DE10310186A1

DE10310186A1 - Lager mit Axialabstützung für eine Welle eines elektromotorischen Hilfsantriebs zur Verwendung bei Fahrzeugen sowie elektromotorischer Hilfsantrieb mit einem solchen Lager

Info

Publication number: DE10310186A1
Application number: DE2003110186
Authority: DE
Inventors: Werner Saussele
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2003-03-08
Filing date: 2003-03-08
Publication date: 2004-09-16

Abstract

Ein Lager mit Axialabstützung für eine Welle eines elektromotorischen Hilfantriebs zur Verwendung bei Fahrzeugen besteht aus wenigstens zwei Lagerelementen, die eine die Welle aufnehmende Lageröffnung sowie eine axiale Abstützung für die Welle bilden. Ein erstes Lagerelement ist an einem Getriebegehäuse befestigt. Ein zweites Lagerelement bildet die axiale Abstützfläche für die Welle und ist mit dem ersten Lagerelement verbunden. Beide Lagerelemente bestehen aus Kunststoff.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lager mit Axialabstützung für eine Welle eines elektromotorischen Hilfsantriebs zur Verwendung bei Fahrzeugen gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß Oberbegriff Patentanspruch 13.
Elektromotorische Hilfsantriebe für Fahrzeuge sind in verschiedensten Ausführungen bekannt, insbesondere auch als Scheibenwischerantriebe. Bekannt ist hierbei auch, die Welle, beispielsweise die Ankerwelle des Elektromotors eines solchen Antriebs an einem Ende in ein Lager zu lagern, welches nicht nur die Funktion eines Radiallagers hat, sondern zugleich auch eine axiale Abstützung der Welle und eine Einstellung des Axialspiels ermöglicht. Bei bekannten Hilfsantrieben wird für diese axiale Abstützung eine Schraube, beispielsweise eine Schraube aus Kunststoff verwendet, mit der das Axialspiel bzw. der Anpreßdruck einstellbar sind, mit dem das Wellenende axial gegen die als Einstellelement dienende Schraube anliegt. Nach dem Einstellvorgang wird die Schraube mit einem Fixiermittel, beispielsweise mit einem Kleber oder Lack gegen Verdrehen gesichert bzw. fixiert.
Die Einstellung des Anpreßdrucks ist dabei sehr kritisch, da bei fehlendem Anpreßdruck ein u. U. nicht zulässiges Axialspiel für die Ankerwelle besteht und ein zu hoher Anpreßdruck zu einer unnötigen Erhöhung der Leistungs- oder Stromaufnahme des Elektromotors führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lager aufzuzeigen, welches in besonders einfacher Weise eine optimale Einstellung sowohl des Axialspiels als auch des Anpreßdrucks für die Axialabstützung ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Lager entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein elektromotorischer Hilfsantrieb ist entsprechend dem Patentanspruch 13 ausgeführt.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 – 3 jeweils in vereinfachter Teildarstellung und im Schnitt das Getriebegehäuse eines elektrischen Hilfsantriebs, nämlich eines Scheibenwischerantriebs zusammen mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Lagerung des Ankerwellenendes gemäß der Erfindung.
In der 1 ist 1 das nur teilweise dargestellte Getriebegehäuse eines elektrischen oder elektromotorischen Scheibenwischerantriebs für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge. In diesem Gehäuse 1 ist mittels eines Lagers 2 das freie Ende 3 einer Welle 4 drehbar gelagert. Die Welle 4 ist die Ankerwelle eines nicht dargestellten Elektromotors des Scheibenwischerantriebs. Im Bereich des Endes 3 ist die Welle 4 mit einem Schneckengewinde versehen, welches mit dem ebenfalls nicht dargestellten Schneckenrad eines Schneckengetriebes zusammenwirkt.
Das Lager 2 besteht aus zwei Lagerelementen 5 und 6, die in einer im Getriebegehäuse 1 vorgesehenen Öffnung oder Ausnehmung 7 aufgenommen sind.
Die Ausnehmung 7 besitzt mehrere, in Längsrichtung L der Welle 4 aneinander anschließende und jeweils achsgleich mit dieser Längsachse L angeordnete Abschnitte 7.1–7.3, und zwar ausgehend von dem Innenraum des Getriebegehäuses 1, in dem (Innenraum) auch die Welle 4 angeordnet ist, bzw. ausgehend von der dortigen Innenfläche 1.1 des Getriebegehäuses 1 den Abschnitt 7.1 mit dem kleineren Durchmesser, daran anschließend den Abschnitt 7.2 mit dem größeren Durchmesser und daran anschließend den an der Außenseite 1.2 des Getriebegehäuses 1 offenen Abschnitt 7.3, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Abschnittes 7.1, aber kleiner ist als der Durchmesser des Abschnittes 7.2. Die Abschnitte 7.1 und 7.3 sind bei der dargestellten Ausführungsform kreiszylinderförmig ausgebildet und besitzen in Richtung der Längsachse L etwa dieselbe axiale Länge. Die axiale Länge des Abschnittes 7.2 ist deutlich kleiner. Weiterhin ist der Abschnitt 7.2 halb offen ausgeführt, d.h. Dieser Abschnitt ist z.B. an einer parallel zur Schnittebene der 1 verlaufenden Fläche des Getriebegehäuses seitlich offen.
Das Lagerelement 5 ist scheibenförmig ausgebildet und in dem Abschnitt 7.2 formschlüssig aufgenommen, beispielsweise durch Einschieben oder Einpressen von der offenen Seite des Abschnittes 7.2 her oder aber durch Einspritzen.
Die Lagerelemente 5 und 6 bestehen jeweils aus einem verschleißfesten, aber schweißfähigem bzw. durch Wärme bzw. Hitzeeinwirkung verformbaren thermoplastischen Kunststoff. Das Lagerelement 5 ist mit einer mittigen Öffnung 5.1 versehen, die bei der dargestellten Ausführungsform kreisförmig ausgeführt ist und deren Durchmesser gleich oder in etwa gleich der dem Durchmesser des Abschnittes 7.1 der Ausnehmung 7 ist.
Das Lagerelement 6 ist zapfenartig ausgebildet, und zwar mit einem Zapfenabschnitt 6.1, der bei der dargestellten Ausführungsform an seiner Außenfläche kreiszylinderförmig ausgebildet ist und an einem Ende in ein Kopfstück 6.2 übergeht, welches der dargestellten Ausführungsform an seiner Umfangsfläche ebenfalls kreiszylinderförmig ausgebildet ist, allerdings mit einem gegenüber dem Zapfenabschnitt 6.1 vergrößerten Durchmesser.
Bei noch nicht montiertem Kunststoffteil 6 ist der Außendurchmesser des Zapfenabschnittes 6.1 gleich oder geringfügig kleiner als der Durchmesser des Abschnittes 7.1 und der Außendurchmesser des Kopfstückes 6.2 gleich oder geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Abschnittes 7.3.
Am Übergang zwischen dem Zapfenabschnitt 6.1 und dem Kopfstück 6.2 ist an der dem Zapfenabschnitt 6.1 zugewandten Seite des Kopfstückes 6.2 eine den Zapfenabschnitt 6.1 ringförmig umschließende Nut 8 vorgesehen. Weiterhin ist der Zapfenabschnitt 6.1 an seinem freien Ende mit einer zu diesem Ende hin offenen und als Sackloch ausgebildeten, kreiszylinderförmigen Lageröffnung 9 versehen, die achsgleich mit der Längsachse L der Welle 4 angeordnet und in der das Wellenende 3 spielfrei drehbar gelagert ist.
Zur axialen Abstützung, d. h. insbesondere auch zur Aufnahme der im Verwendungsfall des Scheibenwischerantriebs durch das Schneckengetriebe auf die Welle 4 ausgeübten axialen Kräfte liegt das Wellenende 3 mit einer Abrundung 3.1 gegen den Boden der Lageröffnung 9 an.
Durch die zweiteilige Ausbildung des Lagers 2 ist es möglich, bei der Montage des elektromotorischen Antriebs das Axialspiel für die Welle 4 mit einfachen Mitteln praktisch auf „Null" einzustellen, und zwar mit einem vernachlässigbaren und genau definierten axialen Anpreßdruck zwischen dem Lager 2 und der Welle 4 und damit ohne eine Erhöhung oder merkliche Erhöhung der Stromaufnahme des Elektromotors des Antriebs.
Für die Realisierung des Lagers 2 wird das Lagerelement 6 mit seinem Zapfenabschnitt 6.1 von der Außenseite 1.2 des Getriebegehäuses 1 her in die mit dem Lagerelement 5 bereits vormontierte Ausnehmung 7 eingeführt, und zwar derart, daß der Zapfenabschnitt 6.1 durch die Öffnung 5.1 des im Abschnitt 7.2 aufgenommenen Lagerelementes 5 hindurch in den Abschnitt 7.1 hineinreicht und das Ende 3 der Welle 4 in der Lageröffnung 9 aufgenommen ist. Zur Unterbringung der Ausnehmung 7 mit den Abschnitten 7.1, 7.2 und 7.3 besitzt das Getriebegehäuse 1 im Bereich des Lagers 2 einen in der Wandstärke verdickten Gehäuseabschnitt 10.
Durch Aufbringen einer axialen Druckkraft K auf die dem Zapfenabschnitt 6.1 abgewandte Stirnseite des Kopfstückes 6.2 wird der axiale Anpreßdruck zwischen dem Lager 2 und der Welle 4 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Da das Kopfstück 6.2 lediglich mit einem die ringförmige Vertiefung 8 umschließenden Randbereich gegen das Lagerelement 5 anliegt, ist durch plastische Verformung dieses Lagerelementes im Bereich seines Kopfstückes 6.1 die Einstellung des gewünschten axialen Anpreßdrucks auch bei Fertigungstoleranzen möglich.
Bei dem gewünschten Anpreßdruck erfolgt das Verbinden des Lagerelementes 6 mit dem Lagerelement 5, und zwar durch Verschweißen, beispielsweise durch Ultraschallschweißen oder Reibschweißen. Das Lagerelement 5 dient der mechanischen Verankerung des Lagers 2 im Getriebegehäuse 1.
Die Vorteile dieser Ausbildung des Lagers 2 sind u. a.

– der Wegfall der bisher üblichen axialen Gewindeschraube zur Einstellung des Lagerspiels;
– der Wegfall von Mitteln, wie beispielsweise Kleber oder Lack zum Fixieren solcher Gewindeschrauben;
– die Möglichkeit einer einfachen, aber sehr genauen Einstellung des jeweils gewünschten axialen Anpreßdrucks und damit die Realisierung einer Axialabstützung, die hinsichtlich des Axialspiels für die Welle 4 und der Stromaufnahme des Elektromotors optimal eingestellt ist.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Lagers 2 besteht darin, daß mit ihm die Forderung nach einem wasserdichten Gehäuse auch im Bereich des Lagers 2 erfüllt werden können.
Die 2 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung ein Lager 2a, welches sich von dem Lager 2 lediglich dadurch unterscheidet, daß am Bereich 10 des Getriebegehäuses 1 ein Kanal 11 vorgesehen ist, der in den Abschnitt 7.2 der Ausnehmung 7 mündet und an der Innenfläche 1.1 des Getriebegehäuses offen ist. Über diesen, bei der dargestellten Ausführungsform radial zur Achse der Ausnehmung 7 orientierten Kanal 11 wird das Kunststoffmaterial beim Herstellen des scheibenförmigen Lagerelementes 5 durch Einspritzen zugeführt.
Der Kanal 11 und der in diesem Kanal verbliebene radial vom Lagerelement 5 wegstehende Anguß dienen bei dieser Ausführung auch als zusätzliche Verdrehungssicherung für das Lager 2a.
Die 3 zeigt als weitere mögliche Ausführungsform ein Lager 2b, welches aus den beiden Lagerelementen 12 und 13 besteht, die wiederum aus einem schweißbaren Kunststoff durch Spritzgießen hergestellt sind. Zur Aufnahme der Lagerelemente 12 und 13 ist bei dieser Ausführungsform im Getriebegehäuse 1 bzw. in dem Gehäuseabschnitt 10 anstelle der Ausnehmung 7 eine Ausnehmung 14 vorgesehen, die zwei in Richtung der Längsachse L der Welle 4 aneinander anschließende Abschnitte 14.1 und 14.2 aufweist, und zwar ausgehend von der Innenseite 1.1 des Getriebegehäuses 1 den Abschnitt 14.1 mit kleinerem Durchmesser und daran anschließend den Abschnitt 14.2, der einen im Vergleich zum Abschnitt 14.1 größeren Durchmesser besitzt und an der Außenseite 1.2 des Getriebegehäuses 1 offen ist. In dem Abschnitt 14.1 ist das im wesentlichen hülsenartige Lagerelement 12 mit einem müderen bei der dargestellten Ausführungsform kreiszylinderförmigen Abschnitt 12.1 aufgenommen. Beidendig ist das Lagerelement 12 jeweils mit einem Bund 12.2 bzw. 12.3 versehen und liegt mit dem Bund 12.2 gegen den den Abschnitt 14.1 an der Innenfläche 1.1 umschließenden Rand und mit dem Bund 12.3 gegen einen stufenförmigen Absatz an, der zwischen den Abschnitten 14.1 und 14.2 gebildet ist. Das hülsenartige Lagerelement 12 bildet die Lagerbohrung oder -öffnung 15 für das Wellenende 3.
Das Lagerelement 13 ist wiederum ähnlich dem Lagerelement 6 stopfenartig oder zapfenartig ausgebildet, und zwar mit einem Zapfenabschnitt 13.1 und einem Kopfstück 13.2. Letzteres besitzt einen Außendurchmesser, der gleich oder geringfügig kleiner dem Innendurchmesser des Abschnittes 14.2 der Ausnehmung 14 ist. Der Zapfenabschnitt 13.1 besitzt einen Außendurchmesser, der gleich oder geringfügig kleiner dem Innendurchmesser der Lagerbohrung 15 ist. Mit dem freien Ende bildet der Zapfenabschnitt 13.1 die axiale Anlage- oder Abstützfläche für die Abrundung 3.1 des Wellenendes 3. Am Übergang zwischen dem Zapfenabschnitt 13.1 und dem Kopfstück 13.2 weist letzteres wiederum eine der ringförmigen Nut 8 entsprechende, den Zapfenabschnitt 13.1 ringförmig umschließende Nut 16 auf.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Lagerelement 12 durch Einspritzen realisiert. Hierfür ist im Gehäusebereich 10 wiederum ein dem Kanal 11 entsprechender Kanal 17 vorgesehen, der radial zur Längsachse L verläuft, in den Abschnitt 14.1 der Ausnehmung 14 mündet und an der Innenfläche 1.1 des Getriebegehäuses 1 offen ist. Der in diesem Kanal 17 verbliebene Anguß des Lagerelementes 12 dient als zusätzliche Drehsicherung. Das Lagerelement 12 dient der mechanischen Verankerung des Lagers 2b im Getriebegehäuse 1 und entspricht insoweit von seiner Funktion her dem scheibenförmigen Lagerelement 5 der 1 und 2. Zusätzlich dient das Lagerelement 12 aber auch zur radialen Lagerung der Welle 4.
Grundsätzlich ist es auch bei dem Lager 2b wiederum möglich, das Lagerelement 12 durch Einpressen im Getriebegehäuse 1 zu verankern.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundelegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

1: Getriebegehäuse
1.1: Getriebegehäuseinnenfläche
1.2: Getriebegehäuseaußenfläche
2, 2a, 2b: Lager
3: Wellenende
3.1: Abrundung
4: Welle
5: scheibenförmiges Lagerelement
5.1: Öffnung des Lagerelementes 5
6: stopfenförmiges Lagerelement
6.1: Zapfenabschnitt
6.2: Kopfstück
7: Ausnehmung für das Lager 2 oder 2a
7.1, 7.2, 7.3: Abschnitt der Ausnehmung 7
8: ringförmige Nut
9: Lagerbohrung oder -ausnehmung
10: Gehäuseabschnitt mit vergrößerter Wandstärke
11: Spritzkanal
12: hülsenartiges Lagerelement
12.1., 12.2, 12.3: Abschnitt des Lagerelementes 12
13: stopfenförmiges Lagerelement
13.1: Zapfenabschnitt des Lagerelementes 13
13.2: Kopfstück des Lagerelementes 13
14: Ausnehmung für Lager 2b
14.1, 14.2: Abschnitt der Ausnehmung 14
15: Lagerbohrung
16: ringförmige Nut
17: Spritzkanal

Claims

Lager mit Axialabstützung für eine Welle (4) eines elektromotorischen Hilfsantriebs zur Verwendung bei Fahrzeugen, beispielsweise eines elektromotorischen Scheibenwischerantriebs, mit wenigstens zwei Lagerelementen (5, 6; 12, 13), die eine die Welle (4) oder deren Wellenende (3) aufnehmende Lageröffnung (9, 15) sowie eine axiale Abstützung für das Welle (4) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes (5, 12) der wenigstens zwei Lagerelemente an einem Gehäuse (1) befestigt ist, und daß ein zweites (6, 13) der wenigstens zwei Lagerelemente die axiale Abstützfläche für die Welle (4) bildet und mit dem ersten Lagerelement (5, 12) durch Verschweißen verbunden ist, und daß die Lagerelemente (5, 6; 12, 13) aus Kunststoff bestehen.
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste Lagerelement (5, 12) wenigstens teilweise in einer Ausnehmung (7, 14) im Getriebegehäuse (1) vorgesehen ist.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lagerelement (5, 12) sowie das zweite Lagerelement (6, 13) zumindest teilweise in der Ausnehmung (7, 14) des Getriebegehäuses (1) angeordnet sind.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lagerelement (6, 13) mit einem zapfenartigen Abschnitt (6.1, 13.1) in eine Öffnung (5.1, 15) des ersten Lagerelementes (5, 12) eingreift und im Bereich dieser Öffnung mit dem ersten Lagerelement verbunden ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lagerelement an dem zapfenartigen Abschnitt (6.1, 13.1) die axiale Abstützfläche für die Welle (4) bildet.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lagerelement (6) die Lageröffnung (9) für das Wellenende (3) aufweist.
Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageröffnung (9) von einer Ausnehmung im Zapfenabschnitt (6.1) des ersten Lagerelementes (6) gebildet ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lagerelement (5) scheibenartig ausgebildet ist.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lagerelement (12) die Lageröffnung (15) für das Wellenende (3) aufweist.
Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Lagerelement (12) hülsenartig ausgebildet ist und das zweite Lagerelement (13) mit seinem Zapfenabschnitt (13.1) in die Lageröffnung (15) eingreift.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am zweiten Lagerelement (6, 13) eine beispielsweise ringförmige axiale Abstützfläche gebildet ist, mit der das zweite Lagerelement gegen das erste Lagerelement (5, 12) anliegt.
Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lagerelement (6, 13) eine axiale Abstützung für ein Ende (3) der Welle (4) bildet.
Elektromotorischer Hilfsantrieb zur Verwendung bei Fahrzeugen, insbesondere Scheibenwischerantrieb mit einer in einem Getriebegehäuse an einem Ende mittels eines Lagers (2, 2a, 2b) gelagerten Welle (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Lager entsprechend einem der vorhergehenden Ansprüche 1– 12 ausgebildet ist.