EP3369160A1 - Wischerdirektantrieb - Google Patents

Wischerdirektantrieb

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Publication number
EP3369160A1
EP3369160A1 EP16769996.6A EP16769996A EP3369160A1 EP 3369160 A1 EP3369160 A1 EP 3369160A1 EP 16769996 A EP16769996 A EP 16769996A EP 3369160 A1 EP3369160 A1 EP 3369160A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor
housing
direct drive
wiper
drive according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16769996.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Kohler
Michel Dietrich
Christian Acker
Peter Bolz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3369160A1 publication Critical patent/EP3369160A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
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    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
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    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wiper direct drive for a wiper system of a motor vehicle, with an EC motor and a synchronradgetriebe, wherein the EC motor is disposed in a motor housing and the fferradgetriebe in a gearing housing, and wherein the fferradgetriebe a
  • Has errad which has a driven pin for attachment of a wiper arm of the wiper system and is rotatably driven by the EC motor.
  • US Pat. No. 6,944,906 B2 discloses a wiper direct drive for a wiper blade of a wiper system of a motor vehicle having a brushless or electronically commutated DC motor. As the description proceeds, such a brushless or electronically commutated DC motor will be referred to by the abbreviation EC motor (Electronically Commuted Motor).
  • EC motor Electrical Commuted Motor
  • the bearing of the rotor shaft is at least partially within a motor housing associated with the EC motor and the EC motor itself is designed as an external rotor motor.
  • necessary in operation speed and torque adjustment of the EC motor using a structurally complex planetary gear is necessary in operation speed and torque adjustment of the EC motor using a structurally complex planetary gear.
  • the present invention relates to a wiper direct drive for a wiper system of a motor vehicle, having an EC motor and a helical gear, wherein the EC motor in a motor housing and the helical gear in a A gear housing is arranged, and wherein the helical gear has a helical gear, which has a driven pin for attachment of a wiper arm of the wiper system and is rotatably driven by the EC motor.
  • the EC motor has a rotor shaft which is at least partially provided with a worm and is rotatably mounted at a first and a second bearing point, which are arranged on both sides of the worm within the gear housing.
  • the wiper direct drive is given at the same time rigid and stable with respect to the helical gear bearing of the rotor shaft of the EC motor. Furthermore, a reduced noise during operation and a reduced gear wear by a precise, double-sided support of the worm in the gear housing allows.
  • the operation of the EC motor ensures low-maintenance and low-noise operation of the wiper direct drive.
  • the EC motor eliminates a brush fire of a corresponding commutator compared to the brush motor, resulting in improved electromagnetic compatibility of the wiper direct drive.
  • the commutator as such is an independent source of noise, which is omitted in the EC motor.
  • the rotor shaft has a remote from the screw free end portion on which a permanent magnet provided with laminated core is rotatably disposed, wherein the worm is engaged with the helical gear, and wherein the magnet plate provided with permanent magnet coaxially from a recorded in the motor housing stator with a Surrounding the stator winding.
  • the first bearing point is closer to the motor housing than the second bearing point and the first bearing point is designed as a fixed bearing and the second bearing point as a floating bearing.
  • a so-called fixed-lot storage is possible and there are mechanical stresses in the wiper direct drive due to thermal expansion effects avoided.
  • a circuit board is arranged with control electronics in the motor housing, wherein the circuit board is perpendicular and at a predetermined distance axially spaced from the free end portion of the rotor shaft.
  • control electronics in this case comprises a logic electronics for internal flow control and power electronics for direct control of the stator winding.
  • the printed circuit board is provided with a rotor position sensor which cooperates with a permanent magnet positioned on the free end portion of the rotor shaft for rotor position detection.
  • control electronics on a driven position sensor for detecting a current rotational position of the output pin.
  • Wiper direct drive is set in motion set wiper blade.
  • the resolution and the accuracy of the output position sensor can ggfls. vary depending on different rotational angle ranges of the output shaft.
  • the circuit board is connected to a web-shaped carrier, which passes through an opening in the transmission housing and has a positioned in the range of fferrads free end, wherein the output position sensor is arranged at the free end and the fferrad a ring magnet is provided for cooperation with the output position sensor.
  • the respective current rotational position of the output pin can be determined in a simple manner.
  • the motor housing has a first housing part for receiving the EC motor and a second housing part for the control electronics.
  • a plug body of a plastic material for thermal and electrical insulation is at least partially provided between the first and the second housing part, wherein the plug body carries the control electronics and forms a connector.
  • the motor housing and the gear housing metal wherein the motor housing is designed to heat the control electronics and the gear housing for cooling the EC motor.
  • the motor housing may be e.g. be designed as a cast aluminum lid, an aluminum sheet lid, a steel or sheet metal lid and the gear housing, for. in the manner of a solid aluminum casting.
  • the output pin is at least partially encompassed by the circuit board and the circuit board is oriented substantially parallel to the helical gear.
  • the control electronics in turn comprises a logic electronics and a
  • an annular permanent magnet is disposed on the rotor shaft in the region of the first bearing point and the printed circuit board has a rotor position sensor which cooperates with the permanent magnet for rotor position detection.
  • the control electronics preferably have an output position sensor for detecting a current rotational position of the output pin.
  • the gear housing has a plastic gear cover and a connector, which is electrically conductive, in particular by means of a cutting-clamp connection, connected to the circuit board.
  • a problem-free plug-in integration of the wiper direct drive in an electrical system of a motor vehicle is possible.
  • the gear housing has metal and is formed in particular in the manner of an aluminum casting
  • the motor housing has metal and is in particular designed in the manner of an aluminum casting or a deep-drawn sheet metal housing.
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment of a wiper direct drive
  • FIG. 2 is a plan view of a longitudinal section of the wiper direct drive along the section line II-II of FIG. 1
  • FIG. 3 is a plan view of a longitudinal section of the wiper direct drive along the section line III-III of Fig. 2
  • FIG. 4 is a plan view of a second embodiment of a wiper direct drive
  • Fig. 5 is a plan view of a longitudinal section of the wiper direct drive of Fig. 4, and
  • FIG. 6 shows a cross section of the wiper direct drive along the section line VI-VI of FIG. 5.
  • FIG. 1 shows a wiper direct drive 10 for a wiper system 12 of a motor vehicle, with a preferably substantially cylindrical motor housing 14, to which preferably a transmission housing 16 connects axially.
  • a brushless or electronically commutated DC motor ie, an EC motor 20
  • a helical gear 22 is accommodated for speed adjustment and torque increase.
  • the EC motor 20 rotatably drives the fferradge- 22, the fferradgetriebe 22 in turn for particular oscillating-pivoting drive a driven pin 30, on which a wiper arm 32 of the wiper system 12 of the motor vehicle is fixed.
  • FIG. 2 shows the wiper direct drive 10 of FIG. 1, whose EC motor 20 is preferably rotationally symmetrical to a longitudinal central axis 18 and has a substantially cylindrical rotor shaft 24 which is provided with a worm 26 at least in regions.
  • the worm 26 is in constant engagement with a helical gear 28 and forms together with this the fferradgetriebe 22 for driving the output pin 30th
  • the rotor shaft 24 is rotatably mounted in the transmission housing 16 on both sides of the screw 26 in a first and a second bearing point 40, 42 according to an embodiment.
  • the first bearing 40 is the motor housing 14 illustratively axially closer than the second bearing 42, wherein the first bearing 40 preferably as a fixed bearing 44 and the second, directed away from the motor housing 14 bearing 42 is formed as a floating bearing 46, so that a hard lot Storage of the rotor shaft 24 is guaranteed.
  • the two axially spaced bearing points 40, 42 are preferably designed as a roller bearing, in particular as a ball bearing.
  • free end portion 50 of the rotor shaft 24 is preferably equipped with a permanent magnet 52 laminated core 54 rotatably disposed and forms with the rotor shaft 24 by way of example an inner rotor.
  • the preferably substantially cylindrical laminated core 54 is coaxially surrounded in a known manner by an approximately hollow cylindrical stator 60 with a stator winding 62, ensuring an annular gap not designated for better clarity of the drawing, wherein the stator 60 exemplarily forms an external stator.
  • the stator winding 62 includes a plurality of coils, not shown for the sake of clarity, which are electrically connected together to form the stator winding 62.
  • the motor housing 14 preferably comprises a first housing part 70 for receiving the EC motor 20 and a second housing part 72 for a printed circuit board 74 with control electronics 76, wherein between the first housing part 70 and the second housing part 72 at least partially a plug body 78 having an integral thereon trained connector 80 is provided or a customer plug, which is used for electrical integration of the wiper direct drive 10 in a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the approximately circular circuit board 74 for example, is preferably perpendicular and in an axial space 82, which is preferably as small as possible for reasons of space, to the free end section 50 of FIG.
  • Rotor shaft 24 spaced within the second housing part 72 of the motor housing 14 is arranged.
  • the printed circuit board 74 inter alia, an electronic rotor position sensor 84 which cooperates with a arranged on the free end portion 50 of the rotor shaft 24 permanent magnet 86 for rotor loading, so as to make the desired electronic commutation of the EC motor 20 can.
  • electrical signals of the rotor position sensor 84 are detected, amplified, evaluated by means of a preferably digitally structured logic electronics 88 or control electronics, and a power electronics 90, in particular in the form of a s.g. B6 bridge, fed to the direct electronic control of the stator winding 62.
  • An electrical connection between the coils of the stator winding 62 and the printed circuit board 74 takes place here by way of example by means of a switching plate 92, the electrical contacting between the stator winding 62 and the circuit board 92 or the printed circuit board 74 being e.g. can be done by insulation displacement connections and / or solder joints.
  • the gear housing 16 in cooperation with the first housing part 70, preferably carries the heat released from the EC motor 20 for optimized heat dissipation
  • Loss heat at and is for this purpose preferably made with a metallic material, in particular in the manner of an aluminum casting.
  • the motor housing 14, which is produced with a likewise preferably metallic material, may be, for example, a solid aluminum part or a deep-drawn sheet metal housing, the two housing parts 70, 72 of the motor housing 14 for the most effective cooling or cooling of the control electronics 74 are formed.
  • a thermal conductivity increasing, particularly good thermal conductivity and microscopic surface unevenness or roughness compensating element 106, in particular a thermal paste, a planteleitpad or the like ggfls. in combination with a heat sink be provided.
  • the two housing parts 70, 72 of the motor housing 14 by the plug body 78 which also embodies a component of the motor housing 14, thermally effectively isolated from each other, so that the waste heat of the EC motor 20 substantially alone via the first housing part 70 in conjunction with the transmission housing 16 is derived to the outer environment of the wiper direct drive 10 and does not contribute to a heating of the predominantly responsible for the cooling of the control electronics second housing part 72.
  • the rear arrangement of the circuit board 74 allows a very simple and quick assembly of the wiper direct drive 10. Due to the predominantly metallic structure of the motor housing 14 in conjunction with the brushless EC motor 20 also results in high electromagnetic compatibility of the wiper direct drive 10th
  • Fig. 3 shows the wiper direct drive 10 of Fig. 2 with the gear housing 16, and the axially adjoining the motor housing 14 with the longitudinal center axis 18, which in turn is constructed with the two housing parts 70, 72 and the interposed connector body 78.
  • the gear housing 16 the helical gear 28 is rotatably received with the output pin 30 formed thereon.
  • the cup-shaped recess 100 is formed thereon in the rear cover surface 102 of the second housing part 72 of the motor housing 14 in the cup-shaped recess 100 with the circular bottom surface 104.
  • the circuit board 74 with the power electronics 90 located thereon, inter alia, is within the second housing part 72, wherein the bottom surface 104 of the cylindrical recess 100 of the second housing part 72 under ideal interposition of the ebenleitfä- higen element 106 in the ideal case over the entire surface of the line electronics 90 is applied.
  • the printed circuit board 74 for controlling and / or regulating the here concealed EC motor is preferably by means of a (plug) connector 1 10 or a pin header with a plurality of indicated by dashed lines, angled (press-in) pins 124, for example in the manner of a cutting Clamping connection with a web or tongue-like support 1 12 electrically connected.
  • the preferably arranged almost perpendicular to the printed circuit board 74 carrier 1 12 extends approximately parallel spaced from the longitudinal central axis 18 and engages through an opening 1 14 within the transmission housing 16 into an interior 1 16 of the same one.
  • the support 12 directed away from the second housing part 72 or the printed circuit board 74 has a free end 1 18 on which a driven position sensor 120 is arranged, which detects the current absolute rotational position or the rotational angle of the output shaft without contact 30 cooperates with a ring magnet 122 provided on the helical gear 28.
  • the ring magnet 122 is preferably directed away from the helical gear 28 and is fixed in the direction of the output shaft 30 facing the helical gear 28.
  • the ring magnet 122 has an appropriate number of pole segments for enabling the absolute rotational position measurement, and the resolving power may vary depending on the respective rotational position and the rotational angle, respectively.
  • the output position sensor 120 and the ring magnet 122 By means of the output position sensor 120 and the ring magnet 122, it is possible to set, among other things, a wiping field of a wiper arm moved by means of the wiper direct drive on a disk of a motor vehicle with high accuracy.
  • the movements of at least two wiper arms, each moved by means of an independent wiper direct drive can be coordinated in relation to one another, so that collisions are ruled out.
  • the carrier 1 12 preferably has a printed circuit board 126th on, which is formed with a preferably all-round envelope 128 of one with an electrically insulating material, in particular a thermoplastic material.
  • the actual electrical contacting of the output position sensor 120 and of the connector 110 with the printed circuit board 126 takes place, for example, by means of soldered joints, insulation displacement connections or screwed connections.
  • metallic wires or strands embedded in the enclosure 128 may also be provided.
  • FIG. 4 shows a wiper direct drive 200 for a wiper system 202 of a motor vehicle, which preferably has a substantially cylindrical motor housing
  • an EC motor 210 constructed rotationally symmetrical about a longitudinal center axis 208 is integrated into the motor housing 204, and a helical gear 212 is accommodated in the gear housing 206 for adjusting the rotational speed and torque.
  • the helical gear 212 is driven directly by means of the EC motor 210, wherein the helical gear 212 in turn serves to drive a end preferably conical and grooved drive pin 220 on which a wiper arm 222 of the wiper system 202 of the motor vehicle is arranged rotationally fixed.
  • the helical gear 212 essentially comprises a screw 216 which is formed on the end side on a rotor shaft 214 of the EC motor 210 and which is in permanent engagement with a helical gear 218.
  • the transmission housing 206 preferably has a plastic bottom side
  • Gear cover 230 At the gear housing 206, which is preferably made with a metallic material, a frustoconical bearing portion 234 is formed for rotatably supporting the driven pin 220, while on the plastic gear cover 230, an electrical connector plug 236 or customer plug for integrating the wiper direct drive in the
  • Vehicle electrical system of a motor vehicle is preferably integrally formed.
  • the gear housing 206 may be made, for example, in the manner of an aluminum casting.
  • the motor housing 204 is preferably designed as a deep-drawn, metallic sheet metal part, while the plastic gear cover 230 vor- zugt with a thermoplastic and if necessary. fiber-reinforced plastic is produced by means of injection molding.
  • FIG. 5 shows the wiper direct drive 200 of FIG. 4, in which, according to one embodiment, the rotor shaft 214 of the motor housing 204 is accommodated in the motor housing 204
  • the first bearing 240 is preferably designed to implement a fixed-lot bearing of the rotor shaft 214 again as a fixed bearing 244 and the second, pointing away from the motor housing 204 bearing 242 is a floating bearing 246th
  • a laminated core 254 equipped with a plurality of permanent magnets 252 is preferably arranged in a rotationally fixed manner, which is coaxially surrounded by a stator 262 with a stator winding 264.
  • the electrical connection of the individual coils of the stator winding 264, which are not shown here for the sake of clarity, is preferably carried out by a switching plate 266.
  • the laminated core 254 and the rotor shaft 214 illustratively form an inner rotor again, while the stator 262 again forms an external stator ,
  • annular permanent magnet 270 is preferably non-rotatably arranged in the region of the first bearing point 240, which with a rotor position sensor (not shown) (see in particular FIG.
  • Circuit board cooperates to receive control electronics.
  • the mechanical-electrical structure of the helical gear 216 consisting of the worm 216 and the helical gear 218, including the EC motor 210 necessary for its drive, essentially follows the technical implementation of the first embodiment of the wiper direct drive 10 of FIGS. 1 to 3. so that at this point, in order to avoid repetition of content, reference should be made in particular to the description of FIG.
  • the electrical connection of the connection plug 236 integrally formed on the plastic gear cover 230 to a printed circuit board with the control electronics which is likewise not visible here takes place here merely by way of example by means of a known insulation displacement plug.
  • Fig. 6 shows the wiper direct drive 200 of FIG. 5, the EC motor 210 is housed in the motor housing 204, and its built-up with the helical gear 218 and the screw 216 fferradgetriebe 212 is included in the metallic part of the transmission housing 206, the underside with the
  • Plastic gear cover 230 is closed.
  • the rotor shaft 214 of the EC motor 210 is rotatably mounted in the bearing housing 240, 242 axially positioned on both sides of the screw 216 within the gear housing 206.
  • the rotor blade detection of the EC motor 210 takes place by means of the ring-shaped permanent magnet 270 arranged on the rotor shaft 214 in the axial vicinity of the first bearing point 240, which interacts with a rotor position sensor 272 without contact.
  • a printed circuit board 280 with control electronics is provided in the second embodiment of the wiper direct drive 200 shown here.
  • the driven pin 220 within the gear housing 206 is at least partially encompassed by the printed circuit board 280 and the printed circuit board 280 is spaced parallel to the helical gear 218 or to the longitudinal central axis 208 of the EC Motors 210 runs. Due to this special spatial arrangement of the printed circuit board 280 within the gear housing 206, optimum cooling or cooling of a power electronics 284, in particular a B6 bridge, used for the direct control of the EC motor 210 is in particular provided via the metallic bearing section 234 of FIG metallic gear housing 206 ensures. At the same time thereby a simple and quick installation of the wiper direct drive 200 is given.
  • On the circuit board 280 is preferably also a driven position sensor 290 for detecting the current absolute rotational position of the sterrads
  • the signals of the output position sensor 290 are preferably detected, amplified, evaluated by means of a logic electronics 286 as a further component of the control electronics 282 and passed on to the power electronics 284 for this purpose.
  • the helical gear 218 has a permanent magnet with a suitable number of pole segments.
  • the electrically conductive connection of the unnamed coils of the stator winding 264 of the EC motor 210 to the control electronics 282 takes place for example via a multi-pin connector 292 in a known insulation displacement technology, wherein the connector 292 preferably engages through a tunnel-like or channel-like opening 294 in the gear housing 206 into the motor housing 204 inside.
  • the connector 292 preferably has a preferably all-round insulation 296 for reliable electrical insulation of the electrical conductors guided in the connector 292 with respect to the surrounding metallic gear housing 206.
  • a thermally conductive element 298, in particular a thermal paste or a Wärmleitpad be provided.

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Abstract

Bei einem Wischerdirektantrieb (10)für eine Wischeranlage (12)eines Kraftfahr- zeugs,mit einem EC-Motor (20)und einem Schraubradgetriebe (22), wobei der EC-Motor (20)in einem Motorgehäuse (14)und das Schraubradgetriebe (22)in einem Getriebegehäuse (16)angeordnet ist, und wobei das Schraubradgetriebe (22)ein Schraubrad aufweist, das einen Abtriebszapfen (30)zur Befestigung ei- nes Wischerarms (32)der Wischeranlage (12)aufweist und von dem EC-Motor (20)drehend antreibbar ist,weist der EC-Motor (20)eine Rotorwelle auf, die zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke versehen ist und an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle drehbeweglich gelagert ist, die beidseits der Schnecke innerhalb des Getriebegehäuses (16)angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
Wischerdirektantrieb Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wischerdirektantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem EC-Motor und einem Schraubradgetriebe, wobei der EC-Motor in einem Motorgehäuse und das Schraubradgetriebe in ei- nem Getriebegehäuse angeordnet ist, und wobei das Schraubradgetriebe ein
Schraubrad aufweist, das einen Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage aufweist und von dem EC-Motor drehend antreibbar ist.
Aus der US 6,944,906 B2 ist ein Wischerdirektantrieb für ein Wischblatt einer Wi- scheranlage eines Kraftfahrzeugs mit einem bürstenlosen bzw. elektronisch kommutierten Gleichstrommotor bekannt. Im weiteren Fortgang der Beschreibung wird ein derartiger bürstenloser bzw. elektronisch kommutierter Gleichstrommotor durchgehend mit der Abkürzung EC-Motor (Electronically Commu- tated-Motor) bezeichnet.
Im Fall dieses vorbekannten Wischerdirektantriebs erfolgt die Lagerung der Rotorwelle zumindest teilweise innerhalb eines dem EC-Motor zugeordneten Motorgehäuses und der EC-Motor selbst ist als Außenläufermotor ausgeführt. Darüber hinaus erfolgt eine im Betrieb notwendige Drehzahl- und Drehmomentanpassung des EC-Motors mit Hilfe eines konstruktiv aufwändigen Planetengetriebes.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wischerdirektantrieb für eine Wischeran- läge eines Kraftfahrzeugs, mit einem EC-Motor und einem Schraubradgetriebe, wobei der EC-Motor in einem Motorgehäuse und das Schraubradgetriebe in ei- nem Getriebegehäuse angeordnet ist, und wobei das Schraubradgetriebe ein Schraubrad aufweist, das einen Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage aufweist und von dem EC-Motor drehend antreibbar ist. Der EC-Motor weist eine Rotorwelle auf, die zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke versehen ist und an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle drehbeweglich gelagert ist, die beidseits der Schnecke innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sind.
Infolgedessen ist ein besonders kompakter Aufbau des Wischerdirektantriebs bei einer zugleich biegesteifen und in Bezug zum Schraubrad stabilen Lagerung der Rotorwelle des EC-Motors gegeben. Des Weiteren werden eine reduzierte Geräuschentwicklung im Betrieb sowie ein reduzierter Getriebeverschleiß durch eine präzise, beidseitige Lagerung der Schnecke im Getriebegehäuse ermöglicht. Darüber hinaus ist durch den Einsatz des EC-Motors ein wartungs- sowie geräuscharmer Betrieb des Wischerdirektantriebs gegeben. Zudem entfällt bei dem EC-Motor im Vergleich zum Bürstenmotor ein Bürstenfeuer eines entsprechenden Kommutators, was zu einer verbesserten elektromagnetischen Verträglichkeit des Wischerdirektantriebs führt. Insbesondere ist der Kommutator als solcher eine eigenständige Geräuschquelle, die beim EC-Motor entfällt.
Bevorzugt weist die Rotorwelle einen von der Schnecke abgewandten freien Endabschnitt auf, an dem ein mit Permanentmagneten versehenes Blechpaket drehfest angeordnet ist, wobei die Schnecke im Eingriff mit dem Schraubrad steht, und wobei das mit Permanentmagneten versehene Blechpaket koaxial von einem im Motorgehäuse aufgenommenen Stator mit einer Statorwicklung umgeben ist.
Hierdurch ergibt sich im Vergleich zur Verwendung eines Bürstenmotors eine signifikant verbesserte Ableitung der innerhalb der Spulenwicklung freiwerden- den Abwärme in das Motorgehäuse und somit eine Verbesserung des Wärmehaushalts des Wischerdirektantriebs.
Vorzugsweise ist die erste Lagerstelle dem Motorgehäuse näher als die zweite Lagerstelle und die erste Lagerstelle ist als ein Festlager und die zweite Lager- stelle als ein Loslager ausgebildet. Hierdurch wird eine sogenannte Fest-Los-Lagerung ermöglicht und es werden mechanische Spannungen im Wischerdirektantrieb aufgrund von Wärmedehnungseffekten vermieden. Darüber hinaus kann auf eine Verwendung eines Unterstützungslagers bzw. einer ansonsten erforderlichen dritten Lagerstelle im Bereich des von der Schnecke abgewandten freien Endabschnitts der Rotorwelle verzichtet werden.
Bei einer ersten Ausführungsform ist eine Leiterplatte mit einer Steuerelektronik im Motorgehäuse angeordnet, wobei die Leiterplatte senkrecht und mit einem vorgegebenen Abstand axial beabstandet zum freien Endabschnitt der Rotorwelle verläuft.
Infolge dessen ist eine verbesserte Wärmeabfuhr der Steuerelektronik realisierbar. Die Steuerelektronik umfasst hierbei eine Logikelektronik zur internen Ablaufsteuerung und eine Leistungselektronik zur direkten Ansteuerung der Statorwicklung.
Vorzugsweise ist die Leiterplatte mit einem Rotorlagesensor versehen, der mit einem am freien Endabschnitt der Rotorwelle positionierten Permanentmagneten zur Rotorlagedetektion zusammenwirkt.
Infolgedessen ist eine elektronische sowie kontaktlose und daher verschleißfreie Kommutierung des EC-Motors realisierbar.
Bevorzugt weist die Steuerelektronik einen Abtriebslagesensor zum Erfassen einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens auf.
Infolge der hierdurch bewirkten, rein elektronischen Kopplung ist eine exakte räumliche Koordination von mindestens zwei Wischblättern, die jeweils mittels eines erfindungsgemäßen Wischerdirektantriebs angetrieben werden, insbesondere zur Kollisionsvermeidung, möglich. Ferner ist eine Begrenzung eines Wischfeldes möglich, das von mindestens einem mittels des
Wischerdirektantriebs in Bewegung gesetzten Wischblatts bestrichen wird. Das Auflösungsvermögen und die Messgenauigkeit des Abtriebslagesensors können ggfls. in Abhängigkeit von verschiedenen Drehwinkelbereichen der Abtriebswelle variieren. Bevorzugt ist die Leiterplatte mit einem stegförmigen Träger verbunden, der durch eine Öffnung im Getriebegehäuse durchgreift und ein im Bereich des Schraubrads positioniertes freies Ende aufweist, wobei der Abtriebslagesensor am freien Ende angeordnet ist und am Schraubrad ein Ringmagnet zum Zusammenwirken mit dem Abtriebslagesensor vorgesehen ist.
Somit kann auf einfache Art und Weise die jeweils aktuelle Drehposition des Abtriebszapfens ermittelt werden.
Vorzugsweise weist das Motorgehäuse ein erstes Gehäuseteil zur Aufnahme des EC-Motors und ein zweites Gehäuseteil für die Steuerelektronik auf.
Infolgedessen ist eine voneinander unabhängige Kühlung des EC-Motors und der Steuerelektronik möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil zumindest bereichsweise ein Steckerkörper aus einem Kunststoffmaterial zur thermischen und elektrischen Isolierung vorgesehen, wobei der Steckerkörper die Steuerelektronik trägt und einen Anschlussstecker ausbildet.
Aufgrund der Mehrfachfunktionalität eines zugleich als Steckerkörper ausgebildeten dritten Gehäuseteils ergibt sich ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau.
Bevorzugt weisen das Motorgehäuse und das Getriebegehäuse Metall auf, wobei das Motorgehäuse zur Entwärmung der Steuerelektronik und das Getriebegehäuse zur Entwärmung des EC-Motors ausgebildet ist.
Somit kann eine verbesserte Entwärmung der Steuerelektronik und des EC- Motors, insbesondere eines Stators hiervon, ermöglicht werden. Hierbei kann das Motorgehäuse z.B. als ein Aluguss-Deckel, ein Alu-Blechdeckel, ein Stahloder Blechdeckel ausgeführt sein und das Getriebegehäuse z.B. nach Art eines massiven Alugussteils.
Bei einer zweiten Ausführungsform ist eine Leiterplatte mit einer Steuerelektronik zwischen dem Schraubrad und einem am Getriebegehäuse ausgebildeten Lagerabschnitt des Abtriebszapfens innerhalb des Getriebegehäuses
angeordnet, wobei der Abtriebszapfen von der Leiterplatte zumindest teilweise umgriffen ist und die Leiterplatte im Wesentlichen parallel zum Schraubrad orientiert ist.
Hierdurch ist eine Bauraumverkleinerung sowie ein Optimierung der
Wärmeableitung der auf der Leiterplatte befindlichen Steuerelektronik erreichbar. Die Steuerelektronik umfasst wiederum eine Logikelektronik sowie eine
Leistungselektronik.
Bevorzugt ist auf der Rotorwelle im Bereich der ersten Lagerstelle ein ringförmiger Permanentmagnet angeordnet und die Leiterplatte weist einen Rotorlagesensor auf, der mit dem Permanentmagneten zur Rotorlagedetektion zusammenwirkt.
Hierdurch ist die elektronische Kommutierung des EC-Motors möglich.
Vorzugsweise weist die Steuerelektronik einen Abtriebslagesensor zum Erfassen einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens auf.
Hierdurch ist eine zuverlässige räumliche Koordination von zum Beispiel mindestens zwei mittels jeweils eines erfindungsgemäßen Wischerdirektantriebs angetriebenen Wischblättern möglich. Darüber hinaus kann das Wischerfeld eines einzelnen Wischblatts begrenzt werden.
Bevorzugt weist das Getriebegehäuse einen Kunststoff-Getriebedeckel und einen Anschlussstecker auf, der elektrisch leitend, insbesondere mittels einer Schneid-Klemmverbindung, mit der Leiterplatte verbunden ist. Infolgedessen ist eine problemlose steckweise Integration des Wischerdirektantriebs in ein elektrisches Bordnetz eines Kraftfahrzeugs möglich.
Bevorzugt weist das Getriebegehäuse Metall auf und ist insbesondere nach Art eines Alugussteils ausgebildet, und das Motorgehäuse weist Metall auf und ist insbesondere nach Art eines Alugussteils oder eines tiefgezogenen Blechgehäuses ausgebildet. Somit kann eine verbesserte Entwärmung der Steuerelektronik und des EC- Motors, insbesondere eines Stators hiervon, ermöglicht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Gleiche oder gleichwirkende Bauteile werden hierbei mit denselben Bezugszeichen versehen und jeweils nur einmal beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Wischerdirektan- triebs,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Längsschnitt des Wischerdirektantriebs entlang der Schnittlinie II-II von Fig. 1 , Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Längsschnitt des Wischerdirektantriebs entlang der Schnittlinie III-III von Fig. 2,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform eines Wischerdirektantriebs,
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Längsschnitt des Wischerdirektantriebs von Fig. 4, und
Fig. 6 einen Querschnitt des Wischerdirektantriebs entlang der Schnittlinie VI- VI von Fig. 5.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt einen Wischerdirektantrieb 10 für eine Wischeranlage 12 eines Kraftfahrzeugs, mit einem vorzugsweise im Wesentlichen zylindrischen Motorgehäuse 14, an das sich bevorzugt axial ein Getriebegehäuse 16 anschließt. In dem Mo- torgehäuse 14 befindet sich gemäß einer Ausführungsform ein bürstenloser bzw. elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, d.h. ein EC-Motor 20, und im Getriebegehäuse 16 ist ein Schraubradgetriebe 22 zur Drehzahlanpassung bzw. zur Drehmomenterhöhung untergebracht. Der EC-Motor 20 treibt das Schraubradge- triebe 22 drehend an, wobei das Schraubradgetriebe 22 seinerseits zum insbesondere oszillierend-schwenkenden Antrieb eines Abtriebszapfens 30 dient, auf dem ein Wischerarm 32 der Wischeranlage 12 des Kraftfahrzeugs festgesetzt ist.
Fig. 2 zeigt den Wischerdirektantrieb 10 von Fig. 1 , dessen EC-Motor 20 bevor- zugt rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 18 aufgebaut ist und über eine im Wesentlichen zylindrische Rotorwelle 24 verfügt, die zumindest bereichsweise mit einer Schnecke 26 versehen ist. Die Schnecke 26 steht in ständigem Eingriff mit einem Schraubrad 28 und bildet zusammen mit diesem das Schraubradgetriebe 22 zum Antrieb des Abtriebszapfens 30.
Die Rotorwelle 24 ist gemäß einer Ausführungsform beidseits der Schnecke 26 in einer ersten und einer zweiten Lagerstelle 40, 42 drehbar im Getriebegehäuse 16 gelagert. Die erste Lagerstelle 40 ist dem Motorgehäuse 14 illustrativ axial näher als die zweite Lagerstelle 42, wobei die erste Lagerstelle 40 bevorzugt als ein Festlager 44 und die zweite, vom Motorgehäuse 14 weggerichtete Lagerstelle 42 als ein Loslager 46 ausgebildet ist, so dass eine Fest-Los-Lagerung der Rotorwelle 24 gewährleistet ist. Die beiden axial zueinander beabstandeten Lagerstellen 40, 42 sind vorzugsweise als Wälzlager, insbesondere als Kugellager, ausgeführt.
An einem von der Schnecke 26 weggerichteten, freien Endabschnitt 50 der Rotorwelle 24 ist bevorzugt ein mit Permanentmagneten 52 bestücktes Blechpaket 54 drehfest angeordnet und bildet mit der Rotorwelle 24 beispielhaft einen Innenrotor aus. Das vorzugsweise im Wesentlichen zylindrische Blechpaket 54 ist in bekannter Weise von einem näherungsweise hohlzylindrischen Stator 60 mit einer Statorwicklung 62 unter Gewährleistung eines, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten, Ringspalts koaxial umgeben, wobei der Stator 60 beispielhaft einen Außenstator ausbildet. Die Statorwicklung 62 umfasst eine Vielzahl von, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichne- ten, Spulen, die zur Ausbildung der Statorwicklung 62 auf geeignete Weise elektrisch miteinander verbunden sind. Das Motorgehäuse 14 umfasst bevorzugt ein erstes Gehäuseteil 70 zur Aufnahme des EC-Motors 20 und ein zweites Gehäuseteil 72 für eine Leiterplatte 74 mit einer Steuerelektronik 76, wobei zwischen dem ersten Gehäuseteil 70 und dem zweiten Gehäuseteil 72 zumindest bereichsweise ein Steckerkörper 78 mit einem daran integral ausgebildeten Anschlussstecker 80 bzw. einem Kundenstecker vorgesehen ist, der zur elektrischen Integration des Wischerdirektantriebs 10 in ein Bordnetz eines Kraftfahrzeugs dient. Die beispielsweise in etwa kreisförmige Leiterplatte 74 ist vorzugsweise senkrecht sowie in einem aus Bauraumgründen bevorzugt möglichst geringen axialen Abstand 82 zum freien Endabschnitt 50 der
Rotorwelle 24 beabstandet innerhalb des zweiten Gehäuseteils 72 des Motorgehäuses 14 angeordnet.
Die Leiterplatte 74 weist gemäß einer Ausführungsform unter anderem einen elektronischen Rotorlagesensor 84 auf, der mit einem an dem freien Endabschnitt 50 der Rotorwelle 24 positionierten Permanentmagneten 86 zur Rotorla- gedetektion zusammenwirkt, um so die gewünschte elektronische Kommutierung des EC-Motors 20 vornehmen zu können. Hierbei werden elektrische Signale des Rotorlagesensors 84 mittels einer bevorzugt digital aufgebauten Logikelekt- ronik 88 bzw. Regelelektronik erfasst, verstärkt, ausgewertet und einer Leistungselektronik 90, insbesondere in der Form einer s.g. B6-Brücke, zur direkten elektronischen Ansteuerung der Statorwicklung 62 zugeführt. Eine elektrische Verbindung zwischen den Spulen der Statorwicklung 62 und der Leiterplatte 74 erfolgt hier exemplarisch mittels einer Verschalteplatte 92, wobei die elektrische Kontaktierung zwischen der Statorwicklung 62 und der Verschalteplatte 92 bzw. der Leiterplatte 74 z.B. durch Schneid-Klemm-Verbindungen und/oder Lötverbindungen erfolgen kann.
Das Getriebegehäuse 16 trägt im Zusammenspiel mit dem ersten Gehäuseteil 70 vorzugsweise zur optimierten Wärmeabfuhr der vom EC-Motor 20 freigesetzten
Verlustwärme bei und ist zu diesem Zweck bevorzugt mit einem metallischen Material, insbesondere nach Art eines Aluminiumgussteils, gefertigt. Bei dem mit einem gleichfalls bevorzugt metallischen Werkstoff gefertigten Motorgehäuse 14 kann es sich beispielsweise um ein massives Alugussteil oder ein tiefgezogenes Blechgehäuse handeln, wobei die zwei Gehäuseteile 70, 72 des Motorgehäuses 14 zur möglichst effektiven Entwärmung bzw. Kühlung der Steuerelektronik 74 ausgebildet sind.
Zur Entwärmung trägt unter anderem eine bevorzugt topfformige, in Richtung des EC-Motors gerichtete Vertiefung 100 einer kreisringförmigen Deckelfläche 102 des zweiten Gehäuseteils 72 in wesentlichem Umfang bei, da eine kreisrunde Bodenfläche 104 dieser Vertiefung 100 im Idealfall vollflächig an der Leistungselektronik 90 anliegt. Zur weiteren Optimierung des Wärmeübergangs kann zwischen der Leistungselektronik 90 und der Bodenfläche 104 der Vertiefung 100 ein die Wärmeleitfähigkeit erhöhendes, besonders gut wärmeleitfähiges und mikroskopische Oberflächenunebenheiten bzw. Rauigkeiten ausgleichendes Element 106, insbesondere eine Wärmeleitpaste, ein Wärmeleitpad oder dergleichen ggfls. in Kombination mit einem Kühlkörper, vorgesehen sein.
Weiterhin sind die beiden Gehäuseteile 70, 72 des Motorgehäuses 14 durch den Steckerkörper 78, der gleichfalls eine Komponente des Motorgehäuses 14 verkörpert, thermisch wirkungsvoll voneinander isoliert, so dass die Abwärme des EC-Motors 20 im Wesentlichen allein über das erste Gehäuseteil 70 in Verbindung mit dem Getriebegehäuse 16 an die äußere Umgebung des Wischerdirektantriebs 10 abgeleitet wird und nicht zu einer Erwärmung des vorrangig für die Kühlung der Steuerelektronik zuständigen zweiten Gehäuseteils 72 beiträgt. Darüber hinaus erlaubt die rückwärtige Anordnung der Leiterplatte 74 einen sehr einfachen und schnellen Zusammenbau des Wischerdirektantriebs 10. Aufgrund des überwiegend metallischen Aufbaus des Motorgehäuses 14 in Verbindung mit dem bürstenlosen EC-Motors 20 ergibt sich zudem eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des Wischerdirektantriebs 10.
Fig. 3 zeigt den Wischerdirektantrieb 10 von Fig. 2 mit dem Getriebegehäuse 16, sowie dem sich axial daran anschließenden Motorgehäuse 14 mit der Längsmittelachse 18, das seinerseits mit den beiden Gehäuseteilen 70, 72 sowie dem dazwischen angeordneten Steckerkörper 78 aufgebaut ist. In dem Getriebegehäuse 16 ist das Schraubrad 28 mit dem daran ausgebildeten Abtriebszapfen 30 drehbar aufgenommen. In der rückwärtigen Deckelfläche 102 des zweiten Gehäuseteils 72 des Motorgehäuses 14 befindet sich die topfformige Vertiefung 100 mit der kreisrunden Bodenfläche 104. Die Leiterplatte 74 mit der unter anderem darauf befindlichen Leistungselektronik 90 ist innerhalb des zweiten Gehäuseteils 72 angeordnet, wobei die Bodenfläche 104 der zylindrischen Vertiefung 100 des zweiten Gehäuseteils 72 unter bevorzugter Zwischenschaltung des wärmeleitfä- higen Elements 106 im Idealfall vollflächig an der Leitungselektronik 90 anliegt.
Die Leiterplatte 74 zur Ansteuerung und/oder Regelung des hier verdeckten EC- Motors ist vorzugsweise mittels eines (Steck- )Verbinders 1 10 bzw. einer Stiftleiste mit mehreren, strichliniert angedeuteten, abgewinkelten (Einpress-)Stiften 124 zum Beispiel nach Art einer Schneid-Klemmverbindung mit einem steg- bzw. zungenartigen Träger 1 12 elektrisch leitend verbunden. Der bevorzugt nahezu senkrecht zur Leiterplatte 74 angeordnete Träger 1 12 verläuft in etwa parallel beabstandet zu der Längsmittelachse 18 und greift hierbei durch eine Öffnung 1 14 innerhalb des Getriebegehäuse 16 bis in einen Innenraum 1 16 desselben ein. Der vom zweiten Gehäuseteil 72 bzw. der Leiterplatte 74 weggerichtete Träger 1 12 verfügt im Bereich des Schraubrads 28 über ein freies Ende 1 18, an dem ein Abtriebslagesensor 120 angeordnet ist, der zum berührungslosen Erfassen der jeweils aktuellen absoluten Drehposition bzw. des Drehwinkels der Abtriebswelle 30 mit einem auf dem Schraubrad 28 vorgesehenen Ringmagneten 122 zusammenwirkt.
Der Ringmagnet 122 ist vorzugsweise vom Schraubrad 28 weggerichtet bzw. ist in Richtung der Abtriebswelle 30 weisend am Schraubrad 28 befestigt. Der Ringmagnet 122 weist zum Ermöglichen der absoluten Drehpositionsmessung eine geeignete Anzahl von Polsegmenten auf, wobei das Auflösungsvermögen in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehposition bzw. des Drehwinkels variieren kann.
Mittels des Abtriebslagesensors 120 und des Ringmagneten 122 lässt sich unter anderem ein Wischfeld eines mittels des Wischerdirektantriebs bewegten Wischerarms auf einer Scheibe eines Kraftfahrzeugs mit hoher Genauigkeit einstellen. Darüber hinaus lassen sich die Bewegungsabläufe von mindestens zwei, jeweils mittels eines unabhängigen Wischerdirektantriebs bewegten Wischerarmen in Relation zueinander koordinieren, so dass Kollisionen ausgeschlossen sind.
Zur Herstellung der notwendigen elektrischen Verbindung zwischen dem Abtriebslagesensor 120 und dem Verbinder 1 10 und damit der Leiterplatte 74 mit der Steuerelektronik 76 weist der Träger 1 12 vorzugsweise eine Leiterplatte 126 auf, die mit einer bevorzugt allseitigen Umhüllung 128 aus einem mit einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, gebildet ist. Die eigentliche elektrische Kontaktierung des Abtriebslagesensors 120 sowie des Verbinders 1 10 mit der Leiterplatte 126 erfolgt beispiels- wiese durch Lötverbindungen, Schneid-Klemm-Verbindungen oder Schraubverbindungen. Anstelle der Leiterplatte 126 können auch metallische Drähte oder Litzen, die in die Umhüllung 128 eingebettet sind, vorgesehen sein.
Fig. 4 zeigt einen Wischerdirektantrieb 200 für eine Wischeranlage 202 eines Kraftfahrzeugs, der bevorzugt ein im Wesentlichen zylindrisches Motorgehäuse
204 und ein Getriebegehäuse 206 aufweist. In das Motorgehäuse 204 ist vorzugsweise wiederum ein rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 208 aufgebauter EC-Motor 210 integriert und in dem Getriebegehäuse 206 ist ein Schraubradgetriebe 212 zur Drehzahl- und Drehmomentanpassung unterge- bracht.
Das Schraubradgetriebe 212 wird direkt mit Hilfe des EC-Motors 210 angetrieben, wobei das Schraubradgetriebe 212 seinerseits zum Antrieb eines endseitig bevorzugt konischen und längsgeriffelten Abtriebszapfens 220 dient, auf dem ein Wischerarm 222 der Wischeranlage 202 des Kraftfahrzeugs drehfest angeordnet ist. Das Schraubradgetriebe 212 umfasst im Wesentlichen eine endseitig an einer Rotorwelle 214 des EC-Motors 210 ausgebildete Schnecke 216, die im permanenten Eingriff mit einem Schraubrad 218 steht. Das Getriebegehäuse 206 verfügt bevorzugt unterseitig über einen Kunststoff-
Getriebedeckel 230. An dem im Übrigen bevorzugt mit einem metallischen Werkstoff hergestellten Getriebegehäuse 206 ist ein kegelstumpfförmiger Lagerabschnitt 234 zur drehbeweglichen Lagerung des Abtriebszapfens 220 ausgeformt, während an dem Kunststoff-Getriebedeckel 230 ein elektrischer Anschlussste- cker 236 bzw. Kundenstecker zur Einbindung des Wischerdirektantriebs in das
Bordnetz eines Kraftfahrzeugs bevorzugt integral ausgebildet ist.
Das Getriebegehäuse 206 kann zum Beispiel nach Art eines Aluminiumgussteils gefertigt sein. Das Motorgehäuse 204 ist vorzugsweise als tiefgezogenes, metal- lisches Blechteil ausgeführt, während der Kunststoff-Getriebedeckel 230 bevor- zugt mit einem thermoplastischen und ggfls. faserverstärkten Kunststoff im Wege des Spritzgießverfahrens hergestellt ist.
Fig. 5 zeigt den Wischerdirektantrieb 200 von Fig. 4, bei dem gemäß einer Aus- führungsform die Rotorwelle 214 des in dem Motorgehäuse 204 aufgenommenen
EC-Motors 210 entsprechend zur ersten Ausführungsform wiederum beidseits der Schnecke 216 in einer ersten und einer zweiten Lagerstelle 240, 242 drehbar im Getriebegehäuse 206 gelagert ist. Die erste Lagerstelle 240 ist vorzugsweise zur Umsetzung einer Fest-Los-Lagerung der Rotorwelle 214 erneut als ein Fest- lager 244 ausgebildet und bei der zweiten, vom Motorgehäuse 204 wegweisenden Lagerstelle 242 handelt es sich um ein Loslager 246.
An einem von der Schnecke 216 wegweisenden freien Endabschnitt 250 der Rotorwelle 214 ist bevorzugt ein mit mehreren Permanentmagneten 252 ausgerüs- tetes Blechpaket 254 drehfest angeordnet, das koaxial von einem Stator 262 mit einer Statorwicklung 264 umgeben ist. Die elektrische Verschaltung der, hier der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten, einzelnen Spulen der Statorwicklung 264 erfolgt vorzugsweise durch eine Verschalteplatte 266. Das Blechpaket 254 und die Rotorwelle 214 bilden illustrativ wieder einen Innen- rotor aus, während der Stator 262 wieder einen Außenstator ausbildet.
Zur Erfassung der aktuellen Rotorlage bzw. der jeweiligen Drehposition der Rotorwelle 24 ist bevorzugt auf dieser ein ringförmiger Permanentmagnet 270 im Bereich der ersten Lagerstelle 240 drehfest angeordnet, der mit einem hier nicht sichtbaren (vgl. insb. Fig. 6) Rotorlagesensor einer hier gleichfalls verdeckten
Leiterplatte zur Aufnahme einer Steuerelektronik zusammenwirkt. Im Übrigen folgt der mechanisch-elektrische Aufbau des aus der Schnecke 216 und dem Schraubrad 218 bestehenden Schraubradgetriebes 216 einschließlich des zu dessen Antrieb notwendigen EC-Motors 210 im Wesentlichen der technischen Umsetzung der ersten Ausführungsform des Wischerdirektantriebs 10 von Fig. 1 bis Fig. 3, so dass an dieser Stelle, um inhaltliche Wiederholungen zu vermeiden, insbesondere auf die Beschreibung der Fig. 2 verwiesen sei. Die elektrische An- bindung des am Kunststoff-Getriebedeckel 230 angeformten Anschlusssteckers 236 an eine hier gleichfalls nicht sichtbare Leiterplatte mit der Steuerelektronik erfolgt hier lediglich beispielhaft mittels einer bekannten Schneid-Klemm-
Verbindung 238. Fig. 6 zeigt den Wischerdirektantrieb 200 von Fig. 5, dessen EC-Motor 210 in dem Motorgehäuse 204 untergebracht ist, und dessen mit dem Schraubrad 218 sowie der Schnecke 216 aufgebautes Schraubradgetriebe 212 in dem metalli- sehen Teil des Getriebegehäuse 206 aufgenommen ist, das unterseitig mit dem
Kunststoff-Getriebedeckel 230 verschlossen ist. Die Rotorwelle 214 des EC- Motors 210 ist in den beidseits der Schnecke 216 axial positionierten Lagerstellen 240, 242 innerhalb des Getriebegehäuses 206 drehbar gelagert. Die Rotorla- gedetektion des EC-Motors 210 erfolgt mittels des in axialer Nähe der ersten La- gerstelle 240 auf der Rotorwelle 214 angeordneten ringförmigen Permanentmagneten 270, der mit einem Rotorlagesensor 272 berührungslos zusammenwirkt.
Als wesentlicher Unterschied zur ersten Ausführungsform des Wischerdirektantriebs 10 von Fig. 1 bis Fig. 3 ist bei der hier gezeigten zweiten Ausführungsform des Wischerdirektantriebs 200 eine Leiterplatte 280 mit einer Steuerelektronik
282 zwischen dem Schraubrad 218 und dem am metallischen Getriebegehäuse 206 ausgebildeten Lagerabschnitt 234 positioniert, wobei der Abtriebszapfen 220 innerhalb des Getriebegehäuses 206 zumindest teilweise von der Leiterplatte 280 umgriffen ist und die Leiterplatte 280 parallel beabstandet zum Schraubrad 218 bzw. zu der Längsmittelachse 208 des EC-Motors 210 verläuft. Aufgrund dieser speziellen räumlichen Anordnung der Leiterplatte 280 innerhalb des Getriebegehäuses 206 ist insbesondere eine optimale Entwärmung bzw. Kühlung einer zur direkten Ansteuerung des EC-Motors 210 dienenden Leistungselektronik 284, insbesondere einer B6-Brücke, der Steuerelektronik 282 über den metal- lischen Lagerabschnitt 234 des metallischen Getriebegehäuses 206 gewährleistet. Zugleich ist hierdurch eine einfache und schnelle Montage des Wischerdirektantriebs 200 gegeben.
Auf der Leiterplatte 280 befindet sich bevorzugt ferner ein Abtriebslagesensor 290 zum Erfassen der jeweils aktuellen absoluten Drehposition des Schraubrads
218. Die Signale des Abtriebslagesensors 290 werden vorzugsweise mit Hilfe einer Logikelektronik 286 als ein weiterer Bestandteil der Steuerelektronik 282 er- fasst, verstärkt, ausgewertet und zur Ansteuerung der Leistungselektronik 284 an diese weiter geleitet. Zu diesem Zweck verfügt das Schraubrad 218 über einen Permanentmagneten mit einer geeigneten Anzahl von Polsegmenten. Die elektrisch leitende Anbindung der nicht bezeichneten Spulen der Statorwicklung 264 des EC-Motors 210 an die Steuerelektronik 282 erfolgt beispielsweise über einen mehrpoligen Verbinder 292 in bekannter Schneid-Klemmtechnik, wobei der Verbinder 292 vorzugsweise durch eine tunnelartige bzw. kanalartige Öffnung 294 im Getriebegehäuse 206 bis in das Motorgehäuse 204 hinein greift.
Der Verbinder 292 verfügt vorzugsweise über eine bevorzugt allseitige Isolierung 296 zur zuverlässigen elektrischen Isolation der im Verbinder 292 geführten elektrischen Leiter gegenüber dem umgebenden metallischen Getriebegehäuse 206. Zur weiteren Optimierung der Entwärmung bzw. Kühlung der Steuerelektro- nik 282 kann zwischen der Leistungselektronik 284 und dem Lagerabschnitt 234 des Getriebegehäuses 206 ein wärmeleitfähiges Element 298, insbesondere eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmleitpad, vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche
1 . Wischerdirektantrieb (10, 200) für eine Wischeranlage (12, 202) eines Kraftfahrzeugs, mit einem EC-Motor (20, 210) und einem Schraubradgetriebe (22, 212), wobei der EC-Motor (20, 210) in einem Motorgehäuse (14, 204) und das Schraubradgetriebe (22, 212) in einem Getriebegehäuse (16, 206) angeordnet ist, und wobei das Schraubradgetriebe (22, 212) ein Schraubrad (28, 218) aufweist, das einen Abtriebszapfen (30, 220) zur Befestigung eines Wischerarms (32, 222) der Wischeranlage (12, 202) aufweist und von dem EC-Motor (20, 210) drehend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der EC-Motor (20, 210) eine Rotorwelle (24, 214) aufweist, die zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke (26, 216) versehen ist und an einer ersten und einer zweiten Lagerstelle (40, 42, 240, 242) drehbeweglich gelagert ist, die beidseits der Schnecke (26, 216) innerhalb des Getriebegehäuses (16, 206) angeordnet sind.
2. Wischerdirektantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (24, 214) einen von der Schnecke (26, 216) abgewandten freien Endabschnitt (50, 250) aufweist, an dem ein mit Permanentmagneten (52, 252) versehenes Blechpaket (54, 254) drehfest angeordnet ist, wobei die Schnecke (26, 216) im Eingriff mit dem Schraubrad (28, 218) steht, und wobei das mit Permanentmagneten (52, 252) versehene Blechpaket (54, 254) koaxial von einem im Motorgehäuse (14, 204) aufgenommenen Stator (60, 262) mit einer Statorwicklung (62, 264) umgeben ist.
3. Wischerdirektantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lagerstelle (40, 240) dem Motorgehäuse (14, 204) näher ist als die zweite Lagerstelle (42, 242) und die erste Lagerstelle (40, 240) als ein Festlager (44, 244) und die zweite Lagerstelle (42, 242) als ein Loslager (46, 246) ausgebildet ist. Wischerdirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (74) mit einer Steuerelektronik (76) im Motorgehäuse (14) angeordnet ist, wobei die Leiterplatte (74) senkrecht und mit einem vorgegebenen Abstand (82) axial beabstandet zum freien Endabschnitt (50) der Rotorwelle (24) verläuft.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (74) mit einem Rotorlagesensor (84) versehen ist, der mit einem am freien Endabschnitt (50) der Rotorwelle (24) positionierten Permanentmagneten (84) zur Rotorlagedetektion zusammenwirkt.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (76) einen Abtriebslagesensor (120) zum Erfassen einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens (30) aufweist.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (74) mit einem stegförmigen Träger (1 12) verbunden ist, der durch eine Öffnung (1 14) im Getriebegehäuse (16) durchgreift und ein im Bereich des Schraubrads (28) positioniertes freies Ende (1 18) aufweist, wobei der Abtriebslagesensor (120) am freien Ende (1 18) angeordnet ist und am Schraubrad (28) ein Ringmagnet (122) zum Zusammenwirken mit dem Abtriebslagesensor (120) vorgesehen ist.
Wischerdirektantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (14) ein erstes Gehäuseteil (70) zur Aufnahme des EC-Motors (20) und ein zweites Gehäuseteil (72) für die Steuerelektronik (76) aufweist.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (70, 72) zumindest bereichsweise ein Steckerkörper (78) aus einem Kunststoffmaterial zur thermischen und elektrischen Isolierung vorgesehen ist, wobei der Steckerkörper (78) die Steuerelektronik (76) trägt und einen Anschlussstecker (80) ausbildet.
0. Wischerdirektantrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (14) und das Getriebegehäuse (16) Metall aufweisen, wobei das Motorgehäuse (14) zur Entwärmung der Steuerelektronik (76) und das Getriebegehäuse (16) zur Entwärmung des EC-Motors (20) ausgebildet ist.
1 . Wischerdirektantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterplatte (280) mit einer Steuerelektronik (282) zwischen dem Schraubrad (218) und einem am Getriebegehäuse (206) ausgebildeten Lagerabschnitt (234) des Abtriebszapfens (220) innerhalb des Getriebegehäuses (206) angeordnet ist, wobei der Abtriebszapfen (220) von der Leiterplatte (280) zumindest teilweise umgriffen ist und die Leiterplatte (280) im Wesentlichen parallel zum Schraubrad (218) orientiert ist.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Rotorwelle (214) im Bereich der ersten Lagerstelle (240) ein ringförmiger Permanentmagnet (270) angeordnet ist und die Leiterplatte (280) einen Rotorlagesensor (272) aufweist, der mit dem Permanentmagneten (270) zur Rotorlagedetektion zusammenwirkt.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (282) einen Abtriebslagesensor (290) zum Erfassen einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens (220) aufweist.
Wischerdirektantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (206) einen Kunststoff-Getriebedeckel (230) und einen An schlussstecker (236) aufweist, der elektrisch leitend, insbesondere mittels einer Schneid-Klemmverbindung (238), mit der Leiterplatte (280) verbunden ist.
Wischerdirektantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (16, 206) Metall aufweist und insbesondere nach Art eines Alugussteils ausgebildet ist, und dass das Motorgehäuse (14, 204) Metall aufweist und insbesondere nach Art eines Alugussteils oder eines tiefgezogenen Blechgehäuses ausgebildet ist.
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