CN116252686A - 驱动单元以及用于运行这种驱动单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调整机动车中可以运动的部分的驱动单元（100）和一种用于运行这种驱动单元（100）的方法，所述驱动单元带有由第一电动马达（12）驱动的第一主轴驱动器（10）和由第二电动马达（22）驱动的第二主轴驱动器（20），其中，第一主轴驱动器（10）和第二主轴驱动器（20）通过至少一个主轴（14、24）相互连接，以便共同地调整正好一个调整平面的有待调整的部分（50）。

Description

驱动单元以及用于运行这种驱动单元的方法

技术领域

本发明涉及按照独立权利要求所述类型的一种驱动单元以及一种用于运行这种驱动单元的方法。

背景技术

由DE 10 2016 203 639 A1已知一种主轴驱动器，其用作用于在机动车中调整座椅的舒适驱动器的组成部分。这个主轴驱动器包括驱动马达，驱动马达使主轴围绕主轴的纵轴线转动。在主轴的主轴螺纹上布置有主轴螺母，主轴螺母又与有待调整的元件、特别是座椅至少间接地连接。在主轴围绕其转动轴线转动时，主轴螺母由于其关于主轴的转动轴线旋转固定的位置而沿着主轴的转动轴线运动并且因此使座椅运动。用这种主轴驱动器受结构设计所限一方面很难达到座椅的高的调整速度，并且同时很难实现用于闭锁调整运动的可靠的自锁。

EP 1 109 695 B1示出了一种用于调整机动车座椅的一些部分的驱动装置，带有唯一的电气的驱动马达，该电气的驱动马达借助第一蜗轮蜗杆传动机构驱动两个辅助轴，其中，离合器单元具有四个离合器，离合器单元通过另外的蜗轮蜗杆传动机构将驱动马达独立于彼此地联接到从动单元的不同的从动元件上。但用于蜗轮蜗杆传动机构的这种离合器装置较为昂贵，因而用此很难实现对可以运动的部分的快速调整。

发明内容

应当用按本发明的解决方案克服这些缺点。

据此，带有独立权利要求特征的按本发明的驱动单元以及用于运行这种驱动单元的方法具有的优点是，在使用标准主轴驱动器的情况下可以达到有待调整的部分的明显较高的调整速度，其中，驱动单元同时也可以构造成自锁的。由此可以通过两个分别具有自己的电动马达的单独的主轴驱动器的经由至少一个主轴的联接达到这样一些调整速度，所述调整速度例如在预碰撞状况下或者对自动驾驶时及时接管驾驶员的车辆控制而言是必需的。

由在从属权利要求中列举的措施得出了在独立权利要求中说明的特征的扩展设计方案和改进方案。驱动单元优选布置在两个应当相对彼此调整的部件之间。在此可以例如也将部件中的其中一个部件构造成与车身固定。两个联接的主轴驱动器分别具有保持元件，主轴驱动器能借助该保持元件以简单的方式也铰接联接到所述部件上。

在第一种优选的实施方案中，两个主轴驱动器借助唯一的共同的主轴螺母连接，两个主轴驱动器的相应的主轴嵌接到该主轴螺母中。在此，仅需用共同的主轴螺母来替代传统的旋转主轴驱动器的两个单独的主轴螺母，所述共同的主轴螺母现在具有带各一个螺母螺纹的钻孔。两个主轴然后可以在它们的各自的螺母螺纹中沿轴向蜿蜒穿过所述钻孔。在此，两个主轴驱动器关于共同的主轴螺母沿轴向彼此对置地布置，因而在两个电动马达运行中，这些主轴驱动器沿轴向背离彼此地运动。

在一种备选的优选的实施方案中，两个主轴螺母通过唯一的共同的主轴相互联接。在此，第一电动马达使沿轴向相对第一电动马达固定不动的第一主轴处于转动运动。这个第一主轴用其自由的端部穿过能相对主轴转动的传动机构主轴螺母，该传动机构主轴螺母由第二电动马达驱动。因此第二主轴驱动器的第二插入穿过（durchtauchend）的主轴与第一主轴驱动器的第一旋转主轴重合。在此，两个不同的主轴驱动器也相互组合，其中，不需要附加的构件，而是可以取消第二驱动器的插入穿过的主轴。

因为在这个共同的主轴上，抗扭的蜗轮由第一电动马达驱动，并且带有内螺母螺纹的能转动的蜗轮由第二电动马达驱动，所以第一主轴驱动器的第一假设的主轴螺母的线性的调整速度和第二主轴驱动器的插入穿过的主轴的线性的轴向的平移相加。

特别有利地可以为主轴驱动器使用蜗轮蜗杆传动机构，其中，蜗杆特别节省空间地直接布置在电动马达的转子轴上。这个蜗杆然后嵌接到蜗轮的外部的蜗杆制齿部中，蜗轮布置在主轴上。在此，蜗轮可以抗扭地或者用内部的螺母螺纹能转动地布置在主轴上。为了构成单级的蜗轮蜗杆传动机构，转子轴与蜗杆近似垂直于主轴主线地对准。

在另一种实施方案中，两个传动机构中的至少一个传动机构构造成两级的蜗轮蜗杆传动机构。转子轴的转矩由此可以两次近似直角地转向，因而主轴驱动器的主轴可以大致平行于转子轴取向。两个彼此连接的主轴驱动器由此可以与围绕有待调整的部分的空间情况相匹配。

用于将主轴驱动器连接到有待调整的部分上的或至少间接地连接到车身上的容纳元件可以在制造技术上极为简单地与传动机构壳体一体地构造，例如借助塑料喷注。通过轴承孔眼和/或轴颈的成形，主轴驱动器可以以能围绕这个轴承轴线转动的方式固定在所述部分或所述车身上，由此使至少一个主轴的提升运动与可以运动的部分的调整运动相匹配。在此，驱动单元的线性的平移运动可以传输给有待调整的部分。在此，有待调整的部分可以直接用相同的线性运动调整，但或者借助机械装置转化成有待调整的部分的枢转运动或倾斜运动或转动运动。

为了在结束调整过程后可靠地闭锁有待调整的部分，驱动单元构造成自锁的，因而在外部的力针对限定的运行状况产生作用时，可以运动的部分可靠地保持在其位置中。为此，主轴螺纹和/或至少一个蜗轮蜗杆传动机构构造带有这种自锁结构。在此可以使用利于成本的DC马达作为驱动器。

按本发明的主轴驱动器特别适用于机动车中在转向柱调整机构或座椅调整机构中的快速调整。在此，转向轮可以沿着和/或横向于转向柱地借助所连接的主轴驱动器进行调整。在座椅中，靠背作为可以运动的部分可以相对座椅面倾斜，或者座椅面相对车身移动和/或倾斜。因此可以在整个使用寿命期间即使在温度波动大时也能提供极高的调整速度，该调整速度尤其可以处在20 至100 mm/s的范围内。

此外，在驱动装置的运行中可以以如下方式实现不同的调整速度，即，两个电动马达备选同时被操纵或者仅操纵两个电动马达中的其中一个电动马达。

附图说明

本发明的进一步的优点、特征和细节由接下来对优选的实施例的说明以及借助附图得出。

图1-4示出了带有各两个主轴驱动器的按本发明的驱动单元的不同的实施方案，并且

图5示例性地示出了按本发明的主轴驱动器的实施方案。

具体实施方式

在图1中示出了驱动单元100，该驱动单元用作机动车中用于调整可以运动的部分的舒适驱动器的组成部分。可以运动的部分可以例如是转向柱，或者座椅或座椅部件或中控台。由图1可以看到，驱动单元100包括第一主轴驱动器10，该第一主轴驱动器包括第一电动马达12和接在这个第一电动马达之后的第一传动机构11。驱动单元100还包括第二主轴驱动器20，该第二主轴驱动器具有第二电动马达22和接在这个第二电动马达之后的第二传动机构21。在此，两个主轴驱动器10、20构造成一致的。两个主轴驱动器10、20在这个实施方案中分别驱动自己的主轴14、24，两个主轴被构造成轴向固定不动的旋转主轴。这意味着，电动马达12、22通过构造成蜗轮蜗杆传功机构41的传动机构11、21驱动蜗轮18，蜗轮抗扭地布置在主轴14、24上。主轴14、24由此沿圆周方向9处于转动，而这个主轴不会被沿主轴14、24的轴向8移动，而是撞到传动机构11、21的传动机构壳体60中的轴向止挡82上。两个主轴驱动器10、20通过主轴14、24以如下方式相互连接，即两个主轴14、24与唯一的共同的主轴螺母34啮合。为此，在共同的主轴螺母34中，沿径向7并排地构造有两个沿轴向8的钻孔35，钻孔的两个螺母螺纹36与两个主轴14、24的主轴螺纹31处于嵌接。两个主轴14、24从相反的轴向8嵌接到共同的主轴螺母34中，因而两个电动马达12、22与传动机构壳体60轴向对置地、与共同的主轴螺母34轴向间隔开地布置。在共同的主轴螺母34的区域中，两个主轴14、24沿轴向8重叠。在传动机构壳体60处构造有容纳元件62，借助该容纳元件将其中一个主轴驱动器10固定在有待调整的部分50处，另一个主轴驱动器20则至少间接地固定在车身51处或第二可以运动的部件处，如图1中示意性所示那样。容纳元件62优选构造成轴颈64或用于轴承螺栓的孔眼63，如例如在图3和5中所示那样。在图1中，可以为两个主轴驱动器10、20使用传统的旋转主轴驱动器，如已经使用在带有唯一的电动马达12的舒适调整机构中那样。这样的两个旋转主轴驱动器为了所追求的快速调整而借助共同的主轴螺母34相互联接，因而两个旋转主轴驱动器的调整速度相加作为合成的调整速度。最大可能的调整行程由两个通过共同的螺纹螺母34连接的主轴14、24的轴向长度得出。

也可以选择性地仅操纵两个主轴驱动器10、20的唯一的电动马达12、22，以便由此为有待调整的部分50提供两种不同的调整速度。用两个电动马达12、22的快速的调整速度例如可以用于作为上车辅助的部分50的快速运动或者使用在预碰撞状况中或自动驾驶时的“获得控制（Take control）”状况。较小的调整速度则可以用于舒适调整机构的正常运行，此时仅驱控电动马达12、24中的其中一个电动马达。为了将主轴14、24的线性的调整矩传输给有待调整的部分，可以在容纳元件62处还嵌入一种机械装置，该机械装置将调整矩传输给有待调整的部分50。在此，主轴14、24的线性运动可以直接传输给所述部分50的线性运动。备选可以借助机械装置的相应构造的运动学机构将主轴14、24的线性运动也转化成所述部分的枢转运动或倾斜运动或转动运动。

图2示出了一种实施例，在该实施例中，在右侧上，第一主轴驱动器10如图1中那样构造成带有沿轴向相对第一电动马达12固定不动的主轴14的旋转主轴驱动器。第二主轴驱动器20在此构造带有沿轴向插入穿过的主轴。在此，第二蜗轮蜗杆传动机构21具有蜗轮27，蜗轮用内螺纹28能转动地布置在主轴螺纹31上并且能被第二电动马达22驱动。这个能转动的蜗轮27沿径向和轴向支承在第二传动机构壳体60中，并且具有带有内螺纹28的轴向的贯通开口，主轴30沿轴向8移动穿过该贯通开口。在这种实施方案中，不是每个主轴驱动器10、20都具有其自己的主轴14、24，而是将一个共同的主轴30同时既构造成第一主轴驱动器10的沿轴向固定不动的旋转主轴30也构造成第二主轴驱动器20的插入穿过的主轴30。若同时操纵两个电动马达12、22，那么唯一的主轴30在此也相对第二电动马达22转动，因为主轴30被第一电动马达12置于转动。因此主轴30的通过第一旋转主轴驱动器10的转动运动与主轴30的通过第二主轴驱动器20的能转动的蜗轮27的平移运动叠加成了主轴30的更快的平移运动。因此第一旋转主轴驱动器10的和带有插入穿过的主轴30的第二主轴驱动器20关于两个电动马达12、22之间的相对运动的两个调整速度相加。为了最大可能的调整行程，在此必须相应地预定唯一的共同的主轴30的轴向长度。在传动机构壳体60处又布置有容纳元件62，其中，在插入穿过的主轴30处，容纳元件62不是构造在主轴30的轴向的端部32处，而是沿径向与主轴30间隔开地构造。

图3示出了一种实施例，在该实施例中，在左侧上，第一主轴驱动器10如图1中那样构造成带有沿轴向相对第一电动马达12固定不动的主轴14的旋转主轴驱动器。第二主轴驱动器20在此构造带有沿轴向固定不动的、轴平行于转子轴44布置的主轴24。两个主轴驱动器10、20通过两个主轴14、24以如下方式相互连接，即，两个主轴14、24与唯一的共同的主轴螺母34处于嵌接。为此，根据图1，在共同的主轴螺母34中并排地将两个钻孔35沿轴向对准，钻孔的两个螺母螺纹36与两个主轴14、24的主轴螺纹31处于嵌接。两个主轴14、24从相反的轴向8嵌接到共同的主轴螺母24中，因而两个主轴14、24在共同的主轴螺母34的区域中沿轴向重叠。在传动机构壳体60处构造有容纳元件62，借助该容纳元件将其中一个主轴驱动器10固定在有待调整的部分50处，另一个主轴驱动器20则与车身固定或者固定在第二可以运动的部件处。容纳元件62在此构造成轴承螺栓的孔眼63，因此围绕轴承轴线的连接构造成铰接的。由于主轴24相对电动马达22的转子轴44的轴平行的布置，第二传动机构21构造成两级的蜗轮蜗杆传动机构42，在该蜗轮蜗杆传动机构中，从动轴线两次直角地转向。在此，第二主轴24用轴向的端部32撞到传动机构壳体60中的轴向止挡82上。通过马达轴线46相对主轴24的平行布置，驱动单元100构造得更为紧凑并且由此也可以使用在有限的结构空间中。

在图4中示出了另一种实施例，在该实施例中，在右侧上，第一主轴驱动器10如图1中那样又构造成带有沿轴向相对第一电动马达12固定不动的主轴14的旋转主轴驱动器。第二主轴驱动器20在此构造带有沿轴向插入穿过的主轴30。在此，第二蜗轮蜗杆传动机构21具有蜗轮27，该蜗轮用其内螺纹28能转动地布置在唯一的主轴30的主轴螺纹31上。第二传动机构21在此构造成两级的蜗轮蜗杆传动机构42，其从动轴线近似两次直角地转向。能转动的蜗轮27的纵轴线8由此大致平行于第二电动马达22的马达轴线46延伸。能转动的蜗轮27沿径向和轴向支承在第二传动机构壳体60中，并且具有带内螺纹28的轴向的贯通开口，主轴30沿轴向穿过该贯通开口运动。共同的主轴30又被既构造成第一主轴驱动器10的轴向固定不动的旋转主轴30，也被构造成第二主轴驱动器20的插入穿过的主轴30。在这种实施方案中，第一旋转主轴驱动器10和带有插入穿过的主轴30的第二主轴驱动器20针对在两个电动马达12、22之间的相对运动的两个调整速度也相加。在传动机构壳体60处又布置有容纳元件62，其中，在插入穿过的主轴30中，容纳元件62不是构造在主轴30的轴向的端部32处，而是沿径向与主轴30间隔开地构造。

在图5中示出了第一主轴驱动器10的剖面，这个主轴驱动器例如可以使用在按图1至4的驱动装置100中。在图1至4中，这个旋转主轴驱动器分别用“A”标注。其它型号的主轴驱动器20则用“B、C、D”标注。在此，主轴14通过单级的蜗轮蜗杆传动机构41驱动。在此，在电动马达12的转子轴44上沿马达轴线46布置有蜗杆45，该蜗杆与构造成蜗轮18的制齿元件啮合，该制齿元件抗扭地沿着主轴轴线15布置在主轴14上。蜗轮18例如和径向轴承区域85一起借助塑料喷注到主轴14上。蜗轮18用径向轴承区域85沿径向支承在传动机构壳体60中。主轴14在第一端部81处沿轴向撞到与壳体固定的轴向止挡82上。在此，在第一端部81处例如嵌入金属球83，金属球直接支撑在轴向止挡82处。此外，在蜗轮18处构造有环形的卷边89，该卷边通过轴向的弹簧元件90沿轴向与轴向止挡82对置地沿轴向支承在传动机构壳体60处。环形的卷边89尤其贴靠在单独制造的止挡环87上，该止挡环通过背对第一端部81的径向轴承区域85接合到蜗轮18上。带有蜗杆18的转子轴44例如横向于主轴14布置并且可以沿径向7关于主轴14安装在传动机构壳体60中。为此，传动机构壳体60具有盖84，所述盖径向于主轴14地接合。为了支承主轴驱动器10，在传动机构壳体60处成形有轴承孔眼63，该轴承孔眼可以铰接地上移到轴承螺栓上，轴承螺栓与车身固定地固定或者固定在有待调整的部分50处。主轴14用其自由的端部32从传动机构壳体60伸出，其中，在主轴螺纹31上布置有主轴螺母34。在主轴螺母34中相邻地构造有两个带有螺母螺纹36的彼此平行的钻孔35。在此，第一主轴14从第一轴向的侧面嵌接到第一钻孔35中并且第二主轴24从相反的轴向的侧面嵌接到第二钻孔35中。两个主轴驱动器10、20由此通过共同的主轴螺母34相互联接，因而两个主轴14、24在操纵电动马达12、22时沿轴向朝着彼此运动或背离彼此运动。主轴14、24的外径在此例如在10和15 mm之间。

要注意的是，就在附图和说明书中示出的实施例而言，各个特征彼此间的多种多样的组合是可能的。所述的驱动单元100可以以多种多样的方式修改或修正，而不会偏离发明思想。因此传动机构11、12、马达12、22以及容纳元件62的实施方案符合所述部分50的调整运动的要求。共同的主轴螺母34以及主轴30、14的主轴螺纹31同样可以相应地改变。创造性的电气的主轴驱动器10特别适用于在机动车中调整可以运动的部件、特别是用于调整转向柱或座椅部件。

Claims (14)

1.用于调整机动车（51）中可以运动的部分的驱动单元（100），所述驱动单元带有由第一电动马达（12）驱动的第一主轴驱动器（10）和由第二电动马达（22）驱动的第二主轴驱动器（20），其中，第一主轴驱动器（10）和第二主轴驱动器（20）通过至少一个主轴（14、24）相互连接，以便共同地调整正好一个调整平面的有待调整的部分（50）。

2.按照权利要求1所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）固定在有待调整的部分（50）处，并且第二主轴驱动器（20）与车身固定地固定在机动车（51）处，其中，两个主轴驱动器（10、20）中的至少一个主轴驱动器特别是铰接地固定。

3.按照权利要求1或2所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）具有第一主轴（14）并且所述第二主轴驱动器（20）具有第二主轴（24），并且两个主轴（14、24）通过共同的主轴螺母（34）相互连接，其中，在共同的主轴螺母（34）中并排布置有两个带有各一个螺母螺纹（35）的平行的钻孔（35），第一和第二主轴（14、24）分别啮合地嵌接到钻孔中。

4.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）和所述第二主轴驱动器（20）构造成带有在轴向相对相应的电动马达（12、22）固定不动的转动的主轴（14、24）的驱动器，其中，两个主轴驱动器（10、20）通过所述共同的主轴螺母（34）构造成可以沿轴向相对彼此运动。

5.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）和所述第二主轴驱动器（20）具有仅一个唯一的共同的主轴（30），并且所述第一和第二电动马达（12、22）分别通过第一和第二传动机构（16、26）与唯一的主轴（30）处于嵌接。

6.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）构造成带有沿轴向相对所述第一电动马达（12）固定不动的转动的主轴（14）的驱动器，并且所述第二主轴驱动器（20）构造成带有沿轴向相对所述第二电动马达（22）插入穿过的主轴（24）的驱动器，其中，所述第二主轴驱动器（20）具有传动机构主轴螺母（28），它与所述共同的主轴（30）处于嵌接。

7.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，在所述唯一的主轴（30）上抗扭地固定着第一蜗轮（18）作为第一传动机构（11）的组成部分并且在唯一的主轴（30）上布置着带有内置的螺母螺纹的第二蜗轮（28）作为第二传动机构（21）的组成部分，螺母螺纹与所述唯一的主轴（30）的主轴螺纹（31）啮合。

8.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）和/或所述第二主轴驱动器（20）具有蜗轮蜗杆传动机构（40），其中，在对应的电动马达（12、22）的转子轴（44）上布置有蜗杆（45），蜗杆与抗扭地布置在所述主轴（14、24、30）上的蜗轮（18）和/或能转动地布置在主轴（14、24、30）上的带有内置的螺母螺纹的蜗轮（28）啮合，其中，转子轴（44）特别是横向于主轴（14、24、30）布置。

9.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）和/或所述第二主轴驱动器（20）具有两级的蜗轮蜗杆传动机构（42），其中，抗扭地布置在所述主轴（14、24、30）上的蜗轮（18）的轴（18）和/或带有内置的螺母螺纹的蜗轮（28）的轴（29）近似平行于对应的电动马达（12、22）的转子轴（44）布置。

10.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一传动机构（11）和/或所述第二传动机构（21）具有传动机构壳体（60），在所述传动机构壳体处为了与所述有待调整的部分（50）或与位置固定的框架（51）铰接地固定而一体地构造有容纳元件（62），特别是至少一个孔眼（63）或至少一个轴颈（64）。

11.按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100），其特征在于，所述第一主轴驱动器（10）和/或所述第二主轴驱动器（20）构造成自锁的并且所述第一和第二电动马达（12、22）特别是构造成DC马达。

12.带有按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100）的转向柱调整机构，其特征在于，第一电动马达（12）至少间接地固定在机动车的车身（51）处，并且第二电动马达（22）连接到作为可以运动的部分（10）的转向柱上。

13.带有按照前述权利要求中任一项所述的驱动单元（100）的座椅调整机构，其特征在于，第一电动马达（12）连接在作为可以运动的部分（10）的可以运动的座椅部件（50）上，并且第二电动马达（22）固定在另外的可以运动的座椅部件（50）处或与车身固定地固定在机动车处。

14.用于运行尤其按照权利要求1至11中任一项所述的用来调整机动车中的可以运动的部分（50）的驱动单元（100）的方法，其特征在于，为了用第一调整速度调整部件（50），驱动单元（100）仅用唯一的电动马达（12、22）驱动，并且为了用更高的第二调整速度调整部分（50），驱动单元（100）同时用两个电动马达（12、22）驱动。

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