DE2646886A1

DE2646886A1 - Antriebseinheit

Info

Publication number: DE2646886A1
Application number: DE19762646886
Authority: DE
Inventors: Alfred Hoyler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-10-16
Filing date: 1976-10-16
Publication date: 1978-04-20
Also published as: SE7711540L; IT1087634B; GB1543137A; JPS5349670A; FR2367952A1

Description

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12.10.1976 Vo/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart

Antriebseinheit

Zusammenfassung

Es wird eine Antriebseinheit zum Antrieb z. B. von Scheibenwischern, Fensterhebern oder Schiebedächern in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Die Antriebseinheit besteht aus einem elektrischen Motor und einem nachgeschalteten₃ mit dem Motor zu einer Baueinheit vereinigten Untersetzungsgetriebe. Das in einer Stufe hohe Untersetzungen zulassende Getriebe arbeitet sehr geräuscharm und zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad aus.

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Antriebseinheit nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine bekannte Antriebseinheit hat einen Elektromotor, dem ein übliches Schneckengetriebe nachgeschaltet ist. Auf der verlängerten Welle des Motors sitzt eine mit einem Schneckenrad kämmende Schnecke. Die Welle ist in zwei Lagern geführt, von denen das eine am einen Ende der Welle und das andere am anderen Ende der Welle angeordnet ist. Bei dieser heute verwendeten Bauart treten durch in der Massenfertigung nicht immer zu beherrschende Fertigungsungenauigkeiten zeitweise untragbare Getriebegeräusche auf. Durch hohe spezifische Flächenbelastungen - bei dem Schneckengetriebe ist nur jeweils ein Zahn ständig im Eingriff - tritt ein verhältnismäßig großer Verschleiß auf, der wiederum Ursache für eine weitere Vergrößerung des Spiels und damit eine Verstärkung der an sich schon großen Betriebsgeräusche ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebseinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es sehr geräuscharm läuft, sich durch einen höheren Wirkungsgrad auszeichnet, dabei aber große Untersetzungen in einer Stufe (von 3 : 1 bis 400 : 1) zuläßt. Dadurch, daß die Welle des Motors beidseitig der Schnecke in Lagern geführt ist, kann diese unter der Querkraft-Belastung im Betrieb kaum zur Seite ausweichen. Ebenso vorteilhaft und zum Erfolg bei-.tragend ist, daß beim Eingriff der Schnecke in das planverzahnte Schneckenrad jeweils mehrere Gewindegänge im Eingriff sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Antriebseinheit möglich.

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Antriebseinheit im Längsschnitt, Figur 2 einen Schnitt durch die Antriebseinheit längs II-II der Figur 1, Figur 3 einen Teilschnitt längs III-III der Figur I₃ Figur 4 als vergrößerte Einzelheit das Ende einer Antriebswelle gemäß Figur I₃ Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Wellenendes gemäß Figur 4, Figur 6 einen Schnitt längs VI-VI der Figur 5, Figur 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wellenendes gemäß Figur 4 und Figur 8 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit.

Beschreibung der Erfindung

Die Antriebseinheit besteht aus einem elektrischen Motor 1 hier einem permanentmagnetisch erregten Gleichstrommotor und einem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe 2, die in einem gemeinsamen Gehäuse 3 angeordnet sind. Der Motor 1 hat einen Eisenrückschlußring 4, welcher an seiner Innenseite zwei diagonal gegenüberliegend angeordnete Segmentmagnete 5 trägt. Der zylindrisch ausgebildete Eisenrückschlußring ist auf einen zylindrischen Haltefortsatz 9 des Gehäuses 3 der Antriebseinheit aufgeschoben und wird mittels in zugeordnete Ausnehmungen des Eisenrückschlußrings eingreifende Schnappfedern 10 gehalten. Auf diese Art bilden das Gehäuse 3 und der Eisenrückschlußring eine Gehäuseeinheit.

Innerhalb der Segmentmagnete 5 ist fliegend ein Anker 6 angeordnet. Der Anker 6 hat eine Welle Y₃ die auf der dem Getriebe 2 zugewandten Seite des Ankers 6 einen Stromwender 8 trägt. Innerhalb des Haltefortsatzes 9 ist eine Tragplatte 11 für

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die Schleifbürsten 12 des Stromwenders befestigt. Das dem Anker 6 abgewandte Ende der Welle 7 ist in zwei als zylindrische Buchse ausgebildeten Lagern 13, 14 im Gehäuse 3 geführt. Zwischen den Lagern 13, 14 trägt die Welle 7 eine Schnecke 15, welche auf der zylindrischen Außenseite eines hülsenförmigen, fest mit der Welle 7 verbundenen Bauteils 16 ~ etwa durch Rollieren entstanden - angeordnet ist. Das Bauteil l6 hat einen Innenkonus 17 (Figur 4) der mit einem an einer Schulter 18 der Welle 7 angeordneten Zentrierkonus zusammenwirkt. Die Schulter 18 bildet den Übergang eines verjüngten Teils 19 auf den ungeschwächten Querschnitt der Welle 7· Der Durchmesser der Lagerbuchse 13 entspricht dem ungeschwächten Querschnitt der Welle 7* während der Durchmesser des Lagers 14 dem verjüngten Teil 19 der Welle 7 angepaßt ist.

Das Bauteil l6 hat ein Innengewinde 20, welches auf eine zugeordnetes Außengewinde am verjüngten Teil 19 der Welle 7 aufgeschraubt ist. Die Aufdrehrichtung des Gewindes ist dabei so gerichtet, daß das Bauteil l6 bei Belastung der Schnecke 15 mit seinen Innenkonus 17 gegen die mit einem Aussenkonus versehene Schulter' 18 der Welle 7 gehalten und damit zentriert wird. Die Schnecke 15 steht stirnseitig mit einem planverzahnten Schneckenrad 21 im Eingriff. Das Schneckenrad 21 sitzt auf einer Abtriebswelle 22, die in einer als Pestlager ausgestalteten, axial verschieblich angeordneten Buchse 23 geführt ist. Die Buchse 23 ist dazu über ein Gewinde 24 im Gehäuse 3 gehalten und in ihrer Drehbeweglichkeit durch eine bekannte und deshalb in der Zeichnung nicht näher dargestellte Rasteinrichtung 25 gehindert. Das Schneckenrad 21 ist als Kunststoffspritzteil ausgebildet und durch eine Metallscheibe 26 - etwa eine Stahlscheibe armiert. Die Stahlscheibe dient zugleich als an sich bekannte Kontakt- bzw. Schaltscheibe und arbeitet mit in einem aus Kunststoff bestehenden Gehäusedeckel 27 angeordneten Kontakt 28 zusammen.

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Das als sogenanntes Spiroidgetriebe (eingetragenes Warenzeichen) ausgestaltete, aus Schnecke 15 und Schneckenrad 21 bestehende Getriebe kann bei einem sehr guten Wirkungsgrad hohe Leistungen übertragen und läuft dabei sehr geräuscharm. Dies kommt einerseits daher, daß jeweils mehrere Gänge der Schnecke 15 und Schneckenrades 21 im Eingriff stehen und andererseits daher, daß die Schnecke beidseitig durch die Lager 13» 14 sehr gut abgestützt ist.

Da es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine sehr kompakte Antriebseinheit zu schaffen, ist man bestrebt, die Welle 7 möglichst nahe an das Schneckenrad 21 heranzubringen. Dies er- · laubt die gewählte Verzahnung des Getriebes. Aus diesem Grunde kann der Durchmesser des Lagers 13 nicht beliebig groß gewählt werden, wodurch wieder bedingt ist, daß, da der Kreuzungswinkel der Welle 7 und der Abtriebswelle 22 90 ° beträgt, der Anker 6 nicht als vormontierte Einheit in das Gehäuse 3 eingeführt wird. Der Außendurchmesser der Schnecke 15' ist aber dennoch größer als die lichte Weite des zwischen dem Anker 6 und der Schnecke 15 liegenden Lagers 13. Deshalb muß die Schnecke 15 - wie oben beschrieben - als gesondertes Bauteil l6 ausgestaltet sein und erst bei der Montage des Ankers 6 im Gehäuse 3 mit der Welle 7 verbunden werden. Dazu hat das Getriebegehäuse 3 im Bereich zwischen den Lagern 13, 14 eine Montagevorrichtung 29 für das Bauteil 16 auf der Welle 7. Die Montagevorrichtung 29 weist einen nach außen offenen Durchbruch 30 durch die Wandung des Getriebegehäuses 3 auf, die sich quer zur Längserstreckung der Welle 7 erstreckt. Bei der Montage wird - der Anker 6 mit der Welle 7 ist noch nicht in das Gehäuse 3 eingebaut - das Bauteil 16, welches an seiner vorderen, dem Anker 6 zugewandten Seite mit einem Plachkant 31 (Figur 4) versehen ist, in schlüsselartig eingreifende Vorsprünge 32 der Montagevorrichtung 29 eingelegt. (In Figur 1 ist das Bauteil in der Montagevorrichtung 29 strichpunktiert

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mit der Bezugszahl l6' dargestellt). Nun wird der Anker 6 der den Eisenrückschlußring verschließende Deckel 4' ist noch abgenommen - in den Motor eingeführt, wobei schließlich der verjüngte Teil 19 der Welle 7 in die zugeordnete Bohrung des Bauteils 16 eingeschoben wird. Das auf dem verjüngten Teil 19 der Welle 7 angeordneten Außengewinde wird dann durch Drehung des Ankers 6 - das Bauteil 16 wird über den Flachkant und die Vorsprünge 32 der Montagevorrichtung 29 am Mitdrehen gehindert - in das Innengewinde 20 des Bauteils 16 eingedreht. Der sich dabei auf den an der Schulter 18 angeordneten Zentrierkonus 18 aufdrehende Innenkonus zentriert das Bauteil 16 bezüglich der Welle 7· Durch weiteres Einschieben des Ankers

6 wird der verjüngte Teil 19 der Welle 7 in die Buchse des Lagers 14 eingeführt und die Schnecke 15' in ihre Arbeitsstellung gebracht, in der sie in das Schneckenrad 21 eingreift.

In den Figuren 5 und 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit dargestellt, die sich von 'der oben beschriebenen Antriebseinheit im wesentlichen.dadurch unterscheidet, daß das die Schnecke 15 tragende Bauteil auf andere Art und Weise als im ersten Ausführungsbeispiel mit der Welle

7 - d. h. nicht mit einem Gewinde - verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel der Verbindung zwischen dem Bauteil 36, welches an seinem Außenumfang wiederum eine Schnecke 15 trägt, und der Welle 37 ist in diesen Figuren 5 und 6 dargestellt. Zur Mitnahme des Bauteils 36 ist auf der Welle' 37 am Übergang der Welle 37 auf den verjüngten Teil 38 der Welle 37, dessen Durchmesser der Bohrung des Bauteils 36 entspricht, zwei einander diagonal gegenüberliegende Nuten 39 ausgefräst. An der im Anker 6 zugewandten Stirnseite des Bauteils 36 befinden sich zwei axial vorstehende Nasen 40, die im zusammengebauten Zustand in die zugeordneten Nuten 39 in der Welle 37 eingreifen. Wodurch die Mitnahme des Bauteils 36 auf der Welle 37 erfolgt.

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Die Zentrierung des Bauteils 36 auf der Welle 37 erfolgt ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 bis 4 durch einen an der Schulter am Übergang zwischen der Welle 37 zum verjüngten Teil 38 ausgebildeten Konus. Gegen axiale Verschiebung des Bauteils 36 ist ein keilartiger Wellensicherungsring 4l in einen entsprechend gestalteten Einstich im verjüngten Teil 38 der Welle 37 eingerastet (Figur 5). Die Montage des Bauteils 36 erfolgt sinngemäß wie die Montage des Bauteils l6 des vorbeschriebenen Ausführungsbeispiels.

In Figur 7 ist ein weiteres, anderes Ausführungsbeispiel einer Verbindung eines die Schnecke 15 tragenden Bauteils 46 mit der Welle 47 beschrieben. Das Bauteil 46 und die gegenüber dem Querschnitt der Welle 47 im Querschnitt verminderte Lagerstelle 48 für das Bauteil 46 haben die gleiche polygonartige Bohrung bzw. Außenform. Wie der in Figur 7 eingezeichnete Querschnitt erkennen läßt, ist der beschriebene Querschnitt etwa in Form eines Bogendreiecks ausgebildet. Die axiale Sicherung erfolgt wiederum durch einen Wellensicherungsring 4l wie im vorigen Beispiel. Die Montage des Bauteils 46 auf der Welle 47 erfolgt ebenfalls wieder wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel .

In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebseinheit dargestellt, die sich von den vorhergehenden Ausführungsbeispielen dadurch unterscheidet, daß der Kreuzungswinkel der Welle 57 des Elektromotors 51, der im Aufbau dem Elektromotor 1 der vorangehenden Ausführungsbeispiele vollkommen entspricht und der Abtriebswelle 52 der Antriebseinheit um mindestens etwa 3 .° von 90 ° abweicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schnecke 55 integral mit der Welle 57 verbunden, wobei der größte Außendurchmesser der Schnecke 55 kleiner ist als die lichte Weite des zwischen Schnecke 55 und Anker 56 liegenden Lagers 53· Bei diesem Ausführungsbeispiel, bei dem

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in Kauf genommen werden muß, daß der erwähnte Kreuzungswinkel abweichend von 90 gewählt werden muß, kann der Anker 56 mit der auf der Welle 57 angeordneten Schnecke 55 zunächst vollkommen fertig bearbeitet werden. Die Montage des Ankers 56 erfolgt in der gleichen Weise wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen durch einfaches Einschieben des Ankers 56 so weit, bis die Schnecke 55 mit dem zugeordneten Schneckenrad in Eingriff kommt. Da bei diesem Ausführungsbeispiel der Durchmesser des Lagers 53 größer gewählt werden konnte als bei dem vorherigen Ausführungsbeispielen ist ein Durchschieben der Schnecke 55 durch das Lager 53 möglich geworden. Da sich die verwendete Verzahnung der Schnecke 55 und des zugeordneten Scheckenrades nicht von der bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen unterscheidet, und die Schnecke 55 ebenfalls beidseitig durch Lager abgestützt ist, ergeben sich bezüglich des Betriebes die gleichen Vorteile wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen.

Der die Schnecke 55 tragende Bereich der Welle 57 und der das Lager 53 zwischen der Schnecke 55 und dem Anker 56 tragende Bereich der Welle 57 kann in besonders einfacher und günstiger Weise durch Anstauchen - etwa nach induktiver Erwärmung der Welle 57 - erzeugt werden. Natürlich sind auch andere Fertigungsverfahren denkbar.

Schnecke und Schneckenrad haben zweckmäßigerweise eine aus US-PS 2 696 125 bekannte Verzahnung.

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Claims

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Ansprüche

!./Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer, bestehend aus einem elektrischen Motor und einem nachgeschalteten, mit dem Motor zu einer Baueinheit vereinigten Untersetzungsgetriebe, dessen eingangsseitiges Getriebeelement auf der verlängerten Welle des Motors sitzt, welche in zwei Lagern geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe eine Schnecke (15) aufweist, die stirnseitig in ein planverzahntes Schneckenrad eingreift, wobei die Lager (I3, 14) beidseitig der Schnecke die Welle (7) abstützen und der Anker (6) des Motors (1) fliegend gelagert ist.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (15) als hülsenförmiges, fest mit der Welle verbundenes Bauteil (16) ausgestaltet ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (16) einen Innenkonus (17) aufweist, der mit einem an einer Schulter (l8) der Welle (7) angeordneten Zentrierkonus zusammenwirkt.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (16) ein Innengewinde (20) hat, welches auf ein zugeordnetes Außengewinde der Welle (7) aufgeschraubt ist,

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wobei die Aufdrehrichtung des Gewindes (20) in Belastungsrichtung der Schnecke (15) verläuft.

5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil (16, 36, 46) Drehmitnehmer hat, welches mit Gegenmitnehmern der Welle (7> 37 ₃ 47) zusammenarbeiten.

6. Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer von einem Polygonprofil der Welle gebildet werden, die in eine entsprechend ausgebildete Bohrung des Bauteils eingreifen.

7. Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet₃ daß das Bauteil (36, 46) gegen eine Schulter der'Welle (37s 47)» insbeosndere einen Wellensicherungsring (41), gehalten ist.

8. Antriebseinheit nach Anspruch 5 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer als an der Stinrseite des Bauteils vorstehende Vorsprünge (40) ausgestaltet sind, die in Ausnehmungen (39) in der Schulter der Welle (36) eingreifen.

9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Schnecke (15) grosser ist als die lichte Weite, insbesondere des zwischen Anker (6) und Schnecke (15) liegenden Lagers (13)·

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10. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebegehäuse (3) im Bereich zwischen den Lagern (13, 1*0 eine·Montagevorrichtung (29) für das Bauteil (l6) auf der Welle (7) aufweist.

11. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung einen Durchbruch (30), der sich quer zur Längserstreckung der Welle (7) erstreckt, durch die Wandung des Getriebegehäuses (3) aufweist.

12. Antriebseinheit nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagevorrichtung schlüsselartig in einen zugeordneten Flachkant (3D des Bauteils eingreifende Vorsprünge hat.

13. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke integral mit der Welle verbunden ist, wobei der größte Außendurchmesser der Schnecke (55) kleiner ist als die lichte Weite des zwischen Schnecke und Anker (56) liegenden Lagers (53)·

1*1. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (21) als Kunststoffspritzteil, insbesondere mit Asmierung durch eine Metallscheibe (26), ausgebildet ist.'

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15. Antriebseinheit nach Anspruch 1H'_} dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (26) als Kontakt- bzw. Schaltscheibe dient.

16. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (15) in einer als Pestlager ausgestalteten, axial verschieblich angeordneten Buchse (23) geführt ist.

17. Antriebseinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (23) über ein Gewinde im Gehäuse (3) gehalten und in ihrer Drehbeweglichkeit durch eine Rasteinrichtung (25) gehindert wird.

18. Montageverfahren für eine Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in die Montagevorrichtung eingelegt, und darauf die Welle durch die Bohrung geschoben und mit dem Bauteil verbunden wird.

19. Verfahren zur Herstellung einer Welle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der die Schnecke tragende Bereich

• der Welle und der das Lager zwischen Schnecke und Anker tragende Bereich der Welle, insbesondere nach induktiver Erwärmung, gestaucht ist.

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20. Verfahren zur Herstellung der Schnecke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese rolliert wird.

21. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein permanentmagnetisch erregter Kleinmotor ist, dessen Kollektor auf der der Schnecke zugewandten Seite des Ankers angeordnet ist.

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