DE29901686U1 - Wiper drive assembly - Google Patents
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Description
R. 34863R.34863
ScheibenwischerantriebsanordnungWindscreen wiper drive assembly
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenwischerantriebsanordnung mit einer, auf einer Schnekkenwelle montierten Schnecke, einem auf einer Scheibenwischer-Antriebswelle montierten, mit der Schnecke kämmenden Schneckenrad und einer Steuerschaltung für einen Antriebsmotor der Schneckenwelle. The present invention relates to a windshield wiper drive arrangement with a worm mounted on a worm shaft, a worm wheel mounted on a windshield wiper drive shaft and meshing with the worm, and a control circuit for a drive motor of the worm shaft.
Bekannte derartige Steuerschaltungen erfassen ein oder mehrere Positionen des Scheibenwischers mit Hilfe einer Kontaktscheibe, die wie der Scheibenwischer selbst auf der Scheibenwischer-Antriebswelle montiert ist und mit diesem gemeinsam rotiert. Zur Erfassung mehrerer Positionen des Scheibenwischers ist es möglich, die Scheibe mit mehreren Spuren zu versehen und zu kodieren.Known control circuits of this type detect one or more positions of the windshield wiper using a contact disk that, like the windshield wiper itself, is mounted on the windshield wiper drive shaft and rotates together with it. To detect several positions of the windshield wiper, it is possible to provide the disk with several tracks and to code them.
Wenn eine Position der Kontaktscheibe erfaßt wird, die einem oberen oder unteren Umkehrpunkt des Scheibenwischers entspricht, polt die Steuerschaltung den Versorgungsstrom des Antriebsmotors um, um die Antriebsbewegung zu reversieren. Diese abrupteWhen a position of the contact disk is detected that corresponds to an upper or lower reversal point of the windshield wiper, the control circuit reverses the supply current of the drive motor in order to reverse the drive movement. This abrupt
Umsteuerung stellt eine Belastung für den Motor und die Antriebsmechanik: des Scheibenwischers dar. Eine Drehzahlerfassung oder eine kontinuierliche Positionserfassung, die zum Beispiel einen weniger abrupten Richtungswechsel ermöglichen wurden, sind mit dieser Technik, nicht möglich. Außerdem ist die Zahl der Positionen, die erfaßt werden können, in der Praxis begrenzt, da für zusätzliche Positionen zusätzliche Spuren auf der Kontaktscheibe erforderlieh sind. Diese muß also umso größer sein, je größer die Zahl der zu erfassenden Positionen ist, was die Antriebsanordnung in unerwünschter Weise sperrig und voluminös macht.Reversal places a strain on the motor and the drive mechanism of the windshield wiper. Speed detection or continuous position detection, which would enable a less abrupt change of direction, for example, are not possible with this technology. In addition, the number of positions that can be detected is limited in practice, since additional positions require additional tracks on the contact disk. This must therefore be larger the larger the number of positions to be detected, which makes the drive arrangement undesirably bulky and voluminous.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Scheibenwischerantriebsanordnung geschaffen, die eine kontinuierliche Positions- und Drehzahlerfassung in einem kompakten, einfachen Aufbau ermöglicht. Hierfür ist vorgesehen, daß die Steuerschaltung auf einer Trägerplatte parallel zur Schneckenwelle in einem solchen Abstand angeordnet ist, daß ein in der Steuerschaltung enthaltener Magnetfeldsensor in der Lage ist, eine Drehung der Schnecke durch Wechselwirkung mit einem auf der Schneckenwelle montierten Magneten zu erfassen.The present invention provides a windshield wiper drive arrangement that enables continuous position and speed detection in a compact, simple design. For this purpose, the control circuit is arranged on a carrier plate parallel to the worm shaft at such a distance that a magnetic field sensor contained in the control circuit is able to detect rotation of the worm by interacting with a magnet mounted on the worm shaft.
Ferner ist die Trägerplatte vorzugsweise auch parallel zum Schneckenrad angeordnet, so daß sie wenigstens teilweise über einer Seitenfläche des Schneckenrads angeordnet werden kann. Ein besonders kompakter Aufbau ergibt sich, wenn das Schneckenrad nur einseitig gelagert ist und die Leiterplatte sich an der von dem Lager abgewandten Seitenfläche des Schneckenrads erstreckt.Furthermore, the carrier plate is preferably arranged parallel to the worm wheel so that it can be arranged at least partially over a side surface of the worm wheel. A particularly compact structure is obtained if the worm wheel is only supported on one side and the circuit board extends along the side surface of the worm wheel facing away from the bearing.
Vorzugsweise bilden die Scheibenwischerantriebsanordnung und ihr Antriebsmotor eine einheitliche Baugruppe, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist.Preferably, the windshield wiper drive arrangement and its drive motor form a single assembly housed in a common housing.
Der Magnet ist zweckmäßigerweise ein vielpoliger Ringmagnet, der es ermöglicht, auch Bruchteile einer Umdrehung der Schneckenwelle mit Hilfe des Magnetfeldsensors nachzuweisen.The magnet is conveniently a multi-pole ring magnet, which makes it possible to detect even fractions of a rotation of the worm shaft using the magnetic field sensor.
Der Magnetfeldsensor kann zwei Teilsensoren zum Erfassen eines Magnetfelds an verschiedenen Orten umfassen, wobei die Teilsensoren - gegebenenfalls durch entsprechende Auswahl der Einbauorte - phasenverschobene Erfassungssignale liefern und die Steuerschaltung in der Lage ist, anhand der Phasenverschiebung die Drehrichtung der Schneckenwelle zu erfassen.The magnetic field sensor can comprise two sub-sensors for detecting a magnetic field at different locations, wherein the sub-sensors - if necessary by appropriate selection of the installation locations - provide phase-shifted detection signals and the control circuit is able to detect the direction of rotation of the worm shaft based on the phase shift.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen .Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments.
Figurencharacters
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Gehäuse, in dem ein Motor und eine ScheibenwischerantriebsanordnungFigure 1 shows a section through a housing in which a motor and a windshield wiper drive arrangement
gemäß der Erfindung untergebrachthoused according to the invention
sind.are.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung senkrecht zur Schneckenachse in HöFigure 2 shows a section through a drive arrangement according to the invention perpendicular to the screw axis in height
he des Ringmagnets.he of the ring magnet.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Scheibenwischerantriebsanordnung. Ein Motor 1 treibt eine Schneckenwelle 2 an, die parallel zur Ebene der Zeichnung verläuft. Die Schneckenwelle trägt an ihrem vom Motor 1 abgewandten Ende eine Schnecke 3, die mit einem Schneckenrad 4 kämmt und so eine Untersetzung der Umdrehung des Motors 1 bewirkt.Figure 1 shows a section through a first embodiment of a windshield wiper drive arrangement according to the invention. A motor 1 drives a worm shaft 2, which runs parallel to the plane of the drawing. The worm shaft has a worm 3 on its end facing away from the motor 1, which meshes with a worm wheel 4 and thus causes a reduction in the rotation of the motor 1.
Das Schneckenrad 4 ist auf einer Antriebswelle 5 montiert, an der auch der (nicht gezeigte) Scheibenwischer angebracht ist. Eine Muffe eines ersten Gehäuseteils 6 bildet ein Lager 7, in dem die Antriebswelle 5 drehbar ist.The worm gear 4 is mounted on a drive shaft 5, to which the windshield wiper (not shown) is also attached. A sleeve of a first housing part 6 forms a bearing 7 in which the drive shaft 5 can rotate.
Ein zweites, ebenfalls an dem ersten Gehäuseteil 6 montiertes Lager 8 trägt die Schneckenwelle 2.A second bearing 8, also mounted on the first housing part 6, carries the worm shaft 2.
Entlang der vom Lager 7 und der Antriebswelle 5 abgewandten Seitenfläche 9 des Schneckenrads 4 erstreckt sich, parallel zu der Seitenfläche und zur Achse der Schneckenwelle 2, eine Leiterplatte 10. Die Leiterplatte trägt eine aus diskreten Komponen-A circuit board 10 extends along the side surface 9 of the worm wheel 4 facing away from the bearing 7 and the drive shaft 5, parallel to the side surface and the axis of the worm shaft 2. The circuit board carries a circuit board made of discrete components.
ten 11,12,13 aufgebaute Steuerschaltung, die die Stromversorgung des Motors 1 steuert.Control circuit constructed on 11,12,13 which controls the power supply of motor 1.
Die Komponente 11 ist ein Referenzsensor, der an der dem Schneckenrad 4 zugewandten Unterseite der Leiterplatte 10 montiert ist, um die Anwesenheit von Marken zu erfassen, die auf einer Markierungsscheibe 14 angebracht sind, welche auf der Seitenfläche 9 des Schneckenrads 4 befestigt ist. Selbstverständlich können anstelle der Markierungsscheibe 14 auch einzelne, diskrete Marken auf der Seitenfläche 9 befestigt sein.The component 11 is a reference sensor that is mounted on the underside of the circuit board 10 facing the worm wheel 4 in order to detect the presence of marks that are attached to a marking disk 14 that is attached to the side surface 9 of the worm wheel 4. Of course, instead of the marking disk 14, individual, discrete marks can also be attached to the side surface 9.
Die Marken sind beispielsweise so plaziert, daß bei Erreichen eines Punktes auf der Bewegungsbahn des Scheibenwischers, der kurz vor seiner oberen oder unteren Umkehrposition liegt, der Referenzsensor 11 die Marke erfaßt.The marks are placed, for example, in such a way that when a point is reached on the path of movement of the windshield wiper which is just before its upper or lower reversal position, the reference sensor 11 detects the mark.
Die Komponente 13 ist ein Magnetfeldsensor, bei dem es sich wie beim Referenzsensor, 11 um einen Hall-Sensor in SMD-Ausführung handelt. Der Magnetfeldsensor 13 ist in geringem Abstand von einem Ringmagneten 15 angeordnet, der um die Schneckenwelle 2 herum montiert ist. Er ist bei jeder Umdrehung des Ringmagneten 15 einer Zahl &eegr; von Richtungswechseln des Magnetfelds ausgesetzt, die der Zahl der Pole des Ringmagneten 15 entspricht. So ist der Magnetfeldsensor 13 in der Lage, eine Drehbewegung der Schneckenwelle 2 mit einer Auflösung von 1 n-tel Umdrehung zu erfassen.The component 13 is a magnetic field sensor which, like the reference sensor 11, is a Hall sensor in SMD design. The magnetic field sensor 13 is arranged at a short distance from a ring magnet 15 which is mounted around the worm shaft 2. With each rotation of the ring magnet 15, it is exposed to a number η of changes in the direction of the magnetic field which corresponds to the number of poles of the ring magnet 15. The magnetic field sensor 13 is thus able to detect a rotary movement of the worm shaft 2 with a resolution of 1 nth of a revolution.
Durch Auswerten der Signale des Magnetfeldsensors ist die Steuerschaltung in der Lage, die Position und Drehgeschwindigkeit des Scheibenwischers exakt und aktiv auf einen Sollwert einzuregeln. Insbesondere ist sie dazu in der Lage, die Drehgeschwindigkeit allmählich herunterzuregeln, wenn der Referenzsensor 11 den Durchgang des Scheibenwischers durch einen der zu überwachenden Punkte vor Erreichen des oberen beziehungsweise unteren Umkehr-By evaluating the signals from the magnetic field sensor, the control circuit is able to precisely and actively regulate the position and rotation speed of the windshield wiper to a setpoint. In particular, it is able to gradually reduce the rotation speed if the reference sensor 11 detects the passage of the windshield wiper through one of the points to be monitored before reaching the upper or lower reversing point.
punkts durchläuft, so daß der Scheibenwischer am Umkehrpunkt, dessen Entfernung vom überwachten Punkt einer vorgegebenen Anzahl von n-tel Umdrehungen der Schneckenwelle 2 entspricht, sanft zum Stehen kommt und reversiert wird.point so that the windscreen wiper comes to a gentle stop and reverses at the reversal point, the distance of which from the monitored point corresponds to a predetermined number of n-ths of a revolution of the worm shaft 2.
Die Anordnung der Leiterplatte 10 parallel zur Schneckenwelle 2 und der Seitenfläche 9 ermöglicht es, die zur Steuerung der Scheibenwischerbewegung benötigten Sensoren 11,13 direkt an der Leiterplatte 10 zu montieren, so daß die gesamte Steuerschaltung als ein einheitliches Bauteil in die Antriebsanordnung bequem und platzsparend eingefügt werden kann.The arrangement of the circuit board 10 parallel to the worm shaft 2 and the side surface 9 makes it possible to mount the sensors 11, 13 required to control the windshield wiper movement directly on the circuit board 10, so that the entire control circuit can be inserted into the drive arrangement as a single component in a convenient and space-saving manner.
Das erste Gehäuseteil 6, ein zweites Gehäuseteil 16, das die Leiterplatte 10 überdeckt, und ein drittes Gehäuseteil 17, das im wesentlichen becherförmig ist und den Motor 1 aufnimmt, bilden ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse, in dem der Motor, die Steuerschaltung, Schnecke und Schneckenrad vor Umgebungseinflüssen und Verunreinigung geschützt sind.The first housing part 6, a second housing part 16, which covers the circuit board 10, and a third housing part 17, which is essentially cup-shaped and accommodates the motor 1, form a hermetically sealed housing in which the motor, the control circuit, worm and worm wheel are protected from environmental influences and contamination.
Figur 2 zeigt im Schnitt senkrecht zur Achse der Schneckenwelle 2 den Ringmagneten 15 und die Leiterplatte 10 mit daran montierten Komponenten 12, 13', 13'' gemäß einer Abwandlung der Erfindung. DerFigure 2 shows in section perpendicular to the axis of the worm shaft 2 the ring magnet 15 and the circuit board 10 with components 12, 13', 13'' mounted thereon according to a modification of the invention. The
Ringmagnet 15 besteht hier aus sechs Teilmagneten 20, die mit jeweils einander zugewandten gleichnamigen Polen um die Schneckenwelle 2 herum angeordnet sind. Der Ringmagnet 15 besitzt somit drei Nordpole und drei Südpole, wobei die Nordpole in der Figur durch Schraffur kenntlich gemacht sind. Der Ringmagnet des Ausführungsbeispiels aus Figur 1 kann selbstverständlich identisch aufgebaut sein.Ring magnet 15 here consists of six partial magnets 20, which are arranged around the worm shaft 2 with poles of the same name facing each other. The ring magnet 15 thus has three north poles and three south poles, with the north poles being indicated in the figure by hatching. The ring magnet of the embodiment in Figure 1 can of course be constructed identically.
Der Magnetfeldsensor ist hier aus zwei Teilsensoren 13',13'' aufgebaut, die sich gemeinsam in einem einzelnen Gehäuse befinden und beide dem Magnetfeld des Ringmagneten 15 ausgesetzt sind. Selbstverständlich kann der Magnetfeldsensor auch aus zwei diskreten Teilsensoren aufgebaut sein. Es handelt sich hier wie beim Magnetfeldsensor 13 aus Figur 1 um Hall-Sensoren, die je nach Richtung des Magnetfelds, dem sie ausgesetzt sind, zwei verschiedene Ausgangssignalpegel erzeugen. Jeder Teilsensor liefert also ein periodisches Signal, wobei die Signalperiode einer Drittelumdrehung der Schnecke 2 entspricht. Die Positionen der Teilsensoren 13',13'' sind so gewählt, daß ein Übergang zwischen den zwei Signalpegeln jeweils mit einer bestimmten Phasenverschiebung zwischen dem Teilsensor 13' und dem Teilsensor 13'' stattfindet. Diese Phasenverschiebung von vorzugsweise &pgr;/2 erlaubt es der Steuerschaltung, zusätzlich zu dem von der Schnecken-The magnetic field sensor here is made up of two partial sensors 13', 13'', which are located together in a single housing and are both exposed to the magnetic field of the ring magnet 15. Of course, the magnetic field sensor can also be made up of two discrete partial sensors. As with the magnetic field sensor 13 in Figure 1, these are Hall sensors which generate two different output signal levels depending on the direction of the magnetic field to which they are exposed. Each partial sensor therefore supplies a periodic signal, the signal period corresponding to a third of a revolution of the screw 2. The positions of the partial sensors 13', 13'' are selected such that a transition between the two signal levels takes place with a specific phase shift between the partial sensor 13' and the partial sensor 13''. This phase shift of preferably π/2 allows the control circuit to, in addition to the signal generated by the screw,
welle zurückgelegten Drehwinkel beziehungsweise ihrer Umdrehungszahl auch die Umdrehungsrichtung zu erkennen. Durch Zählen der Pegelübergänge im Ausgangssignal eines der Teilsensoren unter gleichzeitiger Berücksichtigung der Drehrichtung ist die Steuerschaltung so in der Lage, die Position des Scheibenwischers zu jedem beliebigen Zeitpunkt zu ermitteln, ohne daß hierfür noch. Marken am Schnekkenrad 4 und ein Referenzsensor 11 zu ihrer Erfassung notwendig sind.shaft and its number of revolutions, as well as the direction of rotation. By counting the level transitions in the output signal of one of the sub-sensors while simultaneously taking the direction of rotation into account, the control circuit is thus able to determine the position of the windshield wiper at any time without the need for marks on the worm gear 4 and a reference sensor 11 to detect them.
Claims (7)
104. Windscreen wiper drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control circuit (11, 12, 13) is accommodated with the motor (1) in a common housing (6, 16, 17).
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