DE102005038050A1

DE102005038050A1 - Elektromotorisch betriebene Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005038050A1
Application number: DE102005038050A
Authority: DE
Inventors: Steffen Medebach; Oliver Reymann
Original assignee: Kuester Automotive Door Systems GmbH
Current assignee: Kuester Automotive Door Systems GmbH
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: DE102005038050B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit (1) für Kraftfahrzeuge, insbesondere Fensterheber oder Scheibenwischvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Motorgehäuse (2) und einem damit verbindbaren Getriebegehäuse (3). Um den erforderlichen Bauraum zu minimieren, bei gleichzeitiger Einsparung von Gehäusekomponenten, ist es vorgesehen, dass die Steuereinheit (4) der Antriebseinheit (1) innerhalb des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist (Figur 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Fensterheber oder Scheibenwischvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Motorgehäuse und einem damit verbindbaren Getriebegehäuse.

Derartige Antriebseinheiten sind im Stand der Technik vielfach bekannt. So weist die aus der DE 101 41 246 C1 bekannte Antriebseinheit für einen Kraftfahrzeugfensterheber einen Elektromotor auf, welcher in einem Motorgehäuse untergebracht ist. An das Motorgehäuse ist das Getriebegehäuse angeflanscht, in welches die Motorwelle hineinragt. Dabei wird das Getriebe durch eine auf der Motorwelle angeordnete Schnecke und eine mit der Schnecke in Eingriff stehenden Außenverzahnung an einer Seiltrommel gebildet. Auf der Seiltrommel ist das Zugseil zur Übertragung der translatorischen Bewegung der Scheibe aufgewickelt. Die Steuereinrichtung zur Steuerung des Motors befindet sich in einem separaten Gehäuse, das im Bereich des Poltopfes und innerhalb des Bürstensystems des Motors seitlich an das Motorgehäuse angekoppelt ist.

Ähnliche Antriebseinheiten sind aus der DE 101 41 244 A1 sowie der EP 1 000 215 B1 bekannt.

Es hat sich gezeigt, dass der für diese Antriebseinheiten erforderliche Bauraum, insbesondere in einer Kraftfahrzeugtür, aber auch bei Fahrzeug-Heckscheibenwischern, häufig nicht zur Verfügung steht. Zum anderen ist die Einhausung der bekannten Antriebseinheiten mit hohem Aufwand verbunden.

Problem

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer elektromotorisch betriebenen Antriebseinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 den erforderlichen Bauraum zu minimieren, bei gleichzeitiger Einsparung von Gehäusekomponenten.

Erfindung und vorteilhafte Wirkungen

Gelöst wird die Aufgabe durch eine elektromotorisch betriebene Antriebseinheit in Kraftfahrzeugen mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Die elektromotorisch betriebene Antriebseinheit für Kraftfahrzeuge weist ein Motorgehäuse auf, innerhalb welchem der Antriebsmotor angeordnet ist. Mit dem Motorgehäuse ist ein Getriebegehäuse verbindbar, in welchem üblicherweise ein Untersetzungsgetriebe angeordnet ist. Gemäß der Erfindung ist es nunmehr vorgesehen, dass die Steuereinheit für den elektrischen Antriebsmotor innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird der Bauraum für eine elektromotorische Antriebseinheit gegenüber den bekannten Antriebseinheiten wesentlich reduziert, da die seitliche Anordnung eines separaten Gehäuses für die Steuereinheit entfällt. Hierfür wird der im Getriebegehäuse in jedem Fall vorhandene Bauraum genutzt. Der freiwerdende Bauraum kann damit für andere Komponenten benutzt werden. Eine zusätzliche Einhausung bzw. ein zusätzliches Gehäuse für die Steuereinheit entfällt, so dass auch eine Kostenreduzierung erreicht wird.

Eine besonders kompakte Antriebseinheit ergibt sich nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass die Steuereinheit im Bereich der Antriebswelle des Motors innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, insbesondere wenn sich die Steuereinheit seitlich oder unterhalb der Antriebswelle des Motors im Getriebegehäuse befindet. Unterhalb oder seitlich der Schnecken- bzw. der Schneckenradeinhausung findet sich aufgrund der in ihren Abmaßen wesentlich kleineren Antriebsschnecke im Vergleich zum Getriebe bei jeder Antriebseinheit genügend Platz, um dort die Steuerelektronik für den Elektromotor unterzubringen.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Deckel des Getriebegehäuses als Bauteilträger für die Steuereinheit ausgebildet ist, wodurch die Steuereinheit in montagetechnisch einfacher Weise in das Getriebegehäuse integriert werden kann.

Die Montage der Steuereinheit lässt sich noch dadurch vereinfachen, dass der Deckel abnehmbar am Getriebegehäuse gehalten ist, so dass die Steuereinheit zunächst an dem Deckel fixiert werden kann, um danach das Getriebegehäuse mit dem Deckel und daran gehaltener Steuereinheit zu verschließen bzw. zu komplettieren. Hierdurch ist auch eine gute Servicefreundlichkeit der Antriebseinheit gegeben, indem die Steuereinheit durch Abnahme des Deckels bzw. der Abdeckung frei zugänglich ist.

Üblicherweise weist die Steuereinheit eine Leiterplatte auf, welche an dem Deckel fixierbar ist. Bspw. kann die Elektronikplatine mit dem Gehäusedeckel verklipst werden, woraufhin der Deckel auf das Getriebegehäuse aufgeschoben und ggf. über, vorzugsweise elastisch ausgebildete Rast- und Gegenrastmittel fixiert wird. Auch hierdurch lässt sich die Montage erheblich vereinfachen.

Bevorzugt erstreckt sich der abnehmbare Deckel über eine Flachseite des Getriebegehäuses, wodurch genügend große Abmaße für die Unterbringung der Steuereinheit gegeben sind.

Eine besonders wirksame Verbindung zwischen Deckel und Getriebegehäuse wird dadurch realisiert, dass der Deckel mittels einer Umkantung in eine Führung des Gehäuses einsteckbar ist. Vorzugsweise deckt dabei diese Umkantung zumindest bereichsweise eine Schmalseite des Getriebegehäuses ab. Auch wird durch diese Ausbildung des Deckels die Montage erleichtert, indem die gehäuseseitigen Führungen für die Seitenränder der Umkantung eine Zentrierhilfe beim Aufstecken des Deckels bilden.

Die Steuereinheit für den Antriebsmotor bzw. deren Leiterplatte ist mittels Steckkontakten an die Motoreinheit elektrisch anschließbar.

Nach einem eigenständigen Gedanken der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Getriebegehäuse eine Zwischenwandung zur Trennung von Getriebe und der Steuereinheit bzw. Steuerelektronik aufweist, wodurch Elektronik und Mechanik baulich voneinander getrennt sind. Durch die Kapselung der Steuereinheit kann diese vor Einflüssen durch die Mechanik, wie bspw. Eindringen von Feuchtigkeit, Schmierstoff, Abrieb und dergleichen wirksam geschützt werden. Zudem wird durch die Zwischenwandung die Statik des Getriebegehäuses, an dem die Reaktionskräfte des Antriebes angreifen, wesentlich erhöht bzw. lassen sich bei gleicher Bauteilfestigkeit die Wandstärken reduzieren.

Nach einem besonderen Gedanken der Erfindung ist es dabei vorgesehen, dass die Zwischenwandung des Getriebegehäuses Durchführungen für die mit den Steckkontakten der Steuereinheit zusammenwirkenden motorseitigen Kontakte aufweist.

Üblicherweise weist die Steuereinheit einen Hallsensor zur Ermittlung der Drehzahl des Motors auf. Der Hallsensor wirkt dabei mit einem auf der Antriebswelle des Motors angeordneten Magnetfeldgeber, insbesondere einem Magnetrad zusammen. Zur Trennung des oder der der Steuereinheit zugeordneten Hallsensoren von der das Magnetrad aufweisenden mechanischen Seite der Antriebseinheit kann es sich dabei empfehlen, dass die Zwischenwandung im Bereich eines motorseitigen Magnetfeldgebers dünnwandiger ausgebildet ist, so dass eine ausreichende Feldstärke bei der Abtastung vorliegt.

Das Getriebegehäuse, vorzugsweise mit Deckel, besteht üblicherweise aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem, thermoplastischem Polyester, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT).

Selbstverständlich ist auch ein Zinkdruckgußgehäuse denkbar.

Das Getriebegehäuse kann dabei mit einer Durchtrittsöffnung versehen sein, durch welche bspw. Steckverbindungen oder dergleichen in das Innere des Getriebegehäuses geführt werden können.

Die elektromotorische Antriebseinheit eignet sich sowohl für elektrische Fensterheber, insbesondere Seilzugfensterheber, in Kraftfahrzeugtüren, wobei durch die kompakte Bauweise der Antriebseinheit die getriebeseitigen Abgänge für die Seilzüge wesentlich günstiger gewählt werden können, als dies im Stand der Technik mit seitlich des Motorgehäuses angeordneter separater Steuereinheit der Fall ist.

Im gleicher vorteilhafter Weise eignet sich die erfindungsgemäße Antriebseinheit natürlich auch für Scheibenwischervorrichtungen, insbesondere Linearscheibenwischervorrichtungen, wie sie bspw. an Hecktüren von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit mit in einem Motorgehäuse angeordnetem Antriebsmotor und in einem Getriebegehäuse angeordneter Steuereinheit,
2 die Antriebseinheit gemäß 1 mit abgenommenem Deckel des Getriebegehäuses, jedoch sichtbarer Elektronikplatine,
3 die Antriebseinheit gemäß 1 und 2 mit auf der Innenseite des Deckels des Getriebegehäuses angeordneter Elektronikplatine und
4 die Antriebseinheit gemäß 1 mit abgenommenem Deckel und Sicht auf die Zwischenwand des Getriebegehäuses.
Die in den Figuren dargestellte Antriebseinheit 1 dient zum Antrieb von elektrischen Fensterhebern, insbesondere Seilzug-Fensterheber, für Kraftfahrzeuge. Die Antriebseinheit 1 weist ein Motorgehäuse 2 auf, innerhalb welchem der Antriebsmotor angeordnet ist. Das Motorgehäuse 2 ist an ein Getriebegehäuse 3 angeflanscht, wobei, wie aus 3 und 4 ersichtlich, die Motorwelle 5 in das Getriebegehäuse 3 hineinragt. Auf die Motorwelle 5 ist eine Schnecken 27 aufgeschoben, welches mit einer (nicht dargestellten) Außenverzahnung einer Seiltrommel des Seilzug-Fensterhebers kämmt und diese in Drehbewegung versetzt zum Auf- und Abwickeln des Seilzuges und einem damit einhergehenden Anheben und Absenken der Fensterscheibe.
Das Getriebegehäuse 3 weist einen abnehmbaren Deckel 6 auf, welcher auf einer Flachseite 9 des Gehäuses angeordnet ist und über eine Umkantung 11 eine Schmalseite 10 des Getriebegehäuses 3 abdeckt. Dabei weist die Umkantung 11 Seitenränder 12 auf, welche in gehäuseseitige Führungen 14, 15 des Getriebegehäuses 3 einsteckbar sind.
Deckel 6 und Getriebegehäuse 3 sind über elastisch ausweichende Rast- und Gegenrastmittel 26, 28 miteinander verbindbar, wobei die Rastmittel 26 als Bügel und die Gegenrastmittel 28 als Rastnasen ausgebildet sind.
Um im Betrieb des Fahrzeuges ein Lösen des Deckels 6 von dem Getriebegehäuse 3 auszuschließen, weist auch der Deckel 6 bei der hier gewählten Ausführungsform wenigstens einen separaten Befestigungspunkt 13 auf, mittels welchem der mit einem Konstruktionsteil der Kraftfahrzeugtür verbindbar ist.
Entsprechende Befestigungspunkte 13 sind auch am Getriebegehäuse 3 angeformt.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, ist die elektronische Steuereinheit 4 für den Antriebsmotor innerhalb des Getriebegehäuses 3 angeordnet. Die Steuereinheit 4 ist vorliegend als Leiterplatte 7 ausgeführt und an der Innenseite des als Bauteilträger ausgebildeten Deckels 4 fixiert. Die Steuereinheit 4 bzw. die Elektronikplatine 7 weist hierfür Bohrungen 24 auf, mittels welchen sie auf Clipse 25 an der Innenseite des Deckels 6 aufclipsbar ist.
Um eine Trennung zwischen Getriebe und der Steuerelektronik zu erreichen, weist das Getriebegehäuse 3 eine Zwischenwandung 8 auf, welche bei dem hier gewählten Ausführungsbeispiel die einzelnen Bauteile, wie Wickelwelle für das Seil des Seilzugfensterhebers und die Motorwelle 5 mit Schnecke 27 jeweils umgibt. Durch diese Umformung der einzelnen Bauteile wird eine zusätzliche Steifigkeit des Getriebegehäuses 3 realisiert, was zum Abtragen der auf das Getriebegehäuse 3 wirkenden Reaktionskräfte bei Betätigen des Seilzug-Fensterhebers besonders günstig ist.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich, weist die Zwischenwandung 8 Durchbrüche 16, 17 auf, um eine elektrische Verbindung zwischen Antriebsmotor und Steuerelektronik 4 zu erreichen. Hiefür sind Steckkontakte 18 bis 21 vorgesehen, wobei die motorseitigen Steckkontakte 18, 19 durch die Durchbrüche 16, 17 hindurchragen, um in die zangenartig ausgebildeten Steckkontakten 20, 21 der Leiterplatine 7 beim Aufstecken des Deckels 6 einzugreifen.
Die Steuereinheit 4 für den Antriebsmotor weist üblicherweise eine Drehzahlerfassung für den Motor auf, was in der Regel induktiv erfolgt. Hierfür sitzt auf der Motorwelle 5 ein Magnetfeldgeber in Form eines Magnetrades 22, wobei die sich durch die Drehung des Magnetrades 22 ergebenden Änderungen des Magnetfeldes von einem Hallsensor detektiert werden. Um eine ausreichende Feldstärke bei der Abtastung des Magnetfeldes zu erreichen, ist der Bereich 23 der Zwischenwandung 8 zwischen Magnetrad 22 und dem (nicht dargestellten) Hallsensor dünnwandiger ausgebildet als die übrige Wandung 8.
Das Getriebegehäuse 3 mit Deckel 6 besteht aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem, thermoplastischem Polyester, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT).
Durch die Integration der Steuereinheit 4 in das Getriebegehäuse 3 wird der Bauraum für die elektromotorische Antriebseinheit 1 wesentlich reduziert, wobei der im Getriebegehäuse 3 bauartbedingte Freiraum genutzt wird. Eine zusätzliche Einhausung für die Steuereinheit 4 kann damit entfallen. Durch die Kapselung der Steuereinheit 4 gegenüber dem mechanischen Getriebeteil mit Hilfe der Zwischenwandung 8 ist die Steuerelektronik 4 wirksam vor Abrieb, Schmierstoff und dergleichen des Getriebes geschützt. Zudem wird durch die Zwischenwandung 8 die Statik des Getriebegehäuses 3 wesentlich erhöht.

1: Antriebseinheit
2: Motorgehäuse
3: Getriebegehäuse
4: Steuereinheit
5: Antriebswelle
6: Deckel
7: Leiterplatte
8: Zwischenwandung
9: Flachseite
10: Schmalseite
11: Umkantung
12: Seitenrand
13: Befestigungspunkt
14: Führung
15: Führung
16: Durchführung
17: Durchführung
18: Steckkontakt
19: Steckkontakt
20: Steckkontakt
21: Steckkontakt
22: Magnetfeldgeber, Magnetrad
23: Bereich
24: Bohrung
25: Clips
26: Rastmittel
27: Schnecke
28: Gegenrastmittel

Claims

Elektromotorisch betriebene Antriebseinheit (1) für Kraftfahrzeuge, insbesondere Fensterheber oder Scheibenwischvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Motorgehäuse (2) und einem damit verbindbaren Getriebegehäuse (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) der Antriebseinheit (1) innerhalb des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) im Bereich der in das Getriebegehäuse (3) hineinragenden Antriebswelle (5) des Motors angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) seitlich oder unterhalb der Motorantriebswelle (5) innerhalb des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (6) des Getriebegehäuses (3) als Bauteilträger für die Steuereinheit (4) ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, der Deckel (6) abnehmbar am Getriebegehäuse (3) gehalten ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) an der Flachseite (9) des Getriebegehäuses (3) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) eine zumindest bereichsweise eine Schmalseite (10) des Getriebegehäuses (3) abdeckende Umkantung (11) aufweist, deren Seitenränder (12) vorzugsweise in gehäuseseitige Führungen (14, 15) einsteckbar sind.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) mittels einer elektrischen Leiterplatte (7) an dem Deckel (6) fixierbar ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (4) bzw. die Leiterplatte (7) mittels Steckkontakten (8) an die Motoreinheit (2) anschließbar ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (3) eine Zwischenwandung (8) zur Trennung von Getriebe und der Steuereinheit (4) bzw. Steuerelektronik aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwandung (8) des Getriebegehäuses (3) Durchführungen (16, 17) für die mit den Steckkontakten (18, 19) der Steuereinheit (4) zusammenwirkenden motorseitigen Kontakte (20, 21) aufweist.
Antriebseinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet dass die Zwischenwandung (8) im Bereich (23) eines motorseitigen Magnetfeldgebers (22) dünnwandiger ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (5), vorzugsweise mit Deckel (6), aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem, thermoplastischem Polyester, bevorzugt aus glasfaserverstärktem Polybutylenterephthalat (PBT) besteht.
Fensterheberantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse, vorzugsweise mit Deckel, aus Zinkdruckgehäuse ausgebildet ist.
Fensterheberantrieb für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Scheibenwischvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge mit einer Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.