FR2531513A1

FR2531513A1 - Reduction motor having a double helical screw.

Info

Publication number: FR2531513A1
Application number: FR8213570A
Authority: FR
Inventors: Guy Muller
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1982-08-03
Publication date: 1984-02-10
Also published as: FR2531513B1

Abstract

The invention relates to a reduction motor device comprising an electric motor 1, whose rotor shaft 6 constitutes the driving shaft of the reduction gear and whose stator 3 constitutes part of the casing of the reduction motor. The device comprises a reduction gear 2 whose driving shaft 6 bears two helical screws 6a, 6b, of inversed pitch, which each interact with a gear 12, 13; the two gears 12, 13 mesh with a same output wheel 14, whose spindle 15 constitutes the driven shaft of the reduction gear. A thrust means 10 exerts on the driving shaft 6, a force which tends to axially displace the said shaft with respect to the casing 3. It can be used in order to reduce the operational noise of a reduction motor intended for driving the windscreen wipers of an automobile vehicle.

Description

MOTOREDUCTEUR A DOUBEL VIS HELICOIDALE
Leinvention concerne un motoréducteur à double vis hélicoïdale, dans lequel le rotor d'un moteur électrique a un arbre qui porte deux vis sans fin ayant des pas algé- briquement différents, ledit arbre étant relié à un arbre mené par deux voies cinématiques d engrenage différentes comportant9 chacune l'une des deux vis sans fin précitées, l'une au moins des voies cinématiques comportant au moins un pignon intermédiaire ayant un axe fixe au jeu près par rapport aux axes des deux arbres.HELICOIDAL DOUBLE-GEAR MOTOR
The invention relates to a helical twin-screw gearmotor, in which the rotor of an electric motor has a shaft which carries two worms having algebraically different pitches, said shaft being connected to a shaft driven by two different kinematic gear paths. each having one of the two aforementioned worms, at least one of the kinematic tracks comprising at least one intermediate pinion having an axis fixed to the clearance close to the axes of the two shafts.

On a déjà antérieurement décrit des dispositifs réducteurs du type de celui ci-dessus indiqué, notamment dans le brevet français 2 372 988. On a également proposé d'utiliser ces réducteurs9 qui permettent dVobtenir un excel lent rendements en combinaison avec des moteurs électriques de petite puissance pour constituer des motoréducteurs destinés à l'entraïnement d'accessoires sur un véhicule automobile ; on peut se référer, à cet égard, au brevet français 2 430 683.Comme il a été bien explicité dans les brevets français précités, 1' un des avantages du type de réducteur concernés lorsque les deux vis hélicoidales portées par 1 arbre menant ont des pas égaux et de sens inverseS est que les efforts agissant sur chacune des deux vis ont des composantes axiales égaies et opposées, de sorte qu il n est pas nécessaire de mettre en place une butée au bout de 19 arbre menant. L9arbre menant est donc disposé en porte à faux à la sortie du moteur électrique du motoréducteur.On a constaté que, compte-tenu des tolérances de fabrication habituelles, tant pour les vis hélicoïdales que pour les pignons qui interviennent dans le réducteur sus-mentionné, le fonctionnement d'un tel motoréducteur se faisait avec un bruit important lorsque le couple transmis était rela- tivement faible, par exemple de l'ordre de 5 cm-kg. Reducing devices of the type indicated above have already been described previously, in particular in French patent 2,372,988. It has also been proposed to use these reducers9 which make it possible to obtain an excellent slow performance in combination with small electric motors power for constituting geared motors intended for driving accessories on a motor vehicle; one can refer, in this respect, to the French patent 2,430,683. As it was well explained in the aforementioned French patents, one of the advantages of the type of reducer concerned when the two helical screws carried by 1 driving shaft have not equal and in the opposite direction is that the forces acting on each of the two screws have equal and opposite axial components, so that it is not necessary to install a stop at the end of 19 driving shaft. The driving shaft is therefore cantilevered at the outlet of the electric motor of the geared motor. It has been found that, taking into account the usual manufacturing tolerances, both for the helical screws and for the pinions which intervene in the abovementioned reduction gear, the operation of such a gearmotor was made with a significant noise when the transmitted torque was relatively low, for example of the order of 5 cm-kg.

------------------------ Etant donné que de tels motoréducteurs peuvent notamment entre utilisés pour entraîner des servitudes de véhicules automobiles à fonctionnement prolongé,tels que des essuieoglaces, par exemple, le bruit de fonctionnement à faible couple constitue un inconvénient non négligeable.------------------------ Given that such geared motors can in particular be used to drive servitudes of motor vehicles with prolonged operation, such as windscreen wipers, for example, the operating noise at low torque constitutes a non-negligible drawback.

La présente invention a pour but de proposer un perfectionnement permettant de réduire de façon considérable le bruit de fonctionnement de tels motoréducteurs au cours de la transmission de faibles couples. Selon l'invention, on a constaté que,pour réduire ce bruit, il suffisait d'exercer sur l'arbre qui porte les deux vis hélicoîdales un effort tendant au déplacement axial dudit arbre par rapport aux pignons avec lesquels il engrène, c'est-à-dire par rapport au carter qui supporte lesdits pignons et qui est solidaire du stator du moteur électrique d'entratne- ment.Le moyen proposé selon l'invention a un effet tout-àfait surprenant eompte-tenu du fait que le dispositif de transmission à double vis hélicoldale a comme propriété cas de géométne partie, de ne générer aucune b roue résultante axiale sur l'arbre menant3 lorsque le couple résistant sur l'arbre mené subit des variations en cours de fonctionnement. The object of the present invention is to propose an improvement making it possible to considerably reduce the operating noise of such geared motors during the transmission of low torques. According to the invention, it has been found that, to reduce this noise, it suffices to exert on the shaft which carries the two helical screws a force tending to the axial displacement of said shaft relative to the pinions with which it meshes, this is that is to say with respect to the casing which supports said pinions and which is integral with the stator of the electric drive motor. The means proposed according to the invention has an entirely surprising effect in view of the fact that the device for helical-twin screw transmission has the property of a geometry part, of not generating any axial b wheel on the drive shaft3 when the resistive torque on the driven shaft undergoes variations during operation.

Dans l'état de la technique, pour des dispositifs de transmission comportant une vis hélicoSdale et une roue tangente9 toute variation du couple résistant sur l'arbre mene entraîne une réaction sur l'arbre menant et, compte-tenu de cette caracteristique connue, on avait déjà proposé, par exemple dans le brevet français 2 176 439,---------------- d'exercer sur l'arbre menant un effort tendant au déplacement axial dudit arbre9 par exemple un effort créé par un ressort.Cependant, étant donné que les systèmes réducteurs à double vis hélicoidale ont été adoptés, notamment, pour supprimer cette réaction axiale en cas de variation de couple, il est clair que,pour l'homme de l'art, il n y avait plus aucun intérêt à soumettre 19arbre menant à une force axiale de rappel. L'invention a constaté que l'application d'une telle force tendant au déplacement axial de l'arbref menant avait, dans le cas des réducteurs à double vis, non plus l'intérêt d'atténuer l'effet des réactions axiales, mais l'intérêt de réduire des bruits de fonctionnement. In the prior art, for transmission devices comprising a helicoSdale screw and a tangent wheel9 any variation in the resistive torque on the driven shaft results in a reaction on the driving shaft and, taking this known characteristic into account, had already proposed, for example in French patent 2,176,439, ---------------- to exert on the drive shaft an effort tending to the axial displacement of said shaft9 for example an effort created by a spring.However, since the helical double screw reduction systems have been adopted, in particular, to suppress this axial reaction in the event of torque variation, it is clear that, for the skilled person, there was no longer any point in submitting the shaft leading to an axial restoring force. The invention has found that the application of such a force tending to the axial displacement of the driving shaft had, in the case of double screw reducers, no longer the advantage of attenuating the effect of the axial reactions, but the advantage of reducing operating noise.

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La présente invention a, en conséquence, pour objet le produit industriel nouveau que constitue un dispositif motoréducteur comportant, d'une parts un moteur électrique, dont l'arbre de rotor constitue 19arbre menant du réducteur et dont le stator constitue une partie du carter du motoréducteur, d'autre part, un réducteur dont l'arbre menant porte deux vis hélicoldales de pas invenses, qui coopèrent chacune avec un pignon intermédiaire d'axe fixe par rapport au carter, les deux pignons précités engrenant avec une meme roue de sortie, dont 90axe constitue l'arbre mene du réducteur, caractérisé par le fait qu'un moyen de poussée exerce sur l'arbre menant du réducteur un effort tendant au déplacement axial dudit arbre par rapport au carter
Dans un mode préféré de réalisation, le moyen de poussée exerce un effort axial sur l'arbre menant9 mais on pourrait envisager d'exercer sur l'arbre menant un effort oblique dès lors que cet effort aurait une composante axiale.----------------------------------------
The present invention therefore has for its object the new industrial product that constitutes a geared motor device comprising, on the one hand an electric motor, the rotor shaft of which forms the drive shaft of the reducer and the stator of which forms part of the casing of the motor reducer, on the other hand, a reduction gear whose driving shaft carries two helical screws of flat pitch, which each cooperate with an intermediate pinion of fixed axis with respect to the casing, the two aforementioned pinions meshing with the same output wheel, of which 90 axis constitutes the drive shaft of the reduction gear, characterized in that a thrust means exerts on the shaft driving the reduction gear a force tending to the axial displacement of said shaft relative to the casing
In a preferred embodiment, the pushing means exerts an axial force on the driving shaft, but one could envisage exerting on the driving shaft an oblique force as soon as this force would have an axial component.

Il est souhaitable que l'effort tendant au déplacement-axial de l'arbre par rapport au carter soit sensiblement constant quelque soit le déplacement dudit arbre.It is desirable that the force tending to the axial displacement of the shaft relative to the casing be substantially constant whatever the displacement of said shaft.

On préfère que le moyen de poussée exerce sur l'arbre menant un effort élastique ; dans ce cas, le moyen de poussée peut, avantageusement, entre un ressort. On peut prévoir que le ressort soit disposé à l'une quelconque des ex trémités de l'arbre menant, mais il est également possible de prévoir l'utilisation d'un ressort dispose en un point intermédiaire de l'arbre menant ; par exemple, effort élastique peut entre appliqué sur l'arbre menant dans la zone où il sort du stator du moteur électrique pour rentrer dans la -par- tie contenant les organes mécaniques du réducteur et, dans ce cas, on peut, par exemple, utiliser comme ressort au moins une rondelle appropriée, qui prend appui sur le stator du moteur électrique. On a constaté que les résultats de réduction du bruit étaient sensiblement les mêmes queg que soit le sens de la composante axiale de l'effort appliqué sur l'arbre menant. It is preferred that the pushing means exert on the shaft driving an elastic force; in this case, the thrust means may advantageously be between a spring. Provision may be made for the spring to be arranged at any one of the ends of the driving shaft, but it is also possible to provide for the use of a spring arranged at an intermediate point of the driving shaft; for example, elastic force can be applied to the shaft leading into the zone where it leaves the stator of the electric motor to enter the part containing the mechanical members of the reduction gear and, in this case, it is possible, for example, use at least one suitable washer as a spring, which rests on the stator of the electric motor. It was found that the noise reduction results were substantially the same as that of the direction of the axial component of the force applied to the driving shaft.

Dans une réalisation avantageuse, l'effort appliqué à l'arbre menant est obtenu en disposant un ressort à une des extrémités de l'arbre menant ç on préfère appliquer le ressort à celle des extrémités qui est la plus éloignée des deux vis hélicoSdales à pas inverse portées par l'arbre menant. Lorsque l'effort applique sur l'arbre menant est exercé par. un ressort, ce ressort peut être de tout type connu ; il peut s'agir, notamment, d'un ressort hélicoïdal ou d'un ressort à lame. L'effort peut être exercé directement ou indirectement sur l'arbre menant 9 dans le e cas d'une action indirecte, le ressort peut agir sur un coin, qui agit lui-même sur une extrémité de l'arbre menant. In an advantageous embodiment, the force applied to the driving shaft is obtained by placing a spring at one of the ends of the driving shaft ç it is preferable to apply the spring to that of the ends which is the farthest from the two helical screws with pitch reverse carried by the driving shaft. When the force applied to the drive shaft is exerted by. a spring, this spring can be of any known type; it can be, in particular, a helical spring or a leaf spring. The force can be exerted directly or indirectly on the driving shaft 9 in the case of an indirect action, the spring can act on a wedge, which itself acts on one end of the driving shaft.

Enfin, l'effort peut être exercé par un ressort de traction, soit par un ressort de compression On peut prévoir que l'arbre menant soit porté, aux extrémités du stator, par deux rotules, dans lesquelles il peut coulisser, un ressort poussant ledit arbre vers les pignces du réducteur et prenant appui sur le carter ; dans ce cas, le ressort peut être un ressort hélicotdal disposé au bout de l'arbre menant, qui est le plus éloigné des deux vis héIicatdales. Finally, the force can be exerted by a tension spring, either by a compression spring. It is possible to provide that the driving shaft is carried, at the ends of the stator, by two ball joints, in which it can slide, a spring pushing said shaft towards the pinions of the reduction gear and bearing on the casing; in this case, the spring may be a helical spring disposed at the end of the driving shaft, which is the farthest from the two helical screws.

On a constaté que l'effort tendant au déplacement axial de l'arbre menant était pour des dispositifs dams lesquels la puissance maximum transmise est d'environ 50 watts, inférieur à 20 Newtonset, de préférence, comprise entre 5 et 20 Newtons
P'effort tendant au déplacement axial de l'arbre menant peut également être un effort d'origine magnétique en particulier, le moyen de poussée peut être constitué par un inducteur de stator décalé axialement par rapport au noyau portant le bobinage du rotor : dans ce cas, le champ magnétique exerce sur le rotor une,force qui comporte une composante axiale suffisante pour réduire le bruit de fonctionnement du motoréducteur.It has been found that the force tending to the axial displacement of the driving shaft was for dams devices in which the maximum transmitted power is approximately 50 watts, less than 20 Newtonset, preferably, between 5 and 20 Newtons
The force tending to the axial displacement of the driving shaft can also be a force of magnetic origin in particular, the thrust means can be constituted by a stator inductor offset axially relative to the core carrying the winding of the rotor: in this In this case, the magnetic field exerts on the rotor a force which has an axial component sufficient to reduce the operating noise of the gearmotor.

Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant9 à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. To better understand the object of the invention, we will now describe9 as a purely illustrative and non-limiting example, an embodiment shown in the accompanying drawing.

Sur ce dessin
- la figuré unique représente, schématiquement, un motoréducteur selon l'invention.On this drawing
- The single figure represents, schematically, a geared motor according to the invention.

En se référant au dessin, on voit que le disposé tif motoréducteur selon l'invention comporte un moteur électrique désigné par 1 dans son ensemble et un réducteur désigné par 2 dans son ensemble. Le carter du moteur électrique (1) est solidaire du carter du réducteur 2 et il ------------------------------ cons-titue le stator 3 du moteur électrique ; le stator 3 porte des ferrites 4,entre lesquelles sont mis en place les bobinages 5 du rotor. Referring to the drawing, it can be seen that the geared motor arrangement according to the invention comprises an electric motor designated by 1 as a whole and a reduction gear designated by 2 as a whole. The casing of the electric motor (1) is integral with the casing of the reducer 2 and it ------------------------------ cons-titue the stator 3 of the electric motor; the stator 3 carries ferrites 4, between which are placed the windings 5 of the rotor.

Le rotor comporte un arbre 6, qui est supporté aux deux extrémités du stator par des rotules 7. Sur le dessin, la rotule,qui correspond à l'extrémité adjacente au réducteur 2,n'est pas visible puisque la paroi du stator a été arrachée uniquement sur la partie du stator qui est la plus éloignée du réducteur 2. La rotule 7 est disposé dans un logement de rotule hémisphérique pratiqué sur le fond 3a du stator 3 ; la rotule 7 est maintenue en place par une coupelle rapportée 8, qui est fixée sur le fond 3a par tousmoyens appropriés, par exemple par soudure. Dans le fond du logement de la rotule 7, on a prévu une cuvette 9, qui forme une saillie vers l'extérieur et qui est réalisée en même temps que le logement de rotule au moment de ltem- boutissage de la t81e métallique qui constitue le stator 3.Entre cette cuvette et l'extrémité de l'arbre 6, on a interposé un ressort hélicoïdal 10, qui pénètre dans un chambrage 11 prévu à l'extrémité de l'arbre 6. Le ressort 10 se trouve donc disposé dans l'axe de l'arbre 6, à l'extrémité de celui-ci qui est la plus éloignée du réducteur 2 et il s'appuie sur le fond de la cuvette 9 par l'intermé- diaire d'un poussoir 16. The rotor has a shaft 6, which is supported at both ends of the stator by ball joints 7. In the drawing, the ball joint, which corresponds to the end adjacent to the reduction gear 2, is not visible since the wall of the stator has been torn off only on the part of the stator which is furthest from the reduction gear 2. The ball joint 7 is arranged in a hemispherical ball joint housing formed on the bottom 3a of the stator 3; the ball joint 7 is held in place by an attached cup 8, which is fixed to the bottom 3a by all appropriate means, for example by welding. In the bottom of the housing of the ball joint 7, a bowl 9 is provided, which forms an outward projection and which is produced at the same time as the ball joint housing at the time of lemming the metal sheet which constitutes the stator 3.Between this cup and the end of the shaft 6, a helical spring 10 is interposed, which enters a recess 11 provided at the end of the shaft 6. The spring 10 is therefore placed in the the axis of the shaft 6, at the end of the latter which is furthest from the reduction gear 2 and it is supported on the bottom of the bowl 9 by means of a pusher 16.

Le réducteur 2 comporte > de façon connue, deux vis hélicotdales portées par l'arbre 6. Ces deux vis hélicoi- dales,désignées par 6a et 6b sur le dessin, ont des pas inverses de même valeur et comportent chacune deux filets. The reduction gear 2 comprises> in known manner, two helical screws carried by the shaft 6. These two helical screws, designated by 6a and 6b in the drawing, have reverse pitch of the same value and each have two threads.

Sur ces deux vis hélicotdales 6a > 6b 6b engrènent deux pignons 12 et 13 ; les pignons 12 et 13 sont identiques ; ils com portent chacun une première roue, qui engrène avec l'une des deux vis hélicoidales et une deuxième roue solidaire de la première, qui engrène avec une même roue de sortie 74. L'axe 15 de la roue 14 est porté par le carter du motoréducteur et constitue l'arbre mené.Les pignons 12 et 13 sont disposés symétriquement par rapport au point central 0, qui sépare les deux tronçons de 1' arbre menant portant les deux vis hélicoîdales 6a, 6b Ce dispositif de réducteur ne sera pas décrit plus en détail étant donné qu'il est bien connu dans l'état de la technique (voir, à cet égard les brevets français 2 372 988 et 2 430 683).On these two helical screws 6a> 6b 6b mesh two pinions 12 and 13; the pinions 12 and 13 are identical; they each carry a first wheel, which meshes with one of the two helical screws and a second wheel secured to the first, which meshes with the same output wheel 74. The axle 15 of the wheel 14 is carried by the casing of the gearmotor and constitutes the driven shaft. The pinions 12 and 13 are arranged symmetrically with respect to the central point 0, which separates the two sections of the driving shaft carrying the two helical screws 6a, 6b This reduction device will not be described in more detail since it is well known in the state of the art (see, in this regard, French patents 2,372,988 and 2,430,683).

Sur la figure unique, la partie constituant le réducteur 2 est représentée couvercle enlevé de façon à rendre visibles les éléments mécaniques constitutifs du réducteur.In the single figure, the part constituting the reducer 2 is shown with the cover removed so as to make visible the mechanical elements constituting the reducer.

Lorsque l'on utilise un tel dispositif en l'absence du ressort 10, on constate que le bruit de fonctionnement est très important, principalement lorsque le motoréducteur transmet des couples faibles, de l'ordre de 5 cm-kg. When using such a device in the absence of the spring 10, it is found that the operating noise is very high, mainly when the geared motor transmits low torques, of the order of 5 cm-kg.

Au contraire, lorsque l'on met en place le ressort 10 comme ci-dessus décrit, on constate que le bruit de fonctionnement est considérablement réduit, quel que soit le couple transmis. Pour le dispositif décrit, à titre d'exemple, on peut utiliser un ressort 10 appliquant sur l'arbre 6 un effort axial de 15 Newcons, l'appareil étant susceptible de transmettre une puissance maximum de 50 watts. Un tel motoxéducteur est particulièremetn utile pour l'en txatnement des essuie-glace d'un véhicule aucomobile.On the contrary, when the spring 10 is put in place as described above, it can be seen that the operating noise is considerably reduced, whatever the transmitted torque. For the device described, by way of example, it is possible to use a spring 10 applying an axial force of 15 Newcons on the shaft 6, the device being capable of transmitting a maximum power of 50 watts. Such a gearmotor is particularly useful for the drive of the windscreen wipers of a motor vehicle.

Il est bien entendu que le mode de réalisation cidessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables,èans sortir pour cela du cadre de l'invention. It is understood that the embodiment described above is in no way limiting and may give rise to any desirable modifications, without departing from the scope of the invention.

Claims

1 - Geared motor device comprising, of a

hand, an electric motor, whose rotor shaft constitutes

the drive shaft of the reducer and whose stator constitutes

part of the gear motor housing, on the other hand, a

reduction gear, the drive shaft of which carries two helical screws

not reverse, each cooperating with a pinion in

fixed axis intermediate relative to the housing, both

aforementioned pinions meshing with the same output wheel,

the axis of which constitutes the driven shaft of the reduction gear, characterized

by the fact that a thrust means (10) exerts on the shaft

leading (6) of the reducer (2) an effort tending to the fold;

axial cementing of said shaft (6) relative to the casing (3).

2 - Device according to claim 1, characterized in that the force tending to the axial displacement of the shaft (6) relative to the housing (3) is substantially constant whatever the displacement of said shaft (6).

3 - Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the thrust means (t0) exerts an axial force on the driving shaft (6).

4 - Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thrust means (10) exerts on 11 driving sports (6) an elastic force.

5 - Device according to claims 3 and 4 taken simultaneously, characterized in that the thrust means is a spring (10).

6 - Device according to claim 5 characterized in that the spring (10) is disposed at one end of the driving shaft (6).

7 - Device according to claim 3, characterized in that the thrust means exerts on the shaft driving a force of magnetic origin.

8 - Device according to claim 7, characterized in that the thrust means is constituted by a stator inductor offset axially relative to the core carrying the winding of the rotor.

9 -Device according to claim 5s characterized by the fact that the driving shaft (6) is carried at the ends of the stator by two ball joints (7) in which it can slide, a spring (10) pushing said shaft ( 6) towards the pinions (12,13) of the reduction gear (2) and bearing on the casing (3).

10 - Device according to claims 6 and 9 taken simultaneously, characterized in that the spring is a helical spring (10) disposed at the end of the driving shaft (6), which is the farthest from the two helical screws (6a 6b ).

11 - Device according to claim 6, characterized in that the spring (10) is supported on the housing (3) via a pusher (16).

12 - Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the force tending to the axial displacement of the driving shaft (6) is less than 20

Newtons and preferably more than 5 Newtons, for a maximum transmitted power of around 50 watts.