DE102012102900A1

DE102012102900A1 - Device for detecting the angular position of a shaft of a windscreen wiper motor and windscreen wiper motor with a device for detecting the angular position

Info

Publication number: DE102012102900A1
Application number: DE102012102900A
Authority: DE
Inventors: Jörg Bürkle
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2013-10-10
Also published as: WO2013149952A1; CN104246441A; EP2834599A1; MX364412B; MX2014011941A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (100) zur Erfassung der Winkellage einer Welle (15) eines Scheibenwischermotors (10), mit einer mit der Welle (15) verbundenen Magnetanordnung (22) mit wenigstens einem Magnetelement (23) und einer Magnetfeldsensoranordnung. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Magnetfeldsensoranordnung einen einzigen Magnetfeldsensor in Form eines Magnetowiderstandssensors (25) umfasst.The invention relates to a device (100) for detecting the angular position of a shaft (15) of a windscreen wiper motor (10), having a magnet arrangement (22) connected to the shaft (15) with at least one magnetic element (23) and a magnetic field sensor arrangement. According to the invention, it is proposed that the magnetic field sensor arrangement comprises a single magnetic field sensor in the form of a magnetoresistive sensor (25).

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung der Winkellage einer Welle eines Scheibenwischermotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Scheibenwischermotor unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung. The invention relates to a device for detecting the angular position of a shaft of a windscreen wiper motor according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a windscreen wiper motor using a device according to the invention.

Eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bekannt und dient dazu, die genaue Position einer Antriebswelle eines Scheibenwischermotors zu erfassen, damit dieser durch eine Steuereinrichtung des Scheibenwischermotors derart angesteuert werden kann, dass die in Wirkverbindung mit dem Scheibenwischermotor angeordneten Wischblätter einer Scheibenwischeinrichtung beispielsweise zu einem bestimmten Zeitpunkt gestoppt werden können. Die aus dem Stand der Technik bekannten Einrichtungen verwenden hierzu Hall-Sensoren, die das Magnetfeld eines an der Welle des Elektromotors angeordneten Magnetelements erfassen. Die Hall-Sensoren sind dabei in unterschiedlichen radialen Positionen an die Welle des Elektromotors angeordnet, sodass aus der Kombination der von Hall-Sensoren erfassten Signale auf eine bestimmte Winkelstellung der Welle geschlossen werden kann. Die Hall-Sensoren sind jeweils als separate Bauteile ausgebildet und über entsprechende elektrische Verbindungsleitungen mit einer Steuereinrichtung bzw. einer Auswerteschaltung verbunden, die auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die innerhalb des Scheibenwischermotors angeordnet ist und der Steuerung des Scheibenwischermotors dient. A device according to the preamble of claim 1 is known from practice and serves to detect the exact position of a drive shaft of a windshield wiper motor, so that it can be controlled by a control device of the windshield wiper motor such that arranged in operative connection with the windshield wiper motor wiper blades of a windshield wiper device for example, can be stopped at a certain time. For this purpose, the devices known from the prior art use Hall sensors which detect the magnetic field of a magnetic element arranged on the shaft of the electric motor. The Hall sensors are arranged in different radial positions on the shaft of the electric motor, so that from the combination of the signals detected by Hall sensors can be concluded that a certain angular position of the shaft. The Hall sensors are each formed as separate components and connected via corresponding electrical connection lines with a control device or an evaluation circuit which is arranged on a printed circuit board, which is arranged within the windscreen wiper motor and serves to control the windscreen wiper motor.

Darüber hinaus ist es aus der nachveröffentlichten DE 10 2012 100 829 A1 der Anmelderin bekannt, Magnetfeldsensoren unmittelbar auf der Leiterplatte anzuordnen, die ebenfalls der Steuerung des Scheibenwischermotors dienen. Die Magnetfeldsensoren sind dabei als Hall-Sensoren in SMD-Bauweise ausgebildet. In addition, it is from the post-published DE 10 2012 100 829 A1 Applicant known to arrange magnetic field sensors directly on the circuit board, which also serve the control of the windshield wiper motor. The magnetic field sensors are designed as Hall sensors in SMD construction.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erfassung der Winkellage einer Welle eines Scheibenwischermotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass hinsichtlich der verwendeten Magnetfeldsensoren ein vereinfachter Aufbau bzw. ein geringerer Raumbedarf ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Magnetfeldsensoranordnung einen einzigen Magnetfeldsensor in Form eines Magnetowiderstandssensors umfasst. Es werden damit die aus dem Stand der Technik bei Scheibenwischermotoren bekannten mehreren Hall-Sensoren bzw. SMD-Bauteile durch einen einzigen Magnetfeldsensor ersetzt, der als absolut messender Winkelsensor die Winkellage der Welle des Scheibenwischermotors erfasst. Derartige Magnetowiderstandssensoren sind beispielsweise in sogenannter AMR-Technologie oder in GMR-Technologie aus dem Stand der Technik bekannt. Unter der AMR-Technologie versteht man dabei eine Technologie, die sich den anisotropen Magnetowiderstandseffekt zunutze macht, um Veränderungen des Magnetfelds zu erfassen und auszuwerten. Bei dem GMR-Effekt handelt es sich dabei um den sogenannten Riesen-Magnetowiderstandseffekt. Derartige Magnetowiderstandssensoren haben den Vorteil, dass sie eine relativ hohe Genauigkeit bzw. hohe Auflösung ermöglichen, sehr robust bzw. unempfindlich gegen hohe oder niedrige Temperaturen, Verschmutzung, Strahlung, mechanische Belastung durch Stöße oder Vibrationen sind und eine hohe Empfindlichkeit aufweisen. Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a device for detecting the angular position of a shaft of a windscreen wiper motor according to the preamble of claim 1 such that with respect to the magnetic field sensors used a simplified structure and a smaller space requirement is possible. This object is achieved in a device with the features of claim 1, characterized in that the magnetic field sensor arrangement comprises a single magnetic field sensor in the form of a magnetoresistive sensor. Thus, the multiple Hall sensors or SMD components known from the prior art in windscreen wiper motors are replaced by a single magnetic field sensor, which detects the angular position of the shaft of the windscreen wiper motor as the absolute measuring angle sensor. Such magnetoresistive sensors are known, for example, in so-called AMR technology or in GMR technology from the prior art. AMR technology is a technology that makes use of the anisotropic magnetoresistance effect to detect and evaluate changes in the magnetic field. The GMR effect is the so-called giant magnetoresistance effect. Such magnetoresistive sensors have the advantage that they allow a relatively high accuracy or high resolution, are very robust or insensitive to high or low temperatures, pollution, radiation, mechanical stress due to shocks or vibrations and have a high sensitivity.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung der Winkellage einer Welle eines Scheibenwischermotors sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Advantageous developments of the device according to the invention for detecting the angular position of a shaft of a windscreen wiper motor are listed in the subclaims. All combinations of at least two of the features disclosed in the claims, the description and / or the figures fall within the scope of the invention.

Besonders bevorzugt ist eine Anordnung des Magnetfeldsensors auf einer Leiterplatte, die gleichzeitig der Aufnahme der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile zur Steuerung des Scheibenwischermotors dient. Dadurch wird keine separate Leiterplatte bzw. kein separates Trägerelement für den Magnetfeldsensor benötigt, der dann über geeignete Verbindungsleitungen mit der Leiterplatte verbunden werden muss, die der Steuerung des Scheibenwischermotors dient. Neben den dadurch reduzierten Herstellkosten wird darüber hinaus durch den Verzicht auf das zusätzliche Trägerelement auch ein besonders kompakter Aufbau des Scheibenwischermotors in dem relevanten Bereich ermöglicht. Particularly preferred is an arrangement of the magnetic field sensor on a printed circuit board, which also serves to receive the electrical or electronic components for controlling the windscreen wiper motor. As a result, no separate circuit board or a separate support member for the magnetic field sensor is needed, which must then be connected via suitable connecting lines to the circuit board, which serves to control the windshield wiper motor. In addition to the resulting reduced manufacturing costs is also made possible by dispensing with the additional support member and a particularly compact design of the windshield wiper motor in the relevant area.

Da die (Anker-)Welle des Scheibenwischermotors üblicherweise im Bereich ihrer beiden Stirnseiten in Lagerelementen gelagert ist, würde eine Anordnung des Magnetelements an einer Stirnseite der (Anker-)Welle des Scheibenwischermotors dessen Baugröße in axialer Erstreckung vergrößern. Daher ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Magnetelement die (Anker-)Welle an ihrem Umfang umfasst. Since the (armature) shaft of the windshield wiper motor is usually mounted in the region of its two end faces in bearing elements, an arrangement of the magnetic element at an end face of the (armature) shaft of the windshield wiper motor would increase its size in the axial extent. Therefore, it is preferably provided that the magnetic element comprises the (armature) shaft at its periphery.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das Magnetelement im Bereich eines Getriebegehäuses des Scheibenwischermotors angeordnet ist. Dies erfolgt vor dem Hintergrund, dass die Leiterplatte zur Steuerung des Scheibenwischermotors ebenfalls im Getriebegehäuse angeordnet ist, da dort, im Vergleich zum Motorgehäuse, infolge des üblicherweise vorhandenen Getrieberades und der geometrischen Verhältnisse mehr Bauraum zur Unterbringung einer Leiterplatte zur Verfügung steht als im Bereich des Motorgehäuses. It is very particularly preferred if the magnetic element is arranged in the region of a transmission housing of the windscreen wiper motor. This is done against the background that the circuit board for controlling the windshield wiper motor also in Gearbox is arranged because there, compared to the motor housing, due to the usually existing gear and the geometric conditions more space to accommodate a circuit board is available as in the range of the motor housing.

Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Magnetelement bei einer Anordnung im Getriebegehäuse zwischen einem Motorgehäusebereich und einem Getrieberad angeordnet ist. In diesem Bereich steht üblicherweise der meiste Bauraum zur Unterbringung von Zusatzelementen bzw. für die Leiterplatte zur Verfügung. It is particularly preferred if the at least one magnetic element is arranged in an arrangement in the gear housing between a motor housing portion and a gear wheel. In this area, most of the space is usually available for accommodating additional elements or for the printed circuit board.

Bevorzugt ist weiterhin der Einsatz der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einem bürstenlosen Scheibenwischermotor. Bei einem derartigen bürstenlosen Scheibenwischermotor ist es zur korrekten Ansteuerung der einzelnen Wicklungen erforderlich, diese in Abhängigkeit von der Winkellage der Ankerwelle zu bestromen bzw. anzusteuern. Die Einrichtung dient somit nicht nur dazu, den Scheibenwischermotor bei einer bestimmten Winkelstellung zu stoppen bzw. zu starten, um die mit dem Scheibenwischermotor wirkverbundenen Scheibenwischer hin- und herzubewegen, sondern sie ist dazu erforderlich, den Scheibenwischermotor überhaupt betreiben zu können. Preference is also the use of the device according to the invention in a brushless windscreen wiper motor. In such a brushless windscreen wiper motor, it is necessary for the correct control of the individual windings to energize or drive them as a function of the angular position of the armature shaft. Thus, the device not only serves to stop or start the wiper motor at a certain angular position to reciprocate the windshield wipers operatively connected to the wiper motor, but is required to operate the wiper motor at all.

In konstruktiv bevorzugter Anordnung des Magnetfeldsensors wird vorgeschlagen, dass dieser auf der der Welle zugewandten Seite der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Ebene der Leiterplatte parallel zur Längsachse der Welle verläuft. Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau der Einrichtung erzielt und die Erfassung des an dem Magnetfeldsensor sich vorbeibewegenden Magnetfeldes des Magnetelements wird vereinfacht. In a structurally preferred arrangement of the magnetic field sensor is proposed that this is arranged on the side facing the shaft of the circuit board, wherein the plane of the circuit board is parallel to the longitudinal axis of the shaft. As a result, a particularly compact construction of the device is achieved and the detection of the magnetic field sensor moving past the magnetic field of the magnetic element is simplified.

Die Erfindung umfasst auch einen Scheibenwischermotor mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Ein derartiger Scheibenwischermotor ermöglicht eine besonders kompakte Einrichtung zur Erfassung der Winkellage der Welle durch die Verwendung lediglich eines einzigen Magnetfeldsensors in Form eines Magnetowiderstandssensors. The invention also includes a windscreen wiper motor with a device according to the invention. Such a windscreen wiper motor enables a particularly compact device for detecting the angular position of the shaft by using only a single magnetic field sensor in the form of a magnetoresistive sensor.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in: This shows in:

1 in vereinfachter Darstellung einen Scheibenwischermotor unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erfassung der Winkellage seiner Ankerwelle und 1 in a simplified representation of a windscreen wiper motor using a device according to the invention for detecting the angular position of its armature shaft and

2 einen Ausschnitt aus dem Scheibenwischermotor gemäß 1 im Bereich der erfindungsgemäßen Einrichtung in vergrößerter Darstellung. 2 a section of the windscreen wiper motor according to 1 in the field of the device according to the invention in an enlarged view.

Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen. The same components or components with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

In der 1 ist stark vereinfacht ein Scheibenwischermotor 10 dargestellt, wie er Bestandteil einer Scheibenwischervorrichtung in einem Kraftfahrzeug ist. Der Scheibenwischermotor 10 weist ein Gehäuse 11 auf, das in einen Motorbereich 12 und einen Getriebebereich 13 unterteilt ist. Der Motorbereich 12 und der Getriebebereich 13 können durch separate Gehäusebauteile realisiert werden, die miteinander z.B. verschraubt sind, oder aber durch ein gemeinsames Gehäuseteil, oder aber in Schalenbauweise. Innerhalb des Gehäuses 11 ist eine Welle 15 angeordnet, die Bestandteil eines bürstenlosen Antriebsmotors ist. Die Welle 15 ist somit bei einer Innenläuferbauart als Läuferwelle ausgebildet, an deren Umfang Magnete angeordnet sind, die mit am Innenumfang des Motorbereichs 12 (der üblicherweise im Querschnitt kreisrund ausgebildet ist) angeordneten Wicklungen zusammenwirkt. Die Welle 15 ist beispielhaft in drei Lagereinrichtungen 16 bis 18 im Gehäuse 11 drehbar gelagert. Eine an der Welle 15 ausgebildete (nicht dargestellte) Verzahnung kämmt mit einer entsprechenden Gegenverzahnung an einem Getrieberad 20. Das Getrieberad 20 dient der Drehmomenterhöhung und wirkt beispielsweise mit einem ebenfalls nicht dargestellten, außerhalb des Gehäuses 11 angeordneten Hebel zusammen, der insbesondere mit einem Wischgestänge mechanisch gekoppelt ist. In the 1 is greatly simplified a wiper motor 10 illustrated as part of a windshield wiper device in a motor vehicle. The windscreen wiper motor 10 has a housing 11 on that in an engine area 12 and a transmission range 13 is divided. The engine area 12 and the transmission range 13 can be realized by separate housing components, which are bolted together, for example, or by a common housing part, or in shell construction. Inside the case 11 is a wave 15 arranged, which is part of a brushless drive motor. The wave 15 is thus formed in an internal rotor design as a rotor shaft, at the periphery of magnets are arranged, which with on the inner circumference of the motor region 12 (which is usually circular in cross-section) arranged windings cooperates. The wave 15 is exemplary in three storage facilities 16 to 18 in the case 11 rotatably mounted. One on the shaft 15 formed (not shown) toothing meshes with a corresponding counter-toothing on a gear 20 , The gear wheel 20 serves to increase the torque and acts, for example, with a likewise not shown, outside the housing 11 arranged lever together, which is mechanically coupled in particular with a wiper linkage.

Innerhalb des Getriebebereichs 13 ist in dem Bereich zwischen dem Getrieberad 20 und der einen Stirnseite 21 des Motorbereichs 12 eine erfindungsgemäße Einrichtung 100 zur Erfassung der Winkellage der Welle 15 angeordnet. Die Einrichtung 100 umfasst eine Magnetanordnung 22 unter Verwendung wenigstens eines Magnetelements 23 mit einem Nordpol und einem Südpol, wobei die Magnetanordnung 22 die Welle 15 an deren Umfang radial umgibt bzw. diese radial umschließt. Die Magnetanordnung 22 wirkt mit einem Magnetfeldsensor in Form eines Magnetowiderstandssensors 25 zusammen. Wie insbesondere aus der 2 erkennbar ist, ist der Magnetowiderstandssensor 25 in Form eines ICs bzw. ASICs ausgebildet und auf einer Leiterplatte 28 auf der der Magnetanordnung 22 zugewandten Seite der Leiterplatte 28 angeordnet. Wesentlich ist, dass die Leiterplatte 28 gleichzeitig Bauteile 29 trägt, die der Steuerung des Scheibenwischermotors 10 dienen. Die Leiterplatte 28 ist über eine elektrische Verbindung 31 (1) mit einem Steckeranschlussbereich 32 des Gehäuses 11, insbesondere des Getriebebereichs 13, verbunden, über den über den Kabelbaum des Kraftfahrzeugs der Scheibenwischermotor 10 mit Spannung versorgt wird. Der Magnetowiderstandssensor 25 ist vorzugsweise in Form eines GMR- oder AMR-Sensors ausgebildet und Bestandteil des ICs bzw. ASICs. Er kann jedoch auch in SMD-Bauweise ausgebildet sein und eine externe Auswerteschaltung umfassen. Within the transmission range 13 is in the area between the gear 20 and one end face 21 of the engine area 12 an inventive device 100 for detecting the angular position of the shaft 15 arranged. The device 100 includes a magnet assembly 22 using at least one magnetic element 23 with a north pole and a south pole, the magnet arrangement 22 the wave 15 radially surrounds at the circumference thereof or radially surrounds. The magnet arrangement 22 acts with a magnetic field sensor in the form of a magnetoresistive sensor 25 together. As in particular from the 2 is recognizable, is the magnetoresistance sensor 25 in the form of an IC or ASIC and formed on a printed circuit board 28 on the magnet assembly 22 facing side of the circuit board 28 arranged. It is essential that the circuit board 28 at the same time components 29 that carries the control of the windshield wiper motor 10 serve. The circuit board 28 is via an electrical connection 31 ( 1 ) with a plug connection area 32 of the housing 11 , in particular the transmission range 13 , Connected, via the over the wiring harness of the motor vehicle the windscreen wiper motor 10 is supplied with voltage. The magnetoresistive sensor 25 is preferably in the form of a GMR or AMR sensor and part of the IC or ASIC. However, it can also be designed in SMD construction and include an external evaluation circuit.

Der soweit beschriebene Scheibenwischermotor 10 bzw. dessen Einrichtung 100 zur Erfassung der Winkellage der Welle 15 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So kann die Magnetanordnung 22 auch mehrere Magnetelemente 23 aufweisen. Darüber hinaus kann der Magnetowiderstandssensor 25 auch auf der der Magnetanordnung 22 abgewandten Seite der Leiterplatte 28 angeordnet sein. The windscreen wiper motor described so far 10 or its device 100 for detecting the angular position of the shaft 15 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. So can the magnet arrangement 22 also several magnetic elements 23 exhibit. In addition, the magnetoresistance sensor 25 also on the magnet arrangement 22 opposite side of the circuit board 28 be arranged.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Scheibenwischermotor wiper motor
11 11: Gehäuse casing
12 12: Motorbereich engine area
13 13: Getriebebereich transmission range
15 15: Welle wave
16 16: Lagereinrichtung Storage facility
17 17: Lagereinrichtung Storage facility
18 18: Lagereinrichtung Storage facility
20 20: Getrieberad Pinion
21 21: Stirnseite des Motorbereichs Front side of the engine area
22 22: Magnetanordnung magnet assembly
23 23: Magnetelement magnetic element
25 25: Magnetowiderstandssensor Magnetoresistive sensor
28 28: Leiterplatte circuit board
29 29: Bauteil component
31 31: elektrische Verbindung electrical connection
32 32: Steckeranschlussbereich Connector connection section
100 100: Einrichtung Facility

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012100829 A1 [0003]

Claims

Facility ( 100 ) for detecting the angular position of a shaft ( 15 ) of a windscreen wiper motor ( 10 ), with one with the shaft ( 15 ) connected magnet arrangement ( 22 ) with at least one magnetic element having a north pole and a south pole ( 23 ) and a magnetic field sensor arrangement, characterized in that the magnetic field sensor arrangement comprises a single magnetic field sensor in the form of a magnetoresistive sensor ( 25 ).

Device according to claim 1, characterized in that the magnetic field sensor is mounted on a printed circuit board ( 28 ) is arranged, which at the same time the inclusion of electrical or electronic components ( 29 ) for controlling the windscreen wiper motor ( 10 ) serves.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one magnetic element ( 23 ) the wave ( 15 ) comprises annularly at its periphery.

Device according to claim 3, characterized in that the at least one magnetic element ( 23 ) in the region of a transmission housing ( 13 ) of the windscreen wiper motor ( 10 ) is arranged.

Device according to claim 4, characterized in that the at least one magnetic element ( 23 ) between a motor housing area ( 12 ) and a gear wheel ( 20 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the windscreen wiper motor ( 10 ) as a brushless windscreen wiper motor ( 10 ) is trained.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the plane of the printed circuit board ( 28 ) parallel to the longitudinal axis of the shaft ( 15 ) runs.

Device according to claim 7, characterized in that the magnetoresistance sensor ( 25 ) on the shaft ( 15 ) facing side of the circuit board ( 28 ) is arranged.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the magnetoresistance sensor ( 25 ) Is part of an IC or ASIC or is designed in SMD construction.

Windscreen wiper motor ( 10 ) with a device ( 100 ) according to one of claims 1 to 9.