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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Hilfsantrieb gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1.
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Bei
elektromotorischen Hilfsantrieben für Fahrzeuge, beispielsweise
bei Antrieben für
Scheibenwischer, Schiebedächer,
Fensterheber usw., ist u.a. bekannt, das in der Regel topf- oder
kappenförmige
Motorgehäuse
auf einem ringförmigen
Flansch, beispielsweise eines Getriebegehäuses, durch Aufschieben und
Verschrauben zu befestigen, wofür
es dann erforderlich ist, an dem Motorgehäuse für diese Schrauben Befestigungsösen vorzusehen.
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Bekannt
ist ferner (PCT/DE99/02239), das topfförmige Motorgehäuse nach
dem Aufschieben auf den Flansch dort durch Rollieren unter Verwendung
eines Rollierwerkzeugs zu befestigen, mit dem das Material des topfförmigen Motorgehäuses in
eine umlaufende Nut am Flansch sickenartig eingedrückt wird.
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Bekannt
ist weiterhin (
US 6,342,739 )
ein Lager eines Elektromotors in einem Motorgehäuse dadurch zu fixieren, dass
das Material eines Gehäuseteils,
in dem das Lager aufgenommen ist, kontinuierlich oder aber mit Unterbrechungen
mittels eines radartigen oder sternartigen Rollierwrkzeuges in eine an
der Außenfläche des
Lagers vorgesehene geschlossene Ringnut eingedrückt wird.
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Die
bekannten Befestigungen setzen voraus, dass der Verbindungsbereich
zwischen Motorgehäuse
und Flansch oder zwischen Motorgehäuse und Lager über den
gesamten Umfang für
das entsprechende Werkzeug (Rollierwerkzeug) zugänglich ist, wodurch u.a. die
Freiheit der Gestaltung z.B. eines Getriebegehäuses eines elektromotorischen
Hilfsantriebs am Verbindungsbereich zwischen Motorgehäuse und
Getriebegehäuse
stark eingeschränkt
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen elektromotorischen Hilfsantrieb aufzuzeigen,
der diese Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein
elektromotorischer Hilfsantrieb entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
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Unter „Verstemmen" ist im Sinne der
Erfindung eine Verbindungsmethode zu verstehen, bei der mittels
eines stempelartigen Werkzeugs das Material des Motorgehäuses an
der jeweiligen Verbindungsstelle, d. h. an einem räumlich begrenzten
Bereich durch Krafteinwirkung in eine Achsrichtung senkrecht oder
nahezu senkrecht zu der Gehäusewandung
durch Fließen
zu einem in eine Ausnehmung am Flansch hineinreichenden zapfenartigen Materialabschnitt
verformt wird. Die jeweilige Ausnehmung wirkt hierbei als Matrize
und weist eine Tiefe auf, die deutlich kleiner ist als die Wandstärke des Motorgehäuses an
der jeweiligen Verbindungsstelle.
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Die
Abmessung, die der jeweilige beim Verstemmen erzeugte und in die
Ausnehmung des Flansches hineinreichende Materialabschnitt in Umfangsrichtung
des Flansches bzw. des Motorgehäuses
aufweist, ist um ein Vielfaches kleiner als der gesamte Umfang des
Motorgehäuses
bzw. des Flansches. In Umfangsrichtung verteilt sind mehrere durch
Verstemmen erzeugte Verbindungsstellen vorgesehen.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Befestigung
des Motorgehäuses an
dem jeweiligen Flansch auch dann möglich ist, wenn z.B. der Verbindungsbereich
zwischen Motorgehäuse
und Getriebegehäuse
teilweise von Abschnitten des Getriebegehäuses überragt wird.
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Um
das Verstemmen zu ermöglichen,
ist der Flansch am Verbindungsbereich ausreichend steif ausgelegt,
sodass er die beim Verstemmen auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Dies wird
beispielsweise dadurch erreicht, dass der Flansch am Verbindungsbereich
eine im Vergleich zur Wandstärke
des Motorgehäuses
wesentlich größere Material-
oder Wandstärke
aufweist, und/oder dadurch erreicht, dass der Flansch vorzugsweise
an den Verbindungsstellen, d. h. dort, wo zum Befestigen des Motorgehäuses das
Verstemmen erfolgt, den Flansch verstärkende Verstärkungsrippen
oder Stege vorgesehen sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
Draufsicht einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß der Erfindung;
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2 einen
Schnitt entsprechend der Linie I-I der 1;
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3 in
vergrößerter Darstellung
ein Detail der 2 im Bereich einer durch Stemmen
erzeugten Verbindungsstelle zwischen dem Flansch des Getriebegehäuses und
dem topfartigen Motorgehäuse;
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4 in
vergrößerter Darstellung
einen Teilschnitt entsprechend der Linie II-II der 1;
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5 in
Seitenansicht eine weitere mögliche Ausführungsform
der Erfindung;
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6 einen
Schnitt entsprechend der Linie III-III der 5;
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7 in
vergrößerter Detaildarstellung
eine der Verbindungsstellen zwischen dem topfartigen Motorgehäuse und
einem Flansch der Ausführungsform
der 5;
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8 in
vergrößerter Darstellung
einen Schnitte entsprechend der Linie IV-IV der 5.
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In
den 1 – 4 ist 1 ein
elektromotorischer Hilfsantrieb, beispielsweise ein Scheibenwischerantrieb
im Wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor (beispielsweise
Gleichspannungs-Kommutator-Motor) und aus einem mit der Motorwelle 2 antriebsmäßig verbundenen
Getriebe. Dargestellt ist in den Figuren im Wesentlichen nur die Motorwelle 2,
das aus Metall, beispielsweise aus Stahl, hergestellte napf- oder
topfartige Motorgehäuse 3,
in dem u. a. der Stator und die auf der Motorwelle 2 angeordnete
Ankerwicklung aufgenommen sind und in dem bei 4 ein Ende
der Motorwelle gelagert ist, sowie das ebenfalls aus Metall gefertigte
Getriebegehäuse 5,
in welchem beispielsweise ein auf einer Ausgangswelle vorgesehenes
Schneckengrad drehbar gelagert ist, das mit einer auf der Motorwelle 2 ausgebildeten
Schnecke zusammenwirkt.
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Das
Motorgehäuse 3 ist
mit dem Getriebegehäuse 5 durch
Fügen und
Verstemmen verbunden. Das Getriebegehäuse 5 besitzt hierfür einen
kreisringförmigen,
die Achse der Motorwelle 2 bzw. die Motorachse MA konzentrisch
umschließenden Flansch 6,
der bzw. dessen kreiszylinderförmige Flanschfläche 6.1 über innere,
radial zur Motorachse MA verlaufende und einstückig mit dem Getriebegehäuse 5 hergestellte
Stege 7 verstärkt
ist.
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Im
Bereich des Flansches 6 besitzt das Getriebegehäuse 5 eine Öffnung 9,
durch welche die Motorwelle 2 hindurchgeführt ist
und in deren Bereich ein den Innenraum des Motorgehäuses 3 gegen
den Innenraum des Getriebegehäuses 5 abschirmendes scheibenartiges
Element 9 auf der Motorwelle 2 vorgesehen ist.
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Das
Befestigen des Motorgehäuses 3 am Getriebegehäuse 5 erfolgt
im Einzelnen durch Fügen,
d. h. durch Aufschieben des Motorgehäuses 3 auf den Flansch 6 und
durch Verstemmen, d. h. durch partielles bleibendes Verformen des
Materials des Motorgehäuses 3 in Öffnungen
oder Ausnehmungen 10, die an der Flanschfläche 6.1 vorgesehen
sind, wie dies insbesondere in den 3 und 4 mit den
aus dem Material des Motorgehäuses 3 durch Fließen des
Materials geformten und jeweils in eine Ausnehmung 10 hineinreichenden
Materialabschnitten 11 für jeweils eine Verbindungsstelle 12 gezeigt ist.
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Die
Ausnehmungen 10 sind an der die Motorachse MA konzentrisch
umschließenden
Flanschfläche 6.1 jeweils
dort vorgesehen, wo ein Steg 7 in den Flansch 6 bzw.
die Flanschfläche 6.1 übergeht, sodass
jede Ausnehmung 10 mit ihrer Achse achsgleich mit der Längserstreckung
des betreffenden Steges 7 und damit radial zur Achse der
Motorwelle 2 orientiert ist und demnach die beim Stemmen
bzw. beim Formen des Materialabschnittes 11 auftretenden
Kräfte
von dem durch die Stege 7 verstärkten Flansch 6 problemlos
aufgenommen werden können.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
erfolgt das Verstemmen jeweils mit einem stempelartigen Werkzeug 13,
welches einen kreiszylinderförmgen
Querschnitt und eine ebene oder im Wesentlichen ebene Stempelfläche aufweist,
sodass auch der erzeugte Materialabschnitt 11 im Wesentlichen kreiszylinderförmig ausgebildet
ist und mit seinem gesamten Querschnitt flächig gegen den Boden der Ausnehmung 10 anliegt.
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Die
Ausnehmungen 10 sind beispielsweise leicht oval ausgebildet,
und zwar in der Weise, dass jede Ausnehmung 10 in Umfangsrichtung
des Flansches 6 eine etwas größere Abmessung aufweist als in
einer Achsrichtung senkrecht hierzu bzw. parallel zur Motorachse
MA. Hierdurch ist ein gewisser Tolleranzausgleich beim Befestigen
oder Stemmen möglich.
Die Ausnehmungen 10 erstrecken sich jeweils nur über einen
sehr kleinen Winkelbereich um die Motorachse MA.
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An
seinem auf das Motorgehäuse 3 beim Verstemmen
einwirkenden Ende besitzt der Stempel bzw. das Werkzeug 13 einen
Durchmesser, der in etwa gleich dem kleineren Durchmesser der ovalen Ausnehmungen 10 ist.
Durch das beim Verstemmen auftretende Fließen des Materials des Motorgehäuses 3 in
die jeweilige Ausnehmung 10 ergibt sich an der Außenfläche des
Motorgehäuses 3 jeweils
eine dem Materialabschnitt 11 entsprechende Vertiefung 11.1.
Um eine übermäßige Schwächung des
Motorgehäuses 3 zu
vermeiden, ist die Tiefe jeder Ausnehmung 10 deutlich kleiner
als die Wanddicke die das Motorgehäuse 3 im Bereich der
Verbindungsstelle 12 aufweist, d. h. bei der dargestellten
Ausführungsform ist
die Tiefe jeder Ausnehmung 10 in etwa gleich der halben
Wandstärke
des Motorgehäuses 3.
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Wie
die 4 zeigt, ist der Flansch 6 so ausgebildet,
dass er an die Flanschfläche 6.1 anschließend eine
in einer Ebene senkrecht zur Motorachse MA angeordnete Ringfläche 6.2 bildet,
gegen die das topfartige Motorgehäuse 3 mit seinem die
Gehäuseöffnung umschließenden Rand 3.1 anliegt,
sodass in Richtung der Motorachse MA eine exakte Positionierung
des Motorgehäuses 3 und
damit insbesondere auch des dortigen Lagers für die Motorwelle 2 im
Bezug auf das Getriebegehäuse 5 gewährleistet
ist. Die jeweilige Ausnehmung 10 ist von dem beim Verstemmen
erzeugten Materialabschnitt 11 in Richtung der Motorachse
MA vollständig
ausgefüllt
ist, sodass durch die Anlage des Randes 3.1 gegen die Ringfläche 6.2 und
durch das Verstemmen eine exakte Positionierung des Motorgehäuses 3 im
Bezug auf das Getriebegehäuse 5 erreicht
ist.
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Die
Verbindungsstellen 12 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um
die Motorachse MA verteilt vorgesehen. Die Anzahl der Verbindungsstellen 12 ist
abhängig
von den zwischen dem Motorgehäuse 3 und
dem Getriebegehäuse 5 zu
erwartenden Belastungen.
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Die 5 – 7 zeigen
als weitere mögliche
Ausführungsform
einen Motor 14 für
einen elektromotorischen Hilfsantrieb mit einem topfartigen wiederum
aus Metall, beispielsweise Stahl, gefertigten Motorgehäuse 15,
mit einer Motorwelle 16, die mit ihrer Achse achsgleich
mit der Motorachse MA angeordnet, und bei 17 im Motorgehäuse 15 drehbar gelagert
ist, sowie mit einem aus Metall hergestellten Ringkörper oder
Flansch 18, an dem das Motorgehäuse 15 mit seiner
offenen Seite befestigt ist und der seinerseits z.B. zum Befestigen
bzw. zum Anschluss eines nicht dargestellten Getriebegehäuses dient.
Die Motorwelle 16 ist mit ihrem mit einer Schnecke 16.1 versehenen
Ende durch den Flansch 18 hindurchgeführt und wirkt im fertig montiertem
Zustand des Hilfsantriebes über
die Schnecke 16.1 mit einem Schneckenrad des Getriebes
zusammen.
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Das
Motorgehäuse 15 ist
auch bei dieser Ausführungsform
wiederum durch Fügen
und Verstemmen am Flansch 18 befestigt. Letzterer bildet hierfür eine die
Motorachse M konzentrisch umschließende, kreiszylinderförmige Flanschfläche 18.1 und
eine in einer Ebene senkrecht zur Motorachse MA angeordnete Ringfläche 18.2.
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Nach
dem Fügen
bzw. Aufschieben des Motorgehäuses 15 auf
den Flansch 18 liegt der die Öffnung des Motorgehäuses 15 umschließende Rand 15.1 gegen
die Ringfläche 18.2 an,
sodass eine exakte axiale Positionierung des Motorgehäuses 15 relativ
zum Flansch 18 gegeben ist. Für das Verstemmen ist an der
Flanschfläche 18.1 eine
die Motorachse MA konzentrisch umschließende nutenartige Vertiefung
oder Ausnehmung 19 vorgesehen, in die das Material des
Motorgehäuses 15 im
Bereich des Randes 15.1 mit Hilfe der Werkzeuge 13 zur
Bildung von Materialabschnitten 11 verformt wird, die durch
Fließen
des Materials des Motorgehäuses 15 in
die Ausnehmung 19 erzeugt werden, und zwar derart, dass jeder
Materialabschnitt wiederum die Ausnehmung 19 über ihre
gesamte, in Richtung der Motorachse MA erstreckende Breite ausfüllt und
großflächig gegen
den Boden der Ausnehmung 19 anliegt.
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Die
Tiefe der Ausnehmung 19 ist auch bei dieser Ausführungsform
so gewählt,
dass sie etwa der halben Wanddicke des Motorgehäuses 15 im Bereich
des Randes 15.1 entspricht.
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Die
von den Materialabschnitten 11 gebildeten Verbindungsstellen 20 sind
wiederum in gleichmäßigen Winkelabständen um
die Motorachse MA verteilt vorgesehen. Die Anzahl dieser Verbindungsstellen
ist entsprechend den Belastungen zwischen dem Motorgehäuse 15 und
dem Flansch 18 gewählt. Um
die Verbindungsstellen 20 durch Verstemmen realisieren
zu können,
sind der Flansch 18 bzw. der diesen Flansch bildende Ringkörper relativ
massiv ausgebildet, und zwar mit einer Materialstärke im Bereich
der Flanschfläche 18.1 die
deutlich größer ist als
die Wandstärke
des Motorgehäuses 15.
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Die
Verbindungsstellen 12 bzw. 20 definieren den Verbindungsbereich
und sind beispielsweise auf einer gemeinsamen die Motorachse konzentrisch umschließenden Kreislinie
angeordnet. Weiterhin sind für
eine Entlastung beim Verstemmen vorzugsweise jeweils zwei Verbindungsstellen 12 bzw. 20 bezogen
auf die Motorachse MA einander diametral gegenüberliegend vorgesehen.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind,
ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke
verlassen wird.
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- 1
- elektromotorischer
Hilfsantrieb
- 2
- Motorwelle
- 3
- topfartiges
Motorgehäuse
- 3.1
- Gehäuserand
- 4
- Gehäuseabschnitt
zur Lagerung der Motorwelle 5
- 5
- Getriebegehäuse
- 6
- Flansch
- 6.1
- Flanschfläche
- 6.2
- Ringfläche
- 7
- Versteifungssteg
- 8
- Öffnung
- 9
- Abschirmelement
auf Motorwelle 2
- 10
- Ausnehmung
- 11
- durch
Verstemmen bzw. durch Fliesen des Materials erzeugter
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- Materialabschnitt
- 11.1
- Vertiefung
- 12
- durch
Verstemmen hergestellte Verbindungsstelle
- 13
- Werkzeug
oder Stößel
- 14
- Motor
eines elektromotorischen Hilfsantriebs
- 15
- Motorgehäuse
- 16
- Motorwelle
- 16.1
- Schnecke
auf Motorwelle 16
- 17
- Gehäuseabschnitt
zur Lagerung der Motorwelle 16
- 18
- Ringkörper oder
Flansch
- 18.1
- Flanschfläche
- 18.2
- Ringfläche
- 19
- nutenartige
Vertiefung
- 20
- durch
Verstemmen hergestellte Verbindungsstelle
- MA
- Motorachse