DE69728692T2 - Getriebemotor, insbesondere zum Antrieb von Zubehörteilen in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Getriebemotor, insbesondere zum Antrieb von Zubehörteilen in Kraftfahrzeugen Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung entspricht einer Teilanmeldung der europäischen Patentanmeldung EP 0898666A (entspricht der internationalen Anmeldung WO9743564A).
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Getriebemotor, insbesondere zum Antrieb von Fahrzeugeinrichtungen, des im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Typus und zum Beispiel bekannt durch US5027670A. Die Getriebegehäuse der aktuellen Getriebemotoren umfassen die folgenden Teile: Zahnrad, Nabe, Lippendichtung, Deckel und eine Trommel aus Kunststoff zur Wicklung eines Kabels, zum Beispiel für Fensterheber oder ein Ritzel aus Sinterstahl mit einer ausgegossenen Kunststoffnabe.
  • Diese Struktur enthält eine relativ große Anzahl von Teilen, was relativ hohe Herstellungskosten mit sich bringt.
  • Im übrigen ergibt sich im Getriebemotor ein Axialspiel in der montierten Lagerfluchtlinie. Dieses Axialspiel entsteht während der Montage, da die Gesamtlänge der zusammengefügten Teile (Welle, Auflager, Gehäuse, Zylinderkopf, usw.) aufgrund der Toleranzen der verschiedenen Teile, geringer ist als ihre Lageranordnungen.
  • Bis jetzt wurde dieses Axialspiel manuell mit Hilfe einer am Ende des Gehäuses, gegenüber dem Loch der Ankerwelle befindlichen Schraube ausgeglichen, die durch einen Klebstoff fixiert ist, der gleichzeitig die Dichtigkeit garantiert. Dieses Einstellverfahren benötigt viel Zeit zur Ausführung, ist also aufwendig und erhöht die Kosten für die Herstellung des Getriebemotors.
  • Das Patent US5.169.245A beschreibt einen Getriebemotor, bei dem das Axialspiel durch eine zylindrische Schraubenfeder ausgeglichen wird, die auf das Ende der Ankerwelle einen Axialdruck ausübt, wobei ein Zwischenstück eingefügt ist, welches auf einem Gehäuseabsatz zum Aufliegen kommt, sobald die Schraubenfeder einem bestimmten Druck ausgesetzt ist. Bei einer solchen Vorrichtung wird die Schraubenfeder unter der Einwirkung des Axialdrucks zusammengedrückt. Sobald die Rotationsrichtung umgekehrt wird, wird die in der Schraubenfeder gespeicherte Energie schlagartig freigesetzt. Dadurch wird das entgegengesetzte Ende der Ankerwelle sehr heftig gegen den Boden des Stators gepresst, was ein sehr störendes Geräusch verursacht.
  • Ein weiteres Problem resultiert schließlich aus der Verbindung eines zwischen der Welle des Getriebemotors und dem Stator befindlichen Rings. Tatsächlich variiert der Innendurchmesser dieses Rings aufgrund von Unregelmäßigkeiten des Durchmessers seiner Lagerung auf dem Boden des Stators. Dementsprechend weist das Radialspiel zwischen der Welle und dem Ring Unregelmäßigkeiten auf, die zu störenden Schwingungen der Welle führen.
  • Angestrebtes Ziel der Erfindung der vorliegenden Teilanmeldung ist die zufriedenstellende Realisierung der Dichtigkeit zwischen dem Zahnrad und der Gehäusewand nach Abnahme seines Deckels und der Verringerung der Anzahl der im Getriebemotor enthaltenen Teile. Diese Verringerung der Anzahl der Teile vereinfacht zusätzlich die Struktur des Getriebemotors und verringert seine Herstellungskosten.
  • In Übereinstimmung mit der Erfindung beinhaltet der Getriebemotor die charakteristischen Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1.
  • Die Erfindung wird detailliert anhand von anliegenden Zeichnungen beschrieben, die eine Abbildung ihrer Gestaltungsform darstellen, ohne sie darauf zu beschränken.
  • 1 ist eine, etwa maßstabsgetreue Teil-Explosionszeichnung einer Ausführungsform des Getriebemotors gemäß der Erfindung und insbesondere seines Getriebegehäuses.
  • 1A ist eine Teil-Schnittansicht entlang der Linie 1A-1A der 1 der Dichtung zwischen der Wand des Gehäuses und einem Flansch des Zahnrades.
  • 2 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung und vergrößerte Detailansicht des einen Endes der Ankerwelle und der Wand des Gehäuses zur Darstellung der Vorrichtungen zur automatischen Einstellung des Axialspiels.
  • 3 ist eine Schnittansicht in Längsrichtung und vergrößerte Detailansicht eines Ankerwellenzapfens und des Stators zur Darstellung einer Möglichkeit der Umsetzung eines zwischen der Welle und dem Stator zwischengeschalteten Rings.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ritzels, welches das Ausgangselement des Getriebemotors darstellen kann.
  • 5 ist eine Detailansicht in Längsrichtung und Teilschnitt des mit einer Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels seiner Fluchtlinie ausgestatteten Getriebemotors.
  • 6 ist im Vergleich zur 1 eine Teil-Schnittansicht in vergrößertem Maßstab einer Umsetzungsmöglichkeit der Vorrichtung zur Einstellung des Axialspiels zwischen dem Ende der Ankerwelle und der Wand des Gehäuses. Die Vorrichtung befindet sich in der Darstellung in unbelastetem Zustand.
  • 7 ist eine Ansicht im Querschnitt gemäß 7/7 der 6.
  • 8 ist eine analoge Ansicht der 6 mit einer Darstellung der Vorrichung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels in seiner Position in unbelastetem Zustand des zusammengebauten Getriebemotors.
  • 9 ist eine analoge Ansicht der 8 mit der Darstellung der Vorrichtung in seiner Position bei Betrieb des Getriebemotors.
  • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung des Anstiegs der durch das Gehäuse auf die Lagerfluchtlinie des Getriebemotors aufgebrachten Axialkraft in Abhängigkeit vom Druck, den der Dämpfer durch die Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Spiels erfährt.
  • Der in den 1 bis 4 dargestellte Getriebemotor ist insbesondere für den Antrieb von Fahrzeugeinrichtungen wie zum Beispiel elektrischen Fensterhebern geeignet.
  • Er umfasst einen Rotor (nicht abgebildet), der mit einer Ankerwelle versehen ist, von der man ein Ende 1 (2) sieht, und ein Getriebegehäuse 2, das ein Zahnrad 3 beinhaltet, welches auf eine senkrecht zur Ankerwelle stehenden Achse 4 montiert ist. Die Ankerwelle umfasst eine Schnecke (nicht abgebildet), mit der das Rad 3 im Eingriff steht. Der Getriebemotor umfasst ebenfalls einen aus einem Stück gefertigten und aus elastischem Material, vorzugsweise einem Elastomer, bestehenden Dämpfers 5, der im Inneren des Zahnrades 3 gelagert und konzentrisch auf die Nabe 6 des Rades montiert ist, das außerdem radiale Rippen 7 beinhaltet, die in die entsprechenden radialen Einschnitte 8 des Dämpfers 5 eingreifen. Auf den Kanten der Einschnitte 8 sind Fasen 90 vorgesehen.
  • Der Dämpfer 5 ist auf mindestens einer seiner Vorderseiten mit Zentrierungsmitteln in einem begrenzten Absatz zwischen dem Rad 3 und dem Ausgangselement 11 ausgestattet. Diese Mittel sind in dem beschriebenen Beispiel durch seitlich vorstehende Zapfen 98 dargestellt, die aus einem Stück mit dem Rest des Dämpfers gefertigt sind.
  • Die Zapfen 98 gewährleisten die vorab genannte Zentrierung und stellen das notwendige Ausdehnungsvolumen des Dämpfers 5 bei seiner Komprimierung sicher. Schließlich umfasst das Getriebegehäuse 2 eine ringförmige Dichtung 9 und eine Trommel 11, koaxial zum Dämpfer 5 und Rad 3. Diese Trommel ist dazu bestimmt, ein Kabel, insbesondere für Fensterheber mit Kabel, aufzunehmen und stellt das Ausgangselement des Getriebemotors dar. Die Dichtung 9 ist durch eine Metallscheibe 40 (1A), die fest in das Getriebegehäuse 2 eingeschrumpft ist, an der Wand des Gehäuses befestigt. Es wird beispielsweise hergestellt durch das Abformen von benannter Scheibe 40. Die Dichtung 9 enthält mindestens eine Lippe 9a, die gleitend auf einer ringförmigen Innenfläche 12 des Zahnrades 3 aufliegt. Die ringförmige Fläche 12 wird durch die Tatsache notwendig, dass die Verbindung Rad 3-Nabe 6 sich außerhalb der Nabe befindet und nicht konzentrisch zwischen der Achse 4 und dem Rad 3.
  • Die ringförmige Fläche 12 steht relativ zur Verzahnung des Rades 3 geringfügig der Länge nach vor in Richtung zur Trommel 11. Die ringförmige Dichtung 9, die sich zwischen der ringförmigen Fläche 12 und der Fläche 13 des Gehäuses 2 befindet, stellt so die Dichtigkeit des Gehäuses sicher, ohne dass die Notwendigkeit bestünde, eine Abdeckung hinzuzufügen.
  • Zu diesem Zwecke kann die Dichtung 9 an der Fläche 13 des Gehäuses 2 befestigt werden, zum Beispiel mit Hilfe von elastischen Klemmen 14, die in dem Gehäuse einrasten und auf der ringförmigen Außenfläche 12 gleitend aufliegen.
  • Die Trommel 11 ist versehen mit Verbindungsstücken zur Übertragung der Rotation mit dem Dämpfer 5. In der dargestellten Ausführungsform sind diese Teile dargestellt durch die Finger 10 der Trommel 11, die in die entsprechenden radialen Einschnitte 8 greifen. Die Einschnitte 8 können beispielsweise aus einer Anzahl von sechs Einschnitten bestehen, davon nehmen drei die Finger 10 und drei die Rippen 7 auf. Durch dieses Ineinandergreifen kann die dazwischenliegende Nabe aus Kunststoff der Getriebemotoren, die bisher benutzt werden, weggelassen werden. Der Dämpfer 5 treibt die Trommel 11 direkt an.
  • Gemäß einer anderen Umsetzung der Erfindung enthält der Getriebemotor ein Ausgangselement 15, das aus einem Ritzel 16 besteht, das mit einer Nabe 17 (4) aus einem Stück gefertigt wurde im Inneren der ringförmigen Fläche 12 des Zahnrads 3. Das Ausgangselement 15 wird vorzugsweise aus Sinterstahl gefertigt. Die Nabe 17 ist versehen mit Fingern 30, die in die entsprechenden Einschnitte 8 eingreifen und eine Verbindung des Elements 15 in Drehbewegung mit dem Dämpfer 5 ermöglichen.
  • Der Getriebemotor besitzt ebenfalls Mittel zur automatischen Einstellung des Axialspiels zwischen dem Ende 1 der Ankerwelle und der Wand 18 des Gehäuses 2 (2). In dem dargestellten Beispiel umfassen diese Einrichtungen zur Einstellung ein dämpfendes Auflager 19 aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Gummi, welches das an dieser Stelle durch die Wand 18 begrenzte Volumen ausfüllt und eine in das Auflager 19 eingebettete Metallscheibe 21. Präziser ausgedrückt ist die Scheibe 21 in die, der Welle 1 zugewandten Vorderseite des Auflagers 19 eingelagert, so dass die Oberfläche der Scheibe 21 bündig mit der quer verlaufenden Oberfläche des Auflagers 19 abschließt.
  • Das Ende der Welle 1 ist mit einer Hülse 22 aus Kunststoff versehen, die auf der Scheibe 21 aufliegt. Die Gesamtheit der aus der Ankerwelle 1, seiner Abschlusshülse 22, der Scheibe 21 und dem Dämpfer 19 bestehenden Einzelteile wird zum automatischen Ausgleich des Axialspiels der Welle 1 mit einer leichten mechanischen Vorspannung in die Wand 18 eingebaut.
  • Gemäß einer zusätzlichen charakteristischen Besonderheit des Getriebemotors, wird das, dem Auflager 19 entgegengesetzte Ende 23 der Ankerwelle in einen Laufring 24 eingebaut, der aus zwei radial abgesetzten Teilen 25, 26 besteht.
  • Der erste Teil 25 besitzt einen, dem Durchmesser der Innenfläche des Stators 20, auf dem er aufliegt, entsprechenden Außendurchmesser, während sein Innendurchmesser d1 größer ist als der Durchmesser d der Welle 23. Der zweite Teil 26 besitzt den gleichen Innendurchmesser wie der Durchmesser d der Welle 23, auf der er aufliegt und einen kleineren Außendurchmesser d2 als der Durchmesser der Innenfläche des Stators 20.
  • Somit ergeben sich ein abgegrenzter ringförmiger Abstand 27 zwischen dem Ende 23 der Ankerwelle und dem Teil 25 und ein anderer abgegrenzter ringförmiger Abstand 28 zwischen dem Teil 26 und dem Stator 20.
  • Dieser mehrstufige Ring 24 verbessert deutlich die Verringerung des Axialspiels der Welle 23, denn auf seinem Teil 26, der in Kontakt steht mit der Welle 23, kann der Durchmesser nicht variieren, da dieser Teil 26 von dem Abstand 28 der Innenfläche des Stators 20 entfernt ist. Die Unregelmäßigkeiten dieses Rings werden also lediglich auf den Teil 25 übertragen, auf den der durch den Teil 26 erfahrene Druck übertragen wird. Die Schwingungen der Welle 23 werden somit deutlich verringert.
  • Der in 5 dargestellte Getriebemotor 100 eignet sich besonders für den Antrieb von Fahrzeugeinrichtungen, wie zum Beispiel elektrischen Fensterhebern.
  • Er umfasst, eingebettet im Inneren eines Gehäuselagers 200, einen Stator 300, der durch elektrische Stromanschlüsse 400 auf bekannte Art gespeist werden kann, einen Rotor 500, ausgestattet mit einer Ankerwelle 600, dessen Enden in Wälzlagern 700, 800 eingebaut sind. Diese Ankerwelle trägt eine Schnecke 900, die in ein Zahnrad 110 greift, das ein Ausgangselement antreiben kann, welches wiederum die mit dem Getriebemotor verbundene Einrichtung antreibt, wie zum Beispiel einen Fensterheber, ein Schiebedach ...
  • Das durch das Lager 700 führende Ende 600a der Ankerwelle 600, welches sich in der Nähe der Schnecke 900 befindet, wirkt gemeinsam mit der Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels zwischen dem Ende 600a und der Wand 130 des Getriebegehäuses 140, um die während des Betriebs des Getriebemotors durch die Ankerwelle 600 entwickelte Axialkraft F auszugleichen.
  • In der dargestellten Umsetzung umfassen diese Vorrichtungen zur Einstellung einen Dämpfer 150 aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel einem Elastomer, vorgesehen mit einem ringförmigen Radialspiel (6) in einer abschließenden Anordnung 170 am Ende der Wand 130 des Gehäuses 140, und einem starren Auflager 180, welches zwischen der Wand 130 des Gehäuses 140 gelagert ist, und einem starren Auflager 180, welches zwischen dem Ende 600a der Welle 600 und dem Dämpfer 150 gelagert ist. Das starre Auflager 180 besteht vorzugsweise aus Metall und bildet eine Platte, die zum Beispiel zylindrisch sein kann und auf der Außenfläche des Endes des Dämpfers 150 aufliegt, der beispielsweise aus einem Zylinder aus nachgiebigem Material bestehen kann. Das Auflager 180 steht andererseits in Kontakt mit einer Abschlusshülse 190, die am Ende 600a der Ankerwelle 600 befestigt ist. Das starre Auflager 180 lässt sich im Gehäuse 140 auf einem definierten Hub d axial verschieben, der dem Axialspiel der Lagerfluchtlinie zwischen seiner Position in unbelastetem Zustand (6) und seiner Position in belastetem Zustand bei Betrieb des Getriebemotors (9) entspricht. Der Hub d ist begrenzt durch eine Sperrvorrichtung, welche in dem erläuterten Beispiel durch einen quer verlaufenden ringförmigen Gehäuseabsatz 210 dargestellt wird, der gegenüber dem Dämpfer 150 in der Innenfläche des Gehäuses 140 angeordnet ist.
  • Das starre Auflager 180 ist versehen mit einer Gegendrehvorrichung um die Ankerwelle 600 herum. In der dargestellten Umsetzung der 7 besteht diese Vorrichtung aus zwei genau entgegengesetzt angebrachten Klemmen 220, die radial aus der Außenfläche des Auflagers 180 hervorstehen und mit den entsprechend geformten Rastungen 230 in der Innenfläche 130 des Gehäuses 140 verbunden sind. Diese Rastungen stellen Nuten 230 dar, die in Längsrichtung bis zur Position des Gehäuseabsatzes 210 reichen, um ein Ineinandergleiten der Klemmen 220 in die Rastungen 230 zu ermöglichen, wenn das Auflager 180 den Hub d durchläuft.
  • Die Funktion der Vorrichung zum automatischen Ausgleich des vorab beschriebenen Axialspiels ist wie folgt:
  • Vor dem Zusammenbau der Lagerfluchtlinie, befindet sich das Auflager 180 vom Spiel d des Gehäuseabsatzes 210 (6) entfernt. Nach dem Zusammenbau des Getriebemotors, erfährt die Lagerfluchtlinie 600 in unbelastetem Zustand, in Ruhestellung eine Vorpressung mit einer Kraft F1 des Maßes d1 (8), die kleiner ist als d. In dieser Position erfährt der Dämpfer 150 eine Vorpressung, die zum Beispiel zwischen 0 und 100 Newton liegen kann und das verbleibende Spiel oder Maß d1 ergibt sich aus der Aufsummierung der axialen Maße der wesentlichen Teile des Getriebemotors (Welle 600, Auflager, Gehäuse 140, Zylinderkopf, usw.)
  • Das Maß oder das Spiel d1 sowie das Spiel d sind in dem Diagramm der 10 dargestellt, aus der ersichtlich wird, dass die durch die Ankerwelle 600 auf das Auflager 180 und auf den Dämpfer 150 ausgeübte Axialkraft F linear von F1 auf F2 ansteigt, das heißt also bis zu dem Punkt, an dem das Auflager 180 gegen den querliegenden Gehäuseabsatz 210 zum Stillstand kommt. Die durch das Auflager 150 erfahrene maximale Kraft F2 beträgt zu diesem Zeitpunkt zum Beispiel 100 Newton.
  • Für den Fall, dass der Getriebemotor sich zu dem Zeitpunkt in Betrieb befindet, in dem die axiale Kraft F auf die Lagerfluchtlinie einen bestimmten Wert F2 überschreitet, kommt das metallische Auflager 180 also in Kontakt mit dem Gehäuseabsatz 210, das die Druckkraft auf den Dämpfer 150 auf den vorab genannten Wert begrenzt.
  • Diese Begrenzung verhindert eine unerwünschte Breitung des elastischen Materials des Dämpfers 150 und damit seine Abnutzung durch Axialkräfte, die über dem Wert F2 liegen, der erreicht wird, wenn das Auflager 180 gegen den Gehäuseabsatz 210 gepresst wird. Die durch die Welle 600 entwickelten Axialkräfte erhöhen sich stark (Diagramm der 10) und werden direkt auf den Gehäuseabsatz 210 und damit auf die Wand 130 des Gehäuses 140 übertragen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Umsetzung begrenzt und kann unterschiedliche Varianten beinhalten, wenn diese durch die Ansprüche gedeckt sind.
  • Die Vorrichtung zum automatischen Ausgleich des Axialspiels der Lager-Fluchtlinie ist einfach umzusetzen und dadurch nicht sehr kostenintensiv. Sie besitzt eine lange Lebensdauer dank der Verminderung des auf den Dämpfer 150 ausgeübten Druckkraft, die, wie vorab erläutert, dessen Abnutzung verhindert.
  • In einer Variante kann die Dichtung 9 mehr als eine Lippe beinhalten, beispielsweise zwei.

Claims (2)

  1. Getriebemotor, insbesondere für den Antrieb von Fahrzeugeinrichtungen, umfassend einen Rotor, der mit einer Ankerwelle (1, 23) versehen ist, ein Getriebegehäuse (2), das eine Schnecke enthält, die mit einem Zahnrad (3) im Eingriff steht, das einen Dämpfer (5) enthält, ein Ausgangselement, das in Drehung durch den Dämpfer angetrieben wird, Abdichtungsmittel für das Gehäuse, die eine ringförmige Wand (12) des Zahnrades (3) und eine Dichtung (9) umfassen, die zwischen der ringförmigen Wand (12) und einer Wand (13) des Gehäuses angeordnet ist, wobei diese Dichtung mit dem Gehäuse verbunden ist und gleitend auf der ringförmigen Wand aufliegt, wobei die Dichtigkeit zwischen mindestens einer Lippe (9a) der Dichtung (9) und der ringförmigen Wand verwirklicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) an der Wand (13) des Gehäuses durch eine Scheibe (40), die in das Gehäuse fest eingesteckt ist, befestigt ist.
  2. Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (9) mit dem Gehäuse (2) mit Hilfe von elastischen Klemmen (14), die in der Wand (13) des Gehäuses einrasten, verbunden ist.
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