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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für eine Scheibenwischvorrichtung in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Zum Wischen von Fahrzeugscheiben werden Scheibenwischvorrichtungen mit Antriebseinrichtungen eingesetzt, die einen elektrischen Antriebsmotor mit einem nachgeschalteten Getriebe umfassen, über das die rotatorische Antriebsbewegung des Antriebsmotors in eine pendelnde Drehbewegung einer Abtriebswelle übertragen wird, an der ein Wischarm der Scheibenwischvorrichtung befestigt ist. In den Wende- bzw. Drehrichtungsumkehrlagen der Abtriebswelle müssen von den Getriebebauteilen, welche die Antriebsbewegung des Motors auf die Abtriebswelle übertragen, verhältnismäßig hohe Kräfte bzw. Momente aufgenommen werden, die unter anderem aus dem hohen Trägheitsmoment des Wischarms, bedingt durch die Masse und den großen Abstand zur Wischachse, resultieren. Bei der Umkehrung der Drehbewegung muss die Abtriebswelle einschließlich Wischarm bis auf Null abgebremst und anschließend wieder beschleunigt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Antriebseinrichtung für eine Scheibenwischvorrichtung so auszuführen, dass die Belastungen bei der Drehrichtungsumkehr ohne Beeinträchtigung der Wischfunktion für einen langen Betriebszeitraum aufgenommen werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung wird zum Antrieb einer Scheibenwischvorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt, beispielsweise einer Front- oder Heckscheibenwischvorrichtung. Die Antriebseinrichtung umfasst eine Abtriebswelle, die einen Wischerarm antreibt, wobei die Abtriebswelle eine pendelnde Drehantriebsbewegung ausführt. Der Wischerarm ist insbesondere fest mit der Abtriebswelle verbunden. Die Antriebsbewegung wird von einem elektrischen Antriebsmotor erzeugt, dessen Rotorwelle über ein Getriebe mit der Abtriebswelle kinematisch gekoppelt ist. Über das Getriebe, das im Getriebegehäuse angeordnet ist, wird die Rotationsbewegung der Rotorwelle in die pendelnde Drehbewegung umgesetzt.
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Zur Reduzierung hoher Kräfte und Momente bei der Umkehrung der Drehrichtung weist die Antriebseinrichtung ein Dämpfungselement auf, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist und in mindestens einer der beiden Wende- bzw. Drehrichtungsumkehrlagen der Abtriebswelle an einem Anschlagsteil abgestützt ist. Das Anschlagsteil ist an einem Deckel des Getriebegehäuses gehalten.
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Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Kräfte und Momente, welche bei der Drehrichtungsumkehrung entstehen und unter anderem auf das verhältnismäßig hohe Trägheitsmoment des Wischerarmes zurückgehen, über das Dämpfungselement reduziert werden können. Die Abbremsung bis zum Erreichen des Umkehrpunktes wird durch das Dämpfungselement unterstützt bzw. es werden Kraft- und Drehmomentspitzen durch das Dämpfungselement signifikant reduziert.
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Da sich das Anschlagsteil an dem Deckel des Getriebegehäuses abstützt, ist das Getriebegehäuse von hohen Kraft- bzw. Drehmomentspitzen bei der Umkehrung der Drehbewegung entlastet. Die Kräfte bzw. Momente werden über das Anschlagsteil in den Deckel eingeleitet, der sich zwar seinerseits am Getriebegehäuse abstützt, jedoch über eine größere Kontaktfläche bzw. -linie, so dass im Vergleich zu einer unmittelbaren Anordnung des Anschlagsteils am Getriebegehäuse eine Reduzierung der Kräfte und Momente erreicht wird, welche in den Drehrichtungsumkehrlagen auf das Getriebegehäuse wirken. Dies erlaubt es, das Getriebegehäuse weniger stabil bzw. aus einem weniger stabilen Material zu fertigen, insbesondere aus Kunststoff. Der Deckel des Getriebegehäuses ist dagegen vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl gefertigt.
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Ein weiterer Vorteil ist die Erhöhung der Wischwinkelgenauigkeit während des Motorbetriebs. Indem die Kräfte bzw. Momente in den Deckel des Getriebegehäuses eingeleitet werden, wird eine Verformung und Überlastung des Getriebegehäuses verhindert. Die Wischwinkelgenauigkeit kann auch über einen langen Betriebszeitraum sichergestellt werden.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausführung weist das Anschlagsteil einen Abstützarm auf, der eine Anschlagsfläche für das Dämpfungselement bildet. Das Anschlagsteil kann des Weiteren einen Ringabschnitt aufweisen, der auf die Stirnseite der Abtriebswelle aufsetzbar ist und von dem aus sich der Abstützarm radial nach außen erstreckt. Über den Ringabschnitt wird das Anschlagsteil zentrisch auf die Abtriebswelle ausgerichtet. Das Dämpfungselement, welches drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, verfährt in der Drehrichtungsumkehrlage gegen die Anschlagsfläche am Abstützarm. Dessen freies Ende ist zweckmäßigerweise an einem Formelement am Deckel abgestützt, so dass die bei der Drehrichtungsumkehr auftretenden Kräfte bzw. Momente, welche über das Dämpfungselement auf das Anschlagsteil übertragen werden, von diesem über das radial außen liegende Ende auf das Formelement am Deckel übertragen werden. Aufgrund des verhältnismäßig großen radialen Abstandes zur Drehachse sind die Kräfte, die auf das Formelement bzw. auf den Deckel wirken, reduziert.
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Zweckmäßigerweise stützt sich das Dämpfungselement in beiden Wende- bzw. Drehrichtungsumkehrlagen am Anschlagsteil ab. In beiden Drehrichtungsumkehrlagen muss die Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle bis auf Null reduziert und anschließend wieder erhöht werden. Über das Dämpfungselement können somit in beiden Lagen die Kraft- bzw. Drehmomentspitzen herabgesetzt werden.
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Vorteilhafterweise besitzt das Anschlagsteil zwei Abstützarme, die sich in verschiedene, gegenüberliegende Richtungen radial vom Ringabschnitt des Anschlagsteils erstrecken und die jeweils einer Drehrichtungsumkehrlage zugeordnet sind. Es ist somit möglich, über ein gemeinsames Dämpfungselement und ein gemeinsames Anschlagsteil eine Abstützung in beiden Drehrichtungsumkehrlagen zu erreichen, wodurch eine konstruktive Vereinfachung erreicht wird. Außerdem ist die Montage vereinfacht.
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Vorteilhafterweise sind beide Abstützarme im Bereich ihrer radial außen liegenden, freien Enden an jeweils einem Formelement am Deckel abgestützt. Auf diese Weise verteilen sich auch am Deckel die auftretenden Kräfte und Momente.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist ein Mitnehmerbauteil vorgesehen, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und mit dem das Dämpfungselement gekoppelt ist. Das Mitnehmerbauteil ist Träger des Dämpfungselementes, das vorteilhafterweise zwei Dämpfungskörper aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägerabschnitts des Mitnehmerbauteils angeordnet sind. Jeder Dämpfungskörper des Dämpfungselementes ist zweckmäßigerweise einer Drehrichtungsumkehrlage zugeordnet und stützt sich im Wendepunkt an einem der Abstützarme des Anschlagsteils ab.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Scheibenwischvorrichtung in einem Kraftfahrzeug,
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2 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung für die Scheibenwischvorrichtung, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe zur Umsetzung der Motorbewegung in eine Drehpendelbewegung einer Abtriebswelle, welche Träger eines Wischerarms ist,
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3 die Abtriebswelle mit stirnseitigem Zahnrad zur Übertragung der Antriebsbewegung vom Antriebsmotor, sowie mit einem Mitnehmerbauteil, welches Träger eines Dämpfungselementes ist,
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4 das Mitnehmerbauteil, das drehfest mit der Abtriebswelle verbunden wird,
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5 das Dämpfungselement, das mit dem Mitnehmerbauteil zu verbinden ist, in Einzeldarstellung,
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6 in Einbaulage die Abtriebswelle einschließlich Mitnehmerbauteil und Dämpfungselement,
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7 eine Ansicht eines Deckels für das Getriebegehäuse der Scheibenwischvorrichtung, wobei am Deckel ein Anschlagsteil mit zwei Abstützarmen angeordnet ist, an denen sich das Dämpfungselement in den Drehrichtungsumkehrlagen abstützt.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 dargestellte Scheibenwischvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug wird zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe 2 eingesetzt, beispielsweise die Frontscheibe oder die Heckscheibe, und umfasst eine Antriebsvorrichtung 3, einen Wischarm 4 sowie ein Wischblatt 5, welches auf der Fahrzeugscheibe 2 aufliegt. Die Antriebsvorrichtung 3 besteht aus einem elektrischen Antriebsmotor und einem Getriebe, über das die Rotationsbewegung der Rotorwelle des elektrischen Antriebsmotors in eine Drehpendelbewegung einer Abtriebswelle umgesetzt wird, auf der der Wischarm 4 aufsitzt.
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Wie 2 zu entnehmen, umfasst die Antriebsvorrichtung 3 den elektrischen Antriebsmotor 6 und das Getriebe 19 in einem Getriebegehäuse 20. Der elektrische Antriebsmotor 6 weist in einem Statorgehäuse 7 Permanentmagnete 8 auf, welche einen Anker umschließen, der aus einer bestrombaren Spule 9 und einer Anker- bzw. Rotorwelle 10 besteht, auf die die Spule 9 aufgesetzt ist. Die Rotorwelle 10 trägt auf ihrem außerhalb des Statorgehäuses 7 gelegenen Wellenabschnitt eine Schnecke 11, die mit einem Schneckenrad 12 kämmt, welches im Getriebegehäuse 20 um eine Welle 13 drehbar gelagert ist. Die Drehbewegung des Schneckenrads 12 wird über eine exzentrisch gelagerte Schubstange 14 und eine Kurbel 15 in die gewünschte Drehpendelbewegung der Abtriebswelle 16 umgesetzt, wobei die Schubstange 14 mit einer Verzahnung versehen sein kann, mit der die Schubstange mit einem Zahnrad 21 (3, 6) kämmt, das drehfest mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist.
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Die Schubstange 14 ist mit radialem Abstand zur Welle 13 über ein erstes Drehgelenk 17 drehbar mit dem Schneckenrad 12 gekoppelt und im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite über ein zweites Drehgelenk 18 drehbar mit der Kurbel 15 verbunden, die ihrerseits fest auf der Abtriebswelle 16 aufsitzt. Die Schnecke 11, das Schneckenrad 12, die Schubstange 14, die Kurbel 15 und die Abtriebswelle 16 bilden Bauteile des Getriebes 19 innerhalb des Getriebegehäuses 20. Auf der Abtriebswelle 16 sitzt der Wischarm auf, welcher Träger des auf der Fahrzeugscheibe aufliegenden Wischblattes ist.
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Wie 3 zu entnehmen, ist benachbart zur Stirnseite auf die Abtriebswelle 16 das Zahnrad 21 aufgesetzt, das drehfest mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist. Das Zahnrad 21 ist Teil der Getriebebauteile, über die die Antriebsbewegung des elektrischen Antriebsmotors in eine pendelnde Drehbewegung der Abtriebswelle 16 übertragen wird.
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Auf die Stirnseite der Abtriebswelle 16 ist ein Mitnehmerbauteil 22 aufgesetzt, das in 4 in Einzeldarstellung gezeigt ist. Das Mitnehmerbauteil 22 ist Träger des in 5 dargestellten Dämpfungselementes 26, welches dazu dient, Kraftbzw. Drehmomentspitzen bei der Umkehrung der Drehrichtung der Abtriebswelle zu vermeiden.
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Das Mitnehmerbauteil 22 weist einen Ringabschnitt 23 auf, der stirnseitig auf die Abtriebswelle 16 aufsetzbar ist. Des Weiteren umfasst das Mitnehmerbauteil 22 einen Trägerabschnitt 24, der als Arm ausgebildet ist und sich radial nach außen von dem Ringabschnitt 23 erstreckt. Der Ringabschnitt 23 und der Trägerabschnitt 24 sind einteilig ausgebildet. Das Dämpfungselement 26 wird auf den Trägerabschnitt 24 aufgesetzt.
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Im Bereich der freien Stirnseite weist der Trägerabschnitt 24 einen sich in Achsrichtung erstreckenden Schlitz 25 auf, welcher im montierten Zustand auf einen Zahn des Zahnrads 21 aufgesetzt ist (3), so dass das Mitnehmerbauteil 22 drehfest mit dem Zahnrad 21 und damit auch mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist.
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Wie 5 zu entnehmen, ist das Dämpfungselement 26 teilkreisbogenförmig ausgebildet und erstreckt sich über ein begrenztes Winkelsegment von vorzugsweise maximal 60°. Das Dämpfungselement 26 weist zwei Dämpfungskörper 27 und 28 auf, die über einen zwischenliegenden Verbindungsabschnitt 29, welcher eine geringere Dicke aufweist, miteinander verbunden sind. Im Bereich des Verbindungsabschnittes 29 wird das Dämpfungselement 26 auf den Trägerabschnitt 24 des Mitnehmerbauteils 22 aufgesetzt. Jeder Dämpfungskörper 27 bzw. 28 dient zum Abstützen an einem in 7 dargestellten Anschlagsteil 30 in jeweils einer Wende- bzw. Drehrichtungsumkehrlage.
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In 6 ist die Abtriebswelle 16 im montierten Zustand gezeigt. Zu erkennen ist, dass das Dämpfungselement 26 mit den beiden Dämpfungskörpern 27 und 28 benachbart zur freien Stirnseite der Abtriebswelle 16 unmittelbar auf der Stirnfläche des Zahnrades 21 aufliegt und von dem Trägerabschnitt 24 des Mitnehmerbauteils gehalten wird.
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In 7 ist das Anschlagsteil 30 dargestellt, an welchem sich in den Drehrichtungsumkehrlagen jeweils ein Dämpfungskörper 27, 28 des Dämpfungselementes 26 abstützt.
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Wie 7 außerdem zu entnehmen, ist das Anschlagsteil 30 auf der Unterseite eines Deckels 34 angeordnet, der im Bereich der Abtriebswelle auf das Getriebegehäuse 20 aufsetzbar ist. Das Anschlagsteil 30 weist einen zentralen Ringkörper 31 auf, der stirnseitig auf die Abtriebswelle 16 aufsetzbar ist, ohne dass jedoch eine drehfeste Verbindung zwischen der Abtriebswelle 16 und dem Anschlagsteil 30 besteht.
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Vom Ringkörper 31 erstrecken sich einteilig ausgebildete Abstützarme 32 und 33 annähernd radial nach außen, die Anschlagsflächen für das Dämpfungselement 26 in den Drehrichtungsumkehrlagen bilden. Im Bereich der freien Enden sind die Abstützarme 32, 33 an jeweils einem Formelement 35 bzw. 36 abgestützt, die einteilig mit dem Deckel 34 ausgebildet sind. Auf diese Weise werden Kräfte, welche beim Komprimieren der Dämpfungskörper 27, 28 des Dämpfungselementes 26 in den Drehrichtungsumkehrlagen auf das Anschlagsteil 30 übertragen werden, am Deckel 34 abgestützt, so dass das Getriebegehäuse 20 nur über die Verbindung zwischen dem Deckel 34 von diesen Kräften bzw. Momenten belastet ist. Da die Verbindung zwischen dem Deckel 34 und dem Getriebegehäuse 20 über eine verhältnismäßig große Kontaktfläche bzw. Kontaktlinie erfolgen kann, sind Kraft- und Drehmomentspitzen in den Drehrichtungsumkehrlagen signifikant reduziert.
