CN101443522A - 具有主轴传动机构的调整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有主轴传动机构(11)的调整装置(3)，或主轴促动单元，其特别用于自动地促动机动车(1)的车门(2)，该主轴传动机构(11)包含通过电马达驱动装置(100)旋转的主轴(13)和主轴螺母(15)，该主轴螺母在主轴(13)旋转时沿着主轴(13)的纵向轴线(16)在引导部(24)中从收缩的不工作位置移位至延伸位置中。引导件(26)的侧向壁(25)内设置有沿轴向方向延伸的引导轮廓(24)，主轴螺母(15)的导耳(23)接合在该引导轮廓中。

Description

具有主轴传动机构的调整装置
技术领域
本发明涉及一种具有主轴传动机构(spindle drive)的调整装置，特别用于自动促动机动车的车门，此调整装置包含权利要求1前序部分的特征。本文中，下文里所使用的术语“车门”应理解为特别地不仅包括侧门，还包括车辆的后门或行李箱盖。
背景技术
例如由US 3,398,484已知来将具有主轴传动机构的调整装置用于自动地打开和关闭机动车的侧门，该主轴传动机构包括主轴和主轴螺母，该主轴能通过电马达驱动机构旋转，该主轴螺母可以在主轴旋转时沿着主轴的纵向轴线在引导部中从收缩的不工作位置移位到延伸位置中。这里的主轴在其两端的每一个处均被枢轴承接收。主轴螺母通过两个导耳引导，这些导耳穿过管状引导件的槽形引导部地接合。为了在该布置中促动侧门，需要将主轴螺母的导耳连接至侧向地设置在引导管之外的联接件，该联接件则可以连接至机动车身。
这种已知的调整装置的缺点在于其构造需要相当大的空间，并且主轴传动机构的大量独立的部件使得该装置的组装是相对耗时的工作并相应地使得成本较高。
DE 101 17 935 A1公开了一种具有主轴传动机构的调整装置用于促动机动车后门，在此装置中，主轴螺母经由联接件作用在后门的铰接带(hinge strap)上。该文件未提及关于主轴螺母引导部和联接件的结构设计的任何详细信息。
如果调整装置要替代传统地被设置用于打开后门的气弹簧，一般难以使用已知的调整装置用于自动地促动机动车后门并同时将费用保持在可接受的限度内。在这种情况下，由大量零件构成的主轴传动机构的制造不仅成本很高，而且，考虑到需要传输大的轴向力(大至3000N)，由于独立的零件之间的连接(销、螺钉、焊缝等)相应地必须具有体积较大的设计，所以占用的空间也很大。另外，附加的所需联接件会阻碍车辆相应行李箱的装载和卸载。
发明内容
本发明所基于的目的是提供一种具有主轴传动机构的调整装置，其中，所述装置可以以紧凑的方式构造，并经济地制造和组装，而且还适于自动地促动车门，特别是后门，并且，在后门促动的情况下，该调整装置在尺寸上被设计为使得它能以与用于打开后门的气弹簧相似的方式设置在机动车上。
该目的根据本发明通过权利要求1的特征得以实现。并且，本发明的特别有优势的实施例在从属权利要求中公开。
本发明所基于的基本构思是：使用具有主轴传动机构和用于引导主轴螺母的单件管状引导件的调整装置。所述管状引导件侧向地包围主轴螺母，并且引导件的侧向壁内侧设置有沿轴向方向延伸的引导轮廓，主轴螺母的外引导轮廓在该引导轮廓中接合。管状引导件在其前部具有圆周的向内指向的压条状凸起部，该凸起部限制主轴螺母的移位。
为了确保主轴螺母被以尽可能没有间隙的方式引导，限制主轴螺母延伸位置的向内指向的压条状凸起部设计为使得在主轴螺母轴向运动期间侧向地支撑主轴螺母。
这种具有整合(integrated)的引导轮廓和用于限制主轴螺母移位的向内指向的整合的压条状凸起部的管状引导件可以通过已知成形技术相对经济地制造，在这些成形技术中，例如可以在有限的步骤中形成精密钢管而无需切割。
为了给主轴螺母提供均匀的引导，引导件的引导轮廓优选地包括多个凹槽，这些凹槽在管状引导件的侧向壁的圆周上均匀地分布并且具有内齿轮(intemal geared wheel)形式的结构。这种情况下，主轴螺母包含多个导耳，这些导耳在圆周上均匀分布从而该主轴螺母在导耳的区域中具有大致呈带齿的轮(toothed wheel)的形式的横截面。
在本发明的一个实施例中，调整装置包括设置有导耳的单件主轴螺母，该主轴螺母具有沿主轴的纵向轴线方向延伸的管状推杆形式。主轴螺母的该推杆区域直接或者经由相对应的连接部件作用在需要调整的机动车的部件上，也就是说例如作用在机动车后门上。
这种具有整合的推杆和整合的导耳等的主轴螺母也可以通过已知成形技术经济地生产，在这些已知成形技术中，例如可以使用有限的步骤相应地形成精密钢管，而无需切割。由于替代传统传动机构的联接件的推杆是主轴螺母的一部分，这种情况下，不仅可以以非常紧凑的方式制造总的结构，而且可以消除比如在独立零件的轴向力传输期间经常发生的不希望有的扭转这样的问题。
实际测试表明，主轴螺母仅在局部区域内设置与主轴啮合的内螺纹就足以满足要求。在这一点上，具有内螺纹的局部区域的宽度要至少相当于主轴的直径。此外，如果主轴螺母的设置有内螺纹的局部区域位于主轴螺母的面向电马达驱动机构的端部处是有利的。
为允许主轴传动机构的经济地制造和无故障的力的传输，以下所述是有利的：主轴螺母的需要用于联接至连接部件(如角接接头)的联接部同样以单件形式连接至主轴螺母，即，该联接部通过相应的成形工艺并入到形成主轴螺母的钢管中。
附图说明
本发明进一步的细节和优势将通过以下参考附图解释的示例性实施例变得更加清晰可见，其中：
图1为机动车尾部区域的示意图，该机动车具有打开的后门和侧向地设置的根据本发明的调整装置；
图2为穿过图1所示的根据本发明的调整装置的纵向截面图，该装置具有包括主轴螺母和管状引导件的主轴传动机构；
图3为穿过图2所示的主轴传动机构的主轴螺母的纵向截面图；
图4为从图3中的IV指示的方向观察的主轴螺母的侧视图；
图5示出了图2所示的主轴传动机构的管状引导件，其中局部为截面图；
图6为从图5中的VI指示的方向观察的引导管的侧视图。
具体实施方式
图1用1指示了具有后门2的机动车，该后门2能通过根据本发明的调整装置3从关闭位置枢转到图1所示的打开位置中，并且如果适当的，再次枢转到关闭位置中。在这种情况下，根据本发明的调整装置3经由第一角接接头(angle joint)4连接至机动车1的车身5，并经由第二角接接头6连接至后门2。由此，该调整装置代替了传统设置的用于打开机动车中的后门2的气弹簧。
从图2可见，调整装置3包括容纳电马达驱动机构100的外管状壳体7，该电马达驱动机构100包括电马达8和轴向地向下游连接的非自锁传动齿轮单元9。主轴传动机构11连接至电马达驱动机构100的输出轴10。
第一球窝12侧向地紧固至壳体7的马达端，该球窝是要被紧固至调整装置3的第一角接接头4的一部分。
主轴传动机构11包括由钢制成的主轴13和同样由钢制成的主轴螺母15，其中，该主轴在其面对传动齿轮单元9的一侧上在连接至壳体7的主轴轴承14中被侧向地引导。
如图3所示，主轴螺母15被设计为单件，具有沿主轴13的纵向轴线16的方向延伸的管状推杆形式，所述推杆凸伸超过主轴13的前部。这种单件设计不仅不像具有多个元件的组件那么昂贵，而且，可以保证更好的质量，可以有效地防止由于不同材料引起的如热膨胀系数差异等问题。
在这种情况下，主轴螺母15的前端17被设计为联接部，盘状止挡件18和第二球窝19二者均紧固至该联接部(见图2)。球窝19是要被紧固至调整装置3的第二角接接头6的一部分。
在主轴螺母的面向电马达驱动机构100的端部区域中，主轴螺母15具有与主轴13啮合的内螺纹20。当沿纵向轴线16的方向观察时，该螺纹具有大约相当于主轴13直径的2.5倍的宽度21。
主轴13的在主轴螺母的管状腔体22中延伸在主轴螺母15的内螺纹20之前的区域以自支撑方式设置。
主轴螺母15通过使其设置有多个导耳23而被引导，这些导耳均匀地分布在主轴螺母的外圆周上，且具有带齿的轮的形式的结构(图4)。这些导耳23在内部地啮合在被设置用于引导主轴螺母15的管状引导件26(图5和图6)的侧向壁25中的相对应凹槽24中，该引导件包围主轴螺母15并且被紧固至主轴轴承14。
管状引导件26在其前部具有圆周的向内指向的压条状(bead-shaped)凸起部27，一旦导耳23触及该压条状凸起部27时，该凸起部使主轴螺母15从其不工作位置(图2)到其延伸位置(图1)的移位停止。另外，凸起部27可以设计成在主轴螺母15沿纵向轴线16移位期间使该主轴螺母15被引导。
由图2可见，管状引导件26被柱状弹簧28包围，该弹簧通过其第一端29支撑在主轴轴承14上，并通过其第二端30支撑在止挡件18上。如图2所示，柱状弹簧28在此在主轴螺母15的不工作位置中被加有预应力。
柱状弹簧28外部被保护管34包围，该保护管不仅在外部使柱状弹簧28隐蔽(屏蔽罩)，还可以防止柱状弹簧28弯曲并保护调整装置3的内部不经受苛刻的外部影响。在一方面，保护管34固定地连接至盘状止挡件18，在另一方面，保护管34被设置为其可以在壳体7中的轴向地移位。
柱状弹簧28的弹簧常数按如下方法选择：当电马达驱动机构100关掉(deactivate)且后门2在部分打开的位置时，由于与柱状弹簧相反地指向的摩擦力(例如主轴传动机构、传动齿轮单元、制动装置32等的摩擦力)，后门没有被打开，而是保持在部分打开的位置中。然而，因为受预应力的柱状弹簧28辅助后门2的打开运动，当起动电马达驱动机构100以促动后门2到其打开位置中时，只需要相对较小的力。通过上述柱状弹簧28的设计，电马达驱动机构100用于关闭后门2所需的力的量也相对较小。
当电马达驱动机构100切断时，甚至汽车在不同位置时(如在斜坡上)，为了确保后门2不改变其位置，调整装置3可附加地设置有可控制制动装置32(出于清楚的原因未示出控制装置，比如电子控制装置)，此制动装置作用在位于电马达驱动机构100和主轴传动机构11之间的轴区间(shaft section)33上。
通过制动装置32的相对应控制，可以对柱状弹簧28的依赖行程的力分布(force profile)和依赖于后门2枢转位置的重量两者进行补偿，以使得在每种情况下，当电马达驱动机构100被切断时，后门2可以保持在其相应的位置中。
为了出于确定制动力的目的而确定后门在这样的情况下的相应位置，可以在调整装置3中设置相对应的传感器(未示出)，该传感器例如包括可旋转地连接至马达轴的磁编码盘(magnetic encoding disc)和安装有壳体(housing-mounted)的霍尔传感器。在此情况下，传感器可以设置在电马达驱动机构100和主轴传动机构11之间，或者(比如出于空间的原因)如果使用具有连续马达轴的电马达8的话，设置在电马达8远离传动齿轮单元9的那侧上。
图2所示的调整装置3的操作模式将在下文予以讨论。这里假设图2中的主轴螺母15在不工作位置。在此位置中，机动车1的后门2是关闭的并且柱状弹簧28处于最大预应力之下。
如果要打开机动车1的后门2，电马达驱动机构100被起动并促动主轴13。这导致主轴螺母15沿着向前的方向沿管状引导件26的引导部24移位，且柱状弹簧28辅助后门2的这个打开运动。该操作持续直到到达后门2完全打开的位置后而电马达驱动机构100通过限位开关(未示出)切断(比如通过手动或者通过远程控制)。
由于围绕柱状弹簧28的保护管34紧固至盘状止动件18，该管同样与之沿向前的方向移位并有效地防止柱状弹簧28侧向弯曲。尽管如此，保护管34在尾侧上仍然留在壳体7中，即使主轴螺母15在其延伸位置中时。
如果要使后门2再次关闭，电马达驱动机构100被起动以使得，电马达驱动机构100的马达轴的旋转方向反向并且主轴13沿相反方向旋转。
一旦后门2完全关闭，相对应的限位开关(未示出)用于再次切断电马达驱动机构100。
本发明并不限于上述实施例。因此，例如，如果车门额外设置有可保证恒定力分布的气弹簧，则可以省略柱状弹簧以及可能地省略制动装置。
然而，还可以设置，使得相对应机动车的后门被两个调整装置促动，这两个调整装置以类似于传统气弹簧的方式设置在车辆或者后门的相对侧上。
根据本发明的调整装置也可设计用于促动机动车的侧门。还可以设想在后门的折页(hinge-shaft)区域中设置调整装置或用于促动活动车顶。
此外，通过根据本发明的调整装置，自动的座椅调整也是可行的。
然而，为了传输相对较大力的同时，还具有主轴传动机构的紧凑结构，通常，形成为推杆的主轴螺母和优选地以及管状引导件是单件设计。
主轴螺母设置有内螺纹的局部区域的宽度不仅可以小于主轴直径的2.5倍，也可以大得多，虽然通常该宽度不该小于主轴直径。此外，具有多个设置有内螺纹的非连续局部区域也是可行的。
代替使用限位开关来切断电马达驱动机构，还可以通过相对应的电子控制装置自动地切断驱动机构。为此，设置在马达轴区域中的传感器测量马达轴或后门的相应位置(例如，在紧固至马达轴的磁盘旋转期间，通过测量由静磁场检测器产生的脉冲数量，并将该数量与存储在控制装置存储器中的以前测量的参考值进行比较)。
调整装置的壳体不是必须为单部件壳体。替代地，采用两部件或者多部件壳体用来安装调整装置是特别有利的。
在那种情况下，由于主轴螺母15的轴向引导由两个罩7、34提供，可以省略引导件26。
应该指出的是，调整装置避免了阻止在主轴螺母15的前端17处的旋转的需要，以便提供正确的向前/向后运动。该方案——即，在主轴螺母15的前端17处阻止旋转——导致了结构的薄弱，并由于作用在主轴螺母15的前端17和盘状止挡件18之间的巨大扭转力而导致装置可能损坏或破裂。
此外，引导件26提供了在弯曲和扭转中具有更好可靠性的调整装置，因为其增加了所述引导件26(即通过连接有引导件26的主轴轴承14的整个结构组件)和主轴螺母15之间的接触面积。该功能由包围主轴螺母15的所述引导件26的纵向形式提供。
引导件26和主轴螺母15的至少一个导耳23允许主轴螺母15经由引导轮廓24的轴向引导。
此外，还可以设置主轴促动器，其中，依然包括上述第一实施例和附图所示的引导件26，同时，两个罩40，41还包括引导轮廓24和相对应的导耳23以允许在它们之间的轴向引导。
在另一可行的实施例中，两个罩40，41设置有所述引导轮廓24和导耳23，如附图所示的引导件26是不存在的。

Claims (14)

1、一种具有主轴传动机构(11)的调整装置，特别用于自动地促动机动车(1)的车门(2)，所述主轴传动机构(11)包括主轴(13)和引导螺母(15)，该主轴(13)能通过.电马达驱动机构(100)旋转，该引导螺母在所述主轴(13)旋转时能沿所述主轴(13)的纵向轴线(16)在引导部(24)中从收缩的不工作位置移位到延伸位置中，其特征在于，主轴螺母(15)被管状引导件(26)引导，所述管状引导件(26)侧向地包围所述主轴螺母(15)；所述导向件(26)的侧向壁(25)内设置有引导轮廓(24)，该引导轮廓沿轴向方向延伸并且所述主轴螺母(15)的至少一个导耳(23)接合在该引导轮廓中。
2、如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述管状引导件(26)在其前部具有圆周的向内指向的压条状凸起部(27)，该凸起部限制所述主轴螺母(15)的移位。
3、如权利要求1或2所述的调整装置，其特征在于，所述引导件(26)的引导轮廓(24)包括多个凹槽(24)，这些凹槽均匀地分布在所述管状引导件(26)的侧向壁(25)的圆周上，并且这些凹槽具有内齿轮形式的布置。
4、如前述权利要求中任一项所述的调整装置，其特征在于，所述凸起部(27)被设计为使得该凸起部在所述主轴螺母的轴向运动期间侧向地支撑所述主轴螺母(15)。
5、如权利要求1所述的调整装置，其特征在于，所述主轴螺母(15)具有单件设计并且具有管状推杆的形式，该推杆沿所述主轴(13)的纵向轴线(16)的方向延伸，并且所述推杆在其不工作位置凸伸超过所述主轴(13)的前部，所述推杆设置有联接部(17)，该联接部设置在连接部件(6)上用于把所述主轴螺母(15)附连至要被调整的机动车(1)的部件(2)；所述主轴螺母(15)在其外侧上承载至少一个接合在引导部(24)中的导耳(23)。
6、如权利要求5所述的调整装置，其特征在于，所述主轴螺母(15)仅在局部区域中设置有与所述主轴(13)啮合的内螺纹(20)。
7、如权利要求6所述的调整装置，其特征在于，所述主轴螺母(15)的设置有内螺纹(20)的所述局部区域的宽度(21)至少相当于所述主轴(13)的直径。
8、如权利要求6或7所述的调整装置，其特征在于，所述主轴螺母(15)的设置有内螺纹(20)的所述局部区域位于所述主轴螺母(15)的面向所述电马达驱动机构(100)的端部处。
9、如权利要求4所述的调整装置，其特征在于，所述联接部(17)同样以单件形式连接至所述主轴螺母(15)。
10、如权利要求2和权利要求5至8中的任一项所述的调整装置，其特征在于，所述主轴螺母(15)通过使所述主轴螺母设置有多个导耳(23)而被引导，这些导耳均匀地分布在圆周上并且以带齿的轮的形式设置。
11、如权利要求1至10中的任一项所述的调整装置，其特征在于，所述管状引导件(26)和/或所述主轴螺母(15)由钢制成。
12、如权利要求1至11中的任一项所述的调整装置，其特征在于，所述电马达驱动机构(100)和在其下游连接的所述主轴传动机构(11)一个接着另一个地设置在管状壳体(7)内。
13、如权利要求1至12中的任一项所述的调整装置，其特征在于，所述管状引导件(26)具有单件设计。
14、如前述权利要求中的任一项所述的主轴促动单元，其特征在于，它包括如权利要求1至13中的任一项所述的调整装置。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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