元44和动力转向驱动器18提供电力。此外，可以将数据传输到车辆的更高阶电子设备。

马达位置传感器46附接至壳体盖件单元22的外侧58。与布置在驱动轴16的端部处的传感器目标62一起，可以确定驱动轴16的速度和位置。

为了精确测量马达速度并且简单地触达马达位置传感器46和传感器目标62，这些部件布置在壳体盖件42的外侧58上。壳体盖件48具有开口64以将驱动轴16引导穿过到外侧58。

马达位置传感器46连接至控制单元44，使得控制单元44可以调节驱动轴16的速度和/或位置。为此目的，控制单元44向动力转向驱动器18提供必要的动力。

接纳空间48尤其通过以下事实形成：壳体盖件42在内侧60具有隆起，该隆起从外侧58形成接纳空间48。