WO2010034440A1 - Elektromotorsicher hilfsantrieb für fahrzeuge - Google Patents

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WO2010034440A1
WO2010034440A1 PCT/EP2009/006779 EP2009006779W WO2010034440A1 WO 2010034440 A1 WO2010034440 A1 WO 2010034440A1 EP 2009006779 W EP2009006779 W EP 2009006779W WO 2010034440 A1 WO2010034440 A1 WO 2010034440A1
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auxiliary drive
intermediate carrier
drive according
housing
transmission
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Benjamin Dietz
Jörg BÜRKLE
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Valeo Systemes D'essuyage
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electric motor auxiliary drive for vehicles according to the preamble of claim 1.
  • Electromotive auxiliary drives for vehicles are known in various designs and as a rule consist essentially of a transmission, which can be e.g. a worm gear is, as well as from an electric motor flanged to the transmission.
  • the transmission housing is formed, for example, at least in two parts, namely consisting of a first housing part in which the transmission shaft forming the output shaft of the transmission is rotatably mounted in the region of her out of the gear shaft end, as well as from a housing cover designed as a housing part, in which often the transmission shaft is stored with its other end of the shaft in the transmission interior.
  • At least one electronic control unit for controlling the auxiliary drive or the electric motor in the interior of the transmission, in the form of a circuit board or printed circuit board which is equipped with corresponding electrical components.
  • At least one of these devices is a power device (e.g., transistor or MOSFET), is used to directly control the electric motor, and must be appropriately cooled to remove waste heat by dissipating this heat loss through the transmission housing.
  • the electronic control unit on the inside of the housing part designed as a housing cover, for example because of there existing external electrical connections for connecting the auxiliary drive to the vehicle electrical supply and / or control lines and / or for the sake of rational and simplified manufacturing .
  • This arrangement of the control unit on or in the housing cover so far basically requires the production of this housing part of a material with high thermal conductivity, ie made of metal, to ensure the necessary cooling of the control unit, or the heat loss of the electrical control unit or the local power component has to be dissipated relatively costly over the other from a material with high thermal conductivity, ie consisting of metal housing part.
  • the object of the invention is to show an electric motor auxiliary drive which avoids the aforementioned disadvantages and u.a. ensures optimal cooling of the control electronics and their components.
  • an electric motor auxiliary drive according to the patent claim 1 is formed.
  • an intermediate carrier is provided in the housing as an additional structural element, preferably in the region of the transition between a housing part and a housing cover of the transmission housing, that this intermediate carrier consists of a material with a high thermal conductivity, for example of metal, e.g. made of aluminum or an aluminum alloy, that the intermediate carrier is thermally connected to at least one housing part, which also consists of a material with high thermal conductivity, such as metal, and that the intermediate carrier both bearing element for supporting the transmission shaft within the transmission housing, as well as radiator or heat sink for the electronic control unit or its components.
  • the intermediate carrier which is plate-shaped or disk-shaped in a preferred embodiment of the invention is kept clearly oriented at a peripheral region in or on a receptacle of the gear housing and fixed in the gear housing, for example by jamming, caulking, latching, screwing, welding and / or gluing.
  • Fig. 1 in a very schematic representation a partial section through a
  • Transmission housing of an electric motor auxiliary drive for vehicles for example an actuator or a wiper motor of a windshield wiper system together with a partial view of a rotatably mounted in the housing gear shaft with gear wheel;
  • Figure 2 is an enlarged view of the upper in Figure 1 in a plate formed as an intermediate carrier mounted shaft end of the transmission shaft.
  • Fig. 3 is a representation as Figure 2 in a further embodiment of the
  • 1 is the transmission of an otherwise not shown electric motor auxiliary drive, such as an actuator or a wiper motor.
  • the transmission 1 includes i.a. the rotatably mounted in a transmission housing 2 gear shaft 3, which forms the output shaft of the transmission 1 and thus the electromotive auxiliary drive and is led out with its lower shaft end, not shown in the figure 1 from the gear housing 2.
  • a gear 4 is provided, which is designed for example as a worm, for interaction with a worm, not shown, on an output shaft, also not shown, of a flanged to the gear housing 2 electric motor.
  • the gear housing 2 is designed at least in two parts, namely consisting of the housing part 2.1, which is made of a suitable metal, for example of an aluminum alloy by injection molding and in which the - A -
  • Transmission shaft 3 is rotatably mounted in the region of their led out of the gear housing 2 end.
  • the gear housing 2 further comprises a housing cover 2.2, which is made for example of a suitable plastic and the gear housing interior 5 on the open top of the housing part 2.1 tightly seals, with the participation of an arranged between the housing part 2.1 and the housing cover 2.2 annular seal. 6
  • a special feature of the transmission 1 is that arranged in the interior of the gear housing 2 designed as a plate intermediate carrier 7 and clamped at its edge region between the housing part 2.1 and the housing cover 2.2, in such a way that the intermediate carrier 7 not only an exact positioning has the housing part 2.1 and the housing cover 2.2 and also with respect to all other functional elements of the transmission 1.
  • the housing part 2.1 is provided for this purpose at the edge of its upper opening lying inside with an annular step 8, which forms a bearing 8.1 for the peripheral surface of the intermediate carrier 7 and a support 8.2 for the housing cover 2.2 remote from the edge region of the intermediate carrier 7.
  • the housing cover 2.2 is provided at its lower edge in FIG. 1 surrounding the cover opening with an outer step 9, which forms an annular projection 9.1 on the inside which adjoins the top side of the intermediate carrier 7 or on the side there remote from the housing part 2.1 edge region of the intermediate carrier 7 is supported, so that it is clamped at its edge between the system 8.2 and the projection 9.1.
  • the gradation 9 forms a surface 9.2, between which and the opposite ring or face 8.3 of the housing part 2.1, the seal 6 is clamped.
  • the intermediate carrier 7 is made of a material with a high thermal conductivity, ie, for example, of a suitable metal, for example aluminum or an aluminum alloy. As shown in particular in Figure 2, the serves Subcarrier 7 as a bearing element with bearing 10 for supporting the upper end 3.1 of the transmission shaft 3, which is also possible, inter alia, that the intermediate carrier 7 not only has a sufficient thickness and thus strength, but by the systems 8.1 and 8.2 also an exact positioning of the Intermediate carrier 7 is ensured within the transmission housing 2.
  • a printed circuit board 13 is provided parallel to the lid bottom and spaced therefrom, which in a known manner consists of a plate-shaped substrate made of an insulating material, for example of plastic or ceramic, and which has metallization on both its surface sides, is provided, for example, in the form of a metal or copper foil, wherein at least the metallization on the upper side of the printed circuit board 13 remote from the intermediate carrier 7 is structured to form conductor tracks, contact surfaces and / or connection surfaces.
  • the printed circuit board 13 is at this top side with electrical components, in particular also with at least one power semiconductor device 14 controlling the electric motor, not shown, e.g. in the form of a transistor, MOSFET, etc., and forms a control unit 15.
  • the intermediate carrier 7 arranged printed circuit board or board 13 and the top of the intermediate carrier 7, for example, acting as a heat spreader thermal connection or coupling element 16th provided, which in the illustrated embodiment is a substantially plate-shaped molded part made of a heat-conducting material, for example of a compound or plastic, preferably of a permanently elastic compound or plastic containing a high proportion of a filler of at least one material of high thermal conductivity, eg made of metal, carbon nanofibres, etc.
  • the heat-coupling element 16 is pressed against the underside of the board 13 and pressed against the upper side of the intermediate carrier 7 over a large area, so that despite the formation of the housing cover 2.2 made of plastic optimum cooling of the control unit 15 and the at least a power semiconductor device 14 by dissipation of the heat loss through the board 13, the thermal coupling element 16 and the intermediate carrier 7 is achieved at the existing metal housing part 2.1.
  • thermal coupling element 16 For the arrangement of the thermal coupling element 16 is merely to require that this coupling element is as close as possible to the underside of the board 13, where the heat loss generating components are provided on the top of this board. At which area of the upper side of the intermediate carrier 7 the thermal coupling element 16 ultimately rests, plays no role or essentially no role. This makes it possible, while maintaining optimum cooling for all components of the control unit 15, to make the respective circuit board 13 with respect to the placement and arrangement of the components optimally.
  • the control unit 15 it is also possible to optimally execute the control unit 15 with respect to the arrangement of the components on the board 13 for different modes of operation of the electromotive Hilfanthebes, for example, for an auxiliary drive with only one direction rotating gear shaft 3 or for an auxiliary drive with reversing driven gear shaft 3, without that a change and / or adaptation of the structure of the transmission 1 itself is required.
  • the thermal coupling element 16 can be arranged at any desired location on the upper side of the intermediate carrier 7, specifically wherever cooling of an electrical component is required. Furthermore, the use of a plurality of coupling elements 16 for cooling a plurality of components is also possible.
  • the transmission shaft 3 in the intermediate carrier 7, at the side facing the board 13 or adjacent shaft end 3.1 frontally provided by at least one permanent magnet magnet assembly 17, which then with at the Top and / or bottom of the board 13 arranged and responsive to the magnetic field of the magnet assembly 17 sensors 18 and 19 cooperates, for example, for a rotation angle-dependent control of the electric motor in the form that switching off the electric motor and / or switching the direction of rotation Electric motor, etc. when reaching predetermined rotational positions of the transmission shaft 3 done.
  • the magnet arrangement 17 and sensors 18 and 19 can be embodied as a sensor arrangement which detects the absolute rotational position of the transmission shaft 3, with which, inter alia, a substantial simplification of the control unit 15 is possible.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the upper shaft end 3.1 of the transmission shaft 3 is mounted in a bearing bushing 20 forming a sliding bearing which is held in an opening 7.1 of the intermediate carrier 7.
  • the bearing bush 20 consists of a suitable material for plain bearings, for example, a metallic material or plastic. In particular, in the latter case, it is also possible to produce the bearing bush 20 by molding on the intermediate carrier 7.
  • the board 13 can be optimally and freely designed with respect to the arrangement of the components with optimal cooling of the components to be cooled, especially for different modes of operation of the electric motor auxiliary drive.
  • the transmission 1 and the electric motor can thus be used for electric motor auxiliary drives of different operating modes, wherein only the control unit 15 formed by the circuit board 13 and the components is adapted to the respective mode or mode of operation. This results in a significant simplification and cost of storage and / or production.
  • the sensor assembly formed by the sensors 18 and 19 can be provided on the board 13 and formed as such for detecting the absolute angle of rotation of the gear shaft 3.
  • the electrical components and components of the control unit 15 are located in a space which is separated by the intermediate carrier 7 of the remaining interior of the transmission 1 and in particular also by the associated with the interior of the flanged electric motor gear interior. As a result, the electrical components of the control unit 15 by the intermediate carrier 7 against dust and abrasion, especially against coal dust, which originates from the commutator brushes of the electric motor, housed protected.
  • the intermediate carrier 7 is positioned by the systems 8.1 and 8.2 exactly in the housing part 2.1.
  • the fixation of the intermediate carrier 7 takes place by clamping between the housing part 2.1 and the housing cover 2.2.
  • Other types of fixation are possible, for example by screws, locking, caulking, gluing, welding, etc. are possible.
  • the intermediate carrier 7 and / or the bearing bush 20 provided on this intermediate carrier in such a way that it is possible to align the axis of the transmission shaft 3.
  • the bearing bush 20 is designed as an eccentric bush, the then in the opening 7.1 for aligning the axis of the transmission shaft 3 is rotatable and can be fixed after alignment.
  • the subcarrier as a grid-like structure, e.g. as for example plate-like structure of struts and / or with recesses.
  • the intermediate carrier 7 inserted into the gear housing 2 and fixed there, which serves to support the gear shaft 3 and to cool the control unit 15 or the at least one power semiconductor component 14, is a plate.
  • Other forms are possible for this arranged in the transmission housing 2 intermediate carrier.

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Abstract

Elektromotorischer Hilfsantrieb, beispielsweise Stellantrieb oder Wischermotor, mit einem Getriebe (1) mit einer Getriebewelle (3), die mit einem ersten Wellenende (3.1) in einem Innenraum (5) eines Getriebegehäuses (2) gelagert und mit einem zweiten Wellenende aus dem Getriebegehäuse herausgeführt ist, sowie mit einer elektrische Bauelemente (14) aufweisenden elektronischen Steuereinheit (15) im Innenraum des Getriebegehäuses.

Description

Elektromotorsicher Hilfsantrieb für Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb für Fahrzeuge gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.
Elektromotorische Hilfsantriebe für Fahrzeuge, insbesondere auch in Ausbildung als Wischermotor sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt und bestehen in der Regel im Wesentlichen aus einem Getriebe, welches z.B. ein Schneckengetriebe ist, sowie aus einem an dem Getriebe angeflanschten Elektromotor. Das Getriebegehäuse ist beispielsweise wenigstens zweiteilig ausgebildet, und zwar bestehend aus einem ersten Gehäuseteil, in welchem die die Ausgangswelle des Getriebes bildende Getriebewelle im Bereich ihres aus dem Getriebe herausgeführten Wellenende drehbar gelagert ist, sowie aus einem als Gehäusedeckel ausgeführten Gehäuseteil, in welchem vielfach die Getriebewelle mit ihrem anderen Wellenende im Getriebeinnenraum gelagert ist. Weiterhin ist auch bekannt, im Getriebeinnenraum wenigstens eine elektronische Steuereinheit zur Steuerung des Hilfsantriebes bzw. des Elektromotors vorzusehen, und zwar in Form einer Platine oder Leiterplatte, die mit entsprechenden elektrischen Bauelementen bestückt ist. Wenigstens eines dieser Bauelemente ist ein Leistungsbauelement (z.B. Transistor oder MOSFET), dient zur unmittelbaren Steuerung des Elektromotors und muss zum Abführen von Verlustwärme entsprechend gekühlt werden, und zwar durch Abführen dieser Verlustwärme über das Getriebegehäuse.
Vielfach ist es erwünscht, die elektronische Steuereinheit an der Innenseite des als Gehäusedeckel ausgeführten Gehäuseteils vorzusehen, und zwar beispielsweise wegen dort vorhandener äußerer elektrischer Anschlüsse zum Anschließen des Hilfsantriebs an fahrzeugseitige elektrische Versorgungs- und/oder Steuerleitungen und/oder aus Gründen einer rationellen und vereinfachten Fertigung. Diese Anordnung der Steuereinheit am bzw. im Gehäusedeckel erfordert bisher grundsätzlich die Herstellung dieses Gehäuseteils aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, d.h. aus Metall, um die notwendige Kühlung der Steuereinheit sicher zu stellen, oder aber die Verlustwärme der elektrischen Steuereinheit bzw. des dortigen Leistungsbauelementes muss relativ aufwendig über das andere aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, d.h. aus Metall bestehend Gehäuseteil abgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromotorischen Hilfsantrieb aufzuzeigen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und u.a. eine optimale Kühlung der Steuerelektronik und deren Bauteile sicherstellt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elektromotorischer Hilfsantrieb entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.
Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass im Gehäuse als zusätzliches Konstruktionselement ein Zwischenträger vorgesehen ist, und zwar bevorzugt im Bereich des Übergangs zwischen einem Gehäuseteil und einem Gehäusedeckel des Getriebegehäuses, dass dieser Zwischenträger aus einem Material mit hohem Wärmeleitwert besteht, beispielsweise aus Metall, z.B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, dass der Zwischenträger thermisch mit wenigstens einem Gehäuseteil verbunden ist, welches ebenfalls aus einem Material mit hohem Wärmeleitwert besteht, beispielsweise aus Metall, und dass der Zwischenträger sowohl Lagerelement zur Lagerung der Getriebewelle innerhalb des Getriebegehäuses, als auch Kühler oder Wärmesenke für die elektronische Steuereinheit bzw. deren Bauteile ist.
Der Zwischenträger, der bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung platten- oder scheibenförmig ausgebildet ist, ist an einem Umfangsbereich in oder an einer Aufnahme des Getriebegehäuses eindeutig orientiert gehalten und im Getriebegehäuse fixiert, und zwar beispielsweise durch Verklemmen, Verstemmen, Verrasten, Verschrauben, Verschweißen und/oder Verkleben.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in sehr schematischer Darstellung einen Teilschnitt durch ein
Getriebegehäuse eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Fahrzeuge, beispielsweise eines Stellantriebs oder eines Wischermotors einer Scheibenwischanlage zusammen mit einer Teildarstellung einer im Gehäuse drehbar gelagerten Getriebewelle mit Getrieberad;
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung das in der Figur 1 obere in einem als Platte ausgebildeten Zwischenträger gelagerte Wellenende der Getriebewelle;
Fig. 3 eine Darstellung wie Figur 2 bei einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung.
In den Figuren ist 1 das Getriebe eines ansonsten nicht näher dargestellten elektromotorischen Hilfsantriebs, beispielsweise eines Stellantriebs oder eines Wischermotors. Das Getriebe 1 umfasst u.a. die in einem Getriebegehäuse 2 drehbar gelagerte Getriebewelle 3, die die Ausgangswelle des Getriebes 1 und damit des elektromotorischen Hilfsantriebes bildet und mit ihrem in der Figur 1 nicht dargestellten unteren Wellenende aus dem Getriebegehäuse 2 herausgeführt ist.
Auf der Getriebewelle 3 ist ein Getrieberad 4 vorgesehen, welches beispielsweise als Schneckenrad ausgeführt ist, und zwar für ein Zusammenwirken mit einer nicht dargestellten Schnecke an einer ebenfalls nicht dargestellten Ausgangswelle eines an das Getriebegehäuse 2 angeflanschten Elektromotors.
Das Getriebegehäuse 2 ist wenigstens zweiteilig ausgeführt, und zwar bestehend aus dem Gehäuseteil 2.1 , welches aus einem geeigneten Metall, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung durch Spritzgießen hergestellt ist und in welchem die - A -
Getriebewelle 3 im Bereich ihres aus dem Getriebegehäuse 2 herausgeführten Endes drehbar gelagert ist. Das Getriebegehäuse 2 umfasst weiterhin einen Gehäusedeckel 2.2, der beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff gefertigt ist und den Getriebegehäuseinnenraum 5 an der offenen Oberseite des Gehäuseteils 2.1 dicht verschließt, und zwar unter Mitwirkung einer zwischen dem Gehäuseteil 2.1 und dem Gehäusedeckel 2.2 angeordneten ringförmigen Dichtung 6.
Eine Besonderheit des Getriebes 1 besteht darin, dass im Inneren des Getriebegehäuses 2 ein als Platte ausgebildeter Zwischenträger 7 angeordnet und an seinem Randbereich zwischen dem Gehäuseteil 2.1 und dem Gehäusedeckel 2.2 eingespannt ist, und zwar derart, dass der Zwischenträger 7 eine exakte Positionierung nicht nur gegenüber dem Gehäuseteil 2.1 und dem Gehäusedeckel 2.2 sowie auch gegenüber allen anderen Funktionselementen des Getriebes 1 aufweist. Das Gehäuseteil 2.1 ist hierfür am Rand seiner oberen Öffnung innen liegend mit einer ringförmigen Abstufung 8 versehen, die eine Anlage 8.1 für die Umfangsfläche des Zwischenträgers 7 sowie eine Auflage 8.2 für den dem Gehäusedeckel 2.2 abgewandten Randbereich des Zwischenträgers 7 bildet.
Komplementär zu der Abstufung 8 ist der Gehäusedeckel 2.2 an seinem in der Figur 1 unteren, die Deckelöffnung umgebenden Rand mit einer außen liegenden Abstufung 9 versehen, die innen liegend einen ringartigen Vorsprung 9.1 bildet, der sich an der Oberseite des Zwischenträgers 7 bzw. an dem dortigen dem Gehäuseteil 2.1 abgewandten Randbereich des Zwischenträgers 7 abstützt, so dass er an seinem Rand zwischen der Anlage 8.2 und dem Vorsprung 9.1 eingespannt ist. Weiterhin bildet die Abstufung 9 eine Fläche 9.2, zwischen der und der gegenüberliegenden Ring- oder Stirnfläche 8.3 des Gehäuseteils 2.1 die Dichtung 6 eingespannt ist.
Der Zwischenträger 7 besteht aus einem Material mit hohem Wärmeleitwert, d.h. z.B. aus einem geeigneten Metall, beispielsweise aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung. Wie insbesondere auch in der Figur 2 dargestellt ist, dient der Zwischenträger 7 als Lagerelement mit Lager 10 zur Lagerung des oberen Endes 3.1 der Getriebewelle 3, was u.a. auch dadurch möglich ist, dass der Zwischenträger 7 nicht nur eine ausreichende Dicke und damit Festigkeit besitzt, sondern durch die Anlagen 8.1 und 8.2 auch eine exakte Positionierung des Zwischenträgers 7 innerhalb des Getriebegehäuses 2 gewährleistet ist.
Bei der speziell in der Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist das als Gleitlager für das Wellenende 3.1 ausgebildete Lager 10 im Zwischenträger 7 dadurch gebildet, dass das Material des Zwischenträgers 7 im Bereich einer Öffnung 11 durch bleibendes oder plastisches Verformen, beispielsweise durch Tiefziehen oder Prägen in einen eine Lagerschale bildenden domartigen Abschnitt 12 verformt ist, in dem das sich verjüngende Wellenende 3.1 der Getriebewelle 3 drehbar gelagert ist.
An der Innenseite des Gehäusedeckels 2.2 ist parallel zum Deckelboden und von diesem beabstandet eine Leiterplatte 13 vorgesehen, die in bekannter Weise aus einem plattenförmigen Substrat aus einem isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff oder aus Keramik besteht und die an ihren beiden Oberflächenseiten mit jeweils einer Metallisierung, beispielsweise in Form einer Metall- oder Kupferfolie versehen ist, wobei zumindest die Metallisierung an der dem Zwischenträger 7 abgewandten Oberseite der Leiterplatte 13 zur Bildung von Leiterbahnen, Kontakt- und/oder Anschlussflächen strukturiert ist. Die Leiterplatte 13 ist an dieser Oberseite mit elektrischen Bauelementen, insbesondere auch mit wenigstens einem den nicht dargestellten Elektromotor steuernden Leistungs- Halbleiterbauelement 14, z.B. in Form eines Transistors, MOSFET usw. bestückt und bildet eine Steuereinheit 15.
Zur Ableitung der Verlustwärme der elektrischen Bauteile und insbesondere des Leistungs-Halbleiterbauelementes 14 ist zwischen der Unterseite der parallel oder im Wesentlichen parallel zum Zwischenträger 7 angeordnete Leiterplatte oder Platine 13 und der Oberseite des Zwischenträgers 7 ein z.B. auch als Wärmespreizer wirkendes thermisches Verbindungs- oder Koppelelement 16 vorgesehen, welches bei der dargestellten Ausführungsform ein im wesentlichen plattenförmiges Formteil aus einem Wärme gut leitenden Material ist, beispielsweise aus einem Compound oder Kunststoff, vorzugsweise aus einem dauerelastischen Compound oder Kunststoff, der einen hohen Anteil eines Füllers aus wenigstens einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit enthält, z.B. aus Metall, Carbon-Nanofasern usw. Das Wärme-Koppelelement 16 liegt großflächig angepresst gegen die Unterseite der Platine 13 und gegen die Oberseite des Zwischenträgers 7 an, so dass trotz Ausbildung des Gehäusedeckels 2.2 aus Kunststoff eine optimale Kühlung der Steuereinheit 15 bzw. des wenigstens einen Leistungs-Halbleiterbauelementes 14 durch Ableitung der Verlustwärme über die Platine 13, das thermische Koppelelement 16 und den Zwischenträger 7 an das aus Metall bestehende Gehäuseteil 2.1 erreicht wird.
Für die Anordnung des thermischen Koppelelements 16 ist lediglich zu fordern, dass sich dieses Koppelelement möglichst genau dort an der Unterseite der Platine 13 befindet, wo an der Oberseite dieser Platine die Verlustwärme erzeugenden Bauelemente vorgesehen sind. An welchem Bereich der Oberseite des Zwischenträgers 7 das thermische Koppelelement 16 letztlich anliegt, spielt keine Rolle oder im Wesentlichen keine Rolle. Hierdurch ist es unter Beibehaltung einer optimalen Kühlung für sämtliche Bauelemente der Steuereinheit 15 möglich, die jeweilige Leiterplatte 13 hinsichtlich der Bestückung und Anordnung der Bauelemente optimal zu gestalten. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuereinheit 15 hinsichtlich der Anordnung der Bauelemente auf der Platine 13 für unterschiedliche Betriebsweisen des elektromotorischen Hilfsanthebes, beispielsweise für einen Hilfsantrieb mit nur in einer Richtung umlaufender Getriebewelle 3 oder für einen Hilfsantrieb mit reversierend angetriebener Getriebewelle 3 optimal auszuführen, ohne dass eine Änderung und/oder Anpassung des Aufbaus des Getriebe 1 selbst erforderlich ist. Das thermische Koppelelement 16 kann an beliebiger Stelle an der Oberseite des Zwischenträgers 7 angeordnet werden, und zwar immer dort, wo eine Kühlung eines elektrischen Bauelementes erforderlich ist. Weiterhin ist auch die Verwendung von mehreren Koppelelementen 16 zur Kühlung mehrerer Bauelemente möglich. Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist es bei der Lagerung der Getriebewelle 3 in dem Zwischenträger 7 weiterhin möglich, an dem der Platine 13 zugewandten bzw. benachbarten Wellenende 3.1 stirnseitig eine von wenigstens einem Permanentmagneten gebildete Magnetanordnung 17 vorzusehen, die dann mit an der Oberseite und/oder Unterseite der Platine 13 angeordneten und auf das Magnetfeld der Magnetanordnung 17 ansprechenden Sensoren 18 bzw. 19 zusammenwirkt, und zwar beispielsweise für eine drehwinkelabhängige Steuerung des Elektromotors in der Form, dass ein Abschalten des Elektromotors und/oder ein Umschalten der Drehrichtung des Elektromotors usw. bei Erreichen vorgegebener Drehstellungen der Getriebewelle 3 erfolgen. Durch die Anordnung an der Stirnseite des Wellenendes 3.1 können die Magnetanordnung 17 und Sensoren 18 und 19 als eine die absolute Drehstellung der Getriebewelle 3 erfassende Sensoranordnung ausgebildet sein, womit u.a. eine wesentliche Vereinfachung der Steuereinheit 15 möglich ist.
Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der das obere Wellenende 3.1 der Getriebewelle 3 in einer ein Gleitlager bildenden Lagerbuchse 20 gelagert ist, die in einer Öffnung 7.1 des Zwischenträgers 7 gehalten ist. Die Lagerbuchse 20 besteht aus einem für Gleitlager geeigneten Material, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder aus Kunststoff. Insbesondere im letzten Fall besteht auch die Möglichkeit, die Lagerbuchse 20 durch Anformen am Zwischenträger 7 herzustellen.
Die wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildung können, wie folgt, zusammengefasst werden:
> Ohne Änderung des grundsätzlichen Aufbaus des Getriebes 1 kann bei optimaler Kühlung der zu kühlenden Bauelemente der Steuereinheit 15 die Platine 13 hinsichtlich der Anordnung der Bauelemente optimal und frei gestaltet werden, insbesondere auch für unterschiedliche Betriebsweisen des elektromotorischen Hilfsantriebs. > Das Getriebe 1 und der in Elektromotor sind somit für elektromotorische Hilfsantriebe unterschiedlichster Betriebsart verwendbar, wobei lediglich die von der Platine 13 und dem Bauelementen gebildete Steuereinheit 15 an die jeweilige Betriebsart oder Betriebsweise angepasst wird. Hierdurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Lagerhaltung und/oder Herstellung.
> Da das der Platine 13 benachbarte Wellenende 3.1 für die stirnseitige Befestigung der Magnetanordnung 17 freiliegt, kann die von den Sensoren 18 und 19 gebildete Sensoranordnung an der Platine 13 vorgesehen und als solche für die Erfassung des absoluten Winkels der Drehbewegung der Getriebewelle 3 ausgebildet werden.
> Mit dem Zwischenträger 7 ist trotz der Herstellung des Gehäusedeckels 2.2 aus Kunststoff eine optimale Kühlung der Bauelemente der Steuereinheit 15 gewährleistet.
> Die elektrischen Komponenten und Bauteile der Steuereinheit 15 befinden sich in einem Raum, der durch den Zwischenträger 7 von dem restlichen Innenraum des Getriebes 1 und dabei insbesondere auch von dem mit dem Innenraum des angeflanschten Elektromotors in Verbindung stehenden Getriebeinnenraum getrennt ist. Hierdurch sind die elektrischen Bauelemente der Steuereinheit 15 durch den Zwischenträger 7 gegenüber Staub und Abrieb, insbesondere auch gegenüber Kohlenstaub, der von den Kommutator-Bürsten des Elektromotors herrührt, geschützt untergebracht.
> Der Zwischenträger 7 ist durch die Anlagen 8.1 und 8.2 exakt in dem Gehäuseteil 2.1 positioniert. Bei der beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Fixierung des Zwischenträgers 7 durch Verklemmen zwischen dem Gehäuseteil 2.1 und dem Gehäusedeckel 2.2. Auch andere Arten der Fixierung sind möglich, beispielsweise durch Schrauben, Verrasten, Verstemmen, Verkleben, Verschweißen usw. sind möglich.
> Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Zwischenträger 7 und/oder die an diesem Zwischenträger vorgesehene Lagerbuchse 20 so auszubilden, dass ein Ausrichten der Achse der Getriebewelle 3 möglich ist. Hierfür ist beispielsweise die Lagerbuchse 20 als Exzenterbuchse ausgeführt, die dann in der Öffnung 7.1 zum Ausrichten der Achse der Getriebewelle 3 drehbar und nach dem Ausrichten fixierbar ist.
> Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Zwischenträger als gitterartige Struktur auszubilden, z.B. als beispielsweise plattenartige Struktur aus Streben und/oder mit Aussparungen.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass der in das Getriebegehäuse 2 eingesetzte und dort fixierte Zwischenträger 7, der zur Lagerung der Getriebewelle 3 und zur Kühlung der Steuereinheit 15 bzw. des dortigen wenigstens einen Leistungs-Halbleiterbauelementes 14 dient, eine Platte ist. Auch andere Formen sind für diesen im Getriebegehäuse 2 angeordneten Zwischenträger möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotorischer Hilfsantrieb, beispielsweise Stellantrieb oder Wischermotor, mit einem Getriebe (1) mit einer Getriebewelle (3), die mit einem ersten Wellenende (3.1) in einem Innenraum (5) eines Getriebegehäuses (2) gelagert und mit einem zweiten Wellenende aus dem Getriebegehäuse (3) herausgeführt ist, sowie mit einer elektrische Bauelemente (14) aufweisenden elektronischen Steuereinheit (15) im Innenraum (5) des Getriebegehäuses (2), gekennzeichnet, durch einen Zwischenträger (7) aus einem Material mit hoher Festigkeit und/oder mit hohem Wärmeleitwert der (Zwischenträger) zumindest teilweise im Innenraum (5) des Getriebegehäuses (2) angeordnet ist und zur Lagerung des ersten Wellenendes (3.1) und/oder als Kühlelement zum Kühlen der Steuereinheit (15) oder zumindest eines dortigen Bauelementes (14) dient, wobei der Zwischenträger (7) mechanisch und/oder thermisch mit wenigstens einem aus einem Material mit hoher Festigkeit und/oder mit hohem Wärmeleitwert hergestellten Teil (2.1) des Getriebegehäuses (2) verbunden ist.
2. Hilfsantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (2) wenigstens zweiteilig ausgebildet ist.
3. Hilfsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (2) zumindest aus einem ersten, aus dem Material mit hoher Festigkeit und/oder mit hohem Wärmeleitwert gefertigten Gehäuseteil (2.1) sowie aus einem zweiten als Gehäusedeckel ausgeführten und beispielsweise aus Kunststoff gefertigten Gehäuseteil (2.2) besteht.
4. Hilfsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) am Übergang zwischen diesen Gehäuseteilen (2.1 , 2.2) und/oder mit Abstand von einem Boden des zweiten Gehäuseteils (2.2) vorgesehen ist.
5. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mit hoher Festigkeit und/oder mit hohem Wärmeleitwert Metall, beispielsweise Stahl, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.
6. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) in das Getriebegehäuse eingesetzt, dort durch Anlagen (8.1 , 8.2) exakt positioniert angeordnet sowie fixiert ist, z.B. durch Verklemmen, Verrasten, Verschrauben, Verstemmen, Verschweißen und/oder Verkleben.
7. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) abgedichtet zwischen Gehäuseteilen des Getriebegehäuses gehalten ist, z.B. durch Verklemmen, Verrasten, Verschrauben, Verstemmen, Verschweißen und/oder Verkleben.
8. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zwischenträger (7) plattenförmig oder als platten- und/oder gitterartige Struktur ausgebildet ist.
9. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (15) von einer mit Bauelementen (14) bestückten Leiterplatte oder Platine (13) gebildet ist, und dass die Platine oder zumindest ein zu kühlendes Bauelement (14) thermisch unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über wenigstens ein thermisches Koppelelement (16) mit dem Zwischenträger (7) verbunden ist.
10. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (15) in einem Teilraum des Innenraums (5) des Getriebegehäuses (2), beispielsweise in einem in dem zweiten Gehäuseteil (2.2) ausgebildeten Teilraum untergebracht ist, der durch den Zwischenträger (7) von dem restlichen Innenraum (5) des Getriebegehäuses (2) getrennt ist.
11. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung des ersten Wellenendes (3.1) im Zwischenträger (7) ein Lager (10) oder eine Lagerbuchse (12, 20) vorgesehen sind.
12. Hilfsantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse einstückig mit dem Zwischenträger (7) ausgebildet ist, beispielsweise durch plastisches oder bleibendes Verformen des Materials des Zwischenträgers (7).
13. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (20) in eine Öffnung (7.1) des Zwischenträgers (7) eingesetzt und/oder an den Zwischenträger (7) angeformt ist.
14. Hilfsantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Wellenende (3.1) eine von wenigstens einem Permanentmagneten gebildete Magnetanordnung (17) vorgesehen ist, die mit einer diesem Wellenende (3.1) axial gegenüber liegenden Sensoranordnung (18, 19) zusammenwirkt.
15. Hilfsantrieb nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (18, 19) an der dem ersten Wellenende (3.1) benachbarten Steuereinheit (15) oder an einer Platine (13) dieser Steuereinheit (15) vorgesehen ist.
16. Hilfsantrieb nach einem der Ansprüche 2 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (3) im Bereich ihres aus dem Getriebegehäuse (2) herausgeführten zweiten Wellenendes im ersten Gehäuseteil (2.1) drehbar gelagert ist
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