DE102019113549A1

DE102019113549A1 - Verfahren zur Erfassung der Drehwinkelpositionen von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors und Scheibenwischermotor

Info

Publication number: DE102019113549A1
Application number: DE102019113549.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Grönig; Michael Schäuble; Matthias Schöndeling; Jörg Bürkle
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-11-26
Also published as: US20220224260A1; EP3973621A1; JP2022533230A; CN113939982A; WO2020233974A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Drehwinkelpositionen (α, β) von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors (10), wobei der Scheibenwischermotor (10) einen bürstenlosen Elektromotor (12) mit einem um eine erste Drehachse (14) drehenden Rotor (15) als erstes Teil aufweist, der ein um eine zweite Drehachse (28) drehendes Getrieberad (24) mit einer Abtriebswelle (26) als zweites Teil antreibt, und wobei mittels zweier, jeweils ein signalerzeugendes Element (30; 30a; 30b, 36) und ein Sensorelement (32; 32a bis 32d, 40; 40a bis 40d) zur Erfassung einer sich ändernden physikalischen Größe des signalerzeugenden Elements (30; 30a; 30b, 36) aufweisender Sensoreinrichtungen (31, 38) die Drehwinkelpositionen (α, β) der beiden sich drehenden Teile erfasst werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Drehwinkelpositionen von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Scheibenwischermotor, der dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Ein Scheibenwischermotor, der dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durchzuführen, ist aus der DE 10 2017 121 222 A1 der Anmelderin bekannt. Der bekannte Scheibenwischermotor bzw. das bekannte Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Erfassung der Drehwinkelpositionen eines Rotors eines bürstenlosen Elektromotors sowie eines vom Elektromotor angetriebenen Getrieberads, das zumindest mittelbar zum Antreiben eines Scheibenwischers dient, zwei Sensoreinrichtungen vorgesehen sind. Jede der beiden Sensoreinrichtungen umfasst dabei ein signalerzeugendes Element und ein Sensorelement zur Erfassung einer sich ändernden physikalischen Größe des signalerzeugenden Elements. Typischerweise sind die Sensoreinrichtungen in Form von Hallsensoren ausgebildet, bei denen der Hallsensor die Änderungen eines sich an dem Hallsensor vorbeibewegenden, ein Magnetfeld erzeugenden Elements erfasst. Wesentlich bei den bekannten Sensoreinrichtungen ist darüber hinaus, dass diese bei einer erstmaligen Erfassung eines Magnetfeldes bzw. beim Starten des Elektromotors nicht in der Lage sind, eine absolute Winkelposition des sich drehenden Teils (Rotor bzw. Getrieberad) zu erfassen. Vielmehr benötigt es weitere Informationen bzw. einen gewissen Drehwinkel des sich drehenden Teils, bis eine Auswerteeinrichtung der Sensoreinrichtung auf einen Absolutwinkel des sich drehenden Teils schließen kann.
Insbesondere im Zusammenhang mit bürstenlosen Elektromotoren ist es wünschenswert bzw. erforderlich, zur Bestromung bzw. Ansteuerung der einzelnen Drahtwicklungen des Stators die Drehwinkelposition möglichst schnell und exakt zu kennen. Dies ist in ähnlicher Weise auch wünschenswert, um eine Drehwinkelposition einer mit dem Scheibenwischer verbundenen Abtriebswelle des Scheibenwischermotors zu erfassen.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung der Drehwinkelpositionen von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es eine sehr schnelle und genaue Erfassung eines absoluten Drehwinkels eines sich drehenden Teils, insbesondere bei Inbetriebnahme eines Scheibenwischermotors, ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß gemäß der Lehre des Anspruchs 1 dadurch ermöglicht, dass mittels wenigstens einer der Sensoreinrichtungen eine absolute Drehwinkelposition des sich drehenden Teils erfasst wird. Gemeint ist hierbei, dass bereits aus einer erstmaligen Information bzw. einer erstmaligen Erfassung einer physikalischen Größe auf den absoluten Drehwinkel des sich drehenden Teils in Bezug zu einer (0-Grad) Winkelreferenz geschlossen werden kann. Dies schließt insbesondere auch den Fall ein, dass sich der Elektromotor noch nicht dreht, d.h. dass die Winkelposition auch in stehendem Zustand des sich ansonsten drehenden Teils erfasst werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erfassung der Drehwinkelpositionen von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels der die absolute Winkelposition erfassenden Sensoreinrichtung eine Änderung eines Magnetfeldes des signalerzeugenden Elements erfasst wird. Insbesondere ist es damit beispielsweise möglich, aus der Größe der magnetischen Flussdichte des Magnetfeldes in Kombination mit dessen Ausrichtung auf eine absolute Winkelposition des sich drehenden Teils zu schließen.
Jedoch sind auch andere physikalische Wirkprinzipien denkbar, beispielsweise optisch arbeitende Messeinrichtungen bzw. Sensoreinrichtungen, die andere physikalische Größen, wie eine Induktivität oder Ähnliches erfassen.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren sieht vor, dass die Drehwinkelpositionen der beiden sich drehenden Teile (insbesondere Rotor und Getrieberad) zueinander zugeordnet werden, derart, dass einer bestimmten Drehwinkelposition des einen Teils (beispielsweise des Getrieberads bzw. der Abtriebswelle) wenigstens eine bestimmte Drehwinkelposition des anderen Teils (beispielsweise des Rotors) zugeordnet wird, dass aktuell zugeordnete Drehwinkelpositionen der beiden sich drehenden Teile mit in einer Speichereinrichtung abgespeicherten Werten verglichen werden, und dass bei einer Überschreitung eines abgespeicherten Grenzwerts zwischen aktuellen und abgespeicherten Werten ein Signal, eine Fehlermeldung oder Ähnliches erzeugt wird.
Hintergrund für dieses bevorzugte Verfahren ist es, dass typischerweise im Neuzustand bzw. in einem Zustand des Scheibenwischermotors, bei dem die sich drehenden Teile mit wenig oder ohne Spiel zueinander angeordnet sind, die zugeordneten Drehwinkelpositionen der Teile nur geringe Toleranzen zueinander aufweisen. Mit zunehmendem Verschleiß bzw. zunehmendem Spiel zwischen den sich drehenden Teilen ändern sich jedoch die erfassten Drehwinkelpositionen der sich drehenden Teile derart, dass beispielsweise ein größerer Winkelversatz bzw. eine größere Winkelabweichung zwischen den Drehwinkelpositionen vorliegt, als dies im Neuzustand bzw. ohne Spiel der Fall ist. Das vorgesehene bevorzugte Verfahren ermöglicht es daher, auf einen Verschleiß der sich drehenden Teile des Scheibenwischermotors zu schließen und beispielsweise durch eine entsprechende Fehlermeldung, die im Rahmen von Inspektionen oder ähnlichen Maßnahmen ausgelesen wird, eine Reparatur bzw. einen entsprechenden Austausch des Scheibenwischermotors vornehmen zu können. Weiterhin ermöglicht es ein derartiges Verfahren darüber hinaus in grundsätzlicher Art und Weise, beispielsweise auch eine zeitliche bzw. winkelgerechte Ansteuerung von Drahtwicklungen des Stators anzupassen bzw. zu modifizieren, um am Scheibenwischermotor und damit an den Scheibenwischern stets denselben Bewegungsablauf erzielen zu können.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem beispielsweise auf erhöhte Reibungen bzw. auf ein Blockieren von sich drehenden Teilen des Scheibenwischermotors geschlossen werden kann, sieht vor, dass während des Betriebs des Scheibenwischermotors eine Drehwinkelgeschwindigkeit wenigstens eines der beiden sich drehenden Teile erfasst wird, und dass bei Unterschreitung eines Grenzwerts der Drehwinkelgeschwindigkeit die Bewegung des Scheibenwischermotors gestoppt wird und/oder ein Signal und/oder eine Fehlermeldung oder Ähnliches erzeugt wird. Dadurch lassen sich Beschädigungen bzw. Überbelastungen des Scheibenwischermotors verhindern.
Die Erfindung umfasst weiterhin einen Scheibenwischermotor, der vorzugsweise nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Der Scheibenwischermotor zeichnet sich, wie an sich bekannt, durch einen, einen Rotor aufweisenden bürstenlosen Elektromotor aus, der mittels eines Getrieberads eine Abtriebswelle antreibt, sowie mit zwei, jeweils ein signalerzeugendes Element und ein Sensorelement zur Erfassung einer sich ändernden physikalischen Größe des signalerzeugenden Elements aufweisender Sensoreinrichtungen, die zur Erfassung der Drehwinkelpositionen des Rotors und der Abtriebswelle ausgebildet sind. Der erfindungsgemäße Scheibenwischermotor zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens eine der beiden Sensoreinrichtungen zur Messung eines Absolutwinkels ausgebildet ist.
Besonders bevorzugt ist es, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung zur Messung des Absolutwinkels dem Rotor des Elektromotors zugeordnet ist. Dies hängt damit zusammen, dass es für die zeitgerechte Ansteuerung der Drahtwicklungen des Stators wesentlich ist, möglichst schnell die (absolute) Drehwinkelposition des Rotors zu kennen. Weiterhin ist dabei zu berücksichtigen, dass aufgrund der Untersetzung der Drehzahl des Elektromotors ein und derselben absoluten Drehwinkelposition des Getrieberads bzw. der Abtriebswelle ggf. mehrere unterschiedliche Drehwinkelpositionen des Rotors zugeordnet sein können. Aus der Kenntnis des absoluten Drehwinkels des Getrieberads bzw. der Abtriebswelle ist es daher nicht zwangsläufig möglich, auf die absolute Drehwinkelposition des Rotors schließen zu können.
In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Scheibenwischermotors ist wenigstens eines der signalerzeugenden Elemente der beiden Sensoreinrichtungen zur Erzeugung eines von dem Sensorelement detektierbaren, in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition sich ändernden Magnetfeldes ausgebildet.
In konstruktiv bevorzugter Anordnung und Ausbildung des Scheibenwischermotors ist es darüber hinaus vorgesehen, dass die beiden Sensorelemente im Bereich einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet und mit der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sind.
Hinsichtlich der konkreten Anordnung der Sensorelemente gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags bei Verwendung einer gemeinsamen Leiterplatte kann es vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sensorelement außer Überdeckung mit der Drehachse des Rotors oder der Abtriebswelle angeordnet ist.
In diesem Fall kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass das die Drehwinkelposition der Abtriebswelle oder des Rotors erfassende Sensorelement in Überdeckung mit der Drehachse der Abtriebswelle angeordnet ist.
Weiterhin kann es in einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung der Leiterplatte vorgesehen sein, dass diese eine Aussparung aufweist, und dass im Bereich der Aussparung das den Rotor zugeordnete signalerzeugende Element angeordnet ist. Dadurch lässt sich ein besonders kompakter Aufbau des Scheibenwischermotors ermöglichen.
Mit Blick auf eine möglichst kompakte Anordnung bzw. Ausbildung des Scheibenwischermotors ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Ebene der Leiterplatte parallel zur Drehachse des Rotors und senkrecht zur Drehachse der Abtriebswelle verläuft.
Auch kann es zu Erzielung zusätzlicher Funktionalitäten des Scheibenwischermotors darüber hinaus vorgesehen sein, dass eine Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die zumindest dazu ausgebildet ist, während des Betriebs des Scheibenwischermotors eine Drehwinkelposition der Abtriebswelle wenigstens einer Drehwinkelposition des Rotors zuzuordnen und mit abgespeicherten zugeordneten Werten der Abtriebswelle und des Rotors zu vergleichen, und dass bei Überschreitung eines abgespeicherten Grenzwerts zwischen aktuellen zugeordneten Werten und abgespeicherten zugeordneten Werten ein Signal, eine Fehlermeldung oder Ähnliches erzeugbar ist.
Eine Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags sieht vor, dass die Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung zusätzlich dazu ausgebildet ist, während des Betriebs des Scheibenwischermotors eine Drehwinkelgeschwindigkeit wenigstens eines der sich drehenden Teile zu erfassen und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts ein Signal, eine Fehlermeldung oder Ähnliches zu erzeugen und/oder die elektrische Leistung des Scheibenwischermotors zu reduzieren und/oder dessen Betrieb zu stoppen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:

1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht auf einen Scheibenwischermotor,
2 einen vereinfachten Längsschnitt durch den Scheibenwischermotor gemäß der 1,
3 bis 6 jeweils in vereinfachten Darstellungen, unterschiedliche Anordnungen von Sensoreinrichtungen zur Erfassung der Drehwinkelposition eines Rotors und eines Getrieberads,
7 ein Diagramm zur Erläuterung der Zuordnung unterschiedlicher Drehwinkelstellungen eines Rotors und eines Getrieberads zur Detektion eines möglichen Verschleißes und
8 ein Diagramm zur Erläuterung der Erfassung einer Drehwinkelgeschwindigkeit von sich drehenden Teilen des Scheibenwischermotors zur Erfassung einer möglichen Blockade von sich drehenden Teilen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In den 1 und 2 sind die wesentlichen Bestandteile eines Scheibenwischermotors 10 zum Antreiben eines nicht dargestellten Scheibenwischers dargestellt. Der Scheibenwischermotor 10 weist einen bürstenlosen Elektromotor 12 auf, der einen um eine Drehachse 14 sich drehenden Rotor 15 mit Magnetelementen 16 aufweist. Der Rotor 15 ist radial von einem lediglich in der 1 dargestellten Stator 18 umgeben, der - in bekannter Art und Weise - mehrere Drahtwicklungen 19 aufweist, derart, dass durch eine phasenverschobene bzw. zeitlich aufeinanderfolgende Bestromung der einzelnen Drahtwicklungen 19 der Rotor 15 in eine Drehbewegung versetzt wird.
Der Rotor 15 ist drehfest mit einer Rotorwelle 20 verbunden, die beispielhaft auf der dem Rotor 15 abgewandten Seite in einer Lagereinrichtung 21 drehbar gelagert ist. In einem mittleren Abschnitt der Rotorwelle 20 weist diese eine Schneckenverzahnung 22 auf, die mit einer Gegenverzahnung an einem Getrieberad 24 kämmt. Das Getrieberad 24 ist drehfest mit einer Abtriebswelle 26 verbunden und um eine Drehachse 28 drehbar gelagert. Die Abtriebswelle 26 ist wiederum in an sich bekannter Art und Weise beispielsweise mit einem Wischgestänge oder aber unmittelbar mit dem zu bewegenden Scheibenwischer gekoppelt.
Der Rotor 15 bzw. die Rotorwelle 20 ist nahe dem Rotor 15 in Wirkverbindung mit einer ersten Magnetelementanordnung 30 angeordnet. Insbesondere ist die erste Magnetelementanordnung 30 drehfest mit der Rotorwelle 20 verbunden. Die erste Magnetelementanordnung 30 ist Bestandteil einer ersten Sensoreinrichtung 31 zur Erfassung der Drehwinkelposition der Rotorwelle 20 und somit des Rotors 15. Hierzu wirkt die erste Magnetelementanordnung 30 beispielhaft mit einem Sensorelement 32 zusammen. Das Sensorelement 32 umfasst beispielhaft eine Hallsensoranordnung, die dazu ausgebildet ist, aus der Drehwinkellage der ersten Magnetelementanordnung 30 unmittelbar auf die absolute Drehwinkelposition des Rotors 15 bzw. der Rotorwelle 20 zu schließen. Die absolute Drehwinkelposition wird benötigt, um eine phasengerechte bzw. winkelgerechte Bestromung der Drahtwicklungen 19 des Stators 18 zu ermöglichen. Unter einer absoluten Drehwinkelposition wird ein Drehwinkel des sich drehenden Teils in Bezug zu einer festen Referenzlage (0-Grad-Winkelposition) verstanden.
Weiterhin ist auf einer Stirnfläche 34 der Abtriebswelle 26 eine zweite Magnetelementanordnung 36 vorgesehen. Die zweite Magnetelementanordnung 36 ist Bestandteil einer zweiten Sensoreinrichtung 38, die dazu ausgebildet ist, eine absolute Winkelposition der Abtriebswelle 26 und somit des Getrieberads 24 zu detektieren. Hierzu wirkt die zweite Magnetelementanordnung 36 beispielhaft ebenfalls mit einem Sensorelement 40 zusammen, das ebenfalls beispielhaft eine Hallsensor-Anordnung aufweist, die dazu ausgebildet ist, anhand des sich ändernden Magnetfelds der zweiten Magnetelementanordnung 36 auf eine absolute Winkelposition der Abtriebswelle 26 bzw. des Getrieberads 24 zu schließen.
Die beiden Sensorelemente 32 und 40 sind elektrisch leitend auf einer gemeinsamen Leiterplatte 42 angeordnet. Die Ebene der Leiterplatte 42 verläuft parallel zur Drehachse 14 des Rotors 15 und senkrecht zur Drehachse 28 der Abtriebswelle 26. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Sensorelemente 32, 40 jeweils an der der Rotorwelle 20 zugewandten Unterseite 43 der Leiterplatte 42 angeordnet. Weiterhin sind auf der Leiterplatte 42, wie an sich bekannt, Bauteile zur Ansteuerung bzw. zum Betrieb des Scheibenwischermotors 10 angeordnet. Diese Bauteile umfassen beispielhaft ein IC 44 oder eine ähnliche logische Schaltung, die dazu ausgebildet ist, insbesondere Drahtwicklungen 19 des Stators 18 anzusteuern bzw. zu bestromen. Hierzu werden die Informationen der beiden Sensoreinrichtungen 31 und 38 dem IC 44 als Eingangsgröße zugeführt.
In den 3 bis 6 sind unterschiedliche Anordnungen der beiden Sensoreinrichtungen 31 und 38 dargestellt. In der 3 ist dargestellt, dass die Leiterplatte 42a eine rechteckförmige Aussparung 46 aufweist, an deren Rand das Sensorelement 32a angeordnet ist. Die erste Magnetelementanordnung 30a taucht zumindest bereichsweise in die Aussparung 46 ein. Weiterhin ist erkennbar, dass das Sensorelement 40a fluchtend zur Drehachse 28, d.h. in Überdeckung mit der zweiten Magnetelementanordnung 36 angeordnet ist.
In der 4 ist der Fall dargestellt, bei dem das Sensorelement 40b seitlich versetzt zur Drehachse 28 der Abtriebswelle 26 angeordnet ist, während die Anordnung der ersten Magnetelementanordnung 30b sowie des Sensorelements 32b entsprechend der der ersten Magnetelementanordnung 30a der 3 ist.
In der 5 ist eine Anordnung in etwa gemäß der 2 dargestellt, bei dem die rechteckförmige Leiterplatte 42 auf der der ersten Magnetelementanordnung 30 zugewandten Seite mit dem in einem Abstand zur Drehachse 14 der Rotorwelle 20 angeordneten Sensorelement 32c versehen ist. Die erste Magnetelementanordnung 30 befindet sich außerhalb der Leiterplatte 42 auf der dem Rotor 15 abgewandten Seite der Leiterplatte 42. Die Anordnung des Sensorelements 40c entspricht der des Sensorelements 40a gemäß der 3.
Zuletzt ist in der 6 als Modifikation der Anordnung der 5 der Fall dargestellt, bei dem beide Sensorelemente 32d und 40d außer Deckung mit den Drehachsen 14 bzw. 28 der Rotorwelle 20 bzw. der Abtriebswelle 26 angeordnet sind.
Der IC 44 weist optional eine Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung 48 auf, die zusätzliche Funktionalitäten des Scheibenwischermotors 10 ermöglicht. So sind in der 7 übereinander die von den Sensoreinrichtungen 31 und 38 erfassten Signale S_R und S_G über dem absoluten Drehwinkel α des Rotors 15 bzw. β des Getrieberads 24 dargestellt. Dabei erkennt man, dass bei einer Umdrehung um 360° des Getrieberads 24 (Maximum des Signals S_G) der Rotor 15 sich im Neuzustand der Bauteile bzw. ohne ein Spiel zwischen den Bauteilen beispielsweise zwölf Mal gedreht hat. Weiterhin ist durch die gestrichelte Darstellung des Signalverlaufs des Signals S_G in dem unteren Teil der 7 der Fall dargestellt, der sich nach einer bestimmten Betriebsdauer bzw. beim Auftreten von Verschleiß zwischen den in Wirkverbindung miteinander angeordneten Teilen der Rotorwelle 20 bzw. des Rotors 15 und der Abtriebswelle 26 bzw. dem Getrieberad 24 einstellt. Insbesondere erkennt man, dass nach zwölf Umdrehungen des Rotors 12 das Signal S_G des Getrieberads 24 noch nicht sein Maximum erreicht hat, d.h. dass das Getrieberad 24 noch keine Umdrehung um 360° aufweist. Dies ist erst nach einem zusätzlichen Winkelversatz δ der Fall.
Sobald der Winkelversatz δ einen in der Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung 48 abgespeicherten Grenzwert überschreitet, wird auf einen Verschleiß an den Bauteilen des Scheibenwischermotors 10 geschlossen, sodass dies beispielsweise in einem Fehlerspeicher als Fehlermeldung ablegt, ein entsprechendes Signal erzeugt wird oder Ähnliches.
Zuletzt wird mit Blick auf die 8 erläutert, dass die Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung 48 darüber hinaus dazu ausgebildet sein kann, eine Drehwinkelgeschwindigkeit ω der Rotorwelle 20 und/oder der Abtriebswelle 26 über der Zeit t des Scheibenwischermotors 10 zu erfassen. Unterschreitet die Drehwinkelgeschwindigkeit ω1 während des Betriebs des Scheibenwischermotors 10 beispielsweise einen unteren Grenzwert GW, so wird daraus geschlossen, dass entweder durch einen internen Fehler der Scheibenwischermotor 10 erhöhte Reibungswerte aufweist bzw. zur Blockade neigt, oder aber dass durch äußere Krafteinflüsse, beispielsweise Schneelast oder Ähnliches, der Scheibenwischermotor 10 an einem ordnungsgemäßen Betrieb gehindert ist. Auch in diesem Fall kann die Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung 48 beispielsweise einen entsprechenden Fehler in einem Fehlerspeicher ablegen, ein Signal erzeugen oder aber den Betrieb des Scheibenwischermotors 10 stoppen.
Der soweit beschriebene Scheibenwischermotor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, wenigstens eine Sensoreinrichtung, die zur Erfassung der Drehwinkelposition der Rotorwelle 20 bzw. des Rotors 15 sowie der Abtriebswelle 26 bzw. des Getrieberads 24 dient, einen Absolutwinkelsensor zu verwenden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, die Drehwinkelinformationen der beiden Sensoreinrichtungen 31 und 38 und die Ansteuerung der Drahtwicklungen des Stators 18 nicht (intern) durch den Scheibenwischermotor 10 zu bewirken, sondern durch eine externe Steuereinrichtung oder ähnliches. Weiterhin können die Sensoreinrichtungen 31 und 38 auch auf unterschiedlichen physikalischen Wirkprinzipien beruhen und/oder unterschiedliche Spezifikationen aufweisen.
Bezugszeichenliste

10: Scheibenwischermotor
12: Elektromotor
14: Drehachse
15: Rotor
16: Magnetelement
18: Stator
19: Drahtwicklung
20: Rotorwelle
21: Lagereinrichtung
22: Schneckenverzahnung
24: Getrieberad
26: Abtriebswelle
28: Drehachse
30/a/b: Magnetelementanordnung
31: erste Sensoreinrichtung
32/a/b/c/d: Sensorelement
34: Stirnfläche der Abtriebswelle
36: Magnetelementanordnung
38: zweite Sensoreinrichtung
40/a/b/c/d: Sensorelement
42/a: Leiterplatte
43: Unterseite der Leiterplatte
44: IC
46: Aussparung
48: Auswerteeinrichtung
α: Winkel
β: Winkel
δ: Winkelversatz
ω: Drehwinkelgeschwindigkeit
DW: Drehwinkel
GW: Grenzwert
S: Signal
t: Zeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017121222 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Erfassung der Drehwinkelpositionen (α, β) von drehenden Teilen eines Scheibenwischermotors (10), wobei der Scheibenwischermotor (10) einen bürstenlosen Elektromotor (12) mit einem um eine erste Drehachse (14) drehenden Rotor (15) als erstes Teil aufweist, der ein um eine zweite Drehachse (28) drehendes Getrieberad (24) mit einer Abtriebswelle (26) als zweites Teil antreibt, und wobei mittels zweier, jeweils ein signalerzeugendes Element (30; 30a; 30b, 36) und ein Sensorelement (32; 32a bis 32d, 40; 40a bis 40d) zur Erfassung einer sich ändernden physikalischen Größe des signalerzeugenden Elements (30; 30a; 30b, 36) aufweisender Sensoreinrichtungen (31, 38) die Drehwinkelpositionen (α, β) der beiden sich drehenden Teile erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens einer der Sensoreinrichtungen (31, 38) eine absolute Drehwinkelposition (α, β) des sich drehenden Teils erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der die absolute Drehwinkelposition (α, β) erfassenden Sensoreinrichtung (31, 38) eine Änderung eines Magnetfeldes des signalerzeugenden Elements (30; 30a; 30b, 36) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehwinkelpositionen (α, β) der beiden sich drehenden Teile zueinander zugeordnet werden, derart, dass einer bestimmten Drehwinkelposition (β) der Abtriebswelle (26) wenigstens eine bestimmte Drehwinkelposition (α) des Rotors (15) zugeordnet wird, dass aktuell zugeordnete Drehwinkelpositionen (α, β) der beiden sich drehenden Teile mit in einer Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung (48) abgespeicherten Werten verglichen werden, um dass bei Überschreitung eines abgespeicherten Grenzwerts (σ) zwischen aktuellen und abgespeicherten Werten ein Signal, eine Fehlermeldung o.ä. erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Scheibenwischermotors (10) eine Drehwinkelgeschwindigkeit (ω) wenigstens eines der beiden sich drehenden Teile erfasst wird, und dass bei Unterschreitung eines Grenzwertes (GW) der Drehwinkelgeschwindigkeit (ω) die Bewegung des Scheibenwischermotors (10) gestoppt wird und/oder ein Signal und/oder eine Fehlermeldung o.ä. erzeugt wird.
Scheibenwischermotor (10), mit einem einen Rotor (15) aufweisenden bürstenlosen Elektromotor (12), der mittels eines Getrieberads (24) eine Abtriebswelle (26) antreibt, und mit zwei, jeweils ein signalerzeugendes Element (30; 30a; 30b, 36) und ein Sensorelement (32; 32a bis 32d, 40; 40a bis 40d) zur Erfassung einer sich ändernden physikalischen Größe des signalerzeugenden Elements (30; 30a; 30b, 36) aufweisender Sensoreinrichtungen (31, 38), die zur Erfassung der Drehwinkelpositionen (α, β) des Rotors (15) und der Abtriebswelle (26) ausgebildet sind, wobei der Scheibenwischermotor (10) vorzugsweise nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Sensoreinrichtungen (31, 38) zur Messung einer absoluten Drehwinkelposition (α, β) ausgebildet ist.
Scheibenwischermotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung (31) zur Messung der Drehwinkelposition (α) des Rotors (15) ausgebildet ist.
Scheibenwischermotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der signalerzeugenden Elemente (30; 30a; 30b, 36) der beiden Sensoreinrichtungen (31, 38) zur Erzeugung eines in Abhängigkeit von der Drehwinkelposition (α, β) sich ändernden Magnetfeldes ausgebildet ist.
Scheibenwischermotor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Sensorelemente (32; 32a bis 32d, 40; 40a bis 40d) im Bereich einer gemeinsamen Leiterplatte (42; 42a) angeordnet und mit der Leiterplatte (42; 42a) elektrisch leitend verbunden sind.
Scheibenwischermotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensorelement (32; 32a bis 32d, 40b; 40d) außer Überdeckung mit der Drehachse (14, 28) des Rotors (15) oder der Abtriebswelle (26) angeordnet ist.
Scheibenwischermotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehwinkelposition (α, β) der Abtriebswelle (26) oder des Rotors (15) erfassende Sensorelement 40; 40a; 40c) in Überdeckung mit der Drehachse der Abtriebswelle angeordnet ist.
Scheibenwischermotor nach einem der Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (42a) eine Aussparung (46) aufweist, und dass im Bereich der Aussparung (46) das dem Rotor (15) zugeordnete signalerzeugende Element (30a; 30b) angeordnet ist.
Scheibenwischermotor nach einem der Anspruch 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene der Leiterplatte (42; 42a) parallel zur Drehachse (14) des Rotors (15) und senkrecht zur Drehachse (28) der Abtriebswelle (26) verläuft.
Scheibenwischermotor nach einem der Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung (48) vorgesehen ist, die zumindest dazu ausgebildet ist, während des Betriebs des Scheibenwischermotors (10) eine Drehwinkelposition (β) der Abtriebswelle (26) wenigstens einer Drehwinkelposition (α) des Rotors (15) zuzuordnen und mit abgespeicherten zugeordneten Werten der Abtriebswelle (26) und des Rotors (15) zu vergleichen, um dass bei Überschreitung eines abgespeicherten Grenzwertes (σ) zwischen aktuellen zugeordneten Werten und abgespeicherten zugeordneten Werten ein Signal, eine Fehlermeldung o.ä. erzeugbar ist.
Scheibenwischermotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicher- bzw. Auswerteeinrichtung (48) zusätzlich dazu ausgebildet ist, während des Betriebs des Scheibenwischermotors (10) eine Drehwinkelgeschwindigkeit (ω) wenigstens eines der sich drehenden Teile zu erfassen, und bei Unterschreitung eines vorgegebenen Grenzwerts (GW) ein Signal, eine Fehlermeldung o.ä. zu erzeugen und/oder die elektrische Leistung des Scheibenwischermotors (10) zu reduzieren und/oder dessen Betrieb zu stoppen.