CN101365898B - 具有轴向间隙补偿的传动-驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动-驱动单元，其包括轴(2)和壳体部件(5)，其中在轴(2)的端部和壳体部件(5)之间布置用于补偿轴(2)的轴向间隙的补偿元件(4)，其特征在于，所述补偿元件具有基本上圆柱形的形状并且在预张紧状态中可以沿径向扩张，从而使外直径放大，以此将预张紧力(FR)沿轴向(X-X)施加到轴(2)上。

Description

具有轴向间隙补偿的传动-驱动单元
技术领域
本发明涉及一种具有用于轴的轴向间隙的轴向间隙补偿的传动-驱动单元。
背景技术
为了避免或者调整伺服电动机或传动装置中、例如主轴传动装置中的轴的轴向间隙，在运作中出现的轴向力会引起轴的间隙。然而应该尽可能抑制该间隙，其中优选如此设计轴向间隙调整，即该轴向间隙调整在部件的使用寿命期间即使有磨损也可供使用。例如由DE 10114453A1公开了一种传动-驱动单元，其中轴的轴向间隙补偿通过缓冲件实现，该缓冲件布置在盆状套筒元件的外圆周上。在此，轴的端部定位在盆状套筒元件内。
其它已知的用于补偿轴向间隙的方案是例如设置调节螺栓，该调节螺栓与轴进行同轴布置并且可以如此长地进行调节，直到轴不再具有轴向间隙。此外已知在轴的端部和支撑部件之间布置补偿片，其中补偿片根据轴的存在的轴向间隙从大量具有不同厚度的补偿片中选出。但是在此必须保有非常大量的不同的补偿片。
发明内容
与此相对，按本发明的传动-驱动单元包括轴和支撑部件，其中在轴的端部和支撑部件之间布置用于补偿轴的轴向间隙的补偿元件，其特征在于，所述补偿元件具有基本上圆柱形的形状并且在预张紧状态中可以沿径向扩张，从而使外直径放大并且将预张紧力沿轴向施加到轴上，其中，所述补偿元件以如下方式布置在所述轴以及所述支撑部件之间，使得所述轴的轴向垂直于所述补偿元件的轴向，所述补偿元件能够施加沿着所述轴的轴向作用的径向力。按本发明的传动-驱动单元具有以下优点，即该传动-驱动单元可以提供自动调节的轴向间隙补偿。在此，在传动-驱动单元的整个使用寿命期间，不仅可以在新状态中而且可以在由使用引起磨损时确保轴的轴向间隙的补偿。因此，按本发明不必保有大量不同厚度的补偿片并且可以省去用于选择正确补偿片的对轴向间隙进行的耗费的测量过程。按本发明，这通过设置用于补偿轴向间隙的补偿元件来实现，该补偿元件布置在止动轨道和支撑部件例如壳体件之间，其中补偿元件具有基本上圆柱形的形状并且可以沿径向扩张。因此，补偿元件可以沿径向将预张紧力施加到电枢轴上。因此，基本上圆柱形的补偿元件如此布置在轴和壳体部件之间，使得轴的轴向垂直于基本上圆柱形的补偿元件的轴向。
补偿元件的调整力优选地垂直于轴的轴向或者说垂直于作用在轴上的轴向力。由此避免作用在轴上的轴向力和补偿元件的调整力之间相互影响，从而阻止由补偿元件的调整力引起的轴的移动，例如在缺少作用在轴上的轴向力时。
补偿元件特别优选的是螺旋盘。螺旋盘优选地由金属材料制成并且可以径向收缩用于张紧。此时，在张紧螺旋盘时尤其减小了外直径，从而可以特别轻易和简单地装配。当装配螺旋盘时，张紧的螺旋盘可以轻易地释放，并且由于其固有弹性，螺旋盘试图再次回到其松弛的原始状态中，其中螺旋盘的外直径再次放大。由此，以简单的方式借助于螺旋盘实现了自动调节的轴向间隙补偿。
按本发明的一种优选的设计方案，螺旋盘由扁平金属带构成并且具有至少两个螺旋。在此如此设计螺旋，使得螺旋相互接触。由此，在各个螺旋之间作用有摩擦，以此可以提供螺旋盘的更大的径向力。
为了确保螺旋盘的正确定位，螺旋盘优选地包括向外突出的定位区，该定位区支撑在支撑部件或者类似部件上。螺旋盘的定位区优选地布置在支撑部件的凹槽中或者支撑在形成在支撑部件上的凸肩上。
按本发明另一种优选的设计方案，补偿元件是由弹簧丝制成的螺旋弹簧。可以特别简单并且廉价地提供该螺旋弹簧。
进一步优选的是设置具有止挡面的止挡元件，其中止挡元件布置在补偿元件的指向轴的一侧上。在此，止挡面与轴的中轴线成不等于90°的角度进行布置。
补偿元件优选的是由弹簧丝制成的圆柱弹簧。
进一步优选的是在轴的端部和补偿元件之间布置止动盘。在此，按本发明可以通过使用补偿元件来使用具有预先确定厚度的止动盘，而不必保有大量不同的止动盘，补偿元件用来补偿可能存在的轴向间隙。
按本发明的传动-驱动单元优选是具有直接布置在电枢轴上的传动部分的电机，该传动部分例如是蜗轮蜗杆传动装置。电机优选地是电动机，并且优选地在汽车的舒适驱动装置(Komfortantrieb)中使用，例如在电动汽车玻璃升降器、电动汽车滑动天窗、电动座椅调节装置等中使用。
附图说明
下面参考附图对本发明的实施例进行详细描述。其中：
图1是按第一实施例的传动-驱动单元在装配期间的示意俯视图；
图2是沿图1的线A-A的示意剖面图；
图3是图1的传动-驱动单元在装配好的状态中的示意俯视图；
图4是沿图3的线B-B的示意剖面图；
图5是图1的传动-驱动单元在出现磨损时的示意俯视图；
图6是沿图5的线C-C的示意剖面图；
图7是按本发明第二实施例的传动-驱动单元的示意俯视图；以及
图8是按本发明第三实施例的传动-驱动单元的剖面图。
具体实施方式
下面参考图1到6对按本发明第一实施例的传动-驱动单元1进行描述。
传动-驱动单元1包括具有轴2的电动机，在该轴上布置了蜗轮蜗杆传动装置3。在此，轴2是电动机的电枢轴。正如尤其从图2中可以看出的，在轴的端部上布置了球体7或者说球状的轴向突起，该球体或者说球状的轴向突起也可以例如构造成拱顶并且形成点状的轴向支承。
轴2布置在壳体部件5中。此外，为了补偿轴2的轴向间隙，将补偿元件4沿轴2的轴向X-X进行设置。在此，将补偿元件4布置在轴3端部上的止动盘6和壳体部件5之间，在这个实施例中轴3端部由球体7构成。壳体部件5用作补偿元件的支撑部件。正如尤其从图1中看出的，在壳体部件5中形成带有第一支撑面5a和第二支撑面5b的凹槽5c。在此，将第一支撑面5a垂直于第二支撑面5b进行设置。
补偿元件4是由扁平金属带制成的螺旋盘。正如从图1中看出的，补偿元件4具有指向外的定位区4a和指向内的预张紧区4b。在此，定位区4a或者说预张紧区4b分别由扁平带材料的端部形成。补偿元件4基本上具有圆柱形的形状。在此，相对于轴2如此布置补偿元件4，即该补偿元件4的轴向Y-Y垂直于轴的轴向X-X(参见图2)。
补偿元件4可以施加沿轴2的轴向X-X作用的径向力FR(参见图3)。
此外，在球体7和补偿元件4之间布置止动盘6，该止动盘在装配好的状态中夹紧在轴2的端部和补偿元件4之间。此外，在壳体部件5中形成凹槽8，在该凹槽中布置补偿元件4的定位区4a。凹槽8以此一方面使装配变得简单，并且另一方面确保补偿元件4总是正确定位。
图1示出了补偿元件的装配状态。此外，由预张紧区4b将补偿元件4卷起并且预张紧，其中拧紧扭矩MA施加在补偿元件MA上。正如从图1中可以看出的，拧紧扭矩以顺时针方向进行施加。由此，补偿元件4的外直径从原始状态减小到外直径D1，在原始状态中补偿元件4是松弛的。补偿元件4的预张紧优选地在补偿元件4布置在壳体5中时实施，因为那时定位区4a已经布置在凹槽8中了。这使得补偿元件的预张紧过程变得简单。当补偿元件4如图1所示预张紧时，止动盘6可以轻易地插到轴2和补偿元件4之间。需要补充说明的是，关于装配过程当然也可以首先装配止动盘6而不装配补偿元件4，并且将补偿元件4在传动-驱动单元1外进行预张紧，从而使其具有小的外直径D1并且随后将其进行装配。
由此当将传动-驱动单元1的所有部件装配好时，取消补偿元件4的预张紧，从而使补偿元件变得松弛。由此，将径向力FR施加到止动盘6上，并且将止动盘6朝轴2的球体7挤压(参见图4)。此时，补偿元件4的外直径增大到D2，如在图3中所示。补偿元件4由此将不断施加的预张紧力施加在止动盘6上，并且以此也施加在轴2上。此时，补偿元件4支撑在壳体部件5的第一和第二支撑面5a、5b上。通过补偿元件4的松弛过程产生额定扭矩MN，由此在补偿元件4上产生调整力FN。该调整力FN切向地作用在补偿元件4和止动盘6之间的接触点上，从而可能作用在轴2上的轴向力FA垂直于调整力FN(参见图3)。由此尤其阻止了由于补偿元件4的预张紧力而在对补偿元件4用轴向力FA进行加载时引起轴2的移动。此外，基本上呈圆柱形的补偿元件4实现了结构空间最优化，因为通过补偿元件4的旋转运动提供了径向的预张紧力。
当由于较长时间运转而在部件上出现磨损时，尤其涉及部件的轴向长度时，按本发明的补偿元件4可以独立地提供对于轴向间隙的补偿。在图5和6中示例性地示出了在止动盘6上的磨损V。如果没有按本发明的补偿元件4，会以此产生磨损V的尺寸的轴向间隙。然而由于磨损V，补偿元件4实现进一步的旋转运动，从而使得补偿元件4的外直径扩大到D3，其中D3＝D2+V。由此，在部件之间不存在沿轴的轴向X-X的间隙。
正如从图1、3和5的比较中可以看出，补偿元件4以此沿顺时针预张紧，并且通过沿逆时针扩大其直径而松弛。这也通过预张紧区4b在图1、3和5中的各个位置可以看出。补偿元件外直径的扩大在此总是提供沿轴向X-X作用的径向力FR，该径向力负责补偿传动-驱动单元1的可能由磨损引起的间隙。
因为补偿元件4由卷起的扁平材料制成，所以在各个接触的螺旋之间相应地作用有摩擦，从而可以在每个位置中将足够的径向力FR施加到轴2上。
因此为了在传动-驱动单元的整个使用寿命期间确保补偿元件4的可靠的功能，仅仅必须如此对补偿元件4进行预张紧，从而可以分别通过扩大外直径来补偿在新状态中的公差和可能出现的最大磨损。
下面参考图7描述按本发明第二实施例的传动-驱动单元1，其中相同的或者说功能相同的部件用与第一实施例中相同的附图标记表示。
第二实施例基本上与第一实施例相应，其中与之的区别在于设置了止挡元件9。止挡元件9包括两个楔形坡道，该坡道布置在止动盘6上。止挡元件9具有止挡面9a，该止挡面与轴2的中轴线X-X成角度α地进行布置。在此，角度α大约为60°。通过设置止挡元件，在图7中以箭头F表明的力作用点的数量增加到四个。因为止挡元件9布置在止动盘6上，所以必须确保止动盘6以正确的定向装配在传动-驱动单元1内。
图8示出了按本发明第三实施例的传动-驱动单元1。相同的或者说功能相同的部件再次用与先前的实施例中相同的附图标记表示。
与第一实施例不同的是，在第三实施例中设置圆柱弹簧作为补偿元件4，该圆柱弹簧由弹簧丝制成。如在第一实施例中示出的螺旋盘一样，可以通过将扭矩施加到金属丝上将圆柱弹簧在一定程度内进行预张紧，从而减小圆柱弹簧的外圆周。在此，外圆周的改变尤其取决于弹簧丝的种类、螺旋的数量、弹簧丝的刚性、弹簧丝的厚度等。再次将补偿元件4以垂直于轴向X-X的圆柱轴线Y-Y进行装配，并且在预张紧状态中装入并且随后将其松弛，从而可以将持续的径向力施加到止动盘6上。在其它方面，该实施例与第一实施例相应，从而可以参考在第一实施例中给出的描述。

Claims (12)

1.传动-驱动单元，其包括轴(2)和支撑部件(5)，其中在轴(2)的端部和支撑部件(5)之间布置用于补偿轴(2)的轴向间隙的补偿元件(4)，其特征在于，所述补偿元件(4)具有基本上圆柱形的形状并且在预张紧状态中可以沿径向扩张，从而使外直径放大并且将预张紧力(FR)沿轴向(X-X)施加到轴(2)上，其中，所述补偿元件(4)以如下方式布置在所述轴以及所述支撑部件之间，使得所述轴(2)的轴向(X-X)垂直于所述补偿元件的轴向(Y-Y)，所述补偿元件能够施加沿着所述轴(2)的轴向(X-X)作用的径向力。
2.按权利要求1所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述补偿元件(4)的调整力(FN)垂直于轴(2)的轴向(X-X)。
3.按权利要求1或2所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述补偿元件(4)是螺旋盘。
4.按权利要求3所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述构造成螺旋盘的补偿元件(4)由扁平金属带或弹簧丝构成并且具有至少两个螺旋。
5.按权利要求4所述的传动-驱动单元，其特征在于，相邻的螺旋相互接触。
6.按权利要求3所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述螺旋盘包括指向外的定位区(4a)，该定位区支撑在支撑部件(5)上。
7.按权利要求6所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述支撑部件(5)具有凹槽(8)或具有在其上支撑补偿元件(4)的定位区(4a)的凸肩。
8.按权利要求1或2所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述补偿元件(4)是圆柱弹簧。
9.按权利要求1所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述传动-驱动单元包括具有止挡面(9a)的止挡元件(9)，其中所述止挡元件(9)布置在补偿元件(4)的指向轴(2)的一侧上，并且所述止挡面(9a)相对于轴(2)的中轴线(X-X)以一个角度(α)进行布置，其中该角度(α)不等于90°。
10.按权利要求1所述的传动-驱动单元，其特征在于，在所述轴(2)的端部和所述补偿元件(4)之间布置止动盘(6)。
11.按权利要求1所述的传动-驱动单元，其特征在于，在所述轴(2)上布置传动部件(3)。
12.按权利要求1所述的传动-驱动单元，其特征在于，所述轴(2)是电动机的电枢轴。
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