WO2005043719A1 - Electromotive auxiliary drive - Google Patents

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WO2005043719A1
WO2005043719A1 PCT/EP2004/012071 EP2004012071W WO2005043719A1 WO 2005043719 A1 WO2005043719 A1 WO 2005043719A1 EP 2004012071 W EP2004012071 W EP 2004012071W WO 2005043719 A1 WO2005043719 A1 WO 2005043719A1
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WO
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armature shaft
auxiliary drive
worm
stop
drive according
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Application number
PCT/EP2004/012071
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Inventor
Dietmar Seitz
Andreas Saum
Original Assignee
Valeo Motoren Und Aktuatoren Gmbh
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/081—Structural association with bearings specially adapted for worm gear drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K2205/03—Machines characterised by thrust bearings
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/12—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with auxiliary limited movement of stators, rotors or core parts, e.g. rotors axially movable for the purpose of clutching or braking

Definitions

  • the invention relates to an electric motor auxiliary drive according to the preamble of claim 1.
  • auxiliary drives for window lift systems in vehicles have to perform a wide variety of tasks.
  • the opening and closing of the respective window must be ensured, but it must also be ensured that, when the drive is at rest with the window fully or partially open, its pane cannot be forced open by the application of an external, generally downward force.
  • the auxiliary drive designed as an electric window motor with gear. This is designed so that when an external force acts on the disk, the reverse torque thus generated on the output shaft of the electromotive auxiliary drive does not result in the armature shaft spinning and thus in opening the window pane.
  • this backstop is solved in detail in that the worm of the gear designed as a worm gear has a small pitch angle, so that the self-locking of the worm gear which takes up the reverse torque is achieved.
  • the small lead angle requires a relatively large diameter for the worm, since this is the only way that sufficient strength can be achieved for this worm, inter alia, to prevent the worm tooth from breaking out, especially with the high ones Loads that occur with window regulator systems.
  • the object of the present invention is to show an electromotive auxiliary drive which avoids the aforementioned disadvantages and in which the backstop is not, or at least not exclusively, achieved by the self-locking of the transmission.
  • an electric motor drive is designed according to claim 1.
  • the invention uses a single component, namely the start-up part of the axial start-up, to absorb the axial forces of the armature shaft during normal operation and to transmit them to the housing, in which the start-up part is held free of play and in a rotationally secure manner. If an external reverse torque is exerted on the output shaft of the electromotive drive, for example when trying to open the window of a vehicle window by force, the force applied to the window is transmitted to the drive or worm wheel of the electromotive drive, with the result that that a torque is generated on this drive wheel.
  • the armature shaft is prevented from spinning by the static friction between the contact surface and the counter surface or by the resulting frictional moment.
  • This frictional torque depends on several parameters, with which the friction torque can be set to a certain size, namely among other things
  • the friction torque is set so that during normal operation of the drive there are low losses within the motor and the highest possible efficiency for the motor is achieved, i.e. in normal operation, the frictional torque caused by sliding friction between the motor shaft and the starting part is as small as possible.
  • the start-up part is, for example, in one piece from a wear-resistant sintered material, e.g. Sintered metal manufactured. Other materials are also conceivable. However, high wear resistance is required in every case, especially in order to be able to absorb the axial forces that occur during normal operation.
  • a wear-resistant sintered material e.g. Sintered metal manufactured.
  • Other materials are also conceivable.
  • high wear resistance is required in every case, especially in order to be able to absorb the axial forces that occur during normal operation.
  • FIG. 1 shows the open housing of an electric motor drive of a window lifter system for a vehicle, together with the armature shaft with armature mounted in the housing and with an axial start-up acting as a backstop for the armature shaft;
  • FIG. 2 shows a simplified schematic illustration of the armature shaft with the worm provided on the armature shaft, the worm wheel interacting with the worm and the starting part of the axial start-up acting as a backstop;
  • Fig. 3 in an enlarged detail that arranged in the housing
  • Figure 4 is a section along the line I - 1 of Figure 1;
  • 6 is an enlarged partial representation of the end of the armature shaft provided with a groove for the starting part; 7 shows a perspective view of the start-up part and the end of the armature shaft interacting with this start-up part; 8 is a plan view of one side of the thrust part with the effective sliding or thrust surface between the thrust part and the armature shaft which is highlighted by hatching.
  • 1 is an electrical auxiliary drive, for example the electrical auxiliary drive for a window lifter system for vehicles, for example for cars.
  • This auxiliary drive 1 essentially consists of an electric motor and a worm gear.
  • the worm 6 On the armature shaft 3 there is between the free end 3.1 of this armature shaft and the armature 4 or the commutator 5 the worm 6 is provided which, together with the worm wheel 7 (FIG. 2), forms the worm gear.
  • the worm wheel 7 is provided on a shaft 9 rotatably mounted in the housing part 2 at 8, which forms the output shaft of the electromotive drive 1 and which is oriented with its axis perpendicular to the axis of the armature shaft 3.
  • the armature shaft 3 is in the region of the free end 3.1 an axial start is provided, which in 1 is generally designated 10, and in particular also acts as a backstop.
  • This axial run-up 10 includes from a run-on part 11, which, in the embodiment shown, is made like a horseshoe from a suitable sintered material, in one piece with two legs 12 and with an arcuate yoke section 13 connecting these legs.
  • the casserole part 11 forms a recess 14, which is open on one side, but is otherwise limited by the legs 12 and the yoke section 13 is oriented perpendicular to the axis of the armature shaft 3 with the planes of its front side 11.1 and rear side 11.2 and with the open side of its recess 14 towards the open side of the shell-like housing part 2.
  • the receptacle 15 is designed such that the casserole part 11 is accommodated in this receptacle 15 only at its outer edge region, but is otherwise also free in particular on the front 11.1 facing the screw 6 and on the rear 11.2 facing away from the screw 6.
  • the armature shaft 3 is provided at its end 3.1 with a groove 16 concentrically enclosing the axis of the armature shaft and open on the circumference, the width of which is equal to or only slightly greater than the thickness of the run-on part 11 (distance from the front 11.1 / rear 11.2) and its lateral boundary surfaces 16.1 and 16.2, which are each arranged in planes perpendicular to the axis of the armature shaft 3, form axially contact or support surfaces with which the armature shaft 3 bears against the front 11.1 or rear 11.2 of the starting part 11.
  • the armature shaft 3 has an outer diameter which is the same or slightly smaller than the width of the recess 14.
  • Relevant parameters for the friction torque between armature shaft 3 and thrust part 11 include the size of the thrust surface 18 or the average radius of this part-circular thrust surface, the surface formation of the thrust part 11 on the thrust surface 18 and the side surfaces 16.1 and 16.2 of the groove, etc.
  • the inner and outer radius of this contact surface 18 and thus also the mean radius and the effective area dimension of the contact surface 18 can be set .
  • the frictional force or the frictional torque are adjusted by these parameters in particular also taking into account the design of the worm gear and in particular taking into account the pitch of the worm 6 such that an effective backstop is still achieved at the maximum expected reverse torque acting on the worm wheel 7.
  • friction losses between the armature shaft 3 and the ramp part 11 are low.
  • the invention has the advantage, inter alia, that the backstop or the backturn torque is not, as was previously customary, generated by the geometry of the worm 6 of the worm gear, but via the start-up part 11. This results, inter alia, in greater design freedom for the worm gear or the worm 6, ie it is no longer necessary to pay attention to the return torque when forming the worm 6, in particular also when choosing the pitch angle of the worm.
  • the armature shaft 3 can be formed in the region of the worm 6 with a diameter which is reduced in comparison to known electromotive drives, with a sufficiently high strength of the tooth of the worm 6.
  • Another decisive advantage of the invention is that a single component, namely the starting part, combines several functions in the motor, namely acting both as an axial start-up to compensate for or avoiding the axial play, and as a backstop.
  • the reduction in the diameter of the armature shaft 3 or the worm 6 has, inter alia, a positive influence on the manufacturing costs of the armature shaft.
  • a wear-resistant sintered material or sintered metal, for example, is suitable as the material for the starting part 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Window Of Vehicle (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)

Abstract

An electromotive auxiliary drive used in vehicles, e.g. a drive for a window lifter system, comprising an armature shaft (3) which is rotationally mounted in a housing (2), a worm (6) which is provided on the armature shaft (3) and which forms a worm gear in conjunction with a worm wheel (7), also comprising at least one axial stop (10) for the armature shaft (3) in order to transfer axial forces from the armature shaft (3) to the housing (2). The at least one axial stop (10) comprises at least one stop part (11) which forms a stop surface which is arranged concentrically in relation to the axis of the armature shaft (3) and which is rotationally secure and shaped in the form of a ring or partial ring. The stop surface is located directly opposite a counter surface concentrically surrounding the axis of the armature shaft (3) and is provided with a reverse-rotation lock function. By selecting a combination of material for the armature shaft (3) in the region of the counter surface and material for the stop part (11) in the region of the stop surface and/or by specially configuring the surface of the counter surface and /or stop surface and/or selecting the size of the stop surface or average radius of the stop surface, it is possible to adjust the friction force or friction moment between the armature shaft (3) and stop part (11) such that rotation of the armature shaft (3) can be prevented by said friction force when an external torque acts upon the worm wheel (7).

Description

Elektromotorischer Hilfsantrieb Electromotive auxiliary drive
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.The invention relates to an electric motor auxiliary drive according to the preamble of claim 1.
Beispielsweise elektrische Hilfsantriebe für Fensterhebersysteme in Fahrzeugen müssen unterschiedlichste Aufgaben übernehmen. So muß u.a. das Öffnen und Schließen des jeweiligen Fensters gewährleistet werden, es muß aber auch dafür gesorgt werden, daß im Ruhezustand des Antriebs bei vollständig oder teilweise geöffnetem Fenster dessen Scheibe nicht durch Anwendung einer äußeren, in der Regel nach unten gerichteten Kraft gewaltsam geöffnet werden kann. Gewährleistet wird dies durch den als elektrischer Fensterhebermotor mit Getriebe ausgebildeten Hilfsantrieb. Dieser ist dafür so ausgebildet, daß beim Einwirken einer äußeren Kraft auf die Scheibe das hierdurch an der Ausgangswelle des elektromotorischen Hilfsantriebes erzeugte Rückdrehmoment nicht zu einem Durchdrehen der Ankerwelle und damit zu einem Öffnen der Scheibe des Fensters führt.For example, electrical auxiliary drives for window lift systems in vehicles have to perform a wide variety of tasks. Among other things, the opening and closing of the respective window must be ensured, but it must also be ensured that, when the drive is at rest with the window fully or partially open, its pane cannot be forced open by the application of an external, generally downward force. This is guaranteed by the auxiliary drive designed as an electric window motor with gear. This is designed so that when an external force acts on the disk, the reverse torque thus generated on the output shaft of the electromotive auxiliary drive does not result in the armature shaft spinning and thus in opening the window pane.
Bei bekannten elektromotorischen Hilfsantrieben für Fensterhebersysteme ist diese Rückdrehsperre im Detail dadurch gelöst, daß die Schnecke des als Schneckengetriebe ausgebildeten Getriebes einen geringen Steigungswinkel aufweist, so daß eine das Rückdrehmoment aufnehmende Selbsthemmung des Schneckengetriebes erreicht ist. Der geringe Steigungswinkel bedingt aber einen verhältnismäßig großen Durchmesser für die Schnecke, da nur so eine ausreichende Festigkeit für diese Schnecke u.a. gegen Ausbrechen des Schneckenzahnes erreichbar ist, und zwar speziell auch bei den hohen Belastungen, die bei Fensterhebersystemen auftreten. Eine Verringerung des Durchmessers der Ankerwelle bzw. der Schnecke auf der Ankerwelle bedeutet bei bekannten elektromotorischen Hilfsantrieben, daß die Selbsthemmung verlorengeht und der Motor bei einem Einwirken eines äußeren Rückdrehmomentes durchdreht, so daß insbesondere auch bei Antrieben für Fensterhebersystemen ein Einbruchsschutz nicht mehr gewährleistet ist. Durch die für die Selbsthemmung notwendige Auslegung der Schnecke ist weiterhin auch die Gestaltungsfreiheit für das Schneckengetriebe stark eingeschränkt.In known electromotive auxiliary drives for window lift systems, this backstop is solved in detail in that the worm of the gear designed as a worm gear has a small pitch angle, so that the self-locking of the worm gear which takes up the reverse torque is achieved. The small lead angle, however, requires a relatively large diameter for the worm, since this is the only way that sufficient strength can be achieved for this worm, inter alia, to prevent the worm tooth from breaking out, especially with the high ones Loads that occur with window regulator systems. In known electromotive auxiliary drives, a reduction in the diameter of the armature shaft or the worm on the armature shaft means that the self-locking is lost and the motor turns under the action of an external return torque, so that burglary protection is no longer guaranteed, particularly in the case of drives for window regulator systems. Due to the design of the worm necessary for self-locking, the freedom of design for the worm gear is also severely restricted.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektromotorischen Hilfsantrieb aufzuzeigen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und bei dem die Rückdrehsperre nicht, zumindest aber nicht ausschließlich über die Selbsthemmung des Getriebes erreicht ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elektromotorischer Antrieb entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.The object of the present invention is to show an electromotive auxiliary drive which avoids the aforementioned disadvantages and in which the backstop is not, or at least not exclusively, achieved by the self-locking of the transmission. To solve this problem, an electric motor drive is designed according to claim 1.
Bei der Erfindung dient im einfachsten Fall ein einziges Bauteil, nämlich das Anlaufteil des Axialanlaufs dazu, im normalen Betrieb die Axialkräfte der Ankerwelle aufzunehmen und auf das Gehäuse zu übertragen, in welchem das Anlaufteil spielfrei und verdrehungssicher gehalten ist. Wird auf die Ausgangswelle des elektromotorischen Antriebs ein äußeres Rückdrehmoment ausgeübt, beispielsweise beim Versuch, die Scheibe eines Fahrzeugfensters mit Gewalt zu öffnen, so wird die auf die Scheibe aufgebrachte Kraft auf das Antriebs- oder Schneckenrad des elektromotorischen Antriebs übertragen, und zwar mit der Folge, daß an diesem Antriebsrad ein Drehmoment erzeugt wird. Dieses bewirkt über die Schnecke eine translatorische oder axiale Bewegung der Ankerwelle, und zwar in der Weise, daß die wenigstens eine Gegenfläche der Ankerwelle gegen die Anlauffläche des Anlaufteils zur Anlage kommt und sich gegen diese Anlauffläche mit einer dem Rückdrehmoment entsprechenden hohen Kraft abstützt. Durch die Haftreibung zwischen der Auflauffläche und der Gegenfläche bzw. durch das hieraus resultierende Reibungsmoment wird ein Durchdrehen der Ankerwelle verhindert. Dieses Reibungsmoment ist abhängig von mehreren Parametern, mit denen das Reibungsmoment auf eine bestimmte Größe eingestellt werden kann, nämlich u.a.In the simplest case, the invention uses a single component, namely the start-up part of the axial start-up, to absorb the axial forces of the armature shaft during normal operation and to transmit them to the housing, in which the start-up part is held free of play and in a rotationally secure manner. If an external reverse torque is exerted on the output shaft of the electromotive drive, for example when trying to open the window of a vehicle window by force, the force applied to the window is transmitted to the drive or worm wheel of the electromotive drive, with the result that that a torque is generated on this drive wheel. This causes a translational or axial movement of the armature shaft via the worm, in such a way that the at least one counter surface of the armature shaft comes to rest against the thrust surface of the thrust part and is supported against this thrust surface with a high force corresponding to the return torque. The armature shaft is prevented from spinning by the static friction between the contact surface and the counter surface or by the resulting frictional moment. This frictional torque depends on several parameters, with which the friction torque can be set to a certain size, namely among other things
- von dem mittleren Radius der kreisringförmigen oder teilkreisringförmigen Anlauffläche,- from the mean radius of the ring-shaped or partially circular contact surface,
- von der Materialkombination des Materials des Anlaufteils an der Anlauffläche und der Ankerwelle an der Gegenfläche,the material combination of the material of the thrust part on the thrust surface and the armature shaft on the counter surface,
- der Oberflächenbeschaffenheit der Anlauffläche und/oder der Gegenfläche.- The surface quality of the contact surface and / or the counter surface.
Mit diesen Parametern ist das Reibmoment so eingestellt, daß beim Normalbetrieb des Antriebs geringe Verluste innerhalb des Motors auftreten und somit ein möglichst hoher Wirkungsgrad für den Motor erreicht ist, d.h. im normalen Betrieb das durch Gleitreibung verursachte Reibmoment zwischen der Motorwelle und dem Anlaufteil möglichst klein ist.With these parameters, the friction torque is set so that during normal operation of the drive there are low losses within the motor and the highest possible efficiency for the motor is achieved, i.e. in normal operation, the frictional torque caused by sliding friction between the motor shaft and the starting part is as small as possible.
Das Anlaufteil ist beispielsweise einstückig aus einem verschleißfesten Sinter- Material, z.B. Sintermetall hergestellt. Denkbar sind auch andere Materialien. Allerdings ist in jedem Fall eine hohe Verschleißfestigkeit erforderlich, insbesondere auch um die im normalen Betrieb auftretenden Axialkräfte aufnehmen zu können.The start-up part is, for example, in one piece from a wear-resistant sintered material, e.g. Sintered metal manufactured. Other materials are also conceivable. However, high wear resistance is required in every case, especially in order to be able to absorb the axial forces that occur during normal operation.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:Developments of the invention are the subject of the dependent claims. The invention is explained in more detail below with reference to the figures using an exemplary embodiment. Show it:
Fig. 1 das geöffnete Gehäuse eines elektromotorischen Antriebs eines Fensterhebersystems für ein Fahrzeug, zusammen mit der im Gehäuse gelagerten Ankerwelle mit Anker sowie mit einem als Rückdrehsperre wirkenden Axialanlauf für die Ankerwelle;1 shows the open housing of an electric motor drive of a window lifter system for a vehicle, together with the armature shaft with armature mounted in the housing and with an axial start-up acting as a backstop for the armature shaft;
Fig. 2 in vereinfachter schematischer Darstellung die Ankerwelle mit der auf der Ankerwelle vorgesehenen Schnecke, das mit der Schnecke zusammenwirkende Schneckenrad sowie das als Rückdrehsperre wirkende Anlaufteil des Axialanlaufs; Fig. 3 in vergrößerter Detaildarstellung das in dem Gehäuse angeordnete2 shows a simplified schematic illustration of the armature shaft with the worm provided on the armature shaft, the worm wheel interacting with the worm and the starting part of the axial start-up acting as a backstop; Fig. 3 in an enlarged detail that arranged in the housing
Auflaufteil;Abutting part;
Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie I - 1 der Figur 1 ;Figure 4 is a section along the line I - 1 of Figure 1;
Fig. 5 in perspektivischer Einzeldarstellung das Anlaufteil;5 shows the start-up part in a perspective individual illustration;
Fig. 6 in vergrößerter Teildarstellung das mit einer Nut für das Anlaufteil versehene Ende der Ankerwelle; Fig. 7 in perspektivischer Darstellung das Anlaufteil sowie das mit diesem Anlaufteil zusammenwirkende Ende der Ankerwelle; Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Seite des Anlaufteils mit der durch eine Schraffur hervorgehobenen effektiven Gleit- oder Anlauffläche zwischen Anlaufteil und Ankerwelle.6 is an enlarged partial representation of the end of the armature shaft provided with a groove for the starting part; 7 shows a perspective view of the start-up part and the end of the armature shaft interacting with this start-up part; 8 is a plan view of one side of the thrust part with the effective sliding or thrust surface between the thrust part and the armature shaft which is highlighted by hatching.
In den Figuren ist 1 ein elektrischer Hilfsantrieb, beispielsweise der elektrische Hilfsantrieb für ein Fensterhebersystem für Fahrzeuge, beispielsweise für Pkw. Dieser Hilfsantrieb 1 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor und einem Schneckengetriebe.In the figures, 1 is an electrical auxiliary drive, for example the electrical auxiliary drive for a window lifter system for vehicles, for example for cars. This auxiliary drive 1 essentially consists of an electric motor and a worm gear.
Dargestellt ist ein schalenförmiges Gehäuseteil 2 eines zwei- oder mehrteiligen Gehäuses sowie die in diesem Gehäuseteil 2 drehbar gelagerte Ankerwelle 3 des Elektromotors mit dem Anker 4. Auf der Ankerwelle 3 ist zwischen dem freien Ende 3.1 dieser Ankerwelle und dem Anker 4 bzw. dem Kommutator 5 die Schnecke 6 vorgesehen, die zusammen mit dem Schneckenrad 7 (Figur 2) das Schneckengetriebe bildet. Das Schneckenrad 7 ist auf einer in dem Gehäuseteil 2 bei 8 drehbar gelagerten Welle 9 vorgesehen, die die Ausgangswelle des elektromotorischen Antriebs 1 bildet und die mit ihrer Achse senkrecht zur Achse der Ankerwelle 3 orientiert ist.Shown is a shell-shaped housing part 2 of a two-part or multi-part housing and the armature shaft 3 of the electric motor with the armature 4 rotatably mounted in this housing part 2. On the armature shaft 3 there is between the free end 3.1 of this armature shaft and the armature 4 or the commutator 5 the worm 6 is provided which, together with the worm wheel 7 (FIG. 2), forms the worm gear. The worm wheel 7 is provided on a shaft 9 rotatably mounted in the housing part 2 at 8, which forms the output shaft of the electromotive drive 1 and which is oriented with its axis perpendicular to the axis of the armature shaft 3.
Um in axialer Richtung der Ankerwelle 3 wirkende Kräfte aufzunehmen und insbesondere auch das axiale Spiel der Ankerwelle, beispielsweise bedingt durch fertigungsabhängige Toleranzen und/oder durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen des Gehäuseteils 2 und der Ankerwelle zu vermeiden, ist im Bereich des freien Endes 3.1 der Ankerwelle 3 ein Axialanlauf vorgesehen, der in der Figur 1 allgemein mit 10 bezeichnet ist, und insbesondere auch als Rückdrehsperre wirkt.In order to absorb forces acting in the axial direction of the armature shaft 3 and in particular also to avoid the axial play of the armature shaft, for example due to production-dependent tolerances and / or due to different thermal expansions of the housing part 2 and the armature shaft, the armature shaft 3 is in the region of the free end 3.1 an axial start is provided, which in 1 is generally designated 10, and in particular also acts as a backstop.
Dieser Axialanlauf 10 besteht u.a. aus einem Anlaufteil 11 , welches bei der dargestellten Ausführungsform hufeisenartig aus einem geeigneten Sinter-Material gefertigt ist, und zwar einstückig mit zwei Schenkeln 12 und mit einem diese Schenkel verbindenden bogenförmigen Jochabschnitt 13.This axial run-up 10 includes from a run-on part 11, which, in the embodiment shown, is made like a horseshoe from a suitable sintered material, in one piece with two legs 12 and with an arcuate yoke section 13 connecting these legs.
Durch die U-Form oder Hufeisenform bildet das Auflaufteil 11 eine einseitig offene, ansonsten aber durch die Schenkel 12 und den Jochabschnitt 13 begrenzte Ausnehmung 14. Das Anlaufteil 11 ist in eine Aufnahme oder Tasche 15 des Gehäuseteils 2 verdrehungssicher und spielfrei derart eingesetzt, daß es mit den Ebenen seiner Vorderseite 11.1 und Rückseite 11.2 jeweils senkrecht zur Achse der Ankerwelle 3 und mit der offenen Seite seiner Ausnehmung 14 zur offenen Seite des schalenartigen Gehäuseteils 2 hin orientiert ist. Außerdem ist die Aufnahme 15 so ausgebildet, daß das Auflaufteil 11 nur an seinem äußeren Randbereich in dieser Aufnahme 15 aufgenommen ist, ansonsten aber insbesondere auch an der der Schnecke 6 zugewandten Vorderseite 11.1 und an der der Schnecke 6 abgewandten Rückseite 11.2 frei liegt.Due to the U-shape or horseshoe shape, the casserole part 11 forms a recess 14, which is open on one side, but is otherwise limited by the legs 12 and the yoke section 13 is oriented perpendicular to the axis of the armature shaft 3 with the planes of its front side 11.1 and rear side 11.2 and with the open side of its recess 14 towards the open side of the shell-like housing part 2. In addition, the receptacle 15 is designed such that the casserole part 11 is accommodated in this receptacle 15 only at its outer edge region, but is otherwise also free in particular on the front 11.1 facing the screw 6 and on the rear 11.2 facing away from the screw 6.
Die Ankerwelle 3 ist an ihrem Ende 3.1 mit einer die Achse der Ankerwelle konzentrisch umschließenden und am Umfang offenen Nut 16 versehen, deren Breite gleich oder nur geringfügig größer ist als die Dicke des Anlaufteils 11 (Abstand Vorderseite 11.1 /Rückseite 11.2) und deren seitliche Begrenzungsflächen 16.1 und 16.2, die jeweils in Ebenen senkrecht zur Achse der Ankerwelle 3 angeordnet sind, axial Anlage- bzw. Abstützflächen bilden, mit denen die Ankerwelle 3 gegen die Vorderseite 11.1 bzw. Rückseite 11.2 des Anlaufteils 11 anliegt. Am Boden 16.3 der Nut 16 besitzt die Ankerwelle 3 einen Außendurchmesser, der gleich oder geringfügig kleiner ist als die Breite der Ausnehmung 14. Nach dem Einsetzen des Anlaufteils 11 in die Aufnahme 15, in der dieses Anlaufteil durch Klemmsitz gehalten ist, ist die Ankerwelle 3 mit ihrer Nut 16 in die Ausnehmung 14 derart eingesetzt, daß sie mit der Seitenfläche 16.1 der Vorderseite 11.1 und mit der Seitenfläche 16.2 der Rückseite 11.2 des Anlaufteils 11 unmittelbar benachbart liegt, so daß in Achsrichtung auf die Ankerwelle 3 einwirkende Kräfte je nach Drehrichtung der Ankerwelle 3 über die Seitenfläche 16.1 auf die Vorderseite 11.1 bzw. über die Seitenfläche 16.2 auf die RückseiteThe armature shaft 3 is provided at its end 3.1 with a groove 16 concentrically enclosing the axis of the armature shaft and open on the circumference, the width of which is equal to or only slightly greater than the thickness of the run-on part 11 (distance from the front 11.1 / rear 11.2) and its lateral boundary surfaces 16.1 and 16.2, which are each arranged in planes perpendicular to the axis of the armature shaft 3, form axially contact or support surfaces with which the armature shaft 3 bears against the front 11.1 or rear 11.2 of the starting part 11. At the bottom 16.3 of the groove 16, the armature shaft 3 has an outer diameter which is the same or slightly smaller than the width of the recess 14. After the start-up part 11 has been inserted into the receptacle 15, in which this start-up part is held by a press fit, the armature shaft 3 with its groove 16 inserted into the recess 14 such that it with the side surface 16.1 of the front 11.1 and with the side surface 16.2 of the rear 11.2 of the start-up part 11 is immediately adjacent, so that forces acting on the armature shaft 3 in the axial direction, depending on the direction of rotation of the armature shaft 3, via the side surface 16.1 on the front side 11.1 or via the side surface 16.2 on the rear side
11.2 des Auflaufteils 11 übertragen werden.11.2 of the casserole part 11 are transmitted.
Hierdurch wird einerseits das Axialspiel der Ankerwelle 3 kompensiert. U. a durch die Auswahl der Materialkombination zwischen dem Material der Ankerwelle 3 und dem Material des Anlaufteils 11 ist weiterhin auch erreicht, daß bei einem auf das Schneckenrad 6 einwirkenden Rückdrehmoment beispielsweise in Richtung des Pfeiles M der Figur 2 die Ankerwelle 3 mit der Seitenfläche 16.1 der Nut 16 gegen die Vorderseite 11.1 des Anlaufteils bzw. gegen die dort gebildete und in der Figur 8 schraffierte Anlauffläche 18 derart angedrückt wird, daß durch eine entsprechend hohe Reibung zwischen der Ankerwelle 3 und dem Anlaufteil 11 ein ausreichend hohes Reibmoment und damit eine Rückdrehsperre erzielt ist, die trotz des Rückdrehmoment M ein Durchdrehen der Ankerwelle 3 verhindert.On the one hand, this compensates for the axial play of the armature shaft 3. Among other things, by the selection of the material combination between the material of the armature shaft 3 and the material of the start-up part 11, it is also achieved that with a return torque acting on the worm wheel 6, for example in the direction of the arrow M in FIG. 2, the armature shaft 3 with the side face 16.1 the groove 16 is pressed against the front 11.1 of the thrust part or against the thrust surface 18 formed there and hatched in FIG. 8 in such a way that a sufficiently high friction torque and thus a backstop is achieved by a correspondingly high friction between the armature shaft 3 and the thrust part 11 that prevents the armature shaft 3 from spinning despite the return torque M.
Maßgeblich Parameter für das Reibmoment zwischen Ankerwelle 3 und Anlaufteil 11 sind u.a. auch die Größe der Anlauffläche 18 bzw. der mittlere Radius dieser teilkreisförmigen Anlauffläche, die Oberflächenausbildung des Anlaufteils 11 an der Anlauffläche 18 sowie der Seitenflächen 16.1 und 16.2 der Nut usw.. Durch entsprechende Ausbildung der Fase 17 an der Nut 16 der Ankerwelle 3 und/oder einer Fase 19 an der Ausnehmung 14 und innerhalb der Anlagefläche 18 können der innere und äußere Radius dieser Anlauffläche 18 und damit auch der mittlere Radius sowie das effektive Flächenmaß der Anlagefläche 18 eingestellt werden. Die Reibungskraft bzw. das Reibmoment werden insbesondere auch unter Berücksichtigung der Ausbildung des Schneckengetriebes und dabei speziell unter Berücksichtigung der Steigung der Schnecke 6 derart durch diese Parameter eingestellt, daß beim maximal zu erwartenden, auf das Schneckenrad 7 einwirkende Rückdrehmoment noch eine wirksame Rückdrehsperre erreicht ist, andererseits aber im normalen Betrieb des elektromotorischen Hilfsantriebes 1 Reibungsverluste zwischen der Ankerwelle 3 und dem Auflaufteil 11 gering sind. Die Erfindung hat u.a. den Vorteil, daß die Rückdrehsperre bzw. das Rückdrehmoment nicht, wie bisher üblich, durch die Geometrie der Schnecke 6 des Schneckengetriebes erzeugt wird, sondern über das Anlaufteil 11. Hierdurch ergibt sich u.a. eine größere Gestaltungsfreiheit für das Schneckengetriebe bzw. für die Schnecke 6, d.h. es ist nicht mehr erforderlich, bei der Ausbildung der Schnecke 6, insbesondere auch bei der Wahl des Steigungswinkels der Schnecke auf das Rückdrehmoment zu achten.Relevant parameters for the friction torque between armature shaft 3 and thrust part 11 include the size of the thrust surface 18 or the average radius of this part-circular thrust surface, the surface formation of the thrust part 11 on the thrust surface 18 and the side surfaces 16.1 and 16.2 of the groove, etc. By appropriate Forming the chamfer 17 on the groove 16 of the armature shaft 3 and / or a chamfer 19 on the recess 14 and within the contact surface 18, the inner and outer radius of this contact surface 18 and thus also the mean radius and the effective area dimension of the contact surface 18 can be set , The frictional force or the frictional torque are adjusted by these parameters in particular also taking into account the design of the worm gear and in particular taking into account the pitch of the worm 6 such that an effective backstop is still achieved at the maximum expected reverse torque acting on the worm wheel 7. on the other hand, in normal operation of the electromotive auxiliary drive 1, friction losses between the armature shaft 3 and the ramp part 11 are low. The invention has the advantage, inter alia, that the backstop or the backturn torque is not, as was previously customary, generated by the geometry of the worm 6 of the worm gear, but via the start-up part 11. This results, inter alia, in greater design freedom for the worm gear or the worm 6, ie it is no longer necessary to pay attention to the return torque when forming the worm 6, in particular also when choosing the pitch angle of the worm.
Da bei der erfindungsgemäßen Ausbildung auch größere Steigungswinkel für die Schnecke 6 möglich sind, kann die Ankerwelle 3 im Bereich der Schnecke 6 mit einem im Vergleich zu bekannten elektromotorischen Antrieben reduzierten Durchmesser ausgebildet werden, und zwar bei ausreichend hoher Festigkeit des Zahnes der Schnecke 6.Since, in the embodiment according to the invention, larger helix angles are also possible for the worm 6, the armature shaft 3 can be formed in the region of the worm 6 with a diameter which is reduced in comparison to known electromotive drives, with a sufficiently high strength of the tooth of the worm 6.
Ein weiterer entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein einziges Bauteil, nämlich das Anlaufteil mehrere Funktionen im Motor vereint, nämlich sowohl als Axialanlauf zur Kompensation bzw. Vermeidung des Axialspiels, als auch als Rückdrehsperre wirkt. Die Reduzierung des Durchmessers der Ankerwelle 3 bzw. der Schnecke 6 hat u.a. einen positiven Einfluß auf die Herstellungskosten der Ankerwelle.Another decisive advantage of the invention is that a single component, namely the starting part, combines several functions in the motor, namely acting both as an axial start-up to compensate for or avoiding the axial play, and as a backstop. The reduction in the diameter of the armature shaft 3 or the worm 6 has, inter alia, a positive influence on the manufacturing costs of the armature shaft.
Als Material für das Anlaufteil 11 eignet sich beispielsweise ein verschleißfestes Sinter-Material oder Sinter-Metall.A wear-resistant sintered material or sintered metal, for example, is suitable as the material for the starting part 11.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird. BezugszeichenlisteThe invention has been described above using an exemplary embodiment. It goes without saying that changes and modifications are possible without departing from the inventive idea on which the invention is based. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 elektromotorischer Hilfsantrieb 2 Gehäuse 3 Ankerwelle 3.1 Ende der Ankerwelle 4 Anker 5 Kommutator 6 Schnecke 7 Schneckenrad 8 Lager 9 Welle1 electromotive auxiliary drive 2 housing 3 armature shaft 3.1 end of the armature shaft 4 armature 5 commutator 6 worm 7 worm wheel 8 bearing 9 shaft
10 Axialanlauf10 axial start
11 Anlaufteil11 start-up part
11.1 Vorderseite des Anlaufteils11.1 Front of the start-up part
11.2 Rückseite des Anlaufteils11.2 Rear of the start-up part
12 Schenkel des U-förmigen Anlaufteils12 legs of the U-shaped start-up part
13 Jochabschnitt des U-förmigen Anlaufteils13 yoke section of the U-shaped thrust part
14 Ausnehmung des Anlaufteils14 Recess of the start-up part
15 Aufnahme15 recording
16 Nut der Ankerwelle16 Groove of the armature shaft
16.1 , 16.2 Begrenzungs- oder Seitenfläche der Nut 1616.1, 16.2 boundary or side surface of the groove 16
16.3 Bodenfläche der Nut 1616.3 Bottom surface of the groove 16
17 Fase17 chamfer
18 Anlauffläche18 contact surface
19 Fase19 chamfer
M Rückdrehmoment M reverse torque

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektromotorischer Hilfsantrieb zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise Antrieb für ein Fensterhebersystem, mit einer in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten Ankerwelle (3), mit einer auf der Ankerwelle (3) vorgesehenen Schnecke (6), die zusammen mit einem Schneckenrad (7) ein Schneckengetriebe bildet sowie mit wenigstens einem Axialanlauf (10) für die Ankerwelle (3) zur Übertragung von axialen Kräften von der Ankerwelle (3) auf das Gehäuse (2), wobei der wenigstens eine Axialanlauf (10) zumindest ein Anlaufteil (11 ) aufweist, welches eine konzentrisch zur Achse der Ankerwelle (3) verdrehungssicher angeordnete ring- oder teilringförmige Anlauffläche (18) bildet, der eine die Achse der Ankerwelle (3) konzentrisch umschließende Gegenfläche (16.1 , 16.2) unmittelbar gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl der Materialkombination des Materials der Ankerwelle (3) im Bereich der Gegenfläche (16.1 , 16.2) und des Materials des Anlaufteils (11) im Bereich der Anlauffläche (18) und/oder durch die Oberflächengestaltung der Gegenfläche (16.1 , 16.2) und/oder der Anlauffläche (18) und/oder durch Wahl der Größe die Anlauffläche (18) oder des mittleren Radius der Anlauffläche die Reibkraft bzw. das Reibmoment zwischen Ankerwelle (3) und Anlaufteil (11 ) derart eingestellt sind, daß durch diese Reibkraft bei einem auf das Schneckenrad (7) einwirkenden äußeren Drehmoment ein Drehen der Ankerwelle (3) verhindert ist.1. Electromotive auxiliary drive for use in vehicles, for example drive for a window lifter system, with an armature shaft (3) rotatably mounted in a housing (2), with a worm (6) provided on the armature shaft (3), which together with a worm wheel ( 7) forms a worm gear and with at least one axial run-up (10) for the armature shaft (3) for transmitting axial forces from the armature shaft (3) to the housing (2), the at least one axial run-up (10) at least one start-up part (11 ), which forms a ring-shaped or partially ring-shaped thrust surface (18) which is arranged in a rotationally secure manner concentrically to the axis of the armature shaft (3) and which is directly opposite a counter surface (16.1, 16.2) which concentrically surrounds the axis of the armature shaft (3), characterized in that Choice of the material combination of the material of the armature shaft (3) in the area of the counter surface (16.1, 16.2) and the material of the thrust part (11) in the area d he contact surface (18) and / or by the surface design of the counter surface (16.1, 16.2) and / or the contact surface (18) and / or by selecting the size of the contact surface (18) or the average radius of the contact surface the frictional force or the frictional torque between the armature shaft (3) and the start-up part (11) are set such that this frictional force prevents the armature shaft (3) from rotating when the external torque acts on the worm wheel (7).
2. Hilfsantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anlauffläche (18) und die zugehörige Gegenfläche (16.1 , 16.2) sich in Ebenen senkrecht zur Ankerwelle erstrecken.2. Auxiliary drive according to claim 1, characterized in that the at least one contact surface (18) and the associated counter surface (16.1, 16.2) extend in planes perpendicular to the armature shaft.
3. Hilfsantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (11) eine zu einem Rand dieses Anlaufteils hin offene Ausnehmung (14) aufweist, in der die Ankerwelle (3) mit einem Ankerwellenabschnitt (16) aufgenommen ist, und daß die wenigstens eine Gegenfläche (16.1 , 16.2) von einer an den Ankerwellenabschnitt angrenzenden ringförmigen und in einer Ebene senkrecht zur Achse der Ankerwelle (3) angeordneten Fläche (16.1 , 16.2) der Ankerwelle gebildet ist.3. Auxiliary drive according to claim 1, characterized in that the start-up part (11) has a recess (14) open towards an edge of this start-up part, in which the armature shaft (3) is received with an armature shaft section (16), and that the at least a counter surface (16.1, 16.2) from one to the Armature shaft section adjacent annular and in a plane perpendicular to the axis of the armature shaft (3) arranged surface (16.1, 16.2) of the armature shaft is formed.
4. Hilfsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerwellenabschnitt eine Nut (16) ist und die wenigstens eine Gegenfläche von einer Seitenfläche (16.1, 16.2) der Nut gebildet ist.4. Auxiliary drive according to claim 3, characterized in that the armature shaft section is a groove (16) and the at least one counter surface is formed by a side surface (16.1, 16.2) of the groove.
5. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (11) U-förmig oder hufeisenförmig mit einer Ausnehmung (14) ausgebildet ist.5. Auxiliary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the starting part (11) is U-shaped or horseshoe-shaped with a recess (14).
6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (11) spielfrei oder nahezu spielfrei in der Nut (16) aufgenommen ist.6. Drive according to claim 5, characterized in that the start-up part (11) is received with no play or almost no play in the groove (16).
7. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil spielfrei oder nahezu spielfrei im Gehäuse (2) bzw. in einer dortigen Aufnahme (15) gehalten ist.7. Auxiliary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the starting part is held without play or almost without play in the housing (2) or in a receptacle there (15).
8. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (11) einstückig aus einem verschleißfesten Material, beispielsweise aus einem Sinter-Material, z.B. aus einem metallischen Sinter-Material gefertigt ist. 8. Auxiliary drive according to one of the preceding claims, characterized in that the starting part (11) in one piece from a wear-resistant material, for example from a sintered material, e.g. is made of a metallic sintered material.
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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase