DE10100732A1 - Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Reinigungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Sensoreinrichtung (10), die Ultraschallsensoren zur Erkennung von festen Gegenständen zur Detektion von Umweltparametern, wie Regen oder Schnee verwendet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen
Reinigen von Scheiben nach Gattung des unabhängigen
Anspruchs. Es sind schon zahlreiche Vorrichtungen zum
automatischen Reinigen von Scheiben, beispielsweise aus der
DE 40 06 420 A1 bekannt. Diese funktionieren nach einem
optischen Prinzip, bei dem Licht eines Senders in die
Windschutzscheibe eingekoppelt wird, an der benetzten Fläche
zumindest partiell reflektiert wird und anschließend zu
einem Empfänger ausgekoppelt wird.
Weiters ist aus der DE 198 43 563 A1 bekannt, mit Hilfe
eines Ultraschallsensors eines Parkpilotsystems
aufgewirbelte Sprühnässe im Heckbereich eines
Kraftfahrzeuges zu detektieren und die Lichtverteilung der
Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom daraus
bestimmten Fahrbahnzustand anzupassen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Reinigen
von Scheiben hat den Vorteil, daß durch die Verwendung einer
Sensoreinrichtung, die in der Lage ist Signale abzugeben,
die von den Abständen zwischen ihr und anderen festen
Gegenständen in ihrem Erfassungsbereich einerseits und von
Umweltparametern andererseits abhängig sind, nur eine
Sensoreinrichtung für verschiedene Nutzmöglichkeiten im
Kraftfahrzeug notwendig ist. So kann die Sensoreinrichtung
feste Gegenstände, wie andere Fahrzeuge, Wände, Pfosten oder
Pfeiler erkennen, was bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten,
beipielsweise beim Einparken oder in sehr engen
Baustellenbereichen von Vorteil ist, aber auch
Umweltparameter wie beispielsweise Regen, Nieselregen,
Schnee oder Hagel erkennen. Die Aktivitäten des
Scheibenwischers können daraufhin auf diese Meßergebnisse
abgestimmt werden, was besonders bei höheren
Fahrgeschwindigkeiten vorteilhaft ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen,
ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen
der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Vorteilhafterweise ist die Sensoreinrichtung als
Ultraschallsensor ausgebildet, da diese zuverlässig und
langlebig sind und Signale abgeben, die gut zu verarbeiten
sind.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Sensoreinrichtung
Teil eines Parkpilotsystems ist. Bei diesen Systemen werden
Ultraschallsensoren eingesetzt, um mit Hilfe von
Ultraschallimpulsen nach dem Echolotprinzip den Abstand
eines Fahrzeuges von einem Hindernis abzuschätzen und dem
Fahrer des Fahrzeugs ein Warnsignal zu liefern, wenn ein
bestimmter kritischer Mindestabstand unterschritten wird.
Diese Sensoren können gleichzeitig nicht nur zur Überwachung
der Fahrbahnnässe eingesetzt werden, sondern insbesondere
auch zur Erkennung einer Niederschlagsdichte. Dabei ist
insbesondere vorteilhaft, daß die Vorrichtung zur Erfassung
von Niederschlag in einem Kraftfahrzeug vor allem beim
Fahren mit normaler Reisegeschwindigkeit benötigt wird,
während das Einparkhilfesystem nur arbeiten muß, wenn sich
das Fahrzeug mit Schrittgeschwindigkeit oder noch langsamer
bewegt. Die Signale der Sensoren können daher in
Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit dynamisch dem
Einparkhilfesystem oder der Steuereinrichtung zur Steuerung
der Reinigungseinrichtung zugeordnet werden, ohne daß
Konflikte zwischen diesen beiden auftreten.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Steuerung zur
Steuerung der Reinigungseinrichtung mit weiteren
Fahrzustandsinformationsgebern verbunden ist. Auf diese
Weise kann eine maximale Anzahl von Signalen über den
Fahrzustand zur Steuerung der Reinigungseinrichtung
herangezogen werden, wodurch deren Funktion weiter optimiert
wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung
noch mit einem Frontscheibenregensensor verbunden ist und
die Reinigungseinrichtung in Abhängigkeit von dessen
Signalen steuert.
Werden als Fahrzustandsinformationen die Signale der
Fahrzeuggeschwindigkeit, der Getriebestellung sowie der
Umgebungstemperatur der Steuereinrichtung zugeleitet, so
kann aus diesen Signalen eine optimale Wischstrategie für
die Fahrzeugscheibe bestimmt werden. So kann bei langsamer
Fahrzeuggeschwindigkeit mit eingelegtem Rückwärtsgang die
Wischstrategie ohne Berücksichtigung der Sensorsignale
bestimmt werden, da die Sensoreinrichtung als Parkpilot
verwendet wird. Bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit kann im
Gegensatz dazu, trotz eingelegtem Rückwärtsgang die
Wischstrategie unter Berücksichtigung der Signale der
Sensoreinrichtung erfolgen, da von einer längeren
Rückwärtsfahrt - beispielsweise auf einem Parkplatz -
ausgegangen wird. Die Berücksichtigung der
Umgebungstemperatur ist insbesondere vorteilhaft, da die
Verdunstungsrate von Feuchtigkeit auf den Scheiben des
Fahrzeugs mit steigender Temperatur ebenfalls steigt.
Weist die Sensoreinrichtung eine integrierte
Signalaufbereitung auf, so werden Abschirmungen bei den
Verbindungen zwischen der Sensoreinrichtung und der
Steuereinrichtung eingespart, wodurch Kosten reduziert
werden können. Insbesondere ist es vorteilhaft, Mittel zur
Signalverstärkung und/oder Bandfilterung oder Mittel zur
Erkennung der Umweltparameter, beispielsweise ein
Thermometer, direkt in die Sensoreinrichtung zu integrieren.
Ist die Reinigungseinrichtung als Wisch-Wasch-Anlage
ausgebildet, so ist die Vorrichtung mit nur geringem
Kostenaufwand in ein bestehendes Fahrzeug nachzurüsten.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 9 hat den
Vorteil, daß das Verfahren zur Steuerung einer
Reinigungseinrichtung effizient und zuverlässig ist. Darüber
hinaus ist das Verfahren einfach zu realisieren.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Zeichnung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 2 einen Ultraschallsensor in perspektivischer
Darstellung,
Fig. 3a und 3b Signale eines Sensors bei Regen und
Nieselregen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Sensoreinrichtung 10
weist mehrere Ultraschallsensoren auf, die Teil eines
Parkpilotsystems eines Kraftfahrzeuges sind. Diese
Parkpilotsysteme sind normalerweise - je nach System - nur
bei langsamer Fahrt oder bei Rückwärtsfahrt aktiv und geben
ein Ultraschallsignal ab. Wird dieses Ultraschallsignal an
festen, insbesondere ruhenden Gegenständen reflektiert, so
wird dies in der Sensoreinrichtung 10 erfaßt und ein
akustisches oder optisches Signal an den Fahrzeuglenker
abgegeben, wenn bestimmte Abstände zwischen
Sensoreinrichtung 10 und dem festen, ruhenden Gegenstand
erreicht, bzw. unterschritten werden. Dieser
Erfassungsbereich beträgt normalerweise etwa einen Meter.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die
Sensoreinrichtung 10 auch bei normalem Fahrbetrieb aktiv,
jedoch sendet sie in diesem keine Ultraschallsignale aus,
sondern empfängt nur eingehende Signale anderer
Signalquellen.
Die Sensoreinrichtung 10 sind mit einem Multiplexer 12
verbunden, welcher die Signale der einzelnen
Ulteraschallsensoren auf zwei Ausgangskanäle 18 multiplext.
Dazu ist der Multiplexer 12 mit einem Zähler 14 verbunden,
der über einen Taktgeber 16 getaktet ist.
Die beiden Ausgangskanäle 18 des Multiplexers 12 sind mit
jeweils einem Hochpaß 20 verbunden, welcher das Signal an
jeweils einen Verstärker 22 weiterleitet. Die Ausgänge
dieser Verstärker 22 sind wiederum mit den Eingängen der
Integratoren 24 verbunden, welche das Signal in einem
Zeitfenster von einigen µs integrieren. Dazu weisen die
Integratoren 24 einen weiteren Eingang auf, der im Takt, der
von einem weiteren Taktgeber 26 vorgegeben wird, auf Masse
gesetzt wird, was ein Zurücksetzen verursacht. Zur
Synchronisation des Multiplexers 12 erhält der Zähler 14 das
invertierte Ausgangssignal des weiteren Taktgebers 26,
welcher auch das Zurücksetzen der Integratoren 24 bewirkt.
Die Ausgänge der Integratoren 24 sind mit Komparatoren 28
verbunden, welche diese summierten bzw. integrierten Signale
jeweils mit Schwellen S1, S2 vergleichen. Am Ausgang dieser
Komparatoren wird das Signal über monostabile Kippstufen 30
der Steuereinrichtung 32 zugeführt. Der Ausgang der
Steuereinrichtung 32 ist mit der Reinigungseinrichtung 34
verbunden. Diese weist einen Wischermotor 36 auf, dessen
Abtriebswelle mittelbar oder unmittelbar mit einem
Scheibenwischer 38 verbunden ist.
Im folgenden wird die Funktion der Vorrichtung erläutert.
Die Sensoreinrichtung 10 gibt Signale ab, welche vom
Multiplexer 12 verarbeitet werden. Typischerweise werden
acht Ultraschallsensoren eingesetzt, von denen vier an der
Fahrzeugvorderseite und weitere vier am Fahrzeugheck
befestigt sind. Diese werden über zwei Ausgangskanäle 18 den
Hochpässen 20 zugeleitet, die einen eventuell vorhandenen
Gleichspannungspegel und niederfrequente Störimpulse
ausfiltern. Anschließend wird das Signal von den Verstärkern
22 verstärkt und den Integratoren 24 zugeführt. Über eine
vom weiteren Taktgeber 26 vorgegebene Zeitspanne wird das
den Integratoren 24 zugeführte Signal integriert. Nach
Ablauf der Zeitspanne werden die Integratoren 24 wieder
zurückgesetzt und das integrierte Signal an die Komparatoren
28 weitergeleitet. Diese vergleichen diese integrierten
Signale mit Schwellen S1 und S2. Die integrierten
Summensignale können natürlich auch in weiteren Schritten
verarbeitet werden oder aber direkt der Steuereinrichtung 32
zugeführt werden, die in Abhängigkeit dieser Eingangssignale
die Reinigungseinrichtung 34 zu steuern vermag.
In Fig. 2 ist ein Ultraschallsensor mit offenem Gehäuse
schematisch dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus
einer Leiterplatte 40, auf der ein IC 42 angeordnet ist. Die
Leiterplatte ist auf der dem Erfassungsbereich zugewandten
Seite mittels einer Flexfolie 43 mit einem Piezoelement 45
verbunden. Darüber hinaus sind auf der Leiterplatte 40 eine
Abgleichspule 47 sowie - auf der der Flexfolie 43
abgewandten Seite - Steckerkontakte 49 angeordnet. Ummantelt
ist dieser Ultraschallsensor mit einem Metall- oder
Kunststoffgehäuse 51 und ist typischerweise in die
Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs eingebaut.
Die Steckerkontakte 49 weisen vier Pins auf, von denen an
einem ein normalerweise nur für Meßzwecke vorhandenes
Analogsignal unverstärkt und nicht aufbereitet abgreifbar
ist. Dieses Signal gibt Auskunft über Umweltparameter im
Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung. Diese
Umweltparameter können beispielsweise Regen oder Schnee aber
auch Spritzwasser, welches durch die Reifen des
Kraftfahrzeugs aufgewirbelt wurde, sein.
Beinhaltet der IC 41 des Ultraschallsensors ein
Verstärkungsglied, geeignete Bandfilter zur Eliminierung von
niederfrequenten Störeffekten und integriert und
digitalisiert der IC 41 das Signal, so läßt sich mit
verhältnismäßig geringem Aufwand ein einfach verwendbares
Signal aus dem Gehäuse 51 herausführen, das ohne
Abschirmungsaufwand von der Sensoreinrichtung 10 in den
Fahrzeugstoßstangen in die Steuereinrichtung 32 geleitet
werden kann.
In den Fig. 3a und 3b ist das Signal, welches an den
Steckerpins 49 abgegriffen wird, für zwei verschiedene
Situationen dargestellt.
Fig. 3a zeigt das Signal eines Ultraschallsensors über der
Zeit bei Regen, welches von vielen einzelnen Nadelpeaks
geprägt ist. Fig. 3b zeigt das gleiche Signal für
Nieselregen/Gischt, welches über einem Rauschen nur wenige
einzelne Nadelpeaks aufweist.
Die Steuereinrichtung 32 kann darüber hinaus noch mit
weiteren Fahrzustandsinformationsgebern 53 verbunden sein,
welche Informationen über den Fahrzustand, beispielsweise
die Umgebungstemperatur, insbesondere als Maß für die
Verdunstungsrate, die Fahrgeschwindigkeit oder ähnliches an
die Steuereinrichtung 32 abgeben. Diese
Fahrzustandsinformationen werden von der Steuereinrichtung
32 zur Steuerung der Reinigungseinrichtung 34 mit
herangezogen.
Idealerweise berechnet die Steuereinrichtung 32 in
Abhängigkeit des Amplitudenspektrums des Signals der
Sensoreinrichtung 10, der Intensität des Signals und der
Fahrzeuggeschwindigkeit die Wassermenge, die auf die Scheibe
des Fahrzeugs gelangen wird, fahrzeugspezifisch.
Generell ist die Berücksichtigung der
Fahrzeuggeschwindigkeit zur Abschätzung der Benetzung der
Scheibe von besonderer Bedeutung. Die Menge des
Tropfenniederschlages nimmt auf der Heckscheibe des
Fahrzeugs mit steigender Tropfengröße zu.
Bei sehr tiefen Temperaturen, wenn beispielsweise Schnee
oder Eis aufgewirbelt werden, ist unter Umständen kein
Wischen notwendig obwohl die Sensoreinrichtung 10
entsprechende Signale abgibt.
Weiters ist es möglich eine Schwallerkennung in die
Steuereinrichtung zu integrieren, um plötzlich auftretende
Wasserschwälle, beispielsweise eines vorbeifahrenden
Lastkraftwagens, zu erkennen, bevor diese die Scheibe des
Fahrzeugs erreichen. Dazu können seitlich am Fahrzeug
weitere Ultraschallsensoren angeordnet werden.
Claims (9)
1. Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben,
insbesondere der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
eine Reinigungseinrichtung (34)
eine die Reinigungseinrichtung (34) steuernde Steuereinrichtung (32)
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Sensoreinrichtung (10) vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der Reinigungseinrichtung (34) verbunden ist und Signale abzugeben vermag, die von den Abständen zwischen ihr und anderen festen, insbesondere ruhenden Gegenständen in ihrem Erfassungsbereich und von Umweltparametern abhängig sind.
eine Reinigungseinrichtung (34)
eine die Reinigungseinrichtung (34) steuernde Steuereinrichtung (32)
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Sensoreinrichtung (10) vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der Reinigungseinrichtung (34) verbunden ist und Signale abzugeben vermag, die von den Abständen zwischen ihr und anderen festen, insbesondere ruhenden Gegenständen in ihrem Erfassungsbereich und von Umweltparametern abhängig sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sensoreinrichtung (10) als Ultraschallsensor ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Ultraschallsensor (10) Teil eines Parkpilotsystems ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(32) zur Steuerung der Reinigungsvorrichtung (34) mit
weiteren Fahrzustandsinformationsgebern (56) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(32) mit einem Frontscheiben-Regensensor verbunden ist und
die Reinigungseinrichtung (34) in Abhängigkeit von dessen
Signalen steuert.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung (32) Signale der Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Getriebestellung des Fahrzeugs sowie der
Umgebungstemperatur als Fahrzustandsinformationen
berücksichtigt.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung
(10) eine integrierte Signalaufbereitung, insbesondere
Signalverstärkung und/oder Filterung zur Erkennung der
Umweltparameter, insbesondere Spritzwasser aufweist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reinigungseinrichtung (34) als Wisch-Wasch Anlage ausgebildet
ist.
9. Verfahren zur Steuererung einer Reinigungseinrichtung (34),
insbesondere zum Reinigen der Scheiben eines Kraftfahrzeugs,
mit mindestens folgenden Schritten:
- - Abgeben wenigstens eines niederschlagsabhängigen Signals durch einen Ultraschallsensor (10),
- - Verarbeiten des Signals über ein vorgegebenes Zeitintervall
- - Vergleichen des verarbeiteten Signals mit wenigstens einer Schwelle
- - Auslösen eines Arbeitssignals an die Reinigungseinrichtung (34) bei über-/unterschreiten mindestens einer der wenigstens einen Schwelle.
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|---|---|---|---|
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