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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Wischerantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor und einem Schraubradgetriebe, wobei das Schraubradgetriebe ein Schraubrad aufweist, das einen Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage aufweist und von dem Elektromotor drehend antreibbar ist, und wobei der Elektromotor eine zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke versehene Rotorwelle aufweist, die an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle in dem Gehäuse drehbeweglich gelagert ist, wobei die erste Lagerstelle axial benachbart zu dem Elektromotor positioniert ist und die zweite Lagerstelle im Bereich eines freien Endes der Rotorwelle angeordnet ist.
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Als Antrieb für Wischersysteme für Gleichlaufwischeranlagen mit einem Wischerantrieb oder für Gegenlaufwischeranlagen mit zwei Wischerdirektantrieben werden im Fall von Kraftfahrzeuganwendungen zurzeit überwiegend Gleichstromwischerantriebe eingesetzt, die mittels eines verschleißbehafteten Bürsten-Kollektorsystems elektromechanisch kommutiert werden. Durch die stetig sinkenden Kosten für elektronische Komponenten und die sich gleichzeitig erhöhenden Anforderungen, die an Wischerantriebe hinsichtlich der Baugröße, der abrufbaren mechanischen Leistung, des Wirkungsgrads, des Verschleißes, sowie des Geräuschverhaltens gestellt werden, finden zunehmend elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren im Wischerantrieb Verwendung. Eine wesentliche Einschränkung stellt hierbei die mechanische Belastbarkeit des fettgeschmierten Schraubradgetriebes durch die Eigenerwärmung aufgrund der Reibungsverluste in der Verzahnung und damit die Entfestigung des Kunststoffzahnrads dar. Gleichzeitig wird durch die starke lokale Erwärmung im Zahnkontakt zwischen Schnecke und Schraubrad der s.g. „Marangoni“-Effekt hervorgerufen, durch den Mangelschmierzustände und ein schneller Totalausfall des Wischerantriebs auftreten können.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung stellt einen Wischerantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs bereit, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Elektromotor und einem Schraubradgetriebe. Das Schraubradgetriebe weist ein Schraubrad auf, das einen Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage aufweist und von dem Elektromotor drehend antreibbar ist. Der Elektromotor weist eine zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke versehene Rotorwelle auf, die an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle in dem Gehäuse drehbeweglich gelagert ist, wobei die erste Lagerstelle axial benachbart zu dem Elektromotor positioniert ist und die zweite Lagerstelle im Bereich eines freien Endes der Rotorwelle angeordnet ist. Die Schnecke und das Schraubrad sind mit einem Schmiermittel geschmiert und im Bereich der ersten Lagerstelle ist eine Abdichteinrichtung angeordnet, um ein Eintreten des Schmiermittels in den Elektromotor zu verhindern. Infolgedessen ist ein besonders reibungsarmer Betrieb des Wischerantriebs gegeben, der auch im Dauereinsatz nur zu einer geringen Eigenerwärmung des Schraubradgetriebes führt. Aufgrund der Abdichteinrichtung ist es ferner möglich, das Schraubradgetriebe vollständig in einem Schmiermittelbad, bevorzugt einem Ölbad, laufen zu lassen, sodass selbst im Dauerbetrieb keine unzulässigen Temperaturerhöhungen des Schraubradgetriebes auftreten, die zu einem vorzeitigen Ausfall führen könnten.
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Bevorzugt ist zumindest die erste Lagerstelle mit einem Wälzlager gebildet, das in einem Lagersitz des Gehäuses aufgenommen ist und mittels einer ein Spannelement sowie ein Beaufschlagungselement aufweisenden Spanneinrichtung axial lagegesichert ist. Hierdurch ist eine mechanisch verlässliche Befestigung des Wälzlagers bei einer zugleich einfachen Montierbarkeit gegeben.
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Vorzugsweise weist das Spannelement einen Lagerdeckel mit einer näherungsweise L-förmigen Querschnittsgeometrie oder eine im Wesentlichen kreisringförmige Lagerplatte mit einem radial einwärts gerichteten und abgekröpften Halteabschnitt auf. Hierdurch ist neben der zuverlässigen axialen Lagefixierung der ersten Lagerstelle in dem Gehäuse zugleich eine Befestigung der Abdichteinrichtung realisiert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Abdichteinrichtung mindestens einen Radialwellendichtring auf. Infolgedessen ist eine besonders zuverlässige Abdichtung mit einem bewährten Standardbauteil gegeben.
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Vorzugsweise ist der Radialwellendichtring an einem ersten Schenkel des Lagerdeckels gehalten und eine Dichtlippe des Radialwellendichtrings liegt an einer auf der Rotorwelle dichtend befestigten Buchse an. Hierdurch wird ein Einlaufen des Radialwellendichtrings in die Rotorwelle verhindert. Die Abdichtung der Buchse auf der Rotorwelle erfolgt bevorzugt durch das Aufziehen derselben auf einen rollierten Abschnitt der Rotorwelle.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein zweiter, zum ersten Schenkel abgewinkelt verlaufender Schenkel des Lagerdeckels mittels eines O-Rings gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Hierdurch wird die Abdichtungswirkung weiter optimiert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Abdichteinrichtung eine erste und zweite Dichtscheibe auf, die jeweils axial außenliegend zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers angeordnet sind. Infolgedessen ist ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der Abdichteinrichtung gegeben.
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Bevorzugt ist der Außenring des Wälzlagers mittels eines O-Rings gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. Hierdurch werden parasitäre Schmiermittelleckströme zwischen dem Außenring und dem Gehäuse verhindert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abdichteinrichtung mit einem topfförmigen Spaltrohr mit einem radial auswärts gerichteten Spaltrohrflansch gebildet. Infolgedessen ist eine berührungslose, d.h. reibungs-, verschleiß- sowie wartungsfreie Abdichtung realisierbar.
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Vorzugsweise ist ein Zylinderabschnitt des Spaltrohrs berührungslos in einem Luftspalt des Elektromotors zwischen einem Rotor und einem Stator des Elektromotors positioniert, wobei der Zylinderabschnitt und ein planer Bodenabschnitt des Spaltrohrs den Rotor vollständig umschließen. Hierdurch ist eine berührungslose Abdichtung ohne schleifende Dichtelemente realisierbar, wobei keine nennenswerte Schwächung des Magnetfelds des Elektromotors auftritt. In diesem Zusammenhang ist eine möglichst genaue Zentrierung von Stator, Spaltrohr sowie Rotor anzustreben.
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Bevorzugt ist der Spaltrohrflansch zur Befestigung im Gehäuse radial zentriert zwischen der Lagerplatte des Spannelements und dem Beaufschlagungselement axial eingespannt. Hierdurch ist eine zuverlässige sowie konstruktiv einfache Befestigung des Spaltrohrs innerhalb des Gehäuses des Wischerantriebs gegeben, da die Befestigung des Spaltrohrs und des Wälzlagers im Gehäuse mittels derselben konstruktiven Elemente erfolgt.
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Vorzugsweise ist das Schmiermittel ein niedrigviskoses Öl. Somit kann ein gebräuchliches und kostengünstiges Schmiermittel zum Schmieren der Schnecke und des Schraubrads zur Anwendung kommen.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine für ein Kraftfahrzeug vorgesehene Wischeranlage mit einem Wischerantrieb zum Wischen einer Kraftfahrzeugscheibe gemäß der Erfindung,
- 2 einen Längsschnitt des Wischerantriebs von 1 mit einer Abdichteinrichtung gemäß einer Ausführungsform,
- 3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts III von 2,
- 4 einen Teillängsschnitt einer gemäß einer weiteren Ausführungsform ausgebildeten Abdichteinrichtung des Wischerantriebs von 1 und 2,
- 5 einen Längsschnitt des Wischerantriebs von 1 und 2 mit einer Abdichteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
- 6 ein schematisches Diagramm eines Temperaturverlaufs eines konventionellen Wischerantriebs und eines Wischerantriebs gemäß der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Wischen einer einem Kraftfahrzeug 150 zugeordneten Kraftfahrzeugscheibe 22. Die Vorrichtung 100 umfasst illustrativ eine Wischeranlage 50 mit einem Wischerantrieb 200 (vgl. insb. 2). Die Kraftfahrzeugscheibe 22 ist hier lediglich beispielhaft als eine Front- bzw. Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 150 ausgebildet. Alternativ kann es sich beispielsweise auch um eine Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs handeln. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Integration der Kraftfahrzeugscheibe 22 in das Kraftfahrzeug 150 aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, sodass hier auf eine eingehendere Beschreibung der Befestigung verzichtet wird.
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Die Wischeranlage 50 weist beispielhaft ein erstes und ein zweites Wischblatt 10, 12 auf. Das erste Wischblatt 10 ist an einem ersten Wischerarm 18 befestigt und von diesem über die Kraftfahrzeugscheibe 22 bewegbar. Entsprechend ist das zweite Wischblatt 12 an einem zweiten Wischerarm 20 der Wischeranlage 50 befestigt und von diesem ebenfalls über die Kraftfahrzeugscheibe 22 führbar. Im Betrieb der Vorrichtung 100 bestreichen die beiden Wischerblätter 10, 12 ein zusammenhängendes und mit einer punktierten Linie angedeutetes Wischfeld 14, das illustrativ näherungsweise zwei teilweise überlagerten Kreissektoren entspricht. Die beiden Wischblätter 10, 12 bilden, wie in 1 gezeigt, beispielhaft eine s.g. Gleichlaufwischanlage aus. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf derartige Gleichlaufwischanlagen beschränkt ist, sondern auch bei Gegenlaufanlagen und allen anderen Wischanlagentypen Anwendung finden kann.
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Die beiden Wischerarme 18, 20 sind illustrativ über ein Scheibenwischergestänge 52 der Wischeranlage 50 mit dem elektrischen Wischerantrieb 200 gelenkig gekoppelt. Der Wischerantrieb 200 ist dazu ausgebildet, die beiden Wischerarme 18, 20 zusammen mit den daran befestigten Wischblättern 10, 12 im Betrieb der Vorrichtung 100 mit Hilfe des Scheibenwischergestänges 52 derart über die Kraftfahrzeugscheibe 22 zu führen, dass diese durch Bestreichen des zusammenhängenden Wischfeldes 14 unter Auslassung einer möglichst kleinen Totfläche 16 möglichst effektiv gereinigt wird, d.h. insbesondere von Wasser und/oder Schmutzpartikeln befreit wird.
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2 zeigt den Wischerantrieb 200 von 1 mit einem Gehäuse 220, in dem bevorzugt ein Elektromotor 210 und ein Getriebe 270 angeordnet sind. Dabei ist der Elektromotor 210 bevorzugt für einen Reversierbetrieb ausgebildet. Vorzugsweise ist das Gehäuse 220 mit einer Aluminiumgusslegierung und/oder mit einer Magnesiumlegierung gebildet. Des Weiteren ist vorzugsweise der Elektromotor 210 in einem dem Gehäuse 220 zugeordneten Motorgehäuse 222 und das Getriebe 270 in einem dem Gehäuse 220 zugeordneten Getriebegehäuse 224 angeordnet. Das Gehäuse 220 und das Getriebegehäuse 224 können gegebenenfalls einstückig als ein Gussteil ausgeführt sein.
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Das Motorgehäuse 222, das sich axial an das Getriebegehäuse 224 anschließt, weist hier eine näherungsweise zylindrische Formgebung auf. Der in dem Motorgehäuse 222 angeordnete Elektromotor 210 ist bevorzugt ein bürstenloser bzw. elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, d.h. insbesondere ein s.g. EC-Motor 212, und das im Getriebegehäuse 224 angeordnete Getriebe 270 ist vorzugsweise mit einem Schraubradgetriebe 272 zur Drehzahlanpassung bzw. zur Drehmomenterhöhung realisiert. Der EC-Motor 210 treibt das Schraubradgetriebe 272 vorzugsweise mittels einer im Wesentlichen zylindrischen Rotorwelle 230 drehend an, wobei das Schraubradgetriebe 272 seinerseits zum Antrieb eines Abtriebszapfens 274 dient. Der Abtriebszapfen 274 des Wischerantriebs 200 ist mit dem Gestänge 52 der Wischeranlage 50 von 1 zum oszillierendschwenkenden Antrieb der beiden Wischerarme mit den daran befestigten Wischblättern auf geeignete Art und Weise mechanisch gekoppelt.
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Eine Lageranordnung 300 zur drehbeweglichen Lagerung der Rotorwelle 230 innerhalb des Gehäuses 220 umfasst bevorzugt eine erste und eine zweite Lagerstelle 302, 304, wobei die erste Lagerstelle 302 axial benachbart zu dem hier lediglich exemplarisch als EC-Motor 212 ausgeführten Elektromotor 210 und die zweite Lagerstelle 304 im Bereich eines vorderen freien Endes 232 der Rotorwelle 230 innerhalb des Gehäuses 220 positioniert ist. Zumindest die erste Lagerstelle 302 ist vorzugsweise mit einem Wälzlager 310 realisiert, das einen Innenring 312 und einen diesen koaxial umschließenden Außenring 314 mit einer Vielzahl von dazwischen abrollenden und vorzugsweise käfiggeführten sowie hier kugelförmigen Wälzkörpern aufweist, von denen der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich zwei Wälzkörper 320 repräsentativ für die übrigen mit einer Bezugsziffer versehen sind. Besonders bevorzugt ist das Wälzlager 310 der ersten Lagerstelle 302 als ein konventionelles Rillenkugellager für hohe Radiallasten und geringere Axiallasten ausgeführt.
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Die bevorzugt massiv-metallische Rotorwelle 230 ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise mit einer bevorzugt gleichfalls mit einem metallischen Material gebildeten Schnecke 236 versehen, die sich hier exemplarisch zwischen den beiden Lagerstellen 302, 304 erstreckt. Die Schnecke 236 kann integral zu der Rotorwelle 230 ausgebildet sein. Alternativ kann die Schnecke 236 als ein separates Bauteil auf geeignete Art und Weise mit der Rotorwelle 230, zum Beispiel durch thermisches Aufschrumpfen oder dergleichen, verbunden sein. Die Schnecke 236 steht in ständigem Eingriff mit einem Schraubrad 238, das bevorzugt mit einem hochfesten und ggfls. faserarmierten Kunststoffmaterial gefertigt ist und bildet zusammen mit diesem das Schraubradgetriebe 272 zum oszillierendschwenkenden Antrieb des Abtriebszapfens 274 aus. Die Schnecke 236 und das Schraubrad 238 des Schraubradgetriebes 272 bzw. des Getriebes 270 sind bevorzugt mit einem Schmiermittel 290, insbesondere mit einem niedrigviskosen Öl 292 geschmiert oder zumindest bereichsweise von diesem umgeben bzw. in dieses eingetaucht.
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An einem von der Schnecke 236 weggerichteten, motorseitigen Ende 240 der Rotorwelle 230 ist bevorzugt ein mit Permanentmagneten 242 bestücktes Blechpaket 244 drehfest angeordnet und bildet zusammen mit der Rotorwelle 230 beispielhaft einen (Innen-)Rotor 250 aus. Das vorzugsweise im Wesentlichen zylindrische Blechpaket 244 des (Innen-)Rotors 250 ist in bekannter Weise von einem näherungsweise hohlzylindrischen Stator 252 mit einer Statorwicklung 254 unter Gewährleistung eines, hohlzylindrischen Luftspalts 256 koaxial umgeben, wobei der Stator 252 hier lediglich beispielhaft als ein Außenstator ausgeführt ist. Die Statorwicklung 254 umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht einzeln bezeichneten, Spulen, die zur Ausbildung der Statorwicklung 254 auf geeignete Weise elektrisch miteinander verbunden sind. Eine inverse Ausbildung des Elektromotors 210 mit einem Außenrotor und einem Innenstator ist ebenfalls vom erfinderischen Gedanken gedeckt.
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Des Weiteren umfasst das Motorgehäuse 222 bevorzugt ein getriebeseitiges, erstes Gehäuseteil 226 zur Aufnahme des EC-Motors 210 und ein rückseitiges, zweites Gehäuseteil 228 für eine Leiterplatte 260 mit einer der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Steuerelektronik. Dabei ist vorzugsweise zwischen dem ersten Gehäuseteil 226 und dem zweiten Gehäuseteil 228 zumindest bereichsweise ein Steckerkörper 258 aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial mit einem daran beispielhaft, aber nicht zwingend, integral ausgebildeten Anschlussstecker 262 bzw. einer kundenspezifischen elektrischen Steckverbindung vorgesehen, der zur elektrischen Einbindung des Wischerantriebs 200 in ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs als eine mögliche Zielapplikation dient. Darüber hinaus dient der Steckerkörper 258 bevorzugt zur Abdichtung zwischen den beiden axial aneinander schließenden Gehäuseteilen 226, 228. Die hier in etwa kreisförmige Leiterplatte 260 ist vorzugsweise senkrecht zur Rotorwelle 230 und in einem aus Bauraumgründen bevorzugt möglichst geringen axialen Abstand zum motorseitigen Ende 240 der Rotorwelle 230 axial beabstandet innerhalb des zweiten Gehäuseteils 228 des Motorgehäuses 222 angeordnet.
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Mittels eines endseitig auf der Rotorwelle 230 angeordneten, permanent erregten Gebermagneten 264 und eines gegenüberliegend zu diesem auf der Leiterplatte 260 platzierten Magnetsensors 266 erfolgt bevorzugt eine berührungslose Lageerkennung des Rotors 250. Die einzelnen Spulen der Statorwicklung 254 des Stators 252 werden vorzugsweise in Abhängigkeit von der jeweils detektierten Lage des Rotors 250 mittels der Steuerelektronik so angesteuert, dass der Rotor 250 mit der Rotorwelle 230 die gewünschte Rotationsbewegung vollzieht. Hierbei lassen sich die Drehzahl, die Drehrichtung sowie das Drehmoment des Rotors 250 kontrolliert von der Steuerelektronik in weiten Grenzen variieren. Der detaillierte konstruktive Aufbau des EC-Motors 212 ist einem auf dem Gebiet der elektrischen Antriebstechnik tätigen Fachmann geläufig, sodass an dieser Stelle auf eine eingehendere Erläuterung der Arbeitsweise des EC-Motors 212 bzw. des Elektromotors 210 verzichtet sei.
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Das Wälzlager 310 der ersten Lagerstelle 302 ist bevorzugt in einem ersten Lagersitz 316 des Gehäuses 220 drehfest aufgenommen. Die zweite Lagerstelle 304 ist mit einem bevorzugt als Rillenkugellager ausgeführten Wälzlager 330 realisiert, dessen Außenring 332 vorzugsweise drehfest in einem zweiten Lagersitz 318 des Gehäuses 220 aufgenommen, insbesondere in diesen eingepresst oder auf andere Art und Weise befestigt, ist. Zu diesem Zweck ist der Lagersitz 318 in Richtung des freien Endes 232 der Rotorwelle 230 geringfügig konisch verjüngt ausgestaltet. Die motorseitige, erste Lagerstelle 302 der Lageranordnung 300 ist vorzugsweise als ein Festlager ausgeführt, wohingegen die getriebeseitige, zweite Lagerstelle 304 als ein Loslager realisiert ist, so dass eine Fest-Los-Lagerung der Rotorwelle 230, insbesondere zur Vermeidung von thermisch bedingten axialen Spannungen, entsteht. Mittels einer ersten Ausführungsform einer Abdichteinrichtung 400 (vgl. insb. 3) wird erfindungsgemäß verhindert, dass das bevorzugt niedrigviskose, ölartige Schmiermittel 290 aus dem Getriebegehäuse 224 bis in das Motorgehäuse 222 bzw. bis in den Elektromotor 210 gelangen kann.
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3 zeigt das Wälzlager 310 der ersten Lagerstelle 302 von 2, das in dem ersten Lagersitz 316 des Gehäuses 220 aufgenommen ist. Zu diesem Zweck liegt der Außenring 314 des Wälzlagers 310 bevorzugt axial abschnittsweise an einer ersten Schulter 324 und einem ersten Bohrungsabschnitt 326 des ersten, illustrativ stufenbohrungsartig ausgeführten Lagersitzes 316 an. Weiterhin ist der Wälzkörper 320 des Wälzlagers 310 sichtbar (vgl. insb. 2). Der Innenring 312 des Wälzlagers 310 ist auf einem Lagerabschnitt 328 der Rotorwelle 230 drehfest angeordnet. Weiterhin sind der auf der Rotorwelle 230 drehfest angeordnete Rotor 250 sowie der den Rotor 250 koaxial umgebende Stator 252 des EC-Motors 212 bzw. des Elektromotors 210 ausschnittsweise eingezeichnet.
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Die axiale Lagesicherung des Wälzlagers 310 in dem ersten Lagersitz 316 erfolgt bevorzugt mittels einer Spanneinrichtung 336, die ein Spannelement 338 und ein Beaufschlagungselement 340 umfasst. Das Spannelement 338 verfügt hier über einen ringförmigen Lagerdeckel 342, der eine näherungsweise L-förmige Querschnittsgeometrie mit einem ersten und einem zweiten Schenkel 344, 346 aufweist, die illustrativ über einen Hohlkehlabschnitt 348 rechtwinklig aneinander anschließen. Der zweite Schenkel 346 des Lagerdeckels 342 liegt an einer zweiten Schulter 350 des ersten Lagersitzes 316 des Gehäuses 220 an, wobei ein O-Ring 352 zur Abdichtung vorgesehen ist. Die radiale Zentrierung des Lagerdeckels 342 in dem Gehäuse 220 bzw. auf dem Außenring 314 erfolgt über den Hohlkehlabschnitt 348, wobei eine Vorzentrierung mittels eines zweiten Bohrungsabschnitts 354 ermöglicht wird. Der Lagerdeckel 342 wird mittels des federnden Beaufschlagungselements 340 mit hoher Kraft gegen die zweite Schulter 350 gepresst und axial unlösbar arretiert, da sich ein Klemmschenkel 356 des Beaufschlagungselements 340 in einen dritten Bohrungsabschnitt 358 des ersten Lagersitzes 316 des Gehäuses 220 einstemmt. Mittels eines senkrecht zur Rotorwelle 230 verlaufenden Andruckschenkels 360 des Beaufschlagungselements 340 wird der von dem Beaufschlagungselement 340 erzeugte axiale mechanische Anpressdruck gleichmäßig auf den Lagerdeckel 342 verteilt.
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Der Hohlkehlabschnitt 348 des Lagerdeckels 342 liegt zur weiteren Optimierung der Lagesicherung des Wälzlagers 310 an dem Außenring 314 an. Der Lagerdeckel 342 ist bevorzugt mit einer hochfesten Stahllegierung und das eine näherungsweise U-förmige Querschnittsgeometrie aufweisende sowie ringartig umlaufend ausgebildete Beaufschlagungselement 340 ist vorzugsweise mit einem Federstahl gefertigt.
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Erfindungsgemäß umfasst eine erste Ausführungsform der Abdichteinrichtung 400 einen s.g. Radialwellendichtring 402 (s.g. „Simmering®“). Dieser ist vorzugsweise an dem ersten, parallel zur Rotorwelle 230 verlaufenden ersten Schenkel 344 des Lagerdeckels 342 angeordnet. Der Radialwellendichtring 402 hat bevorzugt eine mit einem ringartig umlaufenden, spiralfederartigen Federelement 404 radial einwärts vorgespannte Dichtlippe 406. Diese liegt bevorzugt an einer vorzugsweise gehärteten, im Wesentlichen hohlzylindrischen und metallischen Buchse 408 an. Die Buchse 408 ist vorzugsweise hermetisch dichtend, zum Beispiel durch thermisches Aufschrumpfen, auf einem rollierten Abschnitt 410 der Rotorwelle 230 befestigt. Durch die Abdichteinrichtung 400 ist sichergestellt, dass kein Schmiermittel aus dem Getriebe durch das Wälzlager 310 bis in den EC-Motor 212 bzw. den Elektromotor 210 gelangen kann.
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Bevorzugt ist der Radialwellendichtring 402 derart orientiert, dass eine zugeordnete Druckseite einem entsprechenden Schmiermittel- bzw. Ölraum, d.h. dem Getriebe zugewandt ist. Eine erforderliche Entlüftung dieses Schmiermittel- bzw. Ölraums erfolgt über die Rotorwelle 230. Eine Entlüftung einer entsprechenden Steuerelektronik des EC-Motors 212 bzw. zugeordneter elektronischer Komponenten erfolgt bevorzugt über ein zwecks Einfachheit der Zeichnung nicht dargestelltes, zugeordnetes Druckausgleichselement.
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4 zeigt eine Abdichteinrichtung 450 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese ist im Unterschied zur ersten Ausführungsform der Abdichteinrichtung 400 gemäß 2 und 3 mit einer ersten und einer zweiten, jeweils kreisringförmigen Dichtscheibe 452, 454 gebildet. Diese sind bevorzugt jeweils axial außenliegend und flüssigkeitsdichtend zwischen dem Innenring 312 und dem Außenring 314 des Wälzlagers 310 (beidseits abgedichtetes Rillenkugellager) der ersten Lagerstelle 302 des Gehäuses 220 angeordnet. Die Geometrie des ersten Lagersitzes 316 zur Aufnahme des Wälzlagers 310 ist bevorzugt bis auf eine zweiseitig offene Ringnut 456 zur Aufnahme eines O-Rings 458 identisch mit dem Lagersitz von 3, so dass, um inhaltliche Wiederholungen zu vermeiden, hinsichtlich der konstruktiven Details auf die Erläuterungen zu der 3 verwiesen sei. Der EC-Motor 212 bzw. der Elektromotor 210 umfasst wiederum den auf der Rotorwelle 230 drehfest angeordneten Rotor 250 sowie den diesen koaxial umgebenden Stator 252.
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Die axiale Lagesicherung des Wälzlagers 310 im Lagersitz 316 erfolgt mittels einer konstruktiv alternativ ausgestalteten Spanneinrichtung 470, die vorzugsweise mit einem im Vergleich zur 3 abweichend gestalteten Spannelement 472, jedoch wiederum mit dem Beaufschlagungselement 340 von 2 und 3 realisiert ist. Das Spannelement 472 verfügt vorzugsweise über eine im Wesentlichen kreisringförmige Lagerplatte 474 mit einem radial einwärts gerichteten und axial geringfügig axial abgekröpften Halteabschnitt 476. Ein planer Anlageabschnitt 478 der Lagerplatte 474 liegt bevorzugt an der zweiten Schulter 350 des Lagersitzes 316 an und presst hierbei den O-Ring 458 in die Ringnut 456. Der abgekröpfte Halteabschnitt 476 der Lagerplatte 474 umgreift vorzugsweise den Außenring 314 des Wälzlagers 310 außerhalb der zweiten Dichtscheibe 454.
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Die Lagerplatte 474 wird bevorzugt durch das Beaufschlagungselement 340 dauerhaft mit einer hohen axialen Kraftwirkung gegen die zweite Schulter 350 des Lagersitzes 316 beaufschlagt, da der Klemmschenkel 356 des Beaufschlagungselements 340 wiederum in den dritten Bohrungsabschnitt 358 eingestemmt ist. Durch den Andruckschenkel 360 wird hierbei der vom Beaufschlagungselement 340 generierte axiale Anpressdruck vorzugsweise zumindest im Wesentlichen gleichmäßig auf die Lagerplatte 474 verteilt. Der Einbau und die Lagefixierung des Wälzlagers 310 in dem Lagersitz 316 gestaltet sich einfach und insbesondere werkzeuglos sowie ohne weitere Sicherungsmittel, da das federnde, sich selbstverklemmende Beaufschlagungselement 340 lediglich einmal in axialer Richtung in den dritten Bohrungsabschnitt 358 des Lagersitzes 316 eingedrückt werden muss. Der Innenring 312 des Wälzlagers 310 ist ferner vorzugsweise hermetisch dichtend auf den Lagerabschnitt 328 der Rotorwelle 230 aufgebracht.
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Durch den mittels der Lagerplatte 474 axial vorgespannten und den sich hierdurch gleichzeitig in radialer Richtung expandierenden O-Ring 458 werden vorzugsweise etwaige parasitäre Leckströme des Schmiermittels 290 zwischen dem Außenring 314 des Wälzlagers 310 und dem Gehäuse 220 verlässlich unterbunden, wohingegen die übrige Abdichtungswirkung bevorzugt durch die beiden Dichtscheiben 452, 454 des Wälzlagers 310 gewährleistet ist. Durch die Wirkung der Abdichteinrichtung 450 ist sichergestellt, dass kein Schmiermittel 290 durch das Wälzlager 310 bis in den EC-Motor 212 und dessen hier nicht gezeigte Steuerelektronik gelangen kann.
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5 zeigt eine Abdichteinrichtung 500 gemäß einer dritten Ausführungsform, die beispielhaft in dem Wischerantrieb 200 von 1 und 2 angeordnet ist und dort die Abdichteinrichtung 400 exemplarisch ersetzt. Analog zu 4 erfolgt hierbei eine axiale Lagesicherung des Wälzlagers 310 in dem Lagersitz 316 mittels der im Wesentlichen kreisringförmigen Lagerplatte 474, die bevorzugt von dem Beaufschlagungselement 340 in axialer Richtung mit einer zur Arretierung des Wälzlagers 310 hinreichenden Kraft gegen die zweite Schulter 350 des Lagersitzes 316 zur Anlage gebracht wird.
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Im Unterschied zur ersten und zweiten Ausführungsform der Abdichteinrichtung ist die hier illustrierte dritte Ausführungsform einer Abdichteinrichtung 500 mit einem im Wesentlichen topfförmigen Spaltrohr 502 gebildet, das bevorzugt an einem der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Ende einen radial auswärts gerichteten, kreisringförmigen sowie integral hergestellten Spaltrohrflansch 504 aufweist. Das Spaltrohr 502 verfügt vorzugsweise über einen Zylinderabschnitt 506 sowie einen planen, kreisförmigen Bodenabschnitt 508, der bevorzugt an einem ebenfalls nicht bezeichneten, vom Spaltrohrflansch 504 weggerichteten Ende des Spaltrohrs 502 integral ausgebildet ist. Zur Realisierung der gewünschten Abdichtungswirkung verläuft der Zylinderabschnitt 506 des Spaltrohrs 502 bevorzugt berührungslos in dem Luftspalt 256 zwischen dem Rotor 250 und dem Stator 252 des EC-Motors 212 bzw. des Elektromotors 210. Der Zylinderabschnitt 506 umschließt vorzugsweise den Rotor 250 koaxial und wird seinerseits koaxial von dem Stator umschlossen, wobei der Kontakt zwischen den genannten Komponenten berührungslos ausgestaltet ist.
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Eine nicht bezeichnete Wandstärke des Zylinderabschnitts 506 des Spaltrohrs 502 ist hierbei bevorzugt derart bemessen, dass eine Schwächung des magnetischen Flusses innerhalb des EC-Motors 212 möglichst klein ist und zugleich eine hinreichend hohe mechanische Belastbarkeit des Spaltrohrs 502 gegeben ist. Zur mechanischen Befestigung des Spaltrohrs 502 im Gehäuse 220 ist vorzugsweise der Spaltrohrflansch 504 zwischen der Lagerplatte 474 des Spannelements 472 und dem im dritten Bohrungsabschnitt 358 des Lagersitzes 316 eingeklemmten Beaufschlagungselement 340 fest eingespannt. Bis auf den permanent erregten Rotor 250 ermöglicht die Abdichteinrichtung 500 bevorzugt eine hermetische und zugleich berührungslose und damit einhergehend verschleißfreie Abdichtung gegenüber dem in dem Getriebegehäuse 224 befindlichen, vorzugsweise niedrigviskosen Schmiermittel, insbesondere des zu diesem Zweck bevorzugt zum Einsatz kommenden Öls.
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Der Rotor 250 des EC-Motors 212 ist bevorzugt vollständig von dem Zylinderabschnitt 506 sowie dem Boden 508 des Spaltrohrs 502 eingekapselt. Das Spaltrohr 502 wird bevorzugt über die zweite Schulter 350 des Lagersitzes 316 auf dem Außenring 314 des Wälzlagers 310 zentriert. Darüber hinaus kann, um ein unerwünschtes Schleifen des Spaltrohrs 502 dauerhaft zu vermeiden, an dem Boden 508 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Zentrierelement, wie beispielsweise eine Zentrierspitze oder dergleichen, vorgesehen sein, das mit der in dem zweiten Gehäuseteil 228 des Motorgehäuses 222 befindlichen Leiterplatte 260 derart zusammenwirkt, dass zwischen dem Rotor 250 und dem Zylinderabschnitt 506 des Spaltrohrs 502 einerseits und dem Zylinderabschnitt 506 und dem Stator 252 des Elektromotors 210 bzw. des EC-Motors 212 ein möglichst kleiner und stets konstanter Ringspalt aufrechterhalten bleibt.
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6 illustriert ein Diagramm mit einem Temperaturverlauf eines konventionellen Wischerantriebs und eines Wischerantriebs gemäß der Erfindung über die Zeit.
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Ein erster Graph 600 veranschaulicht einen beispielhaften Temperaturverlauf T(t) über die Zeit t, wie er beim Betrieb eines herkömmlichen Wischerantriebs im Bereich des Schraubradgetriebes im Dauerbetrieb auftreten kann. Die Temperatur T(t) steigt beispielhaft von etwa 25° C nach etwa 0,8 h bis auf 120 °C an, was zum Ausfall des Wischerantriebs führen kann. Hierbei steigt die Temperatur T(t) überproportional über den Verlauf der Zeit hinweg an.
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Ein zweiter Graph 602 symbolisiert hingegen den Temperaturverlauf T(t) über die Zeit t, wie er beim Betrieb des erfindungsgemäßen, schmiermittelbad- bzw. ölbadgeschmierten Wischerantriebs nach Maßgabe der 1 bis 5 auftritt. Wie dem Diagramm in 6 zu entnehmen ist, steigt die Temperatur T(t) beispielhaft wiederrum ausgehend von etwa 25 °C gemäß einer angenäherten Wurzelfunktion über die Zeit t bis auf einen dann, wie mit der kurzen punktierten horizontalen Linie angedeutet, konstant bleibenden exemplarischen Maximalwert T(t) von etwa 110 °C an, sodass ein zuverlässiger Volllastdauerbetrieb des erfindungsgemäßen Wischerantriebs mit allen drei Ausführungsformen von Abdichteinrichtungen möglich ist.
