CN102656064B - 刮水器控制器 - Google Patents

Abstract

一种窗玻璃刮水器装置，其包括控制器、驱动机构和传动机构，所述传动机构将驱动机构的运动传递到刮水器轴上。控制器包括用于确定由驱动机构给出的转矩是否超过预先设定的转矩的比较机构，其中，预先设定的转矩取决于刮水器轴的位置。此外，窗玻璃刮水装置还包括用于根据比较装置的结果逆转驱动机构的旋转方向的逆转机构。

Description

刮水器控制器

技术领域

本发明涉及一种刮水器控制器。

背景技术

例如应用在机动车上的刮水器系统的任务是，引导观察窗玻璃上面的刮水片，以便去除观察窗玻璃上的湿气和脏物。通常，刮水片在扇形区段中进行摆动运动。如果观察窗玻璃是潮湿的并且在观察窗玻璃上不存在外来物，那么刮水器系统只必须提供相对较小的驱动力矩。然而有时在观察窗玻璃上有障碍物，例如在扇形的区段的端部上有压缩的雪。在这种情况下，刮水器系统必须提供高的驱动力矩，并且刮水器系统的促进磨损的负荷是高的。

在文献DE10144985A1中提出一种由刮水器系统提供的、根据刮水片的位置限定的驱动力矩。由此能够限定负荷峰值，并且避免刮水器系统的过载。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种用于窗玻璃刮水装置的控制器以及给出一种用于控制窗玻璃刮水装置的方法。所述控制器和方法能够减小窗玻璃刮水装置的过载，并且因此能够延长窗玻璃刮水装置的使用寿命。

本发明通过具有权利要求1的特征的控制器和通过具有权利要求4的特征的方法来解决这一问题。从属权利要求给出了有利的实施方式。

本发明以这样一种窗玻璃刮水装置为依据，所述窗玻璃刮水装置包括驱动机构和传动机构，其中，传动机构将驱动机构的运动传递到刮水器轴上。根据本发明将根据刮水器轴的位置预先设定的转矩与由驱动机构给出的转矩进行比较，并且根据比较结果逆转驱动机构的旋转方向。

可按照这种方式取决于刮水器轴的位置减小窗玻璃刮水器装置的负荷峰值。这样尤其可以考虑在减小负荷峰值时，关于刮水器轴的位置的传动机构的不均匀的传递特性。通过逆转旋转方向空出其中存在障碍物的刮水区域，所述障碍物由于不均匀的传递特性尤其强烈地提高窗玻璃刮水装置的负荷。有利地，所述控制器也可用于带有具有均匀传递特性的传动机构的窗玻璃刮水装置。通过逆转旋转方向可以减小高的闭锁力矩的持续时间，这可以提高窗玻璃刮水装置的预期寿命。

可附加地确定，从动机构的转矩是否比预先设定的频率更频繁地超过预先设定的转矩。偶然的或者说暂时的负荷峰值就不一定会导致驱动机构的旋转方向的提前逆转，从而缩小不刮水区域就不是不必要的了。优选给高的、预先设定的旋转力矩分配低的、预先设定的频率。这样就可以保护整个窗玻璃刮水装置不受负荷峰值影响，这可以延长窗玻璃刮水装置的使用寿命。

此外也可确定，驱动机构的转矩是否比预先设定的时间更长地超过预先设定的转矩。通过如下方式能够以与上述相类似的方式促进这样一种负荷峰值的降低：所述负荷峰值以特别的尺度缩短窗玻璃刮水装置的使用寿命。优选将短的、预先设定的时间分配给高的、预先设定的转矩。

通过以下方式可以支持所述的做法：将可由驱动机构给出的转矩限定为另一个取决于刮水器轴的位置的预先设定的转矩。

通过这种组合可以使窗玻璃刮水装置的系统负荷明显更加均匀，通过这一措施可提高窗玻璃刮水装置的总的期望寿命，并且能更好地设计窗玻璃刮水装置的元件的尺寸。此外，必要时在不损害窗玻璃刮水装置的规划的使用寿命的情况下也可以对元件进行弱化尺寸设计。

附图说明

下面参考附图对本发明进行更加详细的说明。在附图中示出：

图1是窗玻璃刮水系统；

图2是图1所示的窗玻璃刮水装置的力曲线图或者力矩曲线图；

图3是用于控制图1所示的窗玻璃刮水装置的方法的流程图；

图4是图3所示的、用于图1所示的窗玻璃刮水装置的方法的比较基础。

具体实施方式

图1示出了安装在机动车105上的窗玻璃刮水系统100。所述窗玻璃刮水系统100包括窗玻璃刮水装置110和控制器115。所述窗玻璃刮水装置110包括驱动机构120、传动机构125和刮水器轴130。所述传动机构125由驱动曲柄135、连杆140和从动摇杆145构成。传动机构125还具有其它的传动元件、尤其是未示出的圆柱齿轮传动机构，其将驱动机构120的旋转运动转换到驱动曲柄135上。

在窗玻璃刮水装置110运行时，驱动机构120使驱动曲柄135转动起来，从而连杆140引导从动摇杆145在扇形区段中围绕刮水器轴130摆动。对于这种操作来说，驱动曲柄135在哪个方向上被驱动机构120转动并不重要。

在图1中未示出刮水臂，所述刮水臂与刮水器轴130连接，并且在机动车105的观察窗玻璃上面引导刮水片。在第一位置中用虚线示出了驱动曲柄135、连杆140和从动摇杆145。在第二位置中用实线示出了驱动曲柄135、连杆140和从动摇杆145。第二位置相当于刮水器轴130在刮水片的停止位置上的偏转最远的位置。在此，驱动曲柄135和连杆140在延伸位置中处于一条线上。当驱动曲柄135从第一延伸位置继续转动180°时，传动机构125占据另一延伸位置。在所述延伸位置中窗玻璃刮水装置、尤其是传动机构125的负荷能够特别高，因为传动机构125利用减速（Untersetzung）传递由驱动机构120给出的转矩，而这种减速取决于驱动曲柄135的位置。

控制器115包括与驱动机构120连接的触发器150、扫描器155、处理机构160、存储器165和接口170，所述扫描器例如与驱动机构120或者传动机构125连接，其中，所述处理机构160分别与触发器150、扫描器155、存储器165和接口170连接。接口170与安装在机动车105上的操作元件连接，从而机动车105的驾驶员就能够以合适的方式影响控制器115或者说窗玻璃刮水器系统100的操作。

在存储器165中存储有驱动曲柄135的位置以及窗玻璃刮水装置110上的其它参数之间的相互关系，下面将更加详细地对此加以说明。扫描器155例如通过位置记数器的增量（Inkrementieren）或者说减量（Dekrementieren）取决于驱动机构120的传动机构的齿面（Zahnflanke）的运动来确定驱动曲柄135或者说刮水器轴130的位置。在其它的实施方式中也可以按照其它方式确定刮水器轴130的位置，例如基于传动机构125的元件的已知的运动速度和运动方向，或者例如通过借助专用的位置传感器在扫描器155的位置上进行扫描。也可有选择地确定刮水臂或者刮水片的位置。

借助触发器150能够为此触发驱动机构120，使其在任意的方向上以多个预先设定的速度中的一个转动。驱动机构120以电的方式运行，并且在触发器150中扫描由其消耗的电流和/或存在的电压，并且作为用于由驱动机构120给出的转矩的尺度提供给处理机构160。

为此将处理机构160设计成如此地触发驱动机构120，从而在不损害窗玻璃刮水器系统100的刮水功率的情况下尽可能有效地避免在窗玻璃刮水装置110上出现负荷峰值。

传动机构125将驱动机构120给出的转矩不均匀地传递到刮水器轴130上。对于由驱动机构120给出的、恒定的转矩来说，在用虚线示出的驱动曲柄135、连杆140和从动摇杆135的第一位置中作用到刮水器轴130上的转矩比在用实线示出的驱动曲柄135、连杆140和从动摇杆145的第二位置中的要小。力的这种不均匀的传递和刮水器130的这样的位置在控制窗玻璃刮水装置110中通过控制器115予以考虑，在所述位置中在窗玻璃刮水装置110上会出现高的负荷。

在另一种未示出的实施方式中，传动机构125由能均匀地传递由驱动机构120给出的转矩的元件构成（刮水器直接驱动，WDA）。这些元件例如可以包括圆柱齿轮传动机构。在这样一种结构中，当刮水器轴130到达扇形区段的末端位置时，通常驱动机构120的旋转方向总是与给出的转矩无关地发生逆转。在此，驱动机构120上的负荷在刮水器轴130的所有位置中都是恒定的；虽然如此，在识别出高的负荷时通过逆转旋转方向可以降低高的闭锁力矩的持续时间。

图2示出了图1所示的窗玻璃刮水装置110上的力曲线图或者说力矩的曲线图。沿水平方向画出了图1所示的窗玻璃刮水装置110的刮水器轴130的位置。第一位置A相当于图1中这样一个位置，即在该位置中从动摇杆145位于左边的最远位置中。第二位置B相当于从动摇杆145的这样一个位置，即该位置在图1中用实线表示，并且在上面已作为第二位置加以说明。在图2中的第三位置C相当于从动摇杆145在从它的右极限位置返回到左极限位置之后的位置A。在此，从动摇杆145的旋转方向并不重要。在图2中沿垂直方向画出了力矩（转矩）或者说力。

在图1所示的窗玻璃刮水装置110的通常运行中，驱动机构120以恒定速度使驱动曲柄135朝一个方向转动，从而刮水器轴130从位置A进入到位置B中，并且从那里进入到位置C中。因为位置C相当于位置A，所以刮水器轴130的位置的曲线在图2中的位置A中得以延续。在图1所示的传动机构125进行不均匀的传递之后，刮水器轴130的角速度和通过刮水器轴130传递的力矩分别与刮水器轴130的位置有关。

第一曲线210示出了图1所示的驱动机构120的力矩需求。从位置A开始力矩需求210首先从零相对较陡地上升，在位置A和B之间大约一半的位置上达到局部的最大值、然后又急剧地下降到位置B，其中，在位置B中达到的数值比零稍微大一点。从位置B开始力矩需求210又急剧地上升，在位置B和C之间的大约一半的位置上形成另一个局部的最大值，并且然后又急剧地下降到位置C，直到其到达零。驱动机构120的力矩需求210的曲线主要是由于通过在图1中示出的传动机构125传递不均匀的力或者说力矩造成的。

如果将由驱动机构120给出的转矩限定到恒定的驱动力矩220上，则那么就会产生负荷曲线230，所述负荷曲线相当于连杆140中的拉力或者剪切力的曲线，并且表示窗玻璃刮水装置110的总负荷。拉伸力和剪切力在图2中具有相同的符号。很明显，负荷曲线230分别在即将达到刮水器轴130的位置B或者说C之前具有特别高的负荷峰值。在实际的刮水器系统100中，通过刮水器轴130在到达位置B或者说C之前大约20°~30°能够出现这种负荷峰值。当在刮水片的回转点的区域中积聚有例如沉积物时能够附加地加强该负荷峰值，所述刮水片借助刮水器轴130在机动车105的观察窗玻璃的扇形区段上作摆动运动。这样的沉积物例如可以通过潮湿的树叶或者通过雪或者冰形成。在达到负荷峰值以后负荷曲线230分别下降到接近或者等于零的数值。

如众所周知的，当必须处理大的负荷峰值时，必须尤其加强观察在机器元件上材料引起的磨损。相对适度地限制这种负荷峰值会导致显著地延长元件的使用寿命，从而在机器元件磨损之前能够经常通过机器元件实现更低的负荷。

借助适配的马达转矩能够将可由驱动机构120给出的转矩例如限定在曲线240的范围内。曲线240由多个线性的区段构成，并且位于驱动机构120的力矩需求的曲线210的上面。在马达转矩220恒定时，根据上述负荷曲线230由曲线240得出窗玻璃刮水装置110中的负荷曲线250。显著地减小了通过刮水器轴130在达到位置B或者说C之前的负荷峰值，并且也减小了在离开位置A或者说B之后不久的区域中的相对较高的负荷。

图3示出了用于图1所示的窗玻璃刮水器装置110的方法300的流程图。所述方法300例如能够通过图1所述的控制器115实施。

所述方法300包括310到350的步骤。

在第一步骤310中，方法300处于起动状态。在紧接着的步骤320中根据刮水器轴130的位置确定了预先设定的转矩。为此，例如可以借助扫描器155确定刮水器轴130的位置。然后从存储器165中调用配属于确定的位置的转矩。在存储器165中可存储表格化的或者公式化的分配关系，从这些分配关系中可以由刮水器轴130的确定的位置推断出预先设定的转矩。

在步骤330中确定由驱动机构120给出的转矩。例如可以基于由触发器150输送到驱动机构120的电动率确定给出的转矩。例如基于输送给驱动机构120的电压，结合驱动机构120的转速同样能够确定给出的转矩。

在步骤340中将预先设定的转矩与给出的转矩进行比较。如果给出的转矩小于或者等于预先设定的转矩时该方法返回到步骤320，并且可重新运行。否则，当给出的转矩大于预先设定的转矩时，在返回到步骤320之前在步骤350中逆转驱动机构120的旋转方向。通过这一措施刮水器轴130的位置只能经过比机械地无旋转方向逆转更小的角度区域。在障碍物的可能情况中，在图1中的从动摇杆145的右极限位置和/或左极限位置的区域中，通过提前逆转旋转方向避免了在图2中示出的负荷峰值，其中，在一侧或者在两侧缩小了机动车105的视察窗玻璃的清洁干净的区域。

本发明的核心是，当通过外部的影响对刮水器系统100施加附加的负荷而引起对于窗玻璃刮水装置110来说特别大的负荷时，优选进行驱动机构120的旋转方向逆转（转向）。在刮水器轴130的、在其中障碍物只意味着窗玻璃刮水装置110的适度的超负荷的位置中，也就是在从动摇杆145的左极限位置和右极限位置之间的中间区域中应避免旋转方向的逆转，以便使窗玻璃刮水器系统100的刮水功能最佳化。为此，可以在步骤340中如下面示出的那样对附加的标准进行分析。

图4示出了用于图1所示窗玻璃刮水器装置110的图3所示的方法300的比较基础曲线图400。

所述曲线图400在质量上相当于图2所示的曲线200。为了识别在曲线图400的上部区域中画出了在马达转矩恒定时的负荷曲线230。

曲线410示出了预先设定的频率，所述频率用于根据刮水器轴130的位置控制驱动机构120的旋转方向的逆转。在曲线230’上可识别出基本上为台阶形的频率曲线410。所述曲线230’是通过在水平轴上的镜像由负荷曲线230产生的。当负荷曲线230表示一种小的数值并且逆转时，频率曲线410在质量上给出了高的频率。频率曲线410表示，在相应的位置上触发旋转方向逆转之前，由驱动机构120给出的旋转力矩必须多少次地超过预先设定的旋转力矩。

在图4中示出的频率曲线410的频率是示范性的。在位置A和B之间的大约中间的区域中或者在位置B和C之间的中间的区域中由驱动机构120给出的转矩必须至少五次超过规定的转矩，以便引起驱动机构120的旋转方向逆转，而在负荷曲线230的最高负荷的区域中在达到位置B或者C之前分别唯一一次超过大约30°就足够了，以便引起旋转方向的逆转。

另一条在图4中示出的压缩时间曲线420给出，由驱动机构120给出的转矩必须超过规定的转矩多久，才会以引起驱动机构120的旋转方向逆转。压缩时间曲线420与刮水器轴130的位置有关，并且在所示的实施例中具有分段的线性的形状。因为，与频率曲线410的频率相反，压缩时间曲线420的压缩时间也可以通过非离散的值预先设定，所以压缩时间曲线420可以具有任意的形状，尤其是其也可完全遵循曲线230’。所选择的压缩时间曲线420在从动摇杆145的左极限位置和右极限位置的区域中确保对于损害刮水器轴130的运动的外来物的有效的压缩，而与此同时避免窗玻璃刮水装置110上的负荷峰值。

在一种实施方式中除了图2所示的力矩曲线240外还考虑频率曲线410和/或压缩时间曲线420。当由驱动机构120给出的转矩比通过频率曲线410给出的频率更频繁地和/或比通过压缩时间曲线420给出的时间更长地超过预先设定的转矩240时，则实现驱动机构120的旋转方向逆转。

在频率曲线图400的下面的区域中示出频率曲线图430，所述频率曲线图可用于窗玻璃刮水装置110的逆转控制，所述窗玻璃刮水装置110的传动机构125、例如对于圆柱齿轮传动机构来说保证均匀地传递力。在位置A和B之间或者说在B和C之间，频率曲线430分别在水平方向上是对称的。否则，如上所述的，频率曲线430与相应的力矩曲线组合，并且可选地附加地与相应的压缩时间曲线组合，以便引起所采用的驱动机构120的旋转方向逆转。

Claims (9)

1.用于窗玻璃刮水装置（110）的控制器（115），其中，所述窗玻璃刮水装置（110）包括驱动机构（120）和传动机构（125），所述传动机构将驱动机构（120）的运动传递到刮水器轴（130）上，并且所述控制器（115）包括以下机构：

-用于确定由所述驱动机构（120）给出的转矩是否超过预先设定的转矩的处理机构（160），其中，所述预先设定的转矩取决于所述刮水器轴（130）的位置；

-用于根据所述处理机构（160）的结果逆转所述驱动机构（120）的旋转方向的触发器（150），

其特征在于，设置所述处理机构（160）来确定由所述驱动机构（120）给出的转矩是否比预先设定的频率更频繁地超过预先设定的转矩。

2.按照权利要求1所述的控制器（115），其特征在于，设置所述处理机构（160）来确定由所述驱动机构（120）给出的转矩是否比预先设定的时间更长地超过预先设定的转矩。

3.用于控制窗玻璃刮水装置（110）的方法，其中，所述窗玻璃刮水装置（110）包括驱动机构（120）和传动机构（125），所述传动机构将驱动机构（120）的运动传递到刮水器轴（130）上，所述方法包括以下步骤：

-确定（320）取决于所述刮水器轴（130）的位置的预先设定转矩；并且

-比较（340）由所述驱动机构（120）给出的转矩是否超过预先设定的转矩；

其特征在于，

-根据比较结果逆转（350）所述驱动机构（120）的旋转方向，

其中设置处理机构（160）来确定由所述驱动机构（120）给出的转矩是否比预先设定的频率更频繁地超过预先设定的转矩。

4.按照权利要求3所述的方法（300），其特征在于比较（340）所述驱动机构（120）的转矩是否比预先设定的频率更频繁地超过预先设定的转矩。

5.按照权利要求4所述的方法（300），其特征在于，将低的、预先设定的频率分配给高的、预先设定的转矩。

6.按照权利要求3至5中任一项所述的方法（300），其特征在于比较（340）所述驱动机构（120）的转矩是否比预先设定的时间更长地超过预先设定的转矩。

7.按照权利要求6所述的方法（300），其特征在于，将短的、预先设定的时间分配给高的、预先设定的转矩。

8.按照权利要求3至5中任一项所述的方法（300），其特征在于，将能够由所述驱动机构（120）给出的转矩限定为另一个取决于所述刮水器轴（130）的位置的预先设定的转矩。

9.按照权利要求8所述的方法（300），其中，所述预先设定的转矩小于所述另一个预先设定的转矩。