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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Scheibenwischermotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Scheibenwischermotor ist bereits aus der Praxis bekannt und weist ein aus tiefgezogenem Stahlblech bestehendes Motorgehäuse auf, in dem eine Ankerwelle drehbar gelagert ist. Die Wicklungen des Ankers wirken dabei mit an dem Innenumfang des Motorgehäuses ortsfest angeordneten Magneten zusammen, wobei das aus Stahlblech bestehende Motorgehäuse zur Verstärkung des magnetischen Flusses ein Rückschlusselement für die Magnetelemente ausbildet. Nachteilig dabei ist, dass ein derartiges, aus Stahlblech hergestelltes und tiefgezogenes Motorgehäuse zum einen ein relativ hohes Gewicht aufweist, und zum anderen relativ aufwändig gefertigt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Scheibenwischermotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser ein besonders geringes Gewicht aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Scheibenwischermotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Rückschlusselement als ein vom Motorgehäuse separates, zylindrisches Bauteil ausgebildet ist, das radial zwischen den Magnetelementen und dem zylindrischen Bereich des Motorgehäuses angeordnet ist, und dass das Motorgehäuse aus Leichtmetall oder Kunststoff besteht. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das beim Stand der Technik als Rückschlusselement verwendete Motorgehäuse durch ein separates, dieselbe Funktion aufweisendes Bauteil ersetzt wird, so dass bei gleichen elektrischen bzw. magnetischen Eigenschaften ein Motorgehäuse aus Leichtmetall oder Kunststoff verwendet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Funktionen des Rückschlusselements und des Motorgehäuses durch jeweils separate Bauteile optimal erfüllt werden können, so dass beispielsweise für das Rückschlusselement, im Vergleich zum Stand der Technik, eine geringere Masse an Metall verwendet werden kann, während das Motorgehäuse z.B. hinsichtlich seiner Festigkeit optimiert werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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In einer ersten konstruktiven Ausgestaltung des Rückschlusselements ist dieses als einteiliges, ringförmiges Bauteil in Form eines Eisen enthaltenden Metallrings ausgebildet. Die Herstellung eines derartigen zylindrischen bzw. ringförmigen Bauteils kann auf verschiedenste Art und Weise erfolgen. Beispielsweise ist es denkbar, aus einem Blechstreifen einen Ring zu formen, der anschließend an seiner Verbindungsstelle verschweißt wird. Alternativ sind auch gegossene oder gedrehte Bauteile denkbar.
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In einer alternativen Ausgestaltung zu einem einteiligen, ringförmigen Bauteil wird vorgeschlagen, dass das Rückschlusselement aus einer Vielzahl von ringförmigen Einzelblechen besteht, die in Form eines Blechstapels übereinander in direktem Anlagekontakt angeordnet sind. Eine derartige Ausbildung des Rückschlusselements hat den Vorteil, dass sich die einzelnen (ringförmigen) Einzelbleche auf besonders einfache Art und Weise herstellen lassen, insbesondere durch Ausstanzen.
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Um die miteinander in Anlagekontakt befindlichen Einzelbleche miteinander zu verbinden wird in einer ersten fertigungstechnischen Variante vorgeschlagen, dass die Einzelbleche durch wenigstens eine, vorzugsweise durch mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete, an der Außenseite der Einzelbleche in Längsrichtung verlaufende Schweißnaht stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierbei wird durch die Verwendung mehrerer Schweißnähte insbesondere ein Verzug der einzelnen Blechringe zueinander vermieden.
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In alternativer herstellungstechnischer Variante ist es auch möglich, dass die Einzelbleche durch gegenseitiges Verpressen oder Verklemmen miteinander verbunden sind. Bei einer derartigen Variante wird der Wärmeeintrag in die Einzelbleche minimiert, so dass ein Verzug in Folge von Wärmespannungen ausgeschlossen werden kann.
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Eine weitere konstruktive Ausgestaltung des Rückschlusselements sieht vor, dass das Rückschlusselement an seiner radialen Innenwand in Längsrichtung verlaufende Trennstege aufweist, zwischen denen die Magnetelemente formschlüssig aufgenommen sind. Bei einer derartigen Variante dienen die Trennstege als Montagehilfe für die Magnetelemente, so dass sich diese besonders einfach ausrichten lassen, ohne dass hier zusätzliche Hilfsvorrichtungen oder ähnliches erforderlich sind.
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Um die Magnetelemente mit dem Rückschlusselement zu verbinden, ohne dass hierzu zusätzliche Hilfsstoffe, z.B. Klebstoffe oder ähnliches erforderlich sind, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die Trennstege eine in Längsrichtung verlaufende Einkerbung aufweisen, die die Trennstege in zwei Teilstege unterteilen, und dass die Teilstege in Umfangsrichtung verformbar sind und dadurch die Magnetelemente zwischen den Teilstegen verklemmen.
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Eine besonders vorteilhafte Methode zur Fertigung eines Scheibenwischermotors, bei der eine besonders einfache Montage sowie Überprüfung der Bauteile auf deren Funktion ermöglicht wird sieht vor, dass das Rückschlusselement zusammen mit den Magnetelementen als Baugruppe ausgebildet ist, die nach deren Montage in das Motorgehäuse einsetzbar und mit dem Motorgehäuse verbunden ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Magnetelemente mit dem Rückschlusselement außerhalb des Motorgehäuses miteinander verbunden werden und erst anschließend als Baugruppe in das Motorgehäuse eingesetzt und mit diesem verbunden wird.
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Zur Minimierung des Materialbedarfs für das Rückschlusselement und zur Erzielung einer möglichst kompakten Bauweise wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die axiale Länge des Rückschlusselements im Wesentlichen der Länge der Magnetelemente entspricht.
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Um insbesondere bei einem aus Kunststoff bestehenden Motorgehäuse, oder aber generell bei Motorgehäusen, die eine relativ geringe Wandstärke aufweisen eine verbesserte Wärmeabfuhr zu ermöglichen wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass das Motorgehäuse an seiner Außenseite Kühlrippen aufweist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 einen erfindungsgemäßen Scheibenwischermotor in perspektivischer Ansicht,
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2 das Motorgehäuse des Scheibenwischermotors gemäß 1 in perspektivischer Ansicht,
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3 Bestandteile eines Scheibenwischermotors in Explosionsdarstellung,
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4 einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Scheibenwischermotors im Bereich des Motorgehäuses,
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5 eine gegenüber 3 modifizierte Anordnung der Bauteile eines Scheibenwischermotors in Explosionsdarstellung,
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6 ein aus ringförmigen Einzelblechen zusammengesetztes Rückschlusselement in perspektivischer Darstellung,
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7 ein Detail der 6 in vergrößerter Darstellung,
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8 ein Rückschlusselement aus einer Vielzahl von Einzelblechen in perspektivischer Ansicht zur Erläuterung eines ersten Verbindungsverfahrens der Einzelbleche und
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9 einen Ausschnitt aus einem aus Einzelblechen zusammengesetzten Rückschlusselement, bei dem die einzelnen Einzelbleche miteinander verpresst bzw. verklemmt werden, in vergrößerter Darstellung im Schnitt.
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Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Scheibenwischermotor 10 als Bestandteil einer Scheibenwischanlage, insbesondere zum Reinigen einer Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, dargestellt. Der Scheibenwischermotor 10 weist ein Gehäuse 11 auf, das aus einem Motorgehäuse 12 und einem Getriebegehäuse 13 sowie einem nicht im Detail erkennbaren Getriebedeckel besteht. Das Motorgehäuse 12 ist im Wesentlichen zylindrisch bzw. topfförmig ausgebildet (2) und weist einen Anschlussflansch 14 auf, über den das Motorgehäuse 12 mit dem Getriebegehäuse 13 verschraubt werden kann. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Motorgehäuse 12 aus Leichtmetall oder aus Kunststoff besteht. Bei der Verwendung von Leichtmetall ist es dabei insbesondere als Aluminium-Druckgussteil ausgebildet. Ferner erkennt man an der Außenseite des Motorgehäuses 12 mehrere Versteifungsrippen 15, wobei es vorgesehen sein kann, dass zusätzlich zu den Versteifungsrippen 15 an der Außenseite des Motorgehäuses 12 Kühlrippen (nicht dargestellt) angeordnet bzw. ausgebildet sind, die die Oberfläche des Motorgehäuses 12 zur Verbesserung der Wärmeabfuhr vergrößern.
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Wie aus einer Zusammenschau der 3 und 4 erkennbar ist, ist innerhalb des Motorgehäuses 12 eine Ankerwelle 17 angeordnet, die einen Anker 20 trägt. Der Anker 20 besteht aus einer Vielzahl von Ankerblechen 21, um die in üblicher Art und Weise Drahtwicklungen 22 gewickelt sind. Die Drahtwicklungen 22 sind mit einem Kollektor 23 verbunden, der über eine im Einzelnen nicht dargestellte Bürsteneinrichtung elektrisch kontaktiert ist. Die Ankerwelle 17 ist beidseitig des Ankers 20 gelagert, wobei in der 4 lediglich das eine, im stirnseitigen Endbereich des Motorgehäuses 12 angeordnete Lager 24 erkennbar ist. Ergänzend wird erwähnt, dass insbesondere bei einer Ausbildung des Scheibenwischermotors 12 mit einem Getriebe die Ankerwelle 17 in insgesamt drei Lagern gelagert ist. Hierbei ist es erforderlich, dass die drei Lager axial fluchtend zueinander angeordnet sind, um Reibungsverluste zu vermeiden bzw. einen erhöhten Lagerverschleiß auszuschließen. Auch Ausführungsformen mit zwei fluchtend zueinander angeordneten Lagern und einem Hilfslager sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Im Bereich der Ankerbleche 21 ist der Anker 20 von beispielhaft zwei Magnetelementen 25, 26 in Form von Magnethalbschalen mit geringem radialem Abstand umgeben. Die Magnetelemente 25, 26 sind wiederum innerhalb eines Rückschlusselements 28 angeordnet. Das Rückschlusselement 28 besteht bei der in der 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung aus einem Eisen enthaltenden Metallring 29, der als separates Bauteil einstückig ausgebildet ist. Die Magnetelemente 25, 26 sind an der Innenwand des Metallrings 29 auf an sich bekannte Art und Weise befestigt, beispielsweise durch eine Verklebung oder eine Verrastung oder durch Verwendung zusätzlicher (nicht dargestellter) Befestigungselemente wie Klammern, Schrauben oder ähnlichem. Der Metallring 29 liegt wiederum an der Innenwand 30 des zylindrischen Bereichs des Motorgehäuses 12 an und ist dort ebenfalls befestigt. Die axiale Länge des Metallrings 29 entspricht dabei der Länge der Magnetelemente 25, 26.
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Aus den 5 bis 7 ist eine alternative Ausgestaltung des Rückschlusselements 28 erkennbar. Hierbei besteht das Rückschlusselement 28 aus einem Stapel von übereinander angeordneten, ringförmigen Blechteilen 32, die allesamt identisch ausgebildet sind und fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Die miteinander an ihren Oder- bzw. Unterseiten in Anlagekontakt befindlichen Blechteile 32 weisen an ihrem Innenumfang beispielhaft vier, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Trennstege 33 bis 36 auf. Die Trennstege 33 bis 36 weisen wiederum eine V-förmige Einkerbung 37 auf, die den jeweiligen Trennsteg 33 bis 36 in zwei Teilstege 38, 39 unterteilt. Bei dem in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zur 3 vier Magnetelemente 40 bis 43 vorgesehen, die jeweils zwischen den Trennstegen 33 bis 36 angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Magnetelemente 40 bis 43 zwischen den Trennstegen 33 bis 36 durch Klemmschluss gehalten sind. Hierzu wird entsprechend der 7 in Richtung des Pfeils 45 mittels eines geeigneten Werkzeugs, beispielsweise eines Stemmwerkzeugs, eine Kraft ausgeübt, die die beiden jeweiligen Teilstege 38, 39 der Trennstege 33 bis 36 in Richtung der Pfeile 46, 47 in Umfangsrichtung auseinanderbewegen, so dass die entsprechenden Stirnflächen der Magnetelemente 40 bis 43 durch die Teilstege 38, 39 innerhalb des Rückschlusselements 28 verklemmt werden.
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Die Blechteile 32 sind zur Ausbildung eines Verbunds miteinander verbunden. Gemäß 8 ist dies beispielsweise mittels wenigstens einer, an der Außenseite 48 der Blechteile 32 in Längsrichtung verlaufenden Schweißnaht 50 möglich, wobei es jedoch vorzugsweise vorgesehen ist, dass mehrere, in gleichmäßigen radialen Winkelabständen zueinander angeordnete Schweißnähte 50 vorgesehen sind. In alternativer Ausgestaltung zur 8 wird entsprechend der 9 vorgeschlagen, dass die Blechteile 32 an ihrem radial äußeren Bereich stufenförmige Absätze 52 aufweisen, derart, dass mittels der Absätze 52 die Blechteile 32 radial zueinander zentriert werden können, wobei die Blechteile 32 durch ein entsprechendes Werkzeug im Bereich der Absätze 52 miteinander verklemmt bzw. verstemmt werden, so dass diese ebenfalls miteinander fest verbunden sind.
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Zur Montage des Scheibenwischermotors 10 werden die Magnetelemente 25, 26 bzw. 40 bis 43 vorab mit dem Rückschlusselement 28 verbunden, so dass diese eine separate Baugruppe ausbilden. Erst anschließend wird eine derartige Baugruppe in das Motorgehäuse 12 eingeführt bzw. im Motorgehäuse 12 befestigt.
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Der soweit beschriebene Scheibenwischermotor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Diese besteht in der Verwendung eines separaten Rückschlusselements 28, das es ermöglicht, dass das Motorgehäuse 12 als Kunststoffbauteil bzw. aus Leichtmetall auszubilden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Scheibenwischermotor
- 11
- Gehäuse
- 12
- Motorgehäuse
- 13
- Getriebegehäuse
- 14
- Anschlussflansch
- 15
- Versteifungsrippe
- 17
- Ankerwelle
- 20
- Anker
- 21
- Ankerblech
- 22
- Drahtwicklung
- 23
- Kollektor
- 24
- Lager
- 25
- Magnetelement
- 26
- Magnetelement
- 28
- Rückschlusselement
- 29
- Metallring
- 30
- Innenwand
- 32
- Blechteil
- 33–36
- Trennsteg
- 37
- Einkerbung
- 38, 39
- Teilsteg
- 40–43
- Magnetelement
- 45–47
- Pfeil
- 48
- Außenseite
- 50
- Schweißnaht
- 52
- Absatz
