DE10010754C2

DE10010754C2 - Direct drive for a linear wiper system, particularly of a vehicle

Info

Publication number: DE10010754C2
Application number: DE2000110754
Authority: DE
Inventors: Ralph Mueller; Albert Reitinger
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-03-04
Filing date: 2000-03-04
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2020-03-05
Also published as: DE10010754A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Direktantrieb für ein Linearwischsystem zur Reinigung von Sicht- und Schutzscheiben insbesondere von Fahrzeugen, mit einem Führungsprofil, an dem mindestens ein wenigstens einen Wischerarm tragendes Führungsstück linear beweglich angeordnet ist, sowie ein einen solchen Direktantrieb aufweisendes Linearwischsystem.The invention relates to a direct drive for a Linear wiper system for cleaning windows and protective screens in particular of vehicles with a guide profile on which at least one carrying at least one wiper arm Guide piece is arranged linearly movable, as well as a such a direct drive linear wiper system.

Seit den Anfängen der Automobiltechnik hat sich der Aufbau von Scheibenwischern nur unwesentlich geändert. Ein Wischerarm bewegt sich auf einer Kreisbahn um eine Antriebsachse, die entweder mit einer Motorachse des Wischerantriebs übereinstimmt oder eine Abtriebswelle eines Getriebes darstellt. Auch die Verwendung von beispielsweise teleskopartig ausfahrenden Wischern zur Optimierung der Wischfläche ändert nichts an dem genannten Bauprinzip.Since the beginning of automotive engineering, the build up of Windshield wipers changed only slightly. A wiper arm moves on a circular path around a drive axis that either coincides with a motor axis of the wiper drive or represents an output shaft of a transmission. Also the Use of, for example, telescopic extensions Wiping to optimize the wiping surface does not change anything called construction principle.

Sämtlichen bekannten Bauvarianten liegt nun die Problematik zugrunde, dass der entlang eines Kreisbogens bewegte Wischerarm geometrisch nicht kompatibel ist mit der im Allgemeinen rechteckigen oder trapezförmigen Grundform einer zu reinigenden Scheibe. The problem is all known construction variants based on the wiper arm moving along an arc is not geometrically compatible with that in general rectangular or trapezoidal basic shape of a to be cleaned Disc.

Ein weiteres Problem stellt die Ruhestellung der Wischerarme dar. Meist ist die bei ausgeschaltetem Wischer vorliegende Grundposition so gewählt, dass die Wischerarme nicht im Hauptblickfeld liegen. Im Wischerbetrieb verdecken sie allerdings einen großen Bereich des Blickfeldes, so dass über die Steuerung des Antriebs ein möglichst schnelles Zurückfahren in die Ruhestellung erzwungen wird. Das schnelle Zurückfahren bedingt allerdings relativ hohe Wischgeschwindigkeiten und führt zu mechanischen Problemen.Another problem is that the wiper arms are at rest It is usually the one with the wiper switched off Basic position selected so that the wiper arms are not in the Main field of vision. They cover up in the wiper mode however, a large area of the field of view, so over the control of the drive as fast as possible Return to the rest position is forced. The quick one Backing up, however, requires relatively high levels Wiping speeds and leads to mechanical problems.

Zudem ist aus dem Bereich von Tourenwagenrennen bekannt, die Wischerarme in Ruhestellung senkrecht in der Mittelachse des Fahrzeugs zu halten, um die aerodynamischen Einflüsse der Wischer möglichst gering zu halten.It is also known from the field of touring car races that Wiper arms in the rest position perpendicular in the central axis of the To maintain the aerodynamic influences of the vehicle To keep wipers as low as possible.

In DE 298 03 101 U1 ist ein eingangs beschriebener linearer Scheibenwischer offenbart, bei dem der Wischerarm entlang eines geraden oder der Wölbung der Scheibe angepassten Führungsprofils bewegt wird, das gleichzeitig durch eine torsionssteife Verbindung mit dem Führungsstück des Wischerarms eine Anpresskraft an die Scheibenoberfläche bereitstellt. Der Vortrieb des Wischerarms erfolgt mittels Treibriemen, d. h. Zahn- oder Keilriemen, Gliederketten oder einen das Führungsstück direkt antreibenden Linearmotor. Der Wischer ermöglicht daher die Reinigung einer gesamten Scheibenfläche mit nur einem Wischarm und liegt in seiner Ruhestellung und der anderen Extremlage nicht im Sichtfeld. Zudem ist die aerodynamische Wirkung der Wischerarme in den beiden Endlagen äusserst gering.DE 298 03 101 U1 describes a linear one described at the beginning Windshield wipers revealed, with the wiper arm along a straight one or one that matches the curvature of the pane Guide profile that is moved simultaneously by a Torsionally rigid connection with the guide piece of the Wiper arms apply a pressing force to the window surface provides. The wiper arm is propelled by means of Driving belt, d. H. Timing or V-belts, link chains or a linear motor directly driving the guide piece. The Wiper therefore enables the cleaning of an entire Disc surface with only one wiper arm and lies in his Rest position and the other extreme position not in the field of vision. In addition, the aerodynamic effect of the wiper arms in the extremely low in both end positions.

Nachteilig an dem vorgenannten Scheibenwischer sind allerdings die vielen erforderlichen Verschleissteile, z. B. die genannten Zahn- oder Keilriemen, Gliederketten oder der Linearmotor.However, the above-mentioned windshield wipers are disadvantageous the many necessary wearing parts, e.g. B. the above Toothed or V-belts, link chains or the linear motor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Direktantrieb für ein Linearwischsystem sowie ein Linearwischsystem der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche die genannten Nachteile des Standes der Technik vermeiden und eine möglichst hohe Zuverlässigkeit und möglichst lange Standzeiten im Bereich der geforderten etwa 1,5 Millionen Wischzyklen, insbesondere durch die Vermeidung von Verschleissteilen, bereitstellen. Gleichzeitig soll eine möglichst große Flexibilität bei der Wischersteuerung gegeben sein.The invention is therefore based on the object Direct drive for a linear wiper system as well as a Specify linear wiper system of the type described at the outset, which the mentioned disadvantages of the prior art avoid and the highest possible reliability and Longest possible service lives in the range of the required 1.5 million wiping cycles, especially through avoidance of wear parts, provide. At the same time given the greatest possible flexibility in wiper control his.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterführende und vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.The task is solved by the characteristics of the independent Expectations. Further and advantageous configurations can be found in the subclaims and the description.

Die Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass das Führungsprofil als Passiveinheit (Stator) des Antriebs sowie als Führung für die Bewegung des Führungsstücks und das Führungsstück als Aktiveinheit des Antriebs ausgebildet sind. Als Aktiveinheit wird hier der Teil des Antriebs bezeichnet, in dem sich die für die Bewegung des Führungsstücks erforderlichen "aktiven" Komponenten befinden, z. B. elektrische Erregerwicklungen oder dergleichen. Dagegen enthält die Passiveinheit nur die "passiven" Komponenten des Antriebs. Zwischen der Aktiveinheit und der Passiveinheit findet beim Betrieb des Linearantriebs eine Relativbewegung statt. Alternativ können die genannten Funktionen des Stators und der Aktiveinheit jedoch auch umgekehrt sein.The peculiarity of the invention is that Guide profile as a passive unit (stator) of the drive and as a guide for the movement of the guide piece and that Guide piece are designed as an active unit of the drive. The part of the drive is referred to here as the active unit, in which is for the movement of the guide piece necessary "active" components are located, for. B. electrical excitation windings or the like. On the other hand the passive unit contains only the "passive" components of the Drive. Between the active unit and the passive unit finds a relative movement when operating the linear drive instead of. Alternatively, the stator functions mentioned and the active unit can also be reversed.

Das Führungsstück des Wischerarms ist demnach erfindungsgemäß als Schlitten oder Läufer ausgelegt, wobei die Bewegung des Läufers auf dem Führungsprofil vorzugsweise berührungslos erfolgt. Der Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, das bisher dem Verschleiss unterliegende Teile wie Führungen, Lager etc. jetzt das antreibende Element und gleichzeitig das Lager darstellen. Durch den vorgeschlagenen Antrieb werden die Wischarme mithin nahezu verschleissfrei direktangetrieben.The guide piece of the wiper arm is accordingly in accordance with the invention designed as a sled or runner, the movement of the Runner on the guide profile preferably without contact he follows. The invention is therefore based on the idea that parts previously subject to wear such as guides, Bearing etc. now the driving element and at the same time that Represent camp. The proposed drive will Wiper arms are therefore directly driven with almost no wear.

Der berührungslose Transport des Läufers wird gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Variante dadurch erreicht, dass das Führungsstück Luftdüsen zur Erzeugung eines Luftpolsters zwischen dem Führungsstück und dem Führungsprofil aufweist. Das luftgelagerte Direktantriebsystem folgt demnach dem Prinzip eines Reluktanzmotors. Ein nach dem Reluktanzprinzip arbeitender und hier grundsätzlich in Betracht kommender Linearmotor ist in der DE 44 28 321 A1 "Linearer Reluktanzmotor" offenbart. Auch bei dem dort beschriebenen Motor bewegt sich ein als Aktiveinheit ausgebildeter Läufer auf einem eine Zahnstruktur aufweisenden Führungsprofil (Passiveinheit). Die bei der vorliegenden Erfindung vorgesehene Luftlagerung gestattet nun einen reibungsfreien und daher nahezu verschleissfreien Betrieb.The contactless transport of the runner is carried out according to one achieved the first variant of the invention in that the Air nozzle guide piece to create an air cushion between the guide piece and the guide profile. The air-bearing direct drive system therefore follows this Principle of a reluctance motor. One based on the reluctance principle working and basically considered here Linear motor is more linear in DE 44 28 321 A1 " Reluctance motor ". Also in the described there Motor moves a runner trained as an active unit on a guide profile with a tooth structure (Passive unit). Those in the present invention provided air storage now allows a frictionless and therefore almost wear-free operation.

Nach einer zweiten Variante ist vorgesehen, dass das Führungsstück und das Führungsprofil Mittel zur magnetischen Lagerung des Führungsstücks auf dem Führungsprofil aufweisen. Bei dieser Variante wird das Führungsstück demnach nach den aus dem Bereich des Transrapidzuges her bekannten Lagerungs- und Antriebsprinzipien gelagert und bewegt.According to a second variant, it is provided that Guide piece and the guide profile means for magnetic Have storage of the guide piece on the guide profile. In this variant, the guide piece is accordingly according to the known from the area of the Transrapid train and drive principles stored and moved.

Bei beiden Varianten sind die erforderlichen Spulen, Permanentmagnete und/oder Luftdüsen vorzugsweise in den Läufer integriert. Allerdings kann man dies auch umkehren, d. h. diese Funktionseinheiten sind dann in der Passiveinheit des Antriebs, sprich dem Führungsprofil, untergebracht. Dadurch lässt sich das Eigengewicht des Läufers erheblich reduzieren, was Vorteile sowohl bei der Zuverlässigkeit (Standzeit) als auch hinsichtlich des Energieverbrauchs hat.In both variants, the required coils are Permanent magnets and / or air nozzles preferably in the rotor integrated. However, this can also be reversed. H. this Functional units are then in the passive unit of the Drive, i.e. the guide profile, housed. Thereby the weight of the runner can be significantly reduced, what advantages both in terms of reliability (service life) and also with regard to energy consumption.

Bei dem vorgeschlagenen Wischerantrieb sind weder ein Getriebe noch andere mechanische Antriebskomponenten wie Führungen, Laufrollen, Seile, Lager, oder dergleichen erforderlich. Daher kommt man mit weniger Verschleissteilen aus, wodurch der Antrieb erheblich an Zuverlässigkeit bei seinem Betrieb erfährt. Durch die Steuerungsmöglichkeiten wird eine hohe Flexibilität in der Wischersteuerung erreicht. Zudem kann der Antrieb so angesteuert werden, dass bei Drehrichtungsumkehrung kaum eine Wankbewegung des Führungsstücks und damit auch des Wischerarms entsteht. Darüber hinaus stellt der vorgeschlagene Direktantrieb hohe ästhetische Ansprüche, insbesondere dann, wenn das Führungsprofil in die Fahrzeugkarosserie integriert wird.In the proposed wiper drive are neither a gear other mechanical drive components such as guides, Rollers, ropes, bearings, or the like are required. Therefore you get by with less wearing parts, which means that Drive significantly in reliability in its operation experiences. Due to the control options, a high Flexibility in wiper control achieved. In addition, the Drive can be controlled so that the direction of rotation is reversed hardly any roll movement of the guide piece and thus also of the Wiper arms are created. In addition, the proposed one Direct drive high aesthetic standards, especially when if the guide profile is integrated into the vehicle body becomes.

Im Falle einer Luftlagerung des Führungsstücks können im Bereich der Luftdüsen ein oder mehrere Feinfilter angeordnet sein. Hierdurch lassen sich Betriebsstörungen aufgrund von Luftverunreinigungen wirksam verhindern.In the case of an air bearing of the guide piece can One or more fine filters are arranged in the area of the air nozzles his. This allows malfunctions due to Effectively prevent air pollution.

Sowohl zur Verbesserung der magnetischen Antriebseigenschaften als auch zur Verbesserung einer etwa vorgesehenen magnetischen Lagerung des Führungsstücks kann das Führungsprofil aus einem einen Magnetfluss gut leitenden Stahlkörper, insbesondere aus einem Profilrohr wie z. B. einem Vierkantrohr, gebildet sein.Both to improve the magnetic drive properties as well as to improve any magnetic provided Storage of the guide piece, the guide profile from one a magnetic flux well conductive steel body, in particular a profile tube such. B. a square tube.

Um eine besonders hohe Kraftdichte des für den Antrieb und/oder die Magnetlagerung erforderlichen Magnetfeldes zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass das Führungsstück zwei gegenüberliegende, magnetisch wirksame Funktionsflächen aufweist.A particularly high power density for the drive and / or the magnetic bearing required magnetic field achieve, it can be provided that the guide piece two opposite, magnetically effective functional surfaces having.

Zur Erzeugung der für die Bewegung des Führungsstückes auf dem Führungsprofil erforderlichen magnetischen Schubkräfte kann das Führungsprofil eine wenigstens auf einer Seite dem Führungsstück zugewandte, in Bewegungsrichtung des Führungsstücks auf dem Führungsprofil ausgebildete Zahnstruktur aufweisen. Diese Struktur kann beispielsweise in Kunststoff eingegossen sein, dessen Außenseite dann so mechanisch nachbearbeitet wird, dass eine Luftlagerung ermöglicht wird.To generate the for the movement of the guide piece on the Guide profile required magnetic shear forces can the guide profile at least on one side Guide piece facing, in the direction of movement of the Guide piece trained on the guide profile Have tooth structure. This structure can, for example, in Be poured in plastic, the outside then like this mechanically reworked that an air bearing is made possible.

Gemäß einer ersten bevorzugten Antriebsvariante ist am Führungsstück eine Zahnstruktur vorgesehen, die mit der Zahnstruktur des Führungsprofils magnetisch zusammenwirkt, und zwar mittels mindestens einer am Führungsstück oder am Führungsprofil angeordneten Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes zur Erzeugung von Schubkräften für die Bewegung des Führungsstücks auf dem Führungsprofil. Werden die Zähne von einem magnetischen Fluss durchsetzt, so wird der Magnetfluss bestrebt sein, den entstehenden magnetischen Kreis auf kürzestem Wege zu schließen. Deshalb werden, bei einer geeigneten geometrischen Abstimmung der Zähne der Zahnstruktur mit den gezahnten Kernblechen, bestimmte Zähne anziehende Kräfte aufeinander ausüben, womit insgesamt eine am Führungsprofil tangential angreifende Kraft auf den Läufer und umgekehrt entsprechend auf den Stator ausgeübt wird. Diese Kraft lässt sich somit als Schubkraft für die Bewegung des Führungsstücks auf dem Führungsprofil vorteilhaft einsetzen.According to a first preferred drive variant on Guide piece provided a tooth structure that with the Tooth structure of the guide profile interacts magnetically, and by means of at least one on the guide piece or on Guide profile arranged coil for generating a Magnetic field to generate thrust for movement of the guide piece on the guide profile. Become teeth penetrated by a magnetic flux, so the Magnetic flux strive to create the magnetic circuit close by the shortest route. Therefore, at one suitable geometrical coordination of the teeth of the tooth structure with the toothed core sheets, certain teeth attracting Exercise forces on each other, making a total of one Guiding profile tangential force on the rotor and vice versa is applied accordingly to the stator. This Force can thus be used as a thrust for the movement of the Advantageously use the guide piece on the guide profile.

Bei einer zweiten alternativen Antriebsversion wird das mittels eines Luftpolsters oder magnetisch (schwebend) gelagerte Führungsstück durch ein oder mehrere, in die Zahnstruktur des Führungsprofils mechanisch eingreifende Zahnräder oder dergleichen bewegt.In a second alternative drive version that will by means of an air cushion or magnetic (floating) stored guide piece by one or more, in the Mechanically engaging tooth structure of the guide profile Gears or the like moves.

Zur Ermittlung des Fahrweges des Führungsstücks auf dem Führungsprofil kann ein am Führungsstück angeordneter Hallsensor vorgesehen sein, der mit der Zahnstruktur des Führungsprofils zusammenarbeitet.To determine the travel path of the guide piece on the Guide profile can be arranged on the guide piece Hall sensor can be provided with the tooth structure of the Management profile works together.

Zum Festhalten des Führungsstücks in wenigstens einer der beiden seitlichen Endlagen des Wischers können ferner im Bereich dieser Endlagen Permanentmagnete vorgesehen sein, die mit einer im Läufer angeordneten Magnetspule zusammenarbeiten. Die Endlagenfixierung lässt sich somit durch einfache Umprogrammierung der Spulentätigkeit ein- und ausschalten.To hold the guide piece in at least one of the two lateral end positions of the wiper can also in Area of these end positions permanent magnets can be provided work together with a magnet coil arranged in the rotor. The end position can thus be fixed by simple Switch reprogramming of the coil activity on and off.

Bei sämtlichen Varianten und Ausführungsbeispielen der Erfindung kann das Führungsprofil der Wölbung der Scheibe im Wesentlichen folgend ausgebildet sein, um dadurch einen über die gesamte Wischlänge möglichst konstanten Wischeranpressdruck zu erreichen. In all variants and embodiments of the Invention can the guide profile of the curvature of the disc Be essentially designed to thereby over the entire wiping length as constant as possible To achieve wiper contact pressure.

Um eine Übertragung von Fahrzeugschwingungen auf das Führungsprofil wirksam zu vermeiden und damit insgesamt die Laufruhe des Führungsstücks auf dem Führungsprofil zu erhöhen, kann ferner vorgesehen sein, dass das Führungsprofil mit einer Fahrzeugkarosserie schwingungsentkoppelt verbunden ist.In order to transmit vehicle vibrations to the Avoid leadership profile effectively and thus the overall Increase the smoothness of the guide piece on the guide profile, can also be provided that the guide profile with a Vehicle body is vibration decoupled connected.

Zur Verbesserung des äusseren Erscheinungsbildes der Fahrzeugkarosserie (Fahrzeugdesign) sowie insbesondere zur Erhöhung der passiven Unfallsicherheit kann zudem vorgesehen sein, dass das Führungsrofil in eine Fahrzeugkarosserie integriert wird.To improve the external appearance of the Vehicle body (vehicle design) and in particular for Passive accident safety can also be increased be that the guiding profile in a vehicle body is integrated.

Unter dem Aspekt Energieeinsparung kann weiter vorgesehen sein, dass das Führungsstück und/oder das Führungsprofil Mittel zur Rückgewinnung bzw. Rückspeisung der beim Abbremsen des Führungsstücks in den beiden Endlagen des Wischers entstehenden Bremsenergie aufweisen.From the point of view of energy saving, further provision can be made be that the guide piece and / or the guide profile Means for the recovery or recovery of the braking of the guide piece in the two end positions of the wiper have generated braking energy.

Das vorgeschlagene Wischerantriebsprinzip ermöglicht schließlich das Vorsehen von Mitteln zur variablen Programmierung der Größe des durch die Bewegung des Führungsstücks abgedeckten Wischfeldes. Dadurch ist es möglich, individuell und vor allem partiell, mit variabler Geschwindigkeit angepasst, das Sichtfeld zu reinigen.The proposed wiper drive principle enables finally the provision of variable means Programming the size of the by moving the Guide piece covered wiping area. That’s it possible, individual and above all partial, with variable Adjusted speed to clean the field of vision.

Die Erfindung lässt sich auch ausserhalb der Fahrzeugtechnik bei lineargetriebenen Scheibenwischern jeglicher Art vorteilhaft einsetzen, beispielsweise bei stationären Einrichtungen wie Gebäuden oder dergleichen.The invention can also be applied outside of vehicle technology linear wipers of any kind use advantageously, for example in stationary Facilities such as buildings or the like.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder ähnliche Merkmale beziehen. In Zusammenschau mit den Ansprüchen ergeben sich daraus weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung. The invention is described below with reference to drawings illustrated embodiments explained in more detail, wherein same reference signs on functionally the same or relate to similar characteristics. Together with the Demands result from further properties, characteristics and advantages of the invention.

Im Einzelnen zeigenShow in detail

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Windschutzscheibe eines Personenkraftfahrzeuges mit einem Linearwischsystem gemäß der Erfindung; Figure 1 is a perspective view of a windshield of a passenger vehicle with a linear wiper system according to the invention.

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispieles mit zwei Wischerarmen; FIG. 2 shows an illustration of an embodiment with two wiper arms similar to FIG. 1;

Fig. 3 eine Frontansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Passiveinheit 20 zusammen mit einer Aktiveinheit 21, zur Veranschaulichung des magnetischen Antriebsprinzips. Fig. 3 is a front view of a section of a passive unit 20 according to the invention together with an active unit 21 , to illustrate the magnetic drive principle.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Windschutzscheibe 1 eines (hier nicht gezeigten) Personenkraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Linearwischsystem 2. Ein Gestänge 3 eines (hier ebenfalls nicht gezeigten) Scheibenwischers ist an eine Aktiveinheit 4 eines Antriebs, im vorliegenden Beispiel einen Läufer bzw. Schlitten, befestigt. Eine Passiveinheit 5 (Stator) des Antriebs ist sichelförmig gekrümmt und verläuft in etwa parallel zur Scheibe 1. Der Stator 5 ist aus einem ca. 4 mm dicken Vierkantrohr 6 eines Stahls gefertigt, der gute Magnetflusseigenschaften besitzt. Alternativ kann der Stator 5 aus einem massiven Profilmaterial hergestellt sein. Fig. 1 shows a perspective view of a windshield 1 of a passenger motor vehicle (not shown here) according to the invention with a linear wiper system 2. A linkage 3 of a windshield wiper (also not shown here) is attached to an active unit 4 of a drive, in the present example a runner or slide. A passive unit 5 (stator) of the drive is curved in a crescent shape and runs approximately parallel to the disk 1 . The stator 5 is made of an approximately 4 mm thick square tube 6 made of steel, which has good magnetic flux properties. Alternatively, the stator 5 can be made from a solid profile material.

Das Vierkantrohr 6 weist eine, auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen in Bewegungsrichtung des Läufers angeordnete Zahnstruktur 7 auf, um eine möglichst hohe magnetische Kraftdichte zur Bewegung des Läufers 4 auf dem Stator 5 zu gewährleisten. Sämtliche Seitenflächen des Stators 5 sind in Luftlagerqualität geschliffen, um allseitig Kräfte und Momente, die vom Wischarm 3 auf den Läufer 4 übertragen werden, aufnehmen zu können. The square tube 6 has a tooth structure 7 arranged on two opposite side surfaces in the direction of movement of the rotor in order to ensure the highest possible magnetic force density for moving the rotor 4 on the stator 5 . All side surfaces of the stator 5 are ground in air bearing quality in order to be able to absorb forces and moments that are transmitted from the wiper arm 3 to the rotor 4 on all sides.

Der Läufer 4 besteht aus zwei ebenen Läuferelementen 10, 11 und zwei, entsprechend der Sichelform des Stators 5 gekrümmten Luftlagerelementen 8, 9. Alle vier Elemente 8-11, d. h. sämtliche dem Stator 5 zugewandten Innenflächen des Läufers 4, verfügen über (in dieser Darstellung nicht sichtbare) Luftdüsen und sind jeweils mit Feinfiltern ausgestattet. Zudem sind zwei Spulen (hier ebenfalls nicht sichtbar) zur Bewegung des Läufers 4 in den beiden Laufrichtungen 12, 13 vorgesehen. An dem Läufer 4 sind ferner (ebenfalls hier nicht sichtbare) Permanentmagnete vorgesehen, mittels derer der Läufer 4 in den Endpositionen 14, 15 mittels am Stator 5 dort jeweils vorgesehener Magnetspulen (nicht dargestellt) magnetisch festgehalten werden kann. Das Festhalten des Läufers 4 kann beispielsweise einfach dadurch erfolgen, dass das Luftpolster deaktiviert wird und der Läufer 4 damit auf den Stator 5 aufsetzt. Gleichzeitig wird die magnetische Anziehungskraft der Permanentmagnete an den Stator 5 wirksam und der Läufer 4 in der gegebenen Position festgehalten.The rotor 4 consists of two flat rotor elements 10 , 11 and two air bearing elements 8 , 9 which are curved in accordance with the sickle shape of the stator 5 . All four elements 8-11 , ie all inner surfaces of the rotor 4 facing the stator 5 , have air nozzles (not visible in this illustration) and are each equipped with fine filters. In addition, two coils (likewise not visible here) are provided for moving the rotor 4 in the two running directions 12 , 13 . Also provided on the rotor 4 (likewise not visible here) are permanent magnets, by means of which the rotor 4 can be magnetically held in the end positions 14 , 15 by means of magnetic coils (not shown) provided on the stator 5 there. The rotor 4 can be held in place, for example, simply by deactivating the air cushion and thus placing the rotor 4 on the stator 5 . At the same time, the magnetic attraction of the permanent magnets on the stator 5 is effective and the rotor 4 is held in the given position.

Die Aktiveinheit 4 und die Passiveinheit 5 sind beim Betrieb des Linearwischsystems durch einen Luftspalt von etwa 15 µm bis 25 µm voneinander getrennt und daher zueinander nahezu reibungslos beweglich angeordnet. Die Passiveinheit 5 ist mit der Autokarosserie mittels (hier nicht gezeigter) mechanischer Filter schwingungsentkoppelt verbunden. Zudem ist die Passiveinheit 5 in die Statik einer (nicht dargestellten) Rohkarosserie integriert, um das Karosseriedesign durch die Passiveinheit und ggf. auch die Aktiveinheit möglichst wenig zu beeinflussen und insbesondere die passive Fahrzeugsicherheit bei Verkehrsunfällen zu erhöhen.The active unit 4 and the passive unit 5 are separated from one another during operation of the linear wiping system by an air gap of approximately 15 μm to 25 μm and are therefore arranged to move almost smoothly with respect to one another. The passive unit 5 is connected to the car body by means of mechanical filters (not shown here) in a vibration-decoupled manner. In addition, the passive unit 5 is integrated in the statics of a body-in-white (not shown) in order to influence the body design as little as possible by the passive unit and possibly also the active unit and in particular to increase the passive vehicle safety in traffic accidents.

Fig. 2 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispieles mit zwei Wischerarmen 3, 3' und entsprechenden Wischern 16, 16'. Der Läufer 4' und damit entsprechend auch der Wischer 16' befinden sich gerade in einer möglichst nahe am linken Rand der Scheibe 1 vorgesehenen Ruhestellung. Dagegen befinden sich der Läufer 4 und entsprechend der Wischer 16 in einem Abstand vom rechten Rand 17 der Scheibe 1 und führen gerade, unabhängig vom Wischer 16', eine kurze Wischbewegung aus. Ein solcher Wischvorgang bietet sich beispielsweise zur Beseitigung bzw. Reinigung von bei einem Überholvorgang von dem überholten Fahrzeug ausgehendem Spritzwasser an. FIG. 2 shows an illustration of an embodiment similar to FIG. 1 with two wiper arms 3 , 3 'and corresponding wipers 16 , 16 '. The rotor 4 'and thus also the wiper 16 ' are currently in a rest position provided as close as possible to the left edge of the disk 1 . In contrast, the rotor 4 and, correspondingly, the wiper 16 are at a distance from the right edge 17 of the window 1 and are performing a short wiping movement, independently of the wiper 16 '. Such a wiping process is suitable, for example, for the removal or cleaning of spray water emanating from the overhauled vehicle during an overtaking process.

Die für die Bewegung des Läufers 4 (entsprechendes gilt für Läufer 4') auf dem Stator 5 erforderlichen Schubkräfte werden magnetisch erzeugt. Hierzu sind am Läufer 4 elektrische Spulen vorgesehen, die bei Stromfluss einen Magnetfluss erzeugen, der mittels gezahnter Kernbleche in einer definierten Geometrie aus dem Läufer herausgeführt und in den Stator an entsprechenden, gegenüberliegenden Zähnen hereingeführt wird. Diese Zähne bilden somit magnetische Pole eines sich über die Zwischenräume zwischen den genannten Zähnen schließenden magnetischen Kreises.The thrust forces required for the movement of the rotor 4 (the same applies to rotor 4 ') on the stator 5 are generated magnetically. For this purpose, 4 electrical coils are provided on the rotor, which generate a magnetic flux when current flows, which is guided out of the rotor in a defined geometry by means of toothed core sheets and introduced into the stator at corresponding, opposite teeth. These teeth thus form magnetic poles of a magnetic circuit which closes via the spaces between the teeth mentioned.

Dies soll anhand der in Fig. 3 gezeigten Prinzipzeichnung noch detaillierter verdeutlicht werden, in der ein in Frontansicht dargestellter, vergrösserter Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Passiveinheit 20 zusammen mit einer vollständigen Aktiveinheit 21 zur Veranschaulichung des magnetischen Antriebsprinzips zu ersehen ist.This should be clarified in more detail with reference to the basic drawing shown in FIG. 3, in which an enlarged section of a passive unit 20 according to the invention, shown in a front view, can be seen together with a complete active unit 21 to illustrate the magnetic drive principle.

An einem in dieser Ansicht verdeckt angeordneten Trägerelement 22, welches aus nicht-magnetischem Material gefertigt ist, sind zwei U-förmige Teile 23, 24 befestigt. Diese U-förmigen Teile 23, 24 sind aus magnetisch gut leitendem Material, vorzugsweise Dynamoblech, hergestellt. Um die kurzen Schenkel der U-förmigen Teile 23, 24 sind Erregerwicklungen 25, 25', 26, 26' gewickelt. Die langen Schenkel der U-förmigen Teile 23, 24 enden an ihrem jeweiligen freien Ende nach innen in Polen 27, 27', 28, 28'. Das Trägerelement 22, die U-förmigen Teile 23, 24 und die Erregerwicklungen 25-26' bilden zusammen den aktiven Teil des Linearantriebs. Two U-shaped parts 23 , 24 are fastened to a support element 22 , which is concealed in this view and is made of non-magnetic material. These U-shaped parts 23 , 24 are made of magnetically highly conductive material, preferably dynamo sheet. Excitation windings 25 , 25 ', 26 , 26 ' are wound around the short legs of the U-shaped parts 23 , 24 . The long legs of the U-shaped parts 23 , 24 end inwards at their respective free ends in poles 27 , 27 ', 28 , 28 '. The carrier element 22 , the U-shaped parts 23 , 24 and the excitation windings 25-26 'together form the active part of the linear drive.

Zwischen den gegenüberstehenden Polen der Aktiveinheit 21 befindet sich die Passiveinheit 20, welche ebenfalls aus magnetisch gut leitendem Material gefertigt ist. Die Passiveinheit 20 ist an den gezeigten Enden wegen der Ausschnittvergrößerung gebrochen dargestellt. Die Passiveinheit 20 weist ebenfalls eine, mit der vorbeschriebenen Zahnstruktur 27-28' korrespondierende Zahnstruktur 29, 29', 30, 30' auf. Letztere bildet die magnetische Gegenpole zu den Polen 27-28' der Aktiveinheit 21.Between the opposite poles of the active unit 21 is the passive unit 20 , which is also made of a magnetically highly conductive material. The passive unit 20 is shown broken at the ends shown because of the enlarged section. The passive unit 20 also has a tooth structure 29 , 29 ', 30 , 30 ' corresponding to the tooth structure 27-28 'described above. The latter forms the magnetic opposite poles to the poles 27-28 'of the active unit 21 .

Zur berührungslosen Lagerung der Aktiveinheit 21 auf der Passiveinheit 20 sind ferner Luftdüsen 31, 31', 32, 32' vorhanden. Sowohl die Aktiveinheit 21 als auch die Passiveinheit 20 weisen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an den jeweiligen Aussen- bzw. Innenflächen, welche einander zugewandt sind, einen Feinschliff auf. Aufgrund dieses Feinschliffes kann sich bei durch die Düsen 31-32' strömender Druckluft ein Luftpolster ausbilden, welches die berührungslose Lagerung ermöglicht. Es versteht sich, dass im Falle einer Magnetlagerung dieser Feinschliff nicht unbedingt erforderlich ist.Air nozzles 31 , 31 ', 32 , 32 ' are also provided for contactless mounting of the active unit 21 on the passive unit 20 . In the present exemplary embodiment, both the active unit 21 and the passive unit 20 have a fine grinding on the respective outer or inner surfaces which face one another. Due to this fine-tuning, an air cushion can form when the compressed air flows through the nozzles 31-32 ', which enables contactless storage. It goes without saying that this fine adjustment is not absolutely necessary in the case of magnetic bearings.

Werden die Zähne 27-28' sowie 29-30' von einem Magnetfluss durchströmt, so wird der sich dabei ausbildende Magnetkreis bestrebt sein, dass sich der Magnetfluss auf kürzestem Wege schließt. Dabei kommt es im Wechsel zu einer anziehenden und zu einer abstoßenden Kraft zwischen einzelnen Zähnen 27-28' der Aktiveinheit 21 (Läufer) einerseits und einzelnen Zähnen 29-30' der Passiveinheit 20 (Stator) andererseits, so dass insgesamt eine tangential zum Stator 20 zwischen Läufer 21 und Stator 20 angreifende Kraft ausgebildet wird.If a magnetic flux flows through the teeth 27-28 'and 29-30 ', the magnetic circuit that forms will endeavor to ensure that the magnetic flux closes in the shortest possible way. This alternates between an attractive and a repulsive force between individual teeth 27-28 'of the active unit 21 (rotor) on the one hand and individual teeth 29-30 ' of the passive unit 20 (stator) on the other hand, so that overall a tangential to the stator 20 force acting between rotor 21 and stator 20 is formed.

Die elektrische Ansteuerung des gezeigten Antriebs geschieht durch Einspeisung von Strömen in die Erregerwicklungen 25- 26' nach einer vorgegebenen Sequenz. Die Einzelheiten der Ansteuerung sind in der DE 44 28 321 A1 eingehend beschrieben, so dass hierauf vorliegend nicht weiter eingegangen wird.The electrical control of the drive shown is done by feeding currents into the field windings 25- 26 'according to a predetermined sequence. The details of the Control is described in detail in DE 44 28 321 A1, so that this will not be discussed further here.

Zur Bestimmung des vom Läufer 21 zurückgelegten Fahrweges, wodurch sich auch die genaue Position des Läufers 21 auf dem Stator 20 errechnen läßt, ist im Läufer 21 ein (hier nicht gezeigter) an sich bekannter Hall-Sensor vorgesehen, der mit der Zahnstruktur 29-30' des Stators 20 in bekannter Weise zusammenarbeitet und ein der Zahnstruktur 29-30' entsprechendes Rechtecksignal liefert.To determine the travel distance covered by the rotor 21 , which also allows the exact position of the rotor 21 on the stator 20 to be calculated, a Hall sensor (not shown here) is provided in the rotor 21, which has a tooth structure 29-30 'of the stator 20 cooperates in a known manner and delivers a square wave signal corresponding to the tooth structure 29-30 '.

Hinsichtlich der Betriebsweise bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearwischsystems wird der Wischerträger (Läufer) zunächst in der End- bzw. Ruhelage durch die Permanentmagnete festgehalten. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass der Läufer dort direkt auf dem Stator aufliegt und somit die zwischen den Permanentmagneten und dem Stator auftretenden magnetischen Anziehungskräfte voll zur Wirkung kommen. Beim Einschalten des Wischers wird bevorratete Luft (etwa 6-8 bar) durch die Düsen des Läufers geblasen. Zwischen Stator und Läufer baut sich ein Luftpolster auf. Die magnetische Anziehungskraft wird dadurch überwunden und der Läufer hebt um etwa 20 µm vom Stator ab. Durch Anregung der Spulen werden nun Schubkräfte erzeugt und der Läufer samt Wischergestänge setzt sich mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit in Bewegung.Regarding the operation of the preferred Embodiment of the linear wiper system according to the invention the wiper carrier (runner) initially in the end or rest position held by the permanent magnets. this happens for example, because the runner there directly on the Stator rests and thus between the permanent magnets and magnetic attractive forces occurring to the stator come into effect. When the wiper is turned on stored air (approx. 6-8 bar) through the rotor nozzles blown. An air cushion is built between the stator and the rotor on. This overcomes the magnetic attraction and the rotor lifts off the stator by about 20 µm. By Excitation of the coils now generates thrust and the Runner including wiper linkage sits down with a definable Speed in motion.

Die Ruheposition des Wischers ist dabei vorzugsweise ausserhalb des Sichtfeldes oder eine beliebig programmierte Position. Die Größe des Wischfeldes kann variabel durch Programmierung fest vorgegeben sein, oder alternativ durch Sensoren, z. B. einen Schmutz- oder Regensensor, gesteuert oder beeinflusst werden. Dadurch ist es möglich, die Scheibe individuell bzw. nur das Sichtfeld oder Bereiche davon partiell zu reinigen. Zudem kann die Wischgeschwindigkeit individuell angepasst werden. Beispielsweise können bei einem Überholvorgang mit Sichteinschränkung durch die Sprühfahne des überholten Fahrzeugs bevorzugte Sichtbereiche ohne mechanischen Mehraufwand effektiver gereinigt werden.The rest position of the wiper is preferred outside the field of view or any programmed Position. The size of the wiping area can be varied Programming can be fixed, or alternatively by Sensors, e.g. B. a dirt or rain sensor, controlled or to be influenced. This makes it possible to use the disc individually or only the field of vision or areas thereof to be cleaned partially. In addition, the wiping speed can be customized. For example, with a Overtaking with restricted visibility through the spray flag of the overhauled vehicle preferred viewing areas without mechanical additional effort can be cleaned more effectively.

Claims

1. Direct drive for a linear wiper system for cleaning viewing and protective windows ( 1 ), in particular of vehicles, with a guide profile ( 5 ) on which at least one guide piece ( 4 ) carrying at least one wiper arm ( 3 ) is arranged to be linearly movable, characterized in that that the guide profile ( 5 ) is designed as a passive unit (stator) of the drive and as a guide for the movement of the guide piece ( 4 ) and the guide piece ( 4 ) as an active unit of the drive.

2. Direct drive according to claim 1, characterized in that the guide piece ( 4 ) has air nozzles for generating an air cushion between the guide piece ( 4 ) and the guide profile ( 5 ).

3. Direct drive according to claim 2, characterized in that Fine filters are arranged in the area of the air nozzles.

4. Direct drive according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the guide piece (4) and the guide profile (5) comprise means for magnetic bearing of the guide piece in the guide profile (5).

5. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide profile ( 5 ) is formed from a steel body which is a good conductor of magnetic flux, in particular from a profile tube ( 6 ).

6. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide piece ( 4 ) has two opposite, magnetically active functional surfaces ( 10 , 11 ).

7. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide profile ( 5 ) has a tooth structure ( 7 ) which is at least on one side facing the guide piece ( 4 ) and in the direction of movement of the guide piece ( 4 ) on the guide profile ( 5 ). having.

8. Direct drive according to claim 7, characterized in that on the guide piece ( 4 ) a tooth structure, in particular toothed core sheets, which interact magnetically with the tooth structure ( 7 ) of the guide profile ( 5 ), and one on the guide piece ( 4 ) or on the guide profile ( 5 ) arranged coil for generating a magnetic field for generating thrust forces for the movement of the guide piece ( 4 ) on the guide profile ( 5 ) are provided.

9. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least one on the guide piece ( 4 ) arranged Hall sensor for determining the travel path of the guide piece ( 4 ) on the guide profile ( 5 ) is provided, which with the tooth structure ( 7 ) of the Management profile ( 5 ) works together.

10. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that permanent magnets for holding the guide piece ( 4 ) in at least one of the two lateral end positions ( 14 , 15 ) of the wiper are provided.

11. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide profile ( 5 ) of the curvature of the disc ( 1 ) is designed essentially following.

12. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide profile ( 5 ) is vibration-decoupled from a vehicle body.

13. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide profile ( 5 ) is arranged integrated in a vehicle body.

14. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the guide piece ( 4 ) and / or the guide profile ( 5 ) means for recovering or regenerating the braking of the guide piece ( 4 ) in the two end positions ( 14 , 15 ) of braking energy generated by the wiper.

15. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that means for variable programming of the size of the wiping area covered by the movement of the guide piece ( 4 ) are provided.

16. Linear wiper system for cleaning viewing and protective windows ( 1 ) in vehicles, stationary facilities, or the like, characterized by a direct drive according to one or more of the preceding claims.