CN112805114B - 用于制造传动蜗杆的方法、该方法制造的传动蜗杆以及具有该传动蜗杆的驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造传动蜗杆（12）的方法，所述传动蜗杆尤其布置在电动马达式的驱动单元（10）的电枢轴（14）上，其中首先借助于滚压工具来使蜗杆齿部（20）成形，所述蜗杆齿部具有轴向地在纵轴线（18）上对置的蜗杆齿面（22），并且随后借助于另一个过程步骤将围绕着所述纵轴线（18）同心的槽结构（24）构造到所述蜗杆齿面（22）上。此外，本发明包括一种按照根据本发明的方法来制造的传动蜗杆（12）以及一种包括这样的传动蜗杆（12）的传动机构‑驱动单元（10）。

Description

用于制造传动蜗杆的方法、该方法制造的传动蜗杆以及具有 该传动蜗杆的驱动单元

技术领域

本发明涉及一种用于制造尤其布置在电枢轴上的传动蜗杆的方法以及一种这样的传动蜗杆。

背景技术

随着DE 102011006276 A1而已知一种齿轮，在该齿轮的齿廓面上构造有轴向的槽，所述轴向的槽用作润滑剂储存部。通过这些槽，在运行的期间能够将润滑剂导引给齿部的对摩擦来说关键的区域，而所述润滑剂没有完全被挤出。这样的齿轮比如也能够被构造为用于蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮。通过这样的构造，虽然能够保证对于所述齿部的可靠的润滑，但是在此存在这样的传动机构的自锁水平(Selbsthemmung)由于连续的润滑而降低的趋向。但是，存在以下应用情况、像比如机动车中的对车窗玻璃、活动车顶或者座椅件进行调节的伺服驱动装置，对于所述应用情况来说在电驱动装置的停止状态中较高的自锁水平是所期望的，以用于将有待调节的部件保持在最终位置中。因此，本发明的任务是，一方面制造具有可靠的润滑的传动机构，其中同时能够有针对性地调整自锁水平。

另一方面，比如由EP 1303168 B1已知一种蜗轮蜗杆传动机构，对该蜗轮蜗杆传动机构来说螺纹蜗杆直接被滚压到电动马达的金属的电枢轴上。借助于滚压方法，能够提供齿部的非常光滑的并且牢固的表面，所述齿部在其整个使用寿命的期间被构造成耐磨的。

发明内容

相对于此，具有根据本发明所述特征的方法和装置具有以下优点，即：通过与螺纹蜗杆的蜗杆齿面(Schneckenflanke)一起沿着所述螺纹蜗杆的圆周方向延伸的槽结构的构造一方面在经受强烈的负荷的蜗杆齿面上提供润滑剂储存部，并且另一方面能够有针对性地影响这样的传动蜗杆的自锁水平。在此，首先通过滚压来产生齿部几何结构，所述齿部几何结构具有限定地光滑的表面。此后，将相对于传动蜗杆的纵轴线同心地延伸的槽模制到所述光滑的表面中。这具有以下决定性的优点，即：不断地向所述蜗杆齿面的整个表面供给足够的润滑剂并且同时所述槽结构的尖部与配对齿部存在直接的接触。所述槽结构的尖部的、相对于配对齿部的这种直接的接触能够用于调整所述齿部的自锁水平。通过所述槽的深度，能够预先给定所述齿部的润滑的程度并且同时也能够预先给定所述槽结构的尖部与配对齿部的贴靠面。

本发明的改进方案包括：所述传动蜗杆布置在电动马达式的驱动单元的电枢轴上；为了进行带磨削而使用柔性的磨削带，借助于修整成型的接触件将所述柔性的磨削带朝所述蜗杆齿面挤压；借助于固定的磨床来制造所述同心的槽结构；在带磨削的期间将所述传动蜗杆置于旋转之中，并且在此用所述接触件通过所述蜗杆齿部的螺矩沿着所述蜗杆齿面来拉拔所述磨削带；通过所述传动蜗杆的旋转以比所述蜗杆齿部的圆周速度低的相对速度使所述磨削带运动，以用于在所述蜗杆齿面上构造所述同心的槽结构；作为沿着纵轴线具有中心钻孔的单独的构件来制造所述传动蜗杆，并且随后将其压紧到所述驱动单元的轴上；所述滚压工具在连续式方法中用与该连续式方法直接联结的带磨削方法来模制连续的蜗杆螺纹，此后将所述蜗杆螺纹截取到所述传动蜗杆的所期望的长度；在滚压时产生所述蜗杆齿面的0.5μm以下的表面粗糙度Rz，并且随后所构造的同心的槽结构具有0.2μm到10μm的结构化的粗糙度Rz；所述同心的槽结构的表面粗糙度能够通过所述磨削带的特性以及过程参数的微调来预先给定，以用于实现蜗轮蜗杆传动机构的足够的自锁水平与良好的效率之间的最优解；借助于修整成型的接触件将所述柔性的磨削带同时朝两个在螺纹槽中对置的蜗杆齿面挤压；作为沿着纵轴线具有中心钻孔的单独的构件来制造所述传动蜗杆，并且随后将其压紧到所述电枢轴上；在滚压时产生所述蜗杆齿面的0.1μm以下的表面粗糙度Rz；在所滚压的蜗杆齿面上构造有用于容纳润滑剂的同心的槽结构；该传动蜗杆由金属制成并且与由塑料构成的蜗轮配合作用；该传动蜗杆与由塑料构成的、借助于注塑来制造的蜗轮配合作用。因此，所述蜗杆齿面的被滚压的表面中的、同心的槽结构能够非常有针对性地借助于带磨削(Bandschleifen)来构成。在此，存在着用磨削带(Schleifband)来有针对性地将传动蜗杆的蜗杆齿面打毛的可行方案，方法是：能够沿着圆周方向磨制出圆形的槽。通过对于磨削带和压紧力的选择，能够以简单的方式来预先给定所述槽的深度和径向的间距。

为此，能够特别有利地用修整成型的(profilieren)接触件将柔性的磨削带直接朝蜗杆齿面的表面挤压。所述接触件的轮廓在此对应于所述蜗杆齿部的模制部，使得所述柔性的磨削带在所述传动蜗杆的特定的角分段中面状地贴靠在蜗杆齿面上。

为了在所述蜗杆齿面的表面中构造同心的有规律的槽，带-最后精细加工-方法(Band-Finishing-Verfahren)是合适的。在此，所述磨削带沿着相对于传动蜗杆的切向方向直接贴靠在蜗杆齿面上，从而能够在所述传动蜗杆的在径向外部的区域中在所述蜗杆齿面的区域中将圆形的槽磨制到蜗杆齿面中。

在此优选将所述具有被滚压的蜗杆齿面的螺纹蜗杆置于旋转之中，由此使所述磨削带沿着所述蜗杆齿面的螺旋形的螺距沿着所述蜗杆齿面来运动，并且由此在所述螺纹蜗杆的整个轴向的区域的范围内对所述齿面进行磨削。通过这样的同心的槽的构造，这样的槽结构的沿着圆周方向的粗糙度相当小。由此使所述槽的磨损最小化。而沿着横向于所述槽的径向方向，则能够限定地调整所述粗糙度。在所述传动机构的停止状态中，润滑剂能够退回到所述槽中，使得所述槽结构的尖部与配对齿部处于直接接触之中，由此能够改进自锁水平。

在带磨削时，一方面将所滚压的螺纹蜗杆置于旋转之中并且同时所述磨削带具有自身的进给速度。通过这两种运动的比例，能够相应地影响槽结构的轮廓。

这样的方法很适合于传动蜗杆的大量生产，在大量生产中首先借助于连续滚压(Durchgangsrollieren)将长的金属杆成型为蜗杆，并且随后借助于带磨削将同心的槽刻入到蜗杆齿面中。由此，能够在实际上制造具有同心的槽结构的成品的螺纹杆的用米量的货品(Meter-Ware)，所述用米量的货品而后能够被截取到所期望的长度。

特别优选的是，这样的传动蜗杆具有中心的纵向钻孔，借助于该中心的纵向钻孔能够将所述螺纹蜗杆插装到传动轴上。在此，所述传动轴优选能够直接是电动马达的电枢轴。在制造技术上特别有利的是，将所述传动蜗杆直接压紧在所述轴上、优选压紧到所述轴的之前修整成型的区域上，以用于构造挤压配合。作为替代方案，螺纹套管也能够借助于粘接或者其他的材料成型部来固定在所述轴上。

对于所述螺纹杆的批量生产来说，能够将所述带磨削直接与滚压组合起来。在此，能够将所述磨削带比如在轴向上紧挨着布置在滚压盘的后面，从而在将螺旋形的螺纹蜗杆成形到金属杆上时直接在轴向地通过滚压盘之后将所述金属杆轴向地朝磨削带移动。由此，能够在工作过程中将长的金属杆首先在轴向上移动穿过滚压工具(Rollierwerkzeug)并且在相同的进给中在轴向上紧接此后移动穿过磨削装置。

在滚压时，能够以非常简单的方式产生高质量的高压实的、具有比1μm小的粗糙度的表面，所述表面具有长的使用寿命。通过带-最后精细加工，随后又能够沿着圆周方向将槽磨制到所述蜗杆齿面的这个光滑的表面中，从而将所述槽结构的表面沿着径向方向打毛到Rz＝0.2μm到20μm的粗糙度。通过这样的槽结构来可靠地防止所述蜗杆齿面在传动机构的停止状态中持久地通过不中断的润滑油膜与配对齿部相连接。现在所述槽的尖部直接贴靠在配对齿部上，由此能够调整所期望的自锁水平。

所述槽的深度和轮廓不仅能够通过所述磨削带的特性而且能够通过所述磨削带的或者接触件的压紧力来调整。在此，能够以简单的方式在对所述自锁水平的要求变化时按照所述蜗轮蜗杆传动机构的所期望的应用在没有大的工具成本的情况下相应地改变所滚压的蜗杆齿面中的槽结构。这样的由滚压和带-最后精细加工的组合构成的方法明显地比借助于铣削或车削进行的切削式的制造方法更为成本低廉。

这样的根据本发明来制造的传动蜗杆能够用同心的槽结构来制作，所述同心的槽结构有针对性地与所使用的润滑剂相匹配并且与配对齿部的表面相匹配。

作为用于所述传动蜗杆的原材料，优选使用尤其由钢制成的金属杆，所述金属杆能够借助于滚压盘来塑性成型，以用于提供蜗杆齿面的非常光滑的表面。能够借助于带磨削将所定义的槽结构刻入到这样的所滚压的金属表面中，在带磨削时所述槽非常有规律地并且均匀地沿着相对于蜗杆纵轴线的圆周方向来构成。

特别有利的是，将根据本发明的传动蜗杆用在电动马达式的驱动单元中，对于所述电动马达式的驱动单元来说在轴向上直接将传动机构壳体法兰连接到电动马达上。在此，转矩由电动马达借助于电枢轴来传递到蜗杆传动机构上，该蜗杆传动机构作为根据本发明的传动蜗杆的补充具有一个带有蜗轮齿部的蜗轮，所述蜗轮与蜗杆齿面处于嵌合之中。在此，特别有利的是，将传动蜗杆直接布置在电枢轴上，该电枢轴优选在轴向上伸入到传动机构壳体中。所述蜗轮在此优选比如作为注塑件由塑料来构成并且直接以能旋转的方式被支承在传动机构壳体中。所述蜗轮比如具有如下输出元件，该输出元件而后将电动马达的所减低的转矩传递到有待调节的或者有待驱动的部件上。在一种作为替代方案的实施方案中，所述传动蜗杆也能够直接被滚压在电动马达的电枢轴上并且随后借助于带磨削来加工。这样的根据本发明的、具有高的效率以及能调整的自锁水平的驱动单元以特殊的方式适合用作机动车中的车窗玻璃升降器-、活动车顶-或者座椅调节-驱动装置。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。其中示出：

图1示出了一种用于传动蜗杆的根据本发明的制造方法；

图2示出了根据本发明的蜗杆齿面的示意图；并且

图3示出了根据本发明的传动机构-驱动单元。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了一种用于制造传动蜗杆12的方法，其中首先借助于滚压工具由金属杆来模制传动蜗杆12。这样的具有蜗杆齿部20的所成形的蜗杆齿面22的螺纹杆11在图1中以能旋转的方式被支承在工具容纳部16中。随后将槽结构24构造到蜗杆齿部20的蜗杆齿面22中。为此，借助于修整成型的接触件32将柔性的磨削带30沿着径向方向19朝螺纹杆11调整并且朝蜗杆齿面22挤压。经修整成型的接触件32在图1中被构造为比如由橡胶构成的有弹性的接触辊。在一种作为替代方案的实施方案中，所述接触件32被构造为朝磨削纸的方向笔直的刚性的、比如由铝构成的导轨，通过该导轨来拉拔磨削带。所述蜗杆齿面20在此螺旋形地围绕着传动蜗杆12的纵轴线18来延伸。因此，将所述磨削带30沿着纵向方向18朝蜗杆齿面22挤压，其中同时将所述工具容纳部16中的传动蜗杆12置于旋转之中。通过所述传动蜗杆12的这种旋转，使所述磨削带30与接触件32一起沿着蜗杆齿面22在螺纹蜗杆12的整个长度的范围内运动。同时，也通过单独的驱动装置31将所述磨削带30置于相对运动之中。由此，将同心的槽25磨制到蜗杆齿面22的表面中。另外，能够在磨削过程的期间借助于润滑装置34对所述磨削带30进行润滑。在带磨削时在所述蜗杆齿面22的区域中切向于传动蜗杆12对所述磨削带进行导引并且用修整成型的接触件32将其在轴向上朝蜗杆齿面22进行挤压。比如，这样的螺纹杆的长度比如能够高达1.5m，以用于而后在磨削过程之后被截取到所期望的长度。

图2示出了朝蜗杆齿面22的截取部分看的详细视图，所述蜗杆齿面螺旋状地围绕着传动蜗杆12的柱筒形的基体来延伸。所述蜗杆齿面22具有螺矩或者节距，所述螺矩或节距确定蜗轮蜗杆传动机构50的传动比。所述蜗杆齿面22首先借助于滚压而设有非常光滑的表面，该表面具有0.2μm以下的粗糙度Rz。此后，将圆形的槽25磨制到蜗杆齿面22中，所述圆形的槽优选在传动蜗杆12的整个圆周的范围内沿着圆周方向17延伸。所述槽的沿着径向方向19的粗糙度Rz现在处于0.5μm到5μm的范围内。但是，作为替代方案，所述粗糙度Rz也能够处于0.2μm到20μm的范围内。在运行状态中，在作为润滑脂储存部的槽25中布置了润滑剂，所述润滑剂提高了运动状态中的效率。在所述传动蜗杆12的停止状态中，所述槽结构24的尖部44直接贴靠在蜗轮52的齿部上并且所述润滑剂能够退回到槽25中。因此，这样的蜗轮蜗杆传动机构50具有相当高的自锁水平，以用于在转矩在负荷侧起作用时防止蜗轮蜗杆传动机构50的倒转。

在图3中示出了根据本发明的传动机构-驱动单元10。电动马达48具有如下电枢轴14，该电枢轴伸入到传动机构壳体56中，所述传动机构壳体在轴向上连接到电动马达48上。在所述电枢轴14上布置有所述传动蜗杆12，在本实施例中尤其在轴向上被压紧到电枢轴14的材料成型部(Materialumformung)58上。为此，所述传动蜗杆12具有如下钻孔26，该钻孔比如作为直通孔在传动蜗杆12的整个轴向长度的范围内延伸。所述蜗杆齿部20嵌合到蜗轮52的相对应的配对齿部53中，所述蜗轮52以能旋转的方式被支承在传动机构壳体中。在此，所述传动蜗杆12的齿面22贴靠在蜗轮52的齿上。所述蜗轮52在这里优选作为注塑件由塑料制成。所述蜗轮52的齿的表面也能够可选逐点地具有某种表面结构，所述表面结构能够被构造为润滑剂储存部。在所述传动蜗杆12的齿面22上磨制有环绕的槽25，所述槽同样作为润滑剂储存部起作用。视所述电动马达48的旋转方向而定，要么所述蜗杆齿部20的第一轴向侧的蜗杆齿面22要么在旋转方向相反时所述蜗杆齿部20的在轴向上对置的蜗杆齿面22在力加载的情况下贴靠在蜗轮52的齿53上。所述电枢轴14的自由端部在传动机构壳体56中在径向上得到了支撑，以便所述蜗杆齿部20在负荷较大时也可靠地保持与蜗轮52的齿53嵌合的状态。沿着纵向方向，所述电枢轴14借助于缓冲元件62得到了支承，以用于在朝止挡60移动时避免干忧性的噪声。在所述蜗轮52上布置有如下输出元件64，该输出元件将转矩比如传递到机动车中的有待调节的部件上。优选这样的传动机构-驱动单元10被构造为车窗玻璃升降器驱动装置或者活动车顶驱动装置或者座椅调节器。

要说明，在附图和说明书所示出的实施例的方面各个特征彼此间的多种多样的组合可行方案是可能的。因此，比如能够将所述电动马达48与蜗轮蜗杆传动机构50的不同的传动机构结构形式组合起来。同样，能够取代单独制造的部件而将所述传动蜗杆12直接滚压到电枢轴14上并且随后借助于带磨削来模制同心的槽25。同样，能够制造具有盲孔26的螺纹蜗杆12，用所述盲孔能够将所述螺纹蜗杆插装到轴上。也能够取代压紧方式而将所述传动蜗杆12粘接在传动轴上或者以其他方式固定在传动轴上。同样，根据本发明的制造方法也能够用于机动车内的伺服驱动装置之外的传动蜗杆12的应用情况。

Claims (17)

1.用于制造传动蜗杆(12)的方法，其中首先借助于滚压工具来使蜗杆齿部(20)成形，所述蜗杆齿部具有轴向地在纵轴线(18)上对置的蜗杆齿面(22)，并且随后借助于另一个过程步骤将围绕着所述纵轴线(18)同心的槽结构(24)构造到所述蜗杆齿面(22)上，其中，借助于带磨削来在所述蜗杆齿面(22)上制造所述同心的槽结构(24)，其中所述槽结构(24)被构造为在传动机构的停止状态中，润滑剂能够退回到所述槽结构中，使得所述槽结构的尖部与配对齿部处于直接接触之中，由此能够改进自锁水平。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传动蜗杆布置在电动马达式的驱动单元(10)的电枢轴(14)上。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，为了进行带磨削而使用柔性的磨削带(30)，借助于修整成型的接触件(32)将所述柔性的磨削带(30)朝所述蜗杆齿面(22)挤压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于固定的磨床来制造所述同心的槽结构(24)。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在带磨削的期间将所述传动蜗杆(12)置于旋转之中，并且在此用所述接触件(32)通过所述蜗杆齿部(20)的螺矩沿着所述蜗杆齿面(22)来拉拔所述柔性的磨削带(30)。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述传动蜗杆(12)的旋转以比所述蜗杆齿部(20)的圆周速度低的相对速度使所述柔性的磨削带(30)运动，以用于在所述蜗杆齿面(22)上构造所述同心的槽结构(24)。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为沿着纵轴线(18)具有中心钻孔(26)的单独的构件来制造所述传动蜗杆(12)，并且随后将其压紧到所述驱动单元(10)的轴上。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述滚压工具在连续式方法中用与该连续式方法直接联结的带磨削方法来模制连续的蜗杆螺纹，此后将所述蜗杆螺纹截取到所述传动蜗杆(12)的所期望的长度(13)。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在滚压时产生所述蜗杆齿面(22)的0.5μm以下的表面粗糙度Rz，并且随后所构造的同心的槽结构(24)具有0.2μm到10μm的结构化的粗糙度Rz。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述同心的槽结构(24)的表面粗糙度能够通过所述柔性的磨削带(30)的特性以及过程参数的微调来预先给定，以用于实现蜗轮蜗杆传动机构(50)的足够的自锁水平与良好的效率之间的最优解。

11.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，借助于修整成型的接触件(32)将所述柔性的磨削带同时朝两个在螺纹槽中对置的蜗杆齿面(22)挤压。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，作为沿着纵轴线(18)具有中心钻孔(26)的单独的构件来制造所述传动蜗杆(12)，并且随后将其压紧到所述电枢轴(14)上。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在滚压时产生所述蜗杆齿面(22)的0.1μm以下的表面粗糙度Rz。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法来制造的传动蜗杆(12)，其特征在于，在所滚压的蜗杆齿面(22)上构造有用于容纳润滑剂的同心的槽结构(24)。

15.根据权利要求14所述的传动蜗杆(12)，其特征在于，该传动蜗杆由金属制成并且与由塑料构成的蜗轮(52)配合作用。

16.根据权利要求15所述的传动蜗杆(12)，其特征在于，该传动蜗杆与由塑料构成的、借助于注塑来制造的蜗轮(52)配合作用。

17.拥有蜗轮蜗杆传动机构(50)的电动马达式的驱动单元(10)，具有根据权利要求14到16中任一项所述的传动蜗杆(12)，其特征在于，所述传动蜗杆(12)布置在电动马达(48)的电枢轴(14)上，所述电动马达直接法兰连接到所述蜗轮蜗杆传动机构(50)的传动机构壳体(56)上。