BeSchreibung
Titel
Elektromotorische Antriebseinheit, insbesondere für
Scheibenwischer von Fahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorische
Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer von
Fahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein
Verfahren zu deren Herstellung.
Stand der Technik
Scheibenwischerantriebe mit einer Ummantelung, gebildet durch ein einen Anker mit Ankerwelle umschließendes Polgehäuse und ein an das Polgehäuse anschließendes Getriebegehäuse eines
Schneckentriebes, sind aus der Praxis bekannt. Die Ankerwelle und die axial anschließende Schneckenwelle bilden einen Wellenstrang, der zum Polgehäuse und zum Getriebegehäuse gelagert und an seinen voneinander abgewandten Enden axial verspannend abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt einerseits axial unmittelbar gegen einen stirnseitigen Teil des Polgehäuses und andererseits zum Getriebegehäuse über ein Zusatzelement als Spannelement. Als Spannelement dient beispielsweise eine Spannschraube oder eine in eine Kavität des Gehäuses eingesetzte und sich in der Stützlage gegen das Gehäuse verkrallende Spannplatte .
Bei einer anderen bekannten Lösung (DE 103 50 187 Al) eines Scheibenwischerantriebs gleichen Grundaufbaus ist der Wellenstrang im Bereich der Schneckenwelle zum Getriebegehäuse axial über ein Anlaufteil festgelegt, das bei hufeisenförmiger Grundform teilumschließend zur Schneckenwelle in eine Nut
derselben und in eine entsprechende nutförmige Aufnahme im Getriebegehäuse eingreift und somit den Wellenstrang axial gehäuseseitig festlegt.
Bei den bekannten Lösungen sind jeweils für die axiale Fixierung des Wellenstranges Zusatzelemente erforderlich, die ihrerseits eine dauerhaft axial spielfreie Abstützung des Wellenstranges, trotz des Zusatzaufwandes, nicht gewährleisten können.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine elektromotorische Antriebseinheit eine dauerhaft spielfreie axiale Abstützung des durch Ankerwelle und Schneckenwelle gebildeten Wellenstranges bei vereinfachtem Gesamtaufbau zu gewährleisten, sowie ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren aufzuzeigen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 sowie 13 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei der erfindungsgemäßen, elektromotorischen, und insbesondere als Scheibenwischerantrieb eingesetzten Antriebseinheit wird das Längsspiel des Wellenstranges durch im plastischen Bereich liegende mechanische Verformung mindestens eines Teiles der Ummantelung eingestellt.
Es wird also von dem Gedanken Gebrauch gemacht, das Längsspiel durch eine axiale Verspannung des Wellenstranges einzustellen, bei der die Abstützkraft - bezogen auf den abstützenden Teil der Ummantelung, also des Polgehäuses und/oder des Getriebegehäuses - einer Belastung entspricht, die, bezogen auf den abstützenden Teil der Ummantelung in einem Bereich liegt, der mit einer plastischen Verformung des abstützenden Teiles verbunden ist.
Insbesondere in Ausnutzung der Gegebenheiten des Hookeschen Gesetzes wird hierbei der an den elastischen Verformungsbereich anschließende plastische Verformungsbereich genutzt, da in diesem Verformungsbereich die Abstützkraft im Wesentlichen gleich bleibt. Damit lässt sich ein toleranzbedingtes Längsspiel des Wellenstranges bei im Wesentlichen gleich bleibender axialer Spannkraft ausgleichen, und dies ohne durch Zusatzelemente bedingte Mehrkosten und Erschwernisse in der Montage.
Verfahrensmäßig ist dies dadurch zu realisieren, dass der
Wellenstrang gegen die Ummantelung, also gegen das Pol- und/oder Getriebegehäuse, durch im plastischen Bereich liegende, mechanische Verformung eines Teiles der Ummantelung, insbesondere eines gegen den Wellenstrang abgestützten Teiles der Ummantelung axial verspannt wird.
Gestalterisch lässt sich dies erfindungsgemäß in einfacher Weise dadurch erreichen, dass der Wellenstrang an seinem einen Ende durch einen hinsichtlich seiner axialen Erstreckung plastisch verformbaren Deckel, als Teil eines jeweiligen Gehäuses, beaufschlagt ist, und zwar mit einer seiner Verformung im plastischen Bereich entsprechenden axialen Stützkraft.
Zweckmäßigerweise ist der Deckel stirnseitig zum Polgehäuse vorgesehen, so dass sich für den Deckel günstige
Verankerungsmöglichkeiten zum Polgehäuse bei einfacher, insbesondere zylindrischer Ausbildung des Polgehäuses durch Verrastung oder Verbördelung ergeben. Bezogen auf eine axiale Abstützung des Wellenstranges über den zum Polgehäuse angesetzten, einen stirnseitigen Teil des Polgehäuses bildenden Deckel kann der Wellenstrang am gegenüberliegenden Ende unmittelbar gegen das Getriebegehäuse stirnseitig anliegend abgestützt sein. Eine Umkehrung dieser Ausbildung liegt ebenso im Bereich der Erfindung, wie eine entsprechende Ausgestaltung der Ummantelung an ihren beiden einander gegenüberliegenden, zum Wellenstrang stirnseitigen Enden.
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Die Abstützung des Wellenstranges zum Deckel kann stirnseitig erfolgen, es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die entsprechende axiale Abstützung des Wellenstranges über eine kombiniert axiale und radiale Lagerung des Wellenstranges gegenüber dem Deckel zu realisieren, wobei eine solche Lösung besonders reibungsarm arbeitet.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die eine längsmittig aufgeschnittene Darstellung der Antriebseinheit zeigt, teilweise geschnitten, teilweise in Draufsicht .
Mit 1 ist die Antriebseinheit bezeichnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel insbesondere für den Antrieb von Scheibenwischern von Fahrzeugen vorgesehen ist. Die Antriebseinheit 1 umfasst einen Elektromotor 2 mit einem auf einer Ankerwelle 3 angeordneten Anker 4 und mit einem Polgehäuse 5, das einen zylindrischen Mantel 6 aufweist, der einerseits an das Gehäuse 7 eines Schneckentriebes 8 anschließt und an seinem anderen, gegenüberliegenden Ende über einen dem Polgehäuse 5 zugehörigen Deckel 9 abgeschlossen ist. Das Polgehäuse 5 und das Gehäuse 7 des Schneckentriebes 8 bilden die Ummantelung 32 der Antriebseinheit 1. Die Ankerwelle 3 bildet mit der Schneckenwelle 10 und der an dieser ausgebildeten Schnecke 11 einen Wellenstrang 12, der axial zwischen dem Deckel 9 des Polgehäuses 5 und einer dem Gehäuse 7 des Schneckentriebes 8 zugeordneten Abstützung 13 eingespannt ist, wobei die Abstützung 13 durch eine dem Gehäuse 7 zugeordnete Stützwand 14 gebildet ist.
Die Schnecke 11 kämmt mit einem Schneckenrad 15, dessen Achse 16 quer zur Achse 17 des Wellenstranges 12 verläuft. Am Schneckenrad 15 ist exzentrisch ein Kurbelzapfen 20 vorgesehen, an dem die Koppel 18 eines Kurbeltriebes 19 angelenkt ist. Die Koppel 18 ist ihrerseits mit einer Schwinge 21 antriebsverbunden, die zur Abtriebswelle 22 des Schneckentriebes
8 lagefest ist und über die der jeweilige, nicht dargestellte Scheibenwischer angetrieben ist, wozu beispielsweise der Arm dieses Scheibenwischers auf der Abtriebswelle 22 angeordnet sein kann. Die mit der Koppel 18 über eine Achse 23 verbundene Schwinge 21 ist lagefest zu einem koaxialen Zahnsegment 24, das mit einem zur Koppel 18 lagefesten Zahnsegment 25 kämmt.
In Abhängigkeit von dem zwischen der Schnecke 11 und dem Schneckenrad 15 zu übertragenden Drehmoment ergeben sich auf die Schneckenwelle 7, und damit auch auf den Wellenstrang 12
Axialkräfte, die durch entsprechende axiale Abstützung des Wellenstranges 12 abgefangen werden müssen. Hierbei ist eine axial spielfreie Abstützung gefordert, um Unregelmäßigkeiten im Antrieb des Scheibenwischers zu vermeiden, die die Wischqualität beeinträchtigen würden, aber auch, um durch ein solches Axialspiel bedingte Geräusche sowie durch das Axialspiel bedingten Verschleiß zu vermeiden.
Die geforderte spielfreie Abstützung des Wellenstranges 12 wird dadurch gewährleistet, dass der Wellenstrang 12 über den Deckel
9 gegen die gegenüberliegende, am Getriebegehäuse 7 vorgesehene Stützwand 14 verspannt ist, an der die Schneckenwelle 10 mit ihrem von der Ankerwelle 3 abgelegenen stirnseitigen Ende anliegt .
Über den Deckel 9 wird die angestrebte, axiale Verspannung des Wellenstranges 12 weitgehend toleranzunabhängig dadurch erreicht, dass der bevorzugt als Blechdeckel ausgebildete Deckel 9 hinsichtlich seiner axialen Erstreckung in Richtung der Achse 17 des Wellenstranges ausgeformt ist, und zwar unter Verformung in den plastischen Verformungsbereich. Hierbei kann, in Nutzung der Gegebenheiten des Hookeschen Gesetzes, die Verformung auf einen Bereich beschränkt bleiben, innerhalb dessen die Spannung über der Dehnung im Wesentlichen gleich bleibt. Innerhalb dieses Bereiches bleiben Längentoleranzen des Wellenstranges 12 ebenso wie gehäuseseitige Längentoleranzen zwischen der getriebeseitigen und der deckelseitigen Abstützung des
Wellenstranges 12 im Wesentlichen ohne Auswirkung auf die durch die konstruktiven Vorgaben festgelegte Abstützkraft.
Es kann dementsprechend bezogen auf die konstruktive Auslegung ungeachtet entsprechender Längentoleranzen die axiale
Verspannung des Wellenstranges 12 mit einer vorgegebenen Spannkraft ohne Zusatzaufwand sichergestellt werden, wobei durch die Gestaltung des napfförmigen Deckels, beispielsweise mit differierenden Wandstärken für einzelne Deckelabschnitte, die jeweils aufzubringende Stützkraft durch konstruktive Vorgaben festgelegt werden kann. Die, wenn auch in Grenzen, gegebene Toleranzunempfindlichkeit wirkt sich auch vorteilhaft im Hinblick auf die Möglichkeiten der Verbindung des Deckels 9 zum Mantel 6 des Polgehäuses aus, wobei der Deckel 9 beispielsweise einrastend zum Mantel fixiert werden kann, oder auch durch Verbördelung gegenüber dem Mantel 6.
Der Deckel 9 weist im Rahmen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung bevorzugt eine hutförmige Kontur auf, bei der der Deckel 9 gegenüber dem Polgehäuse 5 nach außen ausgestülpt ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Deckel 9 mit einer umlaufenden Krempe 26 an den Mantel 6 des Polgehäuses 5 angeschlossen. Die Krempe 26 geht in einen axial verlaufenden, gestuften Schaftbereich 27 über, der an der Kopfplatte 28 endet. Die Kopfplatte 28 bildet die stirnseitige Anlagefläche für die
Ankerwelle 3 des Wellenstranges 15, die im auf die Kopfplatte 28 auslaufenden Bereich von einem Lagerkörper 29 umschlossen ist, der in dem zur Kopfplatte 29 radial eingezogenen Bereich 30 des Schaftbereiches 27 abgestützt ist. Der Bereich 30 ist radial nach innen abgesetzt zu einem Übergangsbereich 31, der an die Krempe 26 anschließt, so dass insbesondere dieser Übergangsbereich 31 mit den radialen, ringförmigen Übergängen zum Bereich 30 und zur Krempe 26 für eine konstruktive Auslegung im Hinblick auf eine gewünschte, aufzubringende Stützkraft zur Verfügung steht, beispielsweise durch entsprechende Festlegung der Wandstärken.
Die axiale Abstützung des Wellenstranges 12 gegen den Deckel 9 kann im Rahmen der Erfindung auch über den Lagerkörper 29 erfolgen .
Herstellungstechnisch ist die angestrebte, axial spielfreie Abstützung des Wellenstranges vorteilhaft dadurch zu realisieren, dass der Wellenstrang 12 insbesondere an einem seiner stirnseitigen Enden, ggf. aber auch an beiden, einander gegenüberliegenden Enden, axial dadurch verspannt wird, dass die Ummantelung 32 mit einem stirnseitig zum Wellenstrang 12 liegenden Teil gegen den Wellenstrang 12 abgestützt wird und dass durch plastische Verformung eines, insbesondere dieses Teiles der Ummantelung 32 die der geforderten Verspannung des Wellenstranges 12 entsprechende Stützkraft aufgebaut wird. Dies lässt sich insbesondere dadurch einfach erreichen, dass das stirnseitig zum Wellenstrang liegende Teil ein separates Teil der Ummantelung 32, insbesondere einen Deckel 9 bildet, der abgestützt gegen den Wellenstrang plastisch verformt mit einem weiteren, anschließenden Teil der Ummantelung 32 verbunden wird. Als separates Teil der Ummantelung 32 dient bezogen auf das Ausführungsbeispiel der Deckel 9, der mit dem Polgehäuse 6 verbunden wird.