-
Die Erfindung betrifft einen Scheibenwischerantrieb mit einem Elektromotor und einem Steuergerät, wobei der Elektromotor mittels eines Getriebes mit einer Abtriebswelle für einen Scheibenwischerarm gekoppelt ist.
-
Stand der Technik
-
In der
DE 10 2006 061 632 A1 ist ein Scheibenwischerantrieb mit einem Antriebsmotor und einer Wischerwelle, die über ein Getriebe mit der Motorwelle gekoppelt ist, gezeigt. Das Getriebe weist einen Spindeltrieb auf, der über ein Kraftübertragungsgestänge mit der Wischerwelle verbunden ist. Um ein exaktes Verfahren des Scheibenwischarms zu gewährleisten, ist der Spindeltrieb in einem engen Toleranzfenster mit aufwändiger Fertigungstechnologie hergestellt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Scheibenwischerantrieb zur Verfügung zu stellen.
-
Die Aufgabe wird durch einen Scheibenwischerantrieb gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein Scheibenwischerantrieb dadurch besonders kostengünstig herstellbar ist, dass ein Elektromotor, der den Scheibenwischer antreibt und mittels eines Getriebes mit der Abtriebswelle für einen Scheibenwischerarm gekoppelt ist, als Linearmotor ausgebildet ist. Der Linearmotor weist dabei eine Antriebsstange auf, die mit dem Getriebe verbunden ist.
-
Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Getriebe des Scheibenwischerantriebs einfach und kompakt ausgebildet ist, sodass der Bauraumbedarf des Scheibenwischerantriebs besonders gering ist und ein exaktes Verfahren des Scheibenwischerarms ermöglicht wird.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebe mittels eines Bolzens mit der Antriebsstange verbunden, wobei der Bolzen in einem Langloch eines Hebels des Getriebes beweglich geführt ist und der Hebel drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass das Getriebe nur wenige Komponenten aufweist und somit kostengünstig herstellbar ist.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Getriebe an der Antriebsstange eine Zahnstange und die Abtriebswelle eine Verzahnung auf, in die die Zahnstange der Antriebsstange eingreift und damit eine translatorische Verschiebung der Antriebsstange in eine Rotation umwandelt. Dies hat den Vorteil, dass der Linearmotor entsprechend dem Bauraumbedarf in einem Kraftfahrzeug so um die Abtriebswelle angeordnet sein kann, dass er im Kraftfahrzeug bauraumgünstig verbaut werden kann.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist an einer zur Zahnstange gegenüberliegenden Seite der Antriebsstange eine Führungsrolle angeordnet, um ein seitliches Ausweichen der Antriebsstange zu vermeiden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Antriebsstange auch bei hoher Last, beispielsweise bei einem Blockieren eines Wischerarms, nicht von der Verzahnung der Abtriebswelle abrutscht.
-
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebe als Hebelgetriebe ausgebildet, das wenigstens zwei miteinander verbundene Gelenkhebel aufweist, wobei ein erster Gelenkhebel mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist. Ein zweiter Gelenkhebel ist mittels des Bolzens mit der Antriebsstange verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die translatorische Bewegung spielfrei an der Abtriebswelle in eine Rotation umgewandelt werden kann.
-
In einer Ausführungsform steht der zweite Gelenkhebel des Hebelgetriebes in einer Parkposition des Scheibenwischerarms orthogonal zur Antriebsstange. Auf diese Weise wird in der Parkposition eine Selbsthemmung des Scheibenwischerantriebs gewährleistet.
-
In einer Ausführungsform ist der Elektromotor mit einem Steuergerät, das eine Positionsbestimmungseinrichtung aufweist, verbunden. Dabei umfasst die Positionsbestimmungseinrichtung einen Sensor, um die Winkelposition der Abtriebswelle zu ermitteln. Dies hat den Vorteil, dass dem Steuergerät eine Information über die Position des Scheibenwischerarms zur Verfügung gestellt werden kann.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 und 2 schematische Schnittansichten durch einen Scheibenwischerantrieb gemäß einer ersten Ausführungsform;
-
3 eine Seitenansicht eines Scheibenwischerantriebs gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
4 und 5 Seitenansichten in unterschiedlichen Stellungen eines Scheibenwischerantriebs gemäß einer dritten Ausführungsform.
-
1 und 2 zeigen Schnittansichten durch einen Scheibenwischerantrieb 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die beiden Schnittebenen verlaufen entlang der Verschiebeachse eines Linearmotors 1, wobei die Schnittansicht der 1 vertikal durch den Linearmotor 1 und in 2 horizontal verläuft. Der Scheibenwischerantrieb 100 umfasst den Linearmotor 1, der mittels eines Getriebes 3 mit der Abtriebswelle 18 verbunden ist. Der Linearmotor 1 ist in einem Gehäuse 20 angeordnet, wobei die aus dem Gehäuse 20 ragende Antriebsstange 2 am Gehäuse 20 durch zwei Manschetten 13, 15 gegenüber dem Gehäuse 20 abgedichtet ist. Das Gehäuse kann je nach Ausbildung des Scheibenwischerantriebs ein- oder auch mehrteilig ausgeführt sein. Der Linearmotor 1 umfasst in seinem Primärteil eine Mehrzahl von Spulen 10, die die Antriebsstange 2 umfassen. Die Antriebsstange 2 weist im Sekundärteil des Linearmotors 1 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 12 auf, die in einem Verschiebebereich der Antriebsstange 2 angeordnet sind. Der Primärteil ist über einen Luftspalt 11 vom Sekundärteil des Linearmotors 1 getrennt. An einer oberen Seite der Antriebsstange 2 ist eine Zahnstange 16 für das Getriebe 3 angeordnet. Auf der der Zahnstange 16 gegenüberliegenden Seite der Antriebsstange 2 ist auf der Höhe der Abtriebswelle 18 eine Führungsrolle 14 angeordnet.
-
Die Abtriebswelle 18 umfasst in wenigstens einem Teilbereich ihrer Umfangsfläche eine Verzahnung 17, die in die Zahnstange 16 der Abtriebsstange 2 eingreift. Die Abtriebswelle 18 ist mit Hilfe des Lagers 19 gelagert. Ferner weist die Abtriebswelle 18 einen Befestigungsbereich 25, sowie ein Gewinde 26 auf, um einen nicht dargestellten Scheibenwischerarm an der Abtriebswelle 18 zu befestigen. Auf der zum Gewinde 26 gegenüberliegenden axialen Endfläche der Abtriebswelle 18 ist eine Positionsbestimmungseinrichtung 23 mit einem Sensor 22 angeordnet. Sowohl die Positionsbestimmungseinrichtung 23, als auch der Linearmotor 1 sind mit einem Steuergerät 21 verbunden.
-
Um die Abtriebswelle 18 anzutreiben, wird in den Spulen 10 ein wechselndes Magnetfeld aufgebaut, um die schichtartig aneinandergereihten Permanentmagneten 12 der Antriebsstange 2 in eine translatorische Bewegung zu versetzen. Durch das anliegende Magnetfeld wird auf die Permanentmagneten 12 eine Kraft ausgeübt, die diese über die Antriebsstange 2 an die Zahnstange 16 übertragen und damit durch den Zahneingriff der Verzahnung 17 an der Abtriebswelle 18 ein Drehmoment hervorrufen. Die Verschiebung der Abtriebsstange 2 wird hierbei genutzt, um die translatorische Verschiebung in eine Rotation der Abtriebswelle 18 umzuwandeln. Die durch den Zahneingriff quer zur Verschieberichtung der Antriebsstange 2 auftretenden Kräfte werden durch die Führungsrolle 14 aufgenommen, um ein Abrutschen der Zahnstange 16 von der Abtriebswelle 18 zu verhindern. Durch den Aufbau mittels eines Linearmotors 1 und der Verzahnung 17 an der Abtriebswelle 18, die einen Außendurchmesser von etwa 12 bis 16 Millimeter umfasst, kann ein kompakter Scheibenwischerantrieb 100 zur Verfügung gestellt werden.
-
Um sowohl die Kraft, als auch die Geschwindigkeit der Verschiebung der Antriebsstange 2 zu steuern, ist der Linearmotor 1 mit dem Steuergerät 21 verbunden. Das Steuergerät 21 ist dabei ausgelegt, ein Signal der geregelten Pulsweitenmodulation (GPWM) abzugeben, um so kostengünstig und einfach die Bestromung der Spulen 10 des Linearmotors 1 variabel verändern zu können.
-
Ferner ist das Steuergerät 21 ausgelegt, die Position und/oder die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 18 mittels der Positionsbestimmungseinrichtung 23 zu bestimmen. Der Sensor 22 der Positionsbestimmungseinrichtung 23 ist dabei ausgelegt, den Drehwinkel und/oder die Endpositionen der Abtriebswelle 18 zu ermitteln. Des Weiteren weist das Steuergerät 21 einen Speicher 24 auf, der unterschiedliche Endpositionen abhängig vom Fahrzeugtyp speichern kann. Ferner können im Speicher 24 weitere Parameter, wie ein Wischwinkel, die Verfahrgeschwindigkeit, eine Blockiererkennung oder eine erweiterte Parkposition, abgelegt sein. Der Speicher 24 des Steuergeräts 21 kann hierfür für jeden Fahrzeugtyp neu beschrieben werden. Auf diese Weise kann der Scheibenwischerantrieb in unterschiedlichen Fahrzeugen eingesetzt werden, ohne dass die Mechanik bzw. das Getriebe des Scheibenwischerantriebs an den Fahrzeugtyp angepasst werden muss. Alternativ kann der Sensor 22 auch im Bereich der Antriebsstange 2 so angeordnet sein, dass der Sensor 22 die translatorische Verschiebung der Antriebsstange 2 erfasst und die Positionsbestimmungseinrichtung 23 die Winkelposition und/oder die Endposition der Abtriebswelle 18 aus dem Signal des Sensors 22 ermittelt. Das Steuergerät 21 steuert den Linearmotor 1 in Abhängigkeit von der Position des Scheibenwischerarms und der angeforderten Verfahrgeschwindigkeit des Scheibenwischerarms.
-
Ferner ist der Scheibenwischerantrieb 100 mit dem Steuergerät 21 ausgelegt, im für Scheibenwischer typischen Master-Salve-Betrieb eingesetzt zu werden, wobei der Master oder Slave im Speicher 24 festlegbar ist, um den Scheibenwischerantrieb in Gegenlaufsystemen zu integrieren.
-
3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Scheibenwischerantriebs 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im Folgenden werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen benannt.
-
Der in 3 dargestellte Linearmotor 1 entspricht dem in 1 gezeigten Linearmotor 1 und ist über die Antriebsstange 2 mit einem Getriebe 4 verbunden, das einen Hebel 33 aufweist, der drehfest mit einem ersten Ende der Abtriebswelle 18 verbunden ist. Ferner weist der Hebel 33 an einem zweiten Ende ein Langloch 32 auf, dessen Umfangsfläche als Gleitfläche 31 dient. In das Langloch 32 greift ein Bolzen 30 ein, der mit der Antriebsstange 2 verbunden ist.
-
Verschiebt der Linearmotor 1 die Antriebsstange 2, wird mittels des Hebels 33 die translatorische Verschiebung der Antriebsstange 2 in eine Drehbewegung an der Abtriebswelle 18 umgewandelt. Während der Verschiebung der Antriebsstange 2 pendelt der Bolzen 30 im Langloch 32 und gleitet entlang der Gleitflächen 31 des Langlochs 32. Die Gleitflächen 31 dienen dabei zur Kraftübertragung auf den Bolzen 30. Die Reversierung des Linearmotors 1 erfolgt dabei durch eine Veränderung des Magnetfelds und damit durch eine Veränderung der Bestromung der Wicklungen 10 des Linearmotors 1.
-
4 und 5 zeigen Seitenansichten in unterschiedlichen Stellungen eines Scheibenwischerantriebs 300 gemäß einer dritten Ausführungsform. Dabei ist in 4 der Scheibenwischerantrieb 300 in einer ersten Position und in 5 in einer Parkposition dargestellt. Der Scheibenwischerantrieb 300 weist dabei einen Linearmotor 6 auf, der eine erhöhte Anzahl von Permanentmagneten 120 und Wicklungen 101 aufweist. Der allgemeine Aufbau entspricht jedoch dem in 1 gezeigten Linearmotor 1. Der Linearmotor 6 ist dabei mittels eines Getriebes 5 mit der Abtriebswelle 18 verbunden. Das Getriebe 5 ist dabei als Hebelgetriebe ausgebildet, das wenigstens zwei Getriebehebel 41, 42 aufweist. Die beiden Getriebehebel 41, 42 sind mittels eines Gelenkbolzens 40 miteinander verbunden. Der erste Gelenkhebel 41 ist dabei an einem ersten Ende drehfest mit der Abtriebswelle 18 verbunden. Der zweite Gelenkhebel 42 ist an einem ersten Ende mit dem Gelenkbolzen 40 mit einem zweiten Ende des ersten Gelenkhebels 41 und an einem zweiten Ende mittels des Bolzens 30 mit der Antriebsstange 2 verbunden. Wird die Antriebsstange 2 translatorisch zum Primärteil des Linearmotors 6 verschoben, so wandelt das Getriebe 5 mit Hilfe der beiden Gelenkhebel 41, 42 die translatorische Verschiebung in eine Rotation an der Abtriebswelle 18 um.
-
Wird die Verschiebung der Antriebsstange 2 bis in die in 5 dargestellte Position fortgeführt, so hat der Scheibenwischerantrieb 300 die Parkposition erreicht. Die Parkposition zeichnet sich dadurch aus, dass in dieser Position der Scheibenwischerantrieb 300 eine Selbsthemmung aufweist, die benötigt wird, um ein Verstellen des Scheibenwischerantriebs 300 durch das Einbringen eines Drehmoments an der Abtriebswelle 18 in den Scheibenwischerantrieb 300 zu verhindern. Dies erfolgt dadurch, dass bei einem Einbringen eines Drehmoments in die Abtriebswelle 18 der zweite Gelenkhebel 42 senkrecht zur translatorischen Verschiebebewegung des Linearantriebs 6 steht und somit keine Kräfte aus der Abtriebswelle 18 in die Verschieberichtung wirken können. Die Ausrichtung des ersten Gelenkhebels 41 zur Antriebsstange 2 des Linearmotors 6 ist dabei frei. In der gezeigten Ausführungsform ist jedoch der erste Gelenkhebel 41 parallel zur Antriebsstrange 2 ausgerichtet. In den weiteren möglichen Getriebestellungen des Getriebes 5 herrscht jedoch keine Selbsthemmung vor, sodass nur die in 5 gezeigte Position für eine Parkposition des Scheibenwischerantriebs 300 geeignet ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006061632 A1 [0002]