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Stand der Technik
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Es sind Schneckengetriebe bekannt, die ein Schneckenrad aufweisen, welches eine Außenkontur umfasst, die geschlossen um 360° verläuft. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das Schneckenrad vollkreisförmig ausgebildet. Bei einem Getriebe dessen Schneckenrad jedoch keine 360° Drehung vollführt, bleibt somit ein Teil des Schneckenrads unbenutzt. Dieser Teil des Schneckenrads kämmt somit in keinem Betriebszustand mit einer Schnecke des Getriebes. In der Regel ist dieser unbenutzte Teil des Schneckenrads bezüglich eines Abtriebs des Schneckenrades der Schnecke gegenüberliegend ausgebildet. Daher ist der Bauraum des Getriebes unnötigerweise vergrößert.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Getriebe hat gemäß des unabhängigen Anspruchs dem Stand der Technik gegenüber den Vorteil, dass der Bauraum drastisch reduziert wird, denn das Schneckenrad ist kreissegementförmig ausgebildet. Das Getriebe weist eine Schnecke auf, die mit dem Schneckenrad kämmt. Auf einer radialen Außenkontur des Schneckenrades sind Zähne angeordnet. Das Schneckenrad kann aus Kunststoff oder Metall gefertigt sein. Die Schnecke wird durch eine elektrisch kommutierte Maschine angetrieben. Die elektrische Maschine weist eine Rotorwelle auf, auf der die Schnecke angeordnet ist. Dabei kann die Schnecke aufrolliert oder als separates Bauteil auf der Rotorwelle gefügt sein. Solch ein Getriebe ist robust gegen Erschütterungen.
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Das Getriebe ist für eine Wischanlage einsetzbar. Besonders geeignet ist das Getriebe für eine reversierende Wischanlage, deren elektrische Maschine ihre Drehrichtung umkehren kann. Auf dem Abtrieb ist eine anzutreibende Komponente der Wischanlage befestigt. Es kann eine Kurbel oder ein Wischarm sein. So kann ein hohes Drehmoment übertragen werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Alternativen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Vorteilhafterweise ist das Schneckenrad kreissegmentförmig, sodass es einen Winkel a umfasst, der kleiner ist als 360°. Die Außenkontur des Schneckenrades umfasst keinen Vollkreis. Dadurch ist die Drehrichtung der elektrischen Maschine an einem Ende des kreissegmentförmigen Schneckenrads umkehrbar. Das Schneckenrad kämmt mit der Schnecke entlang der Außenkontur und kehrt seine Drehrichtung am tangentialen Ende des Schneckenrads um. Dadurch führt das Schneckenrad eine Drehung aus, die geringer ist als 360°. Die Wischanlage wechselt dabei ihre Wischrichtung am Umkehrpunkt. Der Winkel ist insbesondere kleiner als 180°, sodass noch mehr Bauraum gespart wird. Vorzugsweise weist er ca. 120° auf. Dadurch wird der Drehbereich auf nahezu die Hälfte verkleinert. Der Winkel a wird von Flanken eingeschlossen, die in tangentialer Richtung gerichtet sind. Die Flanken können gerade oder gekrümmt sein. Bei gerade Flanken ist das Schneckenrad kuchenartig geformt. Am Ort des Schnittpunktes der Flanken ist der Abtrieb des Getriebes angeordnet. Der Abtrieb ist fest mit dem Schneckenrad verbunden. Der Abtrieb kann dabei von dem Schneckenrad umspritzt sein.
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Eine Weiterbildung der Erfindung beinhaltet das Schneckenrad 14, das um ca. 90° in tangentialer Richtung drehbar ist. Es ist auch möglich, dass das Schneckenrad eine Drehung im Drehbereich ausführt, die größer oder kleiner ist als 90°.
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Die Bewegung wird vorteilhafterweise durch wenigstens einen Anschlag begrenzt. Es ist denkbar, dass zwei Anschläge zum Einsatz kommen. Das Schneckenrad dreht sich in einem Drehbereich innerhalb des Gehäuses. Der Anschlag ist an einem Getriebegehäuse angebracht, welches das Schneckenrad umgibt, und den Drehbereich beinhaltet. Der Anschlag kann auf der Gehäuseinnenwand innerhalb des Drehbereichs angeformt. Dabei ist der Anschlag an einer radial oder axial gerichteten Wand angebracht. Der Anschlag ragt also radial oder axial in den Drehbereich hinein. Das Schneckenrad schlägt mit einer Flanke an den Anschlag an. Es können in einem weiteren Ausführungsbeispiel zwei Anschläge realisiert werden. Diese sind vorzugsweise um ca. den Winkel a + 90° voneinander entfernt. Insbesondere weisen Sie einen Abstand von ca. 210 ° auf. So kann das Schneckenrad eine Drehung von ca. 90° ausführen. Wenn eine Flanke an einem Anschlag anliegt, ist die gegenüberliegende Flanke ca. 90° von dem zweiten Anschlag entfernt. Die Drehung kann größer oder kleiner als 90° sein, wobei sich der Abstand der beiden Anschläge durch die Addition des Drehwinkels und des Winkels a ergibt.
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Zweckmäßiger Weise endet das Gehäuse hinter den Anschlägen. So wird der Bauraum eingespart, da das Schneckenrad den Raum nicht für die Drehung benötigt. Dabei ist das Gehäuse durch eine Wandung abgeschlossen. Die Wandung erstreckt sich von einem Anschlag bis zum gegenüberliegenden Anschlag. Die Wandung kann entlang einer Geraden zwischen den Anschlägen verlaufen. Dadurch ist der Drehbereich kreisabschnittförmig. Es ist aber auch denkbar, dass die Wandung konvex oder konkav bezüglich der Radialrichtung ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung weist einen Magneten an einem Ende des Schneckenrads auf. Durch den Magneten ist die Lage des Schneckenrads und damit beispielsweise die Lage der Wischanlage bestimmbar. Der Magnet ist am radial äußersten Bereich der Flanke angebracht. Dabei ist der Magnet an der Flanke befestigt, die der elektrischen Maschine zugewandt ist. Er kann auch von der Außenkontur radial beabstandet sein. Es ist möglich den Magneten von der Flanke tangential zu beabstanden. Der Magnet kann in dem Schneckenrad angeordnet sein, wobei der vorzugsweise umspritzt ist, wenn das Schneckenrad aus Kunststoff besteht. Insbesondere ist der Magnet in das Schneckenrad integriert, sodass er nicht im Wesentlichen über dessen Kontur absteht. Alternativ sind zwei oder mehr Magnete am Schneckenrad angeordnet, wobei jeder Magnet z.B. an einem tangentialen Ende angebracht ist.
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Um die Position des Schneckenrads sicher zu bestimmen ist innerhalb des Gehäuses ein Sensor für den Magneten angebracht. Der Sensor kann im Bereich der Schnecke angebracht sein. Der Sensor ist am Gehäuse oder an einer elektrischen Platine befestigt. Er kann außerhalb des Drehbereichs des Schneckenrades angeordnet sein. Es ist auch denkbar den Sensor im Drehbereich anzuordnen. Der Magnet und der Sensor sind vorzugsweise so ausgerichtet, dass der Magnet während der Drehbewegung wenigstens einmal am Sensor vorbeibewegt wird. Dabei passiert der Sensor den Magneten mit einem radialen und/oder axialen Abstand. Es ist auch denkbar, mehr als einen Sensor, vorzugsweise zwei Sensoren, zu verwenden.
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Beispielsweise kann der Sensor einem Ende des Schneckenrads gegenüber liegen, während das gegenüberliegende Ende an einem Anschlag anliegt. So kann die Umkehrlage des Schneckenrads festgestellt werden. Der Sensor ist um ca. 90° von dem freien gegenüberliegenden Anschlag entfernt. Wenn das Schneckenrad einen größeren Drehwinkel ausführt, dann ist der Anschlag um den Betrag dieses Winkels entfernt.
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Eine alternative Ausführungsform des Getriebes weist Abstände zwischen den Zähnen des Schneckenrads auf, die sich im Bereich der Enden verringert oder ganz ausgefüllt sind. Die Abstände sind Vertiefungen zwischen den Zähnen, die sich von einem Zahn zu seinem benachbarten Zahn erstrecken. Der veränderte Abstand bewirkt, dass die Schnecke und das Schneckenrad in diesem veränderten Bereich nicht miteinander kämmen können. So kann eine Art Anschlag bzw. Drehbegrenzung erzeigt werden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe.
- 2 zeigt eine Wischanlage mit einem erfindungsgemäßen Getriebe.
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Ausführungsformen
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In 1 ist ein Getriebe 10 gezeigt. Das Getriebe 10 ist für eine Wischanlage 11, wie in 2 abgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine reversierende Wischanlage 11, deren elektrische Maschine 16 ihre Drehrichtung umkehren kann.
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Das Getriebe 10 weist eine Schnecke 12 auf, die mit einem Schneckenrad 14 kämmt. Auf einer radialen Außenkontur 31 des Schneckenrades 14 sind Zähne 30 angeordnet. Die Schnecke 12 wird durch die elektrisch kommutierte Maschine 16 angetrieben. Die elektrische Maschine 16 weist eine Rotorwelle 17 auf, auf der die Schnecke 12 angeordnet ist. Dabei kann die Schnecke 12 aufrolliert oder als separates Bauteil auf der Rotorwelle 17 gefügt sein.
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Das Schneckenrad 14 ist kreissegmentförmig, sodass es einen Winkel a umfasst, der kleiner ist als 360°. Die Außenkontur 31 des Schneckenrades 14 umfasst keinen Vollkreis. Dadurch ist die Drehrichtung der elektrischen Maschine 16 an einem Ende 18 des kreissegmentförmigen Schneckenrads 14 umkehrbar. Das Schneckenrad 14 kämmt mit der Schnecke 12 entlang der Außenkontur 31 und kehrt seine Drehrichtung am tangentialen Ende 18 des Schneckenrads 14 um. Dadurch führt das Schneckenrad 14 eine Drehung aus, die geringer ist als 360°. Die Wischanlage 11 wechselt dabei ihre Wischrichtung am Umkehrpunkt.
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Der Winkel a ist ca. 120° groß. Das Schneckenrad 14 weist gerade Flanken 15 auf die mit der Radialrichtung des Schneckenrads 14 fluchten. Der Winkel a wird von den Flanken 15 eingeschlossen. Am Ort des Schnittpunktes 17 der Flanken 15 ist ein Abtrieb 13 des Getriebes 10 angeordnet. Der Abtrieb 13 ist fest mit dem Schneckenrad 14 verbunden. Am Abtrieb 13 ist ein Wischarm 19 angebracht, der in 2 abgebildet ist. Der Wischarm 19 wischt beispielsweise eine Windschutzscheibe.
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Das erfindungsgemäße Schneckenrad 14 ist um ca. 90° in tangentialer Richtung drehbar. Die Bewegung wird durch zwei Anschläge 24 begrenzt. Die Anschläge 24 sind an einem Getriebegehäuse 20 angebracht, welches das Schneckenrad 14 umgibt. Das Schneckenrad 14 dreht sich in einem Drehbereich 23 innerhalb des Gehäuses 20. Die Anschläge 24 sind auf der Gehäuseinnenwand 22 innerhalb des Drehbereichs 23 angeformt. Die Anschläge 24 sind an einer radial gerichteten Wand 23 angebracht. Das Schneckenrad 14 schlägt mit seinen Flanken 15 an die Anschläge 24 an. Wenn eine Flanke 15 an einem Anschlag 24 anliegt, ist die gegenüberliegende Flanke 15 ca. 90° von dem zweiten Anschlag 24 entfernt.
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Das Gehäuse 20 endet hinter den Anschlägen 24, da dort kein Bauraum für die Drehung des Schneckenrads 14 nötig ist. Dabei ist das Gehäuse 20 durch eine gerade ausgebildete Wandung 21 abgeschlossen. Die Wandung 21 erstreckt sich von einem Anschlag 24 bis zum gegenüberliegenden Anschlag 24. Das Gehäuse 20 ist hinter den Anschläge 24 gerade abgeschnitten. Die Wandung 21 verläuft entlang einer Geraden zwischen den Anschlägen 24, wobei die Gerade die kürzeste Verbindung zwischen den beiden Anschlägen 24 darstellt. Dadurch ist der Drehbereich 23 kreisabschnittförmig.
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Das Schneckenrad 14 weist an einem Enden 18 einen Magneten 26 auf. Der Magnet 26 ist am radial äußersten Bereich der Flanke 15 angebracht. Der Magnet 26 ist in das Schneckenrad 14 integriert, sodass er nicht im Wesentlichen über dessen Kontur absteht. Wobei der Magnet 26 an der Flanke 15 befestigt ist, die der elektrischen Maschine 16 zugewandt ist. Wenn das Schneckenrad 14 aus Kunststoff gefertigt ist, kann der Magnet 26 von dem Material des Schneckenrads 14 umspritzt sein. Durch den Magneten 26 ist die Lage des Schneckenrads 14 und damit der Wischanlage 11 bestimmbar.
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Dazu ist innerhalb des Gehäuses 20 ein Sensor 28 für den Magneten 26 angebracht. wobei der Sensor 28 im Bereich der Schnecke 12 angebracht ist. Der Sensor 28 ist am Gehäuse 20 befestigt. Der Sensor ist außerhalb des Drehbereichs 23 des Schneckenrades 14 angeordnet.
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Der Sensor 28 liegt einem Ende 18 des Schneckenrads 14 gegenüber, während das gegenüberliegende Ende 18 an einem Anschlag 24 anliegt. So kann die Umkehrlage des Schneckenrads 14 festgestellt werden. Der Sensor 28 ist um ca. 90° von dem freien gegenüberliegenden Anschlag 24 entfernt.
