專利名稱：尤其用于汽車的伺服驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種伺服驅動裝置，其具有一個變速箱單元和一個馬達單元。該變速箱單元具有一個變速箱外殼而馬達單元具有一個馬達外殼、一個具有一個驅動軸的內置轉子以及尤其是一個在驅動端的圓柱形軸承外殼。該軸承外殼與一個軸承和在其中導引的驅動軸一起伸進變速箱外殼的一個開孔中。本發明還涉及該伺服驅動裝置在汽車中的應用。
背景技術：
已經公知伺服驅動裝置、例如窗玻璃驅動機構或用于操縱天窗的驅動機構。它們具有一個變速箱單元和一個馬達單元。該變速箱單元具有一個蝸輪和一個由蝸輪軸構成的傳動軸。該馬達單元由一個馬達外殼、一個電刷外殼和一個內置的轉子組成。該轉子在此由所謂的轉子組構成，它具有許多固定在電機軸上的薄片。該傳動軸和馬達軸也可以由一個共同的驅動軸一體地構成。在組裝伺服驅動裝置時將馬達外殼法蘭連接到變速箱外殼上。電刷外殼的一個大多圓柱形的凸肩與驅動軸和位于驅動軸自由端部上的蝸輪軸伸進變速箱外殼的一個相應開孔里面。該電刷外殼的凸肩作為軸承的固定體，在該軸承中導引驅動軸。該圓柱形凸肩也可以由單獨的軸承外殼構成或者也可以替代地與電刷外殼構成一個共同的電刷-和軸承外殼。
由EP 0 869 295 A2已知一個伺服驅動裝置，其中一個馬達外殼法蘭連接到一個變速箱外殼上。該馬達外殼部分地伸進一個變速箱外殼里面，其中伸進的部分包圍一個球冠體軸承，在其中導引一個電機軸。
位于變速箱對面的且安置在圓柱形軸承外殼里面的軸承作為補償元件，用于補償在組裝伺服驅動裝置時的加工誤差。在此該軸承可以以一定程度軸向在其固定體中滑移。如果該軸承是一個具有球形外表面的球球冠體，它可以以一定界線在軸承固定體的一個與該球對應的球形半殼中活動，由此也可以補償驅動軸的彎曲量和徑向偏移量。為了使軸承在組裝后固定地保持在其位置上，在該軸承上施加一個預緊力。
一個常見的問題是，通過圓柱形軸承外殼在變速箱外殼開孔中導引的軸承在一定的運行時間以后變得松動并且在一個球冠體的情況下這個球冠體可能在其軸承殼中旋轉。其原因是安裝工藝，其塑料處于一個持續的負荷下。由此使一個在初始狀態中還存在的預緊力降低，使得在一段運行時間后軸承或球冠體在軸承固定體中松動。這導致軸承或球冠體的磨損并由此導致伺服驅動裝置提前失效。此外在操縱這個伺服驅動裝置時產生噪聲。
為了解決這個問題已知使用一個由彈簧鋼制成的夾緊支架，它將一個壓緊力施加到軸承或球冠體的球形外表面上。由此在變速箱外殼與軸承外殼之間施加一個持久的摩擦力，由此使得軸承的不可旋轉并對其軸向固定。這種解決方案的缺陷是增加部件費用和裝配費用。
發明內容
本發明的目的是提出一種簡單的伺服驅動裝置，它能夠實現軸承的持久固定。
這個目的通過一種具有權利要求1特征的伺服驅動裝置得以實現。本發明的有利結構方案和改進方案由從屬權利要求2至14給出。在權利要求15中給出該伺服驅動裝置在汽車中的有利應用。
通過夾緊位置有利地起到一個預緊力的作用，它使軸承在伺服驅動裝置規定的運行時間中固定。該預緊力本身有利地在軸承外圓周和與這個外圓周對置的軸承殼之間起到持久的摩擦配合連接的作用。尤其是作為無應力位置的間隙構成可以在其中建立預應力儲備的部位，它持久地作用于軸承上。
另一優點是，可以提高這種伺服驅動裝置的使用壽命。
此外以有利的方式減少這種伺服驅動裝置在使用壽命期間產生的噪聲。
在一種實施方式中通過夾緊位置可以建立一個預緊力，它通過軸承外殼作用于軸承。在此該預緊力最好至少環繞地在軸承部位中作用。相關的優點是，從所有側面使一個均勻的預緊力作用于軸承上。
在一種優選的實施方式中通過夾緊位置可以在軸承的相應軸向端部部位內分別建立一個環繞的預緊力。
通過在作用力上側面包圍軸承以有利的方式將一個對中的作用力施加到軸承上。通過這種方式可以避免可能導致軸承傾斜的可能側向作用于軸承上的預緊力。此外通過對中的作用力特別好地使軸承軸向固定并在以一個球冠體作為軸承的情況下不可旋轉地固定。可以說，使軸承在兩個環繞施加的預緊力之間保持夾緊。
在另一實施方式中使所述變速箱外殼開孔的內橫截面在軸承部位基本保持相等。尤其是該內橫截面是圓形的。作為夾緊位置的隆起位于軸承外殼的外圓周上。
按照本發明通過在軸承外殼的外側或在外圓周上構成的隆起產生預緊力。在此所述隆起可以點狀或線狀地位于軸承外殼的外圓周上。所述隆起例如也可以具有最大高度為1mm的透鏡或隔板形狀。通過隆起使一個預緊力通過軸承外殼作用于安置在軸承外殼那里的軸承外圓周上。該預緊力本身在軸承外圓周和與外圓周對置的軸承殼之間起到摩擦配合連接的作用。
所述隆起最好構成至少一個凸起，它在軸承外殼的外圓周上延伸，由此使預緊力有利地均勻作用于軸承的外圓周上。
在一種優選的實施方式中所述隆起或至少一個凸起位于軸承的相應軸向端部部位里面，由此可以使對應環繞的預緊力有利地對中地作用于軸承。
在一種可替代的實施方式中所述軸承外殼的橫截面在軸承部位里軸向以至少一個臺階減小。此外以相應的方式使變速箱外殼開孔的內橫截面軸向以至少一個臺階減小。同時使所述變速箱外殼開孔軸向向著蝸輪軸的方向上收縮。
通過收縮部分的對中作用在組裝伺服驅動裝置時還使軸承外殼易于插進變速箱外殼開孔里面。在軸承外殼插進以后、尤其是在快達到最終的插入位置之前所述相應的臺階相互夾緊成按照本發明的夾緊位置。
由此得到的重要優點是，通過相應臺階的夾緊起到持久的預緊力的作用，該預緊力本身在軸承的外圓周和與這個外圓周對置的軸承殼之間有利地起到持久的摩擦配合連接的作用。這個臺階高度最好小于1mm、尤其是在0.1至0.5mm之間。
所述軸承外殼的橫截面在軸承的軸向端部部位中最好以每一個臺階減小。以相應的方式使變速箱外殼開孔的內橫截面軸向上以兩個臺階減小。由此使相互對應的臺階在變速箱外殼開孔的內橫截面中和軸承外殼的外圓周上夾緊成按照本發明的夾緊位置。在此產生的環繞的預緊力有利對中地作用于軸承上。
尤其可以使臺階傾斜，使得它們夾緊地卡住。在這種情況下臺階最好在30°至60°的范圍中傾斜。
沖擊式實現的卡住起到一個特別穩定的夾緊作用，在組裝伺服驅動裝置時還可以作為喀嚓聲有聲地覺察到。這個喀嚓聲在組裝一個伺服驅動裝置時可以有利地作為有效卡住的回復信號。
所述軸承對于兩種實施方式最好是一個具有一個球形外表面的球冠體。這個外表面可以以一定界限在一個與此對應的軸承外殼的球形殼中運動。通過球冠體實現的可能的補償旋轉可以有利地補償由于加工誤差和/或裝配誤差引起的彎曲量以及驅動軸的微小程度的徑向偏移量。
該球冠體最好由一種燒結材料制成。由此可以使燒結材料的多孔結構容納一種潤滑劑、尤其是一種潤滑油，用于潤滑在球冠體內部導引的驅動軸。
在另一實施方式中所述軸承外殼是一個組合式電刷-和軸承外殼的一部分。在相應的電刷外殼的外側上通常設有插接觸頭，它們在電刷外殼內部與轉子的整流子區內的電刷電接通。
通過這種組合式電刷-和軸承外殼有利地減少構件的數量和裝配伺服驅動裝置的步驟。
在一種特殊的實施方式中具有隆起、凸起或臺階的組合式電刷-和軸承外殼是塑料-注塑件。可以使用的塑料例如是聚丙烯或聚酰胺。一種特別適合的塑料類型是PA6.6。
所述塑料具有一定的彈性，為了建立預緊力彈性特別適合于對機械變形作出反應。在軸承外殼的情況下彈性的機械變形通過所產生的彎矩在插入到變速箱外殼開孔里面時起作用。
通過注塑工藝還能夠有利地在一個加工步驟中加工一個復雜的構件，例如具有集成的馬達軸承的組合式電刷-和軸承外殼。
按照本發明的伺服驅動裝置能夠有利地用于汽車，因為在汽車中需要許多緊湊的伺服驅動裝置，如例如用于車窗玻璃升降或用于打開和關閉天窗。
借助于附圖示例性的描述本發明的其它有利特性。附圖中圖1示出一個按照本發明的示例性的伺服驅動裝置剖面圖，它具有一個變速箱外殼和一個馬達外殼，圖2以一個透視示意圖示出按照圖1的具有按照本發明的隆起的組合式電刷-和軸承外殼，圖3以沿著伺服驅動裝置驅動軸的垂直剖面圖示出圖2中的一個透視示意圖，圖4以一個放大圖示出一個伸進變速箱外殼開孔里面的按照圖1的軸承外殼，圖5以一個剖面圖示出一種示例性的可替代的解決方案，用于通過按照本發明的臺階并且在軸承外殼在變速箱外殼開孔中達到最終的插入位置之前建立一個預應力，圖6示出按照圖5的在軸承外殼達到在變速箱外殼開孔中的最終的插入位置以后的剖面圖。
具體實施例方式
圖1示出一個示例性的伺服驅動裝置1的剖面圖，它具有一個變速箱單元2和一個馬達單元8。該變速箱單元2具有一個變速箱外殼12，在其中安置一個蝸輪4以及一個嵌入到蝸輪4里面的蝸桿軸4。所述馬達單元8由一個馬達外殼11、一個安置在其中的具有一個驅動軸5的轉子9以及一個在馬達單元8的驅動端的軸承外殼18組成。該蝸桿軸3位于驅動軸5的自由端上，其中這個驅動軸由馬達單元8驅動并且部分地安置在馬達外殼11里面。該驅動軸5在馬達側在一個與變速箱單元2對置的軸承6中以及一個馬達端部軸承10中導引。在圖1的實施例中該驅動軸5一體地構成。同樣可以設想兩體的驅動軸5的實施方式，它具有馬達軸和傳動軸和位于其間的連接機構。
圖2示出一個對應于圖1的組合式電刷-和軸承外殼17的透視示意圖。該電刷-和軸承外殼17由一個具有安置在其中的用于轉子9的整流子的電接頭和碳刷的電刷外殼19以及一個具有安置在其中的軸承6的軸承外殼18組成。該軸承外殼18基本上圓柱形地構成，因此它可以輕松地插進變速箱外殼12的一個對應開孔7里面。
按照本發明隆起14，15作為夾緊位置安置在軸承外殼18的外側或外圓周上，按照伺服驅動裝置的一種實施方式所述隆起是環繞的凸起。按照另一實施方式隆起14，15或環繞的凸起這樣設置，使得在軸向上看去每個凸起14，15設置在軸承6的端部部位。該軸承6在按照本發明的另一實施方式的圖2的實施例中是一個球冠體。
圖3以沿著伺服驅動裝置1驅動軸5的垂直剖面圖示出圖2中的一個透視示意圖。在這個視圖中尤其可以看到球冠體6通過其球形外表面嵌入到軸承外殼18里面。
圖4以一個放大圖示出一個伸進變速箱外殼開孔7里面的按照圖1的軸承外殼18。在圖4的右部示出一個組合式電刷-和軸承外殼11的電刷外殼17的一部分。在該圖左部可以看到相應的具有軸承6的圓柱形軸承外殼18。在伺服驅動裝置1的安裝狀態所示的軸承外殼18的外徑A略小于變速箱外殼開孔7的內徑D。這一點通過借助于按照本發明的隆起14，15或環形凸起使得軸承外殼18外圓周間距開而實現。在兩個凸起14，15之間建立的預緊力F1，F2在此對中地向著軸承6的中心起作用。在凸起之間構成的無應力的縫隙29有利地構成一個用于建立預應力儲備的部位。在這個部位中軸承外殼18可以說“向內拱曲”。
圖4已經示出由球冠體構成的軸承6的結構，在其中導引驅動軸5。通過R表示球形外表面的最大半徑。通過附圖標記13表示對置的軸承殼的輪廓。所述球冠體6在其內側19上倒角，由此通過球冠體6在一定程度上實現補償旋轉。所述變速箱外殼開孔7具有一個軸向向著蝸桿軸3的收縮部分16，該收縮部分在將驅動軸5插進變速箱外殼開孔7里面時使蝸桿軸3對中。
圖5示出一個用于通過臺階21-24并在軸承外殼28在變速箱外殼開孔27中達到一個最終的插入位置之前建立預應力F1，F2的示例性可替代的解決方案。在圖5的實施例中不僅軸承外殼側的臺階23，24而且與其對應的變速箱外殼側的臺階21，22已經傾斜。傾斜的角度在30°至60°之間，在圖5的實施例中基本為45°，通過這種方法使軸承外殼6易于插進變速箱外殼12的開孔27里面。通過D1表示一個開孔側的另一收縮部分與軸承外殼28的一個端部的距離。圖5還示出，軸承外殼6在這個插入位置還相對松動地插進變速箱外殼開孔27里面。這一點也通過為了理解而放大示出的球冠體6與包圍這個球冠體的軸承外殼28的軸承殼之間的間隙表示。
圖6示出一個按照圖5的在軸承外殼28在變速箱外殼開孔27中達到最終的插入位置以后的剖面圖。在圖6的實施例中可以看出這一點，在開孔側的另一收縮部分與軸承外殼28端部之間的距離D2略微更小，例如在一個0.5mm至2mm的范圍內。在達到最終的插入位置以后現在使相互對應的臺階21，23以及22，24卡緊地夾住，使得在相切部位中建立按照本發明的預應力F1，F2。這一點在圖6中也看出，在圖中還存在的球冠體表面和與這個表面對置的軸承殼之間的間隙消失。該球冠體6現在持久地固定在其位置上。同時間隙30，31構成無應力的位置，它們用作建立預應力儲備的部位。
權利要求
1.伺服驅動裝置，具有一個變速箱單元(2)和一個馬達單元(8)，其中該變速箱單元(2)具有一個變速箱外殼(12)而馬達單元(8)具有一個馬達外殼(11)、一個具有一個驅動軸(5)的內置轉子(9)以及一個在驅動端的軸承外殼(18，28)，其中該軸承外殼(18，28)與一個軸承(6)和在其中導引的驅動軸(5)一起伸進變速箱外殼(12)的一個開孔(7，27)里面，其特征在于，所述軸承外殼(18，28)的外側和變速箱外殼開孔(7，27)的內側在幾何形狀上相互協調，使得在伺服驅動裝置組裝后在這些夾緊位置(14，15，21-24)之間構成無應力的位置(29-31)。
2.如權利要求1所述的伺服驅動裝置，其特征在于，通過夾緊位置(14，15，21-24)可以建立一個預緊力(F1，F2)，其通過軸承外殼(18，28)作用于軸承(6)。
3.如權利要求2所述的伺服驅動裝置，其特征在于，通過夾緊位置(14，15，21-24)可以在軸承(6)處建立至少一個環繞的預緊力(F1，F2)。
4.如權利要求3所述的伺服驅動裝置，其特征在于，通過夾緊位置(14，15，21-24)可以在軸承(6)的相應軸向端部部位中分別建立一個環繞的預緊力(F1，F2)。
5.如上述權利要求中任一項所述的伺服驅動裝置，其特征在于，-所述變速箱外殼開孔(7)的內橫截面在軸承(6)處基本保持相等并且-作為夾緊位置的隆起(14，15)位于軸承外殼(18)的外圓周上。
6.如權利要求5所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述隆起(14，15)構成至少一個凸起，該凸起在軸承外殼(18)的外圓周上延伸。
7.如權利要求5或6所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述隆起(14，15)或者說至少一個凸起位于軸承(6)的相應軸向端部部位里面。
8.如權利要求1至4中任一項所述的伺服驅動裝置，其特征在于，-所述軸承外殼(28)的橫截面在軸承(6)處軸向以至少一個臺階(23，24)減小，-以相應的方式使變速箱外殼開孔(27)的內橫截面軸向以至少一個臺階(21，22)減小，-相應的臺階(21，23；22，24)在軸承外殼(28)插進變速箱外殼開孔(27)以后構成夾緊位置。
9.如權利要求8所述的伺服驅動裝置，其特征在于，-所述軸承外殼(28)的橫截面在軸承(6)軸向端部部位中分別以一個臺階(23，24)減小，-以相應的方式使變速箱外殼開孔(27)的內橫截面軸向以兩個臺階(21，22)減小。
10.如權利要求8或9所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述相應的臺階(21，23；22，24)是傾斜的，使得它們卡緊地夾住。
11.如上述權利要求中任一項所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述軸承外殼(18，28)和變速箱外殼開孔(7，27)是圓柱形的。
12.如上述權利要求中任一項所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述軸承(6)是一個球冠體。
13.如上述權利要求中任一項所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述軸承外殼(18，28)是一個組合式電刷-和軸承外殼(17)的一部分。
14.如權利要求13所述的伺服驅動裝置，其特征在于，所述軸承外殼(18，28)或者說組合式電刷-和軸承外殼(17)是一個塑料-注塑件。
15.在汽車中如上述權利要求中至少一項所述的伺服驅動裝置的應用。
全文摘要
伺服驅動裝置具有變速箱單元和馬達單元。該變速箱單元具有一個變速箱外殼并且該馬達單元具有馬達外殼、具有驅動軸的內置轉子以及在驅動端的尤其圓柱形的軸承外殼。該軸承外殼與軸承和在其中導引的驅動軸一起伸進變速箱外殼的開孔里面。該馬達外殼通過支承在其中的驅動軸法蘭連接在變速箱外殼上。軸承外殼的外側和變速箱外殼開孔的內側在幾何形狀上相互協調，使得在伺服驅動裝置組裝后在夾緊位置之間構成無應力的位置。所產生的預緊力有利地在軸承外圓周和與該外圓周對置的軸承固定體或與該外圓周對置的軸承殼之間起到持久的摩擦配合連接的作用。另一優點是提高了該伺服驅動裝置的使用壽命。該伺服驅動裝置有利地應用于汽車。
文檔編號F16H57/02GK1897416SQ200610105678
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月17日 優先權日2005年7月15日
發明者G·菲爾內克斯, K·扎普斯 申請人:西門子公司