DE2751857C2

DE2751857C2 - Elektrischer Motor mit Getriebe

Info

Publication number: DE2751857C2
Application number: DE2751857A
Authority: DE
Inventors: Erich Ing.(Grad.) 8521 Bubenreuth Silbermann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2751857B1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Motor mit Getriebe mit einem in ein Abtriebszahnrad eingreifenden Antriebszahnrad, das von einer Achse angetrieben wird, die fest mit dem Anker des Motors verbunden ist.

Elektrische Motoren mit Getrieben dieser Art, beispielsweise einem Schneckengetriebe, sind als Fensterhebermotoren für Kraftfahrzeuge im Handel erhältlich. Solche Fensterhebermotoren besitzen einen Gleichstrommotor mit Dauermagneterregung, an dessen Achse eine Spindel mit einem Schneckengewinde befestigt ist. Über dieses Schneckengewinde wird ein Schneckenrad angetrieben, das wiederum den Fensterhebermechanismus betätigt. Als Überlastungsschutz ist im Motorgehäuse ein Bimetallschutz vorgesehen. Der Motor mit dem Getriebe läuft je nach Polung der Anschlußleitungen solange in die vorgegebene Richtung, wie der Drucktaster betätigt wird, vorausgesetzt, es tritt keine Überlastung auf. Wenn der Fensterheber eine Endstellung erreicht hat oder in einer Zwischenstellung blockiert wird, so bleibt der Motor wegen Überlastung stehen. Wegen des dann fließenden stark erhöhten Stromes schaltet nach einiger Zeit der eingebaute Bimetallschutz den Motor aus.

Dieses einfache Konstruktionsprinzip weist jedoch für viele Anwendungsfälle verschiedene Nachteile auf. Bei Erreichen eines Anschlags oder bei Blockierung in

ic Zwischenstellung wird der Motor fast schlagartig abgebremst Durch die in den Schwungmassen des Motors und des Getriebes gespeicherte Energie wird dabei eine sehr hohe Kraft auf die Zahnflanke des Schneckengetriebes ausgeübt Das führt zu einer erhöhten Abnutzung des Getriebes und kann u. U. ein Verkeilen bewirken. Wenn bei Erreichen der Endstellung oder bei Blockierung der Anordnung der Motor nicht nach kurzer Zeit ausgeschaltet wird, so löst der Bimetallschalter aus und der Motor kann einige Zeit nicht mehr betätigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrischen Motor mit Getriebe der obengenannten Art zu schaffen, bei dem die Schwungmassen weich abgebremst werden, wenn das angetriebene Gerät gegen einen Anschlag läuft

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Anker des Motors in axialer Richtung verschiebbar ist und seine Achse als Spindel mit einem Drillgewinde ausgebildet ist, wobei die Spindel durch wenigstens ein federndes Element in axialer Richtung in ihrer Lage gehalten wird und wobei die Spindel mit ihrem Drillgewinde in eine mit einem korrespondierenden Drillgewinde versehene zentrische Bohrung des gegen axiale Verschiebung gesicherten Antriebszahnrades eingreift

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird erreicht daß der Motor gegen ein federndes Element anläuft wenn das angetriebene Gerät gegen einen Endanschlag läuft oder in einer Zwischenstellung blockiert wird. Die Schwungmassen des Motors werden also weich abgebremst das Schneckengetriebe wird wesentlich weniger belastet und kann sich nicht verkeilen. Nach Abschaltung des Motors dreht sich die Spindel mit dem Anker wieder in die Ruhestellung

⁴^ zurück und der Antrieb ist bereit für eine erneute Betätigung. Der elektrische Motor mit Getriebe muß bei der Montage nicht auf die Endr.tellung des angetriebenen Gerätes justiert werden, sondern die Endstellung ergibt sich selbsttätig durch Endanschläge im angetriebenen Gerät. Der erfindungsgemäße elektrische Motor mit Getriebe kann für jeden beliebigen Betätigungswinkel eingesetzt werden.

Jedes federnde Element kann eine unter Vorspannung in das Getriebegehäuse eingebaute Schraubenfe-

^r'^r> der mit wenigstens einem Anschlag sein und die Spindel kann im Bereich jedes Anschlags einen Ansatz besitzen, wobei nur dann ein Anschlag in axialer Richtung gegen einen Ansatz drückt, wenn die Spindel in axialer Richtung ausgelenkt wird. Dadurch ergibt sich der

<>» Vorteil, daß die federnden Elemente nicht auf die Spindel drücken, wenn kein Drehmoment abgegeben wird und daß sich die Spindel erst dann in axialer Richtung bewegt, wenn das übertragene Drehmoment einen Grenzwert, der durch die Vorspannung der

^h' Schraubenfedern einstellbar ist, überschreitet.

Die Spindel kann beim axialen Auslenken aus ihrer Ruhelage einen Unterbrecherschalter für den Stromkreis des Motors betätigen. Dadurch kann die

erfindungsgemäße Einrichtung auch für Fälle eingesetzt werden, wo der Betätigungsbefehl für den Motor nach Erreichen der Endstellung noch längere Zeit ansteht bzw. wo die Ausschaltung des Motors bei Erreichen der Endstellung oder bei Blockierung selbsttätig erfolgen solL Eine Überhitzung des Motors bzw. ein Auslösen von Sicherungen oder Überlastschutzeinrichtungen wird dadurch verhindert Da die Spindel nach Abschalten des Motors wieder selbsttätig in ihre Ruhelage zurückgedreht wird, ist der Motor praktisch unmittelbar nach dem Ausschalten für eine neue Betätigung bereit Je nach Art der Ansteuerung muß u. U. eine Schaltung vorgesehen werden, die verhindert daß der Motor nach dem Zurückdrehen der Spindel in ihre Ruhelage durch einen noch anstehenden Betätigungsbefehl wieder eingeschaltet wird.

Beim elektrischen Motor mit Getriebe kann der Unterbrecherschalter eine Betätigungsnocke besitzen, die in eine Ringnut der Spindel eingreift und die angehoben wird, wenn die Spindel aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird. Das stellt eine besonders einfache Maßnahme zum Abschalten des Motors bei Erreichen der Endstellung oder bei einer Blockierung in einer Zwischenstellung dar.

Bei einem erfindungsgemäßen elektrischen Motor mit Getriebe, bei dem das Antriebszahnrad als Schnecke und das Abtriebszahnrad als Schneckenrad ausgebildet ist kann die Steigung des Schneckengewindes der Schnecke so klein sein, daß der Getriebemotor von der Abtriebsseite her selbstsperrend ist Dadurch wird verhindert daß das angetriebene Gerät sich selbst verstellen kann.

Die Spindel kann einen Ansatz zum Ansetzen eines Handantriebes besitzen. Dadurch wird es möglich, bei Spannungsausfall oder Störungen in der Betätigungseinrichtung des Motors das Getriebe und damit das anzutreibende Gerät von Hand zu betätigen.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße elektrische Motor mit Getriebe, der im folgenden auch als Getriebemotor bezeichnet wird, beispielhaft anhand der F i g. 1 und 2 erläutert Dabei sind in den beiden Figuren gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Als Beispiel ist eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Schneckengetriebe dargestellt.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Einrichtung in Ruhestellung, während Fig.2 die erfindungsgemäße Einrichtung bei Erreichen eines Endanschlages darstellt. Beide Figuren sollen im folgenden gemeinsam erläutert werden.

Der Anker la des elektrischen Motors 1 ist mit einer Spindel 2 fest verbunden. Die Spindel 2 mit dem Anker la ist in axialer Richtung beweglich gelagert. Sie wird im Ausführungsbeispiel durch zwei Schraubenfedern 3 und 4 mit Anschlägen 3b und 4b, die im Ausfuhrungsbeispiel Scheiben sind, in ihrer Lage gehalten. Die Schraubenfedern 3 bzw. 4 sind jeweils zwischen zwei festen Anschlägen 3a und 3c bzw. 4a und 4c de Getriebegehäuses 9 unter Druck mit Vorspannung eingebaut Sie tragen an den einander zugewandten Seiten je eine Scheibe 3b bzw. 4b mit je einer zur Spindel konzentrischen Bohrung 3d bzw. 4d Der Durchmesser jeder Bohrung 3d bzw. 4d ist kleiner als der Durchmesser der Ansätze 2c und 2d der Spindel 2, die im Ausfuhrungsbeispiel Flansche 2c und 2d sind, aber größer als der Durchmesser der Spindel 2 außerhalb dieses Bereiches. Die Spindel 2 wird daher mit den Flanschen 2c bzw. 2d durch die Scheiben 3b und 4b in axialer Richtung geführt. Der Abstand zwischen den Scheiben 36 und 4b ist dabei so gehalten, daß die Spindel 2 ein gewisses axiales Spiel hat und damit in

Ruhestellung, d.h. ohne Drehmoment-Übertragung keine Federkraft auf die Spindel 2 wirkt Damit wird der Reibungswiderstand der axialen Führung klein gehalten.

Wird dagegen die Spindel 2 in Axialrichtung

ausgelenkt so übt jeweils eine der Schraubenfedern 3 bzw. 4 eine Rückstellkraft auf die Spindel 2 aus, wobei die Rückstellkraft bei kleiner Auslenkung etwa der

ίο Vorspannung der Schraubenfeder 3 bzw. 4 entspricht Zwischen den Ansätzen 2c bzw. 2c/und den Scheiben 3b bzw. 4b kann man u. U. ein Kugellager einbauen.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel könnte man die Scheiben 3b und 4b auch an den voneinander abgewandten Seiten der Schraubenfedern 3 und 4 anbringen und die Ansätze 2c und 2d der Spindel 2 entsprechend im Bereich dieser Scheiben 3b und 4b vorsehen. Ebenso könnte man die Schraubenfedern 3 und 4 auch unter Zug mit Vorspannung einbauen und dann nicht wie im Ausführungsbeispiel auf Druck, sondern auf Zug belasten.

Weiterhin gibt es die Möglichkeit, nur eine Schraubenfeder 3 bzw. 4 vorzusehen, diese an beiden Enden mit je einer Scheibe 3b und 4/> zu versehen und im Bereich jeder Scheibe 3b bzw. 46 einen Ansatz 2c bzw. 2c/der Spindel 2 vorzusehen.

Die Spindel 2 ist mit einem Drillgewinde 2a, d. h einem sehr steilen Gewinde versehen, das in das Antriebszahnrad, im Beispiel eine Spindelmutter 5 eingreift Die Spindelmutter 5 wird durch die festen Anschläge 6 und 7 axiale Verschiebung gesichert. Dabei liegt zwischen der Spindelmutter 5 und den festen Anschlägen 6 bzw. 7 im Ausführungsbeispiel jeweils ein Kugellager 6a bzw. 7a. Die Spindelmutter 5 weist an ihrem äußeren Umfang ein Schneckengewinde 5a auf, in das das Abtriebszahnrad, im Beispiel ein Schneckenrad 8, eingreift. Durch das Schneckenrad 8 wird das zu betätigende Gerät, z. B. ein Trennschalter, angetrieben. Die Spindel 2 weist eine Ringnut 2b auf, in die eine

*o Betätigungsnocke 10a eines Unterbrecherschalters 10 eingreift. An einem Ende weist die Spindei 2 einen Ansatz 2ezum Ansetzen eines Handantriebes auf.

Anhand aer F i g. 1 und 2 soll nun die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert werden.

Die vom Motor 1 angetriebene Spindel 2 nimmt über das Drillgewinde 2a die Spindelmutter 5 mit. Dabei hat die Spindel 2 die Tendenz, sich aus der Spindelmutter herauszuschrauben, und zwar je nach Drehrichtung des Motors 1 in die eine oder andere axiale Richtung. Die

v> Schraubenfedern 3 bzw. 4 halten jedoch die Spindel 2 solange in ihrer axialen Lage fest, solange die auf die Spindel 2 in axialer Richtung wirkende Kraft kleiner ist als die Vorspannung der Schraubenfedern 3 bzw. 4. Die in axialer Richtung auf die Spindel 2 wirkende Kraft ist

■j¹; abhängig von dem auf die Spindelmutter 5 übertragenen Drehmoment und von der Steigung des Drillgewindes. Solange also das von der Spindelmutter 5 übertragene Drehmoment, das wiederum vom Drehmoment des anzutreibenden Gerätes abhängt, unterhalb eines

h» bestimmten Wertes liegt, wird die Spindel 2 in ihrer axialen Lage festgehalten. Die Spindelmutter 5 wird von der Spindelwelle 2 mitgenommen und dreht sich mit gleicher Drehzahl. Dieser Fall ist in F i g. 1 dargestellt.

Überschreitet nun das von der Spindel 2 auf die

hi Spiiidelmutter 5 übertragene Drehmoment einen bestimmten Wert, der durch die Steigung des Drillgewindes und durch die Vorspannung der Schraubenfedern 4 und 5 vorgegeben ist, so schraubt sich die Spindel

2 gegen den Druck einer Schraubenfeder 3 bzw. 4 durch die Spindeimutter 5. Die Spindelmutter 5 bleibt dabei stehen und die Spindel 2 bewegt sich mit dem Anker 1 in axialer Richtung, wobei eine Schraubenfeder 3 bzw. 4 zusammengedrückt wird.

F i g. 2 zeigt diesen Fall, wobei sich die Spindel 2 gegen die Schraubenfeder 4 durch die Spindelmutter 5 geschi dubt hat.

Die Schraubenfedern 3 und 4 sind in Abhängigkeit von dem für das anzutreibende Gerät erforderlichen Drehmoment, sowie in Abhängigkeit von den Steigungen des Schneckengewindes 5a und des Drillgewindes 2a so vorgespan H, daß die Spindelmutter 5 und damit das anzutreiben !e Gerät von der Spindel 2 gedreht wird, solange dieses nicht einen Endanschlag erreicht hat oder blockiert wird. Sobald das anzutreibende Gerät einen Endanschlag erreicht hat oder blockiert wird, bleibt die Spindelmutter 5 stehen und die Spindelwelle 2 schraubt sich in der beschriebenen Weise gegen die Kraft einer Schraubenfeder 3 oder 4 durch die Spindelmutter 5. Der Motor 1 mit seinen Schwungmassen wird also relativ weich abgebremst und würde bei Erreichen einer bestimmten Federspannung wegen Überlastung stehen bleiben, wenn man nicht eine Abschaltung vorsieht, wie dies im Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Sobald die Spindel 2 aus ihrer Grundstellung bewegt wird, kommt die Betätigungsnocken 10a des Unterbrecherschalters 10 aus dem Bereich der Ringnut 2b der Spindel 2 und wird dadurch angehoben. Der Schalter 10 wird betätigt und schaltet dadurch den Motor 1 aus. Die Schwungmassen des Motors können gegen eine Schraubenfeder 3 bzw. 4 weich auslaufen. Da nun der Motor 1 kein Drehmoment mehr auf die Spindelwelle 2 überträgt, wird die Spindel 2 durch die Kraft einer vorher zusammengedrückten Schraubenfeder 3 bzw. 4 wieder in ihre Ruhestellung zurückgedreht. Die Betätigungsnocke 10a des Unterbrecherschalters 10 kommt wieder in den Bereich der Ringnut 2b und der Unterbrecherschalter 10 wird wieder geschlossen. Damit ist die Anordnung wieder bereit für die nächste Schalthandlung. Je nach Art der Ansteuerung des Motors 1 ist dafür zu sorgen, daß der Motor 1 beim Schließen des Unterbrecherschalters 10 nicht selbsttätig wieder anläuft.

Um das anzutreibende Gerät auch bei Stromausfall oder bei einem Defekt in der Ansteuerung des Motors oder am Motor selbst betätigen zu können, ist an der Spindelwelle 2 ein Ansatz 2e vorgesehen, an den ein Handantrieb angesetzt werden kann. Die gesamt« Anordnung kann dann z. B. mit einer Handkurbe betätigt werden.

Die Steigung des Schneckengewindes 5a wire zweckmäßigerweise so klein gehalten, daß der Getrie bemotor von der anzutreibenden Seite her selbstsper rend ist. Damit wird verhindert, daß das anzutreibende Gerät sich selbsttätig verstellen kann.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß der erfin dungsgemäße elektrische Motor mit Getriebe alle Forderungen, die an solche Vorrichtungen, z. B. zui Betätigung von Schaltgeräten, gestellt werden, ir hervorragender Weise erfüllt. Im Getriebe selbs müssen keine Endstellungen justiert werden, bei dener der Motor abgeschaltet wird, wie dies bei vieler bekannten Antrieben für Schaltgeräte der Fall ist sondern die Endstellungen werden im anzutreibender Gerät selbst durch Anschläge festgelegt. Das ist abei wesentlich einfacher und exakter durchzuführen. Dit

2» erfindungsgemäße Einrichtung schaltet sowohl be Erreichen der Endstellungen als auch bei Überlastung ir einer Zwischenlage selbsttätig ab und ist unmittelbai nach dem Abschalten zum Wiedereinschalten bereit Das Drehmoment, bei dem die Abschaltung erfolgt, is< mit der Vorspannung der Schraubenfedern leichi einstellbar. Der erfindungsgemäße elektrische Motoi mit Getriebe kann im Gegensatz zu vielen bekannter Antrieben aus jeder Zwischenschaltung in jedei Richtung anlaufen. Sowohl bei Erreichen der Endan schlage als auch beim Blockieren in einer Zwischenstel lung wird der Motor weich abgebremst, kommt abei trotzdem sehr schnell zum Stillstand. Durch das weiche Abbremsen wird das Schneckengetriebe geschont unc das Verkeilen des Schneckengetriebes wird verhindert Die erfindungsgemäße Einrichtung kann in jede: beliebigen Stellung von Hand betätigt werden. Da! Getriebe ist selbstsperrend, das angetriebene Gera kann sich daher nicht selbsttätig verstellen. Als Motoi kann jeder Gleich- oder Wechselstrommotor verwen det werden, der auf Rechts- oder Linkslauf umschaltbai ist

Anzumerken ist schließlich noch, daß sich de: erfindungsgemäße elektrische Motor mit Getriebe sehi gut zum Antrieb von Schaltgeräten eignet, aber auch ir fast allen anderen Bereichen, wo Getriebemotorei eingesetzt werden, z. B. für Stellantriebe angewende werden kann. Anstelle des im Anwendungsbeispie verwendeten Schneckengetriebes kann auch jede: andere Getriebe eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Elektrischer Motor mit Getriebe mit einem in ein Abtriebszahnrad eingreifenden Antriebszahnrad, das von einer Achse angetrieben wird, die fest mit dem Anker des Motors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Motors (1) in axialer Richtung verschiebbar ist und seine Achse als Spindel (2) mit einem Drillgewinde (2a) ausgebildet ist wobei die Spindel (2) durch wenigstens ein federndes Element (3, 4) in axialer Richtung in ihrer Lage gehalten wird und wobei die Spindel (2) mit ihrem Drillgewinde (2a) in eine mit einem korrespondierenden Drillgewinde versehene zentrische Bohrung des gegen axiale Verschiebung gesicherten Antriebszahnrades (5) eingreift

2. Elektrischer Motor mit Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jedes federnde Element (3, 4) eine unter Vorspannung in das Getriebegehäuse (9) eingebaute Schraubenfeder (3, 4) mit wenigstens einem Anschlag (36,46,Hst und daß die Spindel (2) im Bereich jedes Anschlages (3b, 4b) einen Ansatz (2c; 2d) besitzt wobei nur dann ein Anschlag (36, 4b) in axialer Richtung gegen einen Ansatz (2c; 2d)drückt wenn die Spindel (2) in axialer Richtung ausgelenkt wird.

3. Elektrischer Motor mit Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) beim axialen Auslenken aus ihrer Ruhelage einen Unterbrecherschalter (10) für den Stromkreis des Motors (1) betätigt.

4. Elektrischer Motor mit Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecherschalter (10) eine Betätigungsnocke (iOa) besitzt, die in eine Ringnut (2b) der Spindel (2) eingreift.

5. Elektrischer Motor mit Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Antriebszahnrad als Schnecke und das Abtriebszahnrad als Schnekkenrad ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Schneckengewindes (5a) der Schnecke (5) so klein ist, daß das Getriebe von der Abtriebsseite her selbstsperrend ist.

6. Elektrischer Motor mit Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) einen Ansatz (2e)zum Ansetzen eines Handantriebes besitzt.