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Die
Erfindung bezieht sich auf eine externe Steuereinheit gemäß Oberbegriff
Patentanspruch 1 sowie auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb
für Fahrzeuge mit einer solchen Steuereinheit entsprechend
dem Oberbegriff Patentanspruch 13.
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Elektromotorische
Hilfsantriebe für Fahrzeuge, insbesondere auch in Form
von Scheibenwischerantrieben bzw. -motoren sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt, auch als kontinuierlich umlaufende Antriebe, deren Ausgangswelle
bei eingeschaltetem Motor nur in einer Drehrichtung umläuft, sowie
als reversierende Antriebe, deren Ausgangswelle bei eingeschalteten
Motor reversierend, d. h. abwechselnd in unterschiedlichen Drehrichtungen umläuft.
Allen modernen Hilfsantrieben ist grundsätzlich gemeinsam,
dass zur Ansteuerung des Elektromotors eine Steuerelektronik vorgesehen
ist, die eine mehr oder weniger hohe elektronische Intelligenz besitzt
und in der Regel in einem Gehäuse, beispielsweise in einem
Getriebegehäuse des dann als Getriebemotor ausgebildeten
elektromotorischen Hilfsantriebes untergebracht ist (
US 6 917 173 ,
US 7 262 528 ,
WO 2007/141 157 ).
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Nachteilig
hierbei ist u. a., dass die die Funktionen des elektromotorischen
Hilfsantriebs steuernde Steuerelektronik, zumindest aber wesentliche
Elemente dieser Elektronik modularer Bestandteil des elektromotorischen
Hilfsantriebes sind und außerdem die beispielsweise an
die Fahrzeugarchitektur angepassten Funktionen in der im Hilfsantrieb
untergebrachten Steuerelektronik abgelegt sind, so dass bei Änderungen
der Fahrzeugarchitektur auch ein geänderter Hilfsantrieb
mit entsprechend angepasster Steuerelektronik erforderlich ist.
Dies gilt insbesondere für Hilfsantriebe in Form von Scheibenwischerantrieben
oder -motoren und führt zu erheblichen Nachteilen bei der
Produktion sowie bei der Lagerhaltung, und zwar u. a. durch die
Notwendigkeit einer Bereitstellung oder Bereithaltung von unterschiedlichen
Typen von elektromotorischen Hilfsantrieben.
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Bekannt
ist auch eine externe Steuereinheit zur Steuerung eines Scheibenwischerantriebs
(
FR A 2 726 950 ),
d. h. eine Steuereinheit, deren Komponenten in einem eigenständigen,
von dem Scheibenwischerantrieb bzw. dessen Gehäuse getrennten
Gehäuse untergebracht sind. Das Gehäuse der Steuereinheit
ist mit Steckerkontakten ausgeführt, die zum Anschluss
an fahrzeugseitige elektrische Versorgungs- und Steuerleitungen
dienen. Weiterhin sind aus dem Gehäuse elektrische Leitungen
herausgeführt, die die Steuereinheit fest mit dem Scheibenwischerantrieb
bzw. mit dem dortigen Motor sowie mit Steuerkontakten verbindet,
die im Gehäuse des Scheibenwischerantriebs vorgesehenen
sind. Die Steuereinheit befindet sich zwar außerhalb des
Gehäuses des Scheibenwischerantriebs, ist aber im Auslieferungszustand über
die Versorgungs- und Steuerleitungen fest mit diesem Antrieb verbunden, so
dass grundsätzlich die gleichen Nachteile bestehen wie
bei Hilfsantrieben oder Scheibenwischermotoren mit integrierter
Steuerelektronik.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Steuereinheit aufzuzeigen, die die vorgenannten
Nachteile vermeidet.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist eine Steuereinheit entsprechend
dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein elektromotorischer Hilfsantrieb
ist Gegenstand des Patentanspruchs 13.
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Die
Steuereinheit bzw. deren Steuerelektronik weist wenigstens eine
Schnittstelle für eine Busleitung auf, die für
eine Datenübertragung zwischen der Steuereinheit und fahrzeugseitigen
elektrischen Funktionseinheiten oder Funktionselementen dient, so
dass über diese Busleitung Daten unterschiedlichster Art,
insbesondere auch in Form von Befehlen oder Steuerdaten, von Mess-
und Überwachungsdaten usw. an die Steuereinheit zur Steuerung
des Hilfsantriebes, aber auch von der Steuereinheit an fahrzeugseitige
elektrische Funktionseinheiten oder -elemente übermittelt
werden können. Über die Schnittstelle für
die Busleitung ist die Steuereinheit ferner an ein allgemeines fahrzeugseitiges
Daten- und Steuerbussystem anschließbar.
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Bei
einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinheit
als Versorgungs- und Kommunikationsstecker ausgebildet, in dem bzw.
in dessen Steckergehäuse dann die Steuerelektronik untergebracht
und der für die Verbindung mit einem Steckeranschluss ausgebildet
ist, welcher am Hilfsantrieb bzw. an dem Gehäuse dieses
Hilfsantriebes außenliegend vorgesehen ist. Der Versorgungs-
und Kommunikationsstecker ist dabei Bestandteil der fahrzeugseitigen
Versorgungs- und/oder Steuerleitungen, insbesondere auch der fahrzeugseitigen
Busleitung. Im Versorgungs- und Kommunikationsstecker bzw. in der
dortigen Steuerelektronik oder einem Speicher dieser Elektronik
sind u. a. sämtliche Steuerfunktionen für den
Hilfsantrieb abgelegt, so dass im Hilfsantrieb oder in dessen Gehäuse
keine Steuerelektronik mehr erforderlich ist und somit der Hilfsantrieb
selbst von der Fahrzeugarchitektur weitestgehend unabhängig
konzipiert werden kann.
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Unter „Fahrzeugarchitektur” ist
im Sinne der Erfindung nicht nur eine Funktionen beeinflussende oder
bestimmende Architektur im Sinne einer Formgebung oder Konstruktion
des Fahrzeugs zu verstehen, sondern insbesondere ganz allgemein
auch die Ausstattung des jeweiligen Fahrzeugs, die die Funktionen
für die Ansteuerung des Hilfsantriebes und/oder fahrzeugseitiger
Komponenten beeinflusst oder bestimmt.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil
der Beschreibung gemacht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es zeigen:
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1 in
vereinfachter schematischer Darstellung eine externe Steuereinheit
in Form eines fahrzeugseitigen Versorgungs- und Kommunikationssteckers
zusammen mit einem Steckeranschluss an einem Gehäuse eines
elektromotorischen Hilfsantriebs in Form eines elektrischen Scheibenwischerantriebs
oder -motors;
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2 in
einer vereinfachten Block- oder Funktionsdarstellung eine elektrische
Ansteuer- und Kommunikationsschaltung unter Verwendung des Versorgungs-
und Kommunikationssteckers der 1 bzw. einer
in diesem Stecker vorgesehenen Steuerelektronik.
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In
den Figuren ist 1 ein elektrischer Scheibenwischerantrieb
oder -motor in Form eines Getriebemotors zur Verwendung in einer
nicht dargestellten Scheibenwischanlage. An einem Gehäuse 2,
welches beispielsweise das z. B. ein Schneckengetriebe aufnehmende
Getriebegehäuse des Scheibenwischerantriebs ist und in
welchem die Ausgangswelle 3 des Scheibenwischerantriebs 1 drehbar
gelagert ist, ist ein Steckeranschluss 4 zum Anschließen
eines fahrzeugseitigen Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5 vorgesehen.
Letzterer besitzt hierfür einen Mehrfachsteckerbereich 6 mit
einer Vielzahl von elektrischen Kontakten 6.1, die bei
mit dem Steckeranschluss 4 verbundenem Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 jeweils
mit einem zugehörigen elektrischen Kontakt 4.1 des
Steckeranschlusses 4 in Verbindung stehen. Die elektrischen
Kontakte 6.1 sind beispielsweise buchsenartig und die elektrischen
Kontakte 4.1 beispielsweise steckerleistenartig ausgeführt.
Selbstverständlich sind auch andere Ausbildungen möglich.
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Eine
elektrische wenigstens zweiadrige fahrzeugseitige Versorgungsleitung 7,
die den Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 zumindest
mit dem positiven Pol der fahrzeugseitigen Spannungsversorgung und
mit der Fahrzeugmasse verbindet, sowie eine Busleitung 8 sind
aus dem Steckergehäuse 9 des Versorgungs- und
Kommunikationssteckers 5 herausgeführt, und zwar
bei der dargestellten Ausführungsform an der dem Mehrfachsteckerbereich 6 gegenüberliegenden
Gehäuseseite. Im montierten Zustand ist somit der Versorgungs-
und Kommunikationsstecker 5 Teil der fahrzeugseitigen Versorgungsleitung 7 und
Busleitung 8, während die lösbare Verbindung
zwischen dem Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 und
dem Steckeranschluss 4 besteht, so dass der Versorgungs-
und Kommunikationsstecker 5 ein fahrzeugseitiger Versorgungs-
und Kommunikationsstecker ist.
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Eine
Besonderheit des Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5 besteht
darin, dass er als Steuer- und Kommunikationseinheit ausgebildet
ist, d. h. eine in dem Steckergehäuse 9 untergebrachte Steuerelektronik 10 (Interface)
aufweist. In diese Steuerelektronik 10 sind u. a. sämtliche
Steuerfunktionen sowie auch andere Funktionen ausgelagert, die üblicherweise
bei elektromotorischen Hilfsantrieben, insbesondere auch Scheibenwischerantrieben
in einer im Gehäuse des Hilfsantriebs, beispielsweise im Getriebegehäuse 2 untergebrachten
Elektronik abgelegt sind.
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Diese
in den Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 bzw. in
die dortige Steuerelektronik ausgelagerten Funktionen sind beispielsweise:
- – Ein- und Ausschalten des Scheibenwischerantriebs 1,
- – Steuerung der Geschwindigkeit des Scheibenwischerantriebs 1 in
Stufen oder stufenlos, auch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Fahrzeugs,
- – Steuerung des Scheibenwischerantriebs 1 für eine
periodisch unterbrochene Bewegung (Intervallschaltung),
- – Steuerung des Scheibenwischerantriebs 1 in der
Form, dass insbesondere beim Abschalten bestimmte, vorgegebene Positionen
angefahren werden, beispielsweise eine vorgegebene Parkposition
und/oder eine vorgegebene Serviceposition, in der ein bequemes Austauschen
von Wischblättern möglich ist,
- – Steuerung der reversierenden Bewegung des Scheibenwischerantriebs 1 usw.
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Die
verschiedenen über die elektrischen Kontakte 4.1 und 6.1 ausgeführten
Steuerfunktionen des Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5 bzw.
der Steuerelektronik 10 sind in der 2 mit den
Pfeilen 11.1–11.3 angedeutet.
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Über
die miteinander verbundenen Kontakte 4.1 und 6.1 erfolgt
aber auch eine Kommunikation vom Scheibenwischerantrieb 1 an
den Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 bzw. an die
dortige Steuerelektronik 10, wie dies mit den Pfeilen 12.1 und 12.2 in
der 2 angedeutet ist, und zwar beispielsweise in Form
eines oder mehrerer elektrischer Signale, die von einer in der 1 schematisch
mit 13 bezeichneten Sensoranordnung im Scheibenwischerantrieb 1 erzeugt
werden, und zwar immer dann, wenn die Ausgangswelle 3 eine
oder aber mehrere vorgegebene Positionen oder Drehstellungen, beispielsweise
eine der Parkposition und/oder einer Serviceposition des Scheibenwischerantriebs entsprechende
Drehstellung eingenommen hat. Zur Erzeugung dieser z. B. impulsförmigen
Signale ist an der Ausgangswelle 3 oder an einem dort vorgesehenen
Rad, beispielsweise Getrieberad, eine mit elektromechanischen Kontakten
zusammenwirkende Steuerkurve oder wenigstens ein entsprechender Steuernocken
oder aber wenigstens ein Permanentmagnet vorgesehen, der mit einem
mit der Welle 3 nicht mitbewegten und auf das Magnetfeld
ansprechenden Sensor (z. B. Hallsensor) zusammenwirkt.
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Die
von der Sensoranordnung 13 erzeugten und an die Steuerelektronik 10 übertragenen
Steuersignale dienen dann zur Ansteuerung vorgegebener Positionen
(z. B. Parkposition oder Serviceposition), zur Überwachung
oder Erfassung der Geschwindigkeit des Scheibenwischerantriebs 1 oder
aber bei einem reversierenden Scheibenwischerantrieb oder -motor
zur Steuerung der Wendepunkte oder Richtungsänderung der
reversierenden Drehbewegung.
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Über
die miteinander verbundenen Kontakte 4.1 und 6.1 können
auch weitere Informationen oder Daten vom Scheibenwischerantrieb 1 an
den Versorgungs- und Kommunikationsstecker 5 übertragen werden,
beispielsweise Messsignale eines oder mehrerer im Scheibenwischerantrieb 1 angeordneter Temperatursensoren,
z. B. zur Überwachung der Betriebstemperatur des Motors
usw.
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Eine
weitere Besonderheit des Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5 besteht
darin, dass dieser Stecker bzw. die dortige Steuerelektronik 10 für
einen bidirektionalen Datenverkehr über die Busleitung 8 ausgebildet
ist, d. h. über diese Busleitung 8 können
Daten unterschiedlichter Art, insbesondere Steuerbefehle zum Einleiten
der jeweiligen Steuerfunktion, von der Fahrzeugseite 14 an
die Steuerelektronik 10, aber auch von der Steuerelektronik 10 an
die Fahrzeugseite 14 bzw. an dort vorhandene Funktionselemente
oder Funktionseinheiten übertragen werden, beispielsweise
zur Steuerung einer Scheibenwaschanlage bzw. wenigstens einer Pumpe einer
solchen Anlage zum Ausbringen einer Wasch- und Reinigungsflüssigkeit
auf die Fahrzeugscheibe, auch in Abhängigkeit von der Aktivierung
und/oder Geschwindigkeit des Scheibenwischerantriebs 1 und/oder
in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
in Abhängigkeit von der Position der Ausgangswelle 3 und
damit von der Schwenkstellung der Wischarme der Scheibenwischanlage
und/oder in Abhängigkeit von der Richtung der Schwenkbewegung
dieser Wischarme. Auch andere Daten zur Steuerung und/oder Überwachung des
Scheibenwischerantriebs 1 und/oder fahrzeugseitiger, mit
dem Scheibenwischerantrieb zusammenwirkender Komponenten können über
die Busleitung 8 übertragen werden.
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Die
Steuerelektronik 10 enthält weiterhin Komponenten,
beispielsweise Schutzkomponenten, wie sie üblicherweise
in der im Scheibenwischerantrieb oder -motor untergebrachten Elektronik
vorhanden sind, z. B. Komponenten zur Entstörung und/oder
zur Unterdrückung von elektrischen und/oder elektromagnetischen
Störungen, so dass eine den Scheibenwischerantrieb 1 steuernde
Elektronik im Gehäuse dieses Antriebs nicht erforderlich ist.
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Da
der Scheibenwischerantrieb 1 keine eigenständige
Steuerelektronik aufweist, sondern lediglich Komponenten, die unmittelbar
dem dortigen Elektromotor zugeordnet sind, wie beispielsweise die mit
dem Kommutator auf der Motor- oder Ankerwelle zusammenwirkenden
Bürstenkontakte und eventuellen entstörenden Bauteilen,
die Steuer- und Überwachungsfunktionen hingegen vollständig
in den fahrzeugseitigen Versorgungs- und Kontaktstecker 5 verlegt
sind, besteht die Möglichkeit, ein und denselben Scheibenwischerantrieb
oder -motor 1 für unterschiedliche Fahrzeugtypen
oder -architekturen zu verwenden und allenfalls lediglich den Versorgungs- und
Kommunikationsstecker 5 an den jeweiligen Fahrzeugtyp bzw.
an die jeweilige Fahrzeugarchitektur so anzupassen, dass die Steuerung
des Scheibenwischerantriebs 1 bzw. der Scheibenwischeranlage
in der durch die Fahrzeugarchitektur vorgegebenen Weise erfolgt.
Diese Anpassung des Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5 bzw.
der dortigen Steuerelektronik 10 kann softwaremäßig
erfolgen.
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Durch
die Möglichkeit der Verwendung ein und derselben Scheibenwischerantriebs 1 für
unterschiedliche Fahrzeugtypen oder Fahrzeugarchitekturen ergeben
sich bei der Herstellung größerer Chargen von
jeweils identischen Scheibenwischerantrieben 1, was wesentlich
zur Rationalisierung einer Produktion beiträgt. Weiterhin
ergibt sich für den Verwender, insbesondere Fahrzeughersteller
eine höhere Flexibilität bei der Produktion unterschiedlicher Fahrzeugtypen
sowie eine Reduzierung der Lagerkosten. Auch kann der Verwender
bzw. Fahrzeughersteller selbst bei Änderung des Fahrzeugtyps
oder der Fahrzeugarchitektur oder bei neu entwickelten Fahrzeugen
einen bereits bewährten Scheibenwischerantrieb 1 weiterhin
einsetzen.
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Für
die vorstehend beschriebenen Funktionen weist die Steuerelektronik 10 beispielsweise
einen Mikroprozessor 15 mit Timer- und Clock-Funktion,
dem dann u. a. ein Programmspeicher 16 in Form eines Festspeichers
(z. B. EEPROM), in dem die für die Funktionen notwendigen
Steuerdaten abgelegt sind, ein Datenspeicher 17 in Form
eines Schreib- und Lesespeicher, eine Leistungs-Treiber-Stufe 18, an
die der Motor des Scheibenwischerantriebs 1 angeschlossen
ist, sowie eine Schnittstelle 19 für die bidirektionale
Datenübertragung von und an die Busleitung 8 auf.
Selbstverständlich kann die Steuerelektronik 10 auch
weitere Komponenten enthalten und/oder eine oder mehrere Funktionen
der vorgenannten und/oder weitern Komponenten können in einem
Schaltkreis zusammengefasst sein.
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Das
Steckergehäuse 9 besteht bevorzugt aus einem Werkstoff,
der eine ausreichenden elektrische und elektromagnetische Abschirmung
nach Innen und Außen sicher stellt, beispielsweise aus Kunststoff
mit einem für eine solche Abschirmung geeigneten Füller,
z. B. Karbon-Fasern.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen
sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der
der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
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- 1
- elektromotorischer
Hilfsantrieb bzw. Scheibenwischerantrieb
- 2
- Getriebegehäuse
- 3
- Ausgangswelle
- 4
- Steckeranschluss
am elektromotorischen Hilfsantrieb
- 4.1
- elektrischer
Steckerkontakt
- 5
- Versorgungs-
und Kommunikationsstecker
- 6
- Mehrfachsteckerbereich
- 6.1
- Steckerkontakt
- 7
- Leitung,
insbesondere für die Versorgungsspannung und Fahrzeugmasse
- 8
- Busleitung
- 9
- Steckergehäuse
des Versorgungs- und Kommunikationssteckers 5
- 10
- Steuerelektronik
- 11.1–11.3
- Steuerung
Elektronik zum Motor
- 12.1–12.2
- Kommunikation/Datenaustausch/Signale
Elektronik und Motor bzw. umgekehrt
- 13
- Sensoranordnung
- 14
- Fahrzeugseite
bzw. Fahrzeugarchitektur
- 15
- Mikroprozessor
- 16
- Programmspeicher
- 17
- Datenspeicher
- 18
- Leistungs-
oder Treiberstufe
- 19
- Schnittstelle
- A
- Drehrichtung
der Ausgangswelle bei kontinuierlich drehendem Hilfsantrieb
- B
- Drehrichtung
der Ausgangswelle 3 bei reversierendem Hilfsantrieb
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6917173 [0002]
- - US 7262528 [0002]
- - WO 2007/141157 [0002]
- - FR 2726950 A [0004]