DE10244102B4

DE10244102B4 - Sensoranordnung zum Erfassen einer umdrehungsbezogenen Grösse eines elektrischen Motors

Info

Publication number: DE10244102B4
Application number: DE10244102.2A
Authority: DE
Inventors: Eberhard Hoegler; Sebastian Sinn; Jürgen Tempel
Original assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Current assignee: Valeo Wischersysteme GmbH
Priority date: 2002-09-23
Filing date: 2002-09-23
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: DE10244102A1; WO2004034555A1; AU2003289849A1

Abstract

Sensoranordnung zum Erfassen einer umdrehungsbezogenen Größe eines Motors (1), mit mindestens einem stationären Hall-Sensor (2) zum Erfassen eines magnetischen Feldes bzw. einer Änderung eines magnetischen Feldes, wobei der Motor (1) elektronisch gesteuert und/oder geregelt ist, wobei eine drehendes Teil (3) im Motor (1) vorgesehen ist, welches eine derartige Form aufweist, dass beim Drehen des Teils (3) eine Magnetfeldänderung erzeugt wird, die am Umfang des Teils (3) über den Hall-Sensor (2) erfassbar ist, wobei das drehende Teil (3) durch ein im Motor (1) vorhandenes Teil durch Abwandlung seiner Form realisiert ist, dass das drehende Teil (3) der Kommutator (4) des Motors (1) ist, der mit bei Motordrehung magnetisch sensiblen Abschnitten (5) so ausgebildet ist, dass die elektrischen Eigenschaften des Motors (1) im wesentlichen nicht verändert werden, und wobei die sensiblen Abschnitte (5) als radial abstehende und umgeknickte Abschnitte (5) ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zum Erfassen einer umdrehungsbezogenen Größe eines Motors, insbesondere eines Scheibenwischermotors eines Kraftfahrzeugs. Genauer betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zum Erfassen der Drehzahl, Drehgeschwindigkeit, Drehrichtung oder Drehstellung oder dgl. einer Motorwelle mittels eines magnetischen Sensors, das heißt eines Hall-Sensors. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung bei einem Scheibenwischermotor eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 198 42 990 A1 ist bereits eine Sensoranordnung zum Erfassen einer umdrehungsbezogenen Größe eines Motors bekannt, die mindestens einen stationär angeordneten Hall-Sensor zum Erfassen eines magnetischen Feldes bzw. einer Änderung eines magnetischen Feldes aufweist, wobei der Motor elektronisch gesteuert und/oder geregelt ist, und wobei ein drehendes Teil im Motor vorgesehen ist, welches eine derartige Form aufweist, dass beim Drehen des Teils eine Magnetfeldänderung erzeugt wird, die am Umfang des Teils über den Hall-Sensor erfassbar ist. Hierzu weist die bekannte Sensoreinrichtung ein mit der Welle des Motors drehfest verbundenes Zahnrad mit radial nach außen ragenden Zähnen auf.
Aus der JP S60-134 748 A ist es bekannt, einen Hall-Sensor zwischen Magnethalbschalen eines Elektromotors an der Innenseite eines Motorgehäuses anzuordnen, der in Wirkverbindung mit im Querschnitt ambossförmig ausgebildeten Statorblechabschnitten eines Ankers angeordnet ist. Diese Statorblechabschnitte verursachen bei der Drehung des Ankers des Elektromotors eine Änderung des magnetischen Flusses im Hall-Sensor, wodurch die Drehzahl des Ankers bzw. des Elektromotors detektierbar ist.
Aus der DE 196 51 660 A1 ist es darüber hinaus bei einem Elektromotor bekannt, einen Geberring mit Zähnen zu verwenden, der mit einem Sensorelement zusammenwirkt. Der Geberring ist mit der Welle des Motors drehfest verbunden, sodass über den Sensor beim Überqueren der Zähne entsprechende Signale erzeugbar sind.
Weiterhin ist bekannt, drehzahl- bzw. umdrehungsbezogene Messwerte über magnetische Sensoren zu erfassen, indem auf einer Welle oder einem drehenden Teil ein Magnetring so vorgesehen ist, dass über den stationären Hall-Sensor berührungslos die Veränderung des Magnetfeldes durch die vorbeilaufenden Pole des Magnetrings erfasst werden kann. Nachteilig hierbei ist, dass einerseits durch den Magnetring oder das magnetische Teil, welches mit der Welle verbunden ist, eine spezifische und aufwändige Anpassung des Motors erforderlich ist. Zudem ist die Baugröße von Motoren mit einem Magnetring vergleichsweise groß, und es müssen Mittel vorgesehen sein zum Befestigen des Magnetrings auf der zu messenden Welle. Eine solche Sensoranordnung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, ist zum Beispiel offenbart in der EP 0 581 471 A1 , der DE 88 11 966 U1 oder der DE 44 33 973 A1 .
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung zum Erfassen einer drehungsbezogenen Größe eines Motors derart auszubilden, dass diese möglichst einfach und ohne aufwendige konstruktive Änderung bestehender Teile des Motors unter Verwendung eines Hall-Sensors ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Sensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Sensoranordnung
2 eine schematische Schrägansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Motorwelle mit einem drehenden Zusatzteil für die magnetische Erfassung;
3 eine Schrägansicht eines dritten Ausführungsbeispiels welche einen in seiner Form abgewandelten Kommutator des elektronischen Motors darstellt; und
4a, 4b schematische Seitenansichten eines vierten Ausführungsbeispiels in welcher eine in ihrer Form abgewandelte Ankerplatte eines elektronischen Motors im Detail dargestellt ist.
Die schematische Darstellung der 1 zeigt in Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit einem elektronisch gesteuerten bzw. geregelten Motor 1, an dessen abtriebsseitiger Motorwelle 8 ein erfindungsgemäßes drehendes Teil 3 vorgesehen ist. Das drehende Teil 3 weist rechts oben einen vorragenden Abschnitt 5 auf, welcher im Betrieb des Motors periodisch an dem gegenüberliegend und in der Nähe angeordneten Sensor 2 vorbei geführt wird. Der Sensor 2 ist ein magnetischer Sensor, das heißt ein magnetisch vorgespannter, also einen starken Magneten aufweisender Hall-Sensor, welcher über die Veränderung des magnetischen Feldes durch den Vorsprung 5 des drehenden Teils 3 ein periodisches Signal bei jeder Umdrehung der Motorwelle 8 erzeugt. Dieses Signal wird anschließend in bekannter Weise durch einen Signalverstärker und/oder Analog-/Digital-Wandler weiterverarbeitet und an eine (in der Figur nicht dargestellte) Steuereinheit oder Regeleinheit gegeben. Die Erfassung von zum Beispiel der Drehzahl oder der Drehstellung der Motorwelle dient hierbei für eine präzise Steuerung und Regelung des Motors. Vorzugsweise ist der Motor ein Wischermotor einer Scheibenwischanlage eines Kraftfahrzeuges, welcher rotierend betrieben wird zum Antreiben des hin- und herschwenkenden. Scheibenwischers. Durch diese Sensoranordnung sind sehr hohe Auflösungen realisierbar, was eine gute Diagnosemöglichkeit und letztendlich dadurch präzisere Steuerung des Motors ermöglicht. Die Kosten der Sensoranordnung sind hierbei relativ gering, da lediglich das drehende Teil mit dem vorstehenden Abschnitt 5 an der Welle befestigt werden muss. Insbesondere ist das drehende Teil leicht bei bestehenden, elektronisch gesteuerten Motoren integrierbar, ohne dass konstruktiv aufwändige Änderungen erforderlich sind.
In 2 ist in Schrägdraufsicht schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel im Detail dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das drehende Teil 3, das zur Erfassung von umdrehungsbezogenen Messgrößen dient, eine Metallscheibe 9, die mit vorragenden Abschnitten 5 versehen ist. Die Metallscheibe 9 ist auf der Motorwelle 8 drehfest vor und beabstandet zu dem Kommutator 4 des Motors montiert. Durch die Anordnung des Sensors 2 (in der Figur nicht dargestellt) gegenüberliegend zum äußeren Umfang der Metallscheibe 9 kann durch die vorragenden Abschnitte 5, die durch Zwischenräume voneinander beabstandet sind, eine Erfassung der Drehposition und Drehgeschwindigkeit oder auch der Drehstellung des Motors auf präzise Weise erfolgen. Je höher die Anzahl der vorstehenden Abschnitte 5 der Metallscheibe 9 ist, desto genauer kann eine Drehstellung der Motorwelle 8 festgestellt bzw. erfasst werden.
In der 3 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in Schrägansicht dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kommutator 4 des elektronischen Motors selbst als drehendes Teil 3 ausgeformt, welches neben der Funktion als Kommutator 4 im Motor die Funktion einer Erzeugung eines sich bei Drehung verändernden magnetischen Zustandes für den vorgespannten Hall-Sensor übernimmt, ohne selbstmagnetisch zu sein. (Hierfür weist der Kommutator 4 an seinem stirnseitigen Ende radial abstehende und umgeknickte vorragende Abschnitte 5 auf, die durch ihre auskragende Form bei Drehung des Motors ein wechselndes Magnetfeld für den Sensor erzeugen) Der Vorteil liegt darin, dass durch leichte Abwandlung der Form des Kommutators 4 so eine Erfassung von drehzahlbezogenen Messwerten über magnetische Sensoren ermöglicht wird, ohne dass die Elektronik der elektronischen Steuerung oder Regelung des Motors selbst beeinträchtigt wird.
In den 4a und 4b sind jeweilige schematische Seitenansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Ankerblech 6 mit einer vorragenden Kontur 7 an ihrem Umfang ausgebildet, über welche analog den zuvor beschriebenen Beispielen ein Hall-Sensor (in den Figuren nicht dargestellt) die Drehbewegung der Motorwelle 8 erfassen kann. Die vorragende Kontur 7 besteht hier aus zahnartigen, rechteckigen Vorsprüngen an der Peripherie des Ankerblechs, welche mit gleichem oder periodisch unregelmäßigem Abstand voneinander beabstandet sind.

Claims

Sensoranordnung zum Erfassen einer umdrehungsbezogenen Größe eines Motors (1), mit mindestens einem stationären Hall-Sensor (2) zum Erfassen eines magnetischen Feldes bzw. einer Änderung eines magnetischen Feldes, wobei der Motor (1) elektronisch gesteuert und/oder geregelt ist, wobei eine drehendes Teil (3) im Motor (1) vorgesehen ist, welches eine derartige Form aufweist, dass beim Drehen des Teils (3) eine Magnetfeldänderung erzeugt wird, die am Umfang des Teils (3) über den Hall-Sensor (2) erfassbar ist, wobei das drehende Teil (3) durch ein im Motor (1) vorhandenes Teil durch Abwandlung seiner Form realisiert ist, dass das drehende Teil (3) der Kommutator (4) des Motors (1) ist, der mit bei Motordrehung magnetisch sensiblen Abschnitten (5) so ausgebildet ist, dass die elektrischen Eigenschaften des Motors (1) im wesentlichen nicht verändert werden, und wobei die sensiblen Abschnitte (5) als radial abstehende und umgeknickte Abschnitte (5) ausgebildet sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Teil (3) ein nicht-magnetisches Teil (3) ist.
Verwendung einer Sensoranordnung gemäß Anspruch 1 oder 2 bei einem Scheibenwischermotor eines Kraftfahrzeugs.