DE102018100164A1 - Sicherungselement für eine Lagereinrichtung, Lagereinrichtung und Scheibenwischermotor - Google Patents

Sicherungselement für eine Lagereinrichtung, Lagereinrichtung und Scheibenwischermotor Download PDF

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Siegfried Stefani
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement (1; 1a) für eine Lagereinrichtung (50) in einem Gehäuse (20) einer Antriebseinrichtung (10), wobei das plattenförmige Sicherungselement (1; 1a) zwei Seitenschenkel (34, 35) und einen die Seitenschenkel (34, 35) verbindenden Basisschenkel (36) aufweist, wobei zwischen dem Basisschenkel (36) und den Seitenschenkeln (34, 35) ein Ausschnitt (38) zur Aufnahme einer Welle (12) ausgebildet ist, die in einem Lager (15) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Seitenschenkel (34, 35) dazu ausgebildet sind, mit einer ersten Stirnseite (21) mit dem Lager (15) und mit einer zweiten Stirnseite (23) mit einer Anschlagfläche (33) in dem Gehäuse (20) zusammenzuwirken.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Sicherungselement für eine Lagereinrichtung in einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung, eine Lagereinrichtung sowie einen Scheibenwischermotor mit einer Lagereinrichtung.
  • Ein Sicherungselement für eine Lagereinrichtung in einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt. Das im Wesentlichen flache, in Draufsicht U-förmige Sicherungselement ist dabei in einer Aufnahme eines Gehäuses der Antriebseinrichtung angeordnet, derart, dass seine eine Stirnseite bereichsweise in Anlagekontakt mit einem Lager angeordnet ist, das der drehbaren Lagerung einer Welle dient, während sich die andere Stirnseite des Sicherungselements bereichsweise an einer Anschlagfläche der Aufnahme abstützt. Das bekannte Sicherungselement dient der Fixierung des Lagers in der Aufnahme sowie dem Ausgleich von Bauteiltoleranzen bzw. der Vermeidung von Axialspiel zwischen den Bauteilen. Hierzu ist es erforderlich, dass das Sicherungselement sich zwischen der Anschlagfläche der Aufnahme und der Stirnseite des Lagers verspannt bzw. unter Klemmpassung angeordnet ist. Um dies sicherzustellen, weist das bekannte Sicherungselement durch einen Prägeprozess ausgebildete, im Bereich der beiden Seitenschenkel an einer Stirnseite angeordnete Erhebungen auf. Die Erhebungen, die kuppelförmig ausgebildet sind, ermöglichen beim Einschieben des Sicherungselements in der Aufnahme, dass das Sicherungselement unter Ausbildung der angesprochenen Klemmverbindung in der Aufnahme aufgenommen ist. Nachteilig dabei ist, dass die klemmende Aufnahme des Sicherungselements in der Aufnahme nur möglich ist, wenn der Axialspalt in der Aufnahme zwischen der Anschlagfläche und der dem Sicherungselement zugewandten Stirnfläche des Lagers relativ enge Toleranzen aufweist. Weiterhin sind zum Einführen des Sicherungselements in Axialrichtung, je nach Bauteiltoleranzen, relativ hohe Montagekräfte erforderlich.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Sicherungselement für eine Lagereinrichtung in einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es hinsichtlich der Dimensionierung der Aufnahme in dem Gehäuse der Antriebseinrichtung eine größere Toleranzbreite zulässt und gleichzeitig die zur Montage des Sicherungselements in der Aufnahme der Antriebseinrichtung erforderlichen Kräfte reduziert sind. Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass das Sicherungselement in einer senkrecht zu den beiden Richtungen der Ebene des Sicherungselements verlaufenden Achse zumindest bereichsweise gebogen ist und eine Wölbung aufweist. Durch das Biegen des Sicherungselements in einer senkrecht zu der Ebene des Sicherungselements verlaufenden Achse bzw. Richtung lässt sich dieses beim Einführen in die Aufnahme zwischen der Anschlagfläche der Aufnahme und der dem Sicherungselement zugewandten Stirnfläche des Lagers elastisch deformieren, wobei die dazu erforderliche Deformationskräfte bzw. die Montagekräfte relativ gering sind. Weiterhin wird durch die elastische Deformation eine relativ große Toleranz der Größe der Aufnahme für das Sicherungselement in dem Gehäuse ermöglicht, da bei einem kleiner werdenden Axialspalt in der Aufnahme die Wölbung des Sicherungselements bei der Montage mehr und mehr reduziert wird, bis dieses im Extremfall im montierten Zustand keine Wölbung mehr aufweist. Das Maß für die Größe der Aufnahme für das Sicherungselement wird somit durch das Maß bestimmt, um die das Sicherungselement in nicht montiertem Zustand gewölbt ist. Weiterhin lässt sich die Ausbildung einer derartigen Wölbung am Sicherungselement herstellungstechnisch sehr einfach durch einen Biegevorgang erzeugen, derart, dass im Gegensatz zum Stand der Technik beispielsweise keine Prägeschritte bzw. keine plastische Deformation des Materials des Sicherungselements (Erhebungen) erforderlich ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sicherungselements für eine Lagereinrichtung in einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
  • Besonders bevorzugt ist eine Anordnung bzw. Ausbildung der Wölbung des Sicherungselements im Bereich der Seitenschenkel, bei der die wenigstens eine Achse, zu der senkrecht das Sicherungselement gebogen wird, die Richtung der Längserstreckung der Seitenschenkel ist. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass die Seitenschenkel üblicherweise in ihrer Längserstreckung eine größere Länge aufweisen als der Basisschenkel. Weiterhin werden dadurch auf gegenüberliegenden Seiten der Welle Anlagekontakte zwischen dem Sicherungselement und dem Lager sowie den Anschlagflächen im Gehäuse ermöglicht.
  • Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die wenigstens eine Achse, um die das Sicherungselement gewölbt ausgebildet ist, senkrecht zur Richtung der Längserstreckung des Basisschenkels verläuft.
  • Eine gleichmäßige Deformation des Sicherungselements beim Einführen in die Aufnahme des Gehäuses wird erzielt, wenn die Wölbung durch einen Radius gebildet ist. Weiterhin werden durch einen derartigen Radius auch linear ansteigende Montagekräfte beim Einführen des Sicherungselements in die Aufnahme der Lagereinrichtung erzielt, die sich dadurch prozesstechnisch besonders gut überwachen und auswerten lässt.
  • Damit sich das Sicherungselement im Bereich der Aufnahme möglichst großflächig anliegen kann, um damit die Flächenpressung und somit die Materialbeanspruchung des insbesondere aus Aluminium bestehenden Gehäuses zu verringern, ist es von Vorteil, wenn das Sicherungselement an randseitigen Elementen außerhalb der Wölbung ebene Abschnitte aufweist.
  • Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass das Sicherungselement in Richtung der Achse, in der es keine Wölbung aufweist, einen 90Grad von der Ebene des Sicherungselements abstehenden Montage- und Versteifungsabschnitt aufweist. Dieser Abschnitt bewirkt einerseits, dass eine Deformation des Sicherungselements nur im gewölbten Bereich stattfindet, und dass andererseits der Abschnitt besonders gut dazu verwendet werden kann, das Sicherungselement mittels eines Werkzeugs, beispielsweise eines Montageroboters, greifen und in die Aufnahme des Gehäuses einführen zu können.
  • Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Sicherungselement entsprechend dem Stand der Technik an einer ersten Stirnseite im Bereich der beiden Seitenschenkel jeweils eine vorzugsweise durch einen Prägeprozess ausgebildete Erhebung zur Anlage an dem Lager aufweist. Aus Gründen der Begrenzung der erforderlichen Montagekräfte ist es aus Gründen der Funktionalität darüber hinaus vorgesehen, wenn das Element aus Federstahl besteht und eine Dicke zwischen 0,8mm und 1,2mm, vorzugsweise 1,0mm aufweist.
  • Die Erfindung umfasst auch eine Lagereinrichtung in einem Gehäuse einer Antriebseinrichtung, mit einer Aufnahme für ein Lager zur drehbaren Lagerung einer Welle sowie einem Sicherungselement, das auf die oben beschriebene Art und Weise erfindungsgemäß ausgebildet ist, wobei die Aufnahme an einer dem Lager gegenüberliegenden Seite des Sicherungselements eine Anschlagfläche ausbildet, und wobei die Aufnahme zwischen dem Lager und der Anschlagfläche einen Axialspalt mit einer Weite aufweist, der höchstens der Bauhöhe des Sicherungselements im Bereich der Wölbung und mindestens der Dicke des Materials des Sicherungselements entspricht. Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Scheibenwischermotor mit einer derartigen Lagereinrichtung.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
  • Diese zeigt in:
    • 1 Teile eines Ankers und eines Gehäuses eines Scheibenwischermotors sowie ein Sicherungselement in perspektivischer Darstellung,
    • 2 das Sicherungselement gemäß 1 in einer Seitenansicht,
    • 3 die Bauteile gemäß 1 in montiertem Zustand in einem Längsschnitt und
    • 4 ein gegenüber 2 modifiziertes Sicherungselement, ebenfalls in einer Seitenansicht.
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In den 1 und 3 sind einzelne Bestandteile eines Scheibenwischermotors 100 dargestellt. Der Scheibenwischermotor 100 weist eine Antriebseinrichtung 10 auf, die unter anderem einen Anker 14 mit einem Ankerblechpaket 11 und nicht dargestellten Ankerwicklungen umfasst. Das Ankerblechpaket 11 ist auf einer Welle 12 des Ankers 14 drehfest befestigt, wobei die Welle 12 in einer Drehachse 13 drehbar gelagert ist. Die Lagerung der Welle 12 erfolgt mittels mehrerer Lagerkörper bzw. Lager 15, die Bestandteil einer Lagereinrichtung 50 sind, wobei in der 3 eines der Lager 15 in Form eines Wälz- oder Kugellagers dargestellt ist.
  • Das Lager 15 umfasst einen Innenring 16, der auf dem Außenumfang der Welle 12 drehfest befestigt ist, beispielsweise durch Aufschrumpfen. Weiterhin umfasst das Lager 15 einen Außenring 17, der in einer Aufnahme 19 der Lagereinrichtung 50 eines vorzugsweise aus Aluminium bestehendes Gehäuses 20 des Scheibenwischermotors 100 unter Ausbildung einer Presspassung aufgenommen ist. Zwischen dem Innenring 16 und dem Außenring 17 sind in gleichmäßigen Winkelabständen um die Drehachse 13 Lagerkörper 22 angeordnet.
  • Entsprechend der Darstellung der 3 liegt die eine Stirnfläche 24 des Lagers 15 an einer Stufe 26 der Aufnahme 19 axial an. Weiterhin erkennt man in der 3 noch eine Kommutatoreinrichtung 28 der Antriebseinrichtung 10, die in einem topf- bzw. napfförmigen Gehäuseabschnitt 29 aufgenommen ist.
  • Um die Welle 12 zusammen mit dem Ankerblechpaket 11 zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen sowie von Axialspiel in Richtung der Stufe 26, d.h. in Richtung des Pfeils 31 in der 3 bzw. der Drehachse 13 zu beaufschlagen und gleichzeitig das Lager 15 in der Aufnahme 19 zu fixieren, dient ein erfindungsgemäßes Sicherungselement 1 der Lagereinrichtung 50, das sich in der Aufnahme 19 entsprechend der Darstellung der 3 mit seinen beiden Stirnseiten 21, 23 axial zwischen dem Innenring 16 des Lagers 15 und einer senkrecht zur Richtung des Pfeils 31 bzw. zur Zeichenebene der 3 verlaufenden Anschlagfläche 33 der Aufnahme 19 axial abstützt.
  • Das in den 1 und 2 besonders gut erkennbare, plättchenförmige Sicherungselement 1 besteht aus Federstahl und weist vorzugsweise eine Dicke d zwischen 0,8mm und 1,2mm, bevorzugt 1,0mm auf. Es ist in Draufsicht U-förmig ausgebildet mit zwei Seitenschenkeln 34, 35 und einem die beiden Seitenschenkel 34, 35 miteinander verbindenden Basisschenkel 36. Zwischen den Seitenschenkeln 34, 35 ist ein Ausschnitt 38 ausgebildet, der dazu ausgebildet ist, die Welle 12 mit Spiel aufzunehmen.
  • Das Sicherungselement 1 wird entsprechend der Darstellung der 1 in Richtung des Pfeils 39 (senkrecht zur Drehachse 13) in die Aufnahme 19 des Gehäuses 20 eingeführt, wobei es sich elastisch verformt. Wesentlich dabei ist, dass entsprechend der Darstellung der 2 das Sicherungselement 1 in einer Richtung, die senkrecht zu den beiden in der Ebene des Sicherungselements 1 verlaufenden Achsen X, Y (siehe 1) verläuft, bereichsweise gebogen ausgebildet ist. In der Darstellung der 2 verläuft die Y-Achse senkrecht zur Zeichenebene der 2. Bei dem in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sicherungselement 1 in der Erstreckungsrichtung bzw. längs der beiden Seitenschenkel 34, 35 bereichsweise gebogen ausgebildet und weist in einem in Bezug auf die axiale Erstreckung der beiden Seitenschenkel 34, 35 in etwa mittleren Bereich eine Wölbung 40 auf, die durch einen Radius R gebildet ist. Die Wölbung 40 ist an beiden Stirnseiten des Sicherungselements 1 gleichmäßig ausgebildet, d.h., dass die Materialstärke des Sicherungselements 1 im Bereich der beiden Seitenschenkel 34, 35 zumindest im Wesentlichen gleich ist. Beidseitig der Wölbung 40 weist das Sicherungselement 1 eben ausgebildete Abschnitt 41, 42 auf, die im Einbauzustand des Sicherungselements 1 in der Aufnahme 19 an der Anschlagfläche 33 der Aufnahme 19 vorzugsweise plan anliegen (3). Weiterhin weist das Sicherungselement 1 im Bereich des Basisschenkels 36 einen um 90Grad umgebogenen Montage- und Versteifungsabschnitt 45 auf, der beispielsweise der Handhabung des Sicherungselements 1 beim Einführen in die Aufnahme 19 dient.
  • Beim Einführen bzw. Einschieben des Sicherungselements 1 in die Aufnahme 19 zwischen der ihr zugewandten Stirnfläche 26 des Lagers 15 und der Anschlagfläche 33 wird das Sicherungselement 1 im Bereich insbesondere der Wölbung 40 elastisch deformiert, sodass diese mit einer Axialkraft die Welle 12 in Richtung der Stufe 26 bzw. der Drehachse 13 beaufschlagt. Hierzu ist es wesentlich, dass das Sicherungselement 1 eine Bauhöhe h senkrecht zur Ebene des Sicherungselements 1 aufweist, die zumindest etwas größer ist als die Weite w der Aufnahme 19 zwischen dem Lager 15 und der Anschlagfläche 33. Weiterhin muss die Weite w der Aufnahme 19 wenigstens so groß sein wie die Dicke d des Sicherungselements 1.
  • Das in der 4 dargestellte Sicherungselement 1a unterscheidet sich von dem Sicherungselement 1 dadurch, dass auf der dem Montage- und Versteifungsabschnitt 45 zugewandten Seite im Bereich der Wölbung 40 an jedem Seitenschenkel 34, 35 zusätzliche eine Erhebung 48 ausgebildet ist, die vorzugsweise durch einen Prägeprozess gebildet ist. Die Erhebung 48 dient der punktförmigen Anlage an dem Innenring 16 des Lagers 15.
  • Das soweit beschriebene Sicherungselement 1, 1a kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1a
    Sicherungselement
    10
    Antriebseinrichtung
    11
    Ankerblechpaket
    12
    Welle
    13
    Drehachse
    14
    Anker
    15
    Lager
    16
    Innenring
    17
    Außenring
    19
    Aufnahme
    20
    Gehäuse
    21
    Stirnseite
    22
    Lagerkörper
    23
    Stirnseite
    24
    Stirnfläche
    26
    Stufe
    28
    Kommutatoreinrichtung
    29
    Gehäuseabschnitt
    31
    Pfeil
    33
    Anschlagfläche
    34
    Seitenschenkel
    35
    Seitenschenkel
    36
    Basisschenkel
    38
    Ausschnitt
    39
    Pfeil
    40
    Wölbung
    41
    Abschnitt
    42
    Abschnitt
    45
    Versteifungsabschnitt
    48
    Erhebung
    50
    Lagereinrichtung
    100
    Scheibenwischermotor
    d
    Dicke
    R
    Radius
    h
    Bauhöhe
    w
    Weite
    X, Y
    Achse

Claims (10)

  1. Sicherungselement (1; 1a) für eine Lagereinrichtung (50) in einem Gehäuse (20) einer Antriebseinrichtung (10), wobei das plattenförmige Sicherungselement (1; 1a) zwei Seitenschenkel (34, 35) und einen die Seitenschenkel (34, 35) verbindenden Basisschenkel (36) aufweist, wobei zwischen dem Basisschenkel (36) und den Seitenschenkeln (34, 35) ein Ausschnitt (38) zur Aufnahme einer Welle (12) ausgebildet ist, die in einem Lager (15) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Seitenschenkel (34, 35) dazu ausgebildet sind, mit einer ersten Stirnseite (21) mit dem Lager (15) und mit einer zweiten Stirnseite (23) mit einer Anschlagfläche (33) in dem Gehäuse (20) zusammenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1; 1a) in einer senkrecht zu den beiden in der Ebene des Sicherungselements (1; 1a) verlaufenden Achsen (X, Y) angeordneten Richtung zumindest bereichsweise gebogen ist und im gebogenen Bereich eine Wölbung (40) aufweist ist.
  2. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Achse (X) in Richtung der Längserstreckung der Seitenschenkel (34, 35) verläuft.
  3. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Achse (Y) in Richtung der Längserstreckung des Basisschenkels (36) verläuft.
  4. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (40) durch einen Radius (R) gebildet ist.
  5. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1; 1a) an randseitigen Bereichen außerhalb der Wölbung (40) ebene Abschnitte (41, 42) aufweist.
  6. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1; 1a) in Richtung der Achse (X, Y), in der es keine Wölbung (40) aufweist, einen um 90Grad von der Ebene des Sicherungselements (1; 1a) abstehenden Versteifungsabschnitt (45) aufweist.
  7. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1a) an der ersten Stirnseite (21) im Bereich der beiden Seitenschenkel (34, 35) jeweils eine vorzugsweise durch einen Prägeprozess ausgebildete Erhebung (48) zur Anlage an das Lager (15) aufweist.
  8. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (1; 1a) aus Federstahl besteht und eine Dicke (d) zwischen 0,8mm und 1,2mm, vorzugsweise 1,0mm aufweist.
  9. Lagereinrichtung (50) in einem Gehäuse (20) einer Antriebseinrichtung (10), mit einer Aufnahme (19) für ein Lager (15) zur drehbaren Lagerung einer Welle (12) und einem Sicherungselement (1; 1a), das nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (19) an einer dem Lager (15) gegenüberliegenden Seite des Sicherungselements (1; 1a) eine Anschlagfläche (33) ausbildet, und wobei die Aufnahme (19) zwischen dem Lager (15) und der Anschlagfläche (33) eine Weite (w) aufweist, die höchstens der Bauhöhe (h) des Sicherungselements (1; 1a) im Bereich der Wölbung (40) und mindestens der Dicke (d) des Materials des Sicherungselements (1; 1a) entspricht.
  10. Scheibenwischermotor (100) mit einer Lagereinrichtung (50) nach Anspruch 9.
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