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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Scheibenwischermotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors.
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Ein gattungsgemäßer, aus der Praxis bekannter Scheibenwischermotor weist einen Elektromotor mit einer Antriebswelle auf, die einen Verzahnungsabschnitt hat, der mit einer Gegenverzahnung eines Getrieberads kämmt. Die von einem Elektromotor angetriebene Antriebswelle ist innerhalb eines Getriebegehäuses in zwei, axial voneinander beabstandeten Lageraufnahmen mittels zweier Lagereinrichtungen gelagert. Um es zu ermöglichen, dass die aus einem Motorgehäuse teilweise herausragende Antriebswelle in eine entsprechende Öffnung des Getriebegehäuses in Längsrichtung der Antriebswelle eingeführt werden kann, ohne dass die auf der dem Elektromotor abgewandten Seite, an einem stirnseitigen Endbereich der Antriebswelle angeordnete Lagereinrichtung in Kontakt mit dem Getrieberad gelangt, ist es erforderlich, die genannte Lagereinrichtung mit einem relativ kleinen (Außen-) Durchmesser auszustatten. Demgegenüber weist die dem Elektromotor zugewandte zweite Lagereinrichtung gegenüber der ersten Lagereinrichtung einen größeren Durchmesser auf, was hinsichtlich der Robustheit bzw. der Lagereigenschaften von Vorteil ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Scheibenwischermotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es durch dessen konstruktive Ausgestaltung ermöglicht wird, die Antriebswelle mit der der zweiten Lageraufnahme in dem Getriebegehäuse zugeordneten, dem stirnseitigen Endbereich der Antriebswelle zugeordneten Lagereinrichtung trotz gegenüber dem Stand der Technik vergrößertem (Außen-) Durchmesser der Lagereinrichtung einfach montieren zu können.
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Insbesondere ermöglicht es die konstruktive Ausgestaltung, die Antriebswelle zunächst in einer parallel zur Endposition der Antriebswelle angeordneten Fügerichtung oberhalb der Lageraufnahmen zu positionieren, anschließend die Antriebswelle in den Bereich der Lageraufnahme einzuführen, bis diese fluchtend mit den beiden Lageraufnahmen angeordnet ist, und anschließend über eine weitere Axialbewegung die beiden Lagereinrichtungen in Wirkverbindung mit deren Lageraufnahmen anzuordnen.
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Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die einem Endabschnitt der Antriebswelle abgewandte erste Lageraufnahme die erste Lagereinrichtung in einem Winkel von mehr als 180° radial umfasst und einen in Längsrichtung der Antriebswelle verlaufenden Schlitz aufweist, dessen Öffnungsweite zumindest dem Durchmesser der Antriebswelle in einem in axialer Richtung an die erste Lagereinrichtung sich in Richtung zur zweiten Lagereinrichtung anschließenden Bereich entspricht, wobei der Bereich eine Länge hat, die zumindest der Länge des Schlitzes entspricht.
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Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen (Längs-) Schlitz in der Lageraufnahme und der an den Durchmesser der Antriebswelle angepassten Öffnungsweite des Schlitzes wird es ermöglicht, die Antriebswelle in einer senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle verlaufenden Richtung aus einem Bereich oberhalb des Schlitzes in den Bereich der Lageraufnahme zu bewegen bzw. in die Lageraufnahme einzuführen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors sind in den Unteransprüchen angeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Durch eine konstruktive Gestaltung der zweiten Lageraufnahme mit einem topfförmigen Aufnahmebereich für die zweite Lagereinrichtung wird es ermöglicht, dass beim axialen Fügen zwischen der zweiten Lagereinrichtung und der zweiten Lageraufnahme die zweite Lagereinrichtung zwangsweise in den Bereich der zweiten Lageraufnahme gelangt und dort radial von dem Aufnahmebereich der zweiten Lageraufnahme umfasst wird.
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Um die Antriebswelle oberhalb der ersten Lageraufnahme im Bereich des Getriebegehäuses bewegen zu können, ohne dass diese dabei mit Bestandteilen des Getriebegehäuses in störenden Kontakt gerät, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Getriebegehäuse eine vorzugsweise parallel zur Antriebswelle angeordnete Teilungsebene aufweist und aus wenigstens zwei Gehäuseelementen besteht.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die beiden Lageraufnahmen im Bereich des gleichen Gehäuseelements angeordnet und monolithisch mit dem Gehäuseelement verbunden sind. Ein derartiges Gehäuseelement kann dann beispielsweise mit einem als Gehäusedeckel ausgebildeten zweiten Gehäuseelement verschlossen werden.
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Um die Antriebswelle des Elektromotors über die zweite Lageraufnahme bzw. die zweite Lagereinrichtung axial in dem Getriebegehäuse zu positionieren, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die zweite Lagereinrichtung mittels eines im Bereich der zweiten Lageraufnahme befestigbaren Sicherungselements axial positionier- bzw. fixierbar ist.
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Sowohl aus Gründen der optimalen Lagereigenschaften als auch aus Gründen der vereinfachten Lagerhaltung von Lagereinrichtungen ist es besonders bevorzugt vorgesehen, wenn die beiden Lagereinrichtungen identisch ausgebildet sind, d.h. insbesondere auch den gleichen Außendurchmesser aufweisen.
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Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die erste Lagereinrichtung einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser der zweiten Lagereinrichtung.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Scheibenwischermotors betrifft dessen Elektromotor. So ist es von Vorteil, wenn der Elektromotor als bürstenloser Elektromotor ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass er ein relativ großes Drehmoment aufweist und das mit der Antriebswelle zusammenwirkende Getriebe daher typischerweise lediglich eine einzige Getriebestufe bzw. ein einziges Getrieberad benötigt, das mit einer Abtriebswelle zusammenwirkt, welche wiederum zum Antreiben eines Wischgestänges bzw. eines Scheibenwischers dient.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des bürstenlosen Elektromotors weist dieser eine Antriebswelle auf, die Bestandteil eines Rotors ist, wobei der Rotor einen Magnetelementträger hat, der drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und wobei an einer radial umlaufenden Mantelfläche des Magnetelementträgers Rotormagnete befestigt sind, die mit einem zumindest teilweise in einem Motorgehäuse des Scheibenwischers angeordneten Stator zusammenwirken.
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Um einen besonders kompakt bauenden Scheibenwischermotor zu ermöglichen, ist es in Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags vorgesehen, dass der Magnetelementträger topfförmig ausgebildet ist und auf der der ersten Lageraufnahme zugewandten Seite eine Öffnung aufweist, in die die erste Lageraufnahme axial eintaucht.
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Eine weitere bevorzugte konstruktive Bauart des Elektromotors sieht vor, dass dessen Antriebswelle aus einer Stirnseite des Motorgehäuses herausragt, wobei das Motorgehäuse mit dem Getriebegehäuse im Bereich der Stirnseite verbindbar ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage eines Scheibenwischermotors, der entsprechend des zuletzt gemachten Vorschlags mit einer Antriebswelle ausgestattet ist, die aus einer Stirnseite des Motorgehäuses herausragt, wobei das Motorgehäuse mit dem Getriebegehäuse im Bereich der Stirnseite verbindbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei zumindest folgende Schritte: Zunächst erfolgt die Montage des Rotors in dem Motorgehäuse. Anschließend erfolgt ein axiales Fügen des Motorgehäuses zu dem Getriebegehäuse, wobei die Antriebswelle oberhalb des Schlitzes der ersten Lageraufnahme angeordnet wird bis zu einer axialen Position, bei der die zweite Lagereinrichtung noch nicht in die zweite Lageraufnahme eintaucht. Dann erfolgt das Einführen der Antriebswelle in den Schlitz der ersten Lageraufnahme. Zuletzt erfolgt das axiale Fügen des Motorgehäuses zu dem Getriebegehäuse, bis die Antriebswelle ihre axiale Endposition erreicht hat.
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In bevorzugter Weiterbildung des soweit beschriebenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass beim axialen Fügen der Magnetelementträger in axialer Überdeckung mit der ersten Lageraufnahme positioniert wird.
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Zur Komplettierung des Montagevorgangs erfolgt weiterhin nach dem axialen Fügen des Motorgehäuses und des Getriebegehäuses ein Verschließen des Getriebegehäuses und ein Verbinden des Getriebegehäuses mit dem Motorgehäuse.
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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:
- 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors,
- 2 eine Ansicht in Richtung II-II der 1,
- 3 ein Teilbereich des Scheibenwischermotors gemäß 1 im Bereich einer Lageraufnahme in vergrößerter Darstellung,
- 4 eine Seitenansicht auf Teile des Scheibenwischermotors während der Montage und
- 5 eine Frontansicht auf die Anordnung gemäß 4.
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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 sind die wesentlichen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors 100 zum Reinigen von Fahrzeugscheiben dargestellt. Der Scheibenwischermotor 100 umfasst einen als bürstenlosen Elektromotor 10 ausgebildeten Antrieb, der innerhalb eines Gehäuses 12 des Scheibenwischermotors 100 angeordnet ist. Das Gehäuse 12 umfasst ein mehrteilig ausgebildetes Getriebegehäuse 14, an das an einer entsprechenden stirnseitigen Öffnung des Getriebegehäuses 14 ein insbesondere topfförmig ausgebildetes Motorgehäuse 16 anflanschbar ist, beispielsweise mittels nicht dargestellter Befestigungsschrauben. Das Getriebegehäuse 14 ist darüber hinaus mit einer parallel zur Zeichenebene der 1 angeordneten Teilungsebene 18 und einem beispielsweise wannenförmigen Gehäusegrundteil 19 ausgestattet, das mittels eines lediglich ausschnittsweise dargestellten Gehäusedeckels 20 verschließbar ist.
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Das Gehäusegrundteil 19 bzw. das Getriebegehäuse 14 dient der Anordnung eines im Ausführungsbeispiel einstufig ausgebildeten Getriebes 22 zum Antreiben einer Abtriebswelle 23, die zum Bewegen eines Wischgestänges bzw. eines Scheibenwischers dient. Das Getriebe 22 weist ein in einer Drehachse 24 gelagertes Getrieberad 25 auf, an dessen Außenumfang eine Schrägverzahnung 26 ausgebildet ist, die mit einer an einem Verzahnungsabschnitt 28 ausgebildeten Schneckenverzahnung 29 einer Antriebswelle 30 kämmt.
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Die aus der Stirnseite des Motorgehäuses 16 herausragende Antriebswelle 30 ist beidseitig des Getrieberads 25 im Bereich zweier Lageraufnahmen 31, 32 drehbar gelagert. Die beiden Lageraufnahmen 31, 32 sind vorzugsweise monolithisch mit dem Gehäusegrundteil 19 ausgebildet, beispielsweise dadurch, dass das Gehäusegrundteil 19 aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist. Die einem Endabschnitt 34 der Antriebswelle 30 abgewandte erste Lageraufnahme 31 ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und weist entsprechend der Darstellung der 2 auf der dem Gehäusedeckel 20 zugewandten Oberseite einen Längsschlitz 36 mit einer Öffnungsweite w auf. Die dem Endabschnitt 34 der Antriebswelle 30 zugeordnete zweite Lageraufnahme 32 ist demgegenüber topfförmig mit einem Aufnahmebereich 38 ausgebildet und weist einen Absatz 37 auf, der als Längs- bzw. Axialanschlag für die Antriebswelle 30 wirkt.
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Die Antriebswelle 30 ist Bestandteil eines Rotors 40 des Elektromotors 10 und weist einen drehfest mit der Antriebswelle 30 befestigten, aus ferromagnetischem Material bestehenden, im Tiefziehverfahren hergestellten Magnetelementträger 42 auf. Der Magnetelementträger 42 ist topfförmig ausgebildet und weist auf der der ersten Lageraufnahme 31 zugewandten Seite eine Ausnehmung bzw. Öffnung 44 auf, deren Innendurchmesser Di zumindest etwas größer ist als der Außendurchmesser Da der ersten Lageraufnahme 31 (3), so dass es entsprechend der Darstellung der Figuren möglich ist, dass der Magnetelementträger 42 im Bereich seiner Öffnung 44 axial bereichsweise die erste Lageraufnahme 31 überdeckt und diese radial umgibt.
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Der Magnetelementträger 42 weist darüber hinaus auf der der ersten Lageraufnahme 31 zugewandten Seite einen radial umlaufenden Flansch 46 auf. Auf der zylindrischen Mantelfläche 48 des Magnetelementträgers 42 sind mehrere Rotormagnete 50 angeordnet, die beispielsweise über Klebeverbindungen mit dem Magnetelementträger 42 verbunden sind. Entsprechend der Darstellung der 1 ist der Magnetelementträger 42 größtenteils im Bereich des Motorgehäuses 16 angeordnet, ragt jedoch axial teilweise in den Bereich des Getriebegehäuses 14 hinein. Die Rotormagnete 50 wirken mit einem lediglich in der 1 schematisch dargestellten Stator 52 zusammen, der ortsfest in dem Gehäuse 12 angeordnet ist und dessen nicht gezeigte Drahtwicklungen in bekannter Art und Weise durch Bestromung eine Drehbewegung des Rotors 40 bewirken.
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Der Rotor 40 ist innerhalb des Getriebegehäuses 14 bzw. der beiden Lageraufnahmen 31, 32 mittels zweier Lagereinrichtungen 54, 55 gelagert. Die beiden Lagereinrichtungen 54, 55, die beispielsweise als Wälz- oder Kugellager ausgebildet sind, sind im Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet mit einem Außendurchmesser da , der dem Innendurchmesser der beiden Lageraufnahmen 31, 32 derart angepasst ist, dass eine Schiebe- oder Presspassung zwischen den beiden Lagereinrichtungen 54, 55 und den Lageraufnahmen 31, 32 ausbildbar ist. Die beiden mit der Antriebswelle 30 drehfest und in Axialrichtung fest verbundenen Lagereinrichtungen 54, 55 sind beispielsweise auf dem Außendurchmesser der Antriebswelle 30 aufgeschrumpft.
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Entsprechend der Darstellung der 1 wirkt die eine Stirnseite der Lagereinrichtung 55 mit einem senkrecht zur Zeichenebene der 1 in das Gehäusegrundteil 19 in eine entsprechende Aufnahme einführbaren Sicherungselement 56 zusammen, das die Lagereinrichtung 55 in axialer Richtung im Bereich der Lageraufnahme 32, und somit auch den Rotor 40, fixiert. Weiterhin ist die Lagereinrichtung 54 vollständig innerhalb der ersten Lageraufnahme 31 angeordnet.
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Ein Magnetring 58 mit Magnetelementen 59, der auf der dem Getrieberad 25 zugewandten Seite der Lagereinrichtung 54 drehfest auf der Antriebswelle 30 angeordnet ist, ragt ebenfalls bereichsweise in die Lageraufnahme 31 hinein, wobei jedoch zwischen dem Außenumfang des Magnetrings 58 und der ersten Lageraufnahme 31 ein Radialspalt ausgebildet ist, der eine Drehbarkeit des Magnetrings 58 ermöglicht. Der Magnetring 58 ist Bestandteil einer nicht gezeigten Sensoreinrichtung, die einen Sensor aufweist, der zur Detektion der Magnetelemente 59 dient, um die Drehwinkelposition des Rotors 40 zu detektieren. Die Detektion der Drehwinkelposition des Rotors 40 ist zur zeit- bzw. winkelgerechten Bestromung der Drahtwicklungen des Stators 52 erforderlich.
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Zwischen dem Magnetring 58 und dem Verzahnungsabschnitt 28 der Antriebswelle 30 weist die Antriebswelle 30 einen zylindrischen Wellenabschnitt 61 mit einem Durchmesser d auf, der kleiner ist als die Öffnungsweite w des Längsschlitzes 36 der ersten Lageraufnahme 31. Weiterhin ist anhand der 2 erkennbar, dass im Einbauzustand des Rotors 40 die erste Lageraufnahme 31 den Außenumfang der Lagereinrichtung 54 über einen Winkelbereich α radial umfasst, der größer als 180° ist. Die Länge L des Wellenabschnitts 61 entspricht mindestens der Länge l des Längsschlitzes 36.
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Die Montage des Rotors 40 im Bereich des Getriebegehäuses 14 bzw. des Gehäusegrundteils 19 wird nachfolgend anhand der 4 und 5 wie folgt erläutert: Entsprechend der Darstellung der 4 wird der Rotor 40 bzw. die Antriebswelle 30 mit deren Längsachse 62 zunächst oberhalb einer Längsachse 63 positioniert, wobei die Längsachse 63 durch die Mittelpunkte der beiden Lageraufnahmen 31, 32 geht. Der Abstand a zwischen den beiden Längsachsen 62, 63 kann dabei derart klein gewählt werden, dass entsprechend der Darstellung der 5 die beiden Lagereinrichtungen 54, 55 bereichsweise in Überdeckung mit dem Längsschlitz 36 angeordnet sind. Anschließend erfolgt ein axiales Fügen des Rotors 40 bzw. der Antriebswelle 30 in Richtung der Montagerichtung 64 parallel zur Längsachse 63, bis sich der Wellenabschnitt 61 im Bereich des Längsschlitzes 36 befindet. In dieser Position wird entsprechend des Pfeils 65 die Antriebswelle 30 nach unten, d.h. in den Bereich der ersten Lageraufnahme 31 bewegt, bis die beiden Längsachsen 62, 63 fluchtend zueinander angeordnet sind. Anschließend erfolgt wiederum eine Axialbewegung der Antriebswelle 30 in Richtung der Montagerichtung 64 derart, dass die beiden Lagereinrichtungen 54, 55 axial in die ihnen zugeordneten Lageraufnahmen 31, 32 eingeschoben werden, bis sie ihre axiale Endposition erreicht haben.
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Der soweit beschriebene Scheibenwischermotor 100 bzw. Elektromotor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektromotor
- 12
- Gehäuse
- 14
- Getriebegehäuse
- 16
- Motorgehäuse
- 18
- Teilungsebene
- 19
- Gehäusegrundteil
- 20
- Gehäusedeckel
- 22
- Getriebe
- 23
- Abtriebswelle
- 24
- Drehachse
- 25
- Getrieberad
- 26
- Schrägverzahnung
- 28
- Verzahnungsabschnitt
- 29
- Schneckenverzahnung
- 30
- Antriebswelle
- 31
- Lageraufnahme
- 32
- Lageraufnahme
- 34
- Endabschnitt
- 36
- Längsschlitz
- 37
- Absatz
- 38
- Aufnahmebereich
- 40
- Rotor
- 42
- Magnetelementträger
- 44
- Öffnung
- 46
- Flansch
- 48
- zylindrische Mantelfläche
- 50
- Rotormagnet
- 52
- Stator
- 54
- Lagereinrichtung
- 55
- Lagereinrichtung
- 56
- Sicherungselement
- 58
- Magnetring
- 59
- Magnetelement
- 61
- Wellenabschnitt
- 62
- Längsachse
- 63
- Längsachse
- 64
- Montagerichtung
- 65
- Pfeil
- 100
- Scheibenwischermotor
- α
- Winkel
- a
- Abstand
- d
- Durchmesser
- da
- Außendurchmesser
- Da
- Außendurchmesser
- Di
- Innendurchmesser
- w
- Öffnungsweite
- l
- Länge
- L
- Länge
