WO2000013295A1 - Elektrische antriebseinheit - Google Patents

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WO2000013295A1
WO2000013295A1 PCT/DE1999/002687 DE9902687W WO0013295A1 WO 2000013295 A1 WO2000013295 A1 WO 2000013295A1 DE 9902687 W DE9902687 W DE 9902687W WO 0013295 A1 WO0013295 A1 WO 0013295A1
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bearing
outer ring
shaft
drive unit
armature shaft
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Detlef Lauk
Ernst Fischer
Hansjoerg Karcher
Juergen Herp
Erik Maurer
Andreas Wiegert
Richard Hurst
Anton Waibel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16H2057/0213—Support of worm gear shafts

Definitions

  • the invention relates to an electric drive unit according to the preamble of claim 1
  • an electric drive unit in particular for a windshield wiper of a vehicle, comprising a drive motor with an anchor accommodated in an essentially pot-shaped pole housing, with an essentially pot-shaped end face attached to the pole house
  • Gear housing for receiving gear elements, on which the rotation of an armature shaft of the armature, which is mounted on the one hand in the pole housing and on the other hand in the gear housing, acts, the armature shaft being mounted adjacent to a bottom of the pole housing in a first bearing and in the area of the gear housing in a second bearing , wherein the second bearing is designed as a radial and axial force-absorbing ball bearing, which is built on the one hand by an axial stop surface in the gear housing and on the other hand by a transverse to the armature shaft m of the gear housing and is designed in the manner of a U.
  • Retaining bracket is axially secured Advantages of the invention
  • the drive unit with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the spring tongues load the outer ring of the ball bearing m in the direction of the axial stop surface against the gear housing and in this way are able to press the outer ring of the ball bearing against the axial stop surface without play.
  • the drive unit with the characterizing features of patent claim 2 has the advantage that a tool intended for the production of the retaining bracket can be constructed relatively easily.
  • the characterizing features of claim 4 give the advantage that further resilient tongues load the outer ring of the ball bearing m in the direction of the axial stop surface.
  • FIG. 1 shows the electric drive unit according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 shows the electric drive unit according to FIG 1 m of the top view
  • FIG. 3 a cross section through the electric drive unit of FIG. 1 and FIGS. 4 to 6 a component of the inventive electric drive unit according to FIG. 1 m different views.
  • the electric drive unit 2 shows an electric drive motor 3 and a gear 4.
  • the electric drive motor 3 has a pole housing 5 with built-in permanent magnets 6, an armature 7, an armature shaft 8 and a first bearing 9 and a second bearing 10 for mounting the armature shaft 8.
  • the first bearing 9 is designed as a radial bearing in the form of a slide bearing and has a bearing bush 11 for this.
  • a shaft end 12 of the armature shaft 8 is rotatable in the bearing bush 11.
  • the bearing bush 11 is located in a pot-like bulge 13 of a base 14 of the pole house 5.
  • the gear 4 has a gear housing 15 which is attached to a flange-like boundary edge 16 of the pole housing 5.
  • the gear housing 15 has a receiving bore 17 and an axial stop surface 18 for receiving the second bearing 10.
  • the receiving bore 17 is open in the direction of the pole housing 5.
  • the second bearing 10 is designed as a ball bearing with an outer ring 19, an inner ring 20 and balls 21
  • the inner ring 20 is pressed firmly onto the armature shaft 8.
  • the outer ring 19 is inserted into the receiving bore 17.
  • FIG. 2 the top view, this has Gearbox 15 in the area of an end face 22 of the outer ring 19 directed against the pole housing 5, a shaft 23 crossing the receiving bore 17 and the armature shaft 8. This shaft 23 can also be seen in FIG. 3 and is partially visible in FIG.
  • the shaft 23 is used for Recording of a holding part 24, which is shown in FIGS. 4 to 6 as an individually drawn out component.
  • the holding part 24 consists, for example, of spring sheet metal, is essentially U-shaped with two legs 25 and 26 and a yoke 27 and, in the example according to FIGS. 4 to 6, has four resilient tongues 28, 29, 30, 31. These resilient tongues 28 to 31 can be produced by making U-shaped cuts both in the legs 25 and 26 and in the yoke 27.
  • FIG. 5 which shows the holding part 24 m partially cut open state the tongue 28 out of a plane of the holding part 24 m of FIG. 5 at an angle, in order to then end after a bend 32 m in the form of a free resilient end 33.
  • the resilient tongues 29, 30 and 31 are also bent out of the reference plane of the holding part 24 and likewise have bends which are not numbered and free ends 33.
  • the free ends 33 of the resilient tongues 28 and 29 m clearly show the directions in which the yoke 27 connects to the legs 25 and 26 of the holding part 24.
  • the resilient tongues 30 and 31 are angularly aligned with one another in such a way that the free resilient ends 33 are directed towards one another.
  • the longitudinal directions of the resilient tongues 30 and 31 enclose an angle of essentially 135 °. In this respect, based on a longitudinal axis of the armature shaft
  • the free resilient ends 33 of the resilient tongues 30 and 31 have an angular distance of essentially 45 °.
  • the resilient tongues 28 and 29 are aligned so that, based on the longitudinal axis of the armature shaft 8 the free resilient ends 33 are diametrically opposite one another.
  • Holding part 24 are bent and thereby exert forces on the outer ring 19 of the second bearing 10 which cause the outer ring 19 to bear against the axial stop surface 18.
  • the free ends 33 of the resilient tongues 30 and 31 finally reach m cover to the outer ring 19 and thereby increase the pressure of the outer ring 19 against the axial stop surface 18.
  • the inner ring 20 is pressed firmly onto the armature shaft, so that there is no relative movement between the armature shaft 8 and the inner ring 20. Because, as already described, the axial stop surface 18 in
  • Gear housing 15 is present and because the holding part 24 m is supported in the shaft 23 and the resilient tongues 28 to 31 emanating from the holding part 24 press against the end face 22 of the outer ring 19, the second bearing 10 is both a radial bearing and an axial bearing.
  • this armature shaft 8 is extended by a worm shaft 34 which extends in the gear housing 15.
  • a worm wheel 35 which is connected to an output shaft 36 in a rotationally fixed manner and with the aid of the latter
  • Output shaft 36 is rotatably mounted.
  • a crank mechanism, which is not shown, of a windshield wiper is connected to the output shaft 36, for example.
  • This crank gear not shown, m m known manner offset at least one wiper arm m periodic pivoting movements. Due to the mass of the windshield wiper arm and also a wiper attached to it and the kinematics of the crank mechanism, it can be seen that the output shaft 36 both outputs torques and also absorbs torque from the crank mechanism. Accordingly, where the worm wheel 35 m engages the worm shaft 34, forces with changing axial directions will occur with respect to the longitudinal axis of the worm shaft 34. These usually occur
  • the described second bearing 10 m system on the axial stop surface 18 and also m system on the resilient tongues 28 of the holding part 24 can also be used if for example, the armature shaft drives a helical spur gear of a spur gear. Because here, too, changes in torque direction would lead to changing axial forces along the armature shaft 8.
  • the arrangement of the shaft 23 in the gear housing 15 and the design of the holding part 24 according to the invention make it possible to design the combined armature shaft 8 and worm shaft 34 together with the second bearing 10 so that they can be pushed into the gear housing 15 in a manner that is easy to assemble, after which the holding part 24 in can be carried out in an easy to carry out assembly step the shaft 23 can be installed and ensures a play-free axial securing of the outer ring 19 of the second bearing 10.

Abstract

Es wird eine elektrische Antriebseinheit vorgeschlagen, die einen elektrischen Antriebsmotor und ein Getriebe aufweist. Der elektrische Antriebsmotor hat eine Ankerwelle, die sich beispielsweise fortsetzt zu einer zusammen mit der Ankerwelle einstückig ausgebildeten Schneckenwelle des Getriebes. Zur Lagerung der Ankerwelle sind ein erstes Lager und ein zweites Lager vorgesehen. Das zweite Lager (10) ist als ein Kugellager ausgebildet mit einem Aussenring (19), einem Innenring (20) und Kugeln (21). Der Innenring (20) ist axial unverschieblich auf die Ankerwelle (8) aufgepresst. Der Aussenring (19) ist eingeschoben in eine Aufnahmeöffnung (17), die sich im Getriebegehäuse (15) befindet, und ist dort mittels eines in einem Einbauschacht (23) abgestützten Halteteils (24), das gegen den Aussenring (19) gerichtete federnde Zungen (28, 29, 30, 31) aufweist, an eine die Aufnahmebohrung (17) begrenzende axiale Anschlagfläche (18) angedrückt.

Description

Elektrische Antriebseinheit
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Antriebseinheit nach der Gattung des Patentanspruchs 1
Durch die nachveroffentlichte Druckschrift DE 197 27 120 AI gehört zum Stand der Technik eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere für einen Scheibenwischer eines Fahrzeugs, umfassend einen Antriebsmotor mit einem m einem im wesentlichen topfformigen Polgehause untergebrachten Anker, mit einem im wesentlichen topfformigen, stirnseitig an dem Polgehause befestigten Getriebegehause zur Aufnahme von Getriebeelementen, auf welche die Drehung einer einerseits m dem Polgehause, andererseits m dem Getriebegehause gelagerten Ankerwelle des Ankers wirkt, wobei die Ankerwelle benachbart zu einem Boden des Polgehauses m einem ersten Lager und im Bereich des Getriebegehauses m einem zweiten Lager gelagert ist, wobei das zweite Lager als ein radiale und axiale Kräfte aufnehmendes Kugellager ausgebildet ist, das einerseits von einer axialen Anschlagflache im Getriebegehause und andererseits von einem quer zur Ankerwelle m das Getriebegehause eingebauten und dabei nach Art eines U gestalteten Haltebugel axial gesichert ist Vorteile der Erfindung
Die Antriebseinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Federzungen den Außenring des Kugellagers m Richtung der axialen Anschlagflache gegen das Getriebegehause belasten und dieserart den Außenring des Kugellagers spielfrei an die axiale Anschlagfläche anzudrücken vermögen.
Durch die m den Unteranspruchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen elektrischen Antriebseinheit möglich.
Die Antriebseinheit mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2 hat den Vorteil, daß ein zur Herstellung des Haltebugels bestimmtes Werkzeug relativ einfach ausbildbar ist.
Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 3 ergeben den Vorteil, daß der Haltebύgel mittels einfach ausgebildeter Hilfsmittel störungsfrei einbaubar ist.
Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 4 ergeben den Vorteil, daß weitere federnde Zungen den Außenring des Kugellagers m Richtung der axialen Anschlagflache belasten.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit st m der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit im Längsschnitt, Figur 2 die elektrische Antriebseinheit gemäß der Figur 1 m der Draufsicht, Figur 3 einen Querschnitt durch die elektrische Antriebseinheit der Figur 1 und die Figuren 4 bis 6 ein Bauteil der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit gemäß der Figur 1 m verschiedenen Ansichten.
Beschreibung des Ausfύhrungsbeispiels
Die elektrische Antriebseinheit 2 gemäß den Figuren 1 und 2 zeigt einen elektrischen Antriebsmotor 3 und ein Getriebe 4.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich, hat der elektrische Antriebsmotor 3 ein Polgehäuse 5 mit eingebauten Permanentmagneten 6, einen Anker 7, eine Ankerwelle 8 und ein erstes Lager 9 und ein zweites Lager 10 zur Lagerung der Ankerwelle 8.
Das erste Lager 9 ist als ein Radiallager m Form eines Gleitlagers ausgebildet und weist hierfür eine Lagerbuchse 11 auf. In der Lagerbuchse 11 drehbar ist ein Wellenende 12 der Ankerwelle 8. Dabei befindet sich die Lagerbuchse 11 m einer topfartigen Ausbuchtung 13 eines Bodens 14 des Polgehauses 5.
Das Getriebe 4 hat ein Getriebegehause 15, das an einen flanschartigen Begrenzungsrand 16 des Polgehäuses 5 angesetzt ist. Das Getriebegehäuse 15 hat zur Aufnahme des zweiten Lagers 10 eine Aufnahmebohrung 17 und eine axiale Anschlagfläche 18. Die Aufnahmebohrung 17 ist offen m Richtung zum Polgehäuse 5. Das zweite Lager 10 ist ausgebildet als ein Kugellager mit einem Außenring 19, einem Innenring 20 und Kugeln 21. Der Innenring 20 ist festsitzend auf die Ankerwelle 8 aufgepreßt. Der Außenring 19 ist m die Aufnahmebohrung 17 eingeschoben. Wie am besten m der Figur 2, der Draufsicht, zu erkennen ist, hat das Getriebegehäuse 15 im Bereich einer gegen das Polgehause 5 gerichteten Stirnseite 22 des Außenringes 19 einen die Aufnahmebohrung 17 und die Ankerwelle 8 kreuzenden Schacht 23. Dieser Schacht 23 ist auch m der Figur 3 erkennbar und teilweise sichtbar m der Figur 1. Der Schacht 23 dient zur Aufnahme eines Halteteiles 24, das m den Figuren 4 bis 6 als einzeln herausgezeichnetes Bauteil dargestellt ist. Das Halteteil 24 besteht aus beispielsweise Federblech, ist im wesentlichen U-formig gestaltet mit zwei Schenkeln 25 und 26 und einem Joch 27 und weist im Beispiel gemäß den Figuren 4 bis 6 vier federnde Zungen 28, 29, 30, 31 auf. Diese federnden Zungen 28 bis 31 sind herstellbar durch Anbringen von U- formigen Schnitten sowohl m die Schenkel 25 und 26 als auch m das Joch 27. Wie dies anhand der Figur 5, die das Halteteil 24 m teilweise aufgeschnittenem Zustand darstellt, erkennbar ist, geht aus einer Ebene des Halteteils 24 m der Figur 5 die Zunge 28 winkelig heraus, um anschließend nach einer Biegung 32 m Form eines freien federnden Endes 33 zu enden. Auch die federnden Zungen 29, 30 und 31 sind aus der Bezugsebene des Halteteils 24 herausgebogen und weisen ebenfalls Biegungen, die nicht benummert sind, und freie Enden 33 auf. Erkennbar zeigen die freien Enden 33 der federnden Zungen 28 und 29 m die Richtungen, m denen sich das Joch 27 an die Schenkel 25 und 26 des Halteteiles 24 anschließt. Die federnden Zungen 30 und 31 sind winkelig zueinander ausgerichtet m der Weise, daß die freien federnden Enden 33 gegeneinander gerichtet sind. Dabei schließen die Längsrichtungen der federnden Zungen 30 und 31 einen Winkel von im wesentlichen 135° ein. Insoweit haben, bezogen auf eine Längsachse der Ankerwelle
8, die freien federnden Enden 33 der federnden Zungen 30 und 31 einen Winkelabstand von im wesentlichen 45°. Beispielsweise sind die federnden Zungen 28 und 29 so ausgerichtet, daß, bezogen auf die Langsachse der Ankerwelle 8 die freien federnden Enden 33 einander diametral gegenüberliegen .
Wie dies am besten m der Figur 3 zu erkennen ist, wird zum Einbauen des Halteteils 24 dieses mit seinen Schenkeln 26 und 25 voraus im Getriebegehäuse 15 genähert und m den Schacht 23 eingeschoben, wodurch die Schenkel 25 und 26 Platz finden und das Joch 27 sich oberhalb der Ankerwelle 8 befindet. Im eingebauten Zustand des Halteteils 24 zeigen die freien federnden Enden 33 von m den Schenkeln 25 und 26 befindlichen federnden Zungen gegen die Einbaurichtung. Dies hat den Vorteil, daß das Einschieben des Halteteils 24 m den Schacht 23 entlang der Stirnseite 22 des Außenrings 19 des zweiten Lagers 10 problemlos möglich ist, wobei die federnden Zungen elastisch hm zur Bezugsebene des
Halteteils 24 gebogen werden und dadurch auf den Außenring 19 des zweiten Lagers 10 Kräfte ausüben, die eine Anlage des Außenringes 19 an der axialen Anschlagtlache 18 bewirken. Auch die freien Enden 33 der federnden Zungen 30 und 31 gelangen schließlich m Deckung zum Außenring 19 und verstärken dadurch die Andruckung des Außenringes 19 gegen die axiale Anschlagfläche 18. Wie es aus der Figur 3 ersichtlich ist, kommt es wesentlich darauf an, daß die freien Enden 33 gegen die Stirnseite 22 des Außenringes 19 gerichtet sind.
Wie bereits beschrieben, ist der Innenring 20 fest auf die Ankerwelle aufgepreßt, so daß zwischen der Ankerwelle 8 und dem Innenring 20 keine Relativbewegung erfolgt. Weil, wie bereits beschrieben, die axiale Anschlagtlache 18 im
Getriebegehause 15 vorhanden ist und weil das Halteteil 24 m dem Schacht 23 abgestutzt ist und die von dem Halteteil 24 ausgehenden federnden Zungen 28 bis 31 gegen die Stirnseite 22 des Außenringes 19 drücken, ist das zweite Lager 10 sowohl ein Radiallager als auch ein Axiallager. Ausgehend von einem im Innenring 20 aufgenommenen Längenabschnitt der Ankerwelle 8 ist diese Ankerwelle 8 verlängert um eine m das Getriebegehause 15 sich erstreckende Schneckenwelle 34. Im Eingriff mit dieser Schneckenwelle 34 befindet sich ein Schneckenrad 35, das mit einer Abtriebswelle 36 verdrehfest verbunden und mit Hilfe dieser Abtriebswelle 36 drehbar gelagert ist. Mit der Abtriebswelle 36 ist beispielsweise ein Kurbelgetriebe, das nicht dargestellt ist, eines Scheibenwischers verbunden. Dieses nicht dargestellte Kurbelgetriebe versetzt m an sich bekannter Weise wenigstens einen Scheibenwischarm m periodische Schwenkbewegungen. Aufgrund der Masse des Scheibenwischerarmes und auch eines daran befestigten Wischers und der Kinematik des Kurbeltriebes ist erkennbar, daß die Abtriebswelle 36 sowohl Drehmomente abgibt, als auch Rücktπebsmomente aus dem Kurbeltrieb aufnimmt. Dementsprechend werden auch dort, wo das Schneckenrad 35 m die Schneckenwelle 34 eingreift, bezüglich der Langsachse der Schneckenwelle 34 Kräfte mit wechselnden axialen Richtungen auftreten. Diese üblicherweise auftretenden
Kräfte gelangen auf den Außenring 19 des zweiten Lagers 10 und werden einerseits von der axialen Anschlagfläche 18 und andererseits von den federnden Zungen 28 bis 31 aufgefangen. Weil der Konstrukteur die federnden Zungen ausreichend kräftig ausbildet, wird im normalen Betrieb der Außenring 19 im Kontakt mit der axialen Anschlagfläche 18 bleiben. Dies ergibt den Vorteil, daß axiale Verlagerungen der Ankerwelle 8 bzw. der Schneckenwelle 34 beschränkt sind auf dasjenige Maß, das durch unvermeidlich notwendiges Bewegungsspiel der Kugeln 21 zwischen dem Außenring 19 und dem Innenring 20 vorgegeben ist.
Das beschriebene zweite Lager 10 m Anlage an der Axialanschlagflache 18 und auch m Anlage an den federnden Zungen 28 des Halteteils 24 ist auch verwendbar, wenn beispielsweise die Ankerwelle ein schräg verzahntes Stirnrad eines Stirnradgetriebes antreibt. Denn auch hier würden Drehmomentrichtungswechsel zu wechselnden Axialkräften entlang der Ankerwelle 8 führen.
Die Anordnung des Schachtes 23 in dem Getriebegehäuse 15 und die erfindungsgemäße Ausbildung des Halteteils 24 ermöglichen es, die kombinierte Ankerwelle 8 und Schneckenwelle 34 mitsamt dem zweiten Lager 10 montagegünstig in das Getriebegehäuse 15 einschiebbar zu gestalten, wonach in einem einfach ausführbaren Montageschritt das Halteteil 24 in den Schacht 23 einbaubar ist und für eine spielfreie axiale Sicherung des Außenringes 19 des zweiten Lagers 10 sorgt.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Antriebseinheit, insbesondere für einen Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Antriebsmotor mit einem m einem Polgehause untergebrachten Anker, mit einem an dem Polgehäuse befestigten Getriebegehäuse zur Aufnahme von Getriebeelementen, auf welche die Drehung einer einerseits m dem Polgehäuse, andererseits m dem Getriebegehäuse gelagerten Ankerwelle des Ankers wirkt, wobei die Ankerwelle im Polgehäuse m einem ersten Lager und im Bereich des Getnebegehäuses m einem zweiten Lager gelagert ist, wobei das zweite Lager als ein radiale und axiale Kräfte aufnehmendes Kugellager mit einem Innenring und einem Außenring ausgebildet ist, wobei für den Außenring einerseits eine axiale Anschlagfläche im Getriebegehäuse und andererseits ein quer zur Ankerwelle m einen Schacht des Getriebegehäuses eingebauter Haltebugel zur Axialsicherung des Außenringes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen U-förmig gestaltete Haltebugel (24) aus Blech hergestellt ist und wenigstens zwei gegen eine Stirnseite (22) des Außenringes (19) des zweiten Lagers (10) gerichtete Federzungen (28, 29, 30, 31) aufweist .
2. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei federnde Zungen (28, 29) auf zwei Schenkeln (25, 26) des Halteteils (24) verteilt angeordnet sind und daß freie federnde Enden (33) der beiden federnden Zungen (28, 29) bezüglich einer Achse der Ankerwelle (8) einander im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
3. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Zungen (28, 29) im wesentlichen parallel zur Einbaurichtung des U-förmigen Haltebügels (24) ausgerichtet sind und die freien federnden Enden (33) dieser federnden Zungen (28, 29) im wesentlichen entgegen der Einbaurichtung zeigen.
4. Elektrische Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere federnde Zungen (30, 31) angeordnet sind, wobei diese weiteren federnden Zungen (30, 31) im Joch (27) des Halteteils (24) spiegelbildlich mit ihren freien federnden Enden (33) gegeneinander zeigend angeordnet sind und die federnden Zungen (30, 31) zwischen sich einen Winkel von im wesentlichen 135° einschließen.
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