DE102006060621A1

DE102006060621A1 - Elektrische Antriebsvorrichtung mit einer elektronischen Steuerungseinheit

Info

Publication number: DE102006060621A1
Application number: DE102006060621A
Authority: DE
Inventors: Roland Bohn; Orlando Gabriel De Dias
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-26
Also published as: WO2008077666A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung mit einem Magnetelement (14), einem Magnetfeldsensor (15), einer elektronischen Steuerungseinheit (15) und einem Antriebszahnrad (11), das drehfest an einer Antriebswelle (13) befestigt ist. Um eine elektrische Antriebsvorrichtung zu schaffen, die wenig Bauraum erfordert, ein geringes Gewicht hat und relativ schnell zusammengesetzt werden kann, ist das Magnetelement (14) an einer Seite des Antriebszahnrads (11) befestigt und sind der Magnetfeldsensor (14) und die elektronische Steuerungseinheit (15) seitlich von der Seite vorgesehen.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine elektrische Antriebsvorrichtung für einen Scheibenwischer, und eine elektronische Steuerungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 für die elektrische Antriebsvorrichtung.
Eine solche elektrische Antriebsvorrichtung ist in der DE 90 13 006 offenbart und umfaßt ein Magnetelement, einen Magnetfeldsensor, eine elektronische Steuerungseinheit und ein Antriebszahnrad, das drehfest an einer Antriebswelle befestigt ist.
Das Magnetelement ist drehfest an einer Schneckenwelle angebracht, welche einstückig als Verlängerung einer Rotorwelle eines elektrischen Motors ausgebildet ist und in welche das Antriebszahnrad eingreift. Der Magnetfeldsensor ist seitlich von der Schneckenwelle auf Höhe des Magnetelements angeordnet. Die elektronische Steuerungseinheit ist in einem separaten Gehäuse auf einer Leiterplatte untergebracht, um den Elektromotor auf Grundlage von Signalen des Magnetfeldsensors zu steuern.
Ein Nachteil liegt darin, daß die Leiterplatte ein separates Gehäuse aufweist, was zu einem erhöhten Gewicht und zu einem großem Bauraum führt.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebsvorrichtung, die wenig Bauraum erfordert, ein geringes Gewicht hat und schnell zusammengesetzt werden kann, und eine elektronische Steuerungseinheit für eine derartige Antriebsvorrichtung zu schaffen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine elektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 und eine elektronische Steuerungseinheit mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 8 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Magnetelement an einer Seite des Antriebszahnrads befestigt, und sind der Magnetfeldsensor und die elektronische Steuerungseinheit seitlich von der Seite vorgesehen.
Vorteilhafterweise ist ein vorhandener Raum seitlich von dem Antriebszahnrad zur Anbringung der elektronischen Steuerungseinheit und des Magnetfeldsensors in einer flachen Anordnung geeignet, so daß ein separates Gehäuse nicht erforderlich ist. Zudem kann der Magnetfeldsensor in dieser Lage sämtliche Winkelstellungen der Antriebswelle erfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuerungseinheit und der Magnetfeldsensor auf einer Leiterplatte angeordnet.
Vorteilhafterweise können der Magnetfeldsensor und die elektronischen Bauelemente ohne eine Verkablung und vor deren Anbringung elektrisch miteinander verbunden werden.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektronische Steuerungseinheit als eine integrierte Schaltung ausgebildet.
Vorteilhafterweise können die elektronischen Bauelemente dadurch besonders kompakt ausgebildet werden. Außerdem erfordert die Herstellung einer großen Anzahl von integrierten Schaltungen einen geringen Aufwand und ist somit kostengünstig.
In einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor in der integrierten Schaltung integriert.
Vorteilhafterweise kann so eine noch kompaktere Anordnung aus elektronischen Bauelementen und einem Magnetfeldsensor geschaffen werden.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ist die integrierte Schaltung in einem Elektronikgehäuse untergebracht und ist das Elektronikgehäuse ein gespritztes Kunststoffgehäuse.
Vorteilhafterweise können die empfindlichen elektronischen Bauelemente dadurch vor der Umgebung geschützt werden. Zudem läßt sich ein gespritztes Kunststoffgehäuse besonders leicht herstellen und ist gleichzeitig durchlässig für das magnetische Feld des Magnetelements.
In noch einer Weiterbildung der bevorzugten Ausführungsform ragen aus dem Elektronikgehäuse elektrische Steckkontakte heraus.
Vorteilhafterweise läßt sich dadurch die integrierte Schaltung besonders einfach ein- und ausbauen.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor ein Hallsensor ist.
Vorteilhafterweise lassen sich die Signale ein Hallsensor besonders einfach elektronisch weiterverarbeiten und kann ein Hallsensor zudem einfach in einer integrierten Schaltung integriert werden.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektronische Steuerungseinheit für eine elektrische Antriebsvorrichtung, wobei die Steuerungseinheit als integrierte Schaltung ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise kann die Steuerungseinheit dadurch besonders kompakt ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektronische Steuerungseinheit programmierbar, um bestimmte Parameter, die sich für unterschiedliche Fahrzeugtypen und unterschiedliche Antriebseinheiten unterscheiden können, individuell festzulegen.
Vorteilhafterweise kann somit eine Steuerungseinheit für eine Vielzahl von Fahrzeugtypen und Antriebseinheiten verwendet werden.
In noch einer bevorzugten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor in der integrierten Schaltung integriert.
Vorteilhafterweise kann die Anordnung aus Steuerungseinheit und Magnetfeldsensor dadurch noch kompakter ausgebildet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung;
2 eine weitere Schnittansicht der elektrischen Antriebsvorrichtung entlang der Schnittlinie X-X aus 1; und
3 eine Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung mit einer Leiterplatte.
Ausführungsformen der Erfindung
In den Ausführungsformen der Erfindung werden elektrische Antriebsvorrichtungen beschrieben, die für einen Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sind.
1 zeigt eine Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung. Die elektrische Antriebsvorrichtung umfaßt einen elektrischen Motor, der in einem Motorgehäuse 1 untergebracht ist, und einen Rotor 2, einen Stator 3, einen Kommutator 4 und Schleifkontakte 5 aufweist. Der Rotor 2 sitzt drehfest auf einer Rotorwelle 6. Die Rotorwelle 6 ist einstückig mit einer Schneckenwelle 7 ausgebildet, die aus dem Motorgehäuse 1 in ein Getriebegehäuse 8 hineinragt, welches mit dem Motorgehäuse 1 verschraubt ist. Die Rotorwelle 6 bzw. Schneckenwelle 7 ist an ihren beiden Enden in den Lagern 9 und 10 gelagert. In das Gewinde (nicht dargestellt) der Schneckenwelle 7 greift eine Stirnverzahnung (nicht dargestellt) eines Antriebszahnrads 11 ein. Das Antriebszahnrad 11 weist eine zylindrische Stirnfläche, auf welcher die Stirnverzahnung ausgebildet ist, und zwei parallele Seitenflächen auf, zwischen denen die zylindrische Stirnseite ausgebildet ist. Das Antriebszahnrad hat einen großen Durchmesser, um eine stabile Verbindung zu der Schneckenwelle mit wenig Spiel zu gewährleisten. Daher kann seitlich von den Seitenflächen viel Bauraum gewonnen werden, indem das Getriebegehäuse 8 senkrecht zu dieser Seitenflächen nur etwas vergrößert wird. Die Drehrichtung des Antriebszahnrads 11 und somit die Drehrichtung und maximale Auslenkung (Wischerendpositionen) des Scheibenwischers wird bestimmt, indem die Drehrichtung des elektrischen Motors geändert wird. Somit entfällt ein aufwendiges Umsetzgetriebe, welches die Drehrichtung des zugehörigen Scheibenwischers umschaltet, ohne daß der elektrische Motor seine Drehrichtung wechselt, mit einer Vielzahl von Stirnrädern und Kontaktscheiben, die für unterschiedliche Wischwinkel und eine Parkstellung erforderlich sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Dadurch wird Bauraum gewonnen, wird das Gewicht der Antriebsvorrichtung verringert, und werden Geräusche verhindert. Gleichzeitig werden dadurch in vorliegenden Fall zusätzliche Steuerungsfunktionen für den Motor erforderlich, der durch einen Wechsel seiner Drehrichtung die maximale Auslenkung und Drehrichtung des zugehörigen Scheibenwischers bestimmt. Diese zusätzlichen Steuerungsfunktionen werden auch von einer integrierte Schaltung durchgeführt, die seitlich von dem Antriebszahnrad 11 angeordnet ist und in einem Kunststoffgehäuse 12 untergebracht ist, welches vorzugsweise aus Kunststoff durch ein Spritzgußverfahren hergestellt wurde, wie es aus der Halbleitertechnologie bekannt ist.
2 zeigt eine weitere Schnittansicht der elektrischen Antriebsvorrichtung entlang der Schnittlinie X-X aus 1. Das Antriebszahnrad 11 ist drehfest an einer Antriebswelle 13 befestigt, auf welcher der Wischerarm eines Scheibenwischers (nicht dargestellt) sitzt. Die Antriebswelle 13 ist auf der Seite des Antriebszahnrads 11 vorgesehen, welche von der integrierten Schaltung 15 abgewandt ist, und ist senkrecht zu den zwei parallelen Seitenflächen des Antriebszahnrads 11 ausgerichtet. Auf der Seite des Antriebszahnrads 11, welche der integrierten Schaltung 15 zugewandt ist und somit von der Antriebswelle 13 abgewandt ist, ist ein Magnetelement 14 befestigt. In dem Kunststoffgehäuse 12 ist die integrierte Schaltung 15 untergebracht, die durch ein Standardverfahren der Halbleitertechnologie aus einem Silizium-Wafer hergestellt wurde. In der integrierten Schaltung 15 ist auch ein Magnetfeldsensor integriert, der als Hallsensor 16 ausgebildet ist. Die Seite der integrierten Schaltung, auf welcher die elektronischen Bauelemente ausgebildet sind, ist dem Magnetelement 14 zugewandt. Der Hallsensor 16 dient dazu, das Magnetfeld des Magnetelements 14 und so die Winkelposition der Antriebswelle 13 zu erfassen. Die integrierten Schaltung 15 ist eingerichtet, die Signale des Hallsensors 16 auszuwerten, dadurch die Position des Scheibenwischers zu bestimmen und abhängig von den Signalen des Hallsensors 16 die Drehrichtung des Elektromotors, Wischendpositionen (maximale Auslenkung des Scheibenwischers) und Parklage des Scheibenwischers zu steuern. Die integrierte Schaltung 15 ist vor der Bestückung programmierbar, um bestimmte Parameter (Parklage, Wischendpositionen), die sich für unterschiedliche Fahrzeugtypen und unterschiedliche Antriebseinheiten unterscheiden können, individuell festzulegen. Für die Wischendpositionen wird durch Programmierung festgelegt, daß für bestimmte Signale des Hallsensors, die Drehrichtung des elektrischen Motors umgekehrt werden soll. Für die Parklage wird durch Programmierung festgelegt, daß für ein bestimmtes Signal des Hallsensors, der elektrische Motor nicht weiter angetrieben werden soll. Aus dem Kunststoffgehäuse 12 ragen mehrere elektrische Steckkontakte 17 heraus, die in entsprechende Einsteckhülsen 18 eingesteckt sind. Die Steckkontakte 17 stellen eine elektrische Verbindung mit Stromversorgungsanschlüssen 19 her und sorgen gleichzeitig für eine Fixierung des Elektronikgehäuses 12 an dem Getriebegehäuse 8. Weitere Steckkontakte, die in 2 durch die Steckkontakte 17 verdeckt sind, stellen zum Beispiel elektrische Verbindungen mit dem Motor zu dessen Steuerung her. Zusätzlich sind Kontakte, die nicht als Steckkontakte ausgebildet, zur Programmierung vor der Bestückung vorgesehen.
3 zeigt eine Schnittansicht einer elektrischen Antriebsvorrichtung mit einer Leiterplatte 20. Diese Antriebsvorrichtung unterscheidet sich von der vorhergehenden nur dadurch, daß als Steuerungseinheit statt der integrierten Schaltung eine Leiterplatte 20 vorgesehen ist. Die Leiterplatte 20 hat die selbe Funktion und Position der integrierten Schaltung der vorherigen Ausführungsform und ist genauso programmierbar. Auf der Leiterplatte 20 sind diskrete elektronische Bauelemente 22 und ein Hallsensor 23 angeordnet. Die Leiterplat te 20 ist über elektrische Anschlüsse 21 mit den Stromversorgungsanschlüssen 19 verbunden.

Claims

Elektrische Antriebsvorrichtung mit einem Magnetelement (14), einem Magnetfeldsensor (16), einer elektronischen Steuerungseinheit (15, 20) und einem Antriebszahnrad (11), das drehfest an einer Antriebswelle (13) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetelement (14) an einer Seite des Antriebszahnrads (11) befestigt ist, und daß der Magnetfeldsensor (14) und die elektronische Steuerungseinheit (15, 20) seitlich von der Seite vorgesehen sind.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit und der Magnetfeldsensor (23) auf einer Leiterplatte (20) angeordnet sind.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Steuerungseinheit als eine integrierte Schaltung (15) ausgebildet ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (16) in der integrierten Schaltung (15) integriert ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis (15) in einem Elektronikgehäuse (12) untergebracht ist, und daß das Elektronikgehäuse (12) ein gespritztes Kunststoffgehäuse ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Elektronikgehäuse (12) elektrische Steckkontakte (17) herausragen.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (16) ein Hallsensor ist.
Elektronische Steuerungseinheit für eine elektrische Antriebsvorrichtung, die eingerichtet ist, einen Elektromotor auf Grundlage von Signalen eines Magnetfeldsensors (16) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit als integrierte Schaltung (15) ausgebildet ist.
Elektronische Steuerungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerungseinheit programmierbar ist, um bestimmte Parameter, die sich für unterschiedliche Fahrzeugtypen und unterschiedliche Antriebseinheiten unterscheiden können, individuell festzulegen.
Elektronische Steuerungseinheit nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetfeldsensor (16) in der integrierten Schaltung (15) integriert ist.