專利名稱：電機、具有電機的伺服驅(qū)動機構(gòu)以及電機在汽車中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機，它具有一個定子、一個有轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子和一個軸承。轉(zhuǎn)子軸的一端在一個軸承里導(dǎo)向，該軸承在軸向方向上推入一個夾緊架里。夾緊架與軸承一起固定在電機的外殼里。本發(fā)明還涉及一種伺服驅(qū)動機構(gòu)，它有一個傳動機構(gòu)單元和一種這樣的電機。一種這樣的電機例如可以在汽車范圍內(nèi)使用并可以在那里例如用作為車窗玻璃升降器馬達或用作為泵驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
電機，例如電馬達也需要用于驅(qū)動一種伺服驅(qū)動機構(gòu)，例如一種車窗玻璃升降器驅(qū)動機構(gòu)或者一種用于操縱滑動天窗的驅(qū)動機構(gòu)。一種這樣的伺服驅(qū)動機構(gòu)除了電機之外也具有傳動機構(gòu)單元。傳動機構(gòu)單元例如在此可以包括一個蝸輪和一個作成蝸桿的傳動軸。電機包括一個裝在電機外殼里的定子以及一個轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子有一個轉(zhuǎn)子軸或者馬達軸以及一個固定在轉(zhuǎn)子軸上的有許多薄片的轉(zhuǎn)子板疊。傳動軸和轉(zhuǎn)子軸也可以一體式地設(shè)計成共同的轉(zhuǎn)子軸或驅(qū)動軸。
為了補償取決于加工和裝配引起的公差設(shè)有軸向間隙補償元件。這些軸向間隙補償元件可以定位于轉(zhuǎn)子軸和傳動軸之間、傳動軸和傳動箱之間和/或轉(zhuǎn)子軸和電機外殼之間。若是共用一個轉(zhuǎn)子軸那么軸向間隙補償元件設(shè)于轉(zhuǎn)子軸的馬達側(cè)或傳動側(cè)的端部范圍里。然而由于加工和裝配技術(shù)方面的原因借助于這樣的補償元件并不能完全補償公差?？偸怯幸粋€≤0.2mm的剩余間隙。
為了解決該問題已經(jīng)公知測量剩余的間隙。那么通過不同強度的補償元件來實現(xiàn)軸向補償。
作為替代方案可以通過彈簧元件，例如通過壓力彈簧或者彈性體引起一定的軸向補償，這些彈簧元件作為單獨的元件裝入在一個罐狀軸承里。由于其彈簧剛度較小這些彈簧元件在電機或者伺服驅(qū)動機構(gòu)的交變載荷時或者在轉(zhuǎn)向反向時然而更容易形成一種對轉(zhuǎn)子軸的沖擊緩沖。
由GB 2 152 294 A已知有一種軸承殼體用于支承電馬達的馬達軸。軸承殼體由一種塑料制成。軸承殼體還構(gòu)成一個夾緊架，向該夾緊架里可以推入一個球形帽軸承。軸承殼體的與馬達軸的端部對置的薄塑料膜并形成軸向的沖擊緩沖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種電機，它需要較少的組件用于軸向補償。
該任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1中所述特征的電機來解決。本發(fā)明的有利的結(jié)構(gòu)方案和改進方案可見從屬權(quán)利要求2至10。在權(quán)利要求11中說明了一種伺服驅(qū)動機構(gòu)，它具有一個傳動機構(gòu)單元和一個這樣的電機。權(quán)利要求12說明了電機在汽車中的有利的應(yīng)用。
在按照本發(fā)明的電機中夾緊架構(gòu)成一個罐狀軸承，在夾緊架里軸向推入軸承用于導(dǎo)引轉(zhuǎn)子軸。罐狀軸承的尺寸大小應(yīng)使它軸向限制住穿過軸承的轉(zhuǎn)子軸的端部。
本發(fā)明的主要優(yōu)點在于夾緊架作為單個的構(gòu)件使軸承固定在電機的外殼里并同時在公差補償或軸向補償方面軸向限制住轉(zhuǎn)子軸。
因此還有利地減少了電機的構(gòu)件費用和裝配費用。
尤其是罐狀軸承是夾緊架的一個軸向縮小的圓柱形伸出部分。在此，圓柱形伸出部分包圍轉(zhuǎn)子軸的端部?！肮薜住眱?yōu)選形成一個平面，它軸向限制住轉(zhuǎn)子軸的最好同樣也是平的端部。若將轉(zhuǎn)子軸例如張緊在一個伺服驅(qū)動機構(gòu)里，那么在一定程度上有利地抑制了軸向間隙。軸向縮小部段也可以成臺階地，尤其是成傾斜的臺階地來實現(xiàn)。
在一種有利的實施方式中這種軸向的縮小部段構(gòu)成了一個基本上軸上起作用的彈簧元件。因而可以使罐狀軸承實現(xiàn)一種軸向補償運動。在此，這種彈動建立在彈性彎矩的基礎(chǔ)上，該彎矩一方面由彈簧元件的幾何形狀來確定，例如由彎曲角和由縮小部段的材料厚度來確定，另一方面由材料性能，例如由夾緊架所用材料的彈性模量來確定。
在一種特別的實施方式中在罐狀軸承里設(shè)有側(cè)面的凹部，其中剩余的彈簧隔板形成了在縮小部段里的彈簧元件。按此方式實現(xiàn)了一種與上述實施方式相比彈簧剛性較小的變型方案。尤其是彈簧元件總計的彈簧硬度在范圍40N/mm至80N/mm之間。按此方式可以達到軸向公差補償為≤0.4mm。彈簧硬度的上述范圍還有利地保證，使轉(zhuǎn)子軸可以足夠剛性地例如夾緊在伺服驅(qū)動機構(gòu)里。
在一種優(yōu)選的實施方式中罐狀軸承的與轉(zhuǎn)子軸端部對置的外面具有一個彈性層。這個面例如可以涂覆一薄層小于1mm的天然橡膠。夾緊架因此可以有利地增加了緩沖沖擊的功能。轉(zhuǎn)子軸碰到電機的外殼首先在交變載荷時或者當電機或者說伺服驅(qū)動轉(zhuǎn)向反向時發(fā)生。所產(chǎn)生的力與軸向希望的最大的轉(zhuǎn)子軸預(yù)緊力，例如25N相比大許多倍。通過薄的彈性層緩沖了轉(zhuǎn)子軸在電機外殼上的沖擊，從而使產(chǎn)生的碰撞噪聲限制在一個許可的和不干擾的范圍內(nèi)。
在一種特殊的實施方式中用于引導(dǎo)轉(zhuǎn)子軸的軸承是一個半球體，它可以推入一個與其對應(yīng)的夾緊架的接收孔里。所述半球形具有一個球形外表面，它在一定界限內(nèi)可以在夾緊架的一個與其對應(yīng)的球形外罩里運動。借助于半球體可以有利地補償轉(zhuǎn)子軸的彎曲和徑向偏移。包圍住半球體的夾緊架實現(xiàn)了持久的預(yù)緊，因此半球體在電機裝配之后仍固定在其位置上。
在另一種實施方式中夾緊架具有環(huán)狀設(shè)置的第一指形件或者說指形彈簧，它們在半球體的外圓周上將半球體卡緊地包圍并固定住。
因此大大簡化了電機的裝配。為此就裝配來說將半球體在軸向方向上推入到夾緊架的相對應(yīng)的開孔里。在軸向和同時徑向方向上張開的指形彈簧有利地在半球體最終卡緊地卡進夾緊架的開孔里之前使半球體定中心。同時設(shè)計指形彈簧的彈性，保證使半球體可以方便地裝配和可靠地固定在孔里。
在另外一種有利的實施方式中夾緊架具有第二指形彈簧，它們在徑向方向上看去布置在第一指形彈簧之外而且形成一個凸緣用于使夾緊架軸向和徑向固定在電機的外殼里。所述凸緣最好可以固定在電機外殼里的一個環(huán)狀凹部里或者說可以在那里夾緊。略微在徑向方向上示出的第二指形件或者指形彈簧的端部使夾緊架與電機外殼里的環(huán)狀凹部可靠地夾緊。
夾緊架可以優(yōu)選在一個沖壓和彎曲過程中由板，尤其是由一種彈簧鋼板制成。在沖壓出屬于夾緊架的二維沖壓輪廓之后借助于深拉伸法使夾緊架彎曲或者變形成其最終的立體形狀。
一種這樣的夾緊架可以按此方式特別簡單和成本經(jīng)濟地制成。
按照本發(fā)明的電機可以有利地應(yīng)用于汽車里，因為尤其是在那里需要大量結(jié)構(gòu)緊湊的電機，例如用于升起車窗或者用于打開和關(guān)閉滑動天窗。


本發(fā)明的其它有利特性可見根據(jù)附圖對本發(fā)明示例性的說明。附圖所示為圖1具有一個傳動機構(gòu)單元和按照本發(fā)明的電機的一個示例性伺服驅(qū)動機構(gòu)的剖視圖；圖2按圖1所示電機的剖視放大圖，它表示了按照本發(fā)明的一個裝在一個具有罐狀軸承的示例的夾緊架里的半球體；圖3按照本發(fā)明的尚未裝入半球體時的夾緊架的一個透視圖；圖4按照本發(fā)明的裝入有半球體的夾緊架的一個透視圖；圖5按照圖2剖視圖的具有罐狀軸承的示例的夾緊架和夾緊在里面的半球體的一個放大圖。
具體實施例方式
圖1是一個示例性的伺服驅(qū)動機構(gòu)1的剖視圖，該機構(gòu)有一個傳動機構(gòu)單元2和一個按照本發(fā)明的電機4。傳動機構(gòu)單元2有一個傳動機構(gòu)外殼，在其中裝有一個蝸輪以及一個與蝸輪嚙合的蝸桿3。電機4包括有一個外殼6、一個定子17和一個裝于定子里的用于機動驅(qū)動的轉(zhuǎn)子7。蝸桿3位于轉(zhuǎn)子軸5的自由端上，其中轉(zhuǎn)子軸5由電機4驅(qū)動并部分地放置在電機4的外殼6里。轉(zhuǎn)子軸5在容納轉(zhuǎn)子軸5的馬達側(cè)端部的軸承8里以及在與傳動機構(gòu)單元2對置的另一個軸承里導(dǎo)向。在圖1的實施例中轉(zhuǎn)子軸5一體式地形成。同樣也可以考慮一種轉(zhuǎn)子軸5的兩體式的實施方案，即一個馬達軸和一個傳動機構(gòu)軸，中間是一個連接構(gòu)件。
圖2是按照圖1剖視圖所示的電機4的放大圖。剖視圖示出一個按照本發(fā)明的設(shè)于一個示例的具有罐狀軸承22的夾緊架9里的半球體8。夾緊架9借助于第一指形件或者指形彈簧11將推入的半球體8固定。通過指形彈簧11的回復(fù)力半球體8就卡緊固定在夾緊架9的對應(yīng)的球形開孔里。
圖3是按照本發(fā)明的尚未裝入半球體8時的夾緊架9的透視圖。一個這樣的夾緊架9可以借助于沖壓和彎曲工藝方法特別方便和成本經(jīng)濟地制成。此處圖3示出一個這樣的夾緊架9可以由一塊板制成。因此有利的是使里面的和外面的指形件或者指形彈簧11/10相互錯開布置。
圖4是按照本發(fā)明的裝入半球體8的夾緊架9的透視圖。圖4還示出與半球體8的球形外輪廓相協(xié)調(diào)的夾緊架9的接收孔20的輪廓19。這種布置允許使半球體8在對應(yīng)的夾緊架9的開孔20里可以有利地轉(zhuǎn)動和傾翻，因此在加工和裝配時就可以補償轉(zhuǎn)子軸5的徑向偏移和彎曲。
圖5示出按圖2的剖視圖的具有罐狀軸承2的夾緊架9和夾裝在里面的半球體8的一個放大圖。用R表示半球體8的球形半徑，半球體8本身裝在夾緊架9的球形開孔里。夾緊架9通過第二指形彈簧10所構(gòu)成的凸緣21固定在電機4的外殼6的一個環(huán)形凹部里。同時夾緊架9在點12上貼靠于電機4的外殼6上，因此軸向力F在指向轉(zhuǎn)子軸5端部的方向上則使罐狀軸承22偏移A用于軸向補償。這種情況例如當共同的轉(zhuǎn)子軸5裝在伺服驅(qū)動機構(gòu)1里并夾緊在里面時出現(xiàn)，其中轉(zhuǎn)子軸5的縱向外形尺寸為了加工和裝配伺服驅(qū)動機構(gòu)位于上公差帶里。對于有偏移的情況，按照一種虛線輪廓線所示位于縮小部段里的彈簧元件23就擴展開來。當在向著轉(zhuǎn)子軸5端部的方向上只有一個小的軸向力時，彈簧元件的輪廓就用附圖標記16標出。當轉(zhuǎn)子軸5的縱向外形尺寸位于下公差帶里時例如才出現(xiàn)這種情況。
當伺服驅(qū)動機構(gòu)1有交變載荷時或者轉(zhuǎn)向反向時與“罐底”對置的面15就撞向馬達外殼6的一個對應(yīng)面14。通過薄的彈性層25(見圖2)使碰擊噪聲大大緩和，所述層涂覆在與“罐底”對置的面15上。
權(quán)利要求
1.電機，它具有一個定子(17)、一個具有轉(zhuǎn)子軸(5)的轉(zhuǎn)子(7)和一個軸承(8)，其中轉(zhuǎn)子軸(5)的一端在軸承(8)里導(dǎo)向，所述軸承(8)在軸向方向上推入在一個夾緊架(9)里而且該夾緊架(9)與軸承(8)一起固定在電機的外殼(6)里，其特征在于，所述夾緊架(9)構(gòu)成一個罐狀軸承(22)，它軸向限制住穿過軸承(8)的轉(zhuǎn)子軸(5)的端部。
2.按權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于，所述罐狀軸承(22)是夾緊架(9)的一個軸向縮小的圓柱形伸出部分。
3.按權(quán)利要求2所述的電機，其特征在于，軸向縮小部段構(gòu)成一個基本上軸向起作用的彈簧元件(16，23)。
4.按權(quán)利要求3所述的電機，其特征在于，所述罐狀軸承(22)具有側(cè)向凹部，并且剩余的隔板(16，23)在縮小部段里構(gòu)成彈簧元件。
5.按上述權(quán)利要求之一所述的電機，其特征在于，所述罐狀軸承(22)的與轉(zhuǎn)子軸(5)對置的端部的外面(15)具有一個彈性層(25)。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的電機，其特征在于，用于導(dǎo)向轉(zhuǎn)子軸(5)的軸承(8)是一個半球體，它可以推入一個與其對應(yīng)的夾緊架(9)的接收開孔(20)里。
7.按權(quán)利要求6所述的電機，其特征在于，所述夾緊架(9)具有環(huán)狀布置的第一指形彈簧(11)，它使半球體(8)在其外圓周上卡緊地圍住并固定。
8.按權(quán)利要求7所述的電機，其特征在于，所述夾緊架(9)具有第二指形彈簧(10)，它在徑向方向上看布置在第一指形彈簧(11)之外并形成一個凸緣(21)用于使夾緊架(9)軸向和徑向固定在電機(4)的外殼(6)里。
9.按上述權(quán)利要求之一所述的電機，其特征在于，所述夾緊架(9)可以在一個沖壓和彎曲工序中由一個板制成。
10.按權(quán)利要求9所述的電機，其特征在于，所述板是一種彈簧鋼板。
11.伺服驅(qū)動機構(gòu)，具有一個傳動機構(gòu)單元(2)和一個按照上述權(quán)利要求中至少一項所述的帶有一個轉(zhuǎn)子軸(5)的電機(4)。
12.按照權(quán)利要求1至10中之一所述的電機在汽車中的應(yīng)用。
全文摘要
電機有一個定子、一個具有轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子以及一個軸承。轉(zhuǎn)子軸的一端在軸承里導(dǎo)向，其中軸承在軸向方向上推入一個夾緊架里。夾緊架與軸承一起固定在電機的外殼里。按照本發(fā)明夾緊架構(gòu)成一個罐狀軸承，它軸向限制轉(zhuǎn)子軸的穿過軸承的端部。罐狀軸承尤其是夾緊架的一個軸向逐漸變小的圓柱形伸出部分，它構(gòu)成一個基本上軸向作用的彈簧元件用于罐狀軸承可能的軸向運動。夾緊架作為單一構(gòu)件使馬達側(cè)軸承固定在電機的外殼里并且同時按照公差補償或軸向補償使轉(zhuǎn)子軸軸向限制住。因此減少了電機的構(gòu)件費用和裝配費用。本發(fā)明還涉及一種伺服驅(qū)動機構(gòu)，它具有一個傳動機構(gòu)單元和一個這樣的電機以及涉及電機在汽車中的應(yīng)用。
文檔編號H02K5/00GK1897413SQ20061010587
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月13日
發(fā)明者G·維爾內(nèi)克斯, K·查普斯 申請人:西門子公司