Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 und dabei insbesondere auf einen Wischerantrieb bzw. Scheibenwischermotor.

Elektromotorische Hilfsantriebe für Fahrzeuge sind u.a. als Stellantriebe für unterschiedliche Anwendungen, insbesondere aber auch als Wischerantrieb oder - motor bekannt und bestehen grundsätzlich aus einem Elektromotor mit nachgeschaltetem bzw. angeflanschtem Getriebe, welches die Ausgangswelle des Hilfsantriebes bildet. Bekannt sind elektromotorische Hilfsantriebe, bei denen im Antriebsstrang zwischen dem Elektromotor bzw. der Welle des Elektromotors und der Ausgangswelle eine nach Art eines Schneckengetriebes ausgebildete Übersetzungs- oder Getriebestufe vorgesehen ist.

Bekannt ist weiterhin, Wischerantriebe oder -motoren so auszubilden, dass bei aktiviertem Antrieb die Abtriebs- oder Ausgangswelle des Getriebes reversierend, d.h. periodisch in unterschiedlichen Drehrichtungen angetrieben wird, und zwar entweder durch entsprechende Steuerung des Elektromotors mit einer elektrischen oder elektronischen Motorsteuerung des Hilfsantrieb oder durch entsprechende Ausbildung des Getriebes oder einer Getriebestufe als Koppelgetriebe (DE 101 49 218 A1 ). Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromotorischen Hilfsantrieb aufzuzeigen, der bei kompakter Bauweise und verbesserter Energieeffizienz ein erhöhtes Drehmoment an seiner Abtriebs- oder Ausgangswelle bereitstellt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein elektromotorischer Hilfsantrieb entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet.

Der erfindungsgemäße Hilfsantrieb ist beispielsweise ein Wischerantrieb oder - motor und dabei bevorzugt ein reversierender Wischerantrieb bzw. -motor. Durch die im Antriebsstrang zusätzlich vorgesehene und Getriebegehäuse untergebrachte zweite Übersetzungs- oder Getriebestufe ergibt sich u.a. die Möglichkeit, ein erhöhtes Drehmoment an der Ausgangswelle des Hilfsantriebes bereitzustellen und/oder die Selbsthemmung des Getriebes, insbesondere auch bei Ausbildung der ersten Getriebestufe als schneckengetriebeartige Getriebestufe wesentlich zu verbessern.

Eine ausreichend hohe Selbsthemmung des Getriebes ist u.a. bei Ausbildung des Hilfsantriebes als Wischerantrieb oder -motor notwendig oder zumindest zweckmäßig, um zu vermeiden, dass ein beispielsweise in der Parkstellung befindlicher Wischarm bei hoher Fahrgeschwindigkeit oder in Autowaschanlagen durch angetriebene Reinigungselemente aus seiner Parkstellung weggedrückt und beschädigt wird.

Durch die zusätzliche zweite Getriebestufe ergibt sich weiterhin eine Verbesserung der Energieeffizienz, und zwar durch Erweiterung des Beschleunigungs- und Abbremsfensters des Elektromotors bei elektrisch gesteuerter reversierender Ausbildung des Hilfsantriebs.

Die zusätzliche zweite Getriebestufe, die als zahnradgetriebeartige Getriebestufe ausgeführt ist, kann zusammen mit den Getriebeelementen der ersten Getriebestufe in einer kompakten Bauweise realisiert werden, sodass das Getriebe insgesamt klein und kompakt baut und sich von Getrieben herkömmlicher elektromotorischer Hilfsantriebe, die nur eine von einem Schneckengetriebe gebildeten Getriebestufe aufweisen, in Bezug auf die Baugröße nur unwesentlich unterscheidet.

Das Drehmoment an der Ausgangswelle ist an die jeweiligen Bedürfnissen anpassbar, und zwar ohne Änderung des Getriebes und ohne Änderung des grundsätzlichen Aufbaus des Elektromotors. Die Anpassung erfolgt, sofern notwendig, durch Verwendung unterschiedlicher Motorkomponenten (wie Anker, Statormagnete bzw. Poltopf usw.). Durch die Anpassung besteht die Möglichkeit, den Wischerantrieb oder -motor in einer Scheibenwischanlage entweder zum direkten Antrieb eines Wischhebels oder Wischarms oder aber zum Antrieb von zwei Wischhebeln oder Wischarmen über eine zusätzliche Getriebeanordnung (z.B. Hebelgetriebe) zu verwenden.

Die Getriebeelemente der zusätzlichen zweiten Getriebestufe, aber auch des Getriebes insgesamt können kostengünstig als einfache Bauteile gefertigt werden.

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 eine Draufsicht auf die Rückseite eines als Wischerantrieb oder -motor ausgebildeten elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung die wesentlichen Elemente des Wischerantriebs; - A -

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich Figur 1 , jedoch bei abgenommenem

Getriebegehäusedeckel;

Fig. 4 einen Schnitt entsprechend der Linie I - I der Figur 3; Fig. 5 in vereinfachter Darstellung die wesentlichen Elemente eines

Wischerantriebs oder- motors gemäß einer weiteren Ausfϋhrungsform der

Erfindung; Fig. 6 einen Schnitt entsprechend der Linie A - A der Figur 5.

Der in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete elektromotorische Wischerantrieb umfasst in an sich bekannter Weise einen Elektromotor 2 und ein Getriebe 3. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet die Abtriebs- oder Ausgangswelle 4 des Getriebes 3 die Wischerwelle, auf der der in der Figur 1 angedeutete Wischarm 5 für ein nicht dargestelltes Wischblatt einer Scheibenwischanlage beispielsweise für eine Fahrzeugheckscheibe in geeigneter Weise befestigt ist.

Der Wischerantrieb 1 ist als elektrisch gesteuerter reversierender Antrieb ausgebildet, d.h. als Antrieb, bei dem während des Betriebes durch eine gesteuerte periodische Änderung der Drehrichtung des Elektromotors 2 die Ausgangswelle 4 und der dortige Wischarm 5 periodisch über einen dem Wischwinkel der Scheibenwischanlage entsprechenden Winkelbereich α hin- und hergeschwenkt werden.

Der Elektromotor 2 umfasst u.a. eine in einem kappenartigen Motorgehäuse 6 mit einem Ende drehbar gelagerte Ankerwelle 7, auf der der Motoranker 8 sowie ein mit Bürsten an einer Bürstenplatte 9 zusammenwirkender Kommutator 10 vorgesehen sind. Mit ihren anderen Ende reicht die Ankerwelle 5 in das Getriebegehäuse 11 des Getriebes 3 hinein und ist in diesem Gehäuse drehbar gelagert, und zwar am Übergang zwischen dem Motorgehäuse 6 und dem Getriebegehäuse 11 , d.h. dort, wo das Motorgehäuse 6 am Getriebegehäuse 11 angeflanscht ist. Das Getriebegehäuse 11 , welches ebenso wie das Motorgehäuse 6 aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist, ist wannenartig ausgebildet, und zwar im Wesentlichen bestehend aus einem Gehäuseboden 11.1 und einer den Innenraum des Getriebegehäuses 11 umschließenden Umfangswand 11.2 mit Flanschabschnitt 11.3 zum Anflanschen des Motorgehäuses 6.

Auf einer in dem Getriebegehäuse 11 aufgenommenen Teillänge ist die Ankerwelle 7 als Schnecke 7.1 ausgebildet, die mit der Verzahnung 12.1 eines Schneckenoder Getrieberades 12 zusammenwirkt, welches (Getrieberad) zusammen mit der Schnecke 7.1 eine erste Übersetzungs- und Getriebestufe 13 im Inneren des Getriebegehäuses 11 bildet. Das Getrieberad 12 ist auf einer Welle 14 angeordnet, die in einem Lagerabschnitt 11.1.1 am Gehäuseboden 11.1 mit einem Gleitlager 14.1 frei drehbar gelagert ist, und zwar um eine Achse senkrecht zur Achse der Ankerwelle 7 und parallel zur Achse der Ausgangswelle 4.

Auf der dem Gehäuseboden 11.1 abgewandten Seite des Getrieberads 12 ist ein weiteres als Zahnrad ausgebildetes Getrieberad 15 vorgesehen, und zwar achsgleich mit der Achse des Getrieberades 12. Das Getrieberad 15, welches einen gegenüber dem Getrieberad 12 reduzierten Außendurchmesser aufweist, ist antriebsmäßig mit dem Getrieberad 12 verbunden, beispielsweise sind die Getrieberäder 12 und 15 einstückig aus einem geeigneten Werkstoff, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff oder aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt.

Auf der Ausgangswelle 4, die ebenfalls am Gehäuseboden 11.1 bzw. an einem dortigen Lagerabschnitt 11.1.2 mittels Gleitlager 4.1 dreh- bzw. schwenkbar gelagert ist, ist im Inneren des Gehäuses 11 ein mit dem Getrieberad 15 zusammenwirkendes Zahnrad- oder Getrieberadsegment 16 vorgesehen, dessen Verzahnung 16.1 in die Verzahnung 15.1 des Getrieberades 15 eingreift. Das Getrieberad 15 und das Getrieberadsegment 16 bilden eine zweite zusätzliche Übersetzungs- und Getriebestufe 17. Das Getrieberadsegment 16 besitzt zwei in etwa radial zur Achse der Ausgangswelle 4 orientierte Flächen 18, deren Winkelabstand gleich oder etwas größer als der Wischwinkel α ist. Die Anordnung des Getriebesegmentes 16 innerhalb des Getriebegehäuses 11 ist so getroffen, dass die Flächen 18 jeweils gegen eine Gegenfläche innerhalb des Getriebegehäuses 11 , d.h. bei der dargestellten Ausführungsform gegen ein an der Innenfläche der Gehäuseumfangswand 11.2 vorgesehenes Gummipuffer 19 zur Anlage kommen, falls aufgrund einer Störung in der elektronischen Steuerung des Elektromotors 2 oder Motorsteuerung 2.1 , die in der Figur 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet ist, ein Umschalten der Drehrichtung des Elektromotors 2 bei Erreichen einer der beiden den Wischwinkel α definierenden Winkelendstellungen nicht erfolgt.

Die Übersetzung der Getriebestufe 17 ist durch entsprechende Wahl der wirksamen Radien des Getrieberades 15 und des Getriebesegmentes 16 so gewählt, dass die Übersetzung kleiner als Eins ist, d.h. eine Drehbewegung des Getrieberades 15 um einen Drehwinkel zu einer Dreh- oder Schwenkbewegung des Getriebesegmentes 16 mit einem kleineren Drehwinkel führt. Bei der dargestellten Ausführungsform beträgt das Übersetzungsverhältnis der zusätzlichen Getriebestufe 17 etwa 0,6 und 0,7.

Die gemeinsame Achse der beiden Getrieberäder 12 und 15 und die Achse der Ausgangswelle 4 liegen in einer gemeinsamen Ebene E. Die Achse der Ankerwelle 7 und damit auch die Achse der Schnecke 7.1 sind senkrecht zu dieser Ebene E orientiert.

Im fertig montiertem Zustand des Wischerantriebs 1 ist das Getriebegehäuse 11 an seiner offenen Seite durch einen Deckel 20 dicht verschlossen. An der Innenseite dieses Deckels ist die Steuerelektronik oder Motorsteuerung 2.1 zur Steuerung des Elektromotors 2, insbesondere auch zur Steuerung der reversierenden Drehbewegung des Elektromotors 2 bzw. der Ankerwelle 7 durch Umpolen der am Elektromotor 2 anliegenden Gleichspannung vorgesehen. Mit wenigstens einem Sensor der Motorsteuerung 2.1 werden die Drehstellung des Getrieberades 15 und damit die Dreh- oder Schwenkstellung der Ausgangswelle 4 überwacht und zumindest das Umschalten der Drehrichtung des Elektromotors 2 jeweils bei Erreichen der Endpositionen des Wischwinkels α veranlasst. Bei der dargestellten Ausführungsform ist am Getrieberad 15 ein als Permanentmagnet ausgebildeter Positionsmagnet 21 vorgesehen, der mit einem auf das Magnetfeld dieses Magneten ansprechenden Sensor, beispielsweise Hallsensor der Motorsteuerung 2.1 zusammenwirkt. An der Außenseite des Deckels 20 ist ein Mehrfachanschluss oder -Stecker 22 vorgesehen, und zwar zum Anschließen des Wischerantriebs 1 an fahrzeugseitige elektrische Versorgungs- und Steuerleitungen.

Die Figuren 5 und 6 zeigen als weitere Ausführungsform einen Wischerantrieb 1a, von dem lediglich die wesentlichen Funktionselemente darstellt sind, nämlich u.a. die Ankerwelle 7 mit Motoranker 8 und Kommutator 9 und die an der Ankerwelle 7 ausgebildete Schnecke 7.1 , welche zusammen mit dem Schnecken- oder Getrieberad 12a die erste Getriebestufe 13a bildet. Das Getriebe 3a des Wischerantriebs 1a unterscheidet sich von dem Getriebe 3 im Wesentlichen dadurch, dass das Getrieberad 12a der ersten Getriebestufe 13a an seinem mit der Schnecke 7.1 zusammenwirkenden Abschnitt 12a.1 bzw. an der dortigen Verzahnung als Getrieberadsegment ausgeführt ist und zugleich Bestandteil der zweiten Getriebestufe 17a ist, d.h. mit einem als Getrieberadsegment ausgebildeten Abschnitt 12a.2 bzw. mit einer dortigen zweiten Verzahnung mit der Verzahnung 16.1 des Getrieberadsegmentes 16 an der Ausgangswelle 4 zusammenwirkt. Das Zahnrad oder Getrieberad 15 ist somit entfallen.

Die segmentförmigen Abschnitte 12a.1 und 12a.2 liegen sich bezogen auf die Achse des Getrieberades 12a diametral gegenüber. Weiterhin liegen die Abschnitte 12a.1 und 12a.2 bei der dargestellten Ausführungsform mit ihren senkrecht zur Achse des Getrieberades 12a orientierten Stirnseiten in gemeinsamen Ebenen. Der Radius des Abschnitts 12a.1 bzw. der dortigen Verzahnung ist größer als der Radius des Abschnitts 12a.2 bzw. der dortigen Verzahnung. Durch die Verwendung des Getrieberades 12a wird eine weitere Reduzierung des Bauraumes oder -volumens für das Getriebe 3a erreicht, insbesondere auch in der Achsrichtung der Ausgangswelle 4.

Der Vorteil des Wischerantriebs 1 bzw. 1a mit der zusätzlichen Übersetzungs- oder Getriebestufe 17 bzw. 17a sind bei kompakter Bauweise und reduziertem Bauraum für das Getriebe 3 bzw. 3a u.a.:

> Durch die zusätzliche Übersetzungs- oder Getriebestufe 17 bzw. 17a ergibt sich bei gleichem Drehmoment des Elektromotors 2 im Vergleich zu Wischerantrieben, die zusätzliche Übersetzungs- oder Getriebestufe 17 nicht aufweisen, ein erhöhtes Drehmoment an der Ausgangswelle 4.

> Durch die Anordnung der Ankerwelle 7 bzw. des die Schnecke 7.1 bildenden Abschnitts dieser Ankerwelle zwischen dem Getrieberad 12 bzw. 12a und der Ausgangswelle 4 bzw. dem am Getriebegehäuseboden 11.1 gebildeten Lagerabschnitt 11.1.2 sowie durch die Ausbildung des an der Ausgangswelle 4 vorgesehenen Getriebeelementes 16 als Zahnradsegment ergibt sich für das Getriebe 3 bzw. 3a trotz der zusätzlichen Getriebestufe 17 bzw. 17a eine äußerst kompakte Bauweise mit kleinem Bauraum.

> Die Anordnung des Getrieberadsegmentes 16 in der Weise, dass es bei dem Getriebe 3 das größere Getrieberad 12 teilweise überlappt (Figuren 3 und 4), sowie die spezielle Ausbildung des Getrieberad 12a und der Wegfall des Getrieberades 15 bei dem Getriebes 3a tragen entscheidend zur Reduzierung der Baugröße des Getriebes 3 bzw. 3a bei.

> Durch die zusätzliche Getriebestufe 17 bzw. 17a wird weiterhin die Selbsthemmung der Ausgangswelle 4 verbessert.

> Die Getrieberäder oder -elemente 12, 12a 15 und 16 können als relativ einfache Bauteile preiswert gefertigt werden.

Die Erfindung wurde vorstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird. So wurde vorstehend davon ausgegangen, dass die Ausgangswelle 4 des Wischerantriebs als Wischerwelle dient, an der unmittelbar der Wischarm 5 einer Scheibenwischanlage befestigt ist. Selbstverständlich ist der Wischerantrieb 1 auch bei Scheibenwischanlagen verwendbar, bei denen die Ausgangswelle 4 über beispielsweise ein Hebelgetriebe antriebsmäßig mit einem oder aber mehreren Wischarmen einer Scheibenwischanlage verbunden ist.

Bezugszeichenliste

1 , 1a Wischerantrieb

2 Elektromotor

2.1 Motorsteuerung

3, 3a Getriebe

4 Ausgangswelle des Getriebes 3

4.1 Gleitlager

5 Wischarm

6 Motorgehäuse

7 Ankerwelle

7.1 Schnecke

8 Motoranker

9 Bürstenplatte

10 Kommutator

11 Getriebegehäuse

11.1 Boden des Getriebegehäuses 11

11.1.1 Lagerabschnitt für zusätzliche Welle 14

11.2 Umfangswand des schalenartigen Getriebegehäuses

11.1.2 Lagerabschnitt für Ausgangswelle 4

11.2.1 Flansch

12, 12a Getrieberad

12.1 Verzahnung

12a.1 , 12a.2 Abschnitt des Getrieberades 12a

13, 13a Getriebestufe

14 Welle

14.1 Gleitlager

15 Getrieberad

15.1 Verzahnung

16 Getrieberadsegment

16.1 Verzahnung

17, 17a Getriebestufe 18 Stirnfläche

19 Gummipuffer

20 Gehäusedeckel

21 Positionsmagnet

22 Mehrfachanschluss bzw. Mehrfachanschlussstecker am

Deckel 20 α Dreh- oder Schwenkwinkel der Ausgangswelle 4

E Ebene der Achsen der Wellen 4 und 14