FR2957875A1

FR2957875A1 - UNIT FOR DRIVING A DC WIPER SYSTEM WITH CONTINUOUS CURRENT MOTOR WITHOUT MANIFOLD

Info

Publication number: FR2957875A1
Application number: FR1152242A
Authority: FR
Inventors: Achim Hawighorst
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2011-09-30
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: DE102010003278A1; FR2957875B1

Abstract

Unité d'entraînement de système d'essuie-glace (1) se composant de trois ensembles avec une transmission, une partie électromagnétique et une partie de commande et de régulation. La partie transmission se réalise sous différentes variantes. La périphérie du rotor (7) est en un matériau à aimantation dure (8). L'arbre de sortie (13) de la transmission traverse le rotor (7) et la partie de commande et de régulation. Le rotor (7) est monté sur l'arbre de sortie (13) ou l'arbre de sortie (13) est monté sur le rotor (7).Wiper system drive unit (1) consisting of three assemblies with a transmission, an electromagnetic part and a control and regulating part. The transmission part is realized under different variants. The periphery of the rotor (7) is made of hard magnetized material (8). The output shaft (13) of the transmission passes through the rotor (7) and the control and regulating part. The rotor (7) is mounted on the output shaft (13) or the output shaft (13) is mounted on the rotor (7).

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne une unité d'entraînement d'un système d'essuie-glace à moteur à commutation électronique comprenant une transmission et une unité de commande et de régulation ainsi qu'un rotor intérieur muni d'une denture. Un tel moteur à commutation électronique est encore appelé moteur synchrone ; il est de préférence utilisé comme entraînement direct de l'essuie-glace. Etat de la technique Selon l'état de la technique on connaît des systèmes d'essuie-glace dont les balais sont entraînés par une installation d'essuie-glaces elle-même commandée par un moteur à courant continu. Les moteurs sont de préférence des moteurs à courant continu couplés en dérivation et à excitation extérieure. Parmi ces moteurs on distingue les moteurs réversibles, les moteurs régulés, les moteurs tournants en continu, ces derniers ne tournant que dans un sens. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet une unité d'entraînement du type défini ci-dessus caractérisée en ce que 20 l'arbre de sortie traverse le rotor. Ainsi l'invention développe un moteur électrique sans collecteur comme rotor intérieur. Le rotor comporte une matière à aimantation dure avec une denture. L'arbre de sortie traverse le rotor, le rotor étant relié à l'arbre de sortie ou réciproquement l'arbre de sortie 25 étant monté sur le rotor. La transmission entraînant l'arbre de sortie est de préférence à deux étages. Le stator a notamment un étrier à plusieurs dents polaires. Les dents polaires sont munies chacune d'un enroulement électrique fournissant un flux électromagnétique. L'extrémité opposée de l'entraînement comporte le moyen de régulation 30 du moteur. Le moyen de régulation se trouve dans une partie de boîtier supplémentaire fixée sous l'extrémité inférieure du moteur. L'extrémité côté arbre de sortie, qui traverse le rotor et un palier du boîtier, est équipée d'un aimant pour un système de mesure, de préférence un aimant AMR. Le système de mesure saisit différents paramètres tels que 35 la vitesse de rotation et la position. La construction de la machine FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a drive unit of an electronically commutated motor wiper system comprising a transmission and a control and regulating unit as well as an internal rotor provided with a toothing. Such an electronically commutated motor is still called a synchronous motor; it is preferably used as a direct drive of the windshield wiper. STATE OF THE ART According to the state of the art, windscreen wiper systems are known whose brooms are driven by a windscreen wiper system itself controlled by a DC motor. The motors are preferably dc-coupled and externally excited DC motors. Among these engines there are reversible motors, regulated motors, continuously rotating motors, the latter rotating only in one direction. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION The subject of the present invention is a drive unit of the type defined above, characterized in that the output shaft passes through the rotor. Thus the invention develops an electric motor without collector as the inner rotor. The rotor comprises a hard magnetization material with a toothing. The output shaft passes through the rotor, the rotor being connected to the output shaft or vice versa, the output shaft being mounted on the rotor. The transmission driving the output shaft is preferably two-stage. The stator has in particular a stirrup with several polar teeth. The pole teeth are each provided with an electric winding providing an electromagnetic flux. The opposite end of the drive includes the engine control means 30. The regulating means is in an additional housing part fixed below the lower end of the engine. The output shaft end, which passes through the rotor and a housing bearing, is equipped with a magnet for a measuring system, preferably an AMR magnet. The measurement system captures various parameters such as rotational speed and position. The construction of the machine

2 permet de l'utiliser comme machine à entraînement direct, comme entraînement pour des installations d'essuie-glaces à deux moteurs ainsi que comme actionneur. Le moteur est de préférence réalisé selon le système du jeu de construction. Le groupe du boîtier avec l'électronique et le capteur constitue un ensemble. Un autre groupe est constitué par la partie électrique formée du rotor et du stator. Le troisième groupe est formé de la boîte de transmission fixée à la carrosserie. Avantage de l'invention L'avantage est celui de la structure de la machine (moteur) utilisable de manière universelle comme entraînement direct d'essuie-glace mais aussi pour un système d'essuie-glace équipé de deux installations entraînées par des moteurs. Le moteur (machine électrique) peut fonctionner comme maître ou comme esclave. Dans le cas d'un moteur électrique sans collecteur, équipé d'aimants permanents sans réluctance branchés en parallèle, il s'agit d'une machine à commutation électronique (machine EC). La machine EC a l'avantage de supprimer le support de balai. Cela signifie une réduction d'encombrement et aussi une réduction des matières utilisées pour le support de balai. L'utilisation de moteur à commutation électronique évite le développement d'étincelles. Comme il n'y a pas d'étincelles dans les machines à commutation électronique, cela réduit les ondes radio de sorte que de tels moteurs ne constituent pas de source de rayonnement parasite ou s'il y a lieu, seulement une source faible. En outre l'absence de développement d'étincelles de tels moteurs EC, rend leur compatibilité électromagnétique EMV est beaucoup plus avantageuse que celle des machines électriques à balai. La structure de la transmission et le montage du rotor sur l'arbre de sortie permettent de supprimer l'arbre de rotor. Comme l'arbre de sortie traverse le rotor et le palier de stator, un système de mesure qui se trouve avec une électronique dans la partie inférieure de la transmission, permet de saisir par exemple la position de rotation ainsi que d'autres paramètres. Grâce à sa structure, le moteur devient très compact. La démultiplication permet de bien réguler le rotor. Le système de mesure peut déterminer les paramètres nécessaires pour la 2 allows it to be used as a direct drive machine, as a drive for two-motor windscreen wiper systems and as an actuator. The engine is preferably made according to the construction toy system. The housing group with electronics and sensor is a set. Another group consists of the electrical part formed of the rotor and the stator. The third group consists of the gearbox attached to the bodywork. Advantage of the invention The advantage is that of the structure of the machine (motor) universally usable as a direct wiper drive but also for a wiper system equipped with two installations driven by motors. The motor (electric machine) can function as master or as slave. In the case of an electric motor without commutator, equipped with permanent magnets without reluctance connected in parallel, it is an electronically commutated machine (EC machine). The EC machine has the advantage of removing the brush holder. This means a reduction in size and also a reduction of the materials used for the broom support. The use of electronically commutated motor avoids the development of sparks. Since there are no sparks in the electronically commutated machines, this reduces the radio waves so that such motors do not constitute a parasitic source of radiation or, if need be, only a weak source. In addition, the absence of spark development of such EC motors makes their electromagnetic compatibility EMV much more advantageous than that of electric broom machines. The structure of the transmission and the mounting of the rotor on the output shaft allow to remove the rotor shaft. As the output shaft passes through the rotor and the stator bearing, a measuring system which is located with electronics in the lower part of the transmission makes it possible to enter, for example, the rotational position as well as other parameters. Thanks to its structure, the engine becomes very compact. The gear ratio makes it possible to regulate the rotor. The measuring system can determine the parameters necessary for the

3 commande/régulation correcte de la commande ainsi que la détection de la position actuelle et la compensation des tolérances. Il est également possible de réguler la sortie par la commutation électrique permettant d'utiliser des courbes ou des caractéristiques enregistrées. 3 control / regulation of the control as well as the detection of the current position and the compensation of tolerances. It is also possible to regulate the output by electrical switching allowing the use of recorded curves or characteristics.

La longueur de palier importante de l'arbre de sortie absorbe des efforts importants. La structure du moteur se subdivise en trois groupes. Un premier groupe est constitué par le stator et le rotor. Suivant l'encombrement on pourra ainsi varier la puissance. La transmission est de préférence une transmission unique pour chaque dimension. Le troisième ensemble est l'unité de commande/régulation équipée d'une électronique de puissance. Celle-ci est de préférence dans sa propre partie du boîtier. La commande des enroulements (montage en étoile ou en triangle) ainsi que le cadencement (par modulation de largeur d'impulsion) de la tension de commande permet de réaliser les mouvements de l'arbre de sortie ainsi que d'assurer les positions de retournement précises à la demande. Le rapport de travail régule la puissance. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'unité d'entraînement de l'invention : en fonctionnement, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie est différente de la vitesse de rotation du rotor, le rotor est monté sur l'arbre de sortie, le rotor est en matériau à aimantation dure, le corps de base du rotor est en partie en matière plastique, le rotor comporte un pignon denté fixé par une liaison par la force ou par la forme sur ou dans le rotor. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les 30 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre en coupe un moteur d'essuie-glace sous forme de moteur synchrone ainsi qu'une transmission à deux étages. La sortie traverse le rotor dans la partie de régulation. Le rotor est monté sur la sortie, The large bearing length of the output shaft absorbs significant forces. The engine structure is divided into three groups. A first group consists of the stator and the rotor. Depending on the size you can vary the power. The transmission is preferably a single transmission for each dimension. The third set is the control / regulation unit equipped with power electronics. This is preferably in its own part of the housing. The control of the windings (star or delta mounting) as well as the timing (by pulse width modulation) of the control voltage makes it possible to carry out the movements of the output shaft as well as to ensure the reversing positions. accurate on demand. The working relationship regulates the power. According to other advantageous features of the drive unit of the invention: in operation, the rotational speed of the output shaft is different from the rotational speed of the rotor, the rotor is mounted on the rotor shaft; the rotor is of hard magnet material, the rotor base body is partly made of plastic, the rotor has a toothed pinion fixed by a force or shape connection on or in the rotor. Drawings The present invention will be described hereinafter in more detail with the aid of exemplary embodiments shown in the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows in section a wiper motor in the form of a synchronous motor as well as a two-stage transmission. The output passes through the rotor in the control section. The rotor is mounted on the output,

4 - la figure 2 est une vue en coupe d'une machine d'essuie-glace à moteur synchrone et transmission à deux étages. L'axe de sortie traverse le rotor dans la partie de régulation. Le rotor est monté sur l'arbre de sortie. De façon analogue une transmission planétaire, la sortie est entraînée par plusieurs roues dentées, - la figure 3 montre un moteur d'essuie-glace en vue en coupe avec un moteur synchrone et une transmission à deux étages. L'axe de sortie traverse le rotor dans la partie de régulation. Le rotor est monté sur l'arbre de sortie. Le second étage de la transmission est une transmission à bras de levier, - la figure 4 montre un moteur d'essuie-glace en vue en coupe avec un moteur synchrone attaquant une transmission planétaire. L'axe de sortie traverse le rotor dans la partie de régulation. Le rotor est monté sur l'arbre de sortie, - la figure 5 est une vue en coupe d'un moteur d'essuie-glace équipé d'un moteur synchrone et d'une transmission de démultiplication à deux étages. La sortie traverse le rotor et le côté opposé de la partie de commande et de régulation, - la figure 6 montre un moteur d'essuie-glace représenté en coupe avec un moteur synchrone et une transmission de démultiplication à deux étages. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une unité d'entraînement direct d'essuie-glace 1. L'unité d'entraînement direct d'essuie-glace 1 est un moteur synchrone équipé d'une transmission. En position haute d'inversion de mouvement le moteur peut être entraîné par le bras d'essuie-glace et fonctionne alors en mode de générateur. Le système d'entraînement direct d'essuie-glace se compose de préférence de deux entraînements. La figure 1 montre en coupe une variante d'un entraînement. Dans cette variante, la partie électromagnétique 2 se compose d'un stator 5 avec des enroulements 6 et d'un rotor 7. Le rotor 7 comporte une matière à aimantation dure 8 à plusieurs pôles. La matière à aimantation dure 8 est fixée à la périphérie du corps 9 du rotor. Ce corps 9 a un perçage recevant d'un côté un palier 11 et à l'autre extrémité, la roue dentée 10 avec un palier 11. La roue dentée 10 est de préférence reliée au corps de base 9 du rotor par une liaison par la force et/ou par la forme. Le rotor 7 est monté sur l'arbre de sortie 13. Axialement le rotor 7 est tenu en place de préférence élastiquement par des éléments de compensation ou pièces d'écartement 17. Par 5 l'intermédiaire de la roue dentée 10, le rotor 7 entraîne une roue dentée 15 à deux étages. Cette roue dentée 15 peut être réalisée en un ou plusieurs matériaux. On peut également envisager d'intégrer le goujon de palier 21 dans une partie de roue dentée et de le monter dans le boîtier de transmission 3 de préférence dans un palier. La roue dentée peut être montée dans la partie de transmission 3 sur un goujon de palier 21 et elle entraîne par le second étage, la roue dentée de sortie 14 et ainsi l'arbre de sortie 13. L'arbre de sortie 13 monté dans la partie de transmission 3 et dans le stator 5 pénètre notamment dans la partie de commande et de régulation 4. L'extrémité de l'arbre de sortie porte solidairement l'aimant 18. Cet aimant permet au capteur 19 de saisir la position et la vitesse et de réguler la sortie. La commande et l'unité de régulation 4 comprennent l'électronique de puissance alimentant l'enroulement 6 du stator 5 et assurant aussi la régulation et la communication avec l'électronique du véhicule et avec le second entraînement d'essuie-glace. La communication se fait de préférence par des interfaces standardisées et des protocoles. La figure 2 se distingue de la figure 1 au niveau du rotor 7 en ce que la roue dentée 10 est fixée complètement sur le corps de base 9 du rotor ; le corps de base 9 comporte deux paliers de rotors. Le rotor 7 entraîne généralement deux ou plusieurs roues dentées 15 entraînant chacune la roue dentée de sortie. La roue dentée de sortie est reliée à l'arbre de sortie par une liaison par la force et/ou par la forme. La figure 3 se distingue de la figure 2 uniquement par la transmission. La roue dentée 15 est à un étage avec un logement pour une transmission à bras de levier 16. La transmission à bras de levier 16 se compose de préférence de deux leviers, de deux goujons de palier et en option d'un levier d'amplification. L'un des leviers est relié par une liaison par la force et/ou par la forme par une extrémité à l'arbre de sortie 13. L'autre extrémité est reliée par un goujon de palier à une Figure 2 is a sectional view of a wiper machine with synchronous motor and two-stage transmission. The output axis passes through the rotor in the control section. The rotor is mounted on the output shaft. Similarly a planetary transmission, the output is driven by several gears, - Figure 3 shows a wiper motor in sectional view with a synchronous motor and a two-stage transmission. The output axis passes through the rotor in the control section. The rotor is mounted on the output shaft. The second stage of the transmission is a lever-arm transmission. FIG. 4 shows a wiper motor in sectional view with a synchronous motor driving a planetary transmission. The output axis passes through the rotor in the control section. The rotor is mounted on the output shaft; FIG. 5 is a sectional view of a windscreen wiper motor equipped with a synchronous motor and a two-stage gear transmission. The outlet passes through the rotor and the opposite side of the control and regulating part; FIG. 6 shows a wiper motor shown in section with a synchronous motor and a two-stage gear transmission. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows a direct wiper drive unit 1. The wiper direct drive unit 1 is a synchronous motor equipped with a transmission. In the high reverse motion position the motor can be driven by the wiper arm and then operate in generator mode. The wiper direct drive system preferably consists of two drives. Figure 1 shows in section a variant of a drive. In this variant, the electromagnetic part 2 consists of a stator 5 with windings 6 and a rotor 7. The rotor 7 comprises a hard magnetization material 8 with several poles. The hard magnetization material 8 is fixed to the periphery of the body 9 of the rotor. This body 9 has a bore receiving on one side a bearing 11 and at the other end, the toothed wheel 10 with a bearing 11. The toothed wheel 10 is preferably connected to the base body 9 of the rotor by a connection by the strength and / or form. The rotor 7 is mounted on the output shaft 13. Axially the rotor 7 is held in place preferably elastically by compensating elements or spacers 17. By means of the toothed wheel 10, the rotor 7 drives a two-stage gearwheel 15. This gear 15 may be made of one or more materials. It is also conceivable to integrate the bearing stud 21 in a gear part and mount it in the gearbox 3 preferably in a bearing. The toothed wheel can be mounted in the transmission part 3 on a bearing stud 21 and drives the output gear 14 and thus the output shaft 13 through the second stage. The output shaft 13 mounted in the transmission part 3 and in the stator 5 in particular enters the control and control portion 4. The end of the output shaft integrally carries the magnet 18. This magnet allows the sensor 19 to enter the position and speed and regulate the output. The control and the regulation unit 4 comprise the power electronics supplying the winding 6 of the stator 5 and also ensuring regulation and communication with the vehicle electronics and with the second windscreen wiper drive. Communication is preferably via standardized interfaces and protocols. Figure 2 differs from Figure 1 at the rotor 7 in that the toothed wheel 10 is fixed completely on the base body 9 of the rotor; the base body 9 has two bearings of rotors. The rotor 7 generally drives two or more gears 15 each driving the output gear wheel. The output gear is connected to the output shaft by a force and / or shape connection. Figure 3 differs from Figure 2 only by the transmission. The gearwheel 15 is a single stage with a housing for a lever arm transmission 16. The lever arm transmission 16 is preferably composed of two levers, two bearing studs and optionally an amplification lever. . One of the levers is connected by force and / or shape connection at one end to the output shaft 13. The other end is connected by a bearing pin to a

6 extrémité de la seconde tringlerie de levier. Celle-ci est reliée par la seconde extrémité et par l'intermédiaire du second goujon de palier à la roue dentée 15 et en option au levier amplificateur. La figure 4 diffère de la figure 2 en ce que le corps de base 9 du rotor 7 est subdivisé en deux segments. La raison est que les segments peuvent ainsi être réalisés dans des matières différentes. En outre cette variante de réalisation comporte une transmission planétaire. Les roues en étoile 15 sont maintenues en position par une plaque de fixation bloquée de préférence entre la partie électromagnétique 2 et la partie de transmission 3. La roue solaire 10 est la roue dentée du rotor entraînant les pignons dentés à étoile 15 à deux étages avec l'arbre creux 14. On peut également envisager de réaliser la transmission planétaire avec un étage. La roue creuse 14 est reliée à l'arbre de sortie 13 par une liaison par la force et par la forme. 6 end of the second lever linkage. This is connected by the second end and via the second bearing stud to the toothed wheel 15 and optionally to the amplifier lever. Figure 4 differs from Figure 2 in that the base body 9 of the rotor 7 is subdivided into two segments. The reason is that the segments can thus be made in different materials. In addition this variant embodiment comprises a planetary transmission. The star wheels 15 are held in position by a fixing plate preferably locked between the electromagnetic part 2 and the transmission part 3. The sun gear 10 is the toothed wheel of the rotor driving the two-stage star sprockets 15 with the hollow shaft 14. It is also conceivable to realize the planetary transmission with a stage. The hollow wheel 14 is connected to the output shaft 13 by a connection by force and by shape.

L'arbre de sortie reçoit de manière bloquée le bras d'essuie-glace non détaillé. La figure 5 montre une variante selon laquelle les ensembles sont combinés d'une manière différente. Une première différence est celle du rotor monté dans le stator. En option l'arbre de sortie peut loger le rotor. La figure 6 se distingue de la figure 5 en ce que l'arbre de sortie est monté dans le rotor. La roue dentée est pulvérisée autour de l'arbre de sortie et l'aimant du capteur est intégré dans la matière plastique de la roue dentée. Le montage dans le boîtier de transmission pour l'arbre de sortie est supprimé. L'invention a pour objet un moteur électrique commuté pour un système d'essuie-glace équipé de préférence de deux unités d'entraînement. Une unité d'entraînement se compose de trois ensembles ayant une partie de transmission, une partie électromagnétique et une partie de commande et de régulation. La partie de transmission peut se présenter avec différentes variantes. A la périphérie, le rotor est en une matière à aimantation dure de même que le rotor intérieur. L'arbre de sortie de la transmission traverse le rotor et la partie de commande et de régulation. L'arbre de sortie traverse le The output shaft receives in a locked manner the wiper arm not detailed. Figure 5 shows a variant in which the sets are combined in a different manner. A first difference is that of the rotor mounted in the stator. Optionally the output shaft can accommodate the rotor. Figure 6 differs from Figure 5 in that the output shaft is mounted in the rotor. The gearwheel is sprayed around the output shaft and the sensor magnet is embedded in the plastic material of the gearwheel. Mounting in the transmission housing for the output shaft is removed. The subject of the invention is a switched electric motor for a windscreen wiper system preferably equipped with two drive units. A drive unit consists of three assemblies having a transmission part, an electromagnetic part and a control and regulating part. The transmission part can be presented with different variants. At the periphery, the rotor is made of hard magnet material as is the inner rotor. The output shaft of the transmission passes through the rotor and the control and regulating part. The output shaft passes through the

7 rotor. Il est ainsi envisageable que le rotor sur l'arbre de sortie ou l'arbre d'entraînement reçoive le rotor.5 NOMENCLATURE 1 Unité d'entraînement d'un système d'essuie-glace 2 partie électromagnétique 3 boîtier de transmission 5 stator 6 enroulement 7 rotor 8 matériau à aimantation dure 9 corps de rotor 10 pignon denté 11 palier 12 goujon de palier 13 arbre de sortie 14 pignon denté de sortie 15 pignon denté à deux étages 16 transmission à bras de levier 17 élément de compensation ou d'écartement 18 aimant 19 capteur 21 goujon de palier25 7 rotor. It is thus possible that the rotor on the output shaft or the drive shaft receives the rotor.5 NOMENCLATURE 1 Drive unit of a wiper system 2 electromagnetic part 3 transmission housing 5 stator 6 winding 7 rotor 8 hard magnetic material 9 rotor housing 10 toothed gear 11 bearing 12 bearing stud 13 output shaft 14 output gear pinion 15 two stage gear pinion 16 lever gear 17 compensating or spacing element 18 magnet 19 sensor 21 bearing stud25

Claims

CLAIMS 1 °) Drive unit of an electronically commutated motor wiper system comprising a transmission and a control and regulation unit and an inner rotor provided with a toothing, characterized in that the output shaft (13) passes through the rotor (7). 2) A wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that in operation the rotational speed of the output shaft (13) is different from the rotational speed of the rotor (7). 3) Wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the rotor (7) is mounted on the output shaft (13). 4. The wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the rotor (7) is made of hard magnetized material (8). 5 °) Wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the base body (9) of the rotor is partly made of plastic. 6 °) wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the rotor (7) comprises a toothed pinion (14) fixed by a force or shape connection on or in the rotor (7). 3510 7 °) Wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the motor has a construction box structure and is preferably compatible with other mounting positions. The wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the wiper system comprises two or more drive units (1) preferably operating according to the master / system. slave. 9) A wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the transmission (3) is a lever arm transmission (16) and / or a two-stage transmission (15). and / or planetary transmission. 10 °) Wiper system drive unit according to claim 1, characterized in that the control of the winding is timed. 25