DE3922930A1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für eine Scheibenwischeranlage für Kraftfahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die heute üblichen Wischeranlagen in Kraftfahrzeugen können in wenigstens drei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden, nämlich in einer Betriebsart mit langsamer Wischgeschhindigkelt, in einer Betriebsart mit schneller Wischgeschwindigkeit und einem sogenannten Intervallbetrieb, bei dem der Wischer nach Ablauf eines Wischzyklus für eine definierte Zeitspanne stillgesetzt wird. Üblicherweise gehört zu einer solchen Antriebsvorrichtung für eine Scheibenwischeranlage ein elektrischer Antriebsmotor, der durch entsprechende Ansteuerung über einen Betriebsschalter zwischen zwei unterschiedlichen Drehzahlstufen umstellbar ist. Meist werden dazu Permanentmagnetmotoren mit drei Schleifbürsten verwendet. Die Ansteuerung dleser Elektromotore im Intervallbetrieb erfolgt üblicherweise über ein von einem Taktgeber gesteuertes Relais. Bei den heute serienmäßigen Wischanlagen wird dieser Elektromotor direkt über den Betriebsschalter oder über das Relais mit der Spannungsquelle verbunden und man nimmt in Kauf, daß die Drehzahl des Abtriebselementes bzw. die Wischgeschwindigkeit beispielsweise lastabhängig oder wegen des Einflusses auf die Batteriespannung auch temperaturabhängig variiert. Eine Drehzahlregelung des Motors hat man bisher aus Kostengründen in der Serie nicht realisiert, denn dazu müßte ein verhältnismäßig hoher Betriebsstrom für den Elektromotor entsprechend beeinflußt werden.

In einem modernen Kraftfahrzeug gibt es neben der Antriebsvorrichtung für die Scheibenwischer eine Vielzahl von Antriebsvorrichtungen für weitere Stellantriebe, beispielsweise zur Sitzverstellung, zum Schließen und Öffnen der Fensterscheiben und zur Verriegelung und Entriegelung der Kraftfahrzeugtüren. Meist wird bei all diesen Antriebsvorrichtungen ein separater Antriebsmotor, üblicherweise ein Elektromotor, eingesetzt, was einen nicht unerheblichen Platzbedarf erfordert und die Kosten erhöht. Dies gilt wegen der vergleichsweise hohen Betriebsströme insbesondere dann, wenn man diese Elektromotoren jeweils über ein Relais schalten will und/oder sogar die Drehzahl dieser Antriebsmotoren beeinflussen will.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Antriebsvorrichtungen dieser Art zu vereinfachen und/oder hinsichtlich ihrer Funktion zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß die bisher übliche starre Kopplung zwischen dem Antriebsmotor und einem Abtriebselement, beispielsweise also die drehfeste Verbindung zwischen einem Motor, einem Kurbelgetriebe und einem Scheibenwischer eines Kraftfahrzeuges, ersetzt werden sollte durch ein Getriebe mit einer auf einfache Weise schaltbaren bzw. hinsichtlich des Kraftschlusses steuerbaren Kupplung. Beim Einbau einer solchen steuerbaren Kupplung sind nämlich bei verschiedenen Anwendungsfällen bei einem Kraftfahrzeug oder in anderen Gebieten der Technik vorteilhafte Weiterbildungen ohne großen Aufwand realisierbar.

Anstelle einer Drehzahlregelung durch Beeinflussung verhältnismäßig hoher Betriebsströme bei einem Elektromotor kann nämlich die Drehzahl nunmehr auch durch entsprechende Ansteuerung dieser Flüssigkeitskupplung mit einer elektroviskosen Flüssigkeit gesteuert oder geregelt werden. Dazu wird zwar eine im Kraftfahrzeug üblicherweise nicht verfügbare Hochspannung benötigt, doch ist die Steuerleistung wesentlich geringer als bei bekannten Schaltnetzteilen zur Beeinflussung hoher Betriebsströme.

Über eine solche Flüssigkeitskupplung mit einer elektroviskosen Flüssigkeit kann auch der Kraftschluß zwischen dem Motor und dem Abtriebselement völlig unterbrochen werden. Damit ist auf einfache Weise beispielsweise auch ein Intervallbetrieb bei Scheibenwischeranlagen realisierbar. Insgesamt ergibt sich damit die Möglichkeit, daß man bei einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung für eine Scheibenwischeranlage einen Elektromotor als Antriebsmotor verwendet, der in nur einer Drehzahlstufe betreibbar ist, wobei dann die verschiedenen Wischgeschwindigkeiten und/oder ein Intervallbetrieb des Scheibenwischers durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkeitskupplung und nicht mehr wie bisher durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors realisiert wird.

Dabei kann man auf einfache Weise auch die Drehzahl jeweils zu Beginn eines Verstellvorganges kontinuierlich erhöhen und am Ende eines Verstellvorganges jeweils kontinuierlich reduzieren, um ein weiches Anlaufen und Abstoppen und damit auch eine Geräuschreduzierung zu erreichen. Dies gilt allgemein für alle Verstellantriebe, insbesondere auch für Scheibenwischeranlagen, wobei dann jeweils in den Umkehrlagen eine kontinuierliche Drehzahlabsenkung und später ein kontinuierlicher Drehzahlanstieg durch entsprechende Veränderung der Steuerspannung für die elektroviskose Kupplung vorgesehen wird.

Die Verwendung derartiger Flüssigkeitskupplungen mit einer elektroviskosen Flüssigkeit bietet sich in einem Kraftfahrzeug aber insbesondere auch dann an, wenn verschiedene Abtriebselemente in räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind. Dies gilt beispielsweise für Sitzverstelleinrichtungen, wo bisher für jeden Bewegungsvorgang ein separat ansteuerbarer Elektromotor mit entsprechendem Getriebe eingesetzt wurde. Man hat also über einen Elektromotor den Sitz in Fahrzeuglängsrichtung hin- und herbewegt, über einen anderen Elektromotor die Lehne verstellt, über einen weiteren Elektromotor beispielsweise die Sitzhöhe verstellt. Bei derartigen Anwendungsfällen soll gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nun nur ein Antriebsmotor verwendet werden, wobei zwischen diesem einen Antriebsmotor und jedem Abtriebselement jeweils eine mit einer elektroviskosen Flüssigkeit versehene Kupplung eingesetzt wird. Damit läßt sich der Steuerungsaufwand wesentlich vereinfachen, denn man benötigt jetzt nur noch zwei Relais zur Ansteuerung des einen Elektromotors anstelle der jeweils zwei Relais für jeden Elektromotor bei den bekannten Ausführungen. Außerdem kann durch entsprechende Steuerung und Regelung der Kupplung die Drehzahl beeinflußt und damit ein weiches Anlaufen und ein sanftes Abstoppen des Sitzes bei jedem Verstellvorgang erreicht werden.

Bei einem anderen Anwendungsfall wird die Kupplung als Sicherheitselement ausgenutzt, indem man durch entsprechende Ansteuerung dafür sorgt, daß der Kraftschluß einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Dieser Einsatz der Flüssigkeitskupplung ist bei Fensterhebern sinnvoll, wodurch eine Verletzungsgefahr beim Einklemmen eines Gegenstandes auf einfache Weise verhindert werden kann. Dabei bietet sich an, daß man von dem Antriebsmotor, über den die Fensterscheibe bewegt wird, über eine weitere Kupplung mit einer elektroviskosen Flüssigkeit auch ein als Abtriebselement anzusehendes Stellelement einer Türverriegelungsanlage antreibt, so daß hier ein weiterer Elektromotor eingespart werden kann. Alle diese Vorschläge basieren also auf dem Grundgedanken des Einsatzes einer Kupplung mit einer elektroviskosen Flüssigkeit bei Antriebsvorrichtungen in Kraftfahrzeugen, bei denen bisher meist eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtriebselement vorgesehen war. Die Verwendung einer solchen Flüssigkeitskupplung mit einer elektroviskosen Flüssigkeit bietet sich aber wegen der einfachen Steuerung auch immer dann an, wenn viele Antriebsvorrichtungen auf engem Raum angeordnet sind. Dies gilt beispielsweise auch für Büromaschinen, insbesondere für Kopiergeräte.

Die Erfindung und deren vorteilhafte Weiterbildungen werden nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Scheibenwischeranlage und

Fig. 2 schematisch eine Sitzverstelleinrichtung.

In Fig. 1 ist mit 10 eine elektrischer Antriebsmotor bezeichnet, der über ein insgesamt mit 20 bezeichnetes Getriebe einen Scheibenwischer 30 mit einem Wischarm 31 und einem Wischblatt 32 antreibt. Dabei gehört zu dem Getriebe eine umlaufend angetriebene Kurbel 21, die über eine Schubstange 22 eine Schwinge 23 antreibt, die über die Wischerwelle 24 drehfest mit dem Wischarm 31 gekoppelt ist. Über ein solches Kurbelgetriebe wird also die umlaufende Drehbewegung der Kurbel 21 in eine Pendelbewegung des Wischers 30 derart umgesetzt, daß das Wischblatt 32 zwischen zwei Umkehrlagen hin- und herbewegt wird und dabei in bekannter Weise ein kreissegmentförmiges Wischfeld überstreicht.

Zu dem Getriebe 20 gehört nun als wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeitskupplung 40 mit einer elektroviskosen Flüssigkeit 41. Zu dieser Flüssigkeitskupplung 40 gehört ein von dem Elektromotor 10 angetriebener Rotor 42, der elektrisch isoliert und abgedichtet in einen Gehäusetopf 43 hineinragt, der mit einer Abtriebswelle 44 verbunden ist, die drehfest mit der Kurbel 21 gekoppelt ist. In Fig. 1 ist schematisch dargestellt, daß der Getriebegehäusetopf 43 elektrisch an Masse 14 liegt, und daß über einen Schleifkontakt 46 dem Rotor eine bestimmte Spannung zuführbar ist.

Die Funktion dieser Kupplung muß man sich so vorstellen, daß beim Anlegen einer Hochspannung zwischen dem angetriebenen Rotor 42 und dem als Abtrieb anzusehenden Gehäusetopf 43 die elektroviskose Flüssigkeit 41 zunehmend verfestigt wird und dadurch der Kraftschluß zwischen dem Rotor 42 und dem Gehäusetopf 43 erhöht wird. Bei einer geringen Spannung am Schleifkontakt 46 in bezug zur Masse am Gehäusetopf 43 ist dagegen der Kraftschluß so gering, daß kein Drehmoment übertragen wird, selbst wenn der Rotor 42 mit seiner üblichen Nenndrehzahl dreht.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß als Antriebsmotor ein Elektromotor mit Schleifbürsten 16, 17 dient, wobei die eine Schleifbürste 16 an Masse 14 angeschlossen ist und die andere Schleifbürste 17 mit einem insgesamt mit 50 bezeichneten Steuergerät verbunden ist. Diesem Steuergerät 50 werden die Schaltsignale eines insgesamt mit 51 bezeichneten Betriebsschalters zugeführt, der ausgehend von der gezeichneten Ruhestellung in drei Schaltstellungen umstellbar ist, und dabei den Intervallbetrieb I, die langsame Wischgeschwindigkeit in der Schaltstufe I oder die schnelle Wischgeschwindigkeit in der Schaltstufe II einschaltet. Dabei wird über das Steuergerät 50 einerseits die erforderliche Betriebsspannung vom Pluspol 15 der nicht näher dargestellten Fahrzeugbatterie dem Elektromotor 10 zugeführt und andererseits wird auch in geeigneter Weise eine bestimmte Hochspannung dem Schleifkontakt 46 an der Kupplung 40 zugeführt. Schematisch ist in Fig. 1 durch ein Potentiometer 52 dargestellt, daß diese dem Schleifkontakt 46 zuführbare Hochsspannung veränderbar ist.

Insgesamt ist also aus Fig. 1 entnehmbar, daß zu dem Getriebe 20 eine Flüssigkeitskupplung 40 mit einer elektroviskosen Flüssigkeit gehört, deren Kraftschluß über ein Steuergerät 50 steuerbar ist. Dabei wird ein Elektromotor 10 verwendet, der nur in einer Drehzahlstufe betreibbar ist, wobei dann die verschiedenen Wischgeschwindigkeiten und der Intervallbetrieb des Scheibenwischers 30 durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkeitskupplung 40 mit einem entsprechenden Potential am Schleifkontakt 46 realisiert wird. Dabei wird über das Steuergerät 50 einerseits die Drehzahl des Abtriebselementes vorgegeben, andererseits aber auch durch einen nicht näher dargestellten Taktgeber der Kraftschluß im Intervallbetrieb jeweils periodisch unterbrochen und geschlossen.

In Fig. 1 ist noch ein Drehzahlsensor 60 angedeutet, der die Drehzahl des Abtriebselementes, also hier der Kurbel 21, erfaßt. Dieses drehzahlabhängige Signal wird ebenfalls dem Steuergerät 50 zugeführt und dann mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Man kann dann das Steuergerät 50 so ausbilden, daß die Drehzahl des Abtriebselementes auf einen konstanten Wert oder auch in anderer Weise geregelt wird. Dies wird jedoch nicht durch entsprechende Beeinflussung der Versorgungsspannung für den Elektromotor 10, sondern durch entsprechende Veränderung der Steuerspannung am Schleifkontakt 46 für die Flüssigkeitskupplung 40 realisiert. Dabei ist insbesondere daran gedacht, daß die Drehzahl des Scheibenwischers 30 jeweils bei Beginn eines Verstellvorganges bzw. beim Start aus einer Umkehrlage kontinuierlich erhöht und bei Ende eines Verstellvorganges kontinuierlich abgesenkt wird. Dadurch können die Betriebsgeräusche wesentlich reduziert werden.

Es wird bei dieser Gelegenheit darauf hingewiesen, daß man bei Wischanlagen ggf. über einen Motor unabhängig voneinander über jeweils eine solche Elektroviskosekupplung mehrere Scheibenwischer antreiben kann. Üblicherweise wird man bei Frontwischanlagen aber nur eine Kupplung verwenden und an den Ausgang dieser einen Kupplung beide Wischer ankoppeln.

Fig. 2 zeigt nun ein anderes Ausführungsbeispiel bei einer Sitzverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeuges, für die selbständiger Schutz beansprucht wird. Dabei ist mit 70 ein Sitz schematisch dargestellt, der in Pfeilrichtung P, d.h. in der Praxis in Fahrzeuglängsrichtung verstellbar ist und dessen Lehne in Pfeilrichtung W relativ zum Sitz verschwenkbar ist. Zur Ausführung dieser beiden Verstellbewegungen ist jeweils ein Abtriebselement in Form einer Spindel 80, 81 mit jeweils einer Verstellmutter 82, 83 vorgesehen. Diese Elemente sind in der Zeichnung nur schematisch dargestellt, da sie allgemein bei Sitzverstellungen üblich sind.

Wichtig für die vorliegende Erfindung ist nun, daß über einen einzigen Elektromotor 10 über jeweils eine Flüssigkeitskupplung 40a, 40b wahlweise eine der beiden Spindeln 80, 81 antreibbar ist. Hier werden also von einem Antriebsmotor mehrere Abtriebselemente wahlweise über die zugeordnete Flüssigkeitskupplung an den Elektromotor 10 angekoppelt. Dabei werden dem Steuergerät 50 die Schaltsignale der Betriebsschalter 55, 56 zugeführt und dieses Steuergerät 50 liefert dann einerseits die Betriebsspannung für den Elektromotor 10 mit der entsprechenden Polarität und andererseits auf den Leitungen 85 oder 86 eine Schaltspannung für die Flüssigkeitskupplung 40a oder 40b. Vorzugsweise ist dabei das Steuergerät 50 so ausgebildet, daß wechselweise nur eine der beiden Kupplungen kraftschlüssig arbeiten. Auf diese Weise wird die erforderliche Leistung des Elektromotors gering gehalten.

Auch bei dieser Ausführung kann man natürlich die Drehzahl des Abtriebselementes durch Vorgabe eines entsprechenden Kraftschlusses der Flüssigkeitskupplung 40a bzw. 40b so steuern, daß ein weiches Anlaufen und ein sanftes Stoppen des Fahrzeugsitzes erreicht wird. Der besondere Vorteil einer solchen Ausführung liegt außerdem darin, daß nur ein Elektromotor benötigt wird und damit eine Steuerung mit nur wenigen Relais möglich ist. selbstverständlich ist eine Kombination mit sogenannten "Seat-Memory-Schaltungen" möglich, bei denen bestimmte Positionen des Sitzes und der Lehne automatisch angefahren werden. Nur der Ordnung halber wird außerdem darauf hingewiesen, daß in der Zeichnung nur zwei Abtriebselemente vorgesehen sind, bei manchen Sitzen aber zusätzlich noch die Sitzhöhe und die Neigung des Sitzes neben der Neigung der Lehne verstellbar ist. Dann ergeben sich besondere Vorteile beim Einsatz des erfindungsgemäßen Konzepts.

In der Zeichnung nicht näher dargestellt ist ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein ebenfalls vorzugsweise elektrischer Antriebsmotor über eine Flüssigkeitskupplung nach dem Prinzip in Fig. 1 ein Abtriebselement antreibt, das auf die verstellbare Fensterscheibe eines Fahrzeuges einwirkt. Dabei wird der Kraftschluß dieser Flüssigkeitskupplung durch entsprechende Ansteuerung unterhalb eines definierten Grenzwertes gehalten, so daß eine Verletzungsgefahr beim Einklemmen eines Gegenstandes wirksam vermieden wird. In diesem Falle, für den ebenfalls selbständiger Schutz beansprucht wird, dient also diese Flüssigkeitskupplung gewissermaßen als Rutschkupplung. Dabei ist auch an eine Lösung gedacht, bei der dieser Antriebsmotor für den Fensterheber zugleich auch zum Antrieb eines Stellelements ausgenutzt wird, über das eine Türverriegelungsanlage betätigbar ist. In einem solchen Fall wird zwischen den Elektromotor und dieses Stellelement eine weitere Flüssigkeitskupplung elngebaut, die durch entsprechende Vorgabe einer Spannung steuerbar ist.

Schließlich können derartige Flüssigkeitskupplungen mit einer elektroviskosen Flüssigkeit, die auf einfache Weise steuerbar ist, auch dann mit Vorteil eingesetzt werden, wenn es allgemein darum geht, eine Drehzahl eines Abtriebselementes konstant zu halten. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere derartige Abtriebselemente in einer Baueinheit zusammengefaßt sind, wie dies bei Büromaschinen, insbesondere Kopiergeräten, allgemein der Fall ist. Auch dafür wird selbständiger Schutz beansprucht.

Claims (11)

1. Antriebsvorrichtung, insbesondere für Scheibenwischeranlagen für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebsmotor und einem davon über ein Getriebe antreibbares Abtriebselement, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Getriebe (20) eine Flüssigkeitskupplung (40) mit einer elektroviskosen Flüssigkeit gehört, deren Kraftschluß über ein Steuergerät (50) steuerbar ist.

2. Antriebsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Abtriebselementes durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkeitskupplung (40) gesteuert oder geregelt wird.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Abtriebselementes durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkeitskupplung jeweils bei Beginn eines Verstellvorganges kontinuierlich erhöht und bei Ende eines Verstellvorganges kontinuierlich abgesenkt wird.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß der Flüssigkeitskupplung (40) durch entsprechende Ansteuerung in Abhängigkeit von bestimmten Steuersignalen periodisch unterbrochen und geschlossen wird.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Antriebsmotor über jeweils eine schaltbare Flüssigkeitskupplung mehrere Abtriebselemente angetrieben werden.

6. Antriebsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor ein Elektromotor (10) dient, der in nur einer Drehzahlstufe betreibbar ist, und daß verschiedene Geschwindigkeiten oder ein Intervallbetrieb eines als Abtriebselement anzusehenden Scheibenwischers (30) durch entsprechende Ansteuerung der Flüssigkeitskupplung (40) realisiert werden.

7. Antriebsvorrichtung insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Antriebsmotor (10) über jeweils eine Flüssigkeitskupplung (40a, 40b) mehrere Abtriebselemente (80, 81) einer Sitzverstelleinrichtung an Kraftfahrzeugen antreibbar sind.

8. Antriebsvorrichtung insbesondere nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Antriebsmotor über eine Flüssigkeitskupplung ein auf die verstellbare Fensterscheibe des Fahrzeugs einwirkendes Abtriebselement antreibbar ist.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftschluß der Flüssigkeitskupplung durch entsprechende Ansteuerung unterhalb eines definierten Grenzwertes gehalten wird.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß über eine weitere Flüssigkeitskupplung ein als Stellelement einer Türverriegelungsanlage dienendes Abtriebselement antreibbar ist.

11. Antriebsvorrichtung, insbesondere nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abtriebselemente in Büromaschinen über jeweils eine Flüssigkeitskupplung von einem Antriebsmotor antreibbar sind.