DE4137607C2 - Einrichtung zum axial spielfreien Positionieren einer Motorausgangswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein eine Einrichtung zum axial spielfreien Positionieren einer Motorausgangswelle gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 gewürdigten DE 38 15 356 A1 und insbesondere eine Einrichtung, die die axiale Bewe­ gung des Rotors minimiert und mechanische Geräusche verhin­ dert, die durch die Reibung und das Spiel der Motoraus­ gangswelle verursacht werden, indem die Motorausgangswelle in axialer Richtung exakt positioniert wird.

Bisher wird im allgemeinen die axiale Bewegung einer Motor­ ausgangswelle durch Verwendung einer Mutter, einer Schraube, deren Spitze zu einer bestimmten Form bearbeitet ist, und einer Stahlkugel eingestellt, wobei der Motor in einem Zu­ stand rotiert, in dem die Schraube in Kontakt mit einem Ende der Abgabewelle des Motors liegt, wobei die Schraube durch Anziehen der Mutter an einer Stelle befestigt wird, an der keine Belastung auftritt und die axiale Bewegung der Welle minimiert ist. Die Einstellmethode der axialen Bewe­ gung der Motorausgangswelle erfordert nicht nur eine hohe Geschicklichkeit beim Fixieren der Schraube und der Mutter, sondern auch verhältnismäßig viel Zeit.

Zur Lösung dieser Probleme ist in der JP 61-56 701 B2 ein Verfahren zur Posi­ tionierung einer Motorausgangswelle offenbart.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des wesentlichen Teils eines Lagers zur Erläuterung eines herkömmlichen Verfahrens zum Positionieren einer Motorausgangswelle.

In Fig. 3 ist ein Schneckenrad in einem unteren Teil (nicht dargestellt) eines Getriebegehäuses 31 untergebracht, und eine Motorausgangswelle 32, die mit einer Schnecke ver­ sehen ist, welche mit dem Schneckenrad kämmt, wird von einem Lagervorsprung 33 gehalten, der radial nach innen in das Getriebegehäuse 31 vorsteht.

An der Spitze der Motorausgangswelle 32 ist ein konischer Vorsprung 34 angeformt, der in Richtung eines hohlen Teils 35 vorsteht, der von dem Getriebegehäuse 31 und dem Lager­ vorsprung 33 begrenzt ist. In dem hohlen Teil 35 ist ein Injektionskanal 36 ausgebildet, der die Innenseite und die Außenseite des hohlen Teils 35 miteinander verbindet.

Eine Düse 37 einer Einspritzformeinrichtung zum Ein­ spritzen eines Kunststoffs 38 wird mit dem Kanal 36 ver­ bunden, um Kunststoff 38 in den hohlen Teil 35 zu inji­ zieren. Der Kunststoff 38, beispielsweise Polyacetalharz, wird mit einer geringeren Geschwindigkeit als der normalen Einspritzgeschwindigkeit injiziert. Nachdem der Kunststoff 38 in den hohlen Teil 35 eingespritzt ist, ist der Kunst­ stoff 38 zur Hälfte erstarrt, um eine Hautschicht 39 zu bilden. Auf diese Weise ist verhindert, daß der Kunst­ stoff 38 durch einen Spalt 40 zwischen der Motorausgangs­ welle 32 und dem Lagervorsprung 33 austritt.

Danach wird der Kunststoff mit einem erhöhten Injektions­ druck eingeführt, kühlt ab und erhärtet, um einen geeigneten Spalt zwischen dem konischen Vorsprung 34 der Motorausgangs­ welle 32 und dem Kunststoff 38 auszubilden.

Da der Einspritzdruck erst dann erhöht wird, nachdem die Hautschicht 39 des zuerst injizierten Kunststoffs 38 abge­ kühlt und erhärtet ist, ist verhältnismäßig viel Zeit und Arbeit erforderlich, und der Einspritzdruck oder die Ein­ spritztemperatur müssen präzise gesteuert werden.

Wenn zudem während des ersten Einspritzvorgangs keine ein­ wandfreie Hautschicht 39 ausgebildet wird, kann der Kunst­ stoff 38 aus dem Zwischenraum zwischen der Motorausgangs­ welle und dem Lager 33 ausfließen.

Außerdem ist eine äußerst aufwendige Einstellung erforder­ lich, um mit der erforderlichen Genauigkeit die relativen Positionen des in den hohlen Teil 35 injizierten Kunst­ stoffs 38 und des konischen Vorsprungs 34 der Motorausgangs­ welle 32 einzustellen, sowie hinsichtlich des Rotations­ spaltes zwischen diesen Teilen.

In der DE 38 15 356 A1, die im Oberbegriff des Patentanspruches 1 gewürdigt ist, wird ein Axialspielausgleich dadurch er­ zielt, daß der Schenkel eines Halters, gegen den die Lager­ kugel gedrückt wird, keilartig an einer gegenüber einer Ra­ dialebene der Schneckenwellenachse schwach geneigten Keil­ führungsfläche des Gehäuses anliegt.

In der EP 00 88 888 A1 soll in einem Wälzlager eine selbstaus­ richtende Lagerung erzielt werden, indem in einem großen Be­ reich der Ausrichtung gleichbleibende axiale Rückstellkräfte erzeugt werden. Ein auf einer Welle im Festsitz angeordnetes Kugellager umfaßt einen Kugel-Außenring, der von einem Man­ tel auselastischem Material umgeben ist, welcher axialge­ richtete Vorsprünge mit geneigt zur Mittelachse des Kugel­ lagers verlaufenden Stirnflächen aufweist. Diese Vorsprünge stützen das Kugellager axial gegen eine Radialfläche ab und verbiegen sich beim Einpressen. Es wirkt dabei im gesamten Biegebereich eine annähernd gleiche axiale Rückstellkraft auf die Seitenfläche des Kugellagers, wodurch innere Ver­ spannungen des Lagers vermieden werden und eine Selbstaus­ richtung erzielt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die anhand der Fig. 3 erläuterten Probleme zu lösen. Es soll eine Vorrichtung zur genauen einfachen und sicheren Positio­ nierung einer ein Schneckengetriebe antreibenden Ausgangs­ welle eines Elektromotors angegeben werden, die kein axiales Spiel zwischen der Motorausgangswelle und deren Lagern her­ vorruft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Gemäß Patentanspruch 1 umschließt der in einem hohlen Teil des Getriebegehäuses aufgenommene Lagerhalter das Radial­ lager und die Stahlkugel und weist in Richtung des Bodens des hohlen Teils vorstehende Vorsprünge auf. Die gehärtete Füllmasse fixiert den Lagerhalter im hohlen Teil, wobei durch die gehärtete Füllmasse, die den Raum zwischen dem Halter und der Wandung des hohlen Teils ausfüllt und den Halter umschließt sowie auch an dessen Vorsprünge angreift und damit eine feste Einpassung bewirkt, ein axiales Spiel verhindert wird.

Vorzugsweise ist ein Dichtungsvorsprung für die Füllmasse am Umfang des Lagerhalters angeformt und die Füllmasse besteht aus einem Kunststoff, der nach dem Einfüllen erhärtet.

Außerdem ist vorzugsweise ein Inspektionsloch zum Einstellen der Position des Lagerhalters und zur Überprüfung, ob der Kunststoff vollständig eingebracht ist, am Boden des hohlen Teils vorgesehen.

Um die richtige Positionierung für eine axial spielfreie Fixierung des Halters in der Masse zu erzielen, kann durch das Inspektionsloch z. B. ein Stift eingeführt werden und der Lagerhalter an eine Stelle verrückt werden, an der kein axiales Spiel auftritt. Dann wird die Masse eingefüllt, bis sie aus dem Inspektionsloch ausfließt. Ist die Masse hart, ist der Halter in dieser zuvor mittels des Stiftes einge­ stellten axial spielfreien Stellung durch die Masse fixiert.

Alternativ oder zusätzlich kann die Einstellung der axial spielfreien Stellung mittels Einstellvorsprüngen auf beson­ ders vorteilhafte Weise erfolgen, wobei die Durchbiegung der Vorsprünge beim Drücken gegen den Boden des hohlen Teils ausgenutzt wird, um eine axial spielfreie Positionierung sicherzustellen. In dieser Stellung wird wiederum die Füll­ masse eingespritzt, die nach Erhärten wiederum den Lagerhal­ ter in dieser Stellung fixiert. Das Inspektionsloch kann bei dieser Lösung entfallen.

Mit dieser einfachen Einrichtung kann die Motorausgangswelle exakt in axialer Richtung eingestellt werden, wobei um diesen Abschnitt kein Spiel entsteht.

Gemäß der Erfindung können daher mechanische Geräusche durch die Motorausgangswelle, die Lager und dergleichen vermieden werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen. Dabei zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrich­ tung zum Positionieren der Motorausgangswelle;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Lagers der Motorausgangswelle und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des wesentlichen Teils eines Lagers zur Erläuterung des her­ kömmlichen Verfahrens zum Positionieren der Motorausgangswelle.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Motors und Untersetzungsgetriebes zur Erläuterung der erfindungsge­ mäßen Einrichtung zur Positionierung der Motorausgangs­ welle. Fig. 2A bis 2B sind Querschnittsansichten des Lagers der Motorausgangswelle.

In Fig. 1 bezeichnen das Bezugszeichen 1 einen eigentlichen Motor, der mit einer Untersetzungsgetriebeeinheit 2 ver­ bunden ist, und 3 einen Rotor, mit dem eine Motorausgangs­ welle 4 verbunden ist. Die Motorausgangswelle 4 ist durch drei Lager 5, 5′ und 5′′ gehalten (beispielsweise Radial­ lager). Auf der Motorausgangswelle 4 ist eine Gewinde­ schnecke 6 ausgebildet, mit der ein Schneckenrad 7 kämmt. Eine Ausgangswelle 8 erstreckt sich von der Mitte des Schneckenrades 7 und ist beispielsweise mit einem Auto­ scheibenwischer verbunden. Ein Ende der Motorausgangswelle 4 ist von einer Stahlkugel 9 gehalten, und die Stahlkugel 9 und das Lager 5 sind in den Lagerhalter 22 eingeschlossen und fest darin eingesetzt. Indem die äußere Umfangsfläche des Lagers 5 rund oder kugelig ausgebildet ist, kann eine ge­ ringfügige Fehlausrichtung der Motorausgangswelle 4 auto­ matisch eingerichtet werden. Ein hohler Teil 10 befindet sich zwischen dem Lagerhalter 22 und dem Getriebegehäuse 17. Einzelheiten des hohlen Teils 10 werden weiter unten anhand Fig. 2A erläutert.

Innerhalb eines Motorgehäuses 16 des eigentlichen Motors 1 befinden sich ein Magnet 11, ein Kommutator 12 und Bürsten 13, die in der Figur dargestellt sind, um als Standard-Gleichstrommotor zu arbeiten.

Nachfolgend wird der Lagerhalter 22 mit Bezug auf Fig. 2A näher beschrieben.

Der Lagerhalter 22 hat einen abdichtenden Vorsprung 24 an seinem Rand, der verhindert, daß die Fülleinlage bzw. Füll­ masse aus dem Spalt zwischen dem Umfang des Lagerhalters 22 und dem Getriebegehäuse 17 austritt. Stützarme 25 stehen von dem Boden des Lagerhalters 22 vor. Vier Stützarme 25 sind beispielsweise vorgesehen, um eine relative Drehung des Lagerhalters 22 und der Fülleinlage 23 zu verhindern, nachdem die Füllmasse 23 auf die weiter unten näher be­ schriebene Weise eingeführt und erhärtet ist.

Ein Inspektionsloch 27 ist andererseits im wesentlichen in der Mitte des Bodens 26 des hohlen Teils 10, in den der Lagerhalter 22 eingesetzt ist, ausgebildet, während sich ein Fülloch 28 an dem oberen Teil des hohlen Teils 10 befindet, wie Fig. 2 zeigt.

Die axiale Kraft, die auf ein Ende der Motorausgangswelle 4 ausgeübt wird, wird von der Stahlkugel 9′ aufgenommen. Die axiale Kraft, die auf das andere Ende der Motorausgangs­ welle 4 ausgeübt wird, wird von der Stahlkugel 9 aufge­ nommen, die in dem Lagerhalter 22 angeordnet ist. Die Radialkraft, die auf die Motorausgangswelle 4 ausgeübt wird, wird von drei Radiallagern 5, 5′ und 5′′ aufgenommen. In diesen Zustand wird der Lagerhalter 22 beispielsweise von einem Stift gedrückt, wodurch der Lagerhalter 22 an einer Stelle positioniert wird, an der kein axiales Spiel auftritt, woraufhin die Füllmasse 23 durch das Einfülloch 28 eingeführt bzw. eingespritzt wird. Die Füllmasse 23 kann wegen des abdichtenden Vorsprungs 24 des Lager­ halters 22 nicht austreten und fließt aus dem Inspektions­ loch 27 über, nachdem sie vollständig eingebracht ist. Die Füllmasse 23 ist aus solchen Kunststoffen ausgewählt, die nach dem Einfüllen erhärten, beispielsweise handelt es sich um ein Zwei-Komponenten-Expoxydharz oder um einen wärmehärtenden Kunststoff. Wenn die Füllmasse 23 erhärtet, ragen die Haltearme 25 in die Füllmasse 23 hinein vor, um eine relative Drehung des Lagerhalters 22 gegenüber der Füllmasse 23 zu verhindern. Da die Füllmasse 23 in einem Zustand injiziert ist und erhärtet, in dem eine Einstellung vorgenommen ist, die axiales Spiel eliminiert, kann der Lagerhalter 22 in einer Position ohne axiales Spiel be­ festigt werden.

Fig. 2B zeigt eine weitere Ausführungsform des Lager­ halters 22. In Fig. 2B ist ein Axialspiel-Einstellvorsprung 29 an der Spitze des Lagerhalters 22 angeformt. Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform wird die Motorausgangs­ welle 4 von den Lagern 5, 51 und 5′′ und den Stahlkugeln 9 und 9′ gelagert. In diesem Zustand stoßen die Axialspiel- Einstellvorsprünge 29 an den Boden 26 des hohlen Teils 10 an, um sich zu krümmen, wodurch das axiale Spiel der Motor­ ausgangswelle eliminiert ist. Danach wird der Lagerhalter 22 in dieser Position ohne axiales Spiel von der Füllmasse 23 befestigt, die durch das Einfülloch 28 eingespritzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist kein Inspektionsloch 27 vorgesehen.

Der Durchmesser der Axialspiel-Einstellvorsprünge 29 ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß die Vorsprünge bei einer Kraft ausbeulen bzw. sich krümmen, die kleiner ist als die beim tatsächlichen Betrieb ausgeübte Axial­ kraft. Infolgedessen variiert der Durchmesser der Axial­ kraft-Vorsprünge 29 in Abhängigkeit von dem Material des Lagerhalters 22.

Fig. 2C zeigt eine weitere Ausführungsform des Lager­ halters 22. In Fig. 2C springen Haltearme 25 von dem Boden des Lagerhalters 22 vor, wobei Axialspiel-Einstell­ vorsprünge 29 an deren Spitzen angeformt sind. Beispiels­ weise sind 4 Haltearme 25 vorgesehen, die die relative Drehung des Lagerhalters 22 gegenüber der Füllmasse 23 verhindern, nachdem diese auf die weiter unten beschriebene Weise eingefüllt und erhärtet ist. Die Axialspiel-Einstell­ vorsprünge 29 werden verwendet, um das Axialspiel der Mo­ torausgangswelle 4 zu eliminieren, indem die Vorsprünge 29 gegen den Boden 26 des hohlen Teils 10 anstoßen und sich krümmen. Der Durchmesser der Axialspiel-Einstellvorsprünge 29 ist auf einen solchen Wert eingestellt, daß sich diese bei einer Kraft verbiegen, die kleiner ist als die im tatsäch­ lichen Betrieb ausgeübte Axialkraft. Infolgedessen variiert der Durchmesser der Axialspiel-Einstellvorsprünge 29 in Abhängigkeit von dem Material des Lagerhalters 22.

Der Durchmesser der Haltearme 25 ist andererseits auf einen Wert eingestellt, der größer ist als derjenige der Axial­ spiel-Einstellvorsprünge 29, d. h. auf einen solchen Wert, daß die Haltearme 25 durch die beim tatsächlichen Betrieb ausgeübte Axialkraft kaum verbogen werden. Auf diese Weise absorbiert der Teil der Axialspiel-Einstellvorsprünge 29, der aus einem Vorsprung besteht, das Axialspiel, wenn dieser sich verbiegt, während der Teil des Haltearms 25 desselben Vorsprungs die Drehung des Lagerhalters 22 durch seine Starrheit bzw. Festigkeit verhindert.

Die Füllmasse 23 wird durch das Einfülloch 28 in einem Zustand injiziert, in dem die Axialspiel-Einstellvor­ sprünge 29 gegen den Boden 26 des Lagerhalters 22 an­ stoßen und sich verbiegen. Die Füllmasse 23 wird durch die abdichtenden Vorsprünge 24 des Lagerhalters 22 am Austritt gehindert und fließt aus dem Inspektionsloch 27 nach vollständiger Füllung über. Die Füllmasse wird aus solchen Kunststoffen bzw. Kunstharzen ausgewählt, die nach dem Einfüllen erhärten. Wenn die Füllmasse 23 erhärtet ist, wird der Lagerhalter 22 in seiner Position gehalten, womit axiales Spiel der Motorausgangswelle 4 verhindert ist.

Fig. 2D zeigt eine weitere Ausführungsform des Lagerhalters. Bei dieser Ausführungsform sind die Verriegelungshalterarme 25 und die Axialspiel-Einstellvorsprünge 29 unabhängig von­ einander als getrennte Vorsprünge ausgebildet. Beispiels­ weise sind vier Haltearme 25 vorgesehen, und ein Axial­ spiel-Einstellvorsprung 29 befindet sich in der Mitte des Lagerhalters 22 (in der Mitte der vier Haltearme 25). Bei dieser Ausführungsform ist ein Inspektionsloch 27 vorge­ sehen, und zwar nicht in der Mitte des Bodens 26 des hohlen Teils 10, sondern an der dem Ein­ fülloch 28 gegenüberliegenden Seite des Bodens 26, um zu verhindern, daß die Axial­ spiel-Einstellvorsprünge 28 das Inspektionsloch 27 beein­ trächtigen.

Claims (8)

1. Einrichtung zum axial spielfreien Positionieren einer Motorausgangswelle (4) für einen Elektromotor mit einem Schneckenuntersetzungsgetriebe (2), welches die Drehung der Motorausgangswelle (4) überträgt, umfassend ein Getriebegehäuse (17) das einen hohlen Teil (10) aufweist, wobei das Getriebegehäuse (17) eine Schnecke (6), die mit der Motorausgangswelle (4) verbunden ist, und ein Schneckenrad (7), welches mit der Schnecke (6) kämmt, sowie ein Ende der Motorausgangswelle (4) aufnimmt, wobei der hohle Teil (10) zur Lagerung der Motorausgangswelle (4) einen Lagerhalter (22), ein Radiallager (5) sowie eine Stahlkugel (9) als Axiallager aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerhalter (22) das Radiallager (5) und die Stahlkugel (9) umschließt sowie Vorsprünge aufweist, die in Richtung des Bodens (26) des hohlen Teils (10) vorstehen, und daß eine Füllmasse (23) durch ein Einfülloch (28) an dem hohlen Teil (10) in dieses eingefüllt ist, den freien Raum zwischen Lagerhalter (22) und hohlem Teil (10) vollständig ausfüllt und zur Fixierung des Lagerhalters (22) erhärtet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge als Haltearme (25) ausgebildet sind, um eine relative Drehung des Lagerhalters (22) gegenüber der Füllmasse (23) zu verhindern.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge zur axial spielfreien Einstellung der Motorausgangswelle (4) vor dem Einfüllen der Füllmasse (23) am Boden (26) des hohlen Teils (10) anstoßen und sich dabei verbiegen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge sowohl als Haltearme (25) ausgebildet sind, um die relative Drehung des Lagerhalters (22) gegenüber der Füllmasse (23) zu verhindern als auch als Einstellvorsprünge (29) ausgebildet sind, um die Motorausgangswelle (4) so einzustellen, daß ihr axiales Spiel vor dem Einfüllen der Füllmasse (23) eliminiert ist, indem diese Vorsprünge am Boden (26) des hohlen Teils (10) anstoßen und sich dabei verbiegen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge zum einen Vorsprünge aufweisen, die als Haltearme (25) zur Verhinderung einer relativen Drehung des Lagerhalters (22) gegenüber der Füllmasse (23) ausgebildet sind, und zum anderen Vorsprünge (29) aufweisen, die zur axial spielfreien Einstellung der Motorausgangswelle (4) vor dem Einfüllen der Füllmasse (23) am Boden (26) des hohlen Teils (10) anstoßen und sich dabei verbiegen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dichtungsvorsprung (24) am Umfang des Lagerhalters (22) ausgebildet ist, um ein Ausfließen der Füllmasse (23) zu verhindern.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmasse (23) aus einem Kunststoff besteht, der nach dem Einfüllen erhärtet.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inspektionsloch (27) an dem Boden (26) des hohlen Teils (10) ausgebildet ist, um die Position des Lagerhalters (22) einzustellen und um zu sehen, ob die Füllmasse (23) vollständig eingefüllt ist.