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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1 und dabei speziell auf ein Verfahren zum Steuern der Bewegung wenigstens
eines zumindest ein Wischblatt tragenden Wischarmes einer Wischanlage
für Fahrzeugscheiben.
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Wischanlagen
für Fahrzeuge,
insbesondere für
Straßenfahrzeuge,
sind in unterschiedlichsten Ausführungen
bekannt und bestehen jeweils grundsätzlich aus wenigstens einem
Wischarm mit wenigstens einem zumindest während eines Wischbetriebes
mit einer Wischlippe gegen eine Fahrzeugscheibe, beispielsweise
gegen eine Fahrzeugfrontscheibe, anliegenden Wischblatt, sowie aus
einem Wischermotor, der antriebsmäßig mit dem wenigstens einen
Wischarm verbunden ist, und zwar für eine hin- und hergehende Bewegung des Wischblattes
während
des Wischbetriebes. An den Umkehr- oder Wendelagen dieser hin- und
hergehenden Bewegung kommt es vielfach zu einer nicht unerheblichen Geräuschbildung
(nachstehend auch Wendegeräusch),
insbesondere auch dann, wenn die Wischanlage, beispielsweise einer
Fahrzeugfrontscheibe, bei starkem Regen für eine erhöhte Wischleistung mit erhöhter Geschwindigkeit
der hin- und hergehenden Bewegung des Wischarmes betrieben wird.
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Diese
Geräuschbildung,
die insbesondere bei modernen Fahrzeugen mit höheren Anforderungen an die
Fahrqualität
störend
empfunden wird, hat vielfältige
Ursachen und resultiert u. a. aus dem Umkippen der gegen die Fahrzeugscheibe
anliegenden Wischlippe an den Wendelagen bei der Umkehr der Bewegungsrichtung
des Wischblattes und durch das Anschlagen der Wischlippe beim Umkippen
gegen eine Profilschulter des Wischgummis (Kipp- oder Umschlaggeräusch). Weitere
Ursachen für
die Geräuschbildung,
an den Wendelagen bzw. das Wendegeräusch sind beispielsweise die
durch das Umkippen der Wischlippe bedingte Bewegung des das Wischblatt
tragenden Wischarmendes senkrecht zur Fahrzeugscheibenoberfläche, unvermeidliches
Spiel in Gelenken und Antriebselementen der Wischvorrichtung usw.
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Bekannt
ist (
DE 10 2004 058 688 )
das Kipp- oder Umschlaggeräusch
dadurch zu dämpfen,
dass die Profilschulter des Wischgummis, gegen die (Profilschulter)
die Wischlippe bei Umkippen zur Anlage kommt, aus einem weichen,
dämpfenden
Material hergestellt wird. Bekannt ist auch (
DE 197 54 686 A1 ) den Wischgummi
an der der Wischlippe zugewandten Profilschulter sowie die Wischlippe
an der der Profilschulter zugewandten Fläche jeweils konvex gekrümmt auszubilden,
sodass sich beim Anlegen der Wischlippe gegen die Profilschulter
beide Flächen
kontinuierlich aufeinander abrollen und hierdurch das Kipp- oder
Umschlaggeräusch
während des
Wischbetriebes reduziert wird.
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Beide
bekannten Maßnahmen
haben aber den Nachteil einer konstruktiv und auch fertigungstechnisch
relativ aufwendigen Ausgestaltung des Wischgummis. Weiterhin können mit
diesen Maßnahmen
nur das Kipp- oder Umschlaggeräusch,
nicht aber die weiteren Ursachen der Geräuschbildung an den Wendelagen
der hin- und hergehenden Wischbewegung des jeweiligen Wischblattes
bzw. Wischarmes beseitigt werden.
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Bekannt
ist ferner, die Geometrie eines den wenigstens einen Wischarm mit
dem Wischermotor antriebsmäßig verbindenden
Koppel- oder Kurbelgetriebes so auszugestalten, dass sich an den
Wendelagen allein durch diese Geometrie ein Geschwindigkeits- oder
Beschleunigungsprofil ergibt, mit dem zumindest eine gewisse Dämpfung der
Geräuschbildung
an den Wendelagen erzielt wird. Nachteilig hierbei ist aber u. a.,
dass durch diese geometrische Maßnahme eine merkliche Geräuschdämpfung grundsätzlich nur
an einer der beiden Wendelagen der hin- und hergehenden Wischbewegung
des jeweiligen Wischarmes bzw. Wischblattes möglich ist, dass eine nachträgliche Änderung
oder Optimierung des Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsprofils an
den Wendelagen nicht möglich
ist und dass das jeweilige Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsprofil
an den Wendelagen abhängig
ist von der Größe und Ausgestaltung
einer Wischanlage, sodass, beispielsweise bei notwendigen Änderungen
einer Wischanlage, auch die für
das gewünschte
Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil an den Wendelagen notwendige
Geometrie völlig
neu ermittelt und gestaltet werden muss.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches die vorgenannten
Nachteile vermeidet und mit welchem es möglich ist, das Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsprofil an den Wendelagen bei der Wischbewegung
so einzustellen, dass sich eine optimale Dämpfung der Geräuschbildung
an den Wendelagen ergibt.
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Wesentlich
bei der Erfindung ist, dass das jeweilige, für die Dämpfung oder Unterdrückung der Geräuschbildung
an den Wendelagen notwendige Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil
durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung des elektrischen
Wischermotors mit einem entsprechenden Sollprofil erreicht wird,
und zwar in Abhängigkeit von
der jeweiligen Drehstellung des Wischermotors, d.h. beispielsweise
in Abhängigkeit
von der Stellung der Ausgangswelle dieses Motors.
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Das
Sollprofil ist dabei, beispielsweise hardwaremäßig, durch eine entsprechende
Schaltung im Wischermotor, bevorzugt aber softwaremäßig durch ein
in einem Speicher einer Motorsteuerung abgelegtes Steuerprogramm
realisiert, sodass durch eine Programmänderung problemlos Änderungen,
Anpassungen und/oder Optimierungen der Motorsteuerung zur Dämpfung oder
Unterdrückung
der Geräuschbildung
an den Wendelagen möglich
sind.
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Wesentliche
Merkmale des Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofils sind u.
a,
- • dass
die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der Drehbewegung des
Wischermotors an der jeweiligen Wendelage nach einem genau definierten
und durch nachfolgend noch näher
beschriebene Parameter spezifizierten Profil abnimmt und nach Einhalten
einer determinierten Stoppzeit wieder zunimmt, und zwar in der Weise, dass
damit ein bestimmter Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf
der Schwenkbewegung des jeweiligen Wischarmes eingeprägt wird,
welcher (Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf) für eine Wischanlage,
beispielsweise für eine
in der 1 dargestellte Wischanlage, ein optimales Geräuschverhalten
aufweist,
- • dass
in der jeweiligen Wendelage eine Stoppzeit mit vorgegebener Länge eingehalten
wird, die insbesondere für
ein Aufstellen der Wischlippe ausreicht,
- • dass
die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverläufe vor und nach Erreichen
der jeweiligen Wendelage durch voneinander unabhängige Parameter bestimmt werden,
beispielsweise so, dass die zeitabhängigen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsänderungen
in einer Änderung der
kinetischen Energie der Wischarme resultieren. Diese zeitliche Änderung
der kinetischen Energie bis zum Erreichen der Wendelage, die Stoppzeit
und die anschließende
zeitliche Änderung
der kinetischen Energie nach der Wendelage bzw. nach dem Richtungswechsel
sind entscheidend für
die Geräuschentwicklung
beim Kippen der Wischlippe (Kippgeräusch), und
- • dass
die Stoppzeit der Bewegung an den Wendelagen in Abhängigkeit
der Massenträgheitsmomente
der bewegten Bauteile, wie Wischarm, Wischblatt usw. einstellbar
ist.
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Bei
der Erfindung wird die Bewegung des Wischermotors und damit auch
die Bewegung des wenigstens einen Wischarmes mit dem wenigstens
einen Wischblatt durch aktive Steuerung und/oder Regelung des Wischermotors
hinsichtlich der Geräuschbildung
an den Wendelagen optimiert. Hierbei besteht insbesondere die Möglichkeit,
das Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil der Drehbewegung
des Wischermotors und damit Geschwindigkeit und die Beschleunigung
der Schwenkbewegung des jeweiligen Wischarmes in beiden Wendelagen
unterschiedlich zu gestalten, um so beispielsweise die durch die
Ausbildung des Getriebes bedingte Bewegungsgeometrie zu berücksichtigen.
Weiterhin besteht bei der Erfindung auch die Möglichkeit, in einer oder aber
in allen Wendelagen das Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil
vor und nach der Wendelage unterschiedlich zu gestalten.
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Durch
die aktive Steuerung und/oder Regelung des Wischermotors besteht
schließlich
die Möglichkeit,
das jeweilige Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofil an den
Wendelagen in Abhängigkeit
von der aktuellen mittleren Geschwindigkeit der Drehbewegung des
Wischermotors bzw. der Schwenkbewegung des wenigstens einen Wischarmes
und/oder von der aktuellen Leistung des Wischermotors zu wählen, um
so beispielsweise die Reibung des Wischgummis auf der Fahrzeugscheibe und
dabei den Zustand der Fahrzeugscheibe (nasse oder trockene Fahrzeugscheibe)
bei der Steuerung des Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofils an
den Wendelagen zu berücksichtigen.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im
Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
schematischer Funktionsdarstellung eine Wischanlage für Fahrzeugfrontscheiben mit
zwei jeweils ein Wischblatt aufweisenden und über ein Koppel- oder Kurbelgetriebe
von einem elektrischen Wischermotor angetriebenen Wischarmen;
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2 in
vereinfachter perspektivischer Darstellung ein Wischblatt zur Verwendung
bei Wischanlagen für
Fahrzeugscheiben, insbesondere für
Fahrzeugfrontscheiben;
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3 in
Positionen a)-c) den Wischgummi eines Wischblattes vor Erreichen
einer Wendeposition oder Wendelage, in dieser Wendelage sowie nach
dem Verlassen der Wendelage der Schwenkbewegung des Wischarmes;
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4 in
den Positionen a)-c) die generelle Bewegung der als Kurbel ausgebildeten
Antriebselemente am Motor sowie an den die Wischarme tragenden Wischwellen
des Koppel- oder Kurbelgetriebes der Wischanlage der 1 bei
einem nicht reversierendem Wischermotor;
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5 u. 6 in
prinzipieller Darstellung den geometrischen Geschwindigkeits-Beschleunigungsverlauf
des Antriebsgliedes eines Wischarmes (Wischwellenkurbel) in Abhängigkeit
von der Drehstellung des Wischermotors bzw. des an diesem vorgesehenen
Antriebsgliedes (Motorkurbel);
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7 die
Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung der Motorkurbel in Abhängigkeit
von der Drehstellung der Motorwelle;
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8 den
zeitlichen Verlauf der Drehgeschwindigkeit/Beschleunigung des nicht
reversierenden Wischermotors;
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9-12 Darstellungen ähnlich den 4-8,
jedoch jeweils bei einem reversierenden Wischermotor, d.h. bei von
dem Wischermotor während
des Wischbetriebes reversierend angetriebenem motorseitigen Antriebsglied
(Motorkurbel).
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In
den Figuren ist 1 eine Wischanlage für Fahrzeugscheiben 2,
insbesondere für
Fahrzeugfrontscheiben. Die Wischanlage 1 umfasst in bekannter
Weise zwei jeweils an einer Wischwelle 3 befestigte Wischarme 4 und 5,
von denen jeder ein Wischblatt 6 trägt. Die Wischblätter 6 sind
bei der dargestellten Ausführungsform
als so genannte flache Wischblätter
ausgebildet und bestehen dabei im Wesentlichen aus dem Wischgummi 7 mit
Wischlippe 7.1, die über
einen Kippsteg 7.1 an den Wischgummi 7 angeformt
ist und zumindest während
des Wischbetriebes angepresst gegen die Fahrzeugscheibe 2 anliegt,
sowie aus zwei Federschienen 8, die an den beiden Enden
des jeweiligen Wischblattes 6 durch nicht dargestellte
Abschlussstücke
sowie auch in der Mitte des jeweiligen Wischblattes 6 durch
einen Adapter mit dem Wischgummi 7 verbunden sind. Der Adapter
dient dabei auch zur Befestigung des Wischblattes 6 an
dem jeweiligen Wischarm 4 bzw. 5, wie dies dem
Fachmann von Wischblättern
bekannt ist.
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Durch
einen in der 1 allgemein mit 9 bezeichneten
Antrieb werden die beiden Wischarme 4 und 5 und
mit diesen die Wischblätter 6 während des Wischvorganges
durch Schwenken um die Achse ihrer Wischwelle 3 über die
Fahrzeugfrontscheibe 2 bzw. über jeweils ein dortiges Wischfeld
hin- und herbewegt und zwar zwischen zwei Umkehr- bzw. Wendelagen,
die für
den in der 1 rechten, beispielsweise der
Fahrerseite des Fahrzeugs zugeordneten, Wischarm 5 und
das dortige Wischblatt 6 mit den unterbrochenen Linien
W1 und W2 angedeutet sind.
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Der
Antrieb 9 umfasst u. a. einen Wischermotor 10 in
Form eines elektronisch steuer- und oder regelbaren Elektromotors
mit Getriebe, dessen Ausgangs- oder Motorwelle 11 mit einem
motorseitigen Antriebselement in Form einer Motorkurbel 10 versehen
ist. Die Motorkurbel 10 ist Bestandteil eines Koppel- oder
Kurbelgetriebes, über
welches die Wischwellen 3 antriebsmäßig mit dem Wischermotor 10 verbunden
sind und welches hierfür
an den Wischerwellen 3 jeweils eine Wischwellen- oder Wischarmkurbel 13 bzw. 14 sowie
Koppelstangen 15 und 16 aufweist, die gelenkig
mit den Kurbeln 10, 13 und 14 verbunden
sind. Das Koppelgetriebe ist dabei beispielsweise so ausgebildet,
dass die Wischarmkurbel 13 (Beifahrerseite) eine Schwenkbewegung von
86° und
die Wischarmkurbel 14 (Fahrerseite) eine Schwenkbewegung
von 82° ausführen, und zwar
jeweils bei einem vollen Umlauf der Motorkurbel 12.
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Die 4 zeigt
in der Position a) generell die umlaufende Dreh- bzw. Rotationsbewegung
der Motorkurbel 12, aus der über das Koppelgetriebe die pendelnde
Bewegung bzw. Schwenkbewegung der Wischwellenkurbeln 13 und 14 und
damit der Wischarme 4 und 5 mit den Wischblättern 6 resultiert.
Die 5 und 6 zeigen weiterhin die geometrische Winkelgeschwindigkeit
bzw. Beschleunigung der fahrerseitigen Wischwellenkurbel 14 und
damit auch des Wischarmes 5 mit dem Wischblatt 6 in
Abhängigkeit von
der Drehstellung der Motorwelle 11 bzw. Motorkurbel 12,
wobei die Winkelgeschwindigkeit bzw. Beschleunigung der Schwenkbewegung
der Wischwellenkurbel 13 einen mit den 5 und 6 zumindest ähnlichen
Verlauf aufweisen.
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Sofern
nicht besondere Maßnahmen
getroffen werden, treten während
des Wischbetriebes an den Wendelagen W1 bzw. W2 Geräusche auf,
die insbesondere bei modernen Fahrzeugen mit ihren hohen Anforderungen
als äußerst störend empfunden
werden. Die Ursachen für
diese Geräuschbildung
sind vielfältig
und resultieren u. a. aus der in der 3 dargestellten
Kippbewegung der Wischlippe 7.1 an den Wendelagen W1 und
W2. In der 3 ist in der Position a) die
Lage der Wischlippe 7.1 bei Annäherung an die Wendelage dargestellt,
d.h. bei der Schwenkbewegung A in die Wendelage ist die Wischlippe 7.1 im
Bereich des Kippsteges 7.2 in eine Schlepplage geschwenkt,
so dass das gegen die Fahrzeugscheibe 2 anliegenden Ende
der Wischlippe 7.1 nachgeführt wird und die Wischlippe 7.1 gegen
eine Schulter 7.3 des Wischgummis 7 anliegt. In der
Wendelage ist die Schwenkbewegung des Wischarmes bzw. der Wischblattes 6 zumindest
kurzzeitig, d.h. für
die Dauer einer determinierten Stoppzeit, unterbrochen. Die Wischlippe 7.1 richtet
sich nun eventuell aufgrund der Eigenelastizität des für den Wischgummi 7 verwendeten
Materials zumindest teilweise auf (Position b der 3).
Ein Aufrichten der Wischlippe erfolgt aber in jedem Fall bei der an
die Stoppzeit anschließenden
Schwenkbewegung des Wischblattes 6 in umgekehrter Richtung,
d.h. beim Verlassen der Wendelage in die entgegen gesetzte Schwenkrichtung
B. Hierbei kippt die Wischlippe 7.1 auch in die entgegen
gesetzte Richtung (Position c der 3) um und
kommt dabei gegen die Wischgummischulter 7.3 zur Anlage
(Position c der 3).
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Dieses
Umkippen und Anschlagen der Wischlippe 7.1 gegen die Wischgummischulter 7.2 ist eine
Quelle für
die an der jeweiligen Wendelage während des Wischbetriebes auftretende
Geräuschbildung.
Weitere Quellen für
diese Geräusche
sind u. a. die aus dem Aufrichtung und Umkippen der Wischlippe 7.1 resultierende
Bewegung des Wischblattes 6 und damit des zugehörigen Wischarmes 4 bzw. 5 senkrecht
zur Oberfläche
der Fahrzeugscheibe 2, Lagerspiele oder Spiele im Antrieb
des jeweiligen Wischarmes usw..
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Es
hat sich gezeigt, dass durch eine entsprechende Steuerung und oder
Regelung der Drehzahl und/oder Beschleunigung des Wischarmmotors 10 die
Geräuschbildung
an den Wendelagen verhindert, zumindest aber erheblich reduziert
werden kann. Hierfür
ist der Wischermotor 10 so ausgeführt, dass dessen Drehzahl und/oder
Leistung sowie die Beschleunigung durch eine elektronische Steuereinrichtung 17 entsprechend
einem mit einem Speicher 17.1 der Steuereinrichtung 17 abgelegten
Programm bzw. Sollprofil gesteuert und/oder geregelt werden können, und
zwar in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der Ausgangswelle 11 bzw. der Motorkurbel 12.
Die Steuereinrichtung 17 ist beispielsweise im Wischermotor 10 integriert
oder als gesondertes Bauteil in einem eigenständigen Gehäuse vorgesehen.
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Die
Steuerung des Wischermotors 10 erfolgt beispielsweise durch
eine Steuerung der diesem Motor zugeführten elektrischen Leistung,
beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation der am Wischermotor 10 anliegenden
Spannung. Hierbei besteht dann auch die Möglichkeit, die Steuerung nach
Art eines Regelkreises auszubilden, d.h. in der Form, dass die von
einer Sensoreinheit am Wischermotor 10 erfasste Drehgeschwindigkeit
und/oder die hieraus ermittelte Beschleunigung als Istwert mit einem
jeweiligen von dem Sollprofil vorgegebenen Sollwert verglichen werden
und die Regelung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung
des Wischermotors dann unter Berücksichtigung
der Abweichung zwischen Sollwert und Istwert erfolgt.
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Dieses
Sollprofil ist entsprechend der 7 zunächst generell
so ausgeführt,
dass die Drehgeschwindigkeit der Motorkurbel 12 kurz vor
Erreichen einer Wendelage W1 bzw. W2 reduziert wird und erst nach
der jeweiligen Wendelage wieder erhöht wird, wie dies in der 7 für den Geschwindigkeitsverlauf 18 bei 18.1 gezeigt
ist.
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Die 8 zeigt
nochmals mehr im Detail den zeitlichen Verlauf der Drehgeschwindigkeit
V und der zugehörigen
Beschleunigung V' (dV/dt)
der Motorkurbel 12 und damit auch der Schwenkbewegung des Wischarmes 5 unmittelbar
vor, während
und unmittelbar nach der jeweiligen Wendelage W1/W2. Der Verlauf
der Geschwindigkeit V und auch der Beschleunigung V' sind im Wesentlichen
parabelförmig,
und zwar derart, dass die Geschwindigkeit V1 und
auch die zugehörige
Beschleunigung V'11 vor Erreichen der Wendelage stetig abnehmen,
dass in der Wendelage W1/W2 über
eine ausreichend große
Stoppzeit TStop keine Bewegung stattfindet,
und dass erst nach Ablauf der Stoppzeit TStop die
Geschwindigkeit V2 und die zugehörige Beschleunigung
V'22 für die Bewegung
der jeweiligen Wischarmkurbel 13 bzw. 14 und damit
des zugehörigen
Wischarmes 4 bzw. 5 in umgekehrter Richtung wieder
stetig zunehmen.
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Im
Detail ist der zeitliche Verlauf der Teilabschnitte der Geschwindigkeit
(nachstehend auch Geschwindigkeitsteilabschnitte) der Drehbewegung
des Wischermotors 10 bzw. der Motorkurbel 12 im
Bereich 18.1 und damit unmittelbar oder im Wesentlichen
unmittelbar vor und nach dem Umkehren der Wischwellenkurbeln 13 und 14,
d.h. unmittelbar oder im Wesentlichen unmittelbar vor und nach der
jeweiligen Wendelage W1/W2 durch das Polynom zweiter Ordnung V =
Vxxt2 + Vxt + Vo oder im Wesentlichen durch
dieses Polynom mit den relevanten Parametern Vxx und
Vx beschrieben, und zwar mit x = 1 für den Geschwindigkeitsteilabschnitt
vor und mit x = 2 für
den Geschwindigkeitsteilabschnitt nach dem Umkehren bzw. nach der
Wendelage. Hierbei sind t die Zeit. Vxx entspricht
der Ableitung der Beschleunigung und bestimmt somit die Änderung
der Beschleunigung unmittelbar vor bzw. nach dem Zeitpunkt des Stillstands
der jeweiligen Wischwellenkurbel 3 bzw. 14 bzw.
vor bzw. nach der Stoppzeit TStop. Durch
gezielte Einflussnahme auf V1 und V11 die Stoppzeit TStop sowie
V2 und V22 lässt sich
das Geräuschverhalten deutlich
verbessern.
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Die
für die
Steuerung des Wischermotors 10 nach dem speziellen Sollprofil
notwendige aktuelle Drehstellung der Motorwelle 11 erhält die Steuereinrichtung 17 beispielsweise
durch eine die aktuelle Drehstellung der Motorwelle 11 erfassende
Sensoreinrichtung.
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Das
Sollprofil zur Steuerung des Wischermotors 10 ist also
so gewählt,
dass sich durch einen optimalen Verlauf der Geschwindigkeit und
Beschleunigung vor und nach der jeweiligen Wendelage und durch Einhaltung
einer optimalen Stoppzeit TStop in der jeweiligen
Wendelage W1/W2 eine Vermeidung oder zumindest optimale Reduzierung
der Geräuschbildung
ergibt, und zwar unter Beibehaltung der Möglichkeit einer hohen Wischleistung,
d.h. unter Beibehaltung der Möglichkeit
einer schnellen Bewegung der Wischarme 4 und 5 außerhalb
der Wendelagen, um auch ungünstigen
Witterungsbedingungen, d.h. insbesondere bei starkem Regen eine
freie Sicht zu gewährleisten.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass der Wischermotor die Motorkurbel 12 während des
Wischbetriebes in einer Richtung umlaufend antreibt, d.h. der Wischermotor 10 nicht
reversierend ausgebildet ist. Die 9 zeigt
in einer Darstellung ähnlich 4 die
Bewegung der Motorkurbel 12 und die hieraus resultierenden
Bewegungen der Wischarmkurbeln 13 und 14 und damit
der Wischarme 4 bzw. 5 mit den Wischblättern 6 bei
einem reversierenden Wischermotor 10, d.h. bei einem Wischermotor,
der für
einen richtungswechselnden bzw. reversierenden Antrieb der Welle 11 und
damit der Motorkurbel 12 ausgebildet ist.
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Während bei
der im Wischbetrieb stets nur in einer Richtung umlaufenden Motorkurbel 12 die
in der 5 dargestellte Winkelgeschwindigkeit der Schwenkbewegung
der Wischarmkurbel 14 in Abhängigkeit von der Drehstellung
der Welle 11 einen etwa sinusähnlichen Verlauf aufweist,
weist diese Winkelgeschwindigkeit bei reversierend angetriebener
Motorkurbel 12 den in der 10 wiedergegebenen
Verlauf, der in etwa der ersten Halbwelle des Verlaufs der 5 entspricht.
Die Wendelagen sind in diesem Diagramm wiederum mit W1 und W2 angegeben.
Bei einer vollen Schwenkbewegung aus der Wendelage W1 in die Wendelage
W2 und zurück
in die Wendelage W1 durchläuft
die Winkelgeschwindigkeit die dargestellte Kurve zunächst in
der einen Richtung entsprechend dem Pfeil A und dann in entgegen
gesetzter Richtung entsprechend dem Pfeil B.
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In
der 11 ist mit den Kurven 19 und 20 die
Drehgeschwindigkeit des reversierenden Wischermotors 10 bzw.
der Motorwelle 11 wiederum in Abhängigkeit von der Drehstellung
dieser Welle angegeben, wobei die Kurve 19 den Geschwindigkeitsverlauf
bei der Bewegung von der Wendelage W1 in die Wendelage W2 und die
Kurve 20 den Geschwindigkeitsverlauf bei der Bewegung aus
der Wendelage W2 in die Wendelage W1 wiedergeben. Auch bei dieser
Ausführungsform
wird die Geschwindigkeit des Wischermotors 10 bzw. dessen
Leistung sowie die Beschleunigung an den Wendelagen durch die Steuereinrichtung 17 mit
dem im Speicher 17.1 abgelegten Steuerprogramm bzw. Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsprofil so gesteuert, dass sich selbst bei in
der höchsten
Leistungsstufe betriebener Wischeranlage eine Vermeidung, zumindest
aber eine erhebliche Reduzierung der Geräuschbildung an den Wendelagen
W1 und W2 ergibt.
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Die 12 zeigt
nochmals im Detail den zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit bzw.
der Beschleunigung der Motorwelle 11 unmittelbar vor, während und
unmittelbar nach der jeweiligen Wendelage. Auch bei dieser Ausführungsform
ist das Sollprofil so gewählt,
dass sich die Geschwindigkeit vor Erreichen der Wendelage stetig
dem Wert Null annähert,
dass in der jeweiligen Wendelage die Bewegung für eine ausreichend große Stoppzeit
TStop unterbrochen ist, und dass erst nach
Ablauf dieser Stoppzeit TStop die Bewegung
in umgekehrter Richtung mit stetig ansteigender Geschwindigkeit
derart zunimmt, dass das Geräuschverhalten
an den Wendelagen deutlich verbessert bzw. die Geräuschbildung
an den Wendelagen W1 und W2 vermieden, zumindest aber optimal reduziert
wird.
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Im
Detail ist der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeitsteilabschnitte
der Dreh- oder Pendelbewegung des Wischermotors 10 bzw.
der Motorkurbel 12 im Bereich 19.1/20.1 und
damit unmittelbar oder im Wesentlichen unmittelbar vor und nach
dem Umkehren der Wischwellenkurbeln 13 und 14,
d.h. unmittelbar oder im Wesentlichen unmittelbar vor und nach der
jeweiligen Wendelage W1/W2 wiederum durch das Polynom zweiter Ordnung
V = Vxxt2 + Vxt + Vo oder im Wesentlichen
durch dieses Polynom mit den relevanten Parametern Vxx und
Vx bestimmt, und zwar mit x = 1 für den Geschwindigkeitsteilabschnitt vor
und mit x = 2 für
den Geschwindigkeitsteilabschnitt nach dem Umkehren bzw. nach der
Wendelage. Hierbei ist t die Zeit. Vxx der
Ableitung der Beschleunigung und bestimmt somit die Änderung
der Beschleunigung unmittelbar vor bzw. nach dem Zeitpunkt des Stillstands
der jeweiligen Wischwellenkurbel 3 bzw. 14 bzw.
vor bzw. nach der Stoppzeit TStop. Durch gezielte
Einflussnahme auf V1 und V11 die Stoppzeit
TStop sowie V2 und
V22 lässt
sich das Geräuschverhalten
deutlich verbessern.
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Vorstehend
wurde davon ausgegangen, dass die Wischarme 4 und 5 der
Wischanlage durch einen einzigen Wischermotor über ein Kurbel- oder Koppelgetriebe
angetrieben werden. Grundsätzlich besteht
auch die Möglichkeit,
für jeden
Wischarm 4 bzw. 5 einen eigenen und individuell
gesteuerten Wischermotor 10 vorzusehen. Auch in diesem
Fall erfolgt durch die Steuereinrichtung 17 oder eine andere Steuereinrichtung
eine Steuerung und/oder Regelung der Geschwindigkeit und/oder Leistung
sowie der Beschleunigung des jeweiligen Wischermotors nach einem
optimierten Sollprofil in der Weise, dass eine Geräuschbildung
an den Wendelagen der Wischarmbewegung vermieden oder zumindest
weitestgehend vermieden ist.
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Die
Erfindung, die in ihrer allgemeinsten Form in einer bewussten, steuernden
und/oder regelnden Einflussname auf die Geschwindigkeit und/oder
Leistung sowie Beschleunigung des jeweiligen Wischermotors nach
einem Steuerprogramm oder Sollprofil besteht, welches hinsichtlich
einer Vermeidung oder zumindest Reduzierung der Geräuschbildung
an den Wendelagen optimiert ist, weist erhebliche Vorteile auf.
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Ein
wesentlicher Vorteil besteht darin, dass an wenigstens einer Wendelage
aber auch an allen Wendelagen eine optimale Geräuschreduzierung erreichbar
ist und dass es hierbei insbesondere auch möglich ist, durch entsprechende
Ansteuerung des Wischermotors das Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofil
für beide
Wendelagen unterschiedlich zu gestalten.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
das den jeweiligen Wischermotor steuernde und/oder regelnde Sollprofil
so zu wählen,
dass das daraus resultierende Geschwindigkeits-Beschleunigungsprofil
vor einer Wendelage und nach einer Wendelage durch voneinander unabhängige Parameter
bestimmt wird, um so beispielsweise unterschiedlichen Ursachen der
Geräuschbildung
an den Wendelagen optimal Rechnung tragen zu können, und zwar wiederum unter
dem Gesichtspunkt einer möglichst
optimalen Geräuschreduzierung
selbst bei mit hoher Leistung betriebener Wischanlage.
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Ein
weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass
durch entsprechende Parametrierung die Steuerung und/oder Regelung
des Wischermotors, d.h. durch entsprechende Wahl des Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsprofils und der Stoppzeiten, eine Anpassung an
die konstruktiven Parameter einer Wischanlage, d.h. beispielsweise
an die Bewegungsgeometrie oder an andere physikalischen Eigenschaften
eines Getriebes der Wischanlage möglich ist, insbesondere auch
in der Weise, dass sich jeweils in beiden Wendelagen die angestrebte
optimale Reduzierung der Geräuschbildung
ergibt.
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Die
für die
Steuerung und/oder Regelung gewählten
Werte oder Parameter lassen sich softwaremäßig leicht ändern, sodass beispielsweise
bei konstruktiven Änderungen
einer Wischanlage, z.B. bei einer Änderung der Form und/oder Größe und/oder des
Materials der Wischblätter
bzw. des Wischgummis eine Anpassung für eine optimale Reduzierung der
Geräuschbildung
problemlos möglich
ist.
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Unabhängig von
der Ausbildung der Wischanlage im Detail sind das Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsprofil also so gewählt, dass die Geschwindigkeit
und die Beschleunigung der Drehbewegung des Wischermotors an der
jeweiligen Wendelage nach einem genau definierten und durch nachfolgend
noch näher
beschriebene Profil abnimmt und nach Einhalten einer determinierten Stoppzeit
wieder zunimmt, und zwar in der Weise, dass sich damit für die Schwenkbewegung
des jeweiligen Wischarmes ein Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf
ergibt, der zu einem optimalen Geräuschverhalten bei einer Wischanlage,
beispielsweise bei der Wischanlage der 1 führt. Unabhängig von
der Ausbildung der Wischanlage ist der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeitsteilabschnitte
der Drehbewegung des Wischermotors 10 vor und nach dem
Umkehren der Wischwellenkurbel bzw. vor und nach der jeweiligen
Wendelage W1/W2 durch das Polynom zweiter Ordnung V = Vxxt2 + Vxt + Vo oder im Wesentlichen durch dieses Polynom
mit den relevanten Parametern Vxx Vx beschrieben, und zwar mit x = 1 für den Geschwindigkeitsteilabschnitt
vor und mit x = 2 für
den Geschwindigkeitsteilabschnitt nach dem Umkehren bzw. nach der
Wendelage. Hierbei ist t die Zeit. Vxx der
Ableitung der Beschleunigung und bestimmt somit die Änderung
der Beschleunigung unmittelbar vor bzw. nach dem Zeitpunkt des Stillstands der
jeweiligen Wischwellenkurbel 3 bzw. 14 bzw. vor bzw.
nach der Stoppzeit TStop. Durch gezielte
Einflussnahme auf V1 und V11 die
Stoppzeit TStop sowie V2 und
V22 lässt
sich das Geräuschverhalten
deutlich verbessern.
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Die
Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschreiben,
es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich sind,
ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke verlassen
wird. So wurde bei der Beschreibung davon ausgegangen, dass die
Wischblätter 6 flache
Wischblätter
sind. Selbstverständlich
können
auch Wischblätter
anderer Art, insbesondere Wischblätter traditioneller Art verwendet
werden.
-
- 1
- Wischanlage
- 2
- Fahrzeugfrontscheibe
- 3
- Wischwelle
- 4,
5
- Wischarm
- 6
- Wischblatt
- 7
- Wischgummi
- 7.1
- Wischlippe
- 8
- Federschiene
- 9
- Antrieb
- 10
- Wischermotor
- 11
- Motorwelle
- 12
- Motorantriebsglied
bzw. Motorkurbel
- 13,
14
- Wischwellenantriebsglied
bzw. Wischwellenkurbel
- 15,
16
- Koppelstange
- 17
- elektronische
Steuereinrichtung
- 71
- Speicher
- 18
- Verlauf
der Winkel- oder Drehgeschwindigkeit V der Motorwelle in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der Motorwelle
- 18.1
- Steuerbereich
mit reduzierter und wieder ansteigender Drehgeschwindigkeit bzw.
Beschleunigung für
Geräuschdämpfung oder
-unterdrückung;
- 19,
20
- Verlauf
der Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit V der Motorwelle in Abhängigkeit
von der Drehstellung dieser Welle;
- 19.1,
20.1
- Steuerbereich
mit reduzierter und wieder ansteigender Drehgeschwindigkeit bzw.
Beschleunigung für
Geräuschdämpfung oder
Geräuschunterdrückung.
- A,
B
- Bewegungsrichtung
des Wischblattes 6
- W1,
W2
- Wendelage
oder Wendeposition des Wischarmes 4/5 bzw. Wischblattes 6