专利名称：电机、具有电机的伺服驱动机构以及电机在汽车中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电机，它具有一个定子、一个有转子轴的转子和一个轴承。转子轴的一端在一个轴承里导向，该轴承在轴向方向上推入一个夹紧架里。夹紧架与轴承一起固定在电机的外壳里。本发明还涉及一种伺服驱动机构，它有一个传动机构单元和一种这样的电机。一种这样的电机例如可以在汽车范围内使用并可以在那里例如用作为车窗玻璃升降器马达或用作为泵驱动机构。
背景技术：
电机，例如电马达也需要用于驱动一种伺服驱动机构，例如一种车窗玻璃升降器驱动机构或者一种用于操纵滑动天窗的驱动机构。一种这样的伺服驱动机构除了电机之外也具有传动机构单元。传动机构单元例如在此可以包括一个蜗轮和一个作成蜗杆的传动轴。电机包括一个装在电机外壳里的定子以及一个转子。转子有一个转子轴或者马达轴以及一个固定在转子轴上的有许多薄片的转子板叠。传动轴和转子轴也可以一体式地设计成共同的转子轴或驱动轴。
为了补偿取决于加工和装配引起的公差设有轴向间隙补偿元件。这些轴向间隙补偿元件可以定位于转子轴和传动轴之间、传动轴和传动箱之间和/或转子轴和电机外壳之间。若是共用一个转子轴那么轴向间隙补偿元件设于转子轴的马达侧或传动侧的端部范围里。然而由于加工和装配技术方面的原因借助于这样的补偿元件并不能完全补偿公差。总是有一个≤0.2mm的剩余间隙。
为了解决该问题已经公知测量剩余的间隙。那么通过不同强度的补偿元件来实现轴向补偿。
作为替代方案可以通过弹簧元件，例如通过压力弹簧或者弹性体引起一定的轴向补偿，这些弹簧元件作为单独的元件装入在一个罐状轴承里。由于其弹簧刚度较小这些弹簧元件在电机或者伺服驱动机构的交变载荷时或者在转向反向时然而更容易形成一种对转子轴的冲击缓冲。
由GB 2 152 294 A已知有一种轴承壳体用于支承电马达的马达轴。轴承壳体由一种塑料制成。轴承壳体还构成一个夹紧架，向该夹紧架里可以推入一个球形帽轴承。轴承壳体的与马达轴的端部对置的薄塑料膜并形成轴向的冲击缓冲。
发明内容
本发明的任务在于提出一种电机，它需要较少的组件用于轴向补偿。
该任务通过一种具有权利要求1中所述特征的电机来解决。本发明的有利的结构方案和改进方案可见从属权利要求2至10。在权利要求11中说明了一种伺服驱动机构，它具有一个传动机构单元和一个这样的电机。权利要求12说明了电机在汽车中的有利的应用。
在按照本发明的电机中夹紧架构成一个罐状轴承，在夹紧架里轴向推入轴承用于导引转子轴。罐状轴承的尺寸大小应使它轴向限制住穿过轴承的转子轴的端部。
本发明的主要优点在于夹紧架作为单个的构件使轴承固定在电机的外壳里并同时在公差补偿或轴向补偿方面轴向限制住转子轴。
因此还有利地减少了电机的构件费用和装配费用。
尤其是罐状轴承是夹紧架的一个轴向缩小的圆柱形伸出部分。在此，圆柱形伸出部分包围转子轴的端部。“罐底”优选形成一个平面，它轴向限制住转子轴的最好同样也是平的端部。若将转子轴例如张紧在一个伺服驱动机构里，那么在一定程度上有利地抑制了轴向间隙。轴向缩小部段也可以成台阶地，尤其是成倾斜的台阶地来实现。
在一种有利的实施方式中这种轴向的缩小部段构成了一个基本上轴上起作用的弹簧元件。因而可以使罐状轴承实现一种轴向补偿运动。在此，这种弹动建立在弹性弯矩的基础上，该弯矩一方面由弹簧元件的几何形状来确定，例如由弯曲角和由缩小部段的材料厚度来确定，另一方面由材料性能，例如由夹紧架所用材料的弹性模量来确定。
在一种特别的实施方式中在罐状轴承里设有侧面的凹部，其中剩余的弹簧隔板形成了在缩小部段里的弹簧元件。按此方式实现了一种与上述实施方式相比弹簧刚性较小的变型方案。尤其是弹簧元件总计的弹簧硬度在范围40N/mm至80N/mm之间。按此方式可以达到轴向公差补偿为≤0.4mm。弹簧硬度的上述范围还有利地保证，使转子轴可以足够刚性地例如夹紧在伺服驱动机构里。
在一种优选的实施方式中罐状轴承的与转子轴端部对置的外面具有一个弹性层。这个面例如可以涂覆一薄层小于1mm的天然橡胶。夹紧架因此可以有利地增加了缓冲冲击的功能。转子轴碰到电机的外壳首先在交变载荷时或者当电机或者说伺服驱动转向反向时发生。所产生的力与轴向希望的最大的转子轴预紧力，例如25N相比大许多倍。通过薄的弹性层缓冲了转子轴在电机外壳上的冲击，从而使产生的碰撞噪声限制在一个许可的和不干扰的范围内。
在一种特殊的实施方式中用于引导转子轴的轴承是一个半球体，它可以推入一个与其对应的夹紧架的接收孔里。所述半球形具有一个球形外表面，它在一定界限内可以在夹紧架的一个与其对应的球形外罩里运动。借助于半球体可以有利地补偿转子轴的弯曲和径向偏移。包围住半球体的夹紧架实现了持久的预紧，因此半球体在电机装配之后仍固定在其位置上。
在另一种实施方式中夹紧架具有环状设置的第一指形件或者说指形弹簧，它们在半球体的外圆周上将半球体卡紧地包围并固定住。
因此大大简化了电机的装配。为此就装配来说将半球体在轴向方向上推入到夹紧架的相对应的开孔里。在轴向和同时径向方向上张开的指形弹簧有利地在半球体最终卡紧地卡进夹紧架的开孔里之前使半球体定中心。同时设计指形弹簧的弹性，保证使半球体可以方便地装配和可靠地固定在孔里。
在另外一种有利的实施方式中夹紧架具有第二指形弹簧，它们在径向方向上看去布置在第一指形弹簧之外而且形成一个凸缘用于使夹紧架轴向和径向固定在电机的外壳里。所述凸缘最好可以固定在电机外壳里的一个环状凹部里或者说可以在那里夹紧。略微在径向方向上示出的第二指形件或者指形弹簧的端部使夹紧架与电机外壳里的环状凹部可靠地夹紧。
夹紧架可以优选在一个冲压和弯曲过程中由板，尤其是由一种弹簧钢板制成。在冲压出属于夹紧架的二维冲压轮廓之后借助于深拉伸法使夹紧架弯曲或者变形成其最终的立体形状。
一种这样的夹紧架可以按此方式特别简单和成本经济地制成。
按照本发明的电机可以有利地应用于汽车里，因为尤其是在那里需要大量结构紧凑的电机，例如用于升起车窗或者用于打开和关闭滑动天窗。
本发明的其它有利特性可见根据附图对本发明示例性的说明。附图所示为图1具有一个传动机构单元和按照本发明的电机的一个示例性伺服驱动机构的剖视图；图2按图1所示电机的剖视放大图，它表示了按照本发明的一个装在一个具有罐状轴承的示例的夹紧架里的半球体；图3按照本发明的尚未装入半球体时的夹紧架的一个透视图；图4按照本发明的装入有半球体的夹紧架的一个透视图；图5按照图2剖视图的具有罐状轴承的示例的夹紧架和夹紧在里面的半球体的一个放大图。
具体实施例方式
图1是一个示例性的伺服驱动机构1的剖视图，该机构有一个传动机构单元2和一个按照本发明的电机4。传动机构单元2有一个传动机构外壳，在其中装有一个蜗轮以及一个与蜗轮啮合的蜗杆3。电机4包括有一个外壳6、一个定子17和一个装于定子里的用于机动驱动的转子7。蜗杆3位于转子轴5的自由端上，其中转子轴5由电机4驱动并部分地放置在电机4的外壳6里。转子轴5在容纳转子轴5的马达侧端部的轴承8里以及在与传动机构单元2对置的另一个轴承里导向。在图1的实施例中转子轴5一体式地形成。同样也可以考虑一种转子轴5的两体式的实施方案，即一个马达轴和一个传动机构轴，中间是一个连接构件。
图2是按照图1剖视图所示的电机4的放大图。剖视图示出一个按照本发明的设于一个示例的具有罐状轴承22的夹紧架9里的半球体8。夹紧架9借助于第一指形件或者指形弹簧11将推入的半球体8固定。通过指形弹簧11的回复力半球体8就卡紧固定在夹紧架9的对应的球形开孔里。
图3是按照本发明的尚未装入半球体8时的夹紧架9的透视图。一个这样的夹紧架9可以借助于冲压和弯曲工艺方法特别方便和成本经济地制成。此处图3示出一个这样的夹紧架9可以由一块板制成。因此有利的是使里面的和外面的指形件或者指形弹簧11/10相互错开布置。
图4是按照本发明的装入半球体8的夹紧架9的透视图。图4还示出与半球体8的球形外轮廓相协调的夹紧架9的接收孔20的轮廓19。这种布置允许使半球体8在对应的夹紧架9的开孔20里可以有利地转动和倾翻，因此在加工和装配时就可以补偿转子轴5的径向偏移和弯曲。
图5示出按图2的剖视图的具有罐状轴承2的夹紧架9和夹装在里面的半球体8的一个放大图。用R表示半球体8的球形半径，半球体8本身装在夹紧架9的球形开孔里。夹紧架9通过第二指形弹簧10所构成的凸缘21固定在电机4的外壳6的一个环形凹部里。同时夹紧架9在点12上贴靠于电机4的外壳6上，因此轴向力F在指向转子轴5端部的方向上则使罐状轴承22偏移A用于轴向补偿。这种情况例如当共同的转子轴5装在伺服驱动机构1里并夹紧在里面时出现，其中转子轴5的纵向外形尺寸为了加工和装配伺服驱动机构位于上公差带里。对于有偏移的情况，按照一种虚线轮廓线所示位于缩小部段里的弹簧元件23就扩展开来。当在向着转子轴5端部的方向上只有一个小的轴向力时，弹簧元件的轮廓就用附图标记16标出。当转子轴5的纵向外形尺寸位于下公差带里时例如才出现这种情况。
当伺服驱动机构1有交变载荷时或者转向反向时与“罐底”对置的面15就撞向马达外壳6的一个对应面14。通过薄的弹性层25(见图2)使碰击噪声大大缓和，所述层涂覆在与“罐底”对置的面15上。
权利要求
1.电机，它具有一个定子(17)、一个具有转子轴(5)的转子(7)和一个轴承(8)，其中转子轴(5)的一端在轴承(8)里导向，所述轴承(8)在轴向方向上推入在一个夹紧架(9)里而且该夹紧架(9)与轴承(8)一起固定在电机的外壳(6)里，其特征在于，所述夹紧架(9)构成一个罐状轴承(22)，它轴向限制住穿过轴承(8)的转子轴(5)的端部。
2.按权利要求1所述的电机，其特征在于，所述罐状轴承(22)是夹紧架(9)的一个轴向缩小的圆柱形伸出部分。
3.按权利要求2所述的电机，其特征在于，轴向缩小部段构成一个基本上轴向起作用的弹簧元件(16，23)。
4.按权利要求3所述的电机，其特征在于，所述罐状轴承(22)具有侧向凹部，并且剩余的隔板(16，23)在缩小部段里构成弹簧元件。
5.按上述权利要求之一所述的电机，其特征在于，所述罐状轴承(22)的与转子轴(5)对置的端部的外面(15)具有一个弹性层(25)。
6.按上述权利要求之一所述的电机，其特征在于，用于导向转子轴(5)的轴承(8)是一个半球体，它可以推入一个与其对应的夹紧架(9)的接收开孔(20)里。
7.按权利要求6所述的电机，其特征在于，所述夹紧架(9)具有环状布置的第一指形弹簧(11)，它使半球体(8)在其外圆周上卡紧地围住并固定。
8.按权利要求7所述的电机，其特征在于，所述夹紧架(9)具有第二指形弹簧(10)，它在径向方向上看布置在第一指形弹簧(11)之外并形成一个凸缘(21)用于使夹紧架(9)轴向和径向固定在电机(4)的外壳(6)里。
9.按上述权利要求之一所述的电机，其特征在于，所述夹紧架(9)可以在一个冲压和弯曲工序中由一个板制成。
10.按权利要求9所述的电机，其特征在于，所述板是一种弹簧钢板。
11.伺服驱动机构，具有一个传动机构单元(2)和一个按照上述权利要求中至少一项所述的带有一个转子轴(5)的电机(4)。
12.按照权利要求1至10中之一所述的电机在汽车中的应用。
全文摘要
电机有一个定子、一个具有转子轴的转子以及一个轴承。转子轴的一端在轴承里导向，其中轴承在轴向方向上推入一个夹紧架里。夹紧架与轴承一起固定在电机的外壳里。按照本发明夹紧架构成一个罐状轴承，它轴向限制转子轴的穿过轴承的端部。罐状轴承尤其是夹紧架的一个轴向逐渐变小的圆柱形伸出部分，它构成一个基本上轴向作用的弹簧元件用于罐状轴承可能的轴向运动。夹紧架作为单一构件使马达侧轴承固定在电机的外壳里并且同时按照公差补偿或轴向补偿使转子轴轴向限制住。因此减少了电机的构件费用和装配费用。本发明还涉及一种伺服驱动机构，它具有一个传动机构单元和一个这样的电机以及涉及电机在汽车中的应用。
文档编号H02K5/00GK1897413SQ20061010587
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者G·维尔内克斯, K·查普斯 申请人:西门子公司