DE3730900C2 - Antrieb für Wischeranlagen an Kraftfahrzeugen - Google Patents

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 U^A 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 (U_A) 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 (U_A) 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.