DE3730900C2 - Antrieb für Wischeranlagen an Kraftfahrzeugen - Google Patents
Antrieb für Wischeranlagen an KraftfahrzeugenInfo
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- B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für Wischanlagen an
Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die Wischer moderner Wischanlagen an Kraftfahrzeugen werden üblicherweise
über ein Kurbelgetriebe und ein Schneckengetriebe von einem Elektromotor
angetrieben. Dieser Elektromotor wird dabei zum Einfahren der Wischer in die
Parkstellung über einen Endlagenschalter an die Spannungsquelle
angeschlossen, der in einer vorbestimmten Position den Motorstrom
unterbricht. Dieser Endlagenschalter, der allgemein auch als
Positionsdetektor benannt werden könnte, wird üblicherweise mittels einer
Schaltscheibe realisiert, auf der Kontaktfedern schleifen. Die
Betriebssicherheit der Anlage und die Lebensdauer hängen dabei wesentlich
von der Funktionsfähigkeit dieses Endlagenschalters ab, und es ist klar, daß
wegen des Verschleißes der schleifenden Kontakte eine bestimmte Schaltzahl
nicht überschritten werden kann.
Es sind auch bereits Motoren bekannt, bei denen sogenannte
Mikroschnappschalter als Endlagenschalter eingesetzt werden. Bei derartigen
Schaltern kann eine längere Lebensdauer erwartet werden, allerdings sind
diese Schnappschalter auch verhältnismäßig teuer.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, kontaktlose Schaltelemente,
beispielsweise Lichtschranken oder magnetfeldabhängige Schalter unter
Verwendung eines Hall-Generators als Positionsdetektor zur Steuerung des
Wischermotors einzusetzen. Bei einer bekannten Ausführung hat man einen
Permanentmagneten an einem beweglichen Teil, nämlich dem Schneckenrad
fixiert und den Hall-Generator an dem Getriebegehäusedeckel befestigt. Der
Magnet war dabei so ausgerichtet, daß der Hall-Generator bei einer Bewegung
des Schneckenrades immer von dem gleichen Magnetpol beeinflußt wurde. Einer
solchen Methode, die in der Fachliteratur auch als "unipolar slide-by mode"
bezeichnet wird, kann ein einziger Schaltpunkt mit hinreichender Genauigkeit
erfaßt werden. Es gibt nun aber Anwendungsfälle, bei denen zwei Schaltpunkte
definiert werden müssen, die sich winkelmäßig nur um einen geringen Betrag
unterscheiden. Bei Wischanlagen mit einer sogenannten versenkten
Parkstellung unterscheidet sich nämlich diese Park- oder Ablagestellung des
Wischers von der benachbarten Umkehrlage manchmal nur um Winkel von weniger
als 10°. Bei sogenannten Duo-Wischanlagen, bei denen zwei Wischer jeweils
getrennt von einem Elektromotor angetrieben werden, kann das Problem
auftauchen, daß man zur Synchronisierung der beiden Wischbewegungen
Positionen detektieren muß, die sich nur um einen geringen Winkel
unterscheiden. Dies kann mit dem bekannten Verfahren nicht so ohne weiteres
erreicht werdend selbst wenn man die ansteigende und die abfallende Flanke
des von dem Positionsdetektor abgegebenen Schaltsignals auswerten würde. Der
Durchmesser des Stabmagneten kann nämlich nicht beliebig variiert,
insbesondere verkleinert werden. Im übrigen sollten aus Kostengründen
handelsübliche Magnetausführungen verwendet werden, die nur in bestimmten
Dimensionen zur Verfügung stehen.
Aus der Zeitschrift "messen + prüfen/automatik", Sept. 1973
Seite 571 ist es bekannt, zur besseren Auflösung kleine Perma
nentmagnete mit wechselnder Polarität am an einem Hall-Generator
vorbeizuführen.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Winkelauflösung unter
Einsatz des o.g. Prinzips noch weiter zu verbessern. Dazu wird
vorgeschlagen, daß die Magnetanordnung nur aus einem einzigen
Stabmagneten gebildet wird, dessen Längsachse im wesentlichen
in Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Die Länge eines derarti
gen Stabmagnetes kann sehr klein gewählt werden, so daß die die
aufzulösenden Winkelpunkte, die den Endpolen des Stabmagnetes
entsprechen, sehr eng beieinander liegen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung beruht dabei auf dem Gedanken, daß ein weitgehender Spielraum
hinsichtlich der zu detektierenden Schaltpunkte dann gegeben ist, wenn man
den Hall-Generator durch Magnetpole mit entgegengesetzter Polarität steuert,
Dieses Prinzip ist universell verwendbar, weil bei größeren Abständen
beispielsweise zwei getrennte Stabmagnete verwendet werden können, die
parallel zueinander und quer zu ihrer Bewegungsrichtung derart angeordnet
sind, daß der erste Stabmagnet mit seinem Südpol, der andere Stabmagnet aber
mit seinem Nordpol auf den Hall-Generator einwirkt. Insbesondere zur
Erfassung sehr eng beieinanderliegender Schaltpunkte kann das gleiche
Prinzip mittels eines Stabmagneten realisiert werden, dessen Längsachse im
wesentlichen in der Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Dabei wird der
Gedanke ausgenutzt, daß man die Länge serienmäßiger Stabmagnete
verhältnismäßig einfach verändern kann, was beim Durchmesser nicht möglich
wäre.
Eine besonders bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Positionsdetektors nur bei
Ansteuerung des Hall-Generators durch Magnetpole mit entgegengesetzter
Polarität wechselt. Bei Verwendung eines in seiner Längsrichtung
verstellbaren Stabmagneten, der also beispielsweise tangential in einem
Schneckenrad eines Wischermotors angeordnet ist, entsteht dann bei jeder
vollen Drehbewegung des Schneckenrades ein Impuls am Ausgang des
Positionsdetektors, dessen Länge unter anderem von der Länge des
Stabmagneten abhängt. Wenn man nun die ansteigende Schaltflanke und die
abfallende Schaltflanke als Schaltsignal auswertet, kann man zwei eng
beieinanderliegende Positionen des Schneckenrades und damit auch des damit
gekoppelten Wischers ohne Schwierigkeiten erfassen.
Die Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend
anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Wischermotor mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines
Positionsdetektors,
Fig. 2 einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles P in Fig. 2 und
Fig. 4 einen Teilschnitt bei einem dritten Ausführungsbeispiel.
Zu dem Antrieb einer Wischanlage gehört der in Fig. 1 mit 10 bezeichnete,
die nicht näher dargestellten Wischer antreibende Elektromotor, von dem im
einzelnen nur die hier interessierenden Teile näher dargestellt und
beschrieben werden. Der Anker des Elektromotors 10 treibt in bekannter Weise
über eine Schnecke 11 ein Schneckenrad 12 mit einer Abtriebswelle 13 an, an
der beispielsweise die Kurbel eines Kurbelgetriebes fixiert sein kann. Das
Schneckenrad 12 ist in einem Getriebegehäuse 14 drehbar gelagert, das durch
einen Getriebedeckel 15 abschließbar ist. Insoweit entspricht dieser
Elektromotor bekannten Ausführungen.
Dem Elektromotor ist nun ein kontaktloser Positionsdetektor zugeordnet, der
insgesamt mit 20 bezeichnet ist. Zu diesem Positionsdetektor 20 gehört ein
Hall-Generator 21, der zusammen mit einer Auswerteschaltung als Integrierter
Schaltkreis in einem Bauteil zusammengefaßt ist. Dieser Hall-Generator 21
bzw. der integrierte Schaltkreis sind in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet.
Zu dem Positionsdetektor 20 gehört weiterhin eine Magnetanordnung 22, zu der
bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die beiden Stabmagnete 22a und 22b
gehören. Diese beiden Stabmagnete 22a und 22b sind parallel zueinander und
quer zu der durch den Pfeil in Fig. 1 angegebenen Bewegungsrichtung bzw.
Drehrichtung des Schneckenrades 12 ausgerichtet. Die Stabmagnete stecken in
entsprechend ausgestalteten Ausnehmungen des Schneckenrades, das
üblicherweise aus Kunststoff hergestellt ist. Die Stabmagnete können in
diese Ausnehmungen eingepreßt oder eingeklebt sein. Wichtig bei der
Ausführung nach Fig. 1 ist, daß von dem Stabmagnet 22a der Südpol, von dem
Stabmagneten 22b aber der Nordpol bei Draufsicht auf das Schneckenrad
sichtbar ist und damit also der Hall-Generator 21 bei einer Drehung des
Schneckenrades 12 wechselweise durch Magnetpole mit entgegengesetzter
Polarität gesteuert wird. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß mit einer
Anordnung nach Fig. 1 zwei Positionen des Schneckenrades und damit auch des
damit gekoppelten Wischers erfaßbar sind, wenn nämlich entweder der
Stabmagnet 22a oder der Stabmagnet 22b in den Erfassungsbereich des
Hall-Generators 21 einläuft. Eine solche Ausführung kann vor allem dann
eingesetzt werden, wenn Positionen erfaßt werden müssen, die sich
winkelmäßig um einen bestimmten Betrag unterscheiden. Natürlich könnte man
die Stabmagnete näher als in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nebeneinander
anordnen, doch ist klar, daß wegen des nicht unterschreitbaren Durchmessers
der Stabmagnete ein bestimmter Winkelbetrag nicht unterschritten werden kann.
Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführung gehört zu der
Magnetanordnung nur ein einzelner Stabmagnet 22, der nun aber derart am
Schneckenrad 12 festgelegt ist, daß seine Längsachse A im wesentlichen in
Bewegungsrichtung ausgerichtet ist. Auf diese Weise wird auch bei Verwendung
nur eines einzigen Magneten sichergestellt, daß der Hall-Generator
wechselweise durch Magnetpole entgegengesetzter Polarität gesteuert wird.
Der winkelmäßige Abstand der zwei zu erfassenden Schaltpunkte hängt dabei im
wesentlichen von der Länge L des Stabmagneten ab, und es ist klar, daß diese
Länge sehr viel einfacher verändert werden kann als der Durchmesser eines
serienmäßigen Magneten. Aus den Fig. 2 und 4 soll hervorgehen, daß dieser in
Bewegungsrichtung ausgerichtete Stabmagnet 22 in das Schneckenrad 12
eingeklipst ist. Im übrigen unterscheiden sich die Ausführungen nach den
Fig. 2 und 4 lediglich durch die Art der Befestigung des integrierten
Schaltkreises mit dem Hall-Generator 21. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 2 soll ein integrierter Schaltkreis mit Lötanschlüssen verwendet
werden, der zwecks einfacher und kostensparender Montage unmittelbar von
Klammern 30 am Getriebedeckel 15 gehalten ist. Die Einzelheiten bezüglich
der Anschlüsse und Verkabelung dieses Bausteines sind - da bekannt - in der
Zeichnung nicht näher dargestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4
soll dagegen ein serienmäßiger Integrierter Baustein mit Steckanschlüssen
verwendet werden, der in eine Fassung 31 eingesteckt wird, die an dem
Getriebedeckel 15 fixiert ist, insbesondere verrastet ist.
Anhand von Fig. 4 soll abschließend kurz die Wirkungsweise erläutert werden.
Wenn sich das Schneckenrad dreht, nähert sich schließlich der Südpol des
Stabmagneten 22 dem Hall-Generator 21. Der Hall-Generator erzeugt dann in
bekannter Weise magnetfeldabhängig eine Spannung, die entsprechend verstärkt
wird, so daß am Ausgang des Positionsdetektors 20 ein Schaltsignal meßbar
ist. Gemäß dem in Fig. 4 angedeuteten Diagramm der Ausgangsspannung UA
über dem Magnetfeld B bleibt dieses Schaltsignal erhalten, bis der
entgegengesetzte Magnetpol in den Wirkungsbereich des Hall-Generators 21
einläuft. Aus dem Diagramm soll dabei deutlich werden, daß das Signal am
Ausgang des Positionsdetektors nur dann wechselt, wenn der Hall-Generator
durch Magnetpole mit unterschiedlicher Polarität angesteuert wird. Das
Ausgangssignal soll also bei dieser Ausführung nicht bereits dann wechseln,
wenn die Größe des Magnetfeldes reduziert wird, sondern nur dann, wenn sich
die Richtung und die Größe um einen bestimmten Betrag ändern.
In der Zeichnung sind nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Selbstverständlich könnte der Hall-Generator 21 auch am sich
bewegenden Teil und der Magnet am feststehenden Teil angeordnet sein, was
jedoch wegen der Leitungsverbindungen zum Hall-Generator aufwendiger ist.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführung bewegt sich die
Magnetanordnung auf einer Kreisbahn, weil sie am Schneckenrad angeordnet
ist. Der Grundgedanke der Erfindung könnte natürlich auch in anderer Weise
realisiert werden, weil es für die Funktionsweise nur auf eine
Relativbewegung zwischen dem Hall-Generator und dem Magneten ankommt. Man
könnte also beispielsweise die Positionen des Wischers auch an einem
Getriebeteil erfassen, das sich im wesentlichen linear hin- und herbewegt.
Dies gilt beispielweise für Wischanlagen mit einem Seilzugantrieb. Der
Hall-Generator muß auch nicht notwendigerweise im Getriebedeckel 15 fixiert
werden. Er kann bei anderen Ausführungen durchaus auch am Getriebegehäuse 14
befestigt werden. In das Schneckenrad könnten weitere Stabmagnete eingesetzt
werden, wenn weitere Positionen erfaßt werden müssen. Insbesondere könnte
man entsprechende Ausnehmungen oder Haltemittel allgemein im Schneckenrad
vorsehen derart, daß die Magnete wahlweise an verschiedenen Positionen
fixiert werden können. Bei den in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen sollen Permanentmagnete verwendet werden.
Selbstverständlich könnte man jedoch auch Elektromagnete verwenden, wobei
Ausführungen denkbar sind, bei denen eine stromdurchflossene Spule durch auf
das Schneckenrad aufgebrachte Leiterbahnen realisiert wird.
Insgesamt hat die erfindungsgemäße Ausführung im Vergleich zu den üblichen
Serienausführungen folgende Vorteile. Die Montage der Bauteile ist einfach
und kostengünstig. Bei entsprechender Großserienfertigung können die
Bauteile auch kostengünstig beschafft werden, jedenfalls kostengünstiger als
die mit beweglichen Bauteilen aufgebauten Mikroschalter. Man kann über die
gesamte Lebensdauer des Wischermotors auch bei großen
Temperaturunterschieden mit konstanten Schaltpunkten rechnen, so daß
insgesamt eine große Betriebssicherheit und Funktionsfähigkeit gewährleistet
ist.
Claims (7)
1. Antrieb für Wischeranlage an Kraftfahrzeugen, mit einem den
Wischer antreibenden Motor sowie einem Positionsdetektor,
dessen Ausgangssignal zur Steuerung des Motors ausgenutzt
wird, wobei zu dem Positionsdetektor ein Hall-Generator
sowie eine Magnetanordnung gehört, die während der Wisch
bewegung relativ zueinander verstellt werden, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Magnetanordnung durch einen einzigen
Stabmagneten (22) gebildet wird, dessen Längsachse (A) im
wesentlichen in Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, so daß
der Hall-Generator (21) durch Magnetpole mit entgegenge
setzter Polarität gesteuert wird.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgangssignal (UA) des Positionsdetektors (20) nur dann
wechselt, wenn sich sowohl die Größe als auch die Richtung
des Magnetfeldes um einen bestimmten Betrag ändert.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Unterscheidung von zwei unterschiedlichen Positionen die positive Flanke und
die negative Flanke des Ausgangssignals (UA) des Positionsdetektors (20)
ausgewertet wird.
4. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Stabmagnet in einem vom Motor (10) angetriebenen
Schneckenrad eingepreßt, eingeklebt oder eingeklipst ist und daß der
Hall-Generator (21) an einem ortsfesten Teil fixiert ist.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Hall-Generator (21) zusammen mit einer Auswerteschaltung in einem Baustein
mit Lötanschlüssen zusammengefaßt ist, der unmittelbar von Klammern (30) an
einem ortsfesten Teil gehalten wird.
6. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-
Generator (21) zusammen mit seiner Auswerteschaltung in einem Baustein
zusammengefaßt ist, der in eine Fassung (31) einsteckbar ist, die am
ortsfesten Teil fixiert, vorzugsweise verrastet ist.
7. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüchen 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das ortsfeste Teil der Deckel (15) eines
Getriebegehäuses (14) ist, in dem das Schneckenrad (12) drehbar gelagert ist.
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- 1987-09-15 DE DE19873730900 patent/DE3730900C2/de not_active Expired - Fee Related
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