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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Wischeinrichtung.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen für Antriebsvorrichtungen für eine Wischeinrichtung bekannt. So zeigt beispielsweise das Dokument
US2006/0250100 A1 zwei schwenkbare Wischerarme, welche jeweils mit einer Welle gekoppelt sind. Einer der beiden Wischerarme ist direkt mit einer Antriebswelle eines Elektromotors gekoppelt, wobei eine Kopplung zwischen den beiden Wellen mittels einer gelenkig gelagerten Kurbelschwinge gebildet ist. Nachteilig hieran ist aber, dass aufgrund des komplizierten mechanischen Aufbaus der Kurbelschwinge ein Minimalabstand zwischen den beiden Wischerarmen eingehalten werden muss. Insofern eignet sich diese Antriebsvorrichtung nicht für kleine Bauräume.
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Um einen möglichst kleinen Abstand zwischen den Wischerarmen zu realisieren, wurde beispielsweise vorgeschlagen, eine Platine mit einem gelenkig gelagerten Gestänge vorzusehen, wobei die Wischerarme an der Platine angeordnet sind. Nachteilig hierbei ist aber, dass auch dieses Wischsystem mechanisch komplex aufgebaut ist, so dass die Herstellungskosten entsprechend hoch sind.
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Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Wischerarme mit zwei getrennten Elektromotoren anzutreiben. Allerdings verursacht dieser Aufbau hohe Kosten, da die verwendeten Elektromotoren im Allgemeinen aus hochwertigen Materialien bestehen. Zusätzlich weist dieser Aufbau ein höheres Gewicht auf als einer mit nur einem Elektromotor.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung für eine Wischeinrichtung zu schaffen, welche die obigen Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird von dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
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Die Erfindung umfasst den Gedanken, die jeweiligen Schneckengetriebe der Abtriebswellen, an welchen vorzugsweise jeweils ein Wischerarm gekoppelt ist, wobei die zwei Schneckengetriebe gebildet sind, die beiden Abtriebswellen anzutreiben, mittels einer Ankerwelle des elektromotorischen Antriebs zu koppeln. Ein Schneckengetriebe umfasst in der Regel eine mit einem oder mehreren Schraubengängen versehene Ankerschnecke, welche auch als Schnecke bezeichnet wird, und einem in der Schnecke kämmenden schrägverzahnten Zahnrad, welches auch als Schneckenrad bezeichnet wird. Die Schraubengänge der Schnecke greifen in die Zähne des Zahnrads, so dass eine Drehung der Schnecke zu einer Drehung des Zahnrads führt an zwei voneinander beabstandeten Bereichen jeweils mehrere Schraubengänge auf, welche jeweils in Zähne eines ersten Zahnrads und eines zweiten Zahnrads greifen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Ankerwelle durchgängig mit Schraubengängen versehen ist. Die beiden Zahnräder, welche auch als Schneckenräder bezeichnet werden können, sind jeweils mit der ersten und der zweiten Abtriebswelle gekoppelt. Beispielsweise kann eine Achse der Zahnräder jeweils mittels der Abtriebswelle gebildet sein, so dass eine Drehung des Zahnrads unmittelbar zu einer Drehung der Abtriebswelle führt. Wenn nun der elektromotorische Antrieb in Betrieb ist, das heißt dass sich die Ankerwelle dreht, führt diese Drehung zu einer Drehung der beiden Zahnräder, was letztlich zu einer Drehung der jeweiligen Abtriebswellen führt. dass die mehreren Schraubengänge zwei Bereiche mit unterschiedlichen Gangzahlen aufweisen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine erste Zahnzahl des ersten Zahnrads verschieden von einer zweiten Zahnzahl des zweiten Zahnrads ist. Das heißt, dass das erste Zahnrad mehr oder weniger Zähne aufweist als das zweite Zahnrad. Da ein Untersetzungsverhältnis eines Schneckengetriebes von der Gangzahl und der Zahnzahl abhängt, kann somit in vorteilhafter Weise eine unterschiedliche Untersetzung der zweiten Abtriebswelle relativ zu der ersten Abtriebswelle realisiert werden.
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Erfindungsgemäß bilden die Ankerwelle des elektromotorischen Antriebs und die jeweiligen Ankerschnecken der Schneckengetriebe bevorzugterweise eine gemeinsame Welle bzw. eine gemeinsame Ankerwelle, das heißt, dass die Ankerwelle des elektromotorischen Antriebs die Schnecke bzw. die Ankerschnecke des die erste Abtriebswelle antreibenden Schneckengetriebes umfasst und gleichzeitig die Schnecke bzw. die Ankerschnecke des die zweite Abtriebswelle antreibenden Schneckengetriebes umfasst.
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Die erfindungsgemäße Kopplung der beiden Schneckengetriebe mittels einer Ankerwelle des elektromotorischen Antriebs ermöglicht einen besonders kleinen Abstand zwischen den beiden Abtriebswellen, wobei der Abstand insbesondere lediglich von den jeweiligen Durchmessern der beiden Zahnräder begrenzt wird. Die Erfindung stellt somit eine besonders kompakte Antriebsvorrichtung für eine Wischeinrichtung bereit. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann insofern auch in Bereiche eingebaut werden, welche eine reduzierte Bauform aufweisen.
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Weiterhin wird erfindungsgemäß nur ein elektromotorischer Antrieb benötigt, so dass in vorteilhafter Weise das Material und die Kosten für einen zweiten die zweite Abtriebswelle antreibenden elektromotorischen Antrieb eingespart werden.
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Nach einer anderen beispielhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der elektromotorische Antrieb eine Kommutierungseinrichtung mit einem Kommutator aufweist. Insbesondere kann der elektromotorische Antrieb eine Leistungselektronik aufweisen, welche vorzugsweise eine Regelungseinrichtung zum Einstellen einer Wischerfrequenz aufweist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine Wischeinrichtung aus dem Stand der Technik,
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2 eine eingebaute Wischeinrichtung aus dem Stand der Technik,
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3 eine Detailansicht der in 2 gezeigten Wischeinrichtung,
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4 eine Detailansicht einer Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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5 eine weitere Detailansicht der in 4 gezeigten Antriebsvorrichtung,
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6 eine Wischeinrichtung mit einer Antriebsvorrichtung gemäß der in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsform und
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7 eine schematische Ansicht einer Wischeinrichtung mit einer einen elektromotorischen Antrieb aufweisenden Antriebsvorrichtung.
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Die in 1 gezeigte Wischeinrichtung 1 aus dem Stand der Technik umfasst eine Platine 2, auf welcher zwei Abtriebswellen 3 angeordnet sind. Mit den zwei Abtriebswellen 3 kann jeweils ein Wischerarm (nicht gezeigt) gekoppelt werden, so dass die zwei Abtriebswellen 3 die Wischerarme für eine Wischbewegung antreiben, beispielsweise für eine Wischbewegung auf einer Scheibe eines Fahrzeugs oder eines Fahrzeugscheinwerfers. Der Abstand zwischen den beiden Abtriebswellen 3 ist mittels eines Doppelpfeiles L gekennzeichnet. Um die Abtriebswellen 3 sind jeweils drei Anschraubdome 4 in einer Dreibeinanordnung angeordnet, das heißt, dass die Anschraubdome 4 jeweils die Ecken eines spitzwinkligen Dreiecks bilden.
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2 zeigt eine eingebaute Wischeinrichtung 1 aus dem Stand der Technik. Die Wischeinrichtung 1 umfasst zwei Wischerarme 7, welche jeweils an einer Abtriebswelle 3 gekoppelt sind. Auch hier ist ein Abstand zwischen den beiden Abtriebswellen 3 mittels eines Doppelpfeils L gekennzeichnet. Die beiden Abtriebswellen 3 treiben die Wischerarme 7 für eine Wischbewegung auf einer Scheibe 8 an.
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Eine Detailansicht der in 2 gezeigten Wischeinrichtung 1 zeigt 3. Um die beiden Abtriebswellen 3 sind drei Anschraubdome 4 in einer Dreibeinanordnung angeordnet. Ein Antrieb der beiden Abtriebswellen 3 wird jeweils mittels eines elektromotorischen Antriebs (nicht gezeigt) ermöglicht, das heißt, dass die in den 2 und 3 gezeigte Wischeinrichtung 1 zwei Antriebe aufweist. Die beiden Abtriebswellen 3 sind nicht miteinander gekoppelt. Im Gegensatz dazu benötigt die in den 4 bis 7 gezeigte und im Folgenden näher beschriebene erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für einen Wischbetrieb aufgrund der erfindungsgemäßen Kopplung von zwei Schneckengetrieben mittels einer Ankerwelle des elektromotorischen Antriebs nur einen elektromotorischen Antrieb.
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Die in 4 gezeigte Antriebsvorrichtung 9 weist eine erste Abtriebswelle 10 und eine zweite Abtriebswelle 11 auf. Um die erste 10 und die zweite Abtriebswelle 11 sind jeweils drei auf einem Getriebegehäuse 13 gebildete Anschraubdome 4 angeordnet. Die Anschraubdome 4 bilden ein spitzwinkliges Dreieck und sind insofern in einer Dreibeinanordnung angeordnet. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Anschraubdome 4 ein gleichwinkliges Dreieck bilden. An die Anschraubdome 4 können beispielsweise Schutzabdeckungen (nicht gezeigt) angeschraubt werden, um insbesondere die beiden Abtriebswellen 10 und 11 vor Schmutz und Nässe zu schützen. Obwohl hier nicht gezeigt, können auch mehr als drei Anschraubdome 4 je Abtriebswelle 10, 11 vorgesehen sein, beispielsweise vier Anschraubdome 4. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform können auch weniger als drei Anschraubdome 4 vorgesehen sein, vorzugsweise zwei Anschraubdome 4.
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Ein elektromotorischer Antrieb 12 ist zwischen den beiden Abtriebswellen 10 und 11 angeordnet, wobei der elektromotorische Antrieb 12 eine Kommutierungseinrichtung 19 (siehe 5), einen Getriebedeckel mit einem elektrischen Anschluss 21 zum Anschließen einer elektrischen Energieversorgungseinrichtung (nicht gezeigt) und eine Ankerwelle 14 aufweist.
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5 zeigt die in 4 gezeigte Antriebsvorrichtung 9 ohne den Getriebedeckel 21. An Endbereichen der Ankerwelle 14 sind mehrere Schraubengänge 15a, 15b gebildet, wobei zwischen den mehreren Schraubengängen 15a, 15b und einem jeweiligen Ende der Ankerwelle 14 jeweils ein Bereich gebildet ist, welcher keine Schraubengänge 15a, 15b aufweist. Dieser Bereich ist insofern schraubengangfrei gebildet.
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Die beiden Abtriebswellen 10, 11 bilden jeweils eine Achse eines ersten Zahnrads 16 und eines zweiten Zahnrads 17, so dass sich bei einer Drehung der Zahnräder 16, 17 auch die entsprechenden Abtriebswellen 10, 11 drehen. Die Abtriebswellen 10, 11 bilden insofern eine Zahnradachse. Die Zähne der Zahnräder 16, 17 greifen in die Schraubengänge 15a, 15b ein, so dass eine Drehung (mit einem Pfeil gekennzeichnet) der Ankerwelle 14 zu einer Drehung der Zahnräder 16, 17 und somit zu einer Drehung der Abtriebswellen 10, 11 führt. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Zahnräder 16, 17 die gleiche Anzahl an Zähnen auf. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die beiden Zahnräder 16, 17 eine unterschiedliche Anzahl an Zähnen aufweisen, so dass die zweite Abtriebswelle 11 eine unterschiedliche Untersetzung relativ zur ersten Abtriebswelle 10 aufweist. In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Schraubengänge 15a, 15b jeweils unterschiedliche Gangzahlen aufweisen. Auch so kann in vorteilhafter Weise eine unterschiedliche Untersetzung der zweiten Abtriebswelle 11 relativ zu der ersten Abtriebswelle 10 erreicht werden. Somit können unterschiedliche Wischwinkel/-geschwindigkeiten bezüglich der zwei Abtriebswellen 10, 11 realisiert werden.
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Das erste Zahnrad 16 bildet ein Schneckenrad eines ersten Schneckengetriebes und die Schraubengänge 15a bilden eine Schnecke des ersten Schneckengetriebes. Analog bildet das zweite Zahnrad 17 ein Schneckenrad eines zweiten Schneckengetriebes und die Schraubengänge 15b bilden eine Schnecke eines zweiten Schneckengetriebes. Die Schnecke des ersten Schneckengetriebes, die Schnecke des zweiten Schneckengetriebes und die Ankerwelle 14 des elektromotorischen Antriebs 12 bilden insofern eine gemeinsame Ankerwelle.
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Erfindungsgemäß sind also die beiden Abtriebswellen 10, 11 über die beiden Schneckengetriebe mittels der Ankerwelle 14 des elektromotorischen Antriebs 12 miteinander gekoppelt, so dass, wenn der elektromotorische Antrieb 12 die Ankerwelle 14 antreibt, die erste Abtriebswelle 10 und die zweite Abtriebswelle 11 angetrieben werden. Die erste Abtriebswelle 10 kann als Master und die zweite Abtriebswelle 11 als Slave bezeichnet werden. Die Kopplungseinrichtung wird in diesem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels der Ankerwelle 14 und den beiden Schneckengetrieben gebildet.
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Die Endbereiche oder die schraubengangfreien Bereiche der Ankerwelle 14 wirken mit einer jeweiligen in dem Getriebegehäuse 13 angeordneten Anlauframpe 22 wie folgt zusammen. Da die Ankerwelle 14 frei gelagert ist, wirken beim Anlaufen und im Betrieb der Ankerwelle 14 äußere Kräfte auf diese ein, so dass diese aus einer Mittellage ausgelenkt wird. Dadurch greifen aber nicht mehr die Schraubengänge 15a, 15b der Ankerwelle 14 mit den Zahnrädern 16 und 17 sauber zusammen, so dass die beiden Abtriebswellen 10 und 11 nicht mehr optimal angetrieben werden. Die Anlauframpe 22 ist beabstandet zu der Ankerwelle 14, insbesondere beabstandet zu dem schraubengangfreien Bereich, angeordnet, wobei ein Abstand so gewählt ist, dass die Ankerwelle 14 in ihrer Mittellage die Anlauframpe 22 nicht berührt, aber bei einer Auslenkung der frei gelagerten Ankerwelle 14 die Anlauframpe 22 berührt und somit wieder zurück in ihre Mittellage ausgerichtetet bzw. getrieben wird.
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In einem weiteren bevorzugten nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Ankerwelle 14 gebildet sein, die zweite Abtriebswelle 11 gegenläufig zu der ersten Abtriebswelle 10 anzutreiben, beispielsweise mittels entsprechender Anordnung bzw. Ausrichtung der Schraubengänge 15a, 15b. Somit ist eine besonders robuste Antriebsvorrichtung 9 bezüglich des Eingriffs der Schraubengänge 15a, 15b mit den Zahnrädern 16, 17 geschaffen. Insbesondere kann in diesem Ausführungsbeispiel auf die Anlauframpen 22 verzichtet werden, so dass Herstellungskosten und Gewicht weiter minimiert werden können.
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Da erfindungsgemäß nur ein elektromotorischer Antrieb 18 zum Antreiben der beiden Abtriebswellen 10, 11 benötigt wird, wird im Gegensatz zum Stand der Technik in vorteilhafter Weise insbesondere folgendes Material eingespart: Ein elektrischer Anschluss, eine Kommutierungseinrichtung aufweisend einen Kommutator, zwei Federhebel, zwei Bürsten, einen Bürstenträger, Elektronik, AMR-Magnet am Zahnrad. Da nur ein elektrischer Anschluss benötigt wird, muss auch der Getriebedeckel 21 im Gegensatz zum Stand der Technik am Slave bzw. im Bereich der zweiten Abtriebswelle 11 keinen Einleger aufweisen. Weiterhin wird die Hälfte an Wicklungs-Kontaktierungen am Kommutator gespart, da erfindungsgemäß nur ein elektromotorischer Antrieb mit einem entsprechenden Kommutator vorgesehen ist. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der Erfindung, insofern das Getriebegehäuse gegenüber Poltopf in eine beliebige Position verdreht werden kann, das heißt dass die beiden Abtriebswellen 10, 11 bei Bedarf zueinander verdreht werden können.
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Auch die Anzahl an Anschraubdomen 4 kann weiter reduziert werden, wobei vorzugsweise drei Anschraubdome 4 je Abtriebswelle 10, 11 vorgesehen sind. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können allerdings auch nur zwei Anschraubdome 4 oder sogar nur ein Anschraubdom 4 je Abtriebswelle 10, 11 vorgesehen sein. Zusammenfassend stellt die Erfindung eine Antriebsvorrichtung für Wischeinrichtungen bereit, welche sowohl die Kosten als auch den für einen Einbau benötigten Bauraum erheblich reduziert.
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6 zeigt eine Wischeinrichtung mit der in den 4 und 5 gezeigten Antriebsvorrichtung 9, wobei an den Abtriebswellen 10 und 11 jeweils ein erster Wischerarm 7a und ein zweiter Wischerarm 7b angeordnet ist.
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7 zeigt eine schematische Ansicht einer Wischeinrichtung 1 mit einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 9. Zusätzlich zu der in den 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform weist der elektromotorische Antrieb 12 eine Leistungselektronik 18 mit einer Regelungseinrichtung 23 zum Einstellen einer Wischerfrequenz auf. So kann insbesondere abhängig von einer Niederschlagsmenge die Wischerfrequenz optimal auf die Umweltbedingungen eingestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung kann vorzugsweise in Wischeinrichtungen in Flugzeugen, Helikoptern oder Fahrzeugen, beispielsweise Personenkraftwagen, Autos oder Lastkraftwagen verwendet werden.
