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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1.
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Bekannt
ist eine Lageranordnung für
die Welle eines als Kleinmotor ausgebildeten Elektromotors (
US 6 342 739 ), bei der die
Welle beidendig in Radiallagern gelagert ist, die in flanschartigen
Gehäuseabschnitten
des Motorgehäuses
aufgenommen sind und zugleich auch eine axiale Abstützung oder
Lagerung der Welle bewirken. Für
die Vermeidung eines Axialspiels der Welle wird eines der Lager am
Ende der Montage des Motors in axialer Richtung eingestellt, so
daß sich
die Welle gegen beide Lager axialspielfrei abstützt. Durch Verformen des zugehörigen Gehäuseabschnittes
dieses Lager dann in seiner Position fixiert.
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Bekannt
ist weiterhin eine Lageranordnung für die Anker- und Schneckenwelle
eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Fahrzeuge mit einem Elektromotor
und mit einem Schneckengetriebe (
DE 198 24 382 A1 ). Die bekannte Lageranordnung
umfaßt zusätzlich zu
Kugellagern auch Mittel für
eine axialspielfreie Lagerung der Ankerwelle. Für diese axialspielfreie Lagerung
ist ein Abstützelement
in Form eines Bolzens vorgesehen, der achsgleich mit der Achse der
Ankerwelle in einer Öffnung
eines Gehäuses des
elektromotorischen Antriebs angeordnet ist und der über einen
Druckring und eines der Kugellager eine axiale Abstützung der
Ankerwelle bewirkt. Am Ende der Montage des elektromotorischen Antriebs wird
zur Einstellung der axialspielfreien Lagerung der Bolzen in Achsrichtung
der Ankerwelle mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagt und dann
durch Materialverformung des den Bolzen umschließenden Gehäuseteils in seiner Position
fixiert.
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Bekannt
ist weiterhin eine Lageranordnung (
DE 195 37 503 A1 ) für die Welle eines Hilfsantriebes für Kraftfahrzeuge.
Die Lageranordnung besteht aus einer ein Ende der Welle aufnehmenden
Lagerbuchse, die zugleich auch eine axiale Abstützung für das Ende der Welle bildet.
Die Lagerbuchse ist in einem diese umschließenden topfartigen Lagergehäuse aufgenommen.
Zur Einstellung axialspielfreie Lagerung wird die Lagerbuchse durch
axiales Verschieben relativ zum Lagergehäuse mit einer vorgegebenen
Kraft mit ihrer axialen Abstützung
gegen das Ende der Welle axial angedrückt und in dieser Position
durch Einbringen von Einkerbungen in die die Lagerbuchse umschließende Umfangsfläche des
Lagergehäuses
fixiert.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Lageranordnung aufzuzeigen, die insbesondere
für die
Ankerwelle eines elektromotorischen Hilfsantriebes für Fahrzeuge
geeignet ist und bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung und
Montage eine axialspielfreie Lagerung der Welle, beispielsweise
der Ankerwelle eines solchen Antriebs ermöglicht. Zur Lösung dieser
Aufgabe ist eine Lageranordnung entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wesentliche
Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung
sind u. a.
- – eine geringe Bauhöhe,
- – die
Möglichkeit
einer stufenlosen Axialspieleinstellung, auch mit einer gewissen
auf die Welle einwirkenden axialen Vorspannung zur automatische
Nachstellung und Aufrechterhaltung der axialspielfreien Lagerung über eine
lange Betriebsdauer sowie
- – die
Möglichkeit
eines (insbesondere auch hinsichtlich der Einleitung der Kräfte) zuverlässig überwach-
und steuerbaren sowie reproduzierbaren Einstellungsprozesses für die axialspielfreien Lagerung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in vereinfachter Darstellung
und teilweise auch im Längsschnitt
einen elektromotorischen Hilfsantrieb mit einer Lageranordnung gemäß der Erfindung
für eine
Ankerwelle;
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2 in vergrößerter Darstellung
und im Schnitt die Elemente der Lageranordnung für ein Ende der Ankerwelle,
bei noch nicht montierter, als Axialabstützung für die Ankerwelle dienender
Kappe;
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3 und 4 Darstellungen ähnlich 2, jedoch bei aufgesetzter Kappe (3) sowie bei endgültig fixierter
Kappe (4).
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In
den Figuren ist 1 ein elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge,
insbesondere für
Straßenfahrzeuge,
beispielsweise ein Scheibenwischerantrieb oder ein elektromotorischer
Stellantrieb.
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Der
elektromotorische Antrieb 1 umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform
einen Elektromotor 2 und ein Getriebe 3, welches
beispielsweise als Schneckengetriebe ausgebildet ist und ein mit
einer Schnecke auf der Ankerwelle 4 des Elektromotors 2 zusammenwirkendes
Schneckenrad aufweist. Dargestellt sind von dem Elektromotor 2 und
dem Getriebe 3 im Wesentlichen nur deren Gehäuse 2.1 bzw. 3.1.
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Die
Ankerwelle 4 ist an einem Ende, d. h. bei der für die 1 gewählten Darstellung an ihrem
linken Ende im Gehäuse 2.1 mittels
einer Lageranordnung 5 gelagert sowie außerdem in
einem nicht dargestellten Radiallager ebenfalls im Gehäuse 2.1 des Elektromotors 2 oder
im Gehäuse 3.1 des
Getriebes 3. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um ein Axialspiel der
Ankerwelle 4 zu vermeiden, d.h. um eine axialspielfreie
Lagerung und eine axiale Abstützung
für die
Ankerwelle 4 zu erreichen, und zwar insbesondere auch zur
Aufnahme von axialen Kräften,
die durch das Schneckengetriebe in der Ankerwelle 4 entstehen.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
ist die Drehrichtung der Ankerwelle 4 so gewählt, daß sich diese
mit ihrem, im Gehäuse 3.1 aufgenommenen Ende
bzw. mit einem dort vorgesehenen Anlaufteil 6 an einer
im Gehäuse 3.1 vorgesehenen,
von einer Anlaufscheibe 7 gebildeten axialen Lager- oder
Abstützfläche abstützt.
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Die
Lageranordnung 5 ist mehr im Detail beispielsweise in der 2 dargestellt. Sie umfaßt bei der
dargestellten Ausführungsform
u. a. einen Gehäusedeckel 8,
mit dem das Gehäuse 2.1 des
Elektromotors 2 im Bereich seines in den Figuren linken Endes
verschlossen ist und der als Träger
für das
in diesem Deckel vorgesehene Radiallager 9 dient, welches
bei der dargestellten Ausführungsform
als Gleitlager ausgebildet ist. Zum Ausgleich von Abweichungen der
tatsächlichen
Lage der Ankerwellenachse von der idealen Lage ist das Radiallager 9 an
seiner Außenfläche 9.1 kugelkopfartig
ausgebildet und in einer an diese Außenfläche angepaßten Ausnehmung 10 des
Gehäusedeckels 8 aufgenommen.
Weiterhin steht die Ankerwelle 4 mit ihrem Ende bzw. mit
einer an diesem Ende vorgesehenen, gerundeten axialen Anlage- oder
Abstützfläche, die
bei der dargestellten Ausführungsform
ebenfalls von einem an diesem Wellenende vorgesehenen Anlaufteil 11 gebildet
ist, aus der Öffnung 10 über die
dem Inneren des Gehäuses 2.1 abgewandte
Außenseite 12 des
Gehäusedeckels 8 vor.
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Der
Gehäusedeckel 8 ist
als Formteil aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall hergestellt,
und zwar im Wesentlichen napfartig mit einem Boden 13 und
einer Umfangswand 14. Letztere setzt sich aus einem sich
an dem Boden 13 anschließenden Abschnitt 14.1 mit
reduziertem Außendurchmesser
und aus einem sich an den Abschnitt 14.1 anschließenden Abschnitt 14.2 mit
größerem Außendurchmesser
zusammen. An der Umfangswand 14 sind weiterhin in gleichmäßigen Winkelabständen um
die Achse des Gehäusedeckels 8 bzw.
um die Achse der Ankerwelle 4 verteilt Ausnehmungen 15 vorgesehen,
die so geformt sind, daß sich
jede Ausnehmung 15 in einer Achsrichtung parallel zur Achse
des Gehäusedeckels 8 erstreckt
und von der dem Gehäuse 2.1 abgewandten
Außenseite 12 des Gehäusedeckels 8 axial
zugänglich
ist. Die Tiefe, die jede Ausnehmung 15 radial zur Achse
des Gehäusedeckels 8 aufweist,
ist so gewählt, daß jede Ausnehmung 15 an
ihrem dem Boden 13 benachbarten Ende eine Hinterschneidung
oder Stufe 16 bildet, d. h. der radiale Abstand des Bodens
jeder Ausnehmung 15 von der Achse des Gehäusedeckels 8 ist kleiner
als der Außendurchmesser
des Deckels 8 im Bereich des Bodens 13.
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Jede
Ausnehmung 15 schneidet weiterhin eine ringförmige Nute 17,
die an der Außenfläche der Umfangswand 14 am Übergang
zwischen den Abschnitten 14.1 und 14.2 vorgesehen
ist, die Achse des Gehäusedeckels 8 konzentrisch
umschließt
und zum Boden 13 hin offen ist. Weiterhin ist in jeder
Ausnehmung 15 eine widerhackenartig wirkende Rastnase 18 vorgesehen,
die von der Innenfläche
des die jeweilige Ausnehmung 15 dort abschließenden Umfangswandabschnittes 14.2 radial
in das Innere der Ausnehmung 15 hineinragt.
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Die
Lageranordnung 5 umfaßt
weiterhin eine aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall-
oder Stahlblech hergestellte Kappe 19, die ebenfalls napfartig
mit einem Boden 20 und einer kreiszylinderförmigen Umfangswand 21 hergestellt ist,
und zwar derart, daß diese
Kappe 19 auf den Gehäusedeckel 8 passend
so aufgesetzt werden kann, daß die
Innenfläche 22 des
Bodens 20 der Außenfläche 12 des
Gehäusedeckels 8 unmittelbar
benachbart liegt und die Umfangswand 21 den Gehäusedeckel 8 im
Bereich des Umfangswandabschnittes 14.1 passend umschließt und dabei
zur Erzielung eines dichten Abschlusses auch in die Ringnute 17 hineinreicht.
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Am
freien Rand der Umfangswand 21 sind mehrere Laschen 23 angeformt,
die jeweils in Achsrichtung parallel zur Achse der Kappe 19 über diesen Rand
der Umfangswand wegstehen und eine bei der dargestellten Ausführungsform
rechteckförmige Öffnung 24 aufweisen,
deren Längserstreckung
ebenfalls in Richtung der Achse der Kappe 19 liegt.
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Die
Anzahl der Öffnungen 24 und
deren Verteilung um die Achse der Kappe 19 entsprechen
der Anzahl der Ausnehmungen 15 und deren Verteilung um
die Achse des Gehäusedeckels 8.
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Zur
Erzeugung der angestrebten spielfreien Lagerung der Ankerwelle 4 wird
am Ende der Montage des elektromotorischen Antriebs 1 die
Kappe 19 auf den Gehäusedeckel 8 aufgesetzt,
und zwar derart, daß sie
in der vorbeschriebenen Weise den Gehäusedeckel 8 im Bereich
des Bodens 13 sowie im Bereich des Umfangswandabschnitts 14.1 abdeckt, mit
dem freien Rand der Umfangswand 21 in der Ringnut 17 aufgenommen
ist, außerdem
jede Lasche 23 in eine Ausnehmung 15 hineinragt
und dort mit ihrer Öffnung 24 an
einer Rastnase 18 verrastet. Damit ist eine vorläufige Fixierung
der Kappe 19 an dem Gehäusedeckel 8 erreicht.
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Im
Anschluß daran
wird die Kappe 19 an der Außenfläche ihres Bodens 20 mit
einer vorgegebenen achsgleich mit der Achse der Ankerwelle 4 wirkenden
Druckkraft F beaufschlagt, wodurch die Kappe 19 axial bewegt
wird, so daß nicht
nur die von dem Anlauf 11 gebildete Anlage- und Abstützfläche der Ankerwelle 4 gegen
die Innenfläche 22 zur
Anlage kommt, sondern gegebenenfalls die Ankerwelle 4 auch
axial soweit verschoben wird, daß sie mit ihrem Anlaufteil 6 gegen
die Anlaufscheibe 7 anliegt und dadurch eine spielfreie
Anordnung der Ankerwelle 4 in axialer Richtung erreicht
ist. Das axiale Bewegen der Kappe 19 bei in die Öffnungen 24 eingerasteten Rastnasen 18 ist
dadurch möglich,
daß diese Öffnungen 24 langlochartig
ausgeführt
sind.
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In
einem nächsten
Arbeitsschritt wird die Kappe 19 dann in ihrer das Axialspiel
für die
Ankerwelle 4 vermeidenden Lage an dem Gehäusedeckel 8 fixiert,
und zwar bei weiterhin einwirkender Kraft F1 dadurch, daß mit Hilfe
von geeigneten Werkzeugen 25 und über diese Werkzeuge einwirkenden
radialen Kräften
F2 die Umfangswand 21 im Bereich der Ausnehmungen 15 derart
bleibend verformt wird, daß sich
dort Einprägungen 26 ergeben,
die die jeweilige Stufe 16 hintergreifen. Dadurch, daß der freie
Rand der Umfangswand 21 bei auf dem Gehäusedeckel 8 aufgesetzter
Kappe 19 in die Ringnut 17 eingreift, ist die
Kappe an dem freien Rand ihrer Umfangswand 21 beim Erzeugen
der Einprägungen 26 zusätzlich abgestützt. Hierdurch
wird u.a. vermieden, daß sich die
Umfangswand 21 beim Einwirken der Werkzeuge 25 unkontrolliert
verformt.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen
sowie Abwandlungen möglich
sind, ohne daß dadurch
der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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So
ist es beispielsweise möglich,
die Kappe 19 so zu befestigen, daß aufgrund der Eigenelastizität des für diese
Kappe verwendeten Materials oder aber durch zusätzliche, nicht dargestellte
Federmittel die Ankerwelle 4 mit einer leichten axialen
Vorspannung gegen die Anlaufscheibe 7 anliegt. Sofern dies durch
die Eigenelastizität
der Kappe 19 erreicht werden soll, wird die Kraft F1 nicht,
wie beschrieben achsgleich mit der Achse der Ankerwelle 4 auf
die Außenfläche des
Bodens 20 aufgebracht, sondern gleichmäßig verteilt am Umfang dieses
Bodens.
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- 1
- elektromotorischer
Antrieb
- 2
- Elektromotor
- 2.1
- Gehäuse des
Elektromotors
- 3.1
- Gehäuse des
Getriebes
- 3
- Getriebe
- 4
- Ankerwelle
- 5
- Lageranordnung
- 6
- Anlaufteil
an einem Ende der Ankerwelle 4
- 7
- Anlaufscheibe
- 8
- Gehäusedeckel
- 9
- Radiallager
- 9.1
- Außenfläche des
Radiallagers
- 10
- Öffnung im
Gehäusedeckel
- 11
- Anlaufteil
- 12
- Außenfläche des
Gehäusedeckels
- 13
- Boden
des Gehäusedeckels
- 14
- Umfangswand
des Gehäusedeckels
- 14.1,
14.2
- Umfangswandabschnitt
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Stufe
oder Hinterschneidung
- 17
- Ringnut
- 18
- Rastnase
- 19
- Kappe
- 20
- Boden
der Kappe
- 21
- Umfangswand
der Kappe
- 22
- Innenfläche des
Bodens 20
- 23
- Lasche
- 24
- Öffnung
- 25
- Verformwerkzeug
- 26
- Verformung
oder Einprägung