CN106169834B - 变速驱动装置和用于加工变速驱动装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变速驱动装置（10），尤其作为机动车中方便驱动装置的组成部分，具有电动机（11），该电动机具有电枢轴（14），具有在电枢轴（14）上构成的啮合齿（16），该啮合齿与从动元件（17）的配对啮合齿（18）、尤其与正齿轮的啮合齿啮合，其中所述电枢轴（14）可旋转地支承在至少两个轴承装置（21,22）里面，其中所述电枢轴（14）在其两个轴向端部部位（25,26）的部位里面与至少一外壳元件（12,15）至少间接地共同作用，用于限制电枢轴（14）在电枢轴（14）纵向上的轴向运动。按照本发明规定，在至少一外壳元件（12,15）与电枢轴（14）的端部部位（25,26）之间布置至少部分由塑料制成的补偿元件（30;30a;30b），其弹性模量尤其通过暂时加热补偿元件（30;30a;30b）的塑料降低。

Description

变速驱动装置和用于加工变速驱动装置的方法

技术领域

本发明涉及一种如两个独立权利要求前序部分所述变速驱动装置。本发明还涉及一种用于加工按照本发明的变速驱动装置的方法。

背景技术

由申请者的DE 10 2006 061 700 A1已知如两个独立权利要求前序部分所述的变速驱动装置。已知的变速驱动装置作为机动车中方便驱动装置的组成部分，该变速驱动装置具有电动机，电动机具有电枢轴，电枢轴伸进到变速器外壳里面。配有啮合齿的电枢轴部位与正齿轮的配对啮合齿啮合，正齿轮至少间接地作为用于调整例如车窗玻璃、玻璃顶窗或方便驱动装置的类似元件的从动元件。对于这种要调整的元件典型的是，它们必需在不同的方向上调整，由此电动机构造为旋转方向可反向的电动机。在电动机旋转方向反向时通过传动齿轮在电枢轴轴向上力作用于电枢轴上，这个力要使电枢轴在这个纵向或另一纵向上运动。为了限制电枢轴的轴向运动，在理想情况下这个轴向运动为零，电枢轴的两个端部部位例如与布置在极钵外壳和/或变速器外壳部位里面的摩擦元件和/或缓冲元件共同作用。此外常见的是，在加工时个性化地调整变速驱动装置的电枢轴的各自长度，因为如上所述，一方面电枢间隙要尽可能微小，在理想情况下为零，另一方面必需补偿由于构件误差引起的几何形状或长度偏差。因此在实践中常见的是，在电枢轴长度上首先以不足尺寸加工电枢轴或者说确定允差，然后根据个性化存在的电枢轴在外壳里面的安装长度，通过一般利用滚压滚子实现的电枢轴的长度伸展，建立所期望的电枢轴的轴向长度。在此缺陷是，由于电枢轴的长度或者电枢轴的塑性变形可能出现电枢轴的圆度偏差。这种圆度偏差例如导致增加的运行噪声。此外电枢轴或电枢的圆度偏差也可能导致由于振动在碳刷与换向器之间变差的接触。此外总体上看去不利的是，由于所需的个性化地设计供电枢轴使用的安装空间尺寸和接着电枢轴个性化的长度，使用于建立电枢轴轴向间隙的方法是相对费事的。

发明内容

由现有技术提出本发明的目的是，这样改进如两个独立权利要求前序部分所述的变速驱动装置，使得能够方便地调整电枢轴的轴向间隙并且尤其也使电枢轴的圆度特性最佳化。最佳的电枢轴圆度特性导致在换向器与碳刷之间更好地接触以及更小的噪声辐射，由此附加地视为目的是，与现有技术相比改进变速驱动装置的电特性和噪声特性。

这个目的按照本发明在具有两个独立权利要求特征部分所述特征的变速驱动装置中基本上这样得以实现，在至少一外壳元件（在其中布置电枢轴）与电枢轴的端部部位之间布置至少部分由塑料制成的补偿元件，其弹性模量（E模量）尤其通过暂时加热补偿元件的塑料降低。

由此按照本发明的变速驱动装置的扩展结构也能够，无需事先测量个性化地供使用的安装空间或者说无需了解电枢轴的精确长度地通过补偿元件装配电枢轴。在此一般可以设想两种情况：在第一种情况中由于电枢轴或外壳元件的相应允差所述补偿元件在弹性预应力下定位在至少一外壳元件与电枢轴的端部部位之间。在另一种情况下在电枢轴端部部位与补偿元件之间存在轴向间隙。在两种变体中通过降低补偿元件弹性模量能够建立所期望的零轴向间隙，同时在电枢轴端部部位上没有太高的轴向力（用于降低摩擦损失）。这一点或者由此实现，在补偿元件的至少一隆起的部位里面降低事先在轴向补偿元件中存在的、太高的（预）应力并由此太高的摩擦值，或者但是，对应于补偿元件的替代的扩展结构减小在电枢轴端部部位与补偿元件之间可能存在的轴向间隙直到零。关于加热在此理解为热量加入到补偿元件里面，其中温度一般在补偿元件塑料的熔化温度以下。但是也可以根据补偿元件结构上的造型设想情况（尤其在补偿元件上存在至少一隆起的时候），其中所述补偿元件加热到塑料熔化温度以上的温度。

此外最好规定，已经在加工变速驱动装置时进行降低弹性模量，尤其对于这种情况，在向着电枢轴端部部位相对较高的轴向预应力下或者以轴向间隙布置补偿元件。但是一般也在变速驱动装置运行期间在变速驱动装置的使用寿命上发生加热，然后在补偿元件的第二扩展结构中在使用弹性元件的条件下补偿电枢轴的磨损，由此总是保证轴向间隙为零。塑料材料在运行持续时间上的老化效应也导致弹性模量降低并由此导致自我调节地调整补偿元件轴向长度。

在按照本发明的补偿元件的第一扩展结构中，如果这个补偿元件完全由塑料制成，则能够特别简单地加工补偿元件，在此规定，所述补偿元件在弹性模量降低之前弹性变形并且相对于电枢轴端部部位处于预应力下，其中所述补偿元件在背离电枢轴端部部位的一侧上具有至少一隆起，该隆起布置成与至少一外壳元件导热接触。换言之，这意味着，在设计补偿元件时如果一方面考虑关于供使用的用于电枢轴在至少一外壳元件里面的轴向安装空间方面通常存在的构件误差并且考虑电枢长度由加工引起的误差，则即使在出现最大误差偏差时所述补偿元件在还未弹性预应力的状态中具有一个长度，然后以该长度紧接着可以将补偿元件在弹性预应力下装配在至少一外壳元件里面。在接着通过加热降低弹性模量时所述补偿元件在至少一隆起部位里面至少局部地变形，由此降低轴向预应力。

按照本发明的变速驱动装置的有利改进方案在从属权利要求中描述。

为了减小在通过外部热源加入热量到补偿元件里面时外壳的热负荷，并且能够尽可能快速地加热补偿元件而规定，所述至少一外壳元件在与至少一隆起的接触部位里面具有减小的壁厚。

特别优选所述补偿元件布置在构成外壳元件的、由金属制成的极钵外壳部位里面。因此特别优选这种布置，因为通过由金属制成的极钵外壳部位能够特别简单、有目的地且因此不增加其它构件热负荷地加入热量到补偿元件上。但是必要时根据安装特性也是有意义的，使补偿元件布置在变速器外壳部位里面，尤其当变速器外壳具有相对较大的结构空间的时候，否则该结构空间将导致极钵外壳的加大或改变造型。

在所述补偿元件的第二结构上的扩展结构中，这个补偿元件具有布置在弹性预应力下的弹性元件，该弹性元件在由塑料制成的补偿元件部位上施加在补偿元件纵轴方向上作用的拉伸力，其中热量加入引起补偿元件轴向长度加大。一方面在考虑到电枢轴的上述构件误差，并且另一方面在考虑供电枢轴在至少一外壳元件里面的使用的安装空间的条件下在降低弹性模量或者加热之前这样设计补偿元件的尺寸，使得在电枢轴端部部位与补偿元件之间调整大于零的轴向间隙或轴向缝隙，则总是考虑补偿元件的这种扩展结构。通过在轴向上弹性预紧的弹性元件，在加热补偿元件的塑料时，实现包围弹性元件的塑料材料在轴向上的延长或伸展，并由此使原先存在的轴向间隙减小到零。所述补偿元件的这种结构上的构造具有特殊的优点，由此也可以补偿在变速驱动装置的使用寿命上观察到的尤其产生的磨损或材料收缩以及塑料的老化效应。

关于布置弹性元件到由塑料制成的补偿元件部位方面的第一结构上的改进方案中规定，所述弹性元件包括由塑料制成的补偿元件部位，从其外侧面开始在圆周方向上在至少一相对于电枢轴纵轴线倾斜延伸的侧壁部位里面。所述补偿元件的这种扩展结构尤其具有优点，使补偿元件的加工相对简单。因此这导致，所述弹性元件事后才需要与由塑料制成的或者说以注塑工艺制成的补偿元件置于功能连接。

在结构上替代的扩展结构中可以规定，所述弹性元件构造为压簧并且被补偿元件的塑料材料围注。换言之，这意味着，这种弹性元件以弹性预应力定位在相应的用于加工补偿元件的模具里面，并且接着被补偿元件的塑料围注。这种补偿元件的优点是，其径向结构空间与首先列举的变体相比尤其减小。此外能够在补偿元件的塑料材料上施加在补偿元件的整个轴向长度上基本均匀作用的弹性力或拉伸力。这尤其可能导致，与首先描述的变体相比加大补偿元件的最大可能的长度。

在补偿元件的优选结构上的布置中，这个补偿元件防旋转地布置在外壳元件里面。由此例如在旋转方向反向时作用于补偿元件上的扭矩通过补偿元件的导向在外壳元件里面接收，由此不会产生由于补偿元件止挡或接触引起附加的运行噪声。

本发明也包括一种用于加工上述按照本发明的变速驱动装置的方法，按照本发明的方法具有至少一下面的步骤：首先布置电枢轴在外壳元件里面，其中在电枢轴的端部部位与外壳元件之间布置至少部分由塑料制成的补偿元件。接着为了降低补偿元件的塑料的弹性模量加热补偿元件。

在所述的按照本发明的方法的改进方案中根据所使用的补偿元件规定，所述电枢轴在加热补偿元件之前以轴向间隙布置在变速驱动装置里面，或者所述补偿元件在加热之前在弹性预应力下布置在外壳元件里面。

在优选的扩展结构中为了传递热量到补偿元件上规定，通过外部热源加热补偿元件。这种外部热源例如可以通过激光辐射装置、通过与具有相对较高温度的元件的热接触、通过感应热源或类似热源实现。

附图说明

由下面优选实施例的描述以及利用附图给出本发明的其它优点、特征和细节。

附图示出：

图1变速驱动装置的整体视图的局部剖视面图，

图2和图3在使用弹性变形的补偿元件条件下在加入热量到补偿元件里面之前以及之后在电枢轴与极钵外壳之间的端部部位的局部纵剖面图，

图4变速驱动装置在图2剖视面IV-IV方向上的剖视图，

图5和图6补偿元件的不同构成的端面的端部部位侧视图，

图7在替代的补偿元件结构中在变速器外壳部位中的电枢轴端部部位的局部剖视图，

图8在图7中使用的补偿元件组成部分的立体分立图，

图9与图8相比替代构成的补偿元件在使用以弹性预应力衬入到塑料材料里面的压簧的条件下的局部剖视立体图和

图10至图12补偿元件在电枢轴端部部位与变速器外壳之间在不同的运行状态期间的简化视图。

相同的元件或者具有相同功能的元件在附图中配有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出变速驱动装置10，它例如作为机动车中方便驱动装置的组成部分。关于方便驱动装置在本发明的范围内在此示例地、且不受局限地理解为座位调整驱动装置、窗户升降驱动装置、滑移顶窗驱动装置或类似装置。这种方便驱动装置的特征是，要调整的元件例如玻璃窗、滑移顶窗可以在不同的方向上运动。

变速驱动装置10包括电动机11，它作为有碳刷的电动机11布置在由金属制成的极钵外壳12里面。从极钵外壳12部分伸出来的电动机11的电枢轴14伸进到通常至少两体构成的且部分由金属制成的变速器外壳15里面。为了固定电动机11或极钵外壳12在变速器外壳15上，极钵外壳12通过端面例如与变速器外壳15旋紧。

在变速器外壳15内部电枢轴14具有带啮合齿16的部位，其中啮合齿16以蜗杆螺纹或斜啮合齿的形式构成。啮合齿16与在由塑料制成的正齿轮17的外圆周上布置的配对啮合齿18啮合。正齿轮17至少间接地作为从动元件，用于驱动要调整的元件（窗户玻璃，滑移顶窗等），并且可旋转地支承在轴19里面。

电动机11的电枢轴14可旋转地支承在至少两个轴承装置21,22里面。第一轴承装置21布置在极钵外壳12的钵形凸肩23部位里面，而第二轴承装置22位于变速器外壳15内部在极钵外壳12与电枢轴14啮合齿16之间。

如上所述需要使要调整的元件（例如滑移顶窗或窗户玻璃）在不同的方向上运动。为此规定，电动机11可以变换极性或者在不同的旋转方向上驱动。此外通过要调整的元件和正齿轮17以及配对啮合齿18在电枢轴14上作用在电枢轴14纵轴线24方向上作用的轴向力F，其方向取决于由电动机11导入到电枢轴14上的扭矩，或者说取决于由要调整的元件通过正齿轮17起作用的复位扭矩。

尤其在电动机11旋转方向反向时轴向力F以其初始方向为基准作用于相反方向上，这导致相应的电枢轴14轴向位移或轴向运动。伴随而来的电枢轴14端部部位25,26止挡在变速器外壳15上或极钵外壳12的凸肩23上，在电枢轴14端部部位25,26与极钵外壳12或变速器外壳15之间存在轴向间隙时导致可感觉到的（换向）噪声。为了降低噪声，布置在变速器外壳15内部的电枢轴14端部部位25布置成与摩擦元件27功能连接，该摩擦元件通过缓冲元件28轴向支撑在面向变速器外壳15的一侧上。

为了调整在电枢轴14的另一端部部位26与相应的极钵外壳12轴向端部部位之间的轴向间隙在极钵外壳12的凸肩23内部对应于图2的视图布置补偿元件30。该补偿元件30在图2至6中所示的实施例中全部由塑料制成，例如由PA（聚酰胺）并且最好以注塑工艺制成。它具有基本圆柱形的基本形状，其面对电枢轴14端部部位26的端面31最好平面地构成，用于与具有球形端面32的端部部位26在纵轴线24部位里面构成点状接触。

在凸肩23内部补偿元件30具有这样适配于凸肩23内部形状的轮廓，如同尤其利用图4看到的那样，使补偿元件30在对置的侧面上分别具有两个平面构成的第一表面33和两个拱曲构成的第二表面34。由此与凸肩23的相应内轮廓相结合实现补偿元件30在凸肩23内部抗扭矩地布置。

在面对极钵外壳底部35的端面上补偿元件30对应于图5和6的视图或者具有布置在纵轴线24部位里面的中心的、构造为凸肩或隆起的、例如圆锥形的定位轴端36（图5）（具有比其余补偿元件30更小的直径），或者具有许多突出补偿元件30端面37的拱顶形隆起38。不仅（中心）定位轴端36、而且隆起38都分别布置成与极钵外壳底部35的中心部位39定位接触。对应于图2的视图极钵外壳底部35的中心部位39可以具有壁厚d₁，它比径向包围极钵外壳底部35中心部位39的、具有壁厚d₂的壁部位40更薄。

在装配补偿元件30在极钵外壳12的凸肩23里面时重要的是，补偿元件30具有长度L，它比补偿元件30在松弛状态中的初始长度略短。换言之，这意味着，这样设计补偿元件30初始轴向长度，在考虑电枢轴14以及在极钵外壳12和变速器外壳15内部供使用的用于电枢轴14的安装空间的长度误差的条件下使补偿元件30从其在安装状态中的初始长度轴向在长度L上弹性地预紧或者说缩短。由此通过电枢轴14的端部部位26在补偿元件30上作用在极钵外壳底部25方向上作用的轴向预紧力A。这个预紧力A引起电枢轴14没有轴向间隙地布置在摩擦元件27与补偿元件30之间。但是这个预紧力A这样大，在变速驱动装置10正常运行时存在太高的摩擦值，它们由此降低变速驱动装置效率。为了降低预紧力A，同时保持电枢轴14轴向间隙为零而规定，补偿元件30在其装配以后加热到一温度，在该温度时补偿元件30的弹性模量这样降低，使预紧力A至少部分地降低。这一点对应于图3最好通过由金属制成的极钵外壳12的凸肩23实现。尤其由此，在极钵外壳底部35的中心部位38里面壁厚d₁减小，在极钵外壳底部35部位紧贴外部热源时补偿元件30的对应端面有效地加热到所需的温度。这尤其引起（中心）定位轴端36或者隆起38的变形。在此通过预紧力A在极钵外壳底部35方向上顶压补偿元件30，其中在电枢轴14端部部位26与补偿元件30之间的摩擦力以所期望的方式和方法降低，同时电枢轴14的轴向间隙还为零。

在图7和8中示出补偿元件30a，它与补偿元件30的差别在于，补偿元件30a具有由塑料制成的、布置成通过其两个端面43,44与电枢轴14的端部部位25和变速器外壳15功能连接的基体45，它与夹紧环46共同作用。夹紧环46对应于图8的视图配有缝隙47，用于能够径向弹性地扩大夹紧环46。对应于图7的视图夹紧环46在安装状态在基体45上布置在两个基于电枢轴14纵轴线24倾斜布置的启动面48,49之间，同时与未承载状态相比在直径上弹性扩大。此外一个端面44与缓冲元件26定位接触地布置。其结果是，在加热补偿体30a的材料时由于夹紧环46的预紧力和基体45的弹性模量降低两个定位面48,49相互顶开，由此基体45的轴向长度与初始长度相比增加到加大的长度I，它引起在电枢轴14的端部部位25与补偿元件30a之间在装配补偿元件30a期间原先存在的电枢轴14轴向间隙减小到零。

在图9中示出相对于图7和8再一次变化的补偿元件30b，其中在基体50材料内部布置弹性预紧的压簧51，它在补偿体30b加工过程中被基体50的材料围注。在加热基体50的材料并降低弹性模量时压簧51的弹性预紧力这样作用于基体50的材料上，使轴向长度与初始状态相比这样加大到长度L，使原先存在的在电枢轴14端部部位25与补偿体30b之间的轴向间隙减小到零。

在图10中示出补偿元件30b的安装状态（视图以类似的方式也用于补偿元件30a），其中还没有发生热处理。可以看出在补偿元件30与电枢轴之间的轴向间隙a。此外补偿元件30b具有长度I。在背离电枢轴14的一侧上补偿元件30b至少间接地支承在仅仅象征性示出的变速器外壳15上。在图11中示出在热处理以后的补偿元件30b、但是还在变速驱动装置10的新状态。可以看出，轴向间隙a减小到零并且补偿元件30b具有长度L。最后在图12中示出补偿元件30b在接近变速驱动装置10使用寿命结束时的状态。可以看出，长度L已经加大到长度L₁。这由于在电枢轴端部上的圆顶磨损引起，由此已经发生电枢轴14长度缩短。同时由于弹性模量降低，由于变速驱动装置10运行引起补偿元件30b在轴向上伸展。由此也在接近变速驱动装置10使用寿命结束时保证，在补偿元件30b与电枢轴14之间的轴向间隙为零。

所述变速驱动装置10可以以各种方式和方法变化或改型，而不离开本发明思想。

Claims (12)

1.一种变速驱动装置（10），作为机动车中方便驱动装置的组成部分，具有电动机（11），该电动机具有电枢轴（14），具有在电枢轴（14）上构成的啮合齿（16），该啮合齿与从动元件（17）的配对啮合齿（18）或者与正齿轮的啮合齿相啮合，其中所述电枢轴（14）能够旋转地支承在至少两个轴承装置（21,22）里面，其中所述电枢轴（14）在其两个轴向端部部位（25,26）的部位里面与至少一外壳元件（12,15）至少间接地共同作用，用于限制电枢轴（14）在电枢轴（14）纵向上的轴向运动，其特征在于，在所述至少一外壳元件（12,15）与电枢轴（14）的端部部位（26）之间布置由塑料制成的补偿元件（30），其弹性模量通过暂时加热补偿元件（30）的塑料来降低，其中所述补偿元件（30）在安装状态中、在弹性模量降低以前处于相对于电枢轴（14）端部部位（26）的轴向预应力下，并且其中所述补偿元件（30）在背离端部部位（26）一侧上具有至少一隆起（36,38），该隆起布置成与所述至少一外壳元件（12,15）导热地接触。

2.如权利要求1所述的变速驱动装置，其特征在于，所述至少一外壳元件（12,15）在与所述至少一隆起（36,38）的接触部位里面具有减小的壁厚（d₁）。

3.如权利要求1或2所述的变速驱动装置，其特征在于，所述补偿元件（30）布置在构成了所述至少一外壳元件（12）的、由金属制成的极钵外壳的部位里面。

4.如权利要求1或2所述的变速驱动装置，其特征在于，所述补偿元件（30）防旋转地布置在所述至少一外壳元件（12,15）里面。

5.一种变速驱动装置（10），作为机动车中方便驱动装置的组成部分，具有电动机（11），该电动机具有电枢轴（14），具有在电枢轴（14）上构成的啮合齿（16），该啮合齿与从动元件（17）的配对啮合齿（18）或者与正齿轮的啮合齿相啮合，其中所述电枢轴（14）能够旋转地支承在至少两个轴承装置（21,22）里面，其中所述电枢轴（14）在其两个轴向端部部位（25,26）的部位里面与至少一外壳元件（12,15）至少间接地共同作用，用于限制电枢轴（14）在电枢轴（14）纵向上的轴向运动，其特征在于，在所述至少一外壳元件（12,15）与电枢轴（14）的端部部位（25,26）之间布置部分地由塑料制成的补偿元件（30a;30b），该补偿元件（30a;30b）的弹性模量能够通过暂时加热补偿元件（30a;30b）的塑料来降低，并且所述补偿元件（30a;30b）具有布置在弹性预应力下的弹性元件（46;51），该弹性元件在补偿元件（30a;30b）的由塑料制成的部分上施加在电枢轴（14）纵轴线（24）方向上作用的力，该力在弹性模量变小时引起补偿元件（30a;30b）轴向长度（I,L）的加大。

6.如权利要求5所述的变速驱动装置，其特征在于，在电枢轴（14）的端部部位（25,26）与补偿元件（30a;30b）之间在弹性模量降低之前构成轴向间隙（a）。

7.如权利要求5或6所述的变速驱动装置，其特征在于，所述弹性元件（46）包括由塑料制成的补偿元件（30a）部位，从其外侧面开始在圆周方向上在至少一相对于电枢轴（14）纵轴线（24）倾斜地延伸的侧壁（48,49）部位里面。

8.如权利要求5或6所述的变速驱动装置，其特征在于，所述弹性元件（51）构造为压簧并且被塑料材料围注。

9.如权利要求5或6所述的变速驱动装置，其特征在于，所述补偿元件（30;30a;30b）防旋转地布置在所述至少一外壳元件（12,15）里面。

10.一种用于加工按照权利要求1至9中任一项构成的变速驱动装置（10）的方法，其中该方法包括至少下面的步骤：

-将电枢轴（14）布置在至少一外壳元件（12,15）里面，其中在电枢轴（14）的端部部位（25,26）与所述至少一外壳元件（12,15）之间布置至少部分由塑料制成的补偿元件（30;30a;30b），

-为了降低补偿元件（30;30a;30b）的塑料的弹性模量，加热该补偿元件（30;30a;30b）。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述电枢轴（14）在加热补偿元件（30a;30b）之前以轴向间隙（a）布置在变速驱动装置（10）里面，或者所述补偿元件（30）在加热之前在弹性预应力下布置在变速驱动装置（10）里面。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，通过外部热源（42）来加热所述补偿元件（30;30a;30b）。

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