DE102006050659A1

DE102006050659A1 - Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Wischarmes einer Wischanlage für Fahrzeugscheiben

Info

Publication number: DE102006050659A1
Application number: DE102006050659A
Authority: DE
Inventors: Rainer Siedler; Harald Kapitza
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2008-04-30
Also published as: WO2008049536A1

Abstract

Verfahren zum Steuern der Bewegung wenigstens eines zumindest ein Wischblatt tragenden Wischarmes einer Wischanlage für Fahrzeugscheiben mit einem Wischerantrieb, mit dem der wenigstens eine Wischarm während eines Wischbetriebes zwischen wenigstens zwei Umkehr- oder Wendelagen hin- und herbewegt wird und der wenigstens einen elektrischen Wischermotor aufweist, wobei die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Wischermotors an wenigstens einer Wendelage zur Wendegeräuschdämpfung oder Wendegeräuschunterdrückung elektronisch einem Sollprofil entsprechend gesteuert und/oder geregelt wird.

Description

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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;
2 in vereinfachter perspektivischer Darstellung ein Wischblatt zur Verwendung bei Wischanlagen für Fahrzeugscheiben, insbesondere für Fahrzeugfrontscheiben;
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;
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;
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);
7 die Winkelgeschwindigkeit der Drehbewegung der Motorkurbel in Abhängigkeit von der Drehstellung der Motorwelle;
8 den zeitlichen Verlauf der Drehgeschwindigkeit/Beschleunigung des nicht reversierenden Wischermotors;
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).
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.
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.
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.
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.
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).
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..
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.
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.
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.
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 T_Stop keine Bewegung stattfindet, und dass erst nach Ablauf der Stoppzeit T_Stop 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.
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 = V_xxt² + V_xt + V_o oder im Wesentlichen durch dieses Polynom mit den relevanten Parametern V_xx und V_x 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. V_xx 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 T_Stop. Durch gezielte Einflussnahme auf V₁ und V₁₁ die Stoppzeit T_Stop sowie V₂ und V₂₂ lässt sich das Geräuschverhalten deutlich verbessern.
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.
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 T_Stop 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.
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.
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.
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.
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 T_Stop unterbrochen ist, und dass erst nach Ablauf dieser Stoppzeit T_Stop 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.
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 = V_xxt² + V_xt + V_o oder im Wesentlichen durch dieses Polynom mit den relevanten Parametern V_xx und V_x 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. V_xx 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 T_Stop. Durch gezielte Einflussnahme auf V₁ und V₁₁ die Stoppzeit T_Stop sowie V₂ und V₂₂ lässt sich das Geräuschverhalten deutlich verbessern.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 = V_xxt² + V_xt + V_o oder im Wesentlichen durch dieses Polynom mit den relevanten Parametern V_xx V_x 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. V_xx 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 T_Stop. Durch gezielte Einflussnahme auf V₁ und V₁₁ die Stoppzeit T_Stop sowie V₂ und V₂₂ lässt sich das Geräuschverhalten deutlich verbessern.
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

Claims

Verfahren zum Steuern der Bewegung wenigstens eines zumindest ein Wischblatt (6) tragenden Wischarmes (4, 5) einer Wischanlage (1) für Fahrzeugscheiben (2) mit einem Wischerantrieb (9, 10), mit dem der wenigstens eine Wischarm (4, 5) während eines Wischbetriebes zwischen wenigstens zwei Umkehr- oder Wendelagen (W1, W2) hin und her bewegt wird und der wenigstens einen elektrischen Wischermotor (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Wischermotors (10) an wenigstens einer Wendelage (W1, W2) zur Wendegeräuschdämfung oder Wendegeräuschunterunterdrückung elektronisch einem Sollprofil entsprechend gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollprofil ein Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofil der Drehbewegung des Wischermotors (10) bzw. der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) bzw. des wenigstens einen Wischblattes (6) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Wischermotors (10) an allen Wendelagen (W1, W2) zur Wendegeräuschdämfung oder Wendegeräuschunterdrückung elektronisch einem Sollprofil entsprechend gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wischermotor (10) zugeführte Leistung an der wenigstens einen Wendelage gesteuert und/oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung und/oder Regelung des Wischermotors (10) nach einem softwaremäßig oder hardwaremäßig abgelegten Sollprofil, vorzugsweise nach einem im Wischermotor (10) oder in einer zugeordneten Steuereinrichtung (17) softwaremäßig oder hardwaremäßig abgelegten Sollprofil, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollprofil an den Wendelagen (W1, W2) und/oder vor und nach der jeweiligen Wendelage (W1, W2) durch voneinander unabhängige Parameter bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sollprofil derart gewählt ist, dass die Geschwindigkeit des Wischermotors und/oder die Geschwindigkeit der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) und/oder des wenigstens einen Wischblattes (6) in einem Steuerbereich (18.1; 19.1, 20.1) vor Erreichen einer Wendelage stetig abnehmen und/oder nach dem Verlassen der Wendelage stetig zunehmen und dass in der Wendelage eine Stoppzeit vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wischermotor (10) derart gesteuert und oder geregelt ist, dass der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeitsteilabschnitte der Drehbewegung des Wischermotors (10) vor und nach der Wendelage dem Polynom zweiter Ordnung V = V_xxt² + V_xt + V_o mit den Parametern V_xx oder V_x im Wesentlichen diesem Polynom entspricht, und zwar mit x = 1 für den Geschwindigkeitsteilabschnitt vor, und mit x = 2 für den Geschwindigkeitsteilabschnitt nach der Wendelage (W1, W2), wobei t die Zeit ist und V_xx Ableitung der Beschleunigung entspricht und damit die Änderung der Beschleunigung unmittelbar vor bzw. nach dem Zeitpunkt eines Stillstands des wenigstens einen Wischarms (4, 5) oder Wischblatts (6) in der Wendelage (W1, W2) bestimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem nicht reversierenden und über ein Koppelgetriebe (13, 14, 15, 16) antriebsmäßig mit dem wenigstens einen Wischarm (4, 5) verbundenen Wischermotor (10) das Sollprofil so gewählt ist, dass der Steuerbereich (18.1), in dem an der Wendelage (W1, W2) die gesteuerte und/oder geregelte Änderung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Wischermotors (10) bzw. der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) bzw. Wischblattes (6) sowie evtl. in einer Stoppzeit (T_Stopp) ein Stoppen des Wischermotors (10) bzw. der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) bzw. Wischblattes (6) erfolgen, kleiner als 6 % einer vollen Umdrehung des Wischermotor (10) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem reversierenden antriebsmäßig mit dem wenigstens einen Wischarm (4, 5) verbundenen Wischermotor (10) das Sollprofil so gewählt ist, dass der Steuerbereich (19.1, 20.1), in dem an der Wendelage (W1, W2) die gesteuerte und/oder geregelte Änderung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Wischermotors (10) bzw. der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) bzw. Wischblattes (6) sowie evtl. in einer Stoppzeit (T_Stopp) ein Stoppen des Wischermotors (10) bzw. der Bewegung des wenigstens einen Wischarmes (4, 5) bzw. Wischblattes (6) erfolgen, kleiner als 9 % einer vollen Periode der reversierenden Drehbewegung des Wischermotors (10) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht reversierenden Wischermotor das Sollprofil derart gewählt ist, dass die Drehgeschwindigkeit des Wischermotors (10) an wenigstens einer Wendelage (W1, W2) maximal 70 % der Drehgeschwindigkeit des Wischermotors (10) außerhalb der Wendelage (W1, W2) bzw. außerhalb des Steuer- und/oder Regelbereichs (18.1) beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Drehgeschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Wischermotors (10) unter Berücksichtigung des Sollprofils gesteuert und/oder geregelt werden.