CN102769353B - 传动装置驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动装置驱动单元（10），具有带有驱动轴（13；13a至13c）的电机（11）和带有齿部（16）的轴（15；15a至15c），所述轴与输出部件、特别是齿轮（17）作用连接地布置，其中所述驱动轴（13；13a至13c）和所述轴（15；15a至15c）彼此连接。根据本发明提出：所述轴（15；15a至15c）与所述驱动轴（13；13a至13c）在连接区域（25）中通过材料配合的连接部彼此连接。

Description

传动装置驱动单元

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的传动装置驱动单元。

背景技术

这种类型的传动装置驱动单元由申请人的DE 10 2009 027 501 A1公开。该传动装置驱动单元优选地应用在机动车的伺服驱动装置中，例如在机动车中的车窗玻璃升降器驱动装置、座椅调节机构驱动装置、刮水器驱动装置或类似装置内。对这种传动装置驱动单元的要求由其是紧凑的结构、可靠的运行以及有利的制造成本。在这种已知的传动装置驱动单元中，承载电机的电枢的轴通常这样延长地设计，使得在从电机的壳体中伸出的轴部段上同时可以形成齿部，其例如与齿轮啮合。此外需要考虑，轴在轴的长度上支承在至少两个轴承位置上、然而通常在三个轴承位置。由此，轴的直径通常出于成本的原因匹配于轴承的标准尺寸或直径。齿部部段在轴上的变形或形成通过冷变形工艺实现。为此，必须根据（标准）轴承耗费地对轴的初始直径进行预加工。对于一些特别是仅能实现传动装置缩小的轴承变型，在此轴通过制造过程的扭曲变形（Verzug）在其长度上变大，并且具有大的输入和输出区域，这些区域不能用于齿轮的齿啮合。相反地如果进行切削的变形过程，那么仅可以使具有齿顶圆的传动蜗杆小于预加工直径，此外在此会出现制造问题。此外需要确定：在这种类型的、长的或单部分的轴中自然由唯一一种材料制成轴。

此外由现有技术也已知了结构形式，其中驱动马达或驱动马达的驱动轴经过联轴器与（单独的）轴连接。然而这种结构形式出于成本原因通常不能用于所述的应用，其需要相对较大的结构空间并且在制造方面相对昂贵。

发明内容

基于描述的现有技术，本发明的目的在于，以下述方式改进根据权利要求1的前序部分所述的传动装置驱动单元：使传动装置驱动单元能变化地用于不同的使用目的，可以相对低廉地进行制造以及可以对于各种应用情况和其功能非常容易地进行优化。所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的传动装置驱动单元以下述方式来实现：承载齿部的轴与驱动轴在连接区域中通过材料配合的连接部彼此连接。与现有技术相反，现有技术在两部分的轴结构时设置单独的联轴器，可以利用根据本发明的材料配合的连接部而省略该联轴器。由此特别可以相对较小地保持制造成本，并且能实现传动装置驱动单元的紧凑结构，如这一点特别是在机动车应用中经常强制需要的那样。

根据本发明的传动装置驱动单元的有利的改进方案在从属权利要求中给出。由至少两个在权利要求中、说明书和/或附图中公开的特征组成的全部组合属于本发明的范围。

在材料配合的连接部的特别优选的设计方案中提出，驱动轴和轴由金属制成，并且通过焊接连接部彼此连接。在试验中表明，这种类型的焊接连接部除了传递所需的转矩以外特别是也可以成本相对经济地在工业批量生产中实现。

在此，激光束焊接连接部、摩擦焊接连接部或电子束焊接连接部被证明是特别有利的焊接连接部。而激光束焊接连接部与摩擦焊接连接部同样具有优点，即热量仅在驱动轴和轴的相对狭窄受限的局部区域中被引入到部件中，从而扭曲变形的危险相对较小，而电子束焊接工艺的优点在于：在相对于激光束焊接连接提高效率时，能以高的焊接速度和进而仍较低的扭曲变形危险制造非常深、细长并且平行的接缝。此外最后所述的方法能实现将所有金属彼此焊接，以及附加地实现各种材料或不同的钢合金、例如调质钢的混合连接。

在最简单的情况下，轴和驱动轴在连接区域中分别配有平坦的端面，从而借助于焊接连接构成对接缝，由此两个部件在其连接区域中通常绝对不需要准备加工或者形成特殊的几何形状，从而可以实现成本特别经济的制造过程。

然而在部件的修改设计方案中也可以考虑，轴和/或驱动轴在连接区域中在其外周具有倒角，从而可以将焊缝设计为V形接缝。

此外替代地，为了提高部件的强度或者说稳固性（Festigkeit）以及定心的可能性，轴和驱动轴在连接区域中分别具有彼此形状配合连接地匹配的端面，端面具有倾斜或弯曲的面部段。

通过在轴和驱动轴之间根据本发明的材料配合的连接部，在本发明的另一种特别优选的设计方案中提出，轴和驱动轴由不同的金属材料制成。这能实现的优点是，两个部件根据其使用目的或特殊的要求可以被优化，这特别是在下述情况下是特别有利的：对两个部件的要求是不同性质的，从而这利用同一种材料不能或仅在应用昂贵材料的条件下才能满足。

本发明的另一种设计方案提出，轴和/或驱动轴设计为空心轴。这种类型的设计方案例如可以具有相对较小的固体声传递的优点，从而可以实现传动装置驱动单元特别低声地运行。

为了通过下述方式使在轴和驱动轴之间的连接区域可以尽可能无应力地形成：弯曲负荷相对较小地作用到连接区域中，此外提出：连接区域布置在轴的齿部附近的区域处。

根据本发明的传动装置驱动单元优选应用在机动车的伺服驱动装置、特别是刮水器驱动装置、座椅调节机构驱动装置、车窗玻璃升降器驱动装置或类似装置中。这种应用具有的优点是，其在传动装置驱动单元的结构非常紧凑时具有良好的功能特性以及较低的制造成本。

附图说明

由以下对优选的实施例的说明以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。其中示出了：

图1示出了根据本发明的传动装置驱动单元的部分截取的透视图，

图2以细节图、同样以透视图示出了图1中的传动装置驱动单元的部件，和

图3至图6分别示出了在彼此间隔开或相互连接的状态中在驱动轴和轴部段之间的连接区域中的简化纵截面。

图1示出了根据本发明的传动装置驱动单元10，如其特别是在机动车中用作刮水器驱动装置、座椅调节机构驱动装置、车窗玻璃升降器驱动装置或类似装置的组成部分。传动装置驱动单元10具有设计为电机11的驱动马达，其例如法兰连接到传动装置壳体12的侧面上。电机11具有驱动轴13，其同时构成了电机11的电枢轴。驱动轴13在背离传动装置壳体12的一侧容纳在电机11的壳体部段中的第一轴承14内。

驱动轴13的与第一轴承14对置的端部伸入到传动装置壳体12中。在传动装置壳体12中布置有轴15，其具有齿部区域16。齿部区域16特别是通过冷变形工艺制成，并且特别是具有斜齿啮合部或蜗轮啮合部，其与例如由塑料制成的传动齿轮17的外周啮合。轴15又与驱动轴13不能相对转动地连接，以用于传递电机11的驱动转矩。

其它传动齿轮可选择地与传动齿轮17作用连接地布置，这些传动齿轮可以在同时提高驱动转矩的情况下降低由电机11提供的转速。传动齿轮17具有形式为轴颈（Wellenstummel）19的输出部件，其间接或直接地与在机动车中待运动的元件、例如刮水器、座椅或车窗玻璃连接。

轴15和传动齿轮17的齿部在滚压区域18中啮合。在滚压区域18的两侧可以设置：借助于两个附加的轴承21、22支承由承载电机11的电枢的驱动轴13和轴15连接的组合部件20。

驱动轴13和轴15全部由金属材料制成，然而其中金属材料可以是不同的。这在下述情况下是特别适合的：轴15或驱动轴13应具有不同特性。轴15例如由C45钢或C65钢制成。

驱动轴13和轴15在连接区域25中彼此通过材料配合的（stoffschlüssig）连接部而连接。材料配合的连接部优选地设计为激光束焊接连接部、摩擦焊接连接部或电子束焊接连接部。此外可以设置，或者轴15和/或驱动轴13设计为空心轴。

焊接连接部例如在连接区域25中设计为环形焊缝，其在轴15和连接轴13的整个外周上延伸。在此焊接深度优选为2.0 mm - 3.0mm，特别是约2.5mm。焊接深度通过功率和焊接时间或焊接速度来确定。对于C45或C65钢轴而言，在一种实施方式中，使用在500W至1200W范围内、优选约为1000W的焊接功率。在此特别是，在进行激光焊接时，射束以约50微米聚焦。此外，对于轴13、15应用每分钟30-150转的转速，这大约相应于1.5 - 0.04秒的焊接时间，特别是在通常用于电机的电枢轴直径为5至10mm时。在一种变型中，在焊接时应用保护气体、特别是氩气。由此形成的焊缝在径向方向上比没有保护气体时略宽。

在图3中示出了下述情况，其中不仅驱动轴13而且轴15在彼此相对的端面26、27上分别平坦地构成。与此相反地在图4中示出了下述情况，其中在驱动轴13a和轴15a的端面26a、27a上的径向中间的面部段28、29相对于驱动轴13a和轴15a的纵轴30倾斜地布置，例如以45°的角α，而端面26a、27a的剩余端面区域垂直于纵轴30延伸。在图5中，驱动轴13b和轴15b的端面26b、27b弯曲地以球形/盆形连接部的形式构成。最后在图6中示出了下述情况，其中在驱动轴13c和轴15c的外周上在其它方面平坦的端面26c、27c中分别形成倒角（Fase）31、32。最后所述的实施方式优选应用在面层焊接时或在熔焊时而没有焊接损耗，其中可能形成作为焊缝的V形接缝。

所应用的、特别是形状配合连接地（formschlüssig）匹配的端面26、26a至26c和27、27a至27c的几何形状特别是与要传递的转矩、特殊的焊接方法以及必要时其它的因素相关。优选地，在驱动轴13、13a至13c和轴15、15a至15c之间的连接区域25布置成尽可能接近齿部区域16，以便尽可能小地保持通过传动齿轮17传递到轴15上的弯曲负荷或弯曲应力。

大体上描述的传动装置驱动单元10能以多种方式和方法来修改或更改，而并不背离本发明的构思。本发明的构思在于在电机11的驱动轴13和轴15之间的连接，其借助于材料配合的、设计为焊接连接部的连接技术与传动齿轮17共同作用。

Claims (12)

1.传动装置驱动单元（10），具有带有驱动轴（13；13a至13c）的电机（11）和带有齿部区域（16）的轴（15；15a至15c），所述轴与传动齿轮（17）作用连接地布置，其中所述驱动轴（13；13a至13c）和所述轴（15；15a至15c）彼此连接，其特征在于，所述轴（15；15a至15c）与所述驱动轴（13；13a至13c）在连接区域（25）中通过材料配合的连接部彼此连接，所述连接区域（25）布置在所述轴（15；15a至15c）的所述齿部区域（16）附近的区域处，电机（11）具有驱动轴（13），该驱动轴同时构成了电机（11）的电枢轴，驱动轴（13）承载电机（11）的电枢。

2.根据权利要求1所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述驱动轴（13；13a至13c）和所述轴（15；15a至15c）由金属制成，并且通过焊接连接部而彼此连接。

3.根据权利要求2所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述焊接连接部设计为激光束焊接连接部、摩擦焊接连接部或电子束焊接连接部。

4.根据权利要求2或3所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述轴（15）和所述驱动轴（13）在所述连接区域（25）中分别具有平坦的端面（26，27）。

5.根据权利要求4所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述轴（15c）和/或所述驱动轴（13c）在所述连接区域（25）中在其外周具有倒角（31，32），从而焊缝设计为V形接缝。

6.根据权利要求2或3所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述轴（15a；15b）和所述驱动轴（13a；13b）在所述连接区域（25）中分别具有彼此形状配合连接地匹配的端面（26a；26b，27a；27b，28，29），所述端面具有倾斜或弯曲的面部段。

7.根据权利要求1所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述轴（15；15a至15c）和所述驱动轴（13；13a至13c）由不同的金属材料制成。

8.根据权利要求1所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述轴（15；15a至15c）和/或所述驱动轴（13；13a至13c）设计为空心轴。

9.根据权利要求3所述的传动装置驱动单元，其特征在于，所述材料配合的连接部通过激光束焊接连接部来产生，在进行激光焊接时，射束以50微米聚焦。

10.根据权利要求1所述的传动装置驱动单元，其特征在于，齿部区域（16）具有与传动齿轮（17）的外周啮合的斜齿啮合部或蜗轮啮合部。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的传动装置驱动单元（10）的应用，所述传动装置驱动单元应用在机动车的伺服驱动装置中。

12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述伺服驱动装置是刮水器驱动装置、座椅调节机构驱动装置或车窗玻璃升降器驱动装置。