DE4218167C2 - Motor mit Reduziergetriebe - Google Patents

Motor mit Reduziergetriebe

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Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1, welcher beispielsweise für den Antrieb eines Scheibenwischers eines Kraftfahrzeugs bestimmt ist.
Ein Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe der vorstehend genannten Art ist aus DE 38 15 356 A1 bekannt. Dieses Schneckenradgetriebe ist für einen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einer Sitzver­ stellung, bestimmt. Zur Aufnahme von Axialbelastungen der Welle bei unterschiedlichen Lagerreaktionen und Lagerbelastungen ist an beiden Enden der drehbaren Welle je ein Drucklager vorgesehen. Diese Axiallager oder Drucklager sind derart ausgelegt, daß sie eine vorbestimmte Druckbelastung auf die Welle aufbringen. Das Drucklager umfaßt eine Mehrzahl von elasti­ schen Elementen, wobei das eine elastische Element auf elastische Weise eine Druckkraft von der Drehwelle aufnimmt, während das andere elastische Element nur einen Teil einer Lagereinheit bildet, und daher von der Drehwelle keine Druckkraft aufnehmen kann. Da kein Zwischenraum zwischen den elastischen Elementen vorhanden ist, wirkt die Druckkraft immer und gleichbleibend auf die beiden Elemente ein.
Bei Scheibenwischereinrichtungen für Kraftfahrzeuge und dergleichen wird zur Drehzahlreduktion des Betriebsmotors bei der Wischerantriebseinrichtung ein Schnecken-Reduziergetriebe eingesetzt. Der Motor ist am vorderen Ende einer Motorwelle vorgesehen, welche eine Schnecke hat und in Eingriff mit einem Schneckenrad ist, um die Drehzahl der Motorwelle durch die Schnecke und das Schneckenrad bei der Übertragung auf eine Wischerwelle zu reduzieren.
Bei dieser Ausführungsform ist der Motor mit dem Schnecken- Reduziergetriebe mit der Wischereinrichtung gekoppelt, und es wirkt eine Druckkraft in axialer Richtung auf die Motorwelle zum Zeitpunkt der Bewegungsumkehr des Wischerblattes ein. Daher sind Lager an den Endabschnitten in axialer Richtung der Motorwelle üblicherweise vorgesehen.
Aus der offengelegten japanischen Patenschrift Nr. 54-67611 ist ein Drucklager bekannt, welches einen mit Harz gefüllten Behälter umfaßt. Im japanischen Gebrauchsmuster Nr. 56-35534 ist ein Drucklager beschrieben, welches Federplatten umfaßt. In der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 57-197754 sind schwingungsabsorbierende Elemente beschrieben.
Bei dem Drucklager mit einem mit Harz gefüllten Behälter erfolgt die Druckeinstellung durch das Einfüllen des Harzes, was jedoch aufwendig und schwierig ist. Ferner ist Harz bei der Einwirkung der Druckkraft einem Verschleiß ausgesetzt, wodurch sich ein Druckabfall ergibt.
Bei dem Drucklager mit Federplatten oder bei den schwingungs­ absorbierenden Elementen ist zu Beginn ein bestimmter Dämpferweg zum Abgleich von Abmessungstoleranzen der verschiedenen Teile in Druckrichtung erforderlich. Durch diese auf die Federplatten oder die schwingungsabsorbierenden Elemente wirkende Vorbelastung wirkt eine größere Druckkraft ein, so daß der Motor in der Anlaufphase einen Leistungsverlust hat. Um bei einer Motorwelle zum Zeitpunkt der Umkehrbewegung des Wischerblattes in axialer Richtung eine hohe Druckkraft aufnehmen zu können, ist es erforderlich, Dämpfer mit hoher Federkonstante zu haben. Werden jedoch Dämpfer mit hoher Federkonstante eingesetzt, so wirken diese auf die Motorwelle selbst bei einem kurzen Dämpferweg ein, so daß aufgrund der hohen Vorbelastungen auf die Motorwelle eine Leistungsminderung des Motors in Kauf zu nehmen ist.
Aus US 3,170,739 ist eine Lageranordnung bekannt, welche eine Feder umfaßt, die Axialkräfte in beabstandeten Positionen aufnehmen kann. Die Feder wird durch die Axialkraft in eine erste Position bewegt, und ist dann in Kontakt mit einem Widerlager. Die Feder bringt hierbei eine Axialkraft oder Druckkraft auf, welche größer als die Druckkraft der Welle ist, und zwar in Abhängigkeit von den jeweiligen Arbeitspositionen. Änderungen der Federcharakteristik oder der Federkonstante sind nicht beschrieben. Auch übt die Feder eine Druckkraft auf das Ende der Welle aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit einem Schnecken- Reduziergetriebe der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welchem bei geringer Belastung möglichst wenig Verluste auftreten, und bei entsprechenden Belastungen auch hohe Axialkräfte über das Drucklager aufgenommen werden können.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Motor mit einem Schnecken- Reduziergetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bereitgestellt, welche die Merkmale nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Motor wird eine Anordnung mit einer geknickten axialen Lagerkraftkennlinie in Verbindung mit zwei gesonderten Lagerbauelementen erzeugt. Wenigstens ein Drucklager umfaßt bei der Erfindung zwei gesonderte Elemente, einen ersten Dämpfer und einen zweiten Dämpfer. Ferner liegt ein Druckaufnahmeteil gegen ein Wellenende an, welches mit dem ersten Dämpfer mit kleinerer Federkonstante zusammenarbeitet, aber im belastungslosen Zustand einen Zwischenraum zwischen dem Druckaufnahmeteil und dem zweiten Dämpfer vorhanden ist, welcher eine größere Federkonstante hat. Somit ist im Grundzustand eine Druckbelastung auf das Druckaufnahmeteil auf die Drehwelle vorhanden, welche durch die niedrige Federkonstante des ersten Dämpfers bestimmt ist. Hierdurch lassen sich Leistungsverluste beim Antrieb reduzieren. Wenn aber hohe Axialbelastungen auf die Drehwelle einwirken, so kommt das Druck­ aufnahmeteil unter Überwindung des Zwischenraums in Berührungskontakt mit dem zweiten Dämpfer, welcher eine größere Federkonstante hat, so daß dann stärkere Lagerreaktionskräfte erzeugt werden, welche auf das Druckaufnahmeteil wirken. Somit erreicht man bei der erfindungsgemäßen Auslegung, daß in Abhängigkeit von den axialen Belastungsverhältnissen der Drehwelle unterschiedlich große Lagerreaktionskräfte erzeugt werden, und die beiden Dämpfer hierzu hintereinander geschaltet werden können. Wenn beide Dämpfer wirksam sind, ist kein Zwischenraum mehr zwischen dem Druckaufnahmeteil und dem zweiten sowie dem ersten Dämpfer vorhanden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 wiedergegeben.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von bevorzugten Aus­ führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Es zeigen:
Fig. 1 einen vergrößerten Teilschnitt eines Drucklagers eines Motors mit einem Schnecken-Reduziergetriebe;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht von Dämpfern;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Motors mit dem Schnecken-Reduzierge­ triebe;
Fig. 4 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Dämpferweg und der Dämpferkraft darstellt; und
Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt einer anderen Ausführungsform des Drucklagers des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe.
In der z. B. in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform bilden die Drucklager des Motors mit dem Schnecken-Reduziergetriebe die Drucklager 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 Radiallager 9, das in einem Zwischenabschnitt der Welle angeordnet ist. Der Wischermotor 1 hat ein Motorgehäuse 3 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 Endabschnitt 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 ihrerseits 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 Druckkraft 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 angeordnet. Wie die Fig. 1 und 2 im Detail zeigen, ist das erste Drucklager 10 mit einem aus Kunststoff bestehenden Druckaufnahmeteil 11 versehen, das 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 Druckaufnahmeteils 11 ist ein runder lochförmiger konkaver Abschnitt 14 vertieft in einem koaxialen Kreis ausgebildet und in der anderen Hauptfläche ist ein kurzer säulenförmiger 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 Ansatzes 15.
Der erste Dämpfer 12 besteht aus einem Gummimaterial mit niedriger Härte und niedriger Federkonstanten. Der zweite Dämpfer 13 besteht aus einem Gummimaterial mit hoher Härte und einer höheren Federkonstanten 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 Druckaufnahmeteils 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 Druckkraft von der rotierenden Welle 2 niedrig ist (wenn der Dämpferweg des ersten Dämpfers 12 "a" beträgt), wirkt nur die elastische Kraft des ersten Dämpfers 12, dessen Federkonstante geringer ist, auf die Welle 2, wie in Fig. 4 mit der Kurve P1 dargestellt ist.
Wenn dann die Druckkraft der Welle 2 eine vorgegebene Kraft übersteigt, wird der Zwischenraum 16 überwunden und der Dämpferweg ändert sich von "a" zu "b", wobei dann die elastischen Kräfte des ersten Dämpfers 12 und des zweiten Dämpfers 13, der eine größere Federkonstante 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 Vorbelastung. Die Neigung der Dämpferkraft zur Bewegung des Dämpfers ist jedoch klein, so daß die Dämpferwege beim Zusammenbau über einen weiten Bereich streuen 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 Belastung wirkt nur diese Vorbelastung des ersten Dämpfers 12, so daß eine Erhöhung der Verlustleistung des Motors verhindert werden kann. Wenn andererseits die hohe Druckkraft in Druckrichtung auf die Welle wirkt zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes, wirken beide elastischen Dämpferkräfte, 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 Druckkraft, 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 Gegenuhr­ zeigerrichtung (bezogen auf Fig. 3) gedreht wird und weiterhin auf die Ausgangswelle 7, die mit dem Schneckenrad 6 gekoppelt ist. Wenn die Ausgangswelle 7 in Drehung versetzt wird, wird diese Drehung in die hin- und hergehende Bewegung eines Wischerarmes umgewandelt mittels einer Kurbelwelle, einer Verbindungsstange, eines Gestänges und einer Wischer- Welle, die nicht dargestellt sind, wodurch infolge dieser hin- und hergehenden Bewegung der nicht gezeigte Wischerarm dem nicht gezeigten Wischerblatt die Wischbewegung erteilt. In dieser Zeit wirkt die Druckkraft, die auf das Drucklager 20 gerichtet ist, auf die Welle 2 als Reaktion auf die Belastung und die von der Welle 2 vom Dämpfer aufgenommene Druckkraft ist nur die Vorbelastungskraft des ersten Dämpfers 12.
Dann zum Zeitpunkt der Umkehrung (der Wischerbewegung) wird das Schneckenrad 6 von der Seite der Belastung aus gedreht infolge der Trägheitskräfte des Wischerblattes und des Wischerarmes. Zu diesem Zeitpunkt wirkt die Druckkraft 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 Druckkräfte 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 Druckkraft wirksam aufgenommen werden bei einem nur kleinen Dämpferweg des Dämpfers.
Fig. 5 zeigt im Schnitt das Drucklagers des Motors mit dem Schnecken- Reduziergetriebe nach einer weiteren Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform ist ein zylindrischer erster Dämpfer 18 vorgesehen, dessen Durchmesser kleiner ist als der des ersten Dämpfers 12 nach Fig. 2, sowie ein zweiter Dämpfer in Form eines O-Ring 19, dessen Härte höher ist als die des ersten Dämpfers 18, und der konvexe Abschnitt 15 oder Ansatz des Druckaufnahmeteils 11 ist in den hohlen Innenraum des ersten Dämpfers 18 eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wirkt in der Stufe, in der die Druckkraft der Welle 2 niedrig ist (Größe "a" in Fig. 4) nur die Dämpferkraft P1 des ersten Dämpfers 18 auf die Welle 2, während in der Stufe, in der die Druckkraft die vorgegebene Kraft übersteigt (Größe "b" in Fig. 4) und dann weiterhin wirken beide Dämpferkräfte der Dämpfer 18 und 19 (Dämpferkraft P2 in Fig. 4) auf die Welle 2. Infolgedessen kann ebenso wie bei der ersten Ausführungsform die Druckvorbelastung niedrig gehalten werden, so daß auch die Verlustleistung des Motors niedrig gehalten wird. Andererseits kann zum Zeitpunkt der Umkehrung des Wischerblattes infolge des kleinen Dämpfungswegs des ersten Dämpfers 18 und des zweiten Dämpfers 19 die hohe Druckkraft wirksam aufgenommen werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen somit die Drucklager aus einer Mehrzahl von elastischen Elementen, die unterschiedliche Elastizität haben, wobei wenn die Druckkraft niedrig ist, diese nur auf das elastische Element mit der niedrigeren Federkonstante wirkt, während wenn die Druckkraft hoch ist, diese auf das elastische Element mit der höheren Federkonstante wirkt, so daß die hohe Druckkraft wirksam aufgenommen und die Verlustleistung des Motors bei niedriger Druckkraft niedrig gehalten werden kann.

Claims (8)

1. Motor mit einem Schnecken-Reduziergetriebe mit einer Schnecke (5) an einem Endabschnitt einer drehbaren Welle (2) und einem Schneckenrad (6) in Kämmeingriff mit der Schnecke (5), wobei die Drehzahl der Welle (2) reduziert und zu einem Verbraucher übertragen wird, und wobei ein Drucklager (10, 20) an den Endabschnitten in axialer Richtung der drehbaren Welle (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drucklager (10) einen ersten und einen zweiten Dämpfer (12, 13; 18, 19) aus elastischen Elementen aufweist, welche voneinander unterschiedliche Federkonstanten haben, daß ein Druckaufnahmeteil (11) zwischen der drehbaren Welle (2) und dem ersten Dämpfer (12; 18) unter Bildung eines Zwischenraumes (16) zu dem zweiten Dämpfer (13; 19) angeordnet ist, daß der erste Dämpfer (12; 18) eine kleinere Federkonstante als der zweite Dämpfer (13; 19) hat und die drehbare unbelastete Welle (2) vorbelastet, und daß der zweite Dämpfer (13; 19) die drehbare belastete Welle (2) zusammen mit dem ersten Dämpfer (12; 18) mit einer Druckkraft beaufschlagt, wenn das Druckaufnahmeteil (11) unter der Wirkung einer Druckkraft der drehbaren Welle (2) auf den ersten Dämpfer (12; 18) nach Überwindung des Zwischenraums (16) in Kontakt mit dem zweiten Dämpfer (13; 19) kommt.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte einer ersten Hauptfläche des Druckaufnahmeteils (11) eine im wesentlichen kreisförmige Vertiefung (14) ausgebildet ist, und daß an der anderen Hauptfläche des Druckaufnahmeteils (11) ein vorstehender Ansatz (15) ausgebildet ist.
3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (2a) der drehbaren Welle (2) an der konkaven Ausnehmung (14) anliegt, und daß der erste Dämpfer (12; 18) mit der äußeren Umfangsfläche des konvex vorspringenden Ansatzes (15) zusammenarbeitet.
4. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dämpfer (13, 19) in eine zylindrische Bohrung des ersten Dämpfers (12) eingesetzt ist, und daß der Zwischenraum (16) zwischen dem vorstehenden Ansatz (15) des Druckaufnahmeteils (11) und einer diesem gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten Dämpfers (13) gebildet wird.
5. Motor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (12) zylindrisch und der zweite Dämpfer (13) scheibenförmig ausgebildet ist.
6. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (18) zylindrisch und der zweite Dämpfer (19) in Form eines O- Rings ausgebildet ist.
7. Motor nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dämpfer (19) mit dem Außenumfang des ersten Dämpfers (18) zusammenarbeitet, der konvex vorstehende Ansatz (15) des druckaufnehmenden Elements (11) in die Bohrung des ersten Dämpfers (12; 18) eingesetzt ist, und daß der Zwischenraum (16) zwischen dem durchmessergroßen Abschnitt des Druckaufnahmeteils (11) und dem zweiten Dämpfer (19) gebildet wird.
8. Motor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Dämpfer (12; 18) und der zweite Dämpfer (13; 19) aus einem Gummimaterial hergestellt sind.
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