DE3244621A1

DE3244621A1 - Antriebseinheit, insbesondere fuer scheibenwischer von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3244621A1
Application number: DE19823244621
Authority: DE
Inventors: Rolf 7120 Bietigheim-Bissingen Ade; Werner 7129 Brackenheim-Meimsheim Wöhrle
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1982-12-02
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1984-06-07
Also published as: BR8306531A; JPS59117938A; FR2537071A1

Description

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Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Anzahl der Rotations— oder Pendelbewegungen, die ein Schei^- benwischer über der von ihm zu reinigenden Scheibe in einer bestimmten Zeiteinheit ausführt, soll in einem bestimmten Bereich liegen. Dieser ist nach oben zum einen dadurch begrenzt, daß sich die Fahrzeuginsassen durch sich zu schnell bewegende Scheibenwischer gestört fühlen und zum anderen sich der*Wischgummi und die Lager der Scheibenwischer zu schnell abnutzen. Nach unten ist der Bereich dadurch begrenzt, daß auch bei starkem Regen und hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges noch eine gute Sicht für den Fahrer gewährleistet sein muß.

Um die geeignete Anzahl von Rotations- oder Pendelbewegungen zu erreichen, muß die Anzahl; der Motorwellenbewegung^ P^ro Zeiteinheit durch ein Getriebe herabgesetzt werden. Einige bekannte Antriebseinheiten sind dabei so ausgebildet, daß die >»» Untersetzung durch mehrere Rädergetriebe erfolgt, bei denen die Getriebeelemente, also die miteinander in Eingriff stehenden Teile der Getriebeglieder, aus unterschiedlich großen Zahnrädern bestehen. Bei anderen bekannten Antriebseinheiten wird die Untersetzung durch ein Schneckengetriebe bewirkt, das eine mit der Motorwelle verbundene Schnecke und ein Schneckenrad besitzt. Hiermit können Untersetzungen bis 50 bei hohen Wirkungsgraden verwirklicht werden. Es sind aber auch Antriebseinheiten mit Schneckengetrieben bekannt, denen Rädergetriebe als weitere Untersetzungsstufen nachgeordnet sind. Bei Antriebseinheiten mit rotierender Motorwelle können auch noch aus Kurbeln und Zahnrädern oder Zahnsegmenten aufgebaute Pendelgetriebe nachgeschaltet sein. Die .einzelnen konstruktiven Ausführungen sind von der gewünschten Untersetzung und der gewünschten Gehäusegröße abhängig.

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Aus der DE-OS 27 30 863 ist eine Antriebseinheit bekannt, bei der eine angetriebene Drehachse, also eine Welle des Untersetzungsgetriebes, mit zwei unterschiedlich großen, als Zahnrädern ausgebildeten Getriebeelementen gemeinsam zu einem Getriebeglied aus Kunststoff gespritzt sind. Das größere Zahnrad steht dabei mit einem als Schnecke ausgebildeten Getriebeglied in Eingriff, das eine Welle aus einem metallischen Werkstoff besitzt, auf die das Getriebeelement als Schneckenprofil aus Kunststoff aufgespritzt ist. Das kleinere Zahnrad steht mit dem Abtriebszahnrad des Untersetzungsgetrxebes in Eingriff, das einen metallischen Kern besitzt, auf den ein Abschnitt mit Zahnprofil aus Kunststoff aufgespritzt ist. Als Kunststoff wird häufig Polyoxymethylen verwendet.

Diese Antriebseinheit hat den Vorteil, daß sich durch die Verwendung von Kunststoff bei den Getriebegliedern eine Gewichtsersparnis und damit eine Energieersparnis ergibt. Außerdem ist eine einfachere und damit billigere Fertigung als bei allein aus Metall bestehenden Getriebegliedern möglich. Bekanntermaßen ist jedoch die Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen viel geringer und ihr Wärmeausdehnungskoeffizient wesentlich größer als derjenige metallischer Werkstoffe. Bei einem längeren Blockieren des Antriebsmotors kommt es daher zu einer starken örtlichen Erwärmung der aus Kunststoff bestehenden Abschnitte, Elemente und Glieder, die aus diesen nicht genügend rasch abgeführt werden kann. Aufgrund der durch die Erwärmung hervorgerufenen Ausdehnung des Kunststoffes und der langen Dauerbeanspruchung kommt es zur plastischen

Verformung zumindest der Zahn- bzw. Schneckenprofile, so daß eine einwandfreie Funktion des Getriebes und damit der gesamten Antriebseinheit nicht mehr gewährleistet ist. Außer-

von Kunstoffen dem ist das mechanische Verhaltenvsehr zeitabhängig. Deshalb sind solche Antriebseinheiten zum Übertragen größerer Leistungen über eine längere Zeitdauer, was zum Betreiben großer, für moderne Kraftfahrzeuge mit großen Front- und Heckscheiben geeigneter Scheibenwischer erforderlich wäre, nicht geeignet .

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In Antriebseinheiten, die zum Übertragen größerer Motorleistungen vorgesehen sind, werden oftmals Hartgeweberäder als Getriebeelemente verwendet. Unter Hartgeweberädern versteht man Räder aus Schichtpreßstoffen, die aus einem Harz, ineist einem duroplastischen oder aber auch einem thermoplastischen Kunststoff, bestehen, der durch Gewebeeinlagen verstärkt ist. Sie besitzen eine höhere mechanische und thermische Belastbarkeit als allein aus Kunststoff bestehende Getrieberäder. Hartgewebe kommt in Form von Platten oder Rädern in den Handel, die über ihre Höhe wechselweise mehrere Lagen Kunststoff und Gewebe besitzen und nur durch Fräsen oder andere aufwendige Bearbeitungsverfahren mit den gewünschten Profilen, beispielsweise einer Verzahnung, versehen werden können. Die Fertigung solcher Hartgeweberäder ist daher sehr teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz der Verwendung von Kunststoff eine große Leistungsfähigkeit über eine lange Zeitdauer besitzt und deren Getriebeglieder lang andauernden thermischen und/oder mechanischen Belastungen standhalten, wie sie bei längerem Blockieren des Antriebsmotors auftreten. Der verwendete Kunststoff soll auch eine fertigungstoleranzarme Herstellung der Getriebeglieder ermöglichen. * bei den Getriebegliedern

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung eines thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamids als Kunststoff gelöst. Es hat sich gezeigt, daß mit diesem Kunststoff Getriebeglieder hergestellt werden können, die sämtliche genannten Anforderungen und sogar darüber hinaus Anforderungen erfüllen, die früher Metalle erforderten. Deswegen können sämtliche Getriebeglieder komplett aus diesem Kunststoff gefertigt werden. Jedoch ergeben sich auch bei der Verwendung dieses Kunststoffes lediglich in den Getriebeelementen oder gar nur in den profilierten Abschnitten der Getriebeelemente Vorteile, da, diese, wie eingangs aufgeführt, besonders starken Beanspruchungen unterworfen sind. Der Füllstoff Kohlenstoffaser bewirkt nämlich neben einer hohen mechanischen Festigkeit und

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einer guten Wärmebeständigkeit auch eine Verringerung des Reibungsbeiwertes und damit gute Gleiteigenschaften, so daß sol-» ehe Abschnitte einem äußerst geringen Verschleiß unterworfen sind.

Die Kombination dieses Füllstoffes mit Polyamiden ermöglicht wegen deren geringer Nachschwindungsneigung das Schaffen maßgenauer und maßhaltiger Getriebeteile bzw.- elemente. Andere erprobte Füllstoffe wie Glasfasern, Mineralien etc. könnten wegen ihrer schmirgelnden Eigenschaften nicht ohne weiteres für miteinander in Eingriff stehende,gegeneinander bewegte Ab-„/ schnitte der Getriebeelemente verwendet werden. Thermoplastische kohlenstoffaserverstärkte Polyamide können durch Spritzguß verarbeitet werden. Aufgrund der hohen Festigkeit können die Getriebeglieder kleiner dimensioniert werden, so daß die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Vorschlages gewährleistet ist.

Ein thermoplastisches kohlenstoffaserverstärktes Polyamid ist beispielsweise unter dem Namen (r) Ultramid V 07513 als Granulat-Formmasse von der Firma BASF im Handel erhältlich. Es besteht aus einem Polyamid 66, das 20 Gewichtsprozent Kohlenstoff aserverstärkung enthält. Es hat sich herausgestellt, daß damit sehr gute Getriebeglieder hergestellt werden können, jedoch hielten auch im Versuch erprobte Getriebeglieder mit einem geringeren Gehalt an Kohlenstoffaserverstärkung den genannten Anforderungen stand. Um sicher zu gehen, daß trotz

in der Praxis

des geringeren KohlenstoffasergehaltesVkeine Nachteile auftreten, wird empfohlen, vor der Verarbeitung ein Gewichtsteil des Polyamids 66, das 20 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung enthält, mit einem bis drei Teilen eines hitzestabilisierten Polyamids 66 zu vermengen. Ein derartiges hitzestabilisiertes Polyamid 66 ist beispielsweise unter dem Namen (r) Ultramid A3W als Granulat-Formmasse von der Firma BASF im Handel erhältlich.

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Der Reibungsbeiwert der aus einem der erfindungs gemäß en thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamide gefertigten Teile kann durch Zugabe eines Schmiermittels wie Polytetrafluoräthylen, Molybdändisulfid oder eines anderen Schmiermittels zur Formmasse noch weiter herabgesetzt werden. Eine Fremd-

evtl.
schmierung ist dann nicht mehr erforderlieh, so daß dadurch

die Herstellung wartungsfreier Getriebe möglich ist.

Die vorliegende Erfindung ist, wie aus Vorstehendem ersichtlich ist, für sämtliche Getriebeausführungen verwertbar, die zum rotierenden oder pendelnden Antrieb von Scheibenwischern geeignet sind. Um jedoch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen besser erläutern zu können, wird ab Anspruch 5 auf eine Antriebseinheit mit einem elektrischen Antriebsmotor mit rotierender Motorwelle und einem einstufigen, als Schneckengetriebe ausgebildeten Untersetzungsgetriebe Bezug genommen, es wird aber darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Getriebeausführung beschränkt sein soll.

Bei vielen gebräuchlichen Antriebseinheiten kann das Abtriebsrad über ein Steuermittel, das mit Schaltkontakten der Wischerschaltung zusammenwirkt, in eine die Scheibenwischerparkstellung bewirkende Lage gebracht werden. Um die elektrische Leitfähigkeit eines aus einem der erf indungs gemäß en Werkstoffe gefertigten Abtriebsrades zu umgehen, die aufgrund des Gehaltes an Kohlenstoffasern in geringem Umfang vorhanden ist und eine unerwünschte Übertragung elektrischen Stromes auf den oder die mit dem Abtriebsrad wirkverbundenen Scheibenwischer bewirken würde, wird als erstes vorgeschlagen, das Steuermittel über eine Scheibe aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff formschlüssig mit dem Abtriebsrad zu verbinden. Der Formschluß der Teile kann dabei über eine geeignete Zapfen-Loch-Verbindung hergestellt sein. Das Abtriebsrad kann dann als sogenanntes Einstoffrad ausgeführt sein.

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Bisher wurde das Steuermittel am Abtriebsrad angespritzt. Die neue Ausführung hat den Vorteil, daß die Form des Abtriebsrades für viele verschiedene Ausführungen von Antriebseinheiten gleich sein und mit unterschiedlichen Steuermitteln kombiniert werden kann. Dadurch ist eine einfache und preiswerte Fertigung unterschiedlicher Abtriebsräder möglich.

Insbesondere bei kleineren Antriebseinheiten mit geringerer Motorleistung kann es trotz des relativ hohen Preises der kohlenstoff aserverstärkten Polyamide sinnvoll sein, das Abtriebsrad und die Abtriebswelle einstückig aus diesem Werkstoff zu fertigen, da nur eine geringe Materialmenge nötig ist, insbesondere wenn das Rad als Speichenrad ausgebildet ist. Die hohe mechanische Festigkeit läßt eine solche Ausbildung des Radkörpers ohne weiteres selbst mit einer geringen Wandstärke zu. Üblicherweise werden die Räder auf eine Stahlwelle aufgepreßt, die zwar billiger als eine Welle aus einem kohlenstoffaserverstärkten Polyamid ist, da aber bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag das Aufpressen entfällt, ist dieser wirtschaftlich vertretbar .

Eine weitere erfindungsgemäße Möglichkeit besteht darin, daß Abtriebsrad als sogenanntes Zweistoffrad mit einem Kern aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff und einem Kranz aus einem der erfindungsgemäßen Werkstoffe auszuführen. Wenn an dem Kern in an sich bekannter Weise die Mittel zur Übertragung des vom Antriebsmotor erzeugten und vom beschriebenen Getriebe untersetzten Drehmoments angelenkt sind und das Steuermittel befestigt ist, kann dann keine unerwünschte Übertragung elektrischen Stromes auf den oder die Scheibenwischer erfolgen. Da für diese Ausführungsform nur eine geringe Menge kohlenstofffaserverstärkten Werkstoffes nötig ist, kann auch der Preis dieses Abtriebsrades in Grenzen gehalten werden.

Vorzugsweise sollten der Kern und der Kranz durch eine Verzahnung formschlüssig miteinander verbunden sein. Eine solche Verbindung ist mit geringerem Zeitaufwand als eine stoff schlHiss ige,

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beispielsweise durch Kleben erreichbare Verbindung durch Vcrrasten der beiden Teile herstellbar. Um einen Stromfluß von dem Steuermittel über den Kranz in das mit ihm in Eingriff stehende andere Getriebeglied, hier: die Schnecke, zu vermeiden, wird vorgeschlagen, die Abmessungen des Steuermittels kleiner als die Abmessungen des Kernes zu wählen.

Damit der Kern und der Kranz nicht bei mechanischer und/oder thermischer Belastung außer Eingriff gelangen, dürfen die charakteristischen Daten, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kernes höchstens geringfügig von denen des Kranzes abweichen. Deswegen müssen in den charakteristischen Daten den thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamiden ähnliche elektrisch isolierende Werkstoffe gewählt werden.

Eine weitgehende Übereinstimmung der charakteristischen Daten, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizienten,müßte natürlich auch bei Antriebseinheiten gewährleistet sein, wo das Schneckenprofil auch aus einem der erfindungsgemäßen Werkstoffe gefertigt ist und auf einer Schneckenwelle aus einem anderen Werkstoff befestigt ist.

Besondere Vorteile hinsichtlich einer an Formmaschinen oder -werkzeug armen Fertigung ergeben sich, wenn als elektrisch isolierender Werkstoff ein auf die, gleiche Weise wie das thermoplastische kohlenstoffaserverstärkte Polyamid verarbeitbarer, vorzugsweise spritzgußfähiger Kunststoff gewählt wird. Dazu wird ein thermoplastisches glasfaserverstärktes Polyamid, insbesondere ein Polyamid 66 mit einem doppelt so hohen Gehalt an Glasfaserverstärkung wie das andererseits verwendete Polyamid an Kohlenstoffaserverstärkung besitzt, vorgeschlagen, da dann eine Übereinstimmung der physikalischen Daten erreichbar ist. Auch verträgt sich dieser Werkstoff mit den speziellen Schmierfetten, die zum Fetten von Polyamiden eingesetzt werden können. Zumindest in dieser Hinsicht ist also auch die Übereinstimmung der chemischen Daten gewährleistet.

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Weiter wird vorgeschlagen, die gesamte Schnecke aus einem thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamid zu fertigen, da die hervorragenden Werkstoffeigenschaften ihn selbst*auf Torsion und Biegung beanspruchte Schneckenwellen geeignet scheinen lassen. Falls erforderlich,könnte die Schneckenwelle aus einem thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamid mit einer höherprozentigen Kohlenstoffaserverstärkung als das Schneckenprofil gefertigt werden, um höchsten mechanischen Belastungen standhalten zu können.* zur Verwendung bei

Bei anderen Getriebeausführungen könnte auch der Einsatz von thermoplastischen kohlenstoffaserverstärktem Polyamid bei weiteren Getriebegliedern wie Kurbeln etc. erwogen werden. Gegenüber metallischen Kurbeln etc* könnte Gewicht eingespart und damit letztendlich eine Antriebseinheit mit einem geringeren Energiebedarf als herkömmliche Antriebseinheiten geschaffen werden. Derartigen Ausführungsformen sind derzeit bedingt durch den relativ hohen Preis der thermoplastischen kohlenstoff aserverstärkten Polyamide dahingehend Grenzen gesetzt, daß die Antriebseinheit dann nicht mehr zu einem wettbewerbsfähigen Preis angeboten werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand dreier in der Zeichnung dargestellter Getriebeglieder und einer Motorausführung näher erläutert, ohne eine Beschränkung auf diese Ausführungsformen anstreben zu wollen. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Antriebseinheit üblicher Bauart mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem Untersetzungsgetriebe,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 um 90 gedrehten Querschnitt durch die Antriebseinheit, wobei das Untersetzungsgetriebe entlang der Linie A-B der Fig. 1 geschnitten dargestellt ist,

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Fig. 3 ein erstes erfindungsgemäßes Getriebeglied in Draufsicht ,

Fig. k einen Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 3, Fig. 5 eine Einzelheit der Fig. h,

Fig. 6 ein zweites erfindungsgemäßes Getriebeglied in Draufsicht,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 6,

Fig. 8 ein drittes erfindungsgemäßes Getriebeglied in Draufsicht und

Fig. 9 einen Schnitt entlang der Linie A-B der Fig. 8.

Der elektrische Antriebsmotor mit dem Rotor 9> dem Stator 8 und dem Kollektor 7 ist in das hülsenförmige Motorgehäuse 6 eingesetzt. Die Motorwelle 1 ragt aus dem Motorgehäuse 6 heraus und geht in ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Getriebeglied über, das aus einer Schneckenwelle 11 mit einem Schneckenprofil 12 besteht und;sich in einem am Motorgehäuse 6 angeflansehten Getriebegehäuse 5 befindet.;

Das'Schneckenprofil 12 steht mit einem insgesamt mit 20 bezeichneten Getriebeglied in Eingriff, das aus einem Kunststoffbesteht,
schneckenrad 22 V welches eine Stirnverzahnung 22a aufweist und auf die Abtriebswelle 21 des Getriebes aufgespritzt ist. Das andere Ende der Abtriebswelle 21 ijst drehfest mit einem Hebel 90 verbunden, der Teil des Wischergestänges ist und auf bekannte Art und Weise über ein Doppelkugellager 99 mit einem nicht dargestellten Scheibenwischer verbunden ist. Das Schneckenrad 22 ist als Speichenrad ausgeführt, wobei die Speichen 23 alternierend auf der der Abtriebswelle 21 nahen seite 24 und auf der der Abtriebswelle 21 fernen Seite 25

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liegen und durch Stege 23a miteinander verbunden sind, die sich über die gesamte Wandstärke H des Schneckenrades 22 erstrecken. Auf ihrer der Abtriebswelle 21 fernen Seite 25 ist das Schneckenrad 22 mit einer metallischen Parkstellscheibe 100 verbunden, die mittels dreier angeformter Lappen 101 durch drei das Schneckenrad 22 durchsetzende Bohrungen 26 hindurchgreift und dieses auf der Seite 2k umfaßt. Die Parkstellscheibe 100 wirkt mit einem beweglichen Schaltkontakt 110 der Wischerschaltung zusammen, der am Deckel 5a des Getriebegehäuses 5 angebracht ist und beim Betätigen des nicht dargestellten Wischschalters in die " Aufstellung an der Parkstellscheibe 100 anliegt.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun, daß bei dem in den Fig. 3 und k dargestellten Getriebeglied 30 das Schneckenrad 32 durchgehend aus einem Polyamid 66 mit 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung besteht. Das Schneckenrad 32 besitzt eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine geringe thermische Ausdehnung (etwa λ/k des bisher verwendeten Polyoxymethylene) . Bei einem längeren Blockieren der Motorwelle 1 kommt es bei der Verzahnung 32a längst nicht so schnell zu einer plastischen Verformung wie bej der Verzahnung 22a. Aufgrund der geringen thermischen Ausdehnung können engere Toleranzen beim Achsabstand zwischen dem Getriebeglied 30 und dem Getriebeglied 10 als der mit "C" bezeichnete Aehsabstand zwischen dem Getriebeglied 20 und dem Getriebeglied 10 (Fig. 1) eingehalten werden. Dadurch kommt ein besserer Eingriff zustande und somit eine bessere Kraftübertragung. Außerdem besitzt Schneckenrad 32 eine hohe mechanische Festigkeit bei geringer Dichte und kann deswegen mit einer geringeren Wandstärke H als das Schneckenrad 22 dimensioniert werden. Weiterhin besitzt es gute Gleiteigenschaften, so daß seine Verzahnung 32a nur einem äußerst geringen Verschleiß unterworfen ist. Insgesamt besitzt das Getriebe mit dem Getriebeglied 30 einen besseren Wirkungsgrad als mit dem Getriebeglied 20, Wie die Fig. k zeigt, ist das Schneckenrad 32 auf die aus Stahl bestehende Abtriebswelle 4i aufgepreßt. Da die Kohlenstoffaserverstärkung eine geringfügige elektrische Leitfähigkeit des Schneckenrades 32 be-

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wirkt, ist zwischen ihm und der Parkstellscheibe 100 eine
kreisförmige Isolierscheibe 120 aus Polyoxymethylen
angeordnet, welche in Fig. 5 im Schnitt

näher dargestellt ist. Wie die Fig. 3 zeigt, deckt die Isolierscheibe 120 die gesamte Kreisfläche 35 des
Schneckenrades 32 ab und besitzt, wie die Fig. 5 zeigt, eine Vertiefung 121, in welche die Parkstellscheibe 100 derart hineinpaßt, daß die aneinander anschließenden Oberflächen der
Isolierscheibe 120 und der Parkstellscheibe 100 bündig aneinander anliegen und zwischen dem Umfangsrand 122 der Isolierscheibe 120 und dem Umfangsrand der Parkstellscheibe 100 keine größeren Spalten als 0,2 mm auftreten. Die Isolierscheibe 120 wird mittels den an der Parkstellscheibe 100 angeformten Lappen 101 festgehalten·, die durch die das
Schneckenrad 32 durchsetzenden Bohrungen 36 hindurchgreifen. So kann keine unerwünschte elektrische Spannung beim Betätigen des Wischerabschalters über die Parkstellscheibe 100 auf das Schneckenrad 32 und über dieses auf die Abtriebswelle 41 und schließlich auf den Scheibenwischer übertragen werden.

Das in den Fig. 6 und 7 gezeigte Getriebeglied 40 ist ohne
Parkstellscheibe und ohne Isolierscheibe dargestellt. Diese beiden Teile sind wie in den zuvor gezeigten Fig.3-5 aufgebaut. Das Getriebeglied 4θ ist einstückig in einem Arbeitsgang aus einem Polyamid 66 mit 10 Gewichtsprozent Kohlenstofffaserverstärkung gespritzt und besitzt demgemäß ein Schneckenrad k2 und eine Abtriebswelle 4i aus dem gleichen Werkstoff. Das Getriebeglied 4θ ist daher besonders einfach und ohne
Montage von Rad und Welle herzustellen, wodurch eine Kostenersparnis bewirkt wird. Es ist besonders leicht, wodurch

sich neben der bereits zuvor gezeigten Ausführungsform beschriebenen Vorteilen ein noch besserer Wirkungsgrad und damit letztendlich eine noch größere Energieersparnis ergibt.

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Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Getriebeglied 50 besteht die Abtriebswelle 51 aus Stahl. Das Schneckenrad 52 ist als sogenanntes Zweistoffrad aufgebaut und besitzt einen in radialer Richtung um die Abtriebswelle 51 herum angeordneten, auf sie aufgepreßten Kern 53 aus einem Polyamid 66 mit 20 Gewichtsprozent Glasfaserverstärkung und einen Zahnkranz 52a aus einem Polyamid 66 mit 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung. Der Zahnkranz 52a besitzt neben den zum Eingriff in das Schneckenprofil vorgesehenen Zähnen noch Zähne 52b, die mit Zähnen 53a des Kernes 53 form- und stoffschlüssig verbunden sind, da zuerst das Polyamid 66 mit 20 Gewichtsprozent Glasfaserverstärkung in eine Form gespritzt wurde, welche die Konturen des Kernes 53 besaß und dieser Kern 53 dann in eine andere Form gelegt wurde, welche die Konturen des Schneckenrades 52 besaß und dort mit dem Polyamid 66 mit 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung umspritzt wurde. Da die physikalischen Daten, insbesondere der Wärmeausdehnungskoeffizient der beiden Werkstoffe übereinstimmen, ist der festeHalt des Kernes 53 und des Kranzes 52a aneinander auch bei großer thermischer und mechanischer Belastung gewährleistet .

Auf diesem Schneckenrad 52 kann unmittelbar die Parkstellscheibe auf bekannte Art und Weise befestigt werden, da der Kern 53 aufgrund des verwendeten Werkstoffes elektrisch nichtleitend ist. Es ist lediglich darauf zu achten, daß der Durchmesser der Parkstellscheibe höchstens so groß ist, daß zwischen ihr und dem Zahnkranz 52a ein Luftspalt von etwa 2 mm verbleibt, damit jeglicher Stromfluß auf den Zahnkranz 52a und von dort auf das Getriebeglied 10 vermieden wird, das zumindest am Schneckenprofil 12 aus einem thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamid bestehen kann.

Aufgrund der hervorragenden Materialeigenschaften wird vorgeschlagen,

das gesamte Getriebeglied 10 aus einem solchen Werkstoff herzustellen. Es könnte sogar erwogen werden, die Motorwelle 1 aus einem thermoplastischen kohlenstoffverstärkten Polyamid herzustellen. Der Kollektor 7 kann dann aber nicht,

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wie bei manchen herkömmlichen Kunststoff-Motorwellen, an der Motorwelle 1 angespritzt sein, da sonst ein elektrischer Kurzschluß entsteht. Die Motorwelle 1 könnte aber mit dem Getriebeglied 10 einstückig gefertigt werden.

48.

Leerseite

Claims

SVF-Spezi al fabrik für AutozubeKor GÜsiav Rau G"rnbH

7120 Bietigheim-Bissingen

PAL/A 12 72 3 Szedzinski/Tü 27.10.1982

Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer von Kraft-

t
fahrzeugen

Patentansprüche:

Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer von Kraftfahrzeugen, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem diesem nachgeordneten Getriebe, welches wenigstens zwei Getriebeglieder (10,20,30,40,50) aufweist, die Drehbewegungen unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit um ihnen zugehörige Drehachsen ( 1 1 ,21,31 ,4i,51 ) ausführen, wobei auf jeder Drehachse (11,21,31,41,51) wenigstens ein Getriebeelement (22,32, 42,52) befestigt ist, welches an einem profilierten Abschnitt (22a,32a,42a,52a) mit wenigstens einem weiteren Getriebeele-• ment (12) in Eingriff steht, welches ebenfalls einen profilierten Abschnitt (12) aufweist, wobei wenigstens eines der Getriebeglieder (10,20,30,40,50) zumindest an seinem mit dem anderen Getriebeelement (1 2 , 22 , 32 , 42 , 52)in Eingriff stehenden profilierten Abschnitt (12,22a,32a,42a,52a) aus Kunststoff besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein thermoplastisches kohlenstoffaserverstärktes Polyamid ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyamid 66 mit einem Gehalt von 5 bis 20, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung ist.

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3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus einem Teil eines Polyamids 66 mit 20 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung besteht, dem ein bis drei Teile eines hitzestabilisierten Polyamids beigemengt sind.
4. Antriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff zusätzlich einen geringen Anteil eines Schmiermittels, vorzugsweise einen Anteil von 1-2 Gewichtsprozent Molybdändisulfid oder 5-15 Gewichtsprozent PoIytetrafluoräthylen enthält.
5· Antriebseinheit, insbesondere für Scheibenwischer von Kraftfahrzeugen, mit einem elektrischen Antriebsmotor, auf dessen rotierender Motorwelle (i) ein erstes Getriebeglied (1O) befestigt ist, das eine Schneckenwelle (11) besitzt, auf der ein Schneckenprofil (12) angebracht ist, welches mit dem Zahnkranz (22a, 32a, 42a,52a) eines einem zweiten Getriebeglied (20) zugehörigen Schneckenrades (22,32,42,52) in Eingriff steht, welches das Abtriebsrad des Getriebes darstellt und auf der Abtriebswelle (21,31>4i,51) angeordnet ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (32,42,52) wenigstens an seinem Zahnkranz (32a, 42a,52a) aus einem thermoplastischen, kohlenstoffaserverstärkten Polyamid besteht.
6. Antriebseinheit nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (22,32,42,52) in an sich bekannter Weise über ein Steuermittel (IOO), das mit einem Schaltkontakt (110) der Wischerschaltung zusammenwirkt, in eine die Scheibenwischerparkstellung bewirkende Lage gebracht werden kann.
7. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Schneckenrad (42) und aus der Abtriebswelle (4i) gebildete Getriebeglied (4o) durchgehend aus dem gleichen thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamid, insbesondere einem Polyamid 66 mit einem Gehalt von 5 bis 20, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent

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Kohlenstoffaserverstärkung besteht und einstückig gefestigt ist und daß das Steuermittel (100) über eine Kreisscheibe (120) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff formschlüssig mit dem Schneckenrad (^2) verbunden ist.
8. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (32) durchgehend aus dem gleichen thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamid, insbesondere einem Polyamid 66 mit einem Gehalt von 5 bis 20, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung besteht und daß das Steuermittel (IOO) über eine

* Kreisscheibe (12O) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff formschlüssig mit dem Schneckenrad (32) verbunden ist.
9. Antriebseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (IOO) eine kleinere flächenmäßige Ausdehnung als die Kreisscheibe (ΐ2θ) besitzt.
10. Antriebseinheit nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (52) einen in radialer Richtung um die Welle (51) herum angeordneten Kern (53) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff und einen in radialer Richtung um den Kern (53) herum angeordneten Zahnkranz (52a,b) aus einem thermo-

<r^> plastischen kohlenstof faserverstärkten Polyamid, insbesondere einem Polyamid 66 mit einem Gehalt von 5 bis 20, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent Kohlenstoffaserverstärkung besitzt und unmittelbar mit dem Steuermittel (100) verbunden ist.
11. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (IOO) eine kleinere flächenmäßige Ausdehnung als der Kern (53) besitzt,
12. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (53) und der Zahnkranz (52a,b) durch eine Verzahnung (52b,53a) formschlüssig miteinander verbunden sind.

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13· Antriebseinheit nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristischen Daten, insbesondere die Wärmeausdehnungskoeffizienten des elektrisch isolierenden Werkstoffes und des thermoplastischen kohlenstoffaserverstärkten Polyamids höchstens geringfügig voneinander abweichen.
14. Antriebseinheit nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Werkstoff ein auf die gleiche Weise wie das thermoplastische kohlenstoffaserverstärkte Polyamid verarbeitbarer Kunststoff ist.
15· Antriebseinheit nach Anspruch ik, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Werkstoff ein thermoplastisches glasfaserverstärktes Polyamid, insbesondere ein Polyamid 66 mit einem Gehalt von 10 bis 4o, vorzugsweise 20 Gewichtsprozent Glasfaserverstärkung ist.
16. Antriebseinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (h) des Schneckenrades (32,42,52) gegenüber einem Schneckenrad (22), welches aus einem unverstärkten Kunststoff besteht, vermindert
17· Antriebseinheit nach wenigstens .einem der Ansprüche 5 bis 15j dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (22,32,42, 52) als Speichenrad ausgebildet ist.
18. Antriebseinheit nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Schneckenprofil und aus der Schneckenwelle gebildete Getriebeglied durchgehend aus thermoplastischem kohlenstoffverstärktem Polyamid besteht.

19· Antriebseinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Schneckenprofils gegenüber Schneckenprofilen (12), welche aus einem unverstärkten Kunststoff bestehen, vergrößert ist.

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