技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于机动车的刮水器设备的刮水器
直接驱动器，该刮水器直接驱动器具有EC-
马达和螺旋
齿轮传动装置，其中所述EC-马达被布置在马达壳体中并且所述
螺旋齿轮传动装置被布置在传动装置壳体中，并且其中所述螺旋
齿轮传动装置具有螺旋齿轮，所述螺旋齿轮具有用于固定刮水器设备的刮水器臂的
输出轴颈并能够由所述EC-马达旋转地驱动。
背景技术
[0002] 由美国
专利6,944,906 B2已知了一种用于具有无电刷的或
电子换向的直流马达的机动车的刮水器设备的刮水器的刮水器直接驱动器。在本
说明书的进一步过程中，这种无电刷的或电子换向的直流马达由缩写EC-马达（电子换向的马达）连续地指代。
[0003] 在这种预先已知的刮水器直接驱动器的情况下，
转子轴的支承至少部分地在配属于EC-马达的马达壳体内进行，并且EC-马达本身被实施为外转子马达。此外，借助于构造耗费的行星齿轮传动装置来适配EC-马达在运行中必要的转速和转矩。
发明内容
[0004] 本发明涉及一种用于机动车的刮水器设备的刮水器直接驱动器，该刮水器直接驱动器具有EC-马达和螺旋齿轮传动装置，其中所述EC-马达被布置在马达壳体中并且所述螺旋齿轮传动装置被布置在传动装置壳体中，并且其中所述螺旋齿轮传动装置具有螺旋齿轮，所述螺旋齿轮具有用于固定刮水器设备的刮水器臂的输出轴颈并能够由所述EC-马达旋转地驱动。EC-马达具有转子轴，该转子轴至少区段地设有
蜗杆并且以可旋转移动的方式被支承在第一和第二
轴承位置上，所述第一和第二轴承位置在蜗杆的两侧被布置在传动装置壳体内。
[0005] 因此，在同时抗弯的并且关于螺旋齿轮来使EC-马达的转子轴的稳定的支承的情况下，得到了刮水器直接驱动器的尤其紧凑的构造。此外，通过在传动装置壳体内对蜗杆进行精确的、双侧的支承，降低了运行中的噪音产生以及减少了传动装置磨损。此外，通过EC-马达的使用得到了刮水器直接驱动器的低维护和低噪音的运行。此外，与换向器马达相比，在EC-马达中省去了相应换向器的电刷火花，这导致刮水器直接驱动器的电磁兼容性的改善。换向器尤其本身就是独立的噪音源，该噪音源在EC-马达中被省去。
[0006] 优选地，转子轴具有背向蜗杆的自由的端部区段，设有
永磁体的叠片组抗扭转地被布置在所述端部区段上，其中所述蜗杆与螺旋齿轮嵌接，并且其中所述设有永磁体的叠片组由容纳在马达壳体中的具有
定子绕组的定子以同轴的方式包围。
[0007] 由此与使用换向器马达相比，显着改善了将线圈绕组中释放的废热排出到马达壳体中并由此改善了刮水器直接驱动器的热平衡(Wärmehaushalt)。
[0008] 优选地，第一轴承位置比第二轴承位置更靠近马达壳体，并且第一轴承位置被构造为
固定轴承并且第二轴承位置被构造为
浮动轴承。
[0009] 由此可以实现所谓的固定-浮动-支承，并且避免了在刮水器直接驱动器中由于
热膨胀效应的机械应
力。此外，可以省去在转子轴的背向蜗杆的自由的端部区段的区域中使用
支撑轴承或其它所必须的第三轴承位置。
[0010] 在第一种实施方式中，
电路板与控制电子器件一起被布置在马达壳体中，其中
电路板垂直地并且以与转子轴的自由的端部区段轴向隔开的预先给定的距离延伸。
[0011] 因此，可以实现控制电子器件的改进的
散热。在此，控制电子器件包括用于内部
进程控制的逻辑电子器件和用于直接操控定子绕组的功率电子器件。
[0012] 优选地，电路板设有转子位置
传感器，该转子
位置传感器与
定位在转子轴的自由的端部区段上的永磁体共同作用以进行转子位置探测。
[0013] 因此，可以实现EC-马达的电子以及以非
接触的方式且因此无磨损的换向。
[0014] 优选地，控制电子器件具有用于检测输出轴颈的当前的旋转位置的输出位置传感器。
[0015] 作为由此引起的纯粹的电子耦合的结果，可以实现至少两个刮水片的精确的空间协调尤其用于避免碰撞，所述刮水片相应地借助于根据本发明的刮水器直接驱动器来驱动。此外，可以实现对刮水区的限制，该刮水区通过借助于刮水器直接驱动器而被置于运动中的至少一个刮水片扫过。输出位置传感器的
分辨率能力和测量
精度必要时可以根据输出轴的不同旋转
角度范围而变化。
[0016] 优选地，电路板与接片状的
支架连接，所述接片状的支架穿过所述传动装置壳体中的开口并且具有定位在所述螺旋齿轮的区域的自由的端部，其中所述输出位置传感器被布置所述自由的端部上并且在所述螺旋齿轮上设置了环形磁体用于与所述输出位置传感器共同作用。
[0017] 因此，能够以简单的方式和方法获取输出轴颈的相应当前的旋转位置。
[0018] 优选地，马达壳体具有用于容纳EC-马达的第一壳体部件和用于控制电子器件的第二壳体部件。
[0019] 因此，可以实现EC-马达和控制电子器件的彼此独立的冷却。
[0020] 根据另一个设计方案，在第一和第二壳体部件之间至少局部地设置由塑料材料制成的插头体以用于热的和电的隔离，其中所述插头体承载所述控制电子器件并且构造连接插头。
[0021] 由于同时作为插头体构造的第三壳体部件的多重功能性，得到了结构上尤其简单的构造。
[0022] 优选地，马达壳体和传动装置壳体具有金属，其中马达壳体被构造用于降温控制电子器件并且传动装置壳体被构造用于降温EC-马达。
[0023] 因此，可以实现控制电子器件和EC-马达、尤其定子关于此的改善的降温。在此，马达壳体可以例如被实施为
铝铸盖、铝板盖、
钢盖或板盖并且传动装置壳体被例如以实心的铝铸件的形式实施。
[0024] 在第二种实施方式中，螺旋齿轮与输出轴颈的被构造在传动装置壳体上的轴承区段之间的电路板与控制电子器件被布置在所述传动装置壳体内，其中所述输出轴颈至少部分地被电路板包围并且电路板基本上被定向为平行于螺旋齿轮。
[0025] 由此可以实现位于电路板上的控制电子器件的构造空间的小型化以及散热的优化。控制电子设备又包括逻辑电子器件和功率电子器件。
[0026] 优选地，环形的永磁体在第一轴承位置的区域中被布置转子轴上，并且电路板具有转子位置传感器，该转子位置传感器与永磁体共同作用以进行转子位置探测。
[0027] 由此，可以实现EC-马达的电子换向。
[0028] 优选地，控制电子器件具有用于检测输出轴颈的当前的旋转位置的输出位置传感器。
[0029] 由此，可以实现相应地借助根据本发明的刮水器直接驱动器来驱动例如至少两个刮水片的可靠的空间上的协调。此外，可以限制各个刮水片的刮水区。
[0030] 优选地，传动装置壳体具有塑料传动装置盖和连接插头，其以导电的方式尤其借助于切割-夹紧连接部与所述电路板连接。
[0031] 因此，可以实现将刮水器直接驱动器容易地以插入的方式集成到机动车的电的车载
电网中。
[0032] 优选地，传动装置壳体具有金属并且特别是以铝铸件的方式构造而成，并且马达壳体具有金属并且尤其以铝铸件或深拉的板式壳体的方式构造而成。
[0033] 因此，可以实现控制电子器件和EC-马达、尤其定子关于此的改善的降温。
附图说明
[0034] 在接下来的描述中借助于附图中所示出的
实施例来更详细地解释本发明。相同的或者相同作用的构件在此设有相同的附图标记，并且各自仅描述一次。其中：图1示出了刮水器直接驱动器的第一种实施方式的侧视图，
图2示出了沿图1的剖面线II-II的刮水器直接驱动器的纵剖面的俯视图，图3示出了沿图2的剖面线III-III的刮水器直接驱动器的纵剖面的俯视图，图4示出了刮水器直接驱动器的第二种实施方式的俯视图，
图5示出了图4的刮水器直接驱动器的纵剖面的俯视图，以及
图6示出了沿图5的剖面线VI-VI的刮水器直接驱动器的横截面。
具体实施方式
[0035] 图1示出了用于机动车的刮水器设备12的刮水器直接驱动器10，该刮水器直接驱动器具有优选基本上柱状的马达壳体14，传动装置壳体16优选在轴向上连接到该马达壳体上。根据一种实施方式，无电刷的或电子换向的直流马达，也就是 EC-马达20位于马达壳体14中，并且在传动装置壳体16中安置有用于转速适配或用于转矩提高的螺旋齿轮传动装置
22。 EC-马达20旋转地驱动螺旋齿轮传动装置 22，其中螺旋齿轮传动装置 22本身用于尤其以振荡-枢转的方式驱动输出轴颈30，机动车的刮水器设备12的刮水器臂32被固定（festsetzen）在该输出轴颈上。
[0036] 图2示出了图1的刮水器直接驱动器10，其EC-马达20优选被构造为与纵向中
心轴线18
旋转对称并且具有基本上柱状的转子轴24，该转子轴至少局部地设有蜗杆26。蜗杆26与螺旋齿轮28持续地嵌接并且与其共同形成用于驱动输出轴颈30的螺旋齿轮传动装置22。
[0037] 根据一种实施方式，转子轴24在蜗杆26的两侧在第一和第二轴承位置40，42中可旋转地被支承在传动装置壳体16中。第一轴承位置40图解地在轴向上比第二轴承位置42更靠近马达壳体14，其中第一轴承位置40优选地被构造为固定轴承44并且与马达壳体14远离指向的第二轴承位置42被构造为浮动轴承46，从而确保转子轴24的固定-浮动-支承。两个轴向彼此隔开的轴承位置40、42优选被实施为
滚动轴承、尤其
滚珠轴承。
[0038] 在转子轴24的与蜗杆26远离指向的自由的端部区段50上优选以抗扭转的方式布置配备有永磁体52的叠片组54，并且该叠片组与转子轴24一起示例性地形成内转子。在确保为了附图的更清楚起见而未示出的环形间隙的情况下，优选基本上柱状的叠片组54以已知的方式由具有定子绕组62的近似空心柱状的定子60同轴地包围，其中定子60示例性地构造外定子。定子绕组62包括为了附图的更清楚起见而未示出的多个线圈，所述线圈被以合适的方式彼此电连接以构造定子绕组62。
[0039] 马达壳体14包括优选用于容纳EC-马达20的第一壳体部件70和用于具有控制电子器件76的电路板74的第二壳体部件72，其中在第一壳体部件70和第二壳体部件72之间至少局部地设置有具有以集成到其上的方式构造的连接插头80或用于将刮水器直接驱动器10电地集成到机动车的车载电网中的用户插头的插头体78。例如近似圆形的电路板74优选垂直地并且以由于构造空间的原因与转子轴24的自由的端部区段50的优选尽可能小的轴向距离82来隔开地布置在马达壳体14的第二壳体部件72内。
[0040] 根据一种实施方式，电路板74尤其具有电子的转子位置传感器84，该转子位置传感器与定位在转子轴24的自由的端部区段50上的永磁体86共同作用以进行转子位置探测，以便因此能够进行所期望的EC-马达20的电子换向。在此，转子位置传感器84的电
信号借助于优选数字构造的逻辑电子器件88或调节电子器件进行检测、放大、分析并且该
电信号被输送至功率电子器件90、尤其呈所谓的B6-电桥的形式以对定子绕组62进行直接的电子的操控。定子绕组62的线圈和电路板74之间的电连接在此示例性地借助于连接板92来实现，其中定子绕组62与连接板92或电路板74之间的电接触例如能够通过切割-夹紧-连接部和/或钎焊连接部来实现。
[0041] 传动装置壳体16与第一壳体部件70共同作用优选有助于由EC-马达20释放的损失热的优化的散热（Wärmeabfuhr），并且为了此目的优选用金属材料制成、尤其以铝铸件的方式。同样优选用金属材料制成的马达壳体14可以是例如实心的铝铸件或深拉的板式壳体，其中马达壳体14的两个壳体部件70、72被构造用于控制电子器件74的尽可能有效的降温或冷却。
[0042] 尤其，第二壳体部件72的圆环形的盖面102的优选盆形的、朝EC-马达的方向上指向的凹部100在基本上圆周上有助于降温，这是因为该凹部100的圆形的底面104在理想情况下整面地贴靠在功率电子器件90上。为了进一步优化热传递可以在功率电子器件90与凹部100的底面104之间设置提高导
热能力的、尤其良好的导热能力的和补偿微小的表面不平度或粗糙度的元件106，尤其导热膏、导热垫或必要时与冷却体组合的类似元件。
[0043] 此外，马达壳体14的两个壳体部件70，72通过同样体现为马达壳体14的组件的插头体78彼此以热学上极其有效的方式进行隔离，使得EC-马达20的废热基本上仅通过与传动装置壳体16连接的第一壳体部件70而被排出到刮水器直接驱动器10的外部的环境上并且不会对首先负责控制电子器件的冷却的第二壳体部件72的加热作出贡献。此外，电路板74的向后的布置允许刮水器直接驱动器10的非常简单的和快速的组装。由于与无电刷的EC-马达20连接的马达壳体14的大部分的金属构造，此外得到了刮水器直接驱动器10的高的电磁兼容性。
[0044] 图3示出了具有传动装置壳体16以及在轴向上连接至其上的具有纵向中心轴线18的马达壳体14的图2的刮水器直接驱动器10，该马达壳体本身构造有两个壳体部件70、72以及被布置在其间的插头体78。螺旋齿轮28与构造在其上的输出轴颈30一起可旋转地被容纳在传动装置壳体16中。具有圆形的底面104的盆形的凹部100位于马达壳体14的第二壳体部件72的向后的盖面102中。电路板74与尤其位于其上的功率电子器件90一起被布置在第二壳体部件72内，其中, 在能导热的元件106的优选的中间连接的情况下，第二壳体部件72的柱状的凹部100的底面104在理想情况中以整面的方式贴靠在功率电子器件90上。
[0045] 用于操控和/或调节在此被掩盖的EC-马达的电路板74优选借助于（插头）连接器110或具有多个以虚线指示的、成角度的（压入）销124的销板条，例如以切割-夹紧连接的方式，与接片状的或舌状的支架112导电地连接。优选几乎垂直于电路板74布置的支架112以大致与纵向中心轴线18平行隔开的方式进行延伸并在此穿过传动装置壳体16内的开口114直至嵌入到其内部空间116中。与第二壳体部件72或电路板74远离指向的支架112在螺旋齿轮28的区域中具有自由的端部118，在所述端部上布置有输出位置传感器120，该输出位置传感器通过与设置在螺旋齿轮28上的环形磁体122共同作用以用于以非接触的方式检测输出轴30的相应当前的绝对的旋转位置或旋转角度。
[0046] 环形磁体122优选地与螺旋齿轮28远离指向或者在指向输出轴30的方向上被固定在螺旋齿轮28上。环形磁体122具有适当数量的极
片段以实现绝对的旋转位置测量，其中分辨率能力可以根据相应的旋转位置或旋转角度而变化。
[0047] 借助于输出位置传感器120和环形磁
铁122，尤其可以以高的精度设定借助刮水器直接驱动器在机动车的玻璃上移动的刮水器臂的刮水区。此外，相应地借助于独立的刮水器直接驱动器而移动的至少两个刮水器臂的运动过程可以在相对于彼此的关系中进行协调，从而排除碰撞。
[0048] 为了在输出位置传感器120和连接器110和由此具有控制电子器件76的电路板74之间建立必要的电连接，支架112优选具有电路板126，该电路板利用由与电绝缘的材料、尤其热塑性的塑料制成的优选在所有侧的包裹部128形成。输出位置传感器120以及连接器110与电路板126的实际的电接触例如通过钎焊连接部、切割-夹紧连接部或
螺栓连接部实现。代替电路板126，也可以设置嵌入到包裹部128中的金属线或绞合线。
[0049] 图4示出了用于机动车的刮水器设备202的刮水器直接驱动器200，该刮水器直接驱动器优选地具有基本上柱状的马达壳体204和传动装置壳体206。与纵向中心轴线208旋转对称地构造的EC-马达210优选地又被集成到马达壳体204中，并且在传动装置壳体206中安置有螺旋齿轮传动装置212以用于适配转速和转矩。
[0050] 螺旋齿轮传动装置212借助于EC-马达210直接地被驱动，其中螺旋齿轮传动装置212自身用于驱动在端侧优选为锥形的和纵向开槽的输出轴颈220，机动车的刮水器设备
202的刮水器臂222抗扭转地布置在所述输出轴颈上。螺旋齿轮传动装置212包括基本上在端侧被构造在EC-马达210的转子轴214上的蜗杆216，该蜗杆与螺旋齿轮218持久地嵌接。
[0051] 传动装置壳体206优选在下侧具有塑料传动装置盖230。在此外优选地用金属材料制成的传动装置壳体206上成型有用于可旋转移动地支承输出轴颈220的截锥形的轴承区段234，而电的连接插头236或用于将刮水器直接驱动器接入到机动车的车载电网中的用户插头优选以集成的方式被构造在塑料传动装置盖230上。
[0052] 传动装置壳体206可以例如以铝铸件的方式制成。马达壳体204优选被实施为深拉的、金属的板式部件，而塑料传动装置盖230优选通
过热塑性的并且必要时
纤维增强的塑料以注塑方法的途径制成。
[0053] 图5示出了图4的刮水器直接驱动器200，相应于第一种实施方式，其中根据一种实施方式，容纳在马达壳体204中的EC-马达210的转子轴214又在蜗杆216的两侧在第一和第二轴承位置240、242中可旋转地被支承在传动装置壳体206中。第一轴承位置240优选地重新被构造为固定轴承244以实现转子轴214的固定-浮动-支承，并且与马达壳体204远离指向的第二轴承位置242为浮动轴承246。
[0054] 在转子轴214的与蜗杆216远离指向的自由的端部区段250上优选抗扭转地布置有配备了多个永磁体252的叠片组254，该叠片组由具有定子绕组264的定子262同轴地包围。定子绕组264的在这里为了附图的更清楚起见而未示出的各个线圈的电连接，优选通过连接板266来实现。
[0055] 叠片组254和转子轴214图解地又构造内转子，而定子262又构造外定子。
[0056] 为了检测转子轴24的当前的转子位置或相应的旋转位置，在第一轴承位置240的区域中将环形的永磁体270优选抗扭转地布置在所述转子轴上，该永磁体与在此同样被掩盖的电路板的在此不可见的转子位置传感器（尤其参见图6）共同作用以容纳控制电子器件。此外，由蜗杆216和螺旋齿轮218组成的螺旋齿轮传动装置216，包括为了其驱动所必须的EC-马达210的机械 - 电的构造基本上遵循图1至图3的刮水器直接驱动器10的第一种实施方式的技术的实现，使得在此为了避免内容的重复，尤其参考图2的描述。在塑料传动装置盖230上成形的连接插头236到在此同样不可见的具有控制电子器件的电路板的电连接在此仅示例性地借助于已知的切割-夹紧-连接部238来实现。
[0057] 图6示出了图5的刮水器直接驱动器200，其EC-马达210被安置在马达壳体204中，并且其与螺旋齿轮218以及蜗杆216一起构造的螺旋齿轮传动装置 212被容纳在传动装置壳体206的金属部件中，该金属部件在下侧通过塑料传动装置盖230封闭。 EC-马达210的转子轴214在螺杆216的两侧轴向定位的轴承位置240、242中可旋转地被支承在传动装置壳体206内。EC-马达210的转子位置探测借助于第一轴承位置240的轴向附近被布置在转子轴
214上的环形的永磁体270来实现，该永磁体与转子位置传感器272以非接触的方式共同作用。
[0058] 作为与图1至图3的刮水器直接驱动器10的第一种实施方式的显著区别，在这里所示的刮水器直接驱动器200的第二种实施方式中，电路板280与控制电子器件282一起被定位在螺旋齿轮218与被构造在金属的传动装置壳体206上的轴承区段234之间，其中传动装置壳体206内的输出轴颈220至少部分地由电路板280包围，并且电路板280相对于螺旋齿轮218或相对于EC-马达210的纵向中心轴线208以平行隔开的方式延伸。由于在传动装置壳体
206内的电路板280的这种特殊的空间布置，通过金属的传动装置壳体206的金属的轴承区段234，尤其能够确保对用于直接操控EC-马达210的功率电子器件284的、尤其B6电桥的、控制电子器件282的最佳降温或冷却。由此同时得到了刮水器直接驱动器200的简单和快速的安装。
[0059] 用于检测螺旋齿轮218的相应当前的绝对的旋转位置的输出位置传感器290优选还位于电路板280上。输出位置传感器290的信号优选地借助于作为控制电子器件282的另一组成部分的逻辑电子器件286来检测、放大、分析并且为了操控功率电子器件284而被进一步引导到该功率电子器件上。为此目的，螺旋齿轮218具有带有适当数量的极片段的永磁体。 EC-马达210的定子绕组264的未示出的线圈到控制电子器件282上的导电的连接例如通过多极的连接器292以已知的切割-夹紧技术来完成，其中连接器292优选穿过传动装置壳体206中的隧道状的或通道状的开口294嵌入到直至马达壳体204中。
[0060] 连接器292优选具有优选在所有侧的绝缘部296，用于将在连接器292中引导的电导体相对于周围的金属的传动装置壳体206的可靠的电绝缘。为了进一步优化控制电子器件282的降温或冷却，能够在功率电子器件284和传动装置壳体206的轴承区段234之间设置能导热的元件298、尤其导热膏或导热垫。
