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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Motorbaugruppen für Fahrzeuganwendungen
und insbesondere eine kostengünstige Fensterhebermotorbaugruppe
mit bidirektionalem Reibungskuppelmechanismus.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Herkömmliche
Fensterhebermotorbaugruppen weisen einige Grundbestandteile auf,
wie beispielsweise ein Zahnrad- und Getriebegehäuse, eine Schneckenrad-
und Getriebeanordnung (einschließlich einer Antriebsgeometrie,
die mit dem Fensterheber interagiert), ein Motorgehäuse
(in der Regel eine tiefgezogene Komponente aus Metall), Magnete,
Lager, eine Bürstenanordnung, eine Ankerbaugruppe und verschiedene
Metallteile.
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Es
besteht der Bedarf, durch Erhöhen des Wirkungsgrades des
Getriebezugs einer Fensterhebermotorbaugruppe Kosten und Größe
so zu reduzieren, dass eine kleinere Motorbaugruppe ausreichend
Geschwindigkeit und Drehmoment für eine bestimmte Anwendung
zur Verfügung stellen kann. Da der Motorwirkungsgrad höher
ist, wird ein Kupplungsbremsmechanismus benötigt, um ein
durch externe Einwirkung verursachtes Rücklaufen zu verhindern.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, den oben erwähnten
Bedarf zu erfüllen.
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Gemäß den
Prinzipien einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weist eine Motorbaugruppe einen Gleichstrommotor mit Permanentmagnet
auf, der eine drehbar angebrachte Welle mit einem damit verbundenen
Kronenritzel aufweist. Eine Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe
ist mit dem Kronenritzel verbunden und so konstruiert und angeordnet,
dass sie ein Rücklaufen des Motors unter bestimmten Betriebsbedingungen
verhindert. Ein Stirnritzel oder ein Schraubenritzel ist mit der
Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe wirkverbunden. Ein Antriebselement
ist mit dem Stirnritzel oder dem Schraubenritzel so wirkverbunden,
dass eine Drehung der Welle und des Kronenritzels das Stirnritzel
oder das Schraubenritzel bewegt und das Antriebselement antreibt.
Eine Gehäusekonstruktion wird durch ein mit einem unteren
Gehäuse verbundenes oberes Gehäuse definiert.
Der Motor, das Kronenritzel, die Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe,
das Stirnritzel oder das Schraubenritzel und das Antriebselement
sind in der Gehäusekonstruktion untergebracht. Nur das
obere Gehäuse weist eine Montagekonstruktion auf, die so
konstruiert und angeordnet ist, dass die Motorbaugruppe an einem
anderen Gegenstand angebracht werden kann. Die untere Gehäusekonstruktion
bleibt bei allen Motoranwendungen gleich.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Zusammenbauen
einer Motorbaugruppe zur Verfügung gestellt. Die Motorbaugruppe
umfasst Folgendes: einen Gleichstrommotor mit Permanentmagnet, der
einen Kommutator und eine drehbar angebrachte Welle aufweist, ein
mit der Welle verbun denes Kronenritzel, eine Kupplungsbaugruppe,
die mit dem Kronenritzel verbunden und so konstruiert und angeordnet
ist, dass sie ein Rücklaufen des Motors unter bestimmten
Betriebsbedingungen verhindert, ein Stirnritzel oder ein Schraubenritzel,
das mit der Kupplungsbaugruppe wirkverbunden ist, und ein Antriebselement,
das mit dem Stirnritzel oder dem Schraubenritzel so wirkverbunden
ist, dass eine Bewegung der Welle und des Kronenritzels das Stirnritzel
oder das Schraubenritzel bewegt und das Antriebselement antreibt.
Bei dem Verfahren wird ein oberes und ein unteres Gehäuse zur
Verfügung gestellt. Jedes Gehäuse weist Passflächen
auf und eine Aussparung, die so konstruiert und angeordnet ist,
dass sie einen Abschnitt des Motors aufnimmt. Die Bürsten
sind direkt in dem oberen oder dem unteren Gehäuse gelagert.
Ein Abschnitt des Motors wird in der Aussparung eines der Gehäuse
so aufgenommen, dass die Bürsten den Kommutator kontaktieren.
Ein weiterer Abschnitt des Motors wird in der Aussparung des anderen
Gehäuses aufgenommen, wobei die Passflächen der
Gehäuse aneinander anliegen. Somit sind der Motor, das
Kronenritzel, die Kupplungsbaugruppe, das Stirnritzel oder das Schraubenritzel
und das Antriebselement zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuse
untergebracht.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
sowie die Betriebsweise und die Funktionen der zugehörigen
Elemente der Konstruktion, die Kombination von Teilen und die Wirtschaftlichkeit
der Herstellung werden bei der Betrachtung der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung
und der beigefügten Ansprüche unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich, die alle zu
dieser Beschreibung gehören.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel können
bei der Baugruppe das obere und das untere Gehäuse entlang
einer Ebene voneinander getrennt werden, die mit einer Achse der Welle übereinstimmt.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der
Motor der Baugruppe des Weiteren Bürsten auf, die direkt
in einem der Gehäuse gelagert sind.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die
Bürsten in Form von Blattfedern vor.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist eines
der Gehäuse der Baugruppe einen mit den Bürsten
verbundenen elektrischen Verbinder auf, der so konstruiert und angeordnet
ist, dass er mit einem anderen Verbinder gekoppelt werden kann.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei
der Baugruppe der elektrische Verbinder in eines der Gehäuse
integriert.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist bei
der Baugruppe das obere und das untere Gehäuse jeweils
eine Aussparung auf, die einen Abschnitt des Motors aufnimmt.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die
Baugruppe des Weiteren eine Abdichtkonstruktion auf, die rings um
einen Umfang einer Fläche mindestens eines der Gehäuse
verläuft, wobei die Fläche so konstruiert und
angeordnet ist, dass sie mit einer Fläche des anderen Gehäuses
zusammenpasst.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
die Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe der Baugruppe Folgendes: eine
Zwischenwelle, wobei das Stirnritzel oder das Schraubenritzel mit
der Zwischenwelle gekoppelt ist, einen Nocken, der fest mit der
Zwischenwelle gekoppelt ist, eine Kupplungsscheibe, die in Bezug
zu der Zwischenwelle drehbar an dieser angebracht ist, eine Nockenstößelkonstruktion,
die mit dem Nocken wirkverbunden ist, und ein Kronenrad, das in
Bezug zu der Zwischenwelle drehbar angebracht ist, wobei das Kronenrad
mit dem Nocken und der Nockenstößelkonstruktion
verbunden und mit dem Kronenritzel so wirkverbunden ist, dass sich
bei einer normalen Betriebsbedingung durch die Bewegung des Kronenritzels
das Kronenrad dreht, was zu einem Drehen des Nockens und der Zwischenwelle
führt, so dass das Stirnritzel oder das Schraubenritzel
und somit das Antriebselement angetrieben wird, wodurch bei einem
Rücklaufzustand des Motors, wenn das Stirnritzel oder das
Schraubenritzel antreibend wirkt und Drehmoment auf die Zwischenwelle
und somit auf den Nocken übertragen wird, der Nocken dafür
sorgt, dass die Nockenstößelkonstruktion eine
Fläche eines der Gehäuse berührt und
Druck darauf ausübt, was ein Drehen der Kupplungswelle
verhindert.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst
das Stirnritzel oder das Schraubenritzel und das Kronenrad der Baugruppe ein
Zahnrad oder eine Riemenscheibe.
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Nach
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist beider
Baugruppe die Montagekonstruktion so konstruiert und angeordnet,
dass die Motorbaugruppe in Bezug zu einem Abschnitt eines Fahrzeugs
so angebracht wird, dass sie ein Fenster des Fahrzeugs bewegen kann,
wenn das Antriebselement mit dem Fenster verbunden ist.
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Nach
einem weitern bevorzugten Verfahren wird des Weiteren sichergestellt,
dass sich ein Abschnitt des Antriebselements durch eines der Gehäuse
erstreckt.
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Nach
einem weitern bevorzugten Verfahren wird bei dem beim Bereitstellen
der Gehäuse nur eines davon mit einer Montagekonstruktion
versehen, die so konstruiert und angeordnet ist, dass die Motorbaugruppe
an einem anderen Gegenstand angebracht werden kann.
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Nach
einem weitern bevorzugten Verfahren werden des Weiteren die Passflächen
abgedichtet.
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Nach
einem weitern bevorzugten Verfahren liegen die Bürsten
in Form von Blattfedern vor.
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Nach
einem weitern bevorzugten Verfahren wird bei dem beim Bereitstellen
der Gehäuse das obere Gehäuse mit einem mit den
Bürsten verbundenen elektrischen Verbinder versehen, der
so konstruiert und angeordnet ist, dass er mit einem anderen Verbinder
gekoppelt werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende ausführliche
Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich, in denen
gleiche Bezugszahlen gleiche Teile bezeichnen.
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Hier
zeigen:
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1 eine
auseinander gezogene Darstellung einer gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung bereitgestellten Fensterhebermotorbaugruppe;
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2 eine
Darstellung einer Fensterhebermotorbaugruppe aus 1,
die in einem oberen Gehäuse gezeigt ist, wobei das untere
Gehäuse entfernt wurde und aus Gründen der Übersichtlichkeit
einige Elemente transparent gezeigt sind;
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3 eine
Darstellung einer Fensterhebermotorbaugruppe aus 1,
die in dem unteren Gehäuse gezeigt ist, wobei das obere
Gehäuse entfernt wurde und aus Gründen der Übersichtlichkeit
einige Elemente transparent gezeigt sind;
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4 eine
auseinander gezogene Darstellung des Motors und der Kupplungsbaugruppe
der Motorbaugruppe aus 1;
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5 eine
Darstellung des Motors und der Kupplungsbaugruppe aus 3 im
zusammengebauten Zustand.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
den 1 bis 3 ist eine Fensterhebermotorbaugruppe
gemäß den Prinzipien einer Ausführungsform
der Erfindung gezeigt, die allgemein mit 10 bezeichnet
ist. Zur Baugruppe 10 gehört die Gehäusekonstruktion,
die durch ein unteres Gehäuse 12 und ein oberes
Gehäuse 14 definiert ist. Ein Gleichstrommotor
mit Permanentmagnet, der allgemein mit 16 bezeichnet ist,
eine Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe 18 und ein
Getriebezug, der allgemein mit 20 bezeichnet ist, sind
zwischen dem unteren und dem oberen Gehäuse 12 und 14 untergebracht.
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Die
Gehäusekonstruktion ist entlang einer Ebene, die mit der
Achse A einer Welle 24 einer Ankerbaugruppe 22 zusammenfällt,
in das untere und das obere Gehäuse 12 und 14 unterteilt,
was somit das Zusammenbauen der Motorbaugruppe 10 vereinfacht
und die Eliminierung eines Bürstenanordnungskörpers
und von Lagerhalterungen herkömmlicher Motorbaugruppen
ermöglicht. Die Gehäusekonstruktion bietet Platz
für weitere Komponenten, die normalerweise auf einer Bürstenanordnung
zu finden sind, wie beispielsweise für eine Wärmeschutzeinrichtung,
Kondensatoren, Varistoren und Induktoren. Die Gehäuse 12 und 14 lassen
sich mit Hilfe eines Schnappmechanismus oder durch Verbindungselemente
miteinander verbinden. Eines der Gehäuse (z. B. Gehäuse 12)
ist vorzugsweise bei allen Motorbaugruppen 10 gleich, und
das andere Gehäuse 14 bietet speziell angepasste
Montagemuster und eine speziell angepasste Montagekonstruktion 25,
wie sie vom jeweiligen Kunden benötigt werden, damit sich die
Motorbaugruppe 10 an einem Abschnitt eines Fahrzeuges so
montieren lässt, dass sie ein Fenster des Fahrzeugs bewegen
kann.
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In
den 4 und 5 weist der Motor 16 die
herkömmliche Ankerbaugruppe 22 mit drehbar angebrachter
Welle 24 auf. Ein Ende der Welle 24 weist ein
(damit gekoppeltes oder einstückig ausgebildetes) Kronenritzel 26 auf,
dessen Funktionen nachfolgend noch beschrieben wird. Ein Flussring 28 verläuft
rings um die Ankerbaugruppe 22 und bietet einen Weg für
das Magnetfeld. Der Flussring 28 weist zum Halten der Permanentmagneten 32 darin
Halteeinrichtungen 30 von der in US- Patentanmeldung Nr. 2006/0071567
A1 offenbarten Art auf, deren Inhalt hiermit als durch Bezugnahme
in diese Beschreibung aufgenommen gilt. Es werden somit anders als
bei einigen herkömmlichen Motoren keine separaten Magnetklemmen
oder Kleber benötigt. Jedes Gehäuse 12 und 14 weist
eine jeweilige Aussparung 34 und 36 auf, die einen
Abschnitt des Motors 16 so aufnimmt, dass über
dem Flussring 28 kein separates Gehäuse benötigt
wird.
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Die
Bürsten 33, die vorzugsweise in Form von Blattfedern
vorliegen, sind direkt in einem der Gehäuse 12 oder 14 gelagert
und kontaktieren den Kommutator 35 der Ankerbaugruppe 22.
Somit ist keine Bürstenanordnung erforderlich. In eines
der Gehäuse 12 oder 14 kann ein elektrischer
Verbinder 27 integriert sein, über welchen die
Bürsten 33 mit Strom versorgt werden. Somit weist
die Gehäusekonstruktion eine Verbindergeometrie auf, die
mit einem passenden Verbinder eines Kunden verbunden werden kann.
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Die
Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe 18 ist mit dem Kronenritzel 26 verbunden,
in den 1 und 4 in auseinander gezogener Darstellung
gezeigt und von der in US Patentanmeldung Nr. 2006/0175175 A1 offenbarten
Art, deren Inhalt hiermit als durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen
gilt. Die Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe 18 weist
ein Stirnritzel oder ein Schraubenritzel 40 auf, das fest
an einem Ende einer Zwischenwelle 42 angebracht ist, ein
Kronenrad 44, einen Nocken 46 und eine Kupplungsscheibe 48.
Bei der dargestellten Ausführungsform definieren das Kronenrad 44 und
das Stirnritzel oder das Schraubenritzel 40 jeweils Zahnräder,
es versteht sich jedoch, dass diese Konstruktionen für
die Verwendung in einem riemengetriebenen System als Riemenscheiben
konfiguriert werden können. Das Stirnritzel oder das Schraubenritzel 40,
das sich in Eingriff mit einem Antriebselement 56 befindet,
kann als Bestandteil des Getriebezugs 20 betrachtet werden.
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Der
Nocken 46 weist eine Bohrung 47 auf, die ein Ende
der Zwischenwelle 42 fest aufnimmt, so dass eine Bewegung
des Nockens 46 die Welle 42 bewegt. Das Ende der
Welle 42 verläuft durch eine Bohrung 50 in
der Kupplungsscheibe 48, so dass sich diese frei um die
Zwischenwelle 42 dreht. Das Kronenrad 44 ist so
angebracht, dass es sich in Bezug zu der Welle 42 frei
dreht. Wie in 3 am besten gezeigt ist, weist
das Kronenrad 44 außerdem von diesem ausgehende
Eingreifelemente 52 auf.
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Wie
in 1 am besten gezeigt ist, weist die Kupplungsscheibe 48 zwei
Nockenstößel 54 auf, die einander gegenüber
angeordnet sind und von der Kupplungsscheibe 48 ausgehen.
Die Nockenstößel 54 werden vorzugsweise
als integraler Bestandteil der Kupplungsscheibe 48 geformt,
können aber auch völlig von der Kupplungsscheibe 48 getrennt
sein.
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Wenn
die Ankerbaugruppe 22 (im normalen Betrieb) das Antriebselement
ist, wird das Kronenrad 44 von einer anderen Komponente
angetrieben, bei der es sich um das Kronenritzel 26, ein
Zahnrad oder (bei einem Riemenantrieb) um einen Riemen handeln kann,
wodurch die Motorbaugruppe 10 bestimmungsgemäß funktionieren
kann, indem der Nocken 46 die Zwischenwelle 42 und
somit das Stirnritzel oder das Schraubenritzel 40 bewegt,
das sich in Eingriff mit einem Antriebselement 56 (z. B.
einem Abtriebsritzel) befindet, wie in US-Patentanmeldung Nr. 2006/0175175
A1 offenbart wird. Der Antriebsteil 57 des Zahnrads 56 erstreckt
sich durch die Öff nung 59 in dem Gehäuse 14 und
kann mit einem Fenster verbunden sein, das er anhebt und absenkt.
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In
einem Anfangszustand, in dem es zu einem Rücklaufen kommt,
wobei das Stirnritzel oder das Schraubenritzel 40 zum Antriebselement
wird, dreht sich die Zwischenwelle 42 zusammen mit dem Nocken 46,
wie in US-Patentanmeldung Nr. 2006/0175175 A1 offenbart wird. Ein
Drehmoment an der Zwischenwelle 42 führt dazu,
dass der Nocken 46 in Bezug zu den Eingreifelementen 52 des
Kronenrades 44 schwingt, und bringt dadurch die Nockenstößel 54 der
Kupplungsscheibe 48 in Eingriff. Da der rechteckige Nocken 46 gedreht
wird, werden die Nockenstößel 54 an den
Innenring 58 (Fläche des Innendurchmessers von
Gehäuse 12, 1) gedrückt, blockieren
aufgrund von Reibung die Welle 42 und somit den Motor 16,
was ein Rücklaufen verhindert.
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Die
zweiteilige Gehäusekonstruktion kann außerdem
eine Abdichtkonstruktion zur Abdichtung des Motors bereitstellen,
indem rings um den Umfang einer Fläche 61 eines
der Gehäuse (z. B. Gehäuse 12) in Insert-Technik
eine Gummidichtung 60 (ein Abschnitt davon ist in 3 gezeigt)
ausgebildet und an einer Passfläche 65 in dem
anderen Gehäuse (z. B. Gehäuse 14) eine
Stopfbuchse 62 (ein Abschnitt davon ist in 2 gezeigt)
bereitgestellt wird. Es kann auch eine Lippendichtung rings um das
Abtriebselement 56 geformt werden.
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Zu
einem Verfahren zum Zusammenbauen der Motorbaugruppe 10 gehört,
dass die Bürsten 33 direkt in dem Gehäuse 14 gelagert
sind. Ein Abschnitt des Motors 16 wird in der Aussparung 36 des Gehäuses 14 so
aufgenommen, dass die Bürsten 33 den Kommutator 35 kontaktieren.
Ein weiterer Abschnitt des Motors 16 wird in der Aussparung 34 des anderen
Gehäuses 12 aufgenom men, wobei die Passflächen
der Gehäuse aneinander anliegen. Somit sind der Motor 16,
das Kronenritzel 26, die Zwischenwellen- und Kupplungsbaugruppe 18,
das Stirnritzel oder das Schraubenritzel 40 und das Antriebselement 56 zwischen
den Gehäusen 12 und 14 untergebracht.
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Die
Motorbaugruppe
10 ist vorzugsweise als ambidexter Fensterhebermotor
mit hoher Untersetzung und großem Wirkungsgrad von der
Art konfiguriert, die in
US-Patentschrift
Nr. 7,098,562 offenbart wird, deren Inhalt hiermit als
durch Bezugnahme in diese Beschreibung aufgenommen gilt. Somit ist
aufgrund der Verwendung des speziell aufgebauten Kronenrades
44 und
Kronenritzels
26 die Motorleistung in beiden Betriebsrichtungen
gleich. Die Motorbaugruppe
10 wird zwar für Fensterheberanwendungen offenbart,
der Motor kann aber in beliebigen Anwendungen eingesetzt werden,
die einen Gleichstrom-Kleinmotor mit Permanentmagneten erfordern.
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Es
versteht sich, dass die Motorbaugruppe 10 den Materialaufwand
und die Herstellungskosten reduziert.
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Die
vorstehend genannten bevorzugten Ausführungsformen sind
zum Zwecke der Veranschaulichung der Konstruktions- und Funktionsprinzipien der
vorliegenden Erfindung sowie zur Veranschaulichung der Verfahren
zum Einsatz der bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und
beschrieben worden und können geändert werden,
ohne dass dabei von diesen Prinzipien abgewichen würde.
Aus diesem Grund umfasst diese Erfindung sämtliche Modifikationen,
die unter den Gedanken der nachfolgenden Ansprüche fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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