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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wischerantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Gehäuse angeordneten EC-Motor und einem Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage, wobei der Abtriebszapfen von einer dem EC-Motor zugeordneten Rotorwelle drehend antreibbar ist, wobei die Rotorwelle mit einem ersten Permanentmagneten zur Rotorlagedetektion versehen ist, und wobei der Abtriebszapfen mit einem zweiten Permanentmagneten zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens versehen ist.
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Aus dem Stand der Technik ist ein derartiger Wischerantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs bekannt, der einen in einem Gehäuse angeordneten, elektronisch kommutierten Gleichstrommotor (EC-Motor) und einen Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage aufweist. Dabei ist der Abtriebszapfen von einer dem EC-Motor zugeordneten Rotorwelle drehend antreibbar, wobei die Rotorwelle mit einem ersten Permanentmagneten zur Rotorlagedetektion versehen ist, und wobei der Abtriebszapfen mit einem zweiten Permanentmagneten zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens versehen ist. Darüber hinaus ist eine erste Leiterplatte mit einem ersten Sensorelement im Bereich der Rotorwelle zur Rotorlagedetektion vorgesehen und eine zweite Leiterplatte ist mit einem zweiten Sensorelement im Bereich des Abtriebszapfens zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens vorgesehen. Hierbei sind die beiden Leiterplatten senkrecht zueinander angeordnet und miteinander verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt einen Wischerantrieb für eine Wischeranlage eines Kraftfahrzeugs bereit, mit einem in einem Gehäuse angeordneten EC-Motor und einem Abtriebszapfen zur Befestigung eines Wischerarms der Wischeranlage, wobei der Abtriebszapfen von einer dem EC-Motor zugeordneten Rotorwelle drehend antreibbar ist, wobei die Rotorwelle mit einem ersten Permanentmagneten zur Rotorlagedetektion versehen ist, und wobei der Abtriebszapfen mit einem zweiten Permanentmagneten zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens versehen ist. Eine Leiterplatte ist vorgesehen, die im Bereich des ersten Permanentmagneten senkrecht zur Rotorwelle angeordnet ist, wobei die Leiterplatte mit einem Sensorelement zur Rotorlagedetektion und zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens versehen ist.
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Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Wischerantriebs, bei dem durch die Verwendung einer einzelnen Leiterplatte mit einem einzelnen Sensorelement zur Rotorlagedetektion und zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens ein einfacher und bauraumsparender Aufbau ermöglicht werden kann. Hierbei kann insbesondere eine kompakte und unkomplizierte Leiterplatte für den Wischerantrieb bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Sensorelement nach Art eines dreiachsigen Magnetfeldsensors ausgebildet. Somit kann ein einfaches und kostengünstiges Sensorelement zur Rotorlagedetektion und/oder zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens bereitgestellt werden.
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Der erste und zweite Permanentmagnet sind bevorzugt ringförmig ausgebildet. Somit kann ein stabiler und robuster Permanentmagnet bereitgestellt werden, der eine Rotorlagedetektion und/oder eine Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist ein Eisenjoch vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld des zweiten Permanentmagneten in Richtung des Sensorelements zu leiten. Somit kann eine sichere und zuverlässige Magnetfeldführung vom Abtriebszapfen zum Sensorelement über die Rotorwelle ermöglicht werden.
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Das Eisenjoch ist vorzugsweise zweitteilig ausgebildet. Somit kann der zweite Permanentmagnet bauraumsparend zwischen den beiden Teilen des Eisenjochs angeordnet werden.
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Bevorzugt ist das Eisenjoch zumindest annähernd U-förmig ausgebildet. Somit kann ein einfaches und unkompliziertes Eisenjoch bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind das Eisenjoch und die Rotorwelle derart zueinander angeordnet, dass sie eine rechteckige Form ausbilden. Somit kann eine sichere und robuste Anordnung für die Magnetfeldführung bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Eisenjoch im Gehäuse angeordnet. Somit kann eine einfache und kompakte Ausbildung des Wischerantriebs ermöglicht werden.
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Das Eisenjoch ist vorzugsweise in das Gehäuse eingepresst. Somit kann eine stabile und zuverlässige Befestigung des Eisenjochs im Gehäuse ermöglicht werden.
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Das Sensorelement ist bevorzugt dazu ausgebildet, jeweils ein Magnetfeld in drei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen zu ermitteln. Somit kann ein Sensorelement bereitgestellt werden, dass sowohl eine Rotorlagedetektion, als auch eine Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens ermöglicht.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Abtriebszapfen mit einem Schraubrad eines Schraubradgetriebes verbunden, wobei das Schraubrad über eine an der Rotorwelle vorgesehene Schnecke antreibbar ist. Somit kann auf einfache Art und Weise ein Antrieb des Abtriebszapfens ermöglicht werden.
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Der erste Permanentmagnet ist vorzugsweise im Bereich eines antriebsseitigen freien Endes der Rotorwelle angeordnet. Somit kann eine sichere und zuverlässige Anordnung des ersten Permanentmagneten ermöglicht werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf eine an einem Kraftfahrzeug vorgesehene Wischeranlage mit einem Wischerantrieb zum Wischen einer Kraftfahrzeugscheibe, und
- 2 eine schematische Ansicht des Wischerantriebs von 1,
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Wischen einer einem Kraftfahrzeug 150 zugeordneten Kraftfahrzeugscheibe 22 gemäß einer Ausführungsform. Die Kraftfahrzeugscheibe 22 ist beispielhaft als eine Front- bzw. Windschutzscheibe des Kraftfahrzeugs 150 ausgebildet, das zur Vereinfachung der Darstellung nur durch seine schematisch abgebildeten A-Säulen 34, 36 illustriert ist. Die Frontscheibe 22 weist zwei laterale Endbereiche 33, 35 auf, die an den A-Säulen 34 bzw. 36 befestigt sind, z.B. über zugeordnete, wasserdichte bzw. -abweisende Klebestreifen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Befestigung der Kraftfahrzeugscheibe 22 an dem Kraftfahrzeug 150 aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt ist, sodass hier auf eine eingehende Beschreibung der Befestigung verzichtet wird.
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Die Vorrichtung 100 weist illustrativ eine Wischeranlage 110 auf, die beispielhaft ein erstes Wischblatt 10 und ein zweites Wischblatt 115 aufweist. Das erste Wischblatt 10 ist an einem Wischerarm 18 befestigt und von diesem zwischen einer unteren Wischblattendposition 14 und einer gestrichelt dargestellten, oberen Wischblattendposition 16 verschiebbar, wie mit einem Pfeil 140 verdeutlicht. Die obere Wischblattendposition 16 ist etwa im Bereich der A-Säule 36 bzw. annähernd parallel zu dieser angeordnet. Das zweite Wischblatt 115 ist an einem Wischerarm 118 befestigt und von diesem zwischen einer unteren Wischblattendposition 114 und einer gestrichelt dargestellten, oberen Wischblattendposition 116 verschiebbar. Die Wischblätter 10, 115 bilden, wie in 1 gezeigt, vorzugsweise eine sogenannte Gleichlaufwischanlage aus. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf derartige Gleichlaufwischanlagen beschränkt ist, sondern auch bei Gegenlaufanlagen und allen anderen Wischanlagentypen Anwendung finden kann.
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Die Wischerarme 18, 118 sind illustrativ über ein Scheibenwischergestänge 188 mit einer als Wischerantrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtung 180 verbunden, die näher in 2 beschrieben wird. Diese ist dazu ausgebildet, die Wischerarme 18, 118 im Betrieb der Vorrichtung 100 über das Scheibenwischergestänge 188 zu betätigen, um somit die oben beschriebene, kreisausschnittförmige Verschiebung der Wischblätter 10, 115 zwischen den unteren Wischblattendpositionen 14 bzw. 114 und den oberen Wischblattendpositionen 16 bzw. 116 zu ermöglichen. Beispielhaft sind zumindest der Wischerantrieb 180 und das Scheibenwischergestänge 188 in einem dem Kraftfahrzeug 150 zugeordneten Wasserkasten 170 angeordnet. Dieser ist mit einer gestrichelt dargestellten Wasserkastenabdeckung 160 versehen.
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Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird bei einem entsprechenden Wischvorgang von dem Wischblatt 10, bei einer Bewegung von der unteren zur oberen Wischblattendposition 14 bzw. 16, auf die Kraftfahrzeugscheibe 22 auftreffendes Regen- und/oder Spritzwasser in Richtung der A-Säule 36 geschoben und fließt von dort in Richtung der Wasserkastenabdeckung 160 ab. Bei einer Bewegung von der oberen zur unteren Wischblattendposition 16, 116 bzw. 14, 114 schieben die Wischblätter 10 bzw. 115 auf die Kraftfahrzeugscheibe 22 auftreffendes Regen- und/oder Spritzwasser unmittelbar in Richtung der Wasserkastenabdeckung 160.
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2 zeigt den Wischerantrieb 180 für die Wischeranlage 110 von 1, mit einem Motor 220 und einem Getriebe 230, die beispielhaft in einem gemeinsamen Gehäuse 210 angeordnet sind. Der Motor 220 ist vorzugsweise ein Elektromotor, bevorzugt ein bürstenloser bzw. elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, d.h. ein EC-Motor, und kann für einen Reversierbetrieb ausgebildet sein. Das Getriebe 230 ist bevorzugt nach Art eines Schraubradgetriebes zur Drehzahlanpassung bzw. zur Drehmomenterhöhung ausgebildet.
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Bevorzugt treibt der EC-Motor 220 das Schraubradgetriebe 230 drehend an, vorzugsweise über eine Rotorwelle 222, wobei das Schraubradgetriebe 230 seinerseits zum insbesondere oszillierend-schwenkenden Antrieb eines Abtriebszapfens 234 dient, auf dem der Wischerarm 18, 118 der Wischeranlage 110 von 1 festgesetzt ist. Ein derartiger EC-Motor 220 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Einfachheit und Knappheit der Beschreibung auf eine eingehende Beschreibung des EC-Motors 220 verzichtet wird.
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Die bevorzugt im Wesentlichen zylindrische Rotorwelle 222 ist vorzugsweise drehbeweglich im Gehäuse 210 gelagert. Vorzugsweise ist die Rotorwelle 222 zumindest abschnittsweise mit einer Schnecke 226 versehen. Bevorzugt ist die Schnecke 226 an einem abtriebsseitigen freien Endes 223 bzw. einem dem Schraubradgetriebe 230 zugewandten Ende 223 der Rotorwelle 222 angeordnet. Dabei steht die Schnecke 226 bevorzugt in ständigem Eingriff mit einem Schraubrad 232. Das Schraubrad 232 ist vorzugsweise mit dem Abtriebszapfen 234 verbunden, wobei die Schnecke 226 das Schraubrad 232 antreibt. Bevorzugt bildet die Schnecke 226 zusammen mit dem Schraubrad 232 das Schraubradgetriebe 230 zum Antrieb des Abtriebszapfens 234 aus.
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Des Weiteren ist die Rotorwelle 222 bevorzugt drehfest mit einem ersten Permanentmagneten 224 zur Rotorlagedetektion verbunden und der Abtriebszapfen 234 ist vorzugsweise drehfest mit einem zweiten Permanentmagneten 236 zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens 234 verbunden. Dabei ist der erste Permanentmagnet 224 im Bereich eines antriebsseitigen freien Endes 221 der Rotorwelle 222 angeordnet. Der zweite Permanentmagnet 236 ist vorzugsweise an einem dem Schraubrad 234 zugewandten Ende des Abtriebszapfens 234 angeordnet, könnte jedoch auch am Schraubrad 234 angeordnet sein. Bevorzugt sind der erste und zweite Permanentmagnet 224, 236 ringförmig ausgebildet.
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Darüber hinaus ist eine Leiterplatte 240 vorgesehen, die vorzugsweise im Bereich des ersten Permanentmagneten 224 senkrecht zur Rotorwelle 222 angeordnet ist. Bevorzugt ist die Leiterplatte 240 dabei im Gehäuse 210 fest angeordnet. Dabei kann die Leiterplatte 240 in das Gehäuse 210 eingepresst sein oder über eine Klemm- und/oder Lötverbindung in diesem angeordnet sein, oder über eine beliebig andere Befestigungsart darin befestigt sein.
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Die Leiterplatte 240 ist bevorzugt mit einem Sensorelement 242 zur Rotorlagedetektion und zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens 234 versehen. Vorzugsweise ist das Sensorelement 242 auf einer dem ersten Permanentmagneten 224 zugewandten Seite 244 der Leiterplatte 240 angeordnet. Dabei ist das Sensorelement 242 im Bereich des ersten Permanentmagneten 224 bzw. der Rotorwelle 222, illustrativ in axialer Richtung des ersten Permanentmagneten 224 auf der Leiterplatte 240 angeordnet.
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Bevorzugt ist das Sensorelement 242 nach Art eines Lagesensors, besonders bevorzugt nach Art eines dreiachsigen Magnetfeldsensors, ausgebildet. Im Betrieb des Wischerantriebs 180 wirkt das Sensorelement 242 mit dem ersten Permanentmagneten 224 zur Rotorlagedetektion und mit dem zweiten Permanentmagneten 236 zur Erfassung einer aktuellen Drehposition des Abtriebszapfens 234 zusammen, um so die gewünschte elektronische Kommutierung des EC-Motors 220 ermöglichen zu können. Bei einer Lagedetektion werden elektrische Signale des Sensorelements 242 mittels einer nicht dargestellten, bevorzugt digital aufgebauten Logikelektronik bzw. Regelelektronik erfasst, verstärkt, ausgewertet und einer Leistungselektronik, insbesondere in der Form einer s.g. B6-Brücke, zur direkten elektronischen Ansteuerung von dem EC-Motor 220 zugeordneten Statorwicklungen zugeführt.
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Das Sensorelement 242 ist vorzugsweise dazu ausgebildet, jeweils ein Magnetfeld in drei unterschiedlichen Koordinatenrichtungen zu ermitteln. Bevorzugt ermittelt das Sensorelement 242 ein Magnetfeld der Rotorwelle 222 bzw. des ersten Permanentmagneten 224 mittels zwei Koordinatenrichtungen, z.B. in X- und Y- Richtung, und ein Magnetfeld des Abtriebszapfens 234 bzw. des zweiten Permanentmagneten 236 mittels einer Koordinatenrichtung, z.B. in Z-Richtung. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die genannten Koordinatenrichtungen nicht als Einschränkung der Erfindung zu sehen sind, sondern lediglich beispielhaften Charakter haben. Über die jeweils ermittelten Magnetfelder kann eine jeweilige Winkelstellung der Rotorwelle 222 und/oder des Abtriebszapfens 234 bestimmt werden.
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Zur Ermittlung des Magnetfeldes des zweiten Permanentmagneten 236 mit dem Sensorelement 242, ist bevorzugt ein Eisenjoch 247 vorgesehen, das dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld des zweiten Permanentmagneten 236 in Richtung des Sensorelements 242 zu leiten. Vorzugsweise ist das Eisenjoch 247 zweitteilig ausgebildet, könnte jedoch auch mehr als zwei Teile aufweisen.
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Illustrativ weist das Eisenjoch 247 einen ersten und zweiten Jochabschnitt 246, 248 auf. Dabei ist der erste Jochabschnitt 246 bevorzugt im Bereich des abtriebsseitigen Endes 223 der Rotorwelle 222 angeordnet und der zweite Jochabschnitt 248 ist im Bereich des antriebsseitigen Endes 221 der Rotorwelle 222 angeordnet. Dabei ist der Abtriebszapfen 234 vorzugsweise zwischen dem ersten und zweiten Jochabschnitt 246, 248 angeordnet.
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Bevorzugt sind die beiden Jochabschnitte 246, 248 L-förmig ausgebildet und bilden gemeinsam das vorzugsweise zumindest annähernd U-förmige Eisenjoch 247 aus. Hierbei sind das Eisenjoch 247 und die Rotorwelle 222 vorzugsweise derart zueinander angeordnet, dass sie eine rechteckige Form ausbilden. Vorzugsweise ist das Eisenjoch 247 im Gehäuse 210 angeordnet und fixiert, bevorzugt in das Gehäuse 210 eingegossen und/oder eingepresst, oder über eine beliebig andere Befestigungsart darin befestigt.
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Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Anordnung der Leiterplatte 240 im Bereich des ersten Permanentmagneten 224 lediglich beispielhaften Charakter hat und nicht als Einschränkung der Erfindung zu sehen ist. So kann die Leiterplatte 240 auch im Bereich des zweiten Permanentmagneten 236 angeordnet sein, wobei das Eisenjoch 247 ein Magnetfeld des ersten Permanentmagneten 224 zum Sensorelement 242 leitet.
