DE4402476A1 - Elektromotor, insbesondere für eine Scheibenwischanlage und Verfahren zur Einstellung eines Parkstellungswinkels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einer vom Elektromotor angetriebenen Abtriebswelle, einem Schalter, der in einem elektrischen Kurzschlußkreis des Elektromotors angeordnet und am Elektromotorgehäuse befestigt ist, und einer winkelkodierten Betätigungseinrichtung für den Schal­ ter.

Derartige Elektromotoren werden zum Beispiel bei Scheiben­ wischanlagen eingesetzt. Dabei wird an der Abtriebswelle direkt oder unter Zwischenschaltung eines Gestänges oder Getriebes ein oder mehrere Wischerarme befestigt. Mit Hilfe des Getriebes oder des Gestänges wird die kontinuierliche Drehbewegung des Elektromotors in eine Hin- und Herbewegung des Wischerarms oder der Wischerarme übersetzt.

Der Elektromotor wird unter Zwischenschaltung eines Schal­ tersystems mit einer Spannungsquelle verbunden. Dieses Schaltersystem soll sicherstellen, daß der Wischerarm nach Unterbrechung des Hauptschalters durch den Fahrer in eine Parkstellung gelangt. Dazu wird der Elektromotor auch nach Unterbrechung des Hauptschalters noch mit Strom versorgt, so daß der Wischerarm seine Parkstellungen erreichen kann.

Der selbsttätige Abschaltvorgang, der nach der Unterbre­ chung des Hauptschalters beim Erreichen des Abschaltwinkels einsetzt, beinhaltet zwei Schritte. Kurz vor Erreichen des Parkstellungswinkels wird der Motor von der Spannungsquelle getrennt und anschließend im spannungslosen Zustand kurzge­ schlossen. Im kurzgeschlossenen Zustand wirkt der Motor als Generator und gibt Leistung ab. Dies entspricht einem Ver­ lust an kinetischer Energie; der Motor wird also gebremst. Aufgrund von inneren Trägheiten des Motors und des Getrie­ bes dreht sich der Motor bis zum Stillstand noch um einen bestimmten Winkel, dem Nachlaufwinkel, weiter. Die Größe des Nachlaufwinkels ist von einigen äußeren und inneren Pa­ rametern abhängig. Dabei spielt zum Beispiel die Leichtgän­ gigkeit des Motors eine Rolle.

Die Schalter zum Steuern des Motors können auf unterschied­ liche Weise realisiert werden. Auf jeden Fall wird eine Winkelcodierung der Abtriebswelle benötigt. Denkbar wäre ein Mikroschalter, der von einem Nocken betätigt wird.

Sehr häufig findet man auch Anordnungen, bei denen der Elektromotor die Abtriebswelle über ein Schneckengetriebe antreibt. Auf dem Schneckenrad befindet sich eine elek­ trisch leitende Schaltscheibe, die mit gehäusefesten Kon­ takten zusammenarbeitet. Jeder Kontakt schleift über einen konzentrischen Ring der Schaltscheibe, wobei die Ringe ent­ sprechend der gewünschten Codierung unterbrochen sind.

Das Schaltersystem enthält zumindest einen Schalter, der sich in einem Kurzschlußkreis des Elektromotors befindet.

Mit der Winkelcodierung der Abtriebswelle kann festgelegt werden, in welcher Winkelposition der Abtriebswelle der Ab­ schaltvorgang erfolgen soll. Da der Elektromotor nach Ein­ leiten des Abschaltvorganges sich stark verzögernd bis zum Stillstand weiterdreht, ist der codierte Abschaltwinkel vom tatsächlichen Stillstandswinkel verschieden. Die Differenz soll im folgenden als Nachlaufwinkel bezeichnet werden. Es existiert nun das folgende Problem:
Wenn die Einheit aus Motor, Abtriebswelle, Codiereinrich­ tung und Schalter zusammengesetzt ist, liegt ein in engen Grenzen reproduzierbarer Stillstandswinkel vor. Das heißt die Differenz zwischen Abschaltwinkel und Stillstandswinkel bleibt mit jedem Ausschalten des Motors weitgehend konstant.

Die Abtriebswellen werden aber, wie schon erläutert, mit einer Kurbel versehen, die später ein Gestänge antreiben soll. Die Kurbel wird zum Beispiel mit einer Mutter fest auf die Abtriebswelle geschraubt, wobei sehr hohe Drehmo­ mente auf die Welle und den Motor übertragen werden. Da­ durch wird u. a. die Leichtgängigkeit des Motors beeinflußt und damit der Nachlaufwinkel der Antriebsanordnung. Es wird sich ein anderer Stillstandswinkel im Vergleich zum Ab­ schaltwinkel ergeben.

Die Änderung des Nachlaufwinkels, die sich durch die Monta­ ge des Wischergestänges ergibt, ist nicht reproduzierbar, so daß die Stillstandswinkel einer Vielzahl von Motoren nach der Montage einer Kurbel oder eines Gestänges in einem Winkelbereich variieren, der nicht akzeptabel ist. Außerdem ist es nicht möglich, die Kurbel in der gewünschten Winkel­ lage auf der Abtriebswelle zu befestigen. Die Erfindung be­ ruht daher auf der Aufgabe, den Streubereich der Still­ standswinkel zu verringern.

Dazu wird vorgeschlagen, daß eine Befestigungsvorrichtung für den Schalter am Motorgehäuse vorgesehen ist, die es er­ laubt, den Schalter in unterschiedlichen Winkelpositionen zu befestigen. Vorzugsweise ist die Lage des Schalters kon­ tinuierlich verstellbar.

Mit einem derartigen Gegenstand läßt sich das folgende Ein­ stellverfahren verwirklichen. Der Motor, die Abtriebswelle, die Codiereinrichtung und der Schalter werden zusammenge­ setzt, wobei der Schalter in einer ersten Position fixiert wird. Der Motor wird über einen Hauptschalter mit Strom versorgt. Der Hauptschalter wird unterbrochen, der Motor läuft solange weiter, bis er selbsttätig abschaltet und in eine Stillstandsposition läuft. Dann wird an der Abtriebs­ welle eine Kurbel befestigt und zwar in einer Winkellage, die der gewünschten Parkstellung der Wischerarme ent­ spricht. Sodann wird die entsprechende Winkellage der Co­ dierung ermittelt. Das kann z. B. dadurch geschehen, daß die Position der Kurbel relativ zu der Befestigungslasche des Elektromotors, mit dessen diese an der Karosserie befestigt wird, ermittelt wird. Sodann wird die Stromversorgung er­ neut über den Hauptschalter des Motors eingeschaltet, so daß die Abtriebswelle ein oder mehrere Umdrehungen voll­ zieht.

Danach wird die Stromversorgung des Motors erneut über den Hauptschalter unterbrochen, so daß der Motor selbsttätig abschaltet. Er wird sich nun eine andere Stillstandswinkel­ lage einstellen, da sich die Parameter, die den Nachlauf­ winkel bestimmen, wegen der Montage der Kurbel auf die Ab­ triebswelle geändert haben. Die entsprechende Winkellage der Codierung wird ebenfalls gemessen. Dies geschieht z. B. wie oben beschrieben. Sodann wird die Differenz zwischen den gemessenen Stillstandswinkeln berechnet.

Danach wird der Schalter in eine zweite Position gebracht, die von der ersten Position um die errechnete Winkeldiffe­ renz verschieden ist.

Im folgenden soll die Erfindung an einem Ausführungsbei­ spiel erläutert werden. In der Figur ist mit 1 eine Ab­ triebswelle bezeichnet. Diese wird von einem Motor 2 ange­ trieben. Am Ende der Abtriebswelle 1 befindet sich ein ko­ nisch zulaufender Abschnitt 3, der in Längsrichtung der Welle geriffelt ist und in einen zylindrischen, mit einem Gewinde versehenen Endabschnitt 4 übergeht. Auf den verjün­ genden Abschnitt 3 kann eine Kurbel 5 aufgesteckt werden, die mittels einer Mutter 6 befestigt wird.

Die Abtriebswelle 1 ist mit einer Codiereinrichtung verse­ hen, die im Ausführungsbeispiel aus einer Scheibe 7 und ei­ nem am Außenrand der Scheibe 7 angeordnetem Nocken 8 be­ steht.

Die Scheibe 7 weist eine Markierung 9 auf.

Der Nocken 8 arbeitet mit einem Motorschalter 10 zusammen. Der Schalter 10 wird über einen Taster 11 betätigt. Der Taster 11 befindet sich im Wirkkreis des Nockens 8.

Der Schalter 10 ist Teil eines Schaltersystems, das zusätz­ lich zum Motorschalter 10 einen Hauptschalter 12 beinhaltet.

Der eine Anschluß des Motors steht mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie in Verbindung. Der andere Anschluß des Mo­ tors steht über das Schaltersystem 10, 12 entweder mit dem Plus- oder mit der Minuspol der Batterie in Verbindung. Welche Verbindung vorliegt, richtet sich nach dem Schaltzu­ stand der Schalter 10, 12. Die sich ergebenden Möglichkei­ ten werden im folgenden diskutiert. Der Hauptschalter 12 wird manuell betätigt. In der betätigten Stellung des Schalters 12 liegt die strichpunktierte Verbindung vor. Da­ durch wird der eine Anschluß des Motors mit dem Pluspol der Batterie verbunden, so daß der Motor mit Strom versorgt wird. Befindet sich der Schalter 12 in seiner nicht betä­ tigten Stellung (durchgezogene Linie), so ist die Verbin­ dung zum Pluspol der Batterie unterbrochen und eine Verbin­ dung zu einer Leitungsverzweigung 13 hergestellt, in der sich der Motorschalter 10 befindet. Wenn der Taster 11 vom Nocken 8 betätigt wird, so stellt der Motorschalter 10 eine Verbindung zum Minuspol der Batterie her, so daß bei nicht­ betätigtem Hauptschalter 12 der Motor 2 kurzgeschlossen ist.

Wird der Taster 11 nicht vom Nocken 8 betätigt, so stellt der Motorschalter 10 eine Verbindung zum Pluspol der Batte­ rie her. In einer Zwischenposition ist die Leitungsverzwei­ gung 13 unterbrochen.

Daraus ergibt sich folgendes Schaltschema.

Wenn der Hauptschalter 12 betätigt ist (strichpunktierte Linie), wird der Motor 2 ständig mit Strom versorgt und zwar unabhängig von der Schaltstellung des Motorschalters 10, da die Leitungsverzweigung 13, in der sich der Schalter 10 befindet, nicht am Anschluß des Motors 2 liegt. Anders verhält es sich, wenn der Hauptschalter 12 nicht betätigt ist (durchgezogene Linie). Dann liegt die Leitungsverzwei­ gung 13 an einem Anschluß des Motors 2. Nun hängt die Stromversorgung des Motors 2 von der Stellung des Motor­ schalters 10 ab. Befindet sich die Abtriebswelle in einer Winkellage, bei der der Schalter vom Nocken 8 nicht betä­ tigt wird, so verbindet der Motorschalter 10 einen Anschluß des Motors 2 mit dem Pluspol. Der Motor wird mit Strom ver­ sorgt und dreht die Abtriebswelle 1 solange weiter, bis der Nocken 8 die Taste 11 betätigt. Damit wird der Schalter 10 umgelegt, wodurch der Anschluß des Motors mit dem Minuspol der Batterie verbunden wird. Dies hat zur Folge, daß der Motor kurzgeschlossen und abgebremst wird. Die dann er­ reichte Winkellage der Abtriebswelle nennt man Stillstands­ position.

Die Kurbel 5 wird nun wie folgt montiert.

Der Motor wird montiert und mit der Codierscheibe 7, 8 ver­ sehen. Das Schaltsystem bestehend aus den Schaltern 10, 12 wird ebenfalls eingebaut. Der Hauptschalter 12 wird nun be­ tätigt und gleich wieder gelöst, so daß die Abtriebswelle 1 selbsttätig in die Stillstandsposition fährt. Sodann wird die Kurbel 5 montiert und zwar in einer Winkellage, die der Parkposition der später zu montierenden Wischarme entspre­ chen soll. Durch die Montage der Kurbel werden aber die Pa­ rameter des Systems derart geändert, daß sich der Nachlauf­ winkel ändert. Dies bedeutet, daß sich beim erneuten Ein- und Ausschalten des Motors eine andere Stillstandspo­ sition ergibt. Diese Änderung des Stillstandswinkels ist nicht reproduzierbar, das heißt ihre Änderung ist von Motor zu Motor unterschiedlich. Sie kann daher nicht von vornhe­ rein bei der Montage der Kurbel 5 berücksichtigt werden.

Daher wird folgende Maßnahme vorgeschlagen. Vor der Montage der Kurbel wird der Motor mit Strom versorgt bis er selbst­ tätig abschaltet. Danach wird die Kurbel montiert. Unmit­ telbar nach der Montage der Kurbel, wird die Winkellage der Codierscheibe 7 ermittelt. Dazu ist die Codierscheibe 7 mit einer Markierung 9 versehen. Am Gehäuse selbst ist ein Nullpunkt markiert.

Grundsätzlich kann auch die Winkellage der montierten Kur­ bel relativ zum Elektromotor ermittelt werden. Diese Metho­ de ist vorzuziehen, wobei die Darstellung in der Figur nur der Veranschaulichung des Anstellprinzips dienen soll.

Danach wird der Hauptschalter 12 betätigt, so daß der Motor mehrfach umläuft. Der Betrieb des Motors kann auch im Zu­ sammenhang mit weiteren Testläufen erfolgen, die zum Bei­ spiel benötigt werden, um andere Elemente im Motor zu justieren. Anschließend wird der Motor erneut ein- und aus­ geschaltet, so daß er in seine Abschaltposition läuft und sich dort selbsttätig abschaltet. Die Stillstandsposition wird dann, wie oben schon erläutert, eine andere sein. Mit Hilfe der Markierung 9 kann die neue Stillstandsposition ermittelt und anschließend die Differenz zur Stillstandspo­ sition der Abtriebswelle unmittelbar nach der Montage der Kurbel 5 berechnet werden. Anschließend wird der Schalter 10 um den berechneten Differenzwinkel vor- bzw. zurückge­ schoben, so daß sich die Abschaltposition entsprechend än­ dert. Um dies zu ermöglichen, besitzt die Befestigungsvor­ richtung 15 ein Langloch 16. Der neue Abschaltwinkel ergibt mit dem neuen Nachlaufwinkel genau die gleiche Stillstands­ position, wie vor der Montage der Kurbel 5. Dies hat zur Folge, daß die Stillstandsposition und damit die Parkpo­ sition des Wischers in engen Grenzen reproduziert werden kann.

Abschließend sei ausgeführt, daß die Winkelcodierung und der Schalter 10 nicht unbedingt über eine Nocken-Tastein­ richtung erfolgen muß. Es sind auch Systeme bekannt, bei denen eine sogenannte Schaltscheibe vorgesehen ist, die von gehäusefesten Kontakten kontaktiert wird. Die Kontakte be­ finden sich an einem Deckel, der auf das Gehäuse geschraubt wird. Die Veränderung des Abschaltpunktes kann z. B. durch Drehung des Deckels und damit einer Veränderung der Kon­ taktpunkte erfolgen.

Denkbar ist auch, daß nicht die Lage des Schalters bzw. Kontakte bezüglich des Motorgehäuses, sondern die Lage der Codiereinrichtung auf der Abtriebsachse geändert wird.

Es empfiehlt sich weiterhin, die Kurbel stets in einem kleinen Winkel von dem gewünschten Parkstellungswinkel zu montieren. Daraus folgt nämlich, daß der Schalter stets in eine Richtung verstellt werden muß. Dies ist einfach zu handhaben.

Claims (3)

1. Elektromotor (2) mit einer vom Elektromotor (2) ange­ triebenen Abtriebswelle (1), einem Schalter (10), der in einem elektrischen Kurzschlußkreis des Elektromotors an­ geordnet und am Elektromotorgehäuse befestigt ist und einer winkelcodierten Betätigungseinrichtung (7,8) für den Schalter (10), dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigungsvorrichtung (15) für den Schalter (10) am Motorgehäuse vorgesehen ist, die es erlaubt, den Schalter (10) in unterschiedlichen Winkelpositionen zu befestigen.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lage des Schalters (10) konti­ nuierlich verstellbar ist.

3. Verfahren zur Einstellung der Stillstandsposition eines Elektromotors, der sich in einer bestimmten Winkelpo­ sition, der Abschaltposition, selbsttätig abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ab­ triebswelle eine Kurbel (5) oder ein Gestänge befestigt wird, danach eine erste Stillstandsposition des Motors gemessen wird, danach danach der Motor in Betrieb ge­ setzt und wieder ausgeschaltet wird, so daß er eine zweite Stillstandsposition einnimmt, daß die Differenz zwischen der ersten Stillstandsposition und der zweiten Stillstandsposition ermittelt wird, und der Schalter (10) um den gemessenen Differenzwinkel versetzt wird, so daß sich eine neue Abschaltposition einstellt.