WO2017071883A1

WO2017071883A1 - Wischerdirektantrieb

Info

Publication number: WO2017071883A1
Application number: PCT/EP2016/072358
Authority: WO
Inventors: Stephan Kohler; Michel Dietrich; Christian Acker; Peter Bolz
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN108141104A; DE102015220900A1; EP3369160A1; CN108141104B

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.