DE4218167A1 - Motor mit reduziergetriebe - Google Patents

Motor mit reduziergetriebe

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Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe sowie Ver­ besserungen bei einem Drucklager beispielsweise im Antrieb eines Scheibenwischers für ein Kraftfahrzeug.
Allgemein ist es bei Wischereinrichtungen für Scheiben von Motorfahrzeugen und dergleichen erforderlich, den Drehzahl des Motors zu reduzieren wofür ein Schnek­ ken-Reduziergetriebe in der Wischerantriebsvorrichtung verwendet wird. Der Motor und das Reduziergetriebe sind so angeordnet, daß der Motor am vorderen Ende einer Motorwelle vorgesehen ist mit einer Schnecke und einem mit dieser in Eingriff stehenden Schneckenrad, wobei die Drehzahl der Motorwelle durch die Schnecke und das Schneckenrad bei der Übertragung auf eine Wischer-Welle reduziert wird.
Wenn der Motor mit dem Reduziergetriebe bei dieser Ausführungsform mit der Wi­ schereinrichtung gekoppelt ist, wirkt eine Schubkraft in axialer Richtung auf die Mo­ torwelle in der Zeit der Umkehrung des Wischerblattes. Bei konventionellen Motoren mit Schnecken-Reduziergetrieben sind daher Drucklager an Endabschnitten in axialer Richtung der Motorwelle vorgesehen.
So ist ein Drucklager bekannt, bei dem Harz im Lagerbehälter eingefüllt ist, wie in der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 54-67 611 beschrieben ist. Das japani­ sche Gebrauchsmuster Nr. 56-35 534 zeigt ein Drucklager, bei dem Federplatten ver­ wendet werden. In einem weiteren japanischen Gebrauchsmuster Nr. 57-1 97 754 sind schwingungsabsorbierende Elemente beschrieben.
Bei dem Drucklager, bei welchem Harz im Lagerbehälter eingefüllt ist, muß jedoch die Druckeinstellung durch Auffüllen von Harz durchgefüllt werden, was jedoch auf­ wendig und schwierig ist. Wenn ferner das Harz durch die Druckkraft verschleißt, tritt ein Druckabfall ein.
Bei dem Drucklager, das Dämpfer in Form von Federplatten verwendet oder schwin­ gungsabsorbierende Elemente, ist es notwendig, anfangs eine bestimmte Verschie­ bung oder Versetzung des Dämpfers vorzusehen im Hinblick auf Dimensionsfehler verschiedener Teile in Schubrichtung. Als Folge hiervon werden Vorbelastungen oder Vorspannungen durch die Dämpfer, d. h. die Federplatten oder die schwingungs­ absorbierenden Elemente und dergleichen erhöht, wodurch der Abfall oder Verlust des Motors in einer Anfangsstufe vergrößert wird. Das heißt, um wirksam die hohe Schubkraft, die in axialer Richtung der Motorwelle zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes wirkt, wirksam zu mäßigen, ist es erforderlich, Dämpfer mit hoher Elastizität zu verwenden. Werden jedoch solche Dämpfer verwendet, so wirken sie auf die drehende Motorwelle mit hohen Kräften selbst im Falle einer kleinen Ver­ setzung, wodurch die Vordrücke oder Vorbelastungen auf die Motorwelle hoch werden, so daß der Abfall des Motors stark wird.
Um die Vorbelastungen der rotierenden Motorwelle aufgrund der Dämpfer zu reduzie­ ren, sollte die Größe der Versetzung der Dämpfer in der Anfangsstufe auf niedrige Werte eingestellt werden. Zu diesem Zweck müssen jedoch die Abmessungen der verschiedenen Teile des Motors genau eingehalten werden.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Drucklager für einen Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe vorzusehen, durch welches der Abfall (loss) des Motors in einer Anfangsstufe niedrig gehalten werden kann und wirksam die Schubkraft in Richtung des Schubes gemildert werden kann ohne besonders die Genauigkeit der Abmessungen von Teilen des Motors zu verbessern.
Die Schublager im Motor mit dem Schnecken-Reduziergetriebe nach der Erfindung sind so aufgebaut, daß in dem Motor mit dem Reduziergetriebe eine Schnecke an einem Ende einer drehbaren Welle vorgesehen ist. Ein Schneckenrad steht in Eingriff mit der Schnecke. Die Drehzahl der Welle wird reduziert und auf die Last übertragen.
Dieser Motor ist erfindungsgemäß mit einer Mehrzahl von elastischen Elementen mit unterschiedlicher Elastizität versehen, die an Endabschnitten in Axialrichtung der drehbaren Welle angeordnet und so positioniert sind, daß wenigstens ein elastisches Element, das eine niedrigere Elastizität hat, die drehbare Welle ohne Last beauf­ schlagt, während eine Schubkraft der rotierenden Welle unter Last auf das elastische Element mit der niedrigeren Elastizität wirkt und diese Schubkraft danach auch auf das elastische Element mit der höheren Elastizität wirkt.
Das elastische Element mit der niedrigeren Elastizität wirkt somit auf die drehbare Welle als Vordruck oder Vorlast, so daß die Versetzung (displacement) des elasti­ schen Elementes auf einen relativ hohen Wert eingestellt werden kann, weshalb eine hohe Genauigkeit in den Abmessungen der Teile der Vorrichtung nicht erforderlich ist. Ferner wirkt nur die elastische Kraft des elastischen Elementes mit der niedrige­ ren Elastizität in der Stufe, in der die Schubkraft der drehbaren Welle niedrig ist, so daß eine Zunahme des Abfalls des Motors (Motorleistung) verhindert werden kann.
In der Stufe, in der die Schubkraft von der rotierenden Welle zunimmt, wirkt auch die elastische Kraft des elastischen Elementes mit der höheren Elastizität auf die Welle, so daß auch eine hohe Schubkraft gut aufgenommen werden kann.
Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen in allen Figuren bezeichnet sind.
Es zeigen:
Fig. 1 einen vergrößerten Teilschnitt des Drucklagers des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der verwendeten Dämpfer­ einheit;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe;
Fig. 4 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Dämpferver­ setzung und der Dämpferkraft darstellt; und
Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt einer anderen Ausführungsform des Schublagers des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe.
In der z. B. in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bilden die Schublager des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe nach der Erfindung die Schublager einer Wischervorrichtung, weshalb der Motor nachfolgend als Wischermotor bezeichnet wird. Eine drehbare Welle 2 des Wischermotors 1 ist an einem Endabschnitt in axialer Richtung vorgesehen und drehbar gelagert in einem Radiallager 8 sowie einem Radial­ lager 9, das in einem Zwischenabschnitt der Welle angeordnet ist. Der Wischermotor 1 ist mit einem Motorgehäuse 3 versehen und ein vorderer Endabschnitt der Welle 2 ist in einem Getriebegehäuse 4 untergebracht. Das Getriebegehäuse 4 ist in Reihe mit dem Motorgehäuse 3 angeordnet und an diesem befestigt, und der vordere End­ abschnitt der drehbaren Welle 2 ist in das Getriebegehäuse 4 eingeführt und an der offenen Seite durch das Radiallager 9 gelagert. Am vorderen Endabschnitt der Welle 2 ist eine Schnecke 5 ausgebildet und ein Schneckenrad 6 steht in Eingriff mit der Schnecke 5. Das Schneckenrad 6 ist über eine Ausgangswelle 7 und einen nicht gezeigten Verbindungs-Mechanismus mit einer Wischer-Welle verbunden, die ihrer­ seits mit einem Wischer-Blatt verbunden ist.
In dieser Ausführungsform sind ein erstes Drucklager 10 und ein zweites Drucklager 20 an entgegengesetzten Enden der Welle 2 vorgesehen, wobei das erste Drucklager 10 zwischen der Welle 2 und dem Getriebegehäuse 4 und das zweite Drucklager 20 zwischen der Welle 2 und dem Motorgehäuse 3 eingebaut ist, wodurch die in axialer Richtung der Welle 2 wirkende Schubkraft durch die beiden Drucklager 10 und 20 aufgenommen werden kann.
Das zweite Drucklager 20 besteht aus einem Lagermetall und wenigstens einer Kugel und es ist zwischen der Stirnfläche der Welle 2 und dem Motorgehäuse 4 angeord­ net. Wie die Fig. 1 und 2 im Detail zeigen, ist das erste Schublager 10 mit einem Kunststoff-Aufnehmer 11 versehen, der in Form einer im wesentlichen zweistufigen Scheibe ausgebildet ist, ferner mit einem zylindrischen ersten Dämpfer 12 und einem scheibenförmigen zweiten Dämpfer 13. Im Zentrum einer ersten Hauptfläche des Aufnehmers 11 ist ein runder lochförmiger konkaver Abschnitt 14 vertieft in einem koaxialen Kreis ausgebildet und in der anderen Hauptfläche ist ein kurzer säulenförmi­ ger konvexer Abschnitt 15 (z. B. zylindrischer Ansatz) vorstehend in einem koaxialen Kreis ausgebildet. Ein kugelförmiger Abschnitt 2a am vorderen Abschnitt oder Ende der Welle 2 liegt an dem konkaven Abschnitt 14 an und der erste Dämpfer 12 ist gekoppelt mit der äußeren Umfangsfläche des konvexen Abschnittes 15.
Der erste Dämpfer 12 besteht aus einem Gummimaterial mit niedriger Härte und niedriger Elastizität. Der zweite Dämpfer 13 besteht aus einem Gummimaterial mit hoher Härte und einer höheren Elastizität als der erste Dämpfer 12. Der zweite Dämpfer 13 ist in einen zylindrischen hohlen Abschnitt des ersten Dämpfers 12 eingesetzt und ein Zwischenraum 16 ist gebildet zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des konvexen Abschnittes oder Ansatzes 15 des Aufnehmers 11 und dem zweiten Dämpfer 13.
Das heißt, wie Fig. 4 zeigt, in einer Stufe, in welcher das erste Drucklager 10 in einen Lagermontageabschnitt 17 des Getriebegehäuses 4 eingebaut ist, und in einer Stufe oder einem Zustand, in der die Schubkraft von der rotierenden Welle 2 niedrig ist (wenn die Verschiebung oder Versetzung des ersten Dämpfers 12a beträgt), wirkt nur die elastische Kraft des ersten Dämpfers 12, dessen Elastizität geringer ist, auf die Welle 2, wie in Fig. 4 mit der Kurve P1 dargestellt ist.
Wenn dann die Schubkraft der Welle 2 eine vorgegebene Kraft übersteigt, verschwin­ det der Zwischenraum 16 und die Dämpferversetzung oder Zusammendrückung ändert sich von a zu b, wobei dann die elastischen Kräfte des ersten Dämpfers 12 und des zweiten Dämpfers 13, der eine höhere Elastizität hat, auf die Welle 2 wirken, wie in Fig. 4 durch die Kurve P2 dargestellt ist.
Nachdem das erste Drucklager 10 in den Montageabschnitt 17 des Getriebegehäuses 4 eingebaut ist und wenn die Welle 2 in das Motorgehäuse 3 und das Getriebgehäuse 4 eingebaut ist, wirkt die Dämpferkraft P1 in axialer Richtung der Welle 2 als Vor­ kraft oder Vorbelastung. Die Neigung der Dämpferkraft zur Versetzung des Dämpfers ist jedoch klein, so daß die Streuung der Versetzungs-Werte beim Zusammenbau über einen weiten Bereich vorgesehen werden können, weshalb es nicht erforderlich ist, die Genauigkeit in den Abmessungen des Motorgehäuses 3, des Getriebegehäuses 4, der Welle 2 und dergleichen zu erhöhen. Unter normaler Last wirkt nur diese Vorlast des ersten Dämpfers 12, so daß eine Erhöhung des Abfalls des Motors (bzw. der Motorleistung oder Motordrehzahl) verhindert werden kann. Wenn andererseits die hohe Schubkraft in Schubrichtung auf die Welle wirkt zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes, wirken beide elastischen Kräfte nämlich die des ersten Dämpfers 12 und die des zweiten Dämpfers 13 auf die Welle 2, wie durch die Kurve P2 in Fig. 4 dargestellt ist, so daß auch die hohe Schubkraft, die zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes wirkt, gut aufgenommen werden kann.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Vorrichtung beschrieben.
Wenn der Motor 1 rotiert, wird das Drehmoment über die Welle 2 und die Schnecke 5 auf das Schneckenrad 6 übertragen, das in Gegenuhrzeigerrichtung (bezogen auf Fig. 3) gedreht wird und weiterhin auf die Ausgangswelle 7, die mit dem Schnek­ kenrad 6 gekoppelt ist. Wenn die Ausgangswelle 7 in Drehung versetzt wird, wird diese Drehung in die hin- und hergehende Bewegung eines Wischerarmes umgeformt mittels einer Kurbelwelle, einer Verbindungsstange, eines Gestänges und einer Wischer-Welle, die nicht dargestellt sind, wodurch infolge dieser hin- und hergehen­ den Bewegung der nicht gezeigte Wischerarm dem nicht gezeigten Wischerblatt die Wischbewegung gibt. In dieser Zeit wirkt die Schubkraft, die auf das Schublager 20 zugerichtet ist, auf die Welle 2 als Reaktion auf die Last und die von der Welle 2 vom Dämpfer aufgenommene Schubkraft ist nur die Vorkraft des ersten Dämpfers 12.
Dann zum Zeitpunkt der Umkehrung (der Wischerbewegung) wird das Schneckenrad 6 von der Seite der Last aus gedreht infolge der Trägheitskräfte des Wischerblattes und des Wischerarmes. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Schubkraft in der axialen Richtung, die infolge des Schneckenrades 6 die drehbare Welle 2 augenblicklich abwärts bewegt (bezogen auf Fig. 3), auf die Welle 2. Diese Schubkraft kann jedoch sehr wirksam durch die beiden elastischen Kräfte des ersten Dämpfers 12 und des zweiten Dämpfers 13 aufgenommen werden. In diesem Fall, da der zweite Dämpfer 13 aus dem Gummimaterial mit hoher Härte gebildet ist, kann die hohe Schubkraft wirksam absorbiert werden bei einer nur leichten Versetzung oder Zu­ sammendrückung des Dämpfers.
Fig. 5 zeigt im Schnitt das Schublagers des Motors mit dem Schnecken-Reduzierge­ triebe nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform ist ein zylindrischer erster Dämpfer 18 vorgesehen, dessen Durchmesser kleiner ist als die des ersten Dämpfers 12 nach Fig. 2, sowie als zweiter Dämpfer ein O-Ring 19, dessen Härte höher ist als die des ersten Dämp­ fers 18, und der konvexe Abschnitt 15 oder Ansatz des Aufnehmers 11 ist in den hohen Innenraum des ersten Dämpfers 18 eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wirkt in der Stufe, in der die Schubkraft der Welle 2 niedrig ist (Maß a in Fig. 4) nur die elastische Kraft P1 des ersten Dämpfers 18 auf die Welle 2, während in der Stufe, in der die Schubkraft die vorgegebene Kraft übersteigt (Maß b in Fig. 4) und dann weiterhin wirken beide elastischen Kräfte der Dämpfer 18 und 19 (Kraft P2 in Fig. 4) auf die Welle 2. Infolgedessen kann ebenso wie bei der ersten Ausführungsform die Schub-Vorkraft niedrig gehalten werden, so daß auch der Abfall des Motors niedrig gehalten wird. Andererseits kann zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes infolge der kleinen Versetzungen des ersten Dämpfers 18 und des zweiten Dämpfers 19 die hohe Schubkraft wirksam aufgenommen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen somit die Drucklager aus einer Mehrzahl von elastischen Elementen, die unterschiedliche Elastizität haben, wobei wenn die Schubkraft niedrig ist, diese nur auf das elastische Element mit der niedri­ geren Elastizität wirkt, während wenn die Schubkraft hoch ist, diese auf das elasti­ sche Element mit der höheren Elastizität wirkt, so daß die hohe Schubkraft wirksam aufgenommen und der Abfall (loss) des Motors bei niedriger Schubkraft niedrig gehalten werden kann.

Claims (11)

1. Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe, wobei eine Schnecke (5) an einem Endabschnitt einer drehbaren Welle (2) vorgesehen ist, mit einem Schneckenrad (6), das in Eingriff mit der Schnecke (5) ist und die Drehzahl der Welle (2) reduziert und auf eine Last übertragen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Mehrzahl von elastischen Elementen vorgesehen ist mit unterschiedlicher Elastizität, die an Endabschnitten in axialer Richtung der Welle (2) angeordnet sind, daß ferner die elastischen Elemente so positioniert sind, daß wenigstens ein elastisches Element mit einer niedrigeren Elastizität die drehbare Welle (2) ohne Last beaufschlagen kann und eine Schubkraft der Welle (2) auf das elastische Element mit niedriger Elastizität unter der Last wirkt und daß diese Schubkraft danach auch auf das elastische Element mit der höheren Elastizität wirkt.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemen­ te ein Drucklager bilden, das zwischen dem Endabschnitt in axialer Richtung der drehbaren Welle 2 und einem Getriebegehäuse 4 eingebaut ist.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element mit der niedrigeren Elastizität aus einem ersten Dämpfer (12, 18) aus einem elastischen Material gebildet ist, das eine relativ niedrigere Härte hat und daß das elastische Element der höheren Elastizität aus einem zweiten Dämpfer (13, 19) gebildet ist, der aus einem elastischen Material besteht, dessen Elastizität höher ist als die des ersten Dämpfers (12, 18).
4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schublager mit einem Aufnehmer (11) versehen ist, der zwischen den ersten und zweiten Dämpfern einerseits und der rotierenden Welle andererseits eingebaut ist.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zentrum einer ersten Hauptfläche des Aufnehmers (11) eine im wesentlichen kreisförmige Vertiefung (14) ausgebildet ist und daß an der anderen Hauptfläche des Aufnehmers (11) ein vorstehender Ansatz (15) ausgebildet ist.
6. Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (2a) der Welle (2) an der konkaven Ausnehmung (14) anliegt und daß der erste Dämp­ fer (12, 18) mit der äußeren Umfangsfläche des konvexen vorstehenden Ansatzes (15) gekoppelt ist.
7. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dämpfer in eine zylindrische Bohrung des ersten Dämpfers (12) eingesetzt ist und daß ein Zwischenraum (16) gebildet ist zwischen dem vorstehenden Ansatz (15) des Aufnehmers (11) und einer diesem gegenüberliegenden Oberfläche des zwei­ ten Dämpfers (13).
8. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (12) zylindrisch und der zweite Dämpfer (13) scheibenförmig ausgebildet ist.
9. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (18) zylindrisch und der zweite Dämpfer (19) in Form eines O-Ringes ausgebildet ist, dessen Härte höher ist als diejenige des ersten Dämpfers (18).
10. Motor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dämpfer (19) mit dem Außenumfang des ersten Dämpfers (18) gekoppelt ist, daß ferner der konvexe vorstehende Ansatz (15) des Aufnehmers (11) in die Bohrung des ersten Dämpfers (18) eingesetzt ist und daß ein Zwischenraum zwischen einem Abschnitt des Aufnehmers (11), der einen großen Durch­ messer hat, und dem zweiten Dämpfer (19) gebildet ist.
11. Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (12, 18) und der zweite Dämpfer (13, 19) aus einem Gummimaterial bestehen.
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