CN101272929A - 具有托架管的传动-驱动单元及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尤其用于调节汽车中活动部件的传动－驱动单元(10)，该传动－驱动单元(10)具有驱动装置(42)，该驱动装置通过输出元件(40)驱动支承在主轴上的驱动轮(18)，而且驱动轮(18)可旋转地支承在托架管(14)中，托架管具有用于将碰撞力导出的固定装置(54)的插口(52)，其中在托架管(14)的轴向端部(60)和插口(52)之间可以固定至少一个用于机械增强托架管(14)的可事后单独装配的圆形或环形的支撑元件(62)。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分所述的具有托架管的传动-驱动单元以及其制造方法，该传动-驱动单元尤其用于调节汽车中可活动的部件。
背景技术
EP 0 759 374 A2公开了一种用于调节汽车中座椅的装置，该装置可以吸收相对于正常工作状态显著更大的力。这样的力可以例如由交通事故造成。在此重要的是，汽车座椅保持牢固地与车身连接，从而确保为乘客设置的保护措施(安全带、安全气囊)的功能。在上述装置中，容纳丝杠的螺纹螺母与车身牢固地连接。丝杠由电动机通过蜗轮蜗杆传动装置驱动，该电动机本身牢固地与座椅连接。蜗轮蜗杆传动装置的传动装置壳体由塑料制成，并且通过另一个壳体件与驱动马达连接。如果驱动马达运行，那么丝杠转动并且传动装置壳体包括驱动马达和座椅相对于螺纹螺母移动。为了例如在撞车事故中阻止传动装置壳体从丝杠上脱落，设置附加的金属的U形的支撑部件，该支撑部件通过铰接的固定螺栓将传动装置壳体与驱动马达连接，并且以此与座椅连接。如果由塑料制成的传动装置壳体不能经受住高的能流，那么借助于附加的螺纹螺母通过金属的支撑部件来保持该传动装置壳体。该设计方案的缺点是，除了完整的传动装置壳体还需要耗费的支撑结构，该支撑结构增加了部件的数目并且要求附加的结构空间。
EP 1 223 073 A2公开了一种主轴驱动装置，在该主轴驱动装置中为了吸收碰撞力将附加的支撑元件插入传动装置壳体中。在另一个实施例中，将支撑盘布置在浇注的蜗轮中，从而在必要时阻止主轴从传动装置壳体中拔出。该设计方案的缺点在于，为了不同的碰撞要求需要分别改造整个传动装置壳体和/或蜗轮。对于非常高的负载，例如将附加的支撑轴环布置在传动装置壳体周围。该结构上的变化同时带来高的工具成本，由此，主轴驱动装置与不同的碰撞要求的匹配带来高的成本。
发明内容
具有独立权利要求所述特征的按本发明的传动-驱动单元以及其按本发明的制造方法具有以下优点，即通过将主轴的驱动轮布置在托架管中提供了单独的标准化的组件，该组件独立于驱动装置。通过省去传统的传动装置壳体，传动-驱动单元可以作为模块化的堆砌式结构非常灵活地匹配不同的强度要求，在传统的传动装置壳体中驱动装置的输出元件和主轴的驱动轮共同布置在封闭的壳体中。在此，总是可以使用相同的驱动装置，因为用于传递驱动力矩的机械接口对于不同的碰撞要求保持相同。因为所有的碰撞力由托架管吸收并且导引到固定装置上，所以只将托架管匹配不同的强度要求。通过使用标准化的托架管，必要时在该托架管上模制不同的支撑元件，非常廉价地实现了主轴驱动装置的非常高的灵活性。在此，圆柱形支撑元件可以优选地完全独立于主轴和其驱动轮在托架管中的装配而事后添加到托架管上。试验显示，在碰撞情况中在托架管上在用于固定装置的插口和托架管相应的轴向端部之间出现最高的负荷。因此，可以特别有效地提高碰撞强度，方法是借助于支撑元件至少在插口和托架管的与该插口最靠近的轴向端部之间加强托架管。在此，力导入优选均匀地分布在托架管的整个圆周上。
通过在从属权利要求中提出的措施获得在独立权利要求中所述特征的优选的扩展方案和改进方案。如果支撑元件例如具有圆形的凹处，那么支撑元件可以非常简单地固定在圆形托架管的外圆周面上，从而使其稳定。在支撑元件为外环的实施方式中，该外环也可以在主轴装配之前装配到托架管上。该实施方式也特别适合于深穿的主轴，其中主轴在两个轴向端部上从托架管中伸出。
在作为替代方案的实施方式中，支撑元件在托架管内固定在内壁表面上，从而使其增强。在此，支撑元件构造成内环或完整的盘，其中支撑盘更强地使托架管稳定。这些不同种类的支撑元件可以根据所要求的强度要求非常简单地与标准托架管连接。内置的支撑元件的另一个优点是不产生附加的任务，也就是说支撑元件位于本来就需要的结构空间的内部而且不造成附加的干扰的棱边。
支撑元件可以特别简单地以螺纹拧入托架管或拧在托架管上。为此，托架管至少在插口和与之更靠近的轴向端部之间的区域内在其外圆周面和/或其内壁上具有相应的螺纹，该螺纹啮合在支撑元件的相应的螺纹中。作为替代方案，支撑元件具有自开槽或者自剪切的螺纹，该螺纹在装配到托架管中时在托架管中形成相应的配合螺纹。
在作为替代方案的实施方式中，支撑元件也可以粘在托架管上、焊接在托架管上或者借助于冷成形与托架管压制在一起。在这些连接方法中，托架管和支撑元件也可以与环形的横截面有偏差。
由于托架管的模块化的构造，标准托架管可以由可良好成形的深冲金属制成，而且为产生高碰撞强度，支撑环由相应更坚固的材料制成，例如由强化的钢制成。
用于将主轴驱动装置连接到汽车上的广泛使用的客户接口是固定螺栓，该固定螺栓可以可旋转地支承在托架管的洞状的插口内。在此，例如作用在座椅上的碰撞力通过插口中的固定螺栓传递到托架管上。通过将固定装置构造成铰链栓，将主轴铰接地支承在要被调节的部件和车身之间，这实现了调节运动更高的自由度。
在此特别有利的是，支撑元件轴向插到托架管上或托架管内，直到该支撑元件轴向至少在外力作用时靠在固定螺栓上。由此，力直接从固定螺栓传递到支撑元件上，以此，主轴可以以其驱动轮保持在托架管内。
主轴可以非常有利地支承在托架管内，方法是支承在主轴上的驱动轮具有轴向的突起，该突起再次容纳在托架管和/或固定在托架管内的轴承盖的盆状的轴承座内。盆状的轴承座可以同时径向地和轴向地支承主轴。如果所述至少一个轴承盖由塑料制成，那么该轴承盖可以以最小的摩擦例如与主轴的球状的金属的轴向止挡共同作用。
在一种优选的实施方式中，具有用于固定装置的插口的支承在托架管内的主轴是预装配的第一组件，该组件可以借助于耦合装置非常简单地与标准化的驱动装置耦合，例如与具有电枢螺杆的电动机耦合。在此，驱动装置的用于力传递的输出元件通过托架管中相应的开口抓到主轴的驱动元件上。因为托架管中的凹处较小，所以托架管可以吸收相当大的力，而不会将主轴从托架管中拔出。以此，在按本发明的传动-驱动单元中没有传统的共同包括驱动装置的输出轮以及传动装置的驱动轮的传动装置壳体，而是很大程度上封闭的托架管，借助于耦合装置将输出元件相对于托架管进行固定。为了固定耦合装置，在托架管上例如开槽出另外的成型部位，为了固定，将耦合装置的相应的固定件啮合到该成型部位中。在此，驱动装置以其输出元件完全位于在碰撞情况中出现的能流外。
如果支撑元件相对于固定装置沿轴向张紧，那么支撑元件为了其固定在托架管上而直接紧抓在托架管中。由此取消支撑元件的附加的固定过程，例如借助于粘贴、焊接或者材料变形。力可以从固定元件没有轴向间隙地传递到支撑元件上，并且以此传递到托架管上，方法是支撑元件在预应力下靠在固定元件上。
在此，优选将支撑元件制造成圆形的张紧轮，该张紧轮在其整个圆周上具有夹抓到托架管的壁中的棱边。如果将棱边锋利地进行构造，那么棱边会不可移动地埋到管壁中。在该实施方式中，省去了将螺纹模制在支撑元件和/或托架管上。
为了实现相对于固定装置的轴向预紧，盘状的张紧轮在其外部的径向区域内轴向地离开固定装置地形成。由此，外棱边可以在装配张紧轮时更简单地啮合到托架管的材料中，其中将张紧轮的中间区域朝固定装置挤压。这样的支撑元件可以非常廉价地作为弯曲冲压件制造。
对于更高的强度要求，可以根据需要在托架管中轴向并排地固定多个张紧轮，使得所有装配的张紧轮在其圆周上参与到将力传递到托架管上。张紧轮可以通过其盘状的造型形状配合地相互堆叠，从而张紧轮面状地相互靠着并且相对于变形相互稳定。
此外，可以在所述至少一个支撑元件和固定装置之间插入力传递盘，该力传递盘例如具有比支撑元件更高的形状稳定性。由此，可以将例如螺栓状的固定装置的力传递到更大的圆形表面上，并且传递到支撑元件上。由此，轴向作用的力传递到大表面上并且以此均匀地传递到支撑元件的整个圆周上。
根据独立权利要求16所述的按本发明的制造方法具有这样的优点，即独立于驱动装置的装配实现组件与托架管的装配。由此，可以以简单的方法在固定件装配在托架管上之后借助于支撑元件使托架管关于所要求的强度要求进行适配。这样的在其中也可以使用不同驱动装置的堆砌式结构是非常廉价以及客户友好的。
支撑元件在其形状和材料方面可以非常方便地进行变化，而不必由此改变传动-驱动单元的结构和装配过程。
通过构造成张紧轮的支撑元件的按本发明的装配方法，在一个过程步骤中在插入张紧轮的同时实现张紧轮在托架管中可靠的固定。在此，将张紧轮以预先确定的挤压力轴向地朝固定装置挤压，由此，张紧轮在轴向预应力下紧抓在托架管的壁表面内。在此，根据强度要求可以在一个操作步骤中装配一个或多个张紧轮。
附图说明
在附图中示出了按本发明的传动-驱动单元的不同的实施例，并且在下面的描述中进行详细解释。其中：
图1是按本发明的传动-驱动单元的剖面图；
图2是具有托架管的可单独装配的组件的侧视图；
图3是图2的组件的剖视图；以及
图4是按图2的另一实施方式的剖面图。
具体实施方式
在图1中示出的传动-驱动单元10由第一结构单元12组成，在该结构单元中，具有布置在其上的驱动轮18的主轴16支承在托架管14中。托架管14例如借助于深冲制造，并且在端部区域20上具有用于驱动轮18的盆状的轴承座22。主轴16通过盆状的轴承座22中的开口24从托架管14中伸出，并且例如通过没有示出的螺纹螺母与车身连接。在该实施例中，另一个主轴端部26位于托架管14内部，并且借助于固定在托架管14内部的轴承盖28进行轴向和径向支承。主轴端部26例如具有球状的止动面30，该止动面轴向靠在盆状的轴承盖28中。具有提高的强度的止动盘32可以可选地布置在轴承盖28中。驱动轮18在本实施例中构造成蜗轮19，该蜗轮19为了径向支承具有轴向的突起34。驱动轮18例如由塑料直接喷射到主轴16上，并且具有与驱动装置42的输出元件40啮合的齿部36。驱动装置42是电动机43，并且借助于耦合装置44与第一组件12连接。托架管14为了相对于耦合装置44进行定位具有成型部位46，耦合装置44的相应的固定元件48啮合在该成型部位中。为了将驱动装置42的扭矩传递到单独的组件12上，托架管14具有径向的凹处50，输出元件40啮合在该径向的凹处50中。输出元件40例如是螺杆39，该螺杆39布置在电动机43的电枢轴41上。此外，实际上形成用于所述单独的组件12的壳体的托架管14具有插口52，固定装置54-例如铰链栓55-可以插入该插口52中。用该固定装置54将托架管14铰接地与汽车中要被调节的部件58进行连接，该要被调节的部件例如是没有详细示出的座椅或者座椅部件，该座椅部件相对于另一个座椅部件进行调节。
支撑元件62在插口52和托架管14的更靠近该插口52的端部60之间固定在托架管14上。第一支撑元件62是靠在托架管14的外圆周面66中的外环64。在托架管14的内部，另一个支撑元件62是靠在托架管14内壁70上的圆盘68。在上半图中，支撑元件62例如通过焊缝72与托架管14连接。下半图示出了借助于压制部位74通过塑性的材料变形对支撑元件62进行固定。
如果在撞车事故中拉力80沿轴向76作用到主轴16上，那么主轴16通过驱动轮18支撑在托架管14的盆状的轴承座22中。拉力80通过托架管14传递到固定装置54上，由此在插口52和托架管14的端部60之间出现了高的材料应力。该提高的力由一个或多个支撑元件62吸收，这些支撑元件由此提高了托架管14的无破坏的动力吸收。由此，在碰撞情况中将主轴端部26保留在其按规定的位置上，并且以此也将要被调节的部件58保留在其按规定的位置上。
图2和图3示出了主轴驱动装置10的另一个实施例，在该实施例中支撑元件62具有螺纹78，该螺纹78与托架管14的相应的配合螺纹79共同作用。在此，支撑元件62沿轴向76插到托架管14上或托架管14内，直到固定装置54轴向地支撑在支撑元件62上。在图3的剖视图(沿图2的III-III)中可以看出，在托架管14上不仅模制了外螺纹79，还模制了内螺纹79，支撑元件62简单地拧在外螺纹上或者拧入内螺纹中。靠在内壁70上的支撑元件62是内环65，该内环65例如也被伸入式主轴16穿过。在借助于螺纹78固定支撑元件62时，力80通过螺纹78、79在托架管14的整个圆周上导引到托架管14上，由此避免在插口52的区域中局部应力过高，并且一起使用托架管14的到目前为止没有负载的区域。
在另一种变型方案中，支撑元件62具有自剪切的螺纹78，该螺纹在旋入托架管14时成型在配合螺纹79中。固定装置54在该例子中轴向靠在轴承盖28上，从而作用在主轴16上的压力也由固定螺栓54吸收。轴承盖28在该实施例中在其整个轴向长度29上具有恒定的外直径，由此提高其机械稳定性。为了扭矩传递，凹处50在托架管14中构造成矩形的，使得螺杆39可以与驱动轮18啮合。在图2和3中仅仅示出了单独的组件12，该组件可以完全独立于驱动装置42进行装配。然后通过成型部位46将耦合装置44装配到预先装配的组件12上，该耦合装置为了力矩传递将驱动装置42相对于托架管14进行固定。支撑元件62的装配可以例如在单独的组件12装配结束时进行，或者在传动-驱动单元10完全组装后才进行。如果支撑部件62是外环64，那么该支撑部件可以在主轴16导入托架管14之前事先装配到托架管14上。
在图4中示出了另一个实施例，在该实施例中支撑元件62是张紧轮81。此时，支撑元件62形成圆盘68，该圆盘68在径向外面的边缘区域83上轴向远离固定装置54。由此，将支撑元件62构造成具有平坦的中间区域86和折弯的外部的边缘区域83的盘状。支撑元件62在其外圆周82上具有棱边84，该棱边84在装配好的状态中埋在托架管14的内壁70中。在此，棱边84可以例如具有90°的角度，或者例如与构造成锋利的棱。在图4中，例如三个张紧轮81轴向相互紧靠地装配在托架管14中，其中每个张紧轮81分别以其棱边84紧抓在托架管14中。在支撑元件62和固定装置54之间布置力传递盘88，该力传递盘88比支撑元件62构造得更稳定。力传递盘88例如具有较大的厚度94，或者由更坚固的材料制成。由此，由铰链栓55线状地传递到力传递盘88上的力大面积地传递到圆形的支撑元件62上。由此确保作用的轴向力80均匀地传递到支撑元件62的整个圆周82上。此时，力传递盘88例如不是径向固定在托架管14上，而是松动地插到托架管14中。在轴向装配张紧盘81时，将张紧盘朝力传递盘88进行挤压，并且又将力传递盘88朝固定装置54进行挤压。以此，张紧盘81的中间平坦的区域86支撑在固定装置54上，其中借助于张紧盘81的压入力预先确定预应力。
在主轴16上布置主轴螺母90，该主轴螺母90与要被调节的部件58连接，例如与汽车座椅连接。在碰撞情况中，拉力80通过要被调节的部件58作用到主轴16上，由此在托架管14和固定装置54之间出现高的力。为了避免例如拔出固定螺栓54，由固定螺栓55作用的力98通过支撑元件62的圆周82均匀地传递到托架管14的端部60上。
需要补充说明的是，关于在附图中示出的实施例以及说明，各个特征相互之间可以有多种组合方案。例如托架管14可以以不同的方法进行制造并且具有不同的具体的成型部位。托架管14也可以构造成光滑的圆柱形管，而不是模制的盆状的轴承座22，在圆柱形管中布置两个单独的轴承盖28用来支承主轴16。主轴16优选地通过支承在其上的驱动轮18得到支承，但主轴在一种变型方案中也可以借助于直接模制在主轴16上的支承面得到支承。同样，本发明不限制于使用铰链栓55作为固定装置54，而是托架管14也可以具有用于固定在车身/调节部件58上的其它类型的插口52。深穿的主轴16也可以例如支承在托架管14中，其中两个盆状的轴承座22具有开口24，主轴16通过该开口24伸出。力矩传递不限制于蜗轮蜗杆传动装置19、39，而是也可以例如借助于圆柱齿轮传动装置来传递。支撑元件62的形状和材料选择根据强度要求来选择，其中根据需要可以固定一个或多个支撑元件62。托架管14的横截面不限制于圆形，然而在托架管14构造成圆柱形时支撑元件62可以简单地构造成附加的底面或壁增强件。
Claims (18)
1.尤其用于调节汽车中活动部件(58)的传动-驱动单元(10)，该传动-驱动单元(10)具有驱动装置(42)，该驱动装置通过输出元件(40)驱动支承在主轴(16)上的驱动轮(18)，而且驱动轮(18)可旋转地支承在托架管(14)中，托架管具有用于将碰撞力导出的固定装置(54)的插口，其中在托架管(14)的轴向端部(60)和插口(52)之间可以固定至少一个用于机械增强托架管(14)的可事后单独装配的圆形或环形的支撑元件(62)。
2.按权利要求1所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)是靠在托架管(14)的外圆周面(66)上的外环(64)。
3.按权利要求1或2所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)是靠在托架管(14)的内壁表面(70)上的内环(65)或圆盘(68)。
4.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)可以借助于尤其是自开槽的螺纹(78)与托架管(14)连接。
5.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)可以通过焊接、粘贴或塑性的材料变形与托架管(14)连接。
6.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)的材料-优选强化钢-具有比托架管(14)的材料更高的强度，托架管尤其作为金属的深冲件进行制造。
7.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述插口(52)是托架管(14)中的径向通孔，可以将固定螺栓(55)插到该通孔中作为固定元件(54)，该固定螺栓又可以固定在车身或者要被调节的部件(58)上。
8.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述固定元件(54、55)在其装配后轴向靠在支撑元件(62)上。
9.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述驱动轮(18)借助于至少一个具有盆状的轴承座(22)的轴承盖(28)径向地以及轴向地支承在托架管(14)中，其中所述轴承盖(28)优选由塑料制成。
10.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述驱动装置(42)借助于耦合装置(44)与托架管(14)连接，该托架管为了将输出元件(40)啮合到驱动轮(18)中而具有径向的成型部位(46)。
11.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)朝固定装置(54)张紧地夹紧在托架管(14)上。
12.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述支撑元件(62)是张紧轮(81)，该张紧轮在其整个圆周(82)上以棱边(84)埋入托架管(14)的内壁表面(70)中。
13.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，所述张紧轮(81)具有外部的边缘区域(83)，该外部的边缘区域轴向远离固定装置(54)，其中张紧轮(81)尤其作为弯曲冲压件(96)制造。
14.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，多个相同的支撑元件(62、81)轴向相互抵靠着固定在托架管(14)上。
15.按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)，其特征在于，在所述至少一个支撑元件(62)和固定装置(54)之间布置力传递盘(88)，该力传递盘将由固定装置(54)作用的力(98)传递到所述至少一个支撑元件(62)上。
16.用于制造按上述权利要求中任一项所述的传动-驱动单元(10)的方法，其特征在于，首先将主轴(16)连同驱动轮(18)以及支撑元件(62)装配到托架管(14)上作为单独的结构单元(12)，然后借助于耦合装置(44)将驱动装置(42)固定在托架管(14)上。
17.按权利要求16所述的方法，其特征在于，对于传动-驱动单元(10)的不同强度要求总是使用统一的标准托架管(14)，在标准托架管上根据其要求固定堆砌式结构的不同稳定性的支撑元件(62)或者不同数量的相同的支撑元件(62)。
18.按权利要求18所述的方法，其特征在于，将支撑元件(62)推入托架管(14)中并且在预应力下将其朝固定元件(54)挤压，其中所述支撑元件(62)独立地通过紧抓在托架管(14)中防止逆着推入方向(85)移动。
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