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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten einer Ankerwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2010 064 087 A1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Verfahren dient insbesondere zum Ausrichten von Ankerwellen, die Teil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug (beispielsweise in Form eines Fensterheberantriebs) sind. Hintergrund für das Ausrichten der Ankerwelle ist, dass es beim Fertigungsprozess der Ankerwelle zu Rundlauffehlern der Ankerwelle kommen kann. Insbesondere können derartige Rundlauffehler zu einem erhöhten Betriebsgeräusch führen, was insbesondere beim zunehmenden Einsatz von derartigen Antrieben in Elektrofahrzeugen oder neueren geräuscharmen Fahrzeugen als Komfortbeeinträchtigung empfunden wird.
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Aus der oben genannten Anmeldung ist es bekannt, das Ausrichten der Ankerwelle mittels einer lokalen Erwärmung der Ankerwelle durchzuführen. Hierzu wird bei dem bekannten Verfahren eine Laserstrahleinrichtung eingesetzt, die die Ankerwelle im Bereich des Wellenabschnitts, der einen Abtriebsbereich bzw. einen Verzahnungsbereich oder einen angrenzenden Bereich ausbildet, der mit einem zu verstellenden Element zumindest mittelbar zusammenwirkt, lokal erwärmt. Die Erwärmung führt zu einer einseitigen Ausdehnung und anschließendem Zusammenziehen bzw. Schrumpfen des Materials der Ankerwelle auf der Seite, auf der der Laserstrahl auf die Ankerwelle einwirkt. Als nachteilhaft bei einem derartigen Verfahren ist es anzusehen, dass die Investitionskosten einer zum Durchführen des bekannten Verfahrens durch benötigte Laserstrahleinrichtung relativ hoch sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ausrichten einer Ankerwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass das Verfahren mit relativ geringem vorrichtungstechnischem Aufwand durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Ausrichten der Ankerwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, anstelle einer Erwärmung der Ankerwelle zum Erzielen einer lokalen Verformung der Ankerwelle die Verformung durch eine mechanische Krafteinwirkung zu erzielen. Ein derartiges Verfahren ermöglicht nicht nur die Verwendung einer relativ geringe Investitionskosten erfordernden Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, sondern hat darüber hinaus den Vorteil, dass zur Überprüfung des Ergebnisses des Ausrichtens der Ankerwelle beispielsweise nicht wie beim Stand der Technik das Erstarren der Ankerwelle in dem erwärmten Bereich abgewartet werden muss, sondern dass die Ankerwelle unmittelbar nach der mechanischen Verformung erneut auf das Resultat der Verformung geprüft werden kann. Somit ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich, die benötigte Zeit zum Ausrichten der Ankerwelle gegenüber dem Stand der Technik zu reduzieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausrichten einer Ankerwelle sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die mechanische Verformung durch eine Materialverdrängung der Ankerwelle auf der der radialen Auslenkung der Ankerwelle zugewandten Seite der Ankerwelle erzeugt wird. Eine derartige Materialverdrängung hat den Vorteil, dass die Ankerwelle lediglich lokal mechanisch beansprucht bzw. belastet wird und beispielsweise nicht der gesamte Wellenabschnitt mit dem Abtriebs- bzw. Verzahnungsbereich bzw. dem Lamellenpaketbereich des Ankers, wie dies beispielsweise üblicherweise stattfindet, wenn durch Einbringen einer Biegekraft an einem Ende der Ankerwelle oder in der Mitte die Ankerwelle plastisch verformt wird. Darüber hinaus wird bei einem derartigen Verfahren die Ankerwelle lediglich in einem in Bezug auf die axiale Länge der Ankerwelle sehr kurzen Bereich verformt, so dass insbesondere die Geometrie im Abtriebs- bzw. Verzahnungsbereich der Ankerwelle unbeeinflusst von der Verformung ist, wenn die Verformung außerhalb des Verzahnungsbereichs stattfindet.
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In konkreter Ausgestaltung einer derartigen Materialverdrängung ist es vorgesehen, dass zur Verformung auf der der Auslenkung der Ankerwelle abgewandten Seite ein Auflageelement in Richtung der Ankerwelle bewegt wird, wobei das Auflageelement vorzugsweise in Anlagekontakt mit der Ankerwelle gebracht wird, und dass von der Seite der Auslenkung der Ankerwelle in Ausrichtung mit dem Auflageelement ein keilförmiges Werkzeugelement gegen die Ankerwelle bewegt wird, das in die Ankerwelle eindringt und dabei unter Materialverdrängung eine Kerbe in der Ankerwelle erzeugt. Ein derartiges Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass durch das Auflageelement die Ankerwelle in einer senkrecht zur Längsachse der Ankerwelle verlaufenden Richtung abgestützt wird, so dass äußere Kräfte auf die Ankerwelle außerhalb des zu verformenden Bereichs vermieden werden. Dadurch wird es insbesondere auch ermöglicht, die Ankerwelle in einem Zustand auszurichten, bei der sich diese bereits in ihrem Einbauzustand in einem Motor- bzw. Poltopfgehäuse befindet und innerhalb des Gehäuses durch Lagereinrichtungen abgestützt bzw. gelagert ist. Bei einem derartigen Verfahren werden somit die in dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse befindlichen Lagereinrichtungen mechanisch nicht belastet, so dass die Lagereinrichtungen auch hinsichtlich der zu erwartenden Betriebsdauer durch den Ausrichtprozess nicht nachteilhaft beansprucht werden.
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Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn die Verformung der Ankerwelle in einem Bereich erfolgt, der möglichst nahe der Lagereinrichtung für den Anker, d.h. möglichst nahe auf der dem Lamellenpakets des Ankers zugewandten Seite der Ankerwelle erfolgt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die zur Ausrichtung erforderliche Verformung der Ankerwelle relativ gering ist. Dadurch werden die von einer idealen Längsachse der Ankerwelle auftretenden geometrischen Abweichungen zum Ausrichten der Ankerwelle minimiert. In der Praxis hängt der erforderliche Abstand von der Lagereinrichtung von der Baugröße der Vorrichtung ab, mit der die lokale Verformung der Ankerwelle durchgeführt wird. Mit Blick darauf sollte die Ausdehnung einer derartigen Vorrichtung bzw. von entsprechenden Werkzeugelementen auf der dem Anker zugewandten Seite minimiert werden.
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Um es zu ermöglichen, dass ein vorhandener Rundlauffehler möglichst in einem einzigen Ausrichtvorgang beseitigt bzw. minimiert wird, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die Höhe der die Verformung bewirkenden Kraft in Abhängigkeit des Rundlauffehlers der Ankerwelle erfolgt. Hierzu kann eine entsprechende Steuereinrichtung vorgesehen sein, die in Abhängigkeit der geometrischen Abmessungen bzw. der Dicke und des Materials der Ankerwelle und des gemessenen Rundlauffehlers anhand einer Formel oder vorgegebener Werte eine entsprechende Kraft für das die Verformung durchführende Werkzeug berechnet bzw. auswählt. Dabei kann die Steuereinrichtung die Werte anhand der aktuellen Umstände anpassen, so dass es sich um ein selbstlernendes System handeln kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Ausrichten der Ankerwelle eine erneute Erfassung des Rundlauffehlers der Ankerwelle erfolgt, und dass in Abhängigkeit des Ergebnisses das Verfahren ggf. wiederholt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass keine Ankerwellen einem nachfolgenden Montageprozess zugeführt werden, bei denen der Rundlauffehler nicht innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen liegt. Darüber hinaus ermöglicht es ein derartiges Verfahren, den auftretenden Rundlauffehler zu minimieren.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass beim Ausrichten der Ankerwelle die Ankerwelle in einem Motor- bzw. Poltopfgehäuse angeordnet ist, und dass das Lagerelement ein in dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse angeordnetes Lagerelement ist. Das bedeutet, dass die Ankerwelle in einem Zustand ausgerichtet wird, bei der diese bereits innerhalb ihres Motor- bzw. Poltopfgehäuses montiert ist und beispielsweise bereits eine Bürsteneinrichtung montiert ist. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es insbesondere, eine relativ einfache Befestigung der Ankerwelle in einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens vorzusehen, da das Motor- bzw. Poltopfgehäuse beispielsweise lediglich auf eine entsprechende Auflagefläche aufgelegt bzw. eingespannt werden muss, die Lagereinrichtungen der Ankerwelle, die sich innerhalb des Motor- bzw. des Poltopfgehäuses befinden, selbst jedoch nicht abgestützt werden müssen.
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Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Ankerwelle ohne Motor- bzw. Poltopfgehäuse auszurichten, indem entsprechend der oben erwähnten
DE 10 2010 064 087 A1 der Anmelderin die Ankerwelle beispielhaft an zwei, beidseitig eines Ankerbereichs der Ankerwelle angeordneten Stellen abgestützt wird. Insofern soll die genannte Anmeldung Bestandteil dieser Anmeldung sein.
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Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Durchführen des soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Vorrichtung eine Aufnahmeeinrichtung zur zumindest mittelbaren Aufnahme der Ankerwelle, eine Messeinrichtung zur Erfassung eines Rundlauffehlers der Ankerwelle und eine Einrichtung zur Erzeugung einer lokalen Verformung der Ankerwelle aufweist. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Einrichtung zur Erzeugung der lokalen Verformung der Ankerwelle als mechanisch wirkende Verformungseinrichtung ausgebildet ist.
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In konkreter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die Verformungseinrichtung ein senkrecht zu einer Längsachse der Ankerwelle bewegliches Kerbwerkzeug und ein auf der dem Kerbwerkzeug abgewandten Seite der Ankerwelle angeordnetes, ebenfalls senkrecht zur Längsachse der Ankerwelle bewegliches Auflageelement umfasst. Eine derartige Vorrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass mechanische Belastungen außerhalb des Bereichs der Ankerwelle, in dem die Verformung stattfindet, vermieden werden.
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Bevorzugt ist der Einsatz des soweit beschriebenen Verfahrens bei Elektromotoren bzw. Antrieben, die als Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug dienen. Unter einem derartigen Komfortantrieb wird beispielhaft, und nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb, ein Sitzverstellungsantrieb, ein Scheibenwischerantrieb oder ähnliches verstanden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum Ausrichten einer Ankerwelle in Seitenansicht und
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2 und 3 ebenfalls in stark vereinfachten Seitenansichten, das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausrichten der Ankerwelle vor und nach dem Ausrichten der Ankerwelle.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist stark vereinfacht ein Elektromotor 1 dargestellt, wie er als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug dient. Der Elektromotor 1 weist beispielhaft ein Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 auf, in dem eine Ankerwelle 10 mittels zweier Lagereinrichtungen 3, 4 gelagert ist. Die beiden Lagereinrichtungen 3, 4 befinden sich jeweils an einem stirnseitigen Endbereich des Motor- bzw. Poltopfgehäuses 2, beispielsweise im Bereich eines Gehäusebodens 5 bzw. eines Bürstenträgerhalters 6. Innerhalb des Motor- bzw. Poltopfgehäuses 2 ist darüber hinaus in dem Bereich zwischen den beiden Lagereinrichtungen 3, 4 ein lediglich schematisch dargestellter Anker 8 angeordnet. Der Bereich, in dem das Lammelenpaket des Ankers 8 auf der Ankerwelle 10 (drehfest) angeordnet bzw. befestigt ist, bildet einen Lamellenabschnitt 11 der Ankerwelle 10 aus.
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Die Ankerwelle 10 ragt mit einem axial von dem Lamellenabschnitt 11 beabstandeten Wellenabschnitt 12 aus dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 heraus. Insbesondere bildet der Wellenabschnitt 12 auf der Lagereinrichtung 4 bzw. dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 abgewandten Seite einen Abtriebsbereich 13 aus, der beispielhaft einen Verzahnungsbereich 14 aufweist.
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Der soweit beschriebene Elektromotor 1 ist in einer Vorrichtung 100 zum Ausrichten der Ankerwelle 10 angeordnet. Die Vorrichtung 100 weist beispielhaft eine Trägerplatte 101 als Teil einer Aufnahmeeinrichtung auf, auf deren Oberseite der Elektromotor 1 mit seinem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 ortsfest befestigt ist. Hierzu dient beispielhaft eine Niederhalteeinrichtung 102, die ebenfalls Teil der Aufnahmeeinrichtung ist, und die den Elektromotor 1 gegen die Trägerplatte 101 drückt. Weiterhin weist die Vorrichtung 100, beispielhaft am axialen Endbereich 15 der Ankerwelle 10, eine Messeinrichtung 105 zur Erfassung eines Rundlauffehlers der Ankerwelle 10 auf.
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Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, nicht nur eine Messeinrichtung 105, sondern mehrere Messeinrichtungen 105 zu verwenden, die in Bezug zu einer Längsachse 16 der Ankerwelle 10 axial zueinander beabstandet angeordnet sind, um den Rundlauffehler der Ankerwelle 10 nicht nur im Endbereich 15, sondern an mehreren Bereichen außerhalb des Motor- bzw. Poltopfgehäuses 2 bzw. des Wellenabschnitts 12 zu erfassen.
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Die Messeinrichtung 105 ist über eine Leitung 106 mit einer Auswerte- und Ansteuereinheit 110 verbunden. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 100 eine Einrichtung 120 zur Erzeugung einer lokalen Verformung der Ankerwelle 10. Die Einrichtung 120 weist ein Auflageelement 121 auf, das auf der der Ankerwelle 10 zugewandten Seite eine Auflagefläche 122 ausbildet. Das Auflageelement 120 durchquert die Trägerplatte 101 beispielhaft in einer Durchgangsöffnung und ist mit einem Stellantrieb 123 gekoppelt, der von der Einrichtung 110 ansteuerbar ist. Insbesondere ist das Auflageelement 121 in Richtung des Doppelpfeils 124 beweglich angeordnet, derart, dass in einer angehobenen Position des Auflageelements 121 die Auflagefläche 122 an der Ankerwelle 10 anliegt.
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In Ausrichtung mit dem Auflageelement 121 ist auf der dem Auflageelement 121 gegenüberliegenden Seite der Ankerwelle 10 ein Werkzeugelement 125 mit einer keilartigen Spitze 126 angeordnet. Das Werkzeugelement 125 ist ebenfalls in Richtung des Doppelpfeils 127 beweglich angeordnet und wird über einen Stellantrieb 128 von der Einrichtung 110 angesteuert. Sowohl die Bewegung des Auflageelements 121 als auch die des Werkzeugelements 125 erfolgt zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der Längsachse 16 bzw. senkrecht zur Trägerplatte 101 für den Fall, dass die Ankerwelle 10 bzw. das Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 mit der Trägerplatte 101 ausgerichtet sind.
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Wesentlich ist darüber hinaus, dass sowohl das Auflageelement 121, als auch das Werkzeugelement 125 möglichst nahe zu dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 angeordnet sind.
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Das Ausrichten der Ankerwelle 10 des Elektromotors 1 wird nachfolgend anhand der 2 und 3 beispielhaft erläutert. Dabei ist der Fall dargestellt, bei der die Ankerwelle 10, im Gegensatz zu dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, noch nicht in dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 2 angeordnet bzw. montiert ist. Man erkennt zwei Lagereinrichtungen 18, 19, die beidseitig des Ankers 8 angeordnet sind, um die Ankerwelle 10 im Ankerabschnitt 11 zu der nicht dargestellten Trägerplatte 101 auszurichten bzw. abzustützen. Weiterhin erkennt man, dass der Endbereich 15 der Ankerwelle 10 einen Rundlauffehler a aufweist, wobei zum Ausrichten der Ankerwelle 10 die Ankerwelle 10 derart gedreht wird, dass der Rundlauffehler a auf der dem Werkzeugelement 125 zugewandten Seite angeordnet bzw. mit dieser ausgerichtet ist.
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In dem in der 2 dargestellten Zustand sind das Auflageelement 121 sowie das Werkzeugelement 125 zunächst noch von der Ankerwelle 10 beabstandet. Zum Ausrichten der Ankerwelle 10 wird anschließend entsprechend der Darstellung der 3 das Auflageelement 121 mit seiner Auflagefläche 122 in Anlagekontakt mit der Ankerwelle 10 gebracht. Gleichzeitig bzw. kurz danach wir die Werkzeugeinrichtung 125 gegen die Ankerwelle 10 verfahren, wobei die Spitze 126 der Werkzeugeinrichtung 125 in die Oberfläche der Ankerwelle 10 unter Ausbildung einer Kerbe 20 eindringt und die Ankerwelle 10 in diesem Bereich durch Materialverdrängung plastisch verformt. Die plastische Verformung der Ankerwelle 10 hat zur Folge, dass die Ankerwelle 10 auf der dem Anker 8 abgewandten Seite der Werkzeugeinrichtung 125 in Richtung der (idealen) Längsachse 16 der Ankerwelle 10 deformiert wird, so dass sich beispielhaft der Endbereich 15 in Höhe der Längsachse 16 befindet.
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Anschließend kann es vorgesehen sein, dass die Ankerwelle 10 mittels der Messeinrichtung 105 erneut auf den Rundlauffehler a vermessen wird und beim Überschreiten vorgegebener Toleranzgrenzen das soweit beschriebene Verfahren wiederholt wird.
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Das soweit beschriebene Verfahren zum Ausrichten der Ankerwelle 10 bzw. die Vorrichtung 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010064087 A1 [0002, 0014]
