DE2809390A1

DE2809390A1 - Elektrisches antriebsaggregat, insbesondere fuer wischermotor

Info

Publication number: DE2809390A1
Application number: DE19782809390
Authority: DE
Inventors: Theodor Schneider; Karl-Friedrich Schubert
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1978-03-04
Filing date: 1978-03-04
Publication date: 1979-09-06
Also published as: JPS54124446A; GB2016213A; DE2809390C2; FR2418975A1; FR2418975B3

Description

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Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Antriebsaggregat gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Es ist bereits ein fischermotor bekannt, bei dem der Anker fliegend im Motorgehäuse gelagert ist, wobei die Ankerwelle im Getriebegehäuse in zwei Zylinderlagern geführt ist. Eine solche Ausführung hat den Nachteil, daß sich die Ankerwelle in den fest fixierten Zylinderlagern verkantet, wenn sie sich bei großer abtriebsseitiger Belastung im Bereich der Verzahnung mit dem Schneckenrad durchbiegt.

Bei einer anderen bekannten Ausführung ist das motorseitige Ende der Ankerwelle in einem Kalottenlager geführt, während die gegenüberliegende Stirnseite in eine axiale Bohrung in einer Einstellschraube eintaucht. Außerdem ist bei dieser Ausführung noch ein Kugellager vorgesehen, welches im Getriebegehäuse festgelegt ist. Bei dieser Ausführung ist der Wirkungsgrad zwar besser, doch ist ein Kugellager sehr teuer.

Bei einem anderen bekannten Wischermotor sind zur Lagerung der Ankerwelle zwei Kalottenlager vorgesehen, von denen das eine das motorseitige Wellenende führt, während das andere zwischen Ankerwicklung und Schneckenverzahnung im Getriebegehäuse festgelegt ist. Das gegenüberliegende Wellenende stützt sich ohne jede seitliche Führung an einer Einstellschraube im Getriebegehäuse ab. Bei dieser Ausführung kann also das abtriebsseitige Wellenende bei großer Belastung seitlich ausweichen. Dadurch können die Zahnflanken beschädigt werden. Um diesen Nachteil wenigstens in Grenzen zu halten, müßte die Welle gehärtet sein, was aber das Antriebsaggregat wesentlich verteuern würde..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsaggregat, insbesondere einen Wischermotor, mit besserem Wirkungsgrad zu schaffen, der preisgünstig hergestellt werden kann.

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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß bei Lagern, die sich selbst einstellen können, eine Verkantung zwischen ¥elle und Lager nicht möglich ist. Überraschend hat sich herausgestellt, daß eine solche Ausführung die selben ¥erte erreicht, wie die wesentlich teuerere Ausführung mit Kugellager. Eine ähnliche Wirkungsgradverbesserung ist bei den anderen bekannten Ausführungen selbst dann nicht möglich, wenn die Ankerwelle angelassen oder gehärtet und gegebenenfalls zusätzlich noch geschliffen wird.

Entsprechend der Ausweichbewegung der Ankerwelle wird man einer Ausbildung mit den Merkmalen des Anspruches 2 den Vorzug geben. Dabei kann an ein Zylinderlager mit seitlich abstehenden Zapfen gedacht sein, die in Bohrungen im Gehäuse bzw. im Deckel gelagert sind. ¥ichtig ist dabei die starre Fixierung entsprechend den Merkmalen des Anspruches 3 die auch bei einer Ausführung mit besonders vorteilhaften Kalottenlagern vorgezogen wird. Man muß dabei also die federnde Abstützung der Kugelschalen gemäß den Merkmalen des Anspruches so ausbilden, daß ein Ausweichen der Ankerwelle verhindert wird. Bei bekannten Ausführungen ist dagegen die Kugelschale üblicherweise quer zur Achsrichtung der Ankerwelle geteilt, wobei die Kugelkalotte in Achsrichtung auf die eine Hälfte der Kugelschale zunächst einen Druck ausübt und dann aber auch seitlich ausweichen kann.

Die Ausführung nach den Merkmalen des Anspruches 6 bietet aber gegenüber bekannten Lösungen auch fertigungstechnische Vorteile. Dabei ist es zwar grundsätzlich möglich, die eine Hälfte der Kügelschale durch entsprechende Ausformung des Getriebegehäusedeckels zu realisieren, doch hat ein üblicher Metallblechdeckel nicht die erforderlichen Federeigenschaften. Deshalb wird einer Lösung gemäß Anspruch 7 der Vorzug gegeben, wobei nur ein Spritzwerkzeug mit einer Spritzdüse notwendig ist, wenn Anspruch 8 verwirklicht wird. Der in dem Motorgehäuse fliegend gelagerte Anker muß seitlich abgestützt werden, damit er nicht an den Permanent-

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magneten schleifen kann. Dazu dienen die Maßnahmen nach den Ansprüchen 9,10 und 14. Schließlich muß im Interesse einer ¥irkungsgradverbesserung auch auf einen guten Ausgleich des Axialspiels geachtet werden. Dabei wird den Lösungen der Vorzug gegeben, bei denen der über die Verzahnung zwischen Schneckenrad und Schnecke ausgelöste Axialschub über das Getriebegehäuse abgefangen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Pig. 1 bis 6 zeigen Teillängsschnitte durch verschiedene ¥ischermotoren, Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung ein Federelement zum Ausgleich des Axialspiels, Fig. 8 und 9 zeigen eine Vorder- bzw. Rückansicht des Getriebegehäusedeckels.

Der ¥ischermotor hat ein topfförmiges Motorgehäuse 10, das auf der einen Seite durch einen Motorgehäusedeckel 11 abgeschlossen ist. An dem Getriebegehäuse 12 in dem ein Schneckenrad 13 drehbar gelagert ist, ist ein Motorgehäuse 10 befestigt. Die ¥elle 14 des Ankers 15 ragt in das Getriebegehäuse 12 hinein und weist eine Schnecke 16 auf, die mit dem Schneckenrad 13 kämmt. Der Anker 15 ist im Motorgehäuse 10 fliegend gelagert. Die Ankerwelle wird allein über zwei Kalottenlager 21 und 22 geführt, die im Getriebegehäuse 12 in gleichem Abstand von der Eingriffsstelle zwischen Schnecke 16 und Schneckenrad 13 festgelegt sind. Jedes dieser Kalottenlager 21-bzw. 22 besteht aus einer zweiteiligen Kugelschale 23,24 und einer Kugelkalotte 25, die in der Kugelschale einstellbar gehalten ist. Aus den Fig. 1 bis 4 wird ersichtlich, daß die Schale eines jeden Kalottenlagers in Längsrichtung der Ankerwelle 14 geteilt ist. Die eine Hälfte 23 der Kugelschale ist durch entsprechende Ausformung des aus Zinkdruckguß hergestellten Getriebegehäuses 12 gebildet. Die andere Hälfte 24 ist Bestandteil eines das Getriebegehäuse verschließenden Deckels 17, wie dies im einzelnen noch anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben wird.

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Die Ankerwelle 14 taucht mit ihrem motorseitigen Abschnitt 30 mit seitlichem Spiel in eine Bohrung 31 einer Einstellschraube 32 hinein, die am Motorgehäusedeckel 11 einstellbar festgelegt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt die Ankerwelle 14 einen Anlaufpilz 33 aus Kunststoff, der sich an einer Anlaufscheibe 3^· aus hartem Federstahl abstützt, die im Getriebegehäuse 12 verankert ist.

Wesentlich bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lagerung der Ankerwelle im Getriebegehäuse über zwei Kalottenlager. Es muß nämlich beachtet werden, daß im Betrieb, insbesondere bei großer abtriebsseitiger Belastung, eine Kraft auf die Schnecke 16 der Ankerwelle 14 einwirkt, aufgrund derer sich die Schnecke nach außen krümmt, wie diese übertrieben durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun haben die Kalottenlager den Vorteil, daß sie sich auf die neue Lage und Form der Ankerwelle einstellen können, insbesondere um eine Achse A parallel zur Drehachse A¹ des Schneckenrades 13 schwenkbar sind, so daß eine Verklemmung zwischen Welle und Lager und damit eine Wirkungsgradherabsetzung nicht mehr gegeben ist. Aufgrund dieser Durchbiegung wird die Ankerwelle am motorseitigen Ende 30 seitlich ausgelenkt. Das Spiel d zwischen dem Außendurchmesser der Welle 14 und dem Durchmesser der Bohrung 31 ist dabei so gewählt, daß mit Sicherheit vermieden wird, daß das Blechpacket des Ankers 15 an den Permanentmagneten 18 schleift.

Wesentlich ist weiter, daß aufgrund der besonderen Ausbildung der Kalottenlager, insbesondere der Anordnung der Kugelschalen edn seitliches Ausweichen der Kugelkalotten im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Schneckenrad und Ankerwelle wirksam vermieden ist. Die federnde Kugelschalenhälfte läßt nämlich allenfalls eine Auslenkung der Ankerwelle parallel zur Drehachse des Schneckenrades zu, während eine Auslenkung senkrecht hierzu durch die andere Kugelschalenhälfte vermieden ist. Gegebenenfalls ist es natürlich aμch denkbar, die federnde Kugelschalenhälfte im Gehäuse, die starre Kugelschalenhälfte aber im

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Deckel vorzusehen. Schließlich, wäre es auch denkbar, die Kugelschale in Längsrichtung der Ankerwelle aber parallel zur Drehachse des Schneckenrades zu teilen, wobei dann auf der dem Schneckenrad abgewandten Seite im Getriebegehäuse und im Deckel die starre Kugelschalenhälfte, auf der dem . Schneckenrad benachbarten Seite aber die elastische Kugelschalenhälfte vorzusehen .ist.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Ankerwelle über Kalottenlager im Getriebegehäuse 12 geführt. Der einzige Unterschied zu Fig. 1 ist darin zu sehen, daß zum Ausgleich des Axialspiels nun mehr anstelle einer Einstellschraube ein Federelement vorgesehen ist. Der motorseitige Abschnitt 30 der Ankerwelle hat eine axiale Bohrung 41, in der eine Druckfeder 42 geführt ist. Diese Druckfeder 42 stützt sich am Boden einer topfförmigen Kunststoffkappe 43 ab, die ihrerseits mit seitlichem Spiel in einer zylindrischen Ausbuchtung 44 im Gehäusedeckel 11 geführt ist. Ankerwelle 14, Druckfeder kZ und Kunststoffkappe 43 sind miteinander verrastet und bilden eine Baueinheit.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist auf den Endabschnitt 30 der Ankerwelle 14 eine Kunststoffkappe 43 aufgestülpt, die ebenfalls mit seitlichem Spiel in einer zylindrischen Ausbuchtung 44 im Motorgehäusedeckel 11 geführt ist. Zum Axialspielausgleich ist auf der gegenüberliegenden Seite der Ankerwelle eine Einstellschraube 32 vorgesehen.

Bei der Ausführung nach Fig. 4 weist das Federelement einen keilförmigen Schieber 47 auf, der quer zur Längsrichtung der Ankerwelle 14 im Getriebegehäuse 12 geführt und über eine Druckfeder 42 abgestützt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt die Ankerwelle wiederum eine Kunststoffkappe 43, die sich aber nun an einer gehärteten Anlaufscheibe 34 am Boden der zylinderischen Ausbuchtung 44 im Motorgehäusedeckel 11 abstützt. Dies ist bei der Ausführung nach Fig. 4 wichtig, weil der Axialschub in Richtung des Pfeiles s nach unten zeigt, während bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 der Axialschub in ent-

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gegengesetzter Richtung wirkt, so daß die eigentliche Absützung am Getriebegehäuse erfolgen muß. Deswegen ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 auch die Anlaufscheibe Jk am Getriebegehäuse 12 verankert.

Bei der Ausführung nach Fig. 5 a und b sind zwei Zylinderlager 70 und 71 vorgesehen, die seitlich diametral gegenüberliegende Zapfen 72 aufweisen. Diese Zapfen sind in

Bohrungen im Getriebegehäuse 12 bzw. im Deckel

17 drehbeweglich um eine Achse gelagert, die wiederum parallel zur Schneckenradachse steht, so daß sich die Lager bei Belastung so einstellen können, daß selbst bei einer Durchbiegung der Ankerwelle im Bereich der Verzahnung keine Verkantung zwischen Ankerwelle und den Zylinderlagern 70 bzw. 71 möglich ist. Durch die Zapfen 72 in Verbindung mit den passenden Bohrungen ist dabei zugleich gewährleistet, daß die Lager nicht seitlich ausweichen, sondern sich nur verschwenken können.

Fig. 6a und b zeigt eine ähnliche Ausführung. Ein zylindrischer Körper 80 ist an gegenüberliegenden Seiten 81 und 82 abgeflacht und von einer Bohrung 83 durchsetzt. Dieser zylindrische Körper ist in Führungen 8k und 85 im Getriebegehäuse bzw. im Deckel schwenkbar gelagert.

Fig. 8 zeigt die Rückseite des Getriebegehäusedeckels 17· Kugelschalenhälft en Zk sind direkt in den Getriebegehäusedeckel 17 eingespritzt und weisen jeweils vier federnde Segmente 26 auf. Aus Fig. 9 geht hervor, daß die beiden Kugelschalenhälften Zk sowohl untereinander als auch mit einem Steckergehäuse 50 über Spritzstege 51 verbunden sind. Diese Kugelschalenhälften 2k werden also in einem Spritzvorgang mit dem Steckergehäuse 50 direkt an den Getriebegehäus'edeckel 17 angespritzt, was fertigungstechnische Vorteile bringt. Gegebenenfalls könnte auch daran gedacht sein, dieses Teil, also die Kugelschalen einschließlich des Steckergehäuses 52 als separates Bauteil zu spritzen und im Getriebegehäusedeckel 17 zu verrasten.

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Insbesondere bei den Ausführungen nach den Fig. 1 bis 3, bei denen der Axialschub S am Getriebegehäuse 12 gefangen wird, ist eine sehr einfache Befestigung zwischen Getriebegehäuse 12 und Motorgehäuse 10 möglich. Diese Federspangen 60 übergreifen den Rand des Getriebegehäuses 12 und greifen durch eine Aussparung 61 in das Motorgehäuse 10 ein.

In den Fig. 1 bis k sind verschiedene Ausführungen dieser Federspangen gezeigt, wobei der Ausführung nach Fig. 1 der Vorzug gegeben wird, weil da die Federspange 60 symetrisch ausgebildet ist, so daß auf einfache Weise eine Zuführung bei der automatischen Montage dieser Federspangen 60 möglich ist.

Der erfindungsgemäße ¥ischermotor hebt sich von der bekannten Ausführung durch einen deutlichen bes'seren Wirkungsgrad ab. Dies liegt an der besonderen Art der Lagerung sowie der einwandfreien axialen Abstützung, wobei darauf geachtet ist, daß jeweils Materialien mit guten Gleiteigenschaften gegeneinander liegen. Der Motor ist kostengünstig herstellbar, weil zur Herstellung der Kalottenlager 21 bzw. 22 keine zusätzlichen ■Verfahrensschritte notwendig sind.

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Claims

SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH. 7120 Bietigh-eira-Bissingen

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Kübler/Tü 9.12.1977

Patentansprüche:

1. !Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere für ¥ischermotor, V /mit einem topfförmigen Motorgehäuse und einem daran befestigten Getriebegehäuse, in das die mit einer Schneckenverzahnung versehene Welle eines im Motorgehäuse gelagerten Ankers hineinragt und mit einem im Getriebegehäuse gelagerten Schneckenrad kämmt, wobei die Ankerwelle im Getriebegehäuse beidseitig der Schneckenverzahnung in Lagern geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lager (21,22) selbsteinstellend ausgebildet sind.

2. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lager (21,22) um wenigstens eine Achse parallel zur Drehachse des Schneckenrades (13) schwenkbar sind.

3. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lager (21,22) in einer Richtung quer zur Ankerwelle (14) und senkrecht zur Drehachse des Schneckenrades (13) starr fixiert sind, so daß ein Ausweichen der Lager (21,22) im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes der Ankerwelle (14) vom Schneckenrad (13) vermieden ist.

k. Elektrisches Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21 _r 22) wenigstens annähernd im gleichen Abstand von der Eingriffsstelle zwischen Schnecke (16) und Schneckenrad (13) angeordnet s ind.

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5· Elektrisches Antriebsaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21,22) als Kalottenlager ausgebildet sind.

6. Elektrisches Antriebsaggregat nach den Ansprüchen 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kalottenlager (21,22) eine Schale (23₅24) und eine Kugelkalotte (25) aufweist, wobei die Schale (23,24) in Längsrichtung der Ankerwelle (i4) geteilt ist und die eine Hälfte (23) der Schale durch entsprechende Ausformung des Getriebegehäuses (12) und die andere Hälfte (24) Bestandteil eines des G-etriebegehäuses verschließenden Deckels (17) ist.

7. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (24) der Schale ein Kunststoffteil ist, welches an den G-etriebec eokel (17) angespritzt ist.

8. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß die KunststoffSchalenhälfte (24) mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise mit der Kunststoffisolation für Kontaktfedern bzw. einem Steckergehäuse (50) an den Deckel (17) des G-etriebegehäuses (12) über Spritzstege (51 ) verbunden ist.

9. Elektrisches Antriebsaggregat nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (i4) mit ihrem motorseitigen Endabschnitt (30) mit seitlichem Spiel in eine wenigstens annähernd zylinderische Ausbuchtung (31,44) im Motorgehäusedeckel (11) hineintaucht.

10.Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß auf den motorseitigen Endabschnitt (30) der Ankerwelle (i4) eine Kunststoffkappe (43) aufgestülpt ist, die sich am Boden der Ausbuchtung (44) im Motorgehäusedeckel (11) abstützt.

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. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch'gekennzeichnet, daß zum Ausgleich des Axialspiels die Ankerwelle (i4) in der Kunststoffkappe (43) in Längsrichtung geführt und
federnd abgestützt ist.

12.Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkappe (43) fest auf den Endabschnitt (30) der Ankerwelle (i4) aufgepreßt ist und zum Axialspielausgleich auf die andere Stirnseite der Ankerwelle (14) ein Federelement (42,47) einwirkt.

13»Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Federelement einen keilförmigen Schieber
(47) aufweist, der quer zur Längsrichtung der ¥elle (14) im Getriebegehäuse (12) geführt und über ein Federelement (42) abgestützt ist.

14.Elektrisches Antriebsaggregat nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (14) mit ihrem motorseitigen Endabschnitt (30) mit seitlichem Spiel
in eine Bohrung (31) einer Einstellschraube (32) hineinragt,
die am Motorgehäusedeckel (11) einstellbar festgelegt ist.

15»Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere nach wenigstens

einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (1O) am Getriebegehäuse (12) mittels mehrerer
Federspangen (60) festgelegt ist, die zum einen den Getriebegehäuserand übergreifen und zum anderen in Aussparungen (61)
des Motorgehäuses (1O) eingreifen.

16.Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Federspangen (60) symmetrisch ausgebildet sind,

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