Vorrichtung zur Einstellung von Axialspiel Stand der Technik US 2,934,656 bezieht sich auf eine elektrische Maschine. Am kommutatorseitigen Ende der elektrischen Maschine ist in einer Bohrung einer Welle eine federbelastete Kugel aufgenommen. Die federbelastete Welle ist ihrerseits von einer mehrteiligen Buchse umgeben, an der ein Abschlussdeckel befestigt ist. DE 73 33 438 bezieht sich auf eine in Längsrichtung einstellbare axiale Wellenlagerung. Diese wird insbesondere an der Läuferwelle eines Elektromotors geringer Leistung eingesetzt. Es wird ein plangeschliffenes Wellenende vorgesehen, wobei innerhalb einer Bohrung eines Lagerschildes unmittelbar im Anschluss an das Wellenende eine Kugel und eine Gewindestift angeordnet sind. Der Gewindestift ist mit einem Feingewinde versehen.

DE 32 16 448 A1 bezieht sich auf eine Andrehvorrichtung für Brennkraftmaschinen. Die Andrehvorrichtung umfasst eine Antriebswelle mit einem Anker sowie einen Kommutator. Eine Ankerwelle ist in einem Antriebslager und einem Kommutatorlager, die jeweils im Gehäuse des Andrehmotors befestigt sind, drehbar gelagert und weist eine

Ankerlängsspieleinstelleinrichtung auf. An einem Ende der Ankerwelle ist ein

Längsspielausgleichsteil angeordnet, welches von einem Längsspieleinstellteil an der Ankerwelle gehalten ist. Das Längsspielausgleichsteil liegt an der kommutatorseitigen Stirnseite der Antriebswelle an. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ergibt sich ein Ankerlängsspiel einer elektrischen Maschine, beispielsweise einer Startervorrichtung zum Andrehen von Verbrennungskraftmaschinen aus einer Toleranzkette, die sich aus der Anzahl der beteiligten, aneinanderliegenden Bauteile ergibt. Das effektive Ankerlängsspiel beträgt die in der Summe beteiligten Einzeltoleranzen. Da die einzelnen beteiligten Bauteile wiederum mit Toleranzen behaftet sind, kann es im günstigsten Falle ein geringes effektives Axialspiel geben, im ungünstigsten Fall ist das Axialspiel durch die Addition hoher Toleranzen entsprechend größer. Aufgrund der Anzahl der vielen beteiligten Bauteile gemäß der Lösungen des Standes der Technik ist das Einstellen eines Axiallängsspiels, beispielsweise eines Ankerlängsspiels in einer elektrischen Maschine auf einen definierten Wert nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich.

Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das auf eine Ankerwelle der elektrischen Maschine an einem Andrehritzel gegenüberliegenden Ende, d.h. am kommutatorseitigen Ende der Antriebswelle ein Feingewinde an der Ankerwelle aufzubringen. Eine auf den

Feingewindeabschnitt am Ende der Ankerwelle aufgeschraubte Feingewindemutter wird gesteuert angezogen, wobei während des Anziehvorgangs eine Kraft-Wegüberwachung vorgenommen wird. Das Anziehen erfolgt solange, bis die Feingewindemutter nicht mehr weiter zu bewegen ist, d.h.„auf Anschlag" angedreht ist. In dem Zustand der

Feingewindemutter„auf Anschlag" herrscht ein Axialspiel von 0.

Anschließend erfolgt ein definiertes Zurückdrehen der Feingewindemutter, eine

Drehbewegung der Feingewindemutter in entgegengesetzter Richtung, so dass sich abhängig von der Anzahl der Umdrehungen in der der Anzugsrichtung entgegengesetzten Richtung, jedes gewünschte, wohl definierte Axialspiel einstellen lässt. Das sich einstellende Axialspiel ist abhängig von der Gewindesteigung, die im Feingewinde vorliegt, sowie vom Zurückdrehwinkel der Feingewindemutter sowie der Anzahl der vollen Umdrehungen der Feingewindemutter entgegengesetzt zur Anzugsrichtung.

Zur Lagesicherung der auf die Ankerwelle zur Axialspieleinstellung aufgebrachten

Feingewindemutter kann diese beispielsweise mit der Ankerwelle verprägt, verschweißt oder mit Schraubensicherungslack verklebt werden. In vorteilhafter Weise ist zum Gegenhalten der Ankerwelle bei der Einstellung des wohl definierten Axialspieles das Ende der

Ankerwelle mit einer Kontur versehen. Diese Kontur ist vorzugsweise in das Innere der Ankerwelle eingebracht, und kann beispielsweise durch einen Innensechskant-, einen Innentorx-, einen Schlitz- oder einen Kreuzschlitz, oder dergleichen gebildet sein. Dies hängt jeweils ab von der Geometrie des zum Gegenhalten eingesetzten Gegenhaltewerkzeuges. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Anhang der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen mit Dauermagneten versehene elektrische

Maschine, insbesondere eine Startervorrichtung, Figur 2 einen Längsschnitt durch das kommutatorseitige Ende der Ankerwelle der

elektrischen Maschine gemäß Figur 1 ,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht von der Außenseite des Kommutatorlagerdeckels her,

Figur 4 eine montierte Feingewindemutter und

Figur 5 eine Überdeckung der Feingewindemutter mit einem kappenförmigen Element. Ausführungsvarianten

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zur Einstellung von Axialspiel kann an elektrischen Maschinen wie beispielsweise einer Startervorrichtung für

Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Im Folgenden wird die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zur Einstellung von Axialspiel in Zusammenhang mit einer mit Dauermagneten versehenen Startervorrichtung beschrieben. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung zur Einstellung von Axialspiel könnte ebenso gut in anderen elektrischen Maschinen eingesetzt werden oder auch in einer Startervorrichtung, die

Polschuhe mit Erregerwicklungen umfasst.

In einem weiteren Zusammenhang gesehen, lässt sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung an elektrischen Maschinen, deren Ankerlängsspiel einzustellen ist, einsetzen, wobei ein Ende der hinsichtlich ihres Axialspiels einzustellenden bzw. zu sichernden Welle von der Außenseite des Gehäuses der elektrischen Maschine her zugänglich sein muss. Die Startvorrichtung 10 gemäß Figur 1 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und einen Vorspuraktuator 16, ausgebildet beispielsweise als Relais oder als Starterrelais, auf. Der Startermotor 13 und der elektrische Vorspuraktuator 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn dieses in einen Zahnkranz 25 einer in Figur 1 nicht dargestellten

Verbrennungskraftmaschine eingespurt ist.

Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Dauermagnete 31 trägt. Die Dauermagnete 31 umgeben wiederum einen Anker 37, der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket 43 und ein in Nuten 46 angeordnete

Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist beispielsweise auf eine Ankerwelle 44 aufgepresst. An dem dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Ankerwelle 44 ist des Weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der unter anderem aus einzelnen

Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der

Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 innerhalb des Polrohrs 28 einstellt. Eine zwischen dem Vorspuraktuator 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzufuhr 61 versorgt im Einschaltzustand die Kohlebürsten 58 mit Strom. Die Ankerwelle 44 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatorlagerdeckel 70 wiederum wird mittels Zugankern 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück), im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am Antriebslagerschild 19 und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28 ab.

In Antriebsrichtung gesehen, schließt sich an den Anker 37 ein Sonnenrad 80 an, welches Teil eines Umlaufgetriebes 83, insbesondere eines Planetengetriebes ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise handelt es sich dabei um drei Planetenräder 86, die mittels Wälzlagern auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die

Planetenräder 86 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das sich über ein Zwischenlager 101 im Polrohr 28 außenseitig abstützt. In Richtung zur Abtriebsseite hin schließt sich an die Planetenräder 86 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und in einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98 als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 verschlossen ist. Der Anker 37 weist an dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Ankerwelle 44 einen weiteren Wellenzapfen 1 10 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 1 13 aufgenommen ist. Das Gleitlager 1 13 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 1 16 verbunden. Die Abtriebswelle 1 16 ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 1 19 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 1 16 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer

Schrägverzahnung 125, der Teil einer Welle-Nabe-Verbindung 128 ist. Die Welle-Nabe- Verbindung 128 ermöglicht in diesem Falle, das axiale Gleiten mit rückwärtiger

Drehbewegung eines Mitnehmers 131 , bezogen auf die Drehrichtung der Welle. Der

Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen

Außenring 132 des Freilaufs 137 verbunden ist. Der Freilauf 137 (Richtgesperre) umfasst des Weiteren einen Innenring 140, der radial innerhalb eines Außenringes 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und einer Keilbahn des Außenringes 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Die Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung von Innen- und Außenring 132, 140 eine Relativdrehung zwischen dem Außenring 132 und dem Innenring 140 in eine zweite Richtung. Mit anderen Worten: der Freilauf 137 ermöglicht eine

Relativbewegung zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 20 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt.

Der elektrische Vorspuraktuator 16, beziehungsweise das Startrelais sowie der linear bewegliche Relaisanker 168 haben darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen im Antriebslagerschild 19 beweglich angeordneten Hebel 190 zu bewegen. Der Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, greift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken" zwischen zwei Scheiben 193 und 194, um dadurch das Andrehritzel 22 in den

Zahnkranz 25 einer in Figur 1 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine einzuspuren. Zwischen den Scheiben 193 und 194 ist ein Mitnehmer 197 angeordnet. Zwischen einer der Scheiben 193 und 194 und dem Außenring 132 des Freilaufs 137 erstreckt sich eine

Einspurfeder 200. Nachfolgend wird auf den Einspurmechanismus eingegangen. Der elektrische Vorspuraktuator 16 weist einen Anschluss-Bolzen 150 auf, der einen elektrischen Kontakt darstellt und im Falle des Eingebautseins im Fahrzeug an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die in Figur 1 nicht dargestellt ist, angeschlossen wird. Der Anschluss-Bolzen 150 ist durch einen Deckel 153 hindurchgeführt. Ein zweiter Bolzen 152 ist ein Anschluss für den elektrischen Startermotor 13, der über die Stromzufuhr 61 (dicke Litze) versorgt wird. Der Deckel 153 schließt eine Gehäuse 156 aus Stahl ab, welches mittels mehrerer

Befestigungselemente 159 (Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. In dem elektrischen Vorspuraktuator 16 ist eine Schubeinrichtung 174 zur Ausübung einer

Schubkraft auf den Gabelhebel 190 und eine elektrische Schalteinrichtung 161 , bestehend aus Kontakten 180, 181 und der Kontaktbrücke 184 im Relaisdeckel 153 angeordnet. Das Starterrelais 16 hat eine Haltewicklung 162 und eine Einzugswicklung 165. Beide

Wicklungen 162, 165 bewirken jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches die Bauteile Relaisgehäuse 156, Magnetanker 168 und ein Ankerrückschluss 171 durchströmt.

Bezugszeichen 177 bezeichnet einen Schaltbolzen beziehungsweise eine Schaltachse, die im Ankerrückschluss 171 aufgenommen ist. Kontakte 180 bzw. 181 werden durch eine Kontaktbrücke 184 kontaktiert, die am Umfang des Schaltbolzens 177 bzw. der Schaltachse 177 und in einer Buchse aufgenommen ist.

Der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein Längsschnitt durch das kommutatorseitige Ende der Ankerwelle der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 zu entnehmen. Figur 2 zeigt, dass die Ankerwelle 44 mittels des Gleitlagers 67 im Kommutatorlagerdeckel

70 gelagert ist. Eine Stirnseite 210 des Wellenzapfens 64 der Ankerwelle 44 ist von außen zugänglich. Ausgehend von der Stirnseite 210 des Wellenzapfens 64 der Ankerwelle 44 erstreckt sich ein Werkzeugansatz 208. Der Werkzeugansatz 208 kann als Innensechskant-, als Innentorx-, als Schlitz- oder als Kreuzschlitzgeometrie ausgebildet sein. Der

Werkzeugansatz 208 dient zum Gegenhalten der Ankerwelle 44, sobald eine in Figur 2 im

Schnitt dargestellte Feingewindemutter 206 auf einen Feingewindeabschnitt 204 gegen einen hier ringförmig ausgebildeten Anschlag 214 angedreht wird. Die Feingewindemutter 206 wird derart fest gegen den Anschlag 214 angedreht, dass sich ein Axialspiel = 0 einstellt. Wie aus der Darstellung gemäß Figur 2 weiter hervorgeht, ist die auf dem Feingewindeabschnitt 204 verschraubte Feingewindemutter 206 von außen, d.h. einer Außenseite 212 des Kommutatorlagerdeckels 70 frei zugänglich.

In Figur 2 ist demnach die Lageranordnung wie folgt: Zwischen dem Kommutator 52 und der Feingewindemutter 206 sind der Kommutatorlagerdeckel 70 und der Anschlag 214 angeordnet. Zwischen dem Kommutator 52 und dem Anschlag 214 ist der

Kommutatorlagerdeckel 70 mit einem rohrförmigen Stutzen geformt. In dem Stutzen ist das Gleitlager 67 eingesetzt. Das Gleitlager 67 ist damit zwischen dem Kommutator 52 und dem Anschlag 214 angeordnet. Der Anschlag 214 befindet sich somit zwischen dem rohrförmigen Stutzen und dessen Stirnfläche und der Feingewindemutter 206. Der Kommutator 52 ist mit einer reibungsvermindernden Anlaufscheibe versehen, die hier am Kommutator 52 befestigt ist und an einer Innenseite des Kommutatorlagerdeckels 70 anliegt.

Auf der Ankerwelle 44 ist der Kommutator 52 gelagert, dessen Kommutatorlamellen mit Bezugszeichen 55 bezeichnet sind. Mit Bezugszeichen 58 sind die Kohlebürsten bezeichnet, welche von außen über nicht näher dargestellte Federelemente an die Kommutatorlamellen 55 des Kommutators 52 angestellt sind. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene

Einsteilvorrichtung 202 zur Einstellung des Axialspiels der Ankerwelle 44, der

Startervorrichtung 10, umfasst neben dem Feingewindeabschnitt 204 auf der Außenseite des Wellenzapfens 64 die besagte Feingewindemutter 206.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von der Außenseite des Kommutatorlagerdeckels her. Wie der perspektivischen Ansicht gemäß Figur 3 zu entnehmen ist, wird das Gehäuse der elektrischen Maschine 10 - im vorliegenden Falle einer Startervorrichtung zum Andrehen von Verbrennungsmaschinen durch das Polrohr 28 gebildet. An dessen Innenseite befinden sich in dieser Ausführungsvariante die Dauermagnete 31. Anstelle von Dauermagneten 31 wäre auch denkbar, an der Innenseite des als Gehäuse dienenden Polrohrs 28 Polschuhe anzuordnen, die jeweils eine Erregerwicklung aufweisen.

Figur 3 zeigt des Weiteren, dass sich an der Ankerwelle 44 der Anker 37 befindet, der hier im Schnitt dargestellt ist. Das durch das Polrohr 28 gebildete Gehäuse der Startervorrichtung 10 wird durch den Kommutatorlagerdeckel 70 verschlossen, durch den der Wellenzapfen 64 hindurch nach außen ragt und auf dessen Feingewindeabschnitt 204 die Feingewindemutter 206 aufgeschraubt ist.

Figur 4 zeigt eine montierte Feingewindemutter der Vorrichtung zur Einstellung des

Längsspiels der Ankerwelle 44.

Wie der perspektivischen Ansicht gemäß Figur 4 zu entnehmen ist, weist die

Feingewindemutter 206 an ihrem Außenumfang, in diesem Falle in 90°-Teilung angeordnete Werkzeugansätze 216 auf. In diese Werkzeugansätze 216 taucht ein Anziehwerkzeug ein, wenn die Feingewindemutter 206 auf dem Feingewindeabschnitt 204 des Wellenzapfens 64 verschraubt wird. Wenn die Feingewindemutter 206 durch ein entsprechendes, in die Werkzeugansätze 216 eingreifendes Werkzeug verdreht wird, erfolgt ein Gegenhalten des Wellenzapfens 64 durch Einstecken eines entsprechenden Gegenhaltewerkzeugs in den Werkzeugansatz 208, der an der Stirnseite 210 des Wellenzapfens 64 ausgebildet ist.

Figur 5 zeigt eine Überdeckung der Vorrichtung zur Einstellung von Axialspiel durch ein kappenförmiges Element.

Eine Abdeckkappe 218 kann - wie in Figur 5 dargestellt - nach Einstellung eines

wohldefinierten Axialspieles an der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einsteilvorrichtung

202 an der Außenseite 212 des Kommutatorlagerdeckels 70 beispielsweise verschraubt werden. Dadurch sind die Werkzeugansätze 208 an der Stirnseite 210 des Wellenzapfens 64 einerseits, und andererseits die Werkzeugansätze 216 am Umfang der Feingewindemutter 206, gegen Verschmutzung und Spritzwasser geschützt.

Vorzugsweise wird die Abdeckkappe 218 als Spritzgussbauteil aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Anstelle der in Figur 5 in perspektivischer Widergabe dargestellten Geometrie der Abdeckkappe 218 sind selbstverständlich auch andere Geometrien denkbar; allein die Abdeckkappe 218 dient dem Schutz der Komponenten 204 und 206 der Vorrichtung 202 zur Einstellung des Axialspiels der Ankerwelle 44.

Durch ein gesteuertes Anziehen der Feingewindemutter 206„auf Anschlag" erfolgt das Einstellen eines Axialspieles = 0. In diesem Falle liegt die Feingewindemutter 206 bündig am Anschlag 214, insbesondere ausgebildet als Anschlagring, an. Danach erfolgt ein

wohldefiniertes Zurückdrehen der Feingewindemutter 206 durch Eingreifen eines entsprechend konfigurierten Schraubwerkzeuges mit Werkzeugansätzen 216, die sich am Außenumfang der Feingewindemutter 206 befinden. Durch das Zurückdrehen gegen die Anzugsrichtung der Feingewindemutter 206 auf dem Feingewindeabschnitt 204 kann jedes gewünschte Axialspiel Ankerwelle 44, insbesondere jedes gewünschte Ankeraxialspiel, eingestellt werden. Das jeweils einstellbare Axialspiel ergibt sich aus der Gewindesteigung des Feingewindes sowie dem Zurückdrehwinkel der Feingewindemutter 206 unter

Berücksichtigung der jeweils vollen Umdrehungen der Feingewindemutter 206 bei deren Zurückdrehen.

Vorzugsweise wird die Feingewindemutter 206 nach Einstellen des wohldefinierten

Axialspieles in ihrer Lage am Feingewindeabschnitt 204 des Wellenzapfens 64 gesichert. Die Lagesicherung der Feingewindemutter 206 kann beispielsweise durch Verprägen,

Verschweißen oder durch Einsatz eines Schraubensicherungslagers erfolgen. Wie oben stehend bereits erwähnt, erfolgt das Ansetzen eines Gegenhaltewerkzeuges in den

Werkzeugansatz 208, der sich ausgehend von der Stirnseite 210 des Wellenzapfens 64 aus erstreckt. Der Werkzeugansatz 208 kann beispielsweise als Innensechskant-, als Innentorx-, als Schlitz- oder als Kreuzschlitz je nach Konfiguration des eingesetzten

Gegenhaltewerkzeuges gefertigt werden.