DE10332964A1

DE10332964A1 - Lageranordnung

Info

Publication number: DE10332964A1
Application number: DE10332964A
Authority: DE
Inventors: Bernd Walther; Mostafa Maddah
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2005-02-10

Abstract

Eine Lageranordnung für eine Welle eines elektromotorischen Antriebs zur Verwendung bei Fahrzeugen weist ein Abstützelement auf, gegen welches für eine Axialabstützung die in einem Gehäuse (2.1, 8) angeordnete Welle mit einer Anlauffläche anliegt. Das Abstützelement ist an einem die Achse der Welle umschließenden Teil des Gehäuses durch bleibende Materialverformung fixiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageranordnung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Bekannt ist eine Lageranordnung für die Welle eines als Kleinmotor ausgebildeten Elektromotors ( US 6 342 739 ), bei der die Welle beidendig in Radiallagern gelagert ist, die in flanschartigen Gehäuseabschnitten des Motorgehäuses aufgenommen sind und zugleich auch eine axiale Abstützung oder Lagerung der Welle bewirken. Für die Vermeidung eines Axialspiels der Welle wird eines der Lager am Ende der Montage des Motors in axialer Richtung eingestellt, so daß sich die Welle gegen beide Lager axialspielfrei abstützt. Durch Verformen des zugehörigen Gehäuseabschnittes dieses Lager dann in seiner Position fixiert.

Bekannt ist weiterhin eine Lageranordnung für die Anker- und Schneckenwelle eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Fahrzeuge mit einem Elektromotor und mit einem Schneckengetriebe ( DE 198 24 382 A1 ). Die bekannte Lageranordnung umfaßt zusätzlich zu Kugellagern auch Mittel für eine axialspielfreie Lagerung der Ankerwelle. Für diese axialspielfreie Lagerung ist ein Abstützelement in Form eines Bolzens vorgesehen, der achsgleich mit der Achse der Ankerwelle in einer Öffnung eines Gehäuses des elektromotorischen Antriebs angeordnet ist und der über einen Druckring und eines der Kugellager eine axiale Abstützung der Ankerwelle bewirkt. Am Ende der Montage des elektromotorischen Antriebs wird zur Einstellung der axialspielfreien Lagerung der Bolzen in Achsrichtung der Ankerwelle mit einer vorgegebenen Kraft beaufschlagt und dann durch Materialverformung des den Bolzen umschließenden Gehäuseteils in seiner Position fixiert.

Bekannt ist weiterhin eine Lageranordnung ( DE 195 37 503 A1 ) für die Welle eines Hilfsantriebes für Kraftfahrzeuge. Die Lageranordnung besteht aus einer ein Ende der Welle aufnehmenden Lagerbuchse, die zugleich auch eine axiale Abstützung für das Ende der Welle bildet. Die Lagerbuchse ist in einem diese umschließenden topfartigen Lagergehäuse aufgenommen. Zur Einstellung axialspielfreie Lagerung wird die Lagerbuchse durch axiales Verschieben relativ zum Lagergehäuse mit einer vorgegebenen Kraft mit ihrer axialen Abstützung gegen das Ende der Welle axial angedrückt und in dieser Position durch Einbringen von Einkerbungen in die die Lagerbuchse umschließende Umfangsfläche des Lagergehäuses fixiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lageranordnung aufzuzeigen, die insbesondere für die Ankerwelle eines elektromotorischen Hilfsantriebes für Fahrzeuge geeignet ist und bei vereinfachter konstruktiver Ausbildung und Montage eine axialspielfreie Lagerung der Welle, beispielsweise der Ankerwelle eines solchen Antriebs ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Lageranordnung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung sind u. a.

– eine geringe Bauhöhe,
– die Möglichkeit einer stufenlosen Axialspieleinstellung, auch mit einer gewissen auf die Welle einwirkenden axialen Vorspannung zur automatische Nachstellung und Aufrechterhaltung der axialspielfreien Lagerung über eine lange Betriebsdauer sowie
– die Möglichkeit eines (insbesondere auch hinsichtlich der Einleitung der Kräfte) zuverlässig überwach- und steuerbaren sowie reproduzierbaren Einstellungsprozesses für die axialspielfreien Lagerung.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
1 in vereinfachter Darstellung und teilweise auch im Längsschnitt einen elektromotorischen Hilfsantrieb mit einer Lageranordnung gemäß der Erfindung für eine Ankerwelle;
2 in vergrößerter Darstellung und im Schnitt die Elemente der Lageranordnung für ein Ende der Ankerwelle, bei noch nicht montierter, als Axialabstützung für die Ankerwelle dienender Kappe;
3 und 4 Darstellungen ähnlich 2, jedoch bei aufgesetzter Kappe (3) sowie bei endgültig fixierter Kappe (4).
In den Figuren ist 1 ein elektromotorischer Hilfsantrieb für Fahrzeuge, insbesondere für Straßenfahrzeuge, beispielsweise ein Scheibenwischerantrieb oder ein elektromotorischer Stellantrieb.
Der elektromotorische Antrieb 1 umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform einen Elektromotor 2 und ein Getriebe 3, welches beispielsweise als Schneckengetriebe ausgebildet ist und ein mit einer Schnecke auf der Ankerwelle 4 des Elektromotors 2 zusammenwirkendes Schneckenrad aufweist. Dargestellt sind von dem Elektromotor 2 und dem Getriebe 3 im Wesentlichen nur deren Gehäuse 2.1 bzw. 3.1.
Die Ankerwelle 4 ist an einem Ende, d. h. bei der für die 1 gewählten Darstellung an ihrem linken Ende im Gehäuse 2.1 mittels einer Lageranordnung 5 gelagert sowie außerdem in einem nicht dargestellten Radiallager ebenfalls im Gehäuse 2.1 des Elektromotors 2 oder im Gehäuse 3.1 des Getriebes 3. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, um ein Axialspiel der Ankerwelle 4 zu vermeiden, d.h. um eine axialspielfreie Lagerung und eine axiale Abstützung für die Ankerwelle 4 zu erreichen, und zwar insbesondere auch zur Aufnahme von axialen Kräften, die durch das Schneckengetriebe in der Ankerwelle 4 entstehen.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Drehrichtung der Ankerwelle 4 so gewählt, daß sich diese mit ihrem, im Gehäuse 3.1 aufgenommenen Ende bzw. mit einem dort vorgesehenen Anlaufteil 6 an einer im Gehäuse 3.1 vorgesehenen, von einer Anlaufscheibe 7 gebildeten axialen Lager- oder Abstützfläche abstützt.
Die Lageranordnung 5 ist mehr im Detail beispielsweise in der 2 dargestellt. Sie umfaßt bei der dargestellten Ausführungsform u. a. einen Gehäusedeckel 8, mit dem das Gehäuse 2.1 des Elektromotors 2 im Bereich seines in den Figuren linken Endes verschlossen ist und der als Träger für das in diesem Deckel vorgesehene Radiallager 9 dient, welches bei der dargestellten Ausführungsform als Gleitlager ausgebildet ist. Zum Ausgleich von Abweichungen der tatsächlichen Lage der Ankerwellenachse von der idealen Lage ist das Radiallager 9 an seiner Außenfläche 9.1 kugelkopfartig ausgebildet und in einer an diese Außenfläche angepaßten Ausnehmung 10 des Gehäusedeckels 8 aufgenommen. Weiterhin steht die Ankerwelle 4 mit ihrem Ende bzw. mit einer an diesem Ende vorgesehenen, gerundeten axialen Anlage- oder Abstützfläche, die bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls von einem an diesem Wellenende vorgesehenen Anlaufteil 11 gebildet ist, aus der Öffnung 10 über die dem Inneren des Gehäuses 2.1 abgewandte Außenseite 12 des Gehäusedeckels 8 vor.
Der Gehäusedeckel 8 ist als Formteil aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall hergestellt, und zwar im Wesentlichen napfartig mit einem Boden 13 und einer Umfangswand 14. Letztere setzt sich aus einem sich an dem Boden 13 anschließenden Abschnitt 14.1 mit reduziertem Außendurchmesser und aus einem sich an den Abschnitt 14.1 anschließenden Abschnitt 14.2 mit größerem Außendurchmesser zusammen. An der Umfangswand 14 sind weiterhin in gleichmäßigen Winkelabständen um die Achse des Gehäusedeckels 8 bzw. um die Achse der Ankerwelle 4 verteilt Ausnehmungen 15 vorgesehen, die so geformt sind, daß sich jede Ausnehmung 15 in einer Achsrichtung parallel zur Achse des Gehäusedeckels 8 erstreckt und von der dem Gehäuse 2.1 abgewandten Außenseite 12 des Gehäusedeckels 8 axial zugänglich ist. Die Tiefe, die jede Ausnehmung 15 radial zur Achse des Gehäusedeckels 8 aufweist, ist so gewählt, daß jede Ausnehmung 15 an ihrem dem Boden 13 benachbarten Ende eine Hinterschneidung oder Stufe 16 bildet, d. h. der radiale Abstand des Bodens jeder Ausnehmung 15 von der Achse des Gehäusedeckels 8 ist kleiner als der Außendurchmesser des Deckels 8 im Bereich des Bodens 13.
Jede Ausnehmung 15 schneidet weiterhin eine ringförmige Nute 17, die an der Außenfläche der Umfangswand 14 am Übergang zwischen den Abschnitten 14.1 und 14.2 vorgesehen ist, die Achse des Gehäusedeckels 8 konzentrisch umschließt und zum Boden 13 hin offen ist. Weiterhin ist in jeder Ausnehmung 15 eine widerhackenartig wirkende Rastnase 18 vorgesehen, die von der Innenfläche des die jeweilige Ausnehmung 15 dort abschließenden Umfangswandabschnittes 14.2 radial in das Innere der Ausnehmung 15 hineinragt.
Die Lageranordnung 5 umfaßt weiterhin eine aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall- oder Stahlblech hergestellte Kappe 19, die ebenfalls napfartig mit einem Boden 20 und einer kreiszylinderförmigen Umfangswand 21 hergestellt ist, und zwar derart, daß diese Kappe 19 auf den Gehäusedeckel 8 passend so aufgesetzt werden kann, daß die Innenfläche 22 des Bodens 20 der Außenfläche 12 des Gehäusedeckels 8 unmittelbar benachbart liegt und die Umfangswand 21 den Gehäusedeckel 8 im Bereich des Umfangswandabschnittes 14.1 passend umschließt und dabei zur Erzielung eines dichten Abschlusses auch in die Ringnute 17 hineinreicht.
Am freien Rand der Umfangswand 21 sind mehrere Laschen 23 angeformt, die jeweils in Achsrichtung parallel zur Achse der Kappe 19 über diesen Rand der Umfangswand wegstehen und eine bei der dargestellten Ausführungsform rechteckförmige Öffnung 24 aufweisen, deren Längserstreckung ebenfalls in Richtung der Achse der Kappe 19 liegt.
Die Anzahl der Öffnungen 24 und deren Verteilung um die Achse der Kappe 19 entsprechen der Anzahl der Ausnehmungen 15 und deren Verteilung um die Achse des Gehäusedeckels 8.
Zur Erzeugung der angestrebten spielfreien Lagerung der Ankerwelle 4 wird am Ende der Montage des elektromotorischen Antriebs 1 die Kappe 19 auf den Gehäusedeckel 8 aufgesetzt, und zwar derart, daß sie in der vorbeschriebenen Weise den Gehäusedeckel 8 im Bereich des Bodens 13 sowie im Bereich des Umfangswandabschnitts 14.1 abdeckt, mit dem freien Rand der Umfangswand 21 in der Ringnut 17 aufgenommen ist, außerdem jede Lasche 23 in eine Ausnehmung 15 hineinragt und dort mit ihrer Öffnung 24 an einer Rastnase 18 verrastet. Damit ist eine vorläufige Fixierung der Kappe 19 an dem Gehäusedeckel 8 erreicht.
Im Anschluß daran wird die Kappe 19 an der Außenfläche ihres Bodens 20 mit einer vorgegebenen achsgleich mit der Achse der Ankerwelle 4 wirkenden Druckkraft F beaufschlagt, wodurch die Kappe 19 axial bewegt wird, so daß nicht nur die von dem Anlauf 11 gebildete Anlage- und Abstützfläche der Ankerwelle 4 gegen die Innenfläche 22 zur Anlage kommt, sondern gegebenenfalls die Ankerwelle 4 auch axial soweit verschoben wird, daß sie mit ihrem Anlaufteil 6 gegen die Anlaufscheibe 7 anliegt und dadurch eine spielfreie Anordnung der Ankerwelle 4 in axialer Richtung erreicht ist. Das axiale Bewegen der Kappe 19 bei in die Öffnungen 24 eingerasteten Rastnasen 18 ist dadurch möglich, daß diese Öffnungen 24 langlochartig ausgeführt sind.
In einem nächsten Arbeitsschritt wird die Kappe 19 dann in ihrer das Axialspiel für die Ankerwelle 4 vermeidenden Lage an dem Gehäusedeckel 8 fixiert, und zwar bei weiterhin einwirkender Kraft F1 dadurch, daß mit Hilfe von geeigneten Werkzeugen 25 und über diese Werkzeuge einwirkenden radialen Kräften F2 die Umfangswand 21 im Bereich der Ausnehmungen 15 derart bleibend verformt wird, daß sich dort Einprägungen 26 ergeben, die die jeweilige Stufe 16 hintergreifen. Dadurch, daß der freie Rand der Umfangswand 21 bei auf dem Gehäusedeckel 8 aufgesetzter Kappe 19 in die Ringnut 17 eingreift, ist die Kappe an dem freien Rand ihrer Umfangswand 21 beim Erzeugen der Einprägungen 26 zusätzlich abgestützt. Hierdurch wird u.a. vermieden, daß sich die Umfangswand 21 beim Einwirken der Werkzeuge 25 unkontrolliert verformt.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So ist es beispielsweise möglich, die Kappe 19 so zu befestigen, daß aufgrund der Eigenelastizität des für diese Kappe verwendeten Materials oder aber durch zusätzliche, nicht dargestellte Federmittel die Ankerwelle 4 mit einer leichten axialen Vorspannung gegen die Anlaufscheibe 7 anliegt. Sofern dies durch die Eigenelastizität der Kappe 19 erreicht werden soll, wird die Kraft F1 nicht, wie beschrieben achsgleich mit der Achse der Ankerwelle 4 auf die Außenfläche des Bodens 20 aufgebracht, sondern gleichmäßig verteilt am Umfang dieses Bodens.

1: elektromotorischer Antrieb
2: Elektromotor
2.1: Gehäuse des Elektromotors
3.1: Gehäuse des Getriebes
3: Getriebe
4: Ankerwelle
5: Lageranordnung
6: Anlaufteil an einem Ende der Ankerwelle 4
7: Anlaufscheibe
8: Gehäusedeckel
9: Radiallager
9.1: Außenfläche des Radiallagers
10: Öffnung im Gehäusedeckel
11: Anlaufteil
12: Außenfläche des Gehäusedeckels
13: Boden des Gehäusedeckels
14: Umfangswand des Gehäusedeckels
14.1, 14.2: Umfangswandabschnitt
15: Ausnehmung
16: Stufe oder Hinterschneidung
17: Ringnut
18: Rastnase
19: Kappe
20: Boden der Kappe
21: Umfangswand der Kappe
22: Innenfläche des Bodens 20
23: Lasche
24: Öffnung
25: Verformwerkzeug
26: Verformung oder Einprägung

Claims

Lageranordnung mit Axialabstützung für eine Welle (4) eines elektromotorischen Antriebs (1) zur Verwendung bei Fahrzeugen mit einem Abstützelement (19), gegen welches für die Axialabstützung die in einem Gehäuse (2.1, 8) angeordnete Welle mit einer Anlauffläche (11) anliegt, wobei das Abstützelement an einem die Achse der Welle (4) umschließenden Teil (8) des Gehäuses (2.1) durch bleibende Materialverformung fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement als Kappe (19) ausgeführt ist, die an einem Boden (20) die Abstützfläche (22) bildet, und daß die Kappe (19) mit einem an den Boden (20) anschließenden Kappenabschnitt (21) das Gehäuseteil (8) an einer die Achse der Welle (4) umgebenden Außenfläche (14.1) umschließt und dort durch bleibende Materialverformung wenigstens eines Teilbereich (26) des Kappenabschnitts (21) fixiert ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (19) durch wenigstens eine Einprägung (26) am Gehäuseteil (8) fixiert ist.
Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kappenabschnitt (21) eine beispielsweise kreiszylinderförmige Umfangswand (21) der Kappe (19) ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützfläche von der Innenfläche (22) des Bodens (20) der Kappe (19) gebildet ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuseteil (8) wenigstens eine Stufe oder Hinterschneidung (16) gebildet ist, die von dem wenigstens einen bleibend verformten Teilbereich (26) hintergriffen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (19) durch mehrere, um die Achse der Welle (4) verteilte, bleibend verformte Teilbereiche oder Einprägungen (26) gesichert ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der die Achse der Welle (4) umschließenden Fläche (14) des Lagerelementes (8) wenigstens eine die Hinterschneidung (16) bildende Ausnehmung (15) vorgesehen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuseteil (8) eine die Achse der Welle (4) umschließende ringförmige Nut (17) vorgesehen ist, in der der freie Rand der Umfangswand (21) der Kappe (19) aufgenommen ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Rasten (18) und Gegenrasten (24) am Gehäuseteil (8) und an der Kappe (19), um diese am Gehäuseteil (8) bis zum endgültigen Fixieren zu sichern.
Lageranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasten (18) und Gegenrasten (24) derart ausgebildet sind, daß bis zum endgültigen Fixieren ein axiales Verschieben der Kappe (19) relativ zum Gehäuseteil (8) möglich ist.
Lageranordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasten von wenigstens einer Rastnase (18) am Gehäuseteil (8) gebildet sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenrasten von Öffnungen (24), vorzugsweise von als Langloch ausgebildeten Öffnungen in der Kappe (19) oder an über einen freien Rand einer Umfangswand (21) der Kappe wegstehenden Laschen (23) gebildet sind.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (8) ein Gehäusedeckel eines Gehäuses (2.1) des elektromotorischen Antriebs ist.
Lageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil als Lagergehäuse für ein Radiallager (9) der Welle (4) ausgebildet ist.