DE3744274A1 - Elektromotor, insbesondere elektrischer kleinmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere von einem elektrischen Kleinmotor, der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

Man ist bestrebt, bei einem Elektromotor nur ein bestimmtes Spiel der Motorwelle in axialer Richtung zuzulassen. Besonders wichtig ist diese Einstellung des Axialspiels, wenn auf der Motorwelle eine Schnecke sitzt, die mit einem Schneckenrad kämmt, so daß auf die Motorwelle axiale Kräfte wirken. Zum Einstellen des Axialspiels der Motorwelle sind bisher verschiedene Konstruktionen bekanntgeworden. So wird z. B. in der EP-PS 01 33 527 gelehrt, bei jedem Motorexemplar das aktuelle Axialspiel mit dem gewünschten Axialspiel zu vergleichen und je nach dem Ergebnis dieses Vergleichs eine Anlaufscheibe bestimmter Stärke in das Motorgehäuse einzusetzen.

Aus der DE-OS 20 52 541 ist es bekannt, in eine in Verlängerung der Motorwelle befindliche und mit einem Gewinde versehene Bohrung des Motorgehäuses eine Schraube einzudrehen und mit dieser Schraube das Axialspiel einzustellen. Damit das Axialspiel, das sich während des Betriebs des Elektromotors verändern kann, automatisch nachgestellt wird, stützt sich bei dem aus der DE-OS 20 52 541 bekannten Elektromotor an der Stellschraube und am Motorgehäuse eine vorgespannte Feder ab, die die Schraube in Richtung abnehmendes Axialspiel der Motorwelle zu verdrehen sucht.

Ein Elektromotor mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-OS 28 09 390, Fig. 2 bekannt. Bei diesem Elektromotor ist auf das eine Ende der Motorwelle eine Kunststoffkappe aufgestülpt, die von einer sich an ihr und am Boden einer Bohrung in der Motorwelle abstützenden Schraubendruckfeder gegen den Boden einer Ausbuchtung des Motorgehäuses gedrückt wird. Bei diesem Elektromotor stützt sich also die Motorwelle über die Druckfeder und die Kunststoffkappe am Motorgehäuse ab. Eine genaue Einstellung des Axialspiels der Motorwelle ist deshalb nur dann möglich, wenn die Druckfeder so stark vorgespannt ist, daß sie die auf die Motorwelle wirkenden axialen Kräfte aufnehmen kann. Eine so stark vorgespannte Druckfeder ist jedoch nachteilig für den Wirkungsgrad des Elektromotors, da die großen Federkräfte zu den sonstigen auf die Motorwelle wirkenden Axialkräften addiert werden müssen. Des weiteren sind die Federkonstanten mit großen Toleranzen behaftet, was ebenfalls eine genaue Einstellung des Axialspiels der Motorwelle erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor, der die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß das Axialspiel der Motorwelle mit einfachen Mitteln einstellbar ist und ein besserer Wirkungsgrad des Elektromotors erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Elektromotor mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 das Anlaufteil das Sperrstück eines einseitig wirkenden Festgesperres ist. Kennzeichnend für ein solches einseitig wirkendes Festgesperre ist, daß sich das Sperrstück in die eine Richtung leicht bewegen läßt, während eine Bewegung in die andere Richtung durch Form oder Reibschluß eines Sperrers verhindert wird. Bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor kann also das Anlaufteil von der Feder, von der es im Sinne einer Verkleinerung des Axialspiels beaufschlagt wird, leicht in diesem Sinne verschoben werden. Solche Kräfte dagegen, die von der Motorwelle auf das Anlaufteil ausgeübt werden und dieses in die umgekehrte Richtung verschieben wollen, werden wegen des einseitig wirkenden Festgesperres direkt und nicht über die Feder auf das Gehäuse oder ein gehäusefestes Teil des Elektromotors abgeleitet. Für die Einstellung oder die Nachstellung des Axialspiels genügt deshalb eine Feder, die nur kleine Kräfte ausübt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Elektromotors kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Grundsätzlich ist es möglich, das Anlaufteil verschiebbar gegenüber der Motorwelle oder verschiebbar gegenüber dem Gehäuse anzuordnen. Da sich ein einseitig wirkendes Festgesperre leichter mit Hilfe des Gehäuses als mit Hilfe der Motorwelle realisieren läßt, wird eine Ausführung bevorzugt, bei der gemäß Anspruch 2 das Anlaufteil gegenüber dem Gehäuse verschiebbar ist. Eine Anordnung der auf das Anlaufteil wirkenden Feder als Druckfeder zwischen dem Anlaufteil und dem Gehäuse erscheint besonders vorteilhaft.

Nach Anspruch 6 soll das Festgesperre ein Zahnrichtgesperre sein. Reibrichtgesperre gemäß Anspruch 5 haben gegenüber Zahnrichtgesperren zwar den Vorteil, daß bei ihnen die Sperrwirkung unabhängig von Zahnstellungen ist, der Konstruktions- und Fertigungsaufwand für ein Reibrichtgesperre ist jedoch im allgemeinen größer als für ein Zahnrichtgesperre. Zudem läßt sich der Abstand zwischen zwei Ruhelagen des Sperrstücks durch entsprechende Anordnung der Zähne sehr klein halten, so daß auch bei einem Zahnrichtgesperre das Axialspiel sehr genau eingestellt bzw. nachgestellt werden kann.

Gehören zu dem Festgesperre wenigstens zwei federnde Sperrer, deren auf das Anlaufteil wirkenden Kräfte derart zueinander gerichtet sind, daß sie sich in eine Richtung senkrecht zur Motorwelle aufheben, so ist die Gefahr gering, daß sich das Anlaufteil verkantet.

Eine besonders einfache Ausführung erhält man, wenn ein Sperrer einstückig mit dem Anlaufteil ausgebildet ist, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. Ein Sperrer ist vorteilhafterweise eine sich in Längsrichtung erstreckende Blattfeder, die wenigstens einen Sperrzahn mit einer Rast- und mit einer Sperrflanke aufweist. Die Flanken am Sperrzahn und die Anordnung des Sperrers als Blattfeder sind vorteilhafterweise so aufeinander abgestimmt, daß bei einem Druck auf das Anlaufteil in Sperrichtung der als Blattfeder ausgebildete Sperrer in seiner Längsrichtung auf Druck beansprucht wird. Dadurch wird der Eingriff des Sperrers in eine Verzahnung bei auf das Anlaufteil ausgeübtem Druck verstärkt und die Gefahr verringert, daß das Anlaufteil den auf es ausgeübten Kräften nicht widersteht.

Es ist von Vorteil, wenn das Anlaufteil, mit dem das Axialspiel der Motorwelle einstellbar ist, zugleich als Spurlager das Ende der Motorwelle kappenartig übergreift und damit einer Verbiegung der Motorwelle entgegenwirkt. Im Lagerbereich ist eine möglichst stabile Ausführung des Anlaufteils wünschenswert. Deshalb ist es günstig, wenn sich ein einteilig mit dem Anlaufteil und als Blattfeder ausgebildeter Sperrer vom kappenartigen Bereich des Anlaufteils aus von der Motorwelle weg erstreckt.

Das Anlaufteil ist einfach zu montieren, wenn es in einer Richtung quer zur Längsrichtung der Motorwelle in eine Führung des Gehäuses einsetzbar ist und durch einen das Gehäuse verschließenden Deckel in der Führung gehalten wird.

Drei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Elektromotors sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen soll die Erfindung nun näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen elektrischen Wischermotor,

Fig. 2 die Konstruktion des Wischermotors aus Fig. 1 im Bereich des Anlaufteils in einem vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2,

Fig. 4 einen Teil der Fig. 2 in nochmals vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich dem aus Fig. 2 durch ein Ausführungsbeispiel mit Reibrichtgesperre und

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich dem aus Fig. 3 durch ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Reibrichtgesperre.

Das Gehäuse 10 des dargestellten Wischermotors setzt sich aus einem topfförmigen Motorgehäuse 11, das auf der einen Seite durch einen Motorgehäusedeckel 12 verschlossen ist, und einem Getriebegehäuse 13 zusammen, das auf der anderen Seite des Motorgehäuses 11 an dieses angeflanscht ist. Am Motorengehäuse 11 sind zwei Dauermagnete 14 befestigt. Der Anker 15 des Elektromotors weist im wesentlichen eine Motorwelle 16, einen Kollektor 17 und ein Blechpaket 18, die fest auf der Motorwelle 16 sitzen, sowie Wicklungen 19 auf, die in Nuten des Blechpakets 18 liegen. Die Motorwelle 16 ist an ihrem einen Ende in einer Kugelkalotte 20 gelagert, die am Deckel 12 gehalten wird. Außerdem liegt im an das Motorengehäuse 11 angeflanschten Lagerschild 25 des Gehäuses 13 ein Kugellager 26, das auf der Motorwelle 16 sitzt und diese somit im Lagerschild 25 lagert. Die Motorwelle 16 ragt in das Getriebegehäuse 13 hinein und ist dort zu einer Schnecke 27 geformt, die mit einem Schneckenrad 28 kämmt.

Zum automatischen Einstellen und Nachstellen des Axialspiels der Motorwelle 16 ist ein Anlaufteil 35 vorgesehen, das in einer in Verlängerung der Motorwelle 16 befindlichen Aufnahme 36 des Getriebegehäuses 13 angeordnet ist und von einer Schraubendruckfeder 37, die sich ebenfalls in der Aufnahme 36 befindet und sich am Anlaufteil 35 und am Boden der Aufnahme 36 und damit am Getriebegehäuse abstützt, in Richtung auf die Motorwelle 16 zu beaufschlagt ist. Das Teil 35 bildet das Sperrstück eines einseitig wirkenden Festgesperres und kann von der Feder 37 in Richtung auf die Motorwelle zu verschoben, jedoch von der Motorwelle nicht zurückbewegt werden, auch wenn die Schraubendruckfeder 37 nur schwache Kräfte ausüben kann.

Nähere konstruktive Einzelheiten dieses Festgesperres sind aus den Fig. 2, 3 und 4 ersichtlich.

Danach besitzt das Anlaufteil 35 eine quaderartige Grundform mit einer der Motorwelle 16 zugekehrten Stirnseite 40 und mit einer der Motorwelle 16 abgekehrten Stirnseite 41. In eine sich zur Stirnseite 40 hin öffnende Sackbohrung 42 des Anlaufteils 35 taucht ein Abschnitt 43 der Motorwelle 16 ein. Das Anlaufteil dient somit als Spurlager für die Motorwelle 16 und verhindert, daß eine Kraft, die während des Betriebs auf die Schnecke 27 einwirkt, die Motorwelle zu sehr krümmt.

Eine weitere Aufnahme 44 des Anlaufteils öffnet sich zur Stirnseite 41 hin.

In ihr liegt teilweise die Schraubendruckfeder 37. Durch diese Aufnahme 44 wird also erreicht, daß die Schraubendruckfeder länger sein kann als der Abstand zwischen der Stirnseite 41 und dem Boden der Aufnahme 36, und es wird erreicht, daß der Abstand zwischen den beiden Stirnseiten 40 und 41 groß sein kann und damit das Anlaufteil 35 gut im Gehäuse 13 geführt ist.

Die Aufnahme 44 trägt außerdem zur Bildung von zwei einstückig mit dem Anlaufteil 35 verbundenen und als Sperrer des einseitig wirkenden Festgesperres dienenden Blattfedern 45 bei. Jeder Sperrer ist außerdem noch durch zwei Schlitze 46, die sich von der Stirnseite 41 aus bis zum Boden der Aufnahme 44 erstrecken, vom übrigen Material des Anlaufteils 35 getrennt. Die Sperrer 45 erstrecken sich also vom Boden der Aufnahme 44 aus bis zur Stirnseite 41 des Anlaufteils 35 und weisen mit ihrem freien Ende von der Motorwelle 16 weg. Jeder Sperrer trägt an seinem freien Ende einen nach außen gerichteten Sperrzahn 47, der eine Rastflanke 48 und eine Sperrflanke 49 besitzt. Die Sperrflanke liegt in der Ebene der Stirnseite 41 des Anlaufteils 35. Die Rastflanke 48 fällt von der Spitze des Sperrzahnes 47 in Richtung auf das hintere Ende des Sperrers 45 hin ab.

Die beiden den Sperrern 45 gegenüberliegenden Seitenwände der Aufnahme 36 im Getriebegehäuse 13 tragen jeweils mehrere unmittelbar aufeinander folgende Sägezähne 60, bei denen nun jedoch die Rastflanken 61 zum Boden der Aufnahme 36 im Getriebegehäuse 13 hin abfallen. Die Sperrflanken 62 der Sägezähne 60 weisen in die entgegengesetzte Richtung wie die Sperrflanken 49 der Sperrzähne 47 an den Sperrern 45.

Diese Sperrer 45 greifen mit den Sperrzähnen 47 jeweils in eine Lücke zwischen den Sägezähnen 60 am Getriebegehäuse 13. Dabei können sie leicht auf die Sägezähne 60 hin vorgespannt sein. Die beiden vorhandenen Sperrer 45 sind bezüglich der in Fig. 2 eingezeichneten Schnittebenen III-III symmetrisch angeordnet, so daß sich die Kräfte, die sie auf das Anlaufteil 35 ausüben, senkrecht zur Motorwelle aufheben. Dadurch wird die Gefahr vermindert, daß sich das Anlaufteil 35 in der Aufnahme 36 verkantet.

Bei der Montage des Elektromotors wird zunächst der Anker 15 mit der Motorwelle 16 in das Gehäuse 10 eingesetzt- Dann wird das Anlaufteil 35 mit der Schraubenfeder 37 in die Aufnahme 36 eingelegt. Dabei muß die Schraubenfeder 37 zusammengedrückt werden. Der Abstand zwischen der Stirnseite des Abschnitts 43 der Motorwelle 16 und dem Boden der Aufnahme 36 ist, um diese Art der Montage zu ermöglichen, größer als die Länge des Anlaufteils 35 gewählt. Nach dem Loslassen wird das Anlaufteil 35 von der Druckfeder 37 auf die Motorwelle 16 zu verschoben. Dabei gleiten die Restflanken 48 der Sperrzähne 47 an den Sperrern 45 und die Rastflanken 61 der Sägezähne 60 des Getriebegehäuses 13 übereinander. Die Kraft, die die Druckfeder 37 ausüben kann, genügt, um die notwendigen Auslenkungen der Sperrer herbeizuführen. Die Druckfeder 37 verschiebt das Anlaufteil 35 so weit, bis es gegen die Motorwelle 16 gestoßen ist. Am Schluß der Montage wird das Getriebegehäuse und damit die Aufnahme 36 durch einen Deckel 70 verschlossen.

Sollte sich nun während des Betriebs die Motorwelle 16 noch etwas vom Anlaufteil 35 wegbewegen, so folgt dieses aufgrund der Druckfeder 37 der Motorwelle nach, so daß das Axialspiel eingegrenzt wird. Auch irgendwelche späteren Änderungen im Axialspiel werden auf diese Weise vom Anlaßteil 35 ausgeglichen.

Wirken nun während des Betriebs Kräfte auf die Motorwelle 16, die diese auf das Anlaufteil 35 zu zu bewegen suchen, so werden diese Kräfte vom Anlaufteil 35 über die Sperrer 45 direkt auf das Getriebegehäuse 13 abgeleitet. Die Druckfeder 37 muß diese Kräfte nicht aufnehmen. Da die Sperrer 45 mit ihrem freien Ende in dieselbe Richtung zeigen wie die Sperrflanke 49 der Sperrzähne 47, bei einer von der Motorwelle 16 auf das Anlaufteil 35 ausgeübten Kraft in ihrer Längsrichtung also auf Druck beansprucht werden, werden die Sperrzähne 47 verstärkt in die Lücken zwischen den Sägezähnen 60 des Getriebegehäuses 13 gedrückt. Auf diese Weise ist der Widerstand, den das Anlaufteil 35 einer Verschiebung in Sperrichtung entgegensetzt, sehr groß.

Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungen eines Elektromotors, bei denen das Anlaufteil 35 das Sperrstück eines Reibrichtgesperres mit einem oder zwei Wälzkörpern ist, die von Kugeln 71 gebildet werden. Das Anlaufteil 35 aus Fig. 5 besitzt nun auf zwei, sich bezüglich einer durch die Achse der Motorwelle gehenden und senkrecht auf dem Deckel 70 stehenden Ebene gegenüberliegenden Seiten jeweils eine keilförmige Ausnehmung 72, die sich zur Motorwelle 16 hin verjüngt. In jeder Ausnehmung befindet sich als Sperrer eine Kugel 71, die zusätzlich noch von einer Druckfeder in die Richung, in die sich eine Ausnehmung 72 verjüngt, beaufschlagt werden kann.

Wie bei der Ausführung nach den Fig. 1 bis 4 wird das Anlaufteil 35 wieder von einer Druckfeder 37, die sich an ihm und dem Getriebegehäuse 13 abstützt, in Richtung auf die Motorwelle 16 gedrückt. Die Feder muß dabei nur eine sehr geringe Kraft aufbringen, um das Anlaufteil zur Begrenzung des axialen Spiels in Richtung auf die Motorwelle 16 verschieben zu können.

Die Ausführung nach Fig. 6 ist ganz ähnlich wie die aus Fig. 5 aufgebaut. Das Anlaufteil 35 besitzt nun jedoch nur eine einzige Ausnehmung 72, die, ebenfalls anders als bei der Ausführung nach Fig. 5, zum Deckel 70 hin offen ist. In der Ausnehmung befindet sich eine Kugel 71, die zwischen Deckel 70 und Anlaufteil 35 eingeklemmt werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist von besonderem Vorteil, daß das Richtgesperre erst wirksam wird, wenn der Deckel 70 auf dem Gehäuse 13 befestigt ist. Das Anlaufteil 35 kann deshalb in das Getriebegehäuse eingesetzt werden, bevor der Motoranker montiert wird. Bei der Montage des Motorankers kann nämlich das Anlaufteil 35 entgegen der geringen Kraft der Druckfeder 37 zrückgeschoben werden, da wegen des noch offenen Getriebegehäuses 13 das Gesperre noch nicht wirksam ist. Erst wenn der Deckel 70 auf dem Getriebegehäuse befestigt ist, kann das Gesperre wirken. Damit das Anlaufteil 35 in der Führung des Getriebegehäuses 13 verbleibt, sind bei der Ausführung nach Fig. 6 Anschläge 73, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, besonders vorteilhaft.

Eine Benutzung des Deckels 70 als Gestell des Richtgesperres ermöglicht natürlich auch bei einem Zahnrichtgesperre die erwähnte vorteilhafte Montage.

Claims (14)

1. Elektromotor, insbesondere elektrischer Kleinmotor, mit einem Gehäuse (10), mit einer Motorwelle (16), die im Gehäuse (10) drehbar gelagert ist, und mit einem Anlaufteil (35) zur Einstellung des Axialspiels der Motorwelle (16), wobei das Anlaufteil (35) in Längsrichtung der Motorwelle (16) verschiebbar ist und von einer Feder (37) im Sinne einer Verkleinerung des Axialspiels beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (35) das Sperrstück eines einseitig wirkenden Festgesperres ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (35) gegenüber dem Gehäuse (10) verschiebbar ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (37) zwischen Anlaufteil (35) und Gehäuse (10) eingespannt ist.

4. Elektromotor nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (37) als Druckfeder am Anlaufteil (35) und am Gehäuse (10) abstützt.

5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Festgesperre ein Reibrichtgesperre mit vorzugsweise einem Wälzkörper (71) als Sperrer ist.

6. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Festgesperre ein Zahnrichtgesperre ist.

7. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Festgesperre wenigstens zwei federnde Sperrer (45) gehören, deren auf das Anlaufteil (35) wirkenden Kräfte derart zueinander gerichtet sind, daß sie sich in Richtung senkrecht zur Motorwelle (16) aufheben.

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrer (45) einstückig mit dem Anlaufteil (35) ausgebildet ist, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrer (45) als sich in Längsrichtung der Motorwelle (16) erstreckende Blattfeder ausgebildet ist, die wenigstens einen Sperrzahn (47) mit einer Rastflanke (48) und mit einer Sperrflanke (49) aufweist.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrer (45) mit seinem freien Ende in dieselbe Richtung zeigt wie die Sperrflanke (49) des Sperrzahns (47), so daß bei einem Kraft auf das Anlaufteil (35) in Sperrichtung der Sperrer (45) in seine Längsrichtung auf Druck beansprucht wird.

11. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (35) als Spurlager das Ende (43) der Motorwelle (16) kappenartig übergreift.

12. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein einteilig mit dem Anlaufteil (35) und als Blattfeder ausgebildeter Sperrer (45) vom kappenartigen Bereich des Anlaufteils (35) aus von der Motorwelle (16) weg erstreckt.

13. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlaufteil (35) in eine Richtung quer zur Längsrichtung der Motorwelle (16) in eine Aufnahme (36) des Gehäuses (10) einsetzbar ist und durch einen das Gehäuse (10) verschließenden Deckel (70) in der Aufnahme (36) gehalten wird.

14. Elektromotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (70) als Gestell für das Festgesperre dient.