斜齿啮合的传动装置，电的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种特别用于电机（1）的斜齿啮合的传动装置（9），所述传动装置具有：驱动轴（12），在所述驱动轴上不能相对转对地布置有斜齿啮合的驱动小齿轮（5）、特别是蜗杆（11）；和从动小齿轮（15）、特别是蜗轮（13），其布置在从动轴（14）上并且与所述驱动小齿轮（5）啮合。提出了，所述从动小齿轮（5）借助于空转装置（17）与所述从动轴（14）相连，其中，所述空转装置（17）至少基本上转动方向受控地设计。本发明还涉及一种电机。
【专利说明】斜齿啮合的传动装置，电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特别是用于电机的斜齿啮合的传动装置，所述传动装置具有:驱动轴，在所述驱动轴上不能相对转对地布置有斜齿啮合的驱动小齿轮、特别是蜗杆；和从动小齿轮、特别是蜗轮，其布置在从动轴上并且与所述驱动小齿轮啮合。
[0002]本发明还涉及一种电机、特别是用于机动车的电动机具有斜齿啮合的传动装置，所述传动装置具有:驱动轴，在所述驱动轴上不能相对转对地布置有斜齿啮合的驱动小齿轮、特别是蜗杆；和从动小齿轮、特别是蜗轮，其布置在从动轴上并且与所述驱动小齿轮啮合，其中，驱动轴由电机的转子轴形成。
【背景技术】
[0003]开头所述类型的传动装置以及电机由现有技术已知。电机的结构和特别是转子轴的支承结构当今是主流的技术。通常转子轴在形成转子的叠片组的两侧配设有轴承、特别是滚动体轴承，其被固定在电机的壳体中。转子轴的自由端部配设有驱动小齿轮，通过该驱动小齿轮继续传递由电机提供的转矩。通常为了继续传递转矩而设有传动装置，该传动装置通过有利的方式和方法影响转速和转矩。为了在从动轴上提供特别高的转矩，传动装置通常设计成蜗轮传动装置。通过驱动小齿轮的以及必要时也包括从动小齿轮的斜齿啮合或者是蜗杆和蜗轮的斜齿啮合也产生了轴向的力，该力还作用在转子轴上。为了吸收壳体中的这个轴向的力，通常将配属于驱动小齿轮的滚动体压紧在转子轴上并且将外环承载(beschultert)和轴向固定在壳体中或者将滚动体的外环压紧在壳体中并且将内环承载和轴向固定在转子轴上。在一些应用中，在正常工作时轴向力始终或大多沿相同方向对转子轴产生作用，从而转子轴的支承结构基本上用于(沿一方向)吸收轴向力。当转动方向倒转或者发生故障时，然而所产生的轴向力可以反转或者沿相反方向起作用。在这种情况下，支承结构受到不利负载。支承结构的一个设计方案是，该支承结构可以沿两个方向同样地吸收轴向力，但这仅在高结构性投入的情况下才能实现。
【发明内容】
[0004]根据本发明的、具有权利要求1所述特征的传动装置相对于现有技术的优点是，当发生故障时防止沿错误方向起作用的轴向力对转子轴和特别是对其支承结构产生作用。为此，根据本发明提出，所述从动小齿轮借助于空转装置与所述从动轴相连，其中，所述空转装置至少基本上转动方向受控地设计。从动小齿轮因此不直接不能相对转对地与从动轴相连。替代的是，在从动轴与从动小齿轮之间设有空转装置，该空转装置根据转动方向或驱动转动方向和必要时根据待传递的和/或反作用的转矩能实现或者防止从从动小齿轮到驱动轴上的力传递。由于从动小齿轮可以基于空转被继续驱动并且由此继续转动，而没有力被传递到从动轴上，因此通过驱动小齿轮的斜齿啮合不会产生对转子轴产生作用的轴向力。
[0005]优选地，所述空转装置设计成爪形离合器。由此空转装置沿一个转动方向进行形状配合的驱动力传递，而沿另一个转动方向的形状配合被停止并且因此力传递结束。爪形离合器仅需小的结构空间并且因此可以良好地集成在传动装置中。
[0006]优选地，所述爪形离合器具有配属于所述从动小齿轮的第一耦合元件和配属于所述从动轴的第二耦合元件，其中，所述耦合元件分别在端侧具有互补的斜齿啮合部，和其中，至少一个耦合元件可轴向移动地布置。互补的斜齿啮合部导致上述的工作原理，其中，沿驱动转动方向存在形状配合，而沿相反的转动方向停止该形状配合。这由此实现:当沿相反的方向驱动时，斜齿啮合部当超过极限转矩时将耦合元件轴向彼此挤开。由于至少一个耦合元件轴向可移动地布置，因此该轴向移动被允许，从而当超过极限转矩时斜齿啮合部脱开啮合并且由此不再能进行力传递。
[0007]根据本发明的一个有利的改进方案提出，所述第一耦合元件由从动小齿轮或所述蜗轮形成。第一耦合元件由此与从动小齿轮或蜗轮一体形成。通过将耦合元件这样集成在从动小齿轮中，提供了传动装置的特别紧凑的结构形式。可替换地当然也可以考虑，第一耦合元件与从动小齿轮分离地形成并且在安装时将从动小齿轮与第一耦合元件至少不能相对转对地彼此相连。
[0008]优选地，所述第二耦合元件设计成耦合环。通过第二耦合元件的环形的设计方案可以通过简单的方式和方法将其推到从动轴上。
[0009]优选地，所述耦合环不能相对转对地与所述从动轴相连。特别设计成，耦合环具有径向向内突出的带动突出部，其与从动轴的相应的带动凹部共同作用。当然也可以在I禹合环和从动轴上设置多个带动突出部和带动凹部。在任何情况下都确保了从耦合环到从动轴上的形状配合的力传递。
[0010]根据本发明的一个优选的实施方式提出，在所述从动轴上，所述耦合环轴向可移动地布置，而从动小齿轮或所述蜗轮轴向固定地且可转动地布置。根据该实施方式也就提出，耦合环轴向可移动，以便特别能实现爪形离合器的斜齿啮合部的脱开啮合。从动小齿轮在此轴向固定地布置在从动轴上，然而具有沿旋转方向的自由度，从而其可在从动轴上扭转。在正常工作时，驱动力因此通过驱动小齿轮被传递到从动小齿轮上，该从动小齿轮将驱动力继续通过爪形离合器的斜齿啮合部传递到从动轴上。如果驱动转动方向倒转，则耦合环当超过相应的转矩时被通过爪形离合器的斜齿啮合部轴向移动，从而爪形离合器的斜齿啮合部脱开啮合并且因此不将力传递到从动轴上。相应地，通过驱动小齿轮和从动小齿轮的斜齿啮合部不会有轴向力施加到驱动轴上，该轴向力会对驱动轴的支承结构产生负面影响。
[0011]根据本发明的一个可替换的实施方式优选地提出，在所述从动轴上，所述蜗轮轴向可移动地且可转动地布置，而所述耦合环轴向固定地布置。和之前描述的实施方式的相区别地可替换地也就提出，不是耦合环、而是蜗轮自身轴向可移动地布置，以便当调换驱动转动方向时能实现爪形离合器的斜齿哨合部的脱开哨合。在其它方面则符合于上述的工作原理。
[0012]优选地，所述耦合环和从动小齿轮或所述蜗轮被弹簧加载地利用其斜齿啮合部相互夹紧。弹簧加载张紧用于，在正常工作时将爪形离合器或空转装置保持形状配合啮合，或在转动方向调换完之后(此时，耦合元件彼此脱开啮合)确保了，耦合元件重新相互啮合。为了实现弹簧加载，设有优选至少一个弹簧元件、特别是弹簧垫圈，特别优选是至少一个盘形弹簧或螺旋弹簧，其优选地预紧地保持在从动轴上的轴向挡块和从动小齿轮或耦合环之间。从动轴的轴向挡块在此特别由凸肩形成，该凸肩通过从动轴的直径扩大部形成。为了保持预紧，优选设有另一个轴向挡块，从动小齿轮或耦合环借助于至少一个弹簧元件被挤压向该轴向挡块。第二轴向挡块例如可以通过布置在从动轴上的固定环形成，该固定环位于从动轴的环槽中。
[0013]根据本发明的、具有权利要求10所述特征的电机的优点是，转子轴的支承结构可以转动方向最佳地构造，这是因为可靠地防止了产生不利作用的轴向力——反向于正常作用方向。为此，电机具有传动装置，如前所述。另外的实施方式和优点因此也如前所述得出。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下根据附图详细说明本发明。图中示出图1以简化的纵向剖视图示出电机，
图2示出蜗轮传动装置的一个有利的实施例，
图3示出蜗轮传动装置的空转装置的分解图，
图4示出有利的蜗轮传动装置的另一个实施例，和图5示出第二个实施例的分解图。
【具体实施方式】
[0015]图1以简化的纵向剖视图示出电机1，其具有一不能相对转对地布置在转子轴2上的转子3，其中，转子轴2可转动地支承在壳体4中。在转子轴2上还在其自由端部上设有图1中未详细示出的传动装置9的驱动小齿轮5，其具有斜齿啮合部6。
[0016]为了支承转子轴2，设有两个滚动体轴承7和8。在此滚动体轴承7在转子轴2上布置在转子3和驱动小齿轮6之间，而滚动体轴承8设置在转子3的相对设置的侧面上。驱动小齿轮5的斜齿啮合部6在工作时产生轴向力，该轴向力作用于转子轴2并且通常利用滚动体轴承7吸收和支承。为此，滚动体轴承7的内环压紧在转子轴2上并且外环承载在壳体4中和轴向固定。然而对于本发明而言支承结构的类型并不重要。在此重要的仅在于，支承结构类型通常可以沿仅一个方向吸收高的轴向力。这种支承结构特别用于其中电机I始终沿相同的转动方向工作的应用，例如用于马达，该马达通过传动装置9来驱动液压的挤压活塞。然而，如果驱动轴2的转动方向发生变化，则这用于，轴向力基于斜齿啮合沿相反方向作用于转子轴2。如果支承结构相应地设计用于基本上沿仅一个方向吸收轴向力，则这可以导致电机受损。可沿两个方向相同地加载轴向力的支承结构可能导致结构性的和制造技术的高成本。
[0017]图2示出了有利地设计的传动装置9的一个实施例，利用该实施例防止了，轴向力沿不利的方向对转子轴2的支承结构产生影响。根据本实施例，传动装置9设计成蜗轮传动装置10，其中，驱动小齿轮5由蜗杆11设置，该蜗杆不能相对转对地布置在作为驱动轴12起作用的转子轴2上。蜗杆11和蜗轮13啮合，该蜗轮布置在从动轴14上。蜗轮13因此是和驱动小齿轮5共同作用的从动小齿轮15。蜗轮13可以为此在其外壳侧上具有斜齿啮合部或直的轮齿，它和蜗杆11共同作用。蜗轮能在从动轴14上可转动和可轴向移动地布置，如通过双箭头16表明地。施加在蜗轮13上的轴向力借助于空转装置17基本上与转动方向有关地传递到从动轴14上。
[0018]空转装置17具有爪形离合器18，该爪形离合器由两个耦合元件19和20形成。第一耦合元件19在此与蜗轮13 —体形成，第二耦合元件20由单独的耦合环21形成，该耦合环不能相对转对地与从动轴14相连并且轴向固定在其上。对此，耦合环21在一侧位于从动轴14的止挡凸肩上并且在另一侧由位于从动轴14的环槽23中的固定环22固定。
[0019]图3以透视分解图示出蜗轮传动装置10的从动侧的部分以便更好的理解。为了与从动轴14不能相对转对地相连，耦合环21在其内侧上具有径向向内突出的带动突出部24，该带动突出部在安装好的状态下位于从动轴14的带动凹部25中，其中，在周向方向上看，形成在带动突出部24和带动凹部25之间的形状配合用于力传递。
[0020]耦合环21在其面向蜗轮的侧面上具有斜齿啮合部26，该斜齿啮合部的特征在于，齿在转动方向上看具有斜齿面27，在相反的转动方向上看具有垂直的齿面28。斜齿啮合部26因此通过齿的斜齿面27得出。基本上，斜齿啮合部26相当于直线齿形轮齿(Hirth-Verzahnung),其中，齿在一侧上具有斜齿面和在另一侧上具有垂直的或陡的齿面。
[0021]蜗轮13在面向耦合环21的侧面上具有凹槽29，其外径超过耦合环21的外径，因此耦合环21可以完全容纳在凹槽29中。凹槽29的底部配设有与斜齿啮合部26互补的斜齿啮合部30，其同样特征在于具有一侧斜齿面和另一侧垂直的斜面的齿。蜗轮13自身利用斜齿哨合部30形成第一稱合兀件19,该第一稱合兀件与稱合环21共同作用。
[0022]通过斜齿啮合部26和30的互补的设计，在初始状态下，耦合环21的齿位于耦合元件19的齿之间。这由此得到支持，即耦合环21轴向固定在从动轴14上，而蜗轮13通过多个支承在从动轴14的凸肩32上的盘形弹簧31被压向耦合环21，如图2所示。
[0023]在正常工作时，蜗轮13通过蜗杆这样驱动，即斜齿啮合部30的垂直的齿面被压向斜齿啮合部26的垂直的齿面28。由此形状配合地带动耦合环21，通过位于带动凹部25中的带动突出部24将力继续传递到从动轴14上，从而使其转动。如果更换电机I的转动方向，则这导致，斜齿啮合部30的斜齿面现在被压向斜齿啮合部26的斜齿面27。由此产生了轴向力，该轴向力在耦合环21和蜗轮13之间这样起作用，即它在超过还能传递的极限转矩时被足够地挤压。由于耦合环21轴向固定在从动轴14上，因此蜗轮13在此由耦合环21远离地克服盘形弹簧31的力在从动轴14上沿止挡凸肩32的方向移动。由此，斜齿啮合部26和30脱开啮合并且驱动力不再被传递到从动轴14上。相应地，驱动轴不会通过蜗杆和蜗轮的斜齿啮合轴向地沿不利的方向被加载。由此防止了转子轴或驱动轴12的支承结构的过载。
[0024]图4和5示出了具有蜗轮传动装置10的电机I的另一实施例，其中，已知的元件具有相同的附图标记，因此可参考上述说明。下面将要仅探讨区别。
[0025]图4以透视剖视图示出了蜗轮传动装置10。与前面实施例的区别仅在于，蜗轮13轴向固定在从动轴14上，而耦合环21轴向可移动地布置在从动轴14上。此外这种布置这样变化，即现在耦合环21压紧地保持在轴向固定的蜗轮和盘形弹簧31之间。如果电机I沿正常工作方向驱动，则斜齿啮合部26和30利用竖直的或者说垂直的齿面彼此接合，驱动力被形状配合地传递到从动轴14上。如果更换电机I的转动方向，则斜齿啮合部26和30的斜齿面将耦合环21克服盘形弹簧31的弹簧力从蜗轮13压离，因此斜齿啮合部26和30脱开啮合并且中断到从动轴上的力传递。因此根据该实施例也通过简单的方式和方法借助于空转装置17防止了在故障情况下或当无意更换转动方向时沿不利的方向对转子轴2加载。
[0026]带动凹部25在这种情况下优选地以纵槽形式平行于从动轴14的旋转轴线对齐，从而耦合环21可以被利用带动突出部24在从动轴14上移动，而不会使带动突出部24和带动凹部25脱开啮合。
[0027]理论上也可以考虑，空转装置17在驱动侧、也就是说在电机I的驱动轴12上设置。
[0028]上述电机I特别适合于，在制动助力器中用作驱动装置，其通常需要正常工作转动方向并且不会或仅很少沿相反的转动方向以低转矩进行驱动。通过空转装置17可以避免在壳体4中转子轴2的投入大的和耗费成本的支承。由于空转装置17几乎完全内置在蜗轮13中，因此其可以在没有大的额外结构空间需求的情况下设置。
[0029]从动轴14例如通过连杆与待驱动的液压活塞相连,其中,连杆将从动轴14的旋转运动转换为活塞的平移运动。当然也可以或多或少地设置所述的盘形弹簧31，用于压紧爪形离合器18。
[0030]可替换地也可以考虑，盘形弹簧31通过螺旋弹簧替换。原则上可自由选择弹簧数量或可调节的弹簧力，然而通过所选择的弹簧力，在斜齿啮合部26和30脱开啮合之前确定还能沿相反的转动方向传递的、空转装置17的允许的转矩。弹簧力越大，则斜齿啮合部26和30越晚地脱开啮合。根据应用情况因此可以通过简单的方式和方法调整空转装置17的作用。
【权利要求】
1.一种特别用于电机(I)的斜齿啮合的传动装置(9)，所述传动装置具有:驱动轴(12)，在所述驱动轴上不能相对转对地布置有斜齿啮合的驱动小齿轮(5)、特别是蜗杆(11);和从动小齿轮(15)、特别是蜗轮(13)，其布置在从动轴(14)上并且与所述驱动小齿轮(5)啮合，其特征在于，所述从动小齿轮(5)借助于空转装置(17)与所述从动轴(14)相连，其中，所述空转装置(17)至少基本上转动方向受控地设计。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述空转装置(17)设计成爪形离合器(18)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述爪形离合器(18)具有配属于所述从动小齿轮(15)的第一耦合元件(19)和配属于所述从动轴(14)的第二耦合元件(20)，其中，所述耦合元件(19、20)分别在端侧具有互补的斜齿啮合部(26、30)，并且其中，所述耦合元件(19、20)中的至少一个能轴向移动地布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一耦合元件(19)由所述蜗轮(13)形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第二耦合元件(20)设计成稱合环(21)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述耦合环(21)不能相对转对地与所述从动轴(14)相连。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，在所述从动轴(14)上，所述耦合环(21)轴向能移动地布置,而所述蜗轮(13)轴向固定地且能转动地布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，在所述从动轴(14)上，所述蜗轮(13)轴向能移动地且能转动地布置,而所述耦合环(21)轴向固定地布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述耦合环(21)和所述蜗轮(13)被弹簧加载地利用其斜齿啮合部(26、30)相互夹紧。
10.一种电机、特别是用于机动车的电动机，具有能转动地支承在壳体中的转子轴(2)和传动装置(9)，所述传动装置具有:驱动轴(12)，在所述驱动轴上不能相对转对地布置有斜齿啮合的驱动小齿轮(5 )、特别是蜗杆(11);和从动小齿轮(15 )、特别是蜗轮(13 )，其布置在从动轴(14)上并且与所述驱动小齿轮(5)啮合，其中，所述转子轴(2)形成所述传动装置(9)的驱动轴(12)，其特征在于根据前述权利要求中任一项或多项所述的传动装置(9)的设计方案。
【文档编号】B60K17/26GK104203626SQ201380019437
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月27日 优先权日:2012年4月12日
【发明者】M-P.博尔茨, L.迪里克斯 申请人:罗伯特·博世有限公司