DE2809390C2

DE2809390C2 - Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere für Wischermotor

Info

Publication number: DE2809390C2
Application number: DE2809390A
Authority: DE
Inventors: Theodor 7121 Freudental Schneider; Karl-Friedrich 7120 Bietigheim-Bissingen Schubert
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1978-03-04
Filing date: 1978-03-04
Publication date: 1984-09-13
Also published as: GB2016213A; FR2418975B3; FR2418975A1; JPS54124446A; DE2809390A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Antriebsaggregat gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

ίο Es ist bereits ein Wischermotor bekannt, bei dem der Anker fliegend im Motorgehäuse gelagert ist, wobei die Ankerwelle im Getriebegehäuse in zwei Zylinderlagern geführt ist. Eine solche Ausführung hat den Nachteil, daß sich die Ankerwelle in den fest fixierten Zylinderlagern verkantet, wenn sie sich bei großer abtriebsseitiger Belastung im Bereich der Verzahnung mit dem Schnekkenrad durchbiegt

Bei einer anderen bekannten Ausführung ist das motorseitige Ende der Ankerwelle in einem Kalottenlager geführt, während die gegenüberliegende Stirnseite in eine axiale Bohrung in einer Einstellschraube eintaucht. Außerdem ist bei dieser Ausführung noch ein Kugellager vorgesehen, welches im Getriebegehäuse festgelegt ist. Bei dieser Ausführung ist der Wirkungsgrad zwar besser, doch ist ein Kugellager sehr teuer.

Bei einem anderen aus dem DE-GM 19 46 380 bekannten Wischermoior sind zur Lagerung der Ankerwelle zwei Kalottenlager vorgesehen, von denen das eine das motorseitige Wellenende führt, während das andere zwischen Ankerwicklung und Schneckenverzahnung im Getriebegehäuse festgelegt ist. Das gegenüberliegende Wellenende stützt sich ohne jede seitliche Führung an einer Einstellschraube im Getriebegehäuse ab. Bei dieser Ausführung kann also das abtriebsseitige Wellenende bei großer Belastung seitlich ausweichen. Dadurch können die Zahnflanken beschädigt werden. Um diesen Nachteil wenigstens in Grenzen zu halten, müßte die Welle gehärtet sein, was aber das Antriebsaggregat wesentlich verteuern würde. Aus dem DE-GM 19 64 279 ist ein Wischermotor bekannt, bei dem die Ankerwelle dreifach gelagert ist. Zwei Lager beidseitig der Ankerwicklung sind als Kalottenlager ausgebildet. Das freie Ende der Ankerwelle jenseits der Schnecke ist in einer zylindrischen Lagerbuchse geführt, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der die Lagerbuchse aufnehmenden Gehäusebohrung, wobei der Ringraum zwischen der Lagerbuchse und der Gehäusebohrung durch einen aushärtenden Kunststoff ausgefüllt ist. Nach dem Aushärten des Kunststoffes ist die Lagerbuchse in dem Gehäuse unbewegbar festgelegt, was zur Folge haben kann, daß sich die Ankerwelle in dieser Lagerbuchse verkantet, wenn sie sich durchbiegt.

Schließlich ist aus der DE-OS 21 31 969 ein Schnekkengetriebe bekannt, bei dem ein Gleitlager bzw. ein Wälzlager für die Schnecke über elastische Gummibuchsen in einem Gehäuseteil festgelegt sind. Bei dieser Ausführung richten sich die Lager in einem gewissen Umfang auf eine sich bei größeren Belastungen durchbiegende Schnecke aus, doch wird sich dabei zugleich auch der Abstand zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke ändern, da diese elastischen Gummibuchsen auch eine l'arallelversehiebung tier Schnecke zulassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anh^ri iriebsaggregai, insbesondere einen Wischermotor, mit besserem Wirkungsgrad zu schaffen, der preisgünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des kenn-

zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß eine Verkantung zwischen Welle und Lager nicht möglich ist, wenn die Lager beidseitig der Schnecke um eine Achse parallel zur Drehachse des Schneckenrades schwenkbar sind, andererseits aber senkrecht zur Ankerwelle und zur Drehachse des Schneckenrades starr fixiert sind, so daß ein Ausweichen der Lager im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes der Ankerwelle vom Schneckenrad vermieden ist. Überraschend hat sich herausgestellt, daß eine solche Ausführung dieselben Wirkungsgradwerte erreicht wie die wesentlich teurere Ausführung mit Kugellager. Eine ähnliche Wirkungsgradverbesserung ist bei den anderen bekannten Ausführungen selbst dann nicht möglich, wenn die Ankerwelle angelassen oder gehärtet und gegebenenfalls zusätzlich noch geschliffen wird.

Die Lager beidseitig der Schnecke können als Zylinderlager ausgebildet sein, die seitlich parallel zur Drehachse des Schneckenrades abstehende Zapfen aufweisen, die in Bohrungen im Gehäuse bzw. im Deckel gelagert sind. Besonders bevorzugt wird jedoch eine Ausführung mit Kalottenlagern, wobei man die federnde Abstützung der Kugelschalen gemäß den Merkmalen des Anspruches 4 so ausbildet, daß ein Ausweichen der Ankerwelle verhindert wird. Bei bekannten Ausführungen ist dagegen die Kugelschale üblicherweise quer zur Achsrichtung der Ankerwelle geteilt, wobei die Kugelkalotte in Achsrichtung auf die eine Hälfte der Kugelschale zunächst einen Druck ausübt und dann aber auch seitlich ausweichen kann.

Diese Ausführung nach den Merkmalen des Anspruchs 4 bietet gegenüber bekannten Lösungen auch fertigungstechnische Vorteile. Dabei ist es zwar grundsätzlich -möglich, die eine Hälfte der Kugelschale durch entsprechende Ausformung des Getriebegehäusedekkels zu realisieren, doch hat ein üblicher Metallblechdeckel nicht die erforderlichen Federeigenschaften. Deshalb wird einer Lösung gemäß Anspruch 5 der Vorzug gegeben, wobei nur ein Spritzwerkzeug mit einer Spritzdüse notwendig ist, wenn Anspruch 6 verwirklicht wird. Der in dem Motorgehäuse fliegend gelagerte Anker muß seitlich abgestützt werden, damit er nicht an den Permanentmagneten schleifen kann. Dazu dienen die Maßnahmen nach den Ansprüchen 7 und 8. Schließlich muß im Interesse einer Wirkungsgradverbesserung auch auf einen guten Ausgleich des Axialspicls geachtet werden. Dabei wird den Lösungen der Vorzug gegeben, bei denen der über die Verzahnung zwischen Schnekkenrad und Schnecke ausgelöste Axialschub über das Getriebegehäuse abgefangen wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispitle näher erläutert Die

Fig. 1 bis 7 zeigen Teillängsschnitte durch verschiedene Wischermotoren,

Fig.8 und 9 zeigen eine Vorder- bzw. Rückansicht des Getriebegehäusedeckels.

Der Wischermotor hat ein topfförmiges Motorgehäuse 10, das auf der einen Seite durch einen Motorgehäusedeckel 11 abgeschlossen ist. An dem Getriebegehäuse 12, in dem ein Schneckenrad 13 drehbar gelagert ist, ist das Motorgehäuse 10 befestigt. Die Welle 14 des Ankers 15 ragt in das Getriebegehäuse 12 hinein und weist eine Schnecke 16 auf, die mit dem Schneckenrad 13 kämmt. Der Anker 15 ist im Motorgehäuse 10 nicht gelagert. Die Ankerwelle wird allein über zwei Kalottenlager 21 und 22 geführt, die im Getriebegehäuse 12 in gleichem Abstand von der Eingriffsstelle zwischen Schnecke 16 und Schneckenrad 13 festgelegt sind. |edes dieser Kalottenlager 21 bzw. 22 besteht aus einer zweiteiligen Kugelschale 23, 24. Die eine Hälfte 23 der Kugelschaie ist durch entsprechende Ausformung des aus Zinkdruckguß hergestellten Getriebegehäuses 12 gebildet und ist daher starr. Die andere Hälfte 24 ist Bestandteil eines das Getriebegehäuse verschließenden Deckels 17, wie dies im einzelnen noch anhand der F i g. 8 und 9 ίο beschrieben wird und ist federnd. Die Schale eines jeden Kalottenlagers ist in Längsrichtung der Ankerwelle 14 geteilt. In jedem Kalottenlager ist eine Kugelkalotte 25, in der Kugelschale federnd gehalten. Dia Ankerwelle 14 taucht mit ihrem motorseitigen Abschnitt 30 mit Spiel d"\n eine Bohrung 31 einer Einstellschraube 32 hinein, die arn Motorgehäusedeckel 11 einstellbar festgelegt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite trägt die Ankerwelle 14 einen Anlaufpilz 33 aus Kunststoff, der sich an einer Anlaufscheibe 34 aus hartem Federstahl abstützt, die im Getriebegehäuse 12 verankert ist.

Wesentlich bei den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Lagerung der Ankerwelle im Getriebegehäuse über zwei Kalottenlager. Es muß nämlich beachtet werden, daß im Betrieb, insbesondere bei großer abtriebsseitiger Belastung, eine Kraft auf die Schnecke 16 der Ankerwelle 14 einwirkt, aufgrund derer sich die Schnecke nach außen krümmt, wie diese ÜDertrieben durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Nun haben die Ka'.ottenlager den Vorteil, daß sie sich auf die neue Lage und Form der Ankerwelle einstellen können, insbesondere um eine Achse A parallel zur Drehachse Λ'des Schneckenrades 13 schwenkbar sind, so daß eine Verklemmung zwischen Welle und Lager und damit eine Wirkungsgradherabsetzung nicht mehr gegeben ist. Aufgrund dieser Durchbiegung wird die Ankerwelle am motorseitigen Ende 30 seitlich ausgelcnkt. Das Spiel dzwischen dem Außendurchmesser der Welle 14 und dem Durchmesser der Bohrung 31 ist dabei so gewählt, daß mit Sicherheit vermieden wird, daß das Blechpaket des Ankers 15 an den Permanentmagneten 18 schleift.

Wesentlich ist weiter, daß aufgrund der besonderen Ausbildung der Kalottenlager, insbesondere der Anordnung der Kugclschalen ein seilliches Ausweichen der Kiigelkalotten im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Schneckenrad und Ankerwelle wirksam vermieden ist. Die federnde Kugelschalenhälfte läßt nämlich allenfalls eine Auslenkung der Ankerwelle parallel zur Drehachse des Schneckenrades zu, während eine Auslenkung senkrecht hierzu durch die andere Kugelschalenhälfte vermieden ist. Gegebenenfalls ist es natürlich auch denkbar, die federnde Kugelschalenhälfte im Gehäuse, die starre Kugelschalenhälfte aber im Dekkel vorzusehen. Schließlich wäre es auch denkbar, die Kugelschale in Längsrichtung der Ankerwelle aber parallel zur Drehachse des Schneckenrades zu teilen, wobei dann auf der dem Schneckenrad abgewandten Seite im Getriebegehäuse und im Deckel die starre Kugelschalenhälfte, auf der dem Schneckenrad benachbarten Seite aber die elastische Kugelschalenhälfte vorzusehen ist.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fi g. 2 ist die Ankerwellc über Kalottenlager im Getriebegehäuse 12 geführt. Der einzige Unterschied zu F i g. 1 ist darin zu b5 sehen, daß zum Ausgleich des Axialspiels nunmehr anstelle einer Einstellschraube ein Federelernent vorgesehen ist. Der motorseitige Abschnitt 30 der Ankerwelle hat eine axiale Bohrung 41, in der eine Druckfeder 42

geführt ist. Diese Druckfeder 42 stützt sich am Boden einer topfförmigen Kunststoffkappe 43 ab, die ihrerseits mit seitlichem Spiel in einer zylindrischen Ausbuchtung 44 im Gehäusedeckel ti geführt ist. Ankerwelle 14, Druckfeder 42 und Kunststoffkappe 43 sind miteinander verrastet und bilden eine Baueinheit.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist auf den Endabschnitt 30 der Ankerwelle 14 eine Kunststoffklappe 43 aufgestülpt, die ebenfalls mit seitlichem Spiel in einer zylindrischen Ausbuchtung 44 im Motorgehäusedeckel 11 geführt ist. Zum Axialspielausgleich ist auf der gegenüberliegenden Seite der Ankerwelle eine Einstellschraube 32 vorgesehen.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 und 5 sind zwei Zylinderlager 70 und 71 vorgesehen, die seitlich diametral r> gegenüberliegende Zapfen 72 aufweisen. Diese Zapfen sind in Bohrungen im Getriebegehäuse 12 bzw. im Dekkel 17 drehbeweglich um eine Achse gelagert, die wiederum parallel zur Schneckenradachse steht, so daß sich die Lager bei Belastung so einstellen können, daß selbst bei einer Durchbiegung der Ankerwclle im Bereich der Verzahnung keine Verkantung zwischen Ankerwelle und den Zylinderlagern 70 bzw. 71 möglich ist. Durch die Zapfen 72 in Verbindung mit den passenden Bohrungen ist dabei zugleich gewährleistet, daß die Lager nicht seitlich ausweichen, sondern sich nur verschwenken können.

F i g. 6 und 7 zeigen eine ähnliche Ausführung. Ein zylindrischer Körper 80 ist an gegenüberliegenden Seiten 81 und 82 abgeflacht und von einer Bohrung 83 jo durchsetzt. Dieser zylindrische Körper ist in Führungen 84 und 85 im Getriebegehäuse bzw. im Deckel schwenkbar gelagert.

F i g. 8 zeigt die Rückseite des Getriebegehäusedekkels 17. Die Kugelschalenhälften 24 sind aus Kunststoff j? direkt in den Getriebegehäusedeckel 17 eingespritzt und weisen jeweils vier federnde Segmente 26 auf. Aus F i g. 9 geht hervor, daß die beiden Kugelschalenhälften 24 mit pilzförmigen Ansätzen 42, die aus der anderen Deckelseite herausragen, sowohl untereinaner als auch mit einem Steckergehäuse 50 über Spritzstege 51 verbunden sind. Auf der dem Steckeranschluß 50 gegenüberliegenden Seite erkennt man in F i g. 8 eine Kunststoffisolation 52 für Kontaktfedern, die ebenfalls einstückig mit den Kugelschalenhälften 24 verbunden ist. Diese Kugelschalenhälften 24 werden also in einem Spritzvorgang mit dem Steckergehäuse 50 und der Kunststoffisolation 52 direkt an den Getriebegehäusedeckel 17 angespritz. was fertigungstechnische Vorteile bringt. Gegebenenfalls könnte auch daran gedacht sein, dieses Teil, also die Kugelschalen einschließlich des Steckergehäuses 50 als separates Bauteil zu spritzen und im Getriebegehäusedeckel 17 zu verrasten.

In F i g. 1 ist ein Pfeil S dargestellt, der die Richtung des Axialschubes auf die Ankerwelle angibt. Die Ankerwelle stützt sich bei einer solchen Axiaischubrichtung am Getriebegehäuse ab. Dies ermöglicht eine sehr einfache Befestigung zwischen Getriebegehäuse 12 und Motorgehäuse 10 über Federspangen 60, die den Rand des Getriebegehäuses 12 übergreifen und durch eine t>o Aussparung 61 in das Motorgehäuse 10 eingreifen.

Diese Federspangen 60 können unterschiedlich ausgestaltet sein, doch wird der Ausführung nach F i g. 1 der Vorzug gegeben, weil die Federspsnge 60 symmetrisch ausgebildet ist, so daß auf einfache Weise eine b5 Zuführung bei der automatischen Montage dieser Federspangen 60 möglich ist.
Der erfindungsgemäße Wischermotor hebt sich von der bekannten Ausführung durch einen deutlich besseren Wirkungsgrad ab. Dies liegt an der besonderen Art der Lagerung sowie der einwandfreien axialen Abstützung, wobei darauf geachtet ist, daß jeweils Materialien mit guten Gleiteigenschaften gegeneinander liegen. Der Motor ist kostengünstig herstellbar, weil zur Herstellung der Kalottenlager 21 bzw. 22 keine zusätzlichen Vcrfahrensschritte notwendig sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

.1. Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere Wischermoior, mit einem topfförmigcn Motorgehäuse und einem daran befestigten Getriebegehäuse, in das die mit einer Schneckenverzahnung versehene Welle eines im Motorgehäuse gelagerten Ankers hineinragt und mit einem im Getriebegehäuse gelagerten Schneckenrad kämmt, wobei die Ankerwelle im Getriebegehäuse beidseitig der Schneckenverzahnung in Lagern geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lager (21, 22) senkrecht zur Ankerwelle (14) und senkrecht zur Drehachse des Schneckenrades (13) starr fixiert sind und daß beide Lager (21, 22) um wenigstens eine Achse parallel zur Drehachse de; Schneckenrades (13) schwenkbar sind.
2. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21, 22) wenigstens annähernd im gleichen Abstand von der Eingriffsstelle zwischen Schnecke (16) und Schneckenrad (13) angeordnet sind.
3. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (21, 22) als Kalottenlager ausgebildet sind.
4. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kalottenlager (21,22) eine Schale (23,24) und eine Kugelkalotte (25) aufweist, wobei die Schale (23, 24) in Längsrichtung der Ankerwelle (14) geteilt ist und die eine Hälfte (23) der Schale durch entsprechende Ausformung des Getriebegehäuses (12) und die andere Hälfte (24) Bestandteil eines das Getriebegehäuse verschließenden Deckels (17) ist.
5. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte (24) der Schale ein Kunststoffteil ist, welches an den Getriebedeckel (17) angespritzt ist.
6. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschalenhälfte (24) mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise mit der Kunststoffisolation für Kontaktfedern bzw. einem Steckergehäuse (50) des Getriebegehäuses (12) über Spritzstege (51) verbunden ist.
7. Elektrisches Antriebsaggregat nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwelle (14) mit ihrem motorseitigen Endabschnitt (30) mit seitlichem Spiel in eine wenigstens annähernd zylinderische Ausbuchtung (31, 44) im Motorgehäusedeckel (11) hineintaucht.
8. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den motorseitigen Endabschnitt (30) der Ankerwelle (14) eine Kunststoffkappe (43) aufgestülpt ist, die sich am Boden der Ausbuchtung (44) im Motorgehäusedekkel (11) abstützt.
9. Elektrisches Antriebsaggregat, insbesondere nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d;is Motorgehäuse (JO) am Getriebegehäuse (12) mittels mehrerer l'ederspaugon (W)) festgelegt ist. die /um einen den Getriebegchiüiserand übergreifen und /.um anderen in Aussparungen (61) des Motorgehäuses (10) eingreifen.
10. Elektrisches Antriebsaggregat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Federspangen (60) symmetrisch ausgebildet sind.