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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Wischersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 zur drahtlosen Energieversorgung eines Wischersystems eines Fahrzeugs, wie der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 10 2012 003 673 A1 bekannt.
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Die
DE 100 48 033 A1 beschreibt eine Reinigungsanlage für die Scheibe eines Scheinwerfers eines Kraftfahrzeugs, die einen Sensor zur Erfassung des Verschmutzungsgrads der Scheibe aufweist. Hier wird der elektrische Strom für den Betrieb des Sensors induktiv und auch die Sensorsignale über zwei Spulen übertragen.
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Die
DE 10 2013 224 001 A1 beschreibt eine Scheibenwischvorrichtung die eine Kameraeinheit mit einer Kamera umfasst. Dabei kann die Stromversorgung für die Kamera auch als induktive Stromversorgung durch die Heckscheibe mittels eines induktiven Energiesenders und eines induktiven Energieempfängers erfolgen.
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Die
DE 10 2005 032 698 A1 beschreibt einen Scheibenwischer, der mittels elektrischer Beheizung erwärmt werden kann, wobei die Energie mittels kontaktloser Übertragung zu dem Scheibenwischer gelangt.
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HINTERGRUND
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Wischersysteme für Kraftfahrzeuge sind so konstruiert, dass sie mit einem hohen Maß an Leistung und Zuverlässigkeit arbeiten. Das Wischersystem sorgt dafür, dass die Frontwindschutzscheibe und bei einigen Installationen die Heckwindschutzscheibe frei von Wasser, Eis und Schnee sind, die bei schlechten Fahrbedingungen auftreten können.
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Den Wischersystemen gemeinsam sind ein oder mehrere motorbetriebene Wischerarme, die mit Wischerelementen oder Wischerblättern ausgestattet sind. Die Wischerarme werden durch den Wischermotor angetrieben, um sich in einem vorbestimmten Muster zu bewegen, sodass die Wischerblätter die Windschutzscheiben- oder Heckscheibenoberfläche reinigen.
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Der Wischermotor benötigt zum Betrieb elektrische Energie. Bei bestehenden Implementierungen benötigt der Wischermotor eine direkte elektrische Verbindung/Signalverbindung, die von einem Kabelbaum bereitgestellt wird. Für alle Wischersysteme erschwert die Notwendigkeit, den Wischermotor mit elektrischer Energie zu versorgen, den Entwurf/die Verpackung und die Installationsverfahren. Die Bereitstellung eines Kabelbaums an einem Heckscheibenwischermotor ist besonders schwierig und erfordert häufig Durchgangstüllen, um den Kabelbaum durch Karosseriebleche zu verlegen und außerdem eine Verdrahtung auf der freiliegenden „nassen“ Seite der Fahrzeugkarosseriebleche bereitzustellen. Komplizierte Verkabelungsanordnungen führen oft zu reduzierter Zuverlässigkeit und erhöhten Garantieproblemen.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, Wischersysteme bereitzustellen, die die Verbindung des Wischermotors mit den elektrischen Systemen des Fahrzeugs vereinfachen. Es ist ferner wünschenswert, Fahrzeuge zur Verfügung zu stellen, die solche Wischersysteme enthalten. Ferner werden weitere wünschenswerte Funktionen und Merkmale aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, sowie dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dementsprechend werden erfindungsgemäß ein Wischersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen.
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Scheibenwischersysteme enthalten Scheibenwischermotoren, die mit einer drahtlosen Schnittstelle versehen sind, um elektrische Leistungs- und Steuersignale an den Scheibenwischermotor gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen. Somit wird eine direkte elektrische Verbindung/Signalleitungsverbindung zum Wischermotor eliminiert.
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In einer anderen exemplarischen Ausführungsform ist ein drahtloser Sender innerhalb eines ersten Karosserieabschnitts eines Fahrzeugs vorgesehen, und ein drahtloser Empfänger und ein Scheibenwischermotor sind in einem zweiten Karosserieabschnitt des Fahrzeugs vorgesehen. Der zweite Karosserieabschnitt kann relativ zum ersten Karosserieabschnitt, wie zum Beispiel einer Heckklappe, das sich relativ zu einer Karosserieöffnung des ersten Karosserieabschnitts bewegt, beweglich sein.
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In einem weiteren Beispiel, ist ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug beinhaltet ein Wischersystem das einen Wischermotor beinhaltet. Der Wischermotor ist mit einer Funkschnittstelle versehen, um dem Wischermotor elektrische Leistungs- und Steuersignale zu liefern.
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In einem anderen Beispiel wird ein Wischersystem bereitgestellt, das schwierige verdrahtete Stromverbindungen eliminiert, wodurch eine verbesserte Heckscheibenwischerladung während der Fahrzeugmontage ermöglicht. Solche Wischersysteme können ferner das Erfordernis von Tüllen und anderen wasserdichten Verbindern beseitigen, um Kabel zwischen einer Heckklappe und einem Haubenabschnitt einer Karosserieöffnung zu leiten.
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Figurenliste
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Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:
- 1 ist eine schematische Darstellung eines Wischersystems eines Fahrzeugs gemäß einer ersten hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform;
- 2 ist eine schematische Darstellung eines Wischersystems eines Fahrzeugs gemäß einer zweiten hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform;
- 3 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines drahtlosen Senders/Empfängers, der in einem Wischersystem verwendet werden kann, wie in 1 und 2 dargestellt; und
- 4 ist ein Funktionsblockdiagramm eines drahtlosen Senders/Empfängers, der in einem Wischersystem verwendet werden kann, wie in 1 und 2 dargestellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Bereich, Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen. Der hierin verwendete Begriff „System“ oder „Modul“ kann sich auf alle Kombinationen oder Sammlungen mechanischer oder elektrischer Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronischer Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in allen Kombinationen beziehen, unter anderem einschließlich einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, eines Prozessors (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und eines Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
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Erfindungsgemäße Ausführungen können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl der Kombinationen oder Sammlungen mechanischer oder elektrischer Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Eine Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise verschiedene Kombinationen mechanischer oder elektrischer Komponenten, z. B. Wischerarme, Wischerelemente/Wischerblätter, Motorhalterungen, Karosseriekomponenten Glass und elektrische Komponenten, z. B. Wischermotoren, integrierte Schaltkreiskomponenten, Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen einsetzen, die eine Vielzahl von mehreren Funktionen unter der Steuerung eines oder mehrerer Mikroprozessoren oder anderer Steuervorrichtungen durchführen können. Zudem werden Fachleute erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl von mechanischen oder elektronischen Systemen ausgeführt werden können und/oder dass das hierin beschriebene Fahrzeugsystem lediglich eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung ist.
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Der Kürze halber sind konventionelle Komponenten und Techniken und weitere funktionale Aspekten der Systeme (und die einzelnen Bedienelemente der Systeme) hierin vielleicht nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sollte beachtet werden, dass viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen in einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden sein können.
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Unter Bezugnahme auf 1 weist ein Fahrzeug 10, einen Karosserieabschnitt 12 mit einer hinteren Karosserieöffnung 14 auf, die von einem transparenten Karosserieelement, z. B. Heckscheibe 16, umschlossen ist. Während die hierin beschriebenen Ausführungsformen im Zusammenhang mit einer hinteren Karosserieöffnung und einem hinteren Scheibenwischersystem dargestellt werden, können die Ausführungsformen für ein Scheibenwischersystem, ein Scheinwerferwischersystem oder andere Wischersysteme, die zur Verwendung in einem Fahrzeug geeignet sind, angepasst werden.
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Während bezeichnete Heckscheibe 16, wird der Fachmann begrüßen, dass die Heckscheibe 16 aus Glas, Lexan®, Polycarbonat oder anderem geeigneten im Wesentlichen optisch transparenten Material bestehen kann. Die Heckscheibe 16 kann innerhalb der Öffnung 14 fixiert sein, oder alternativ kann die Heckscheibe 16 zum Beispiel durch Scharniere (nicht dargestellt) befestigt sein, die sich relativ zu der Öffnung 14 zwischen einer offenen Position (nicht dargestellt) und einer geschlossenen Position bewegen. Weiterhin kann, während die Heckscheibe 16 als eine Öffnung 14 der Karosserie umschließend beschrieben ist, die Öffnung 14 durch eine bewegliche Karosserieplatte, wie eine Heckklappe (in der Ausführungsform von 1 nicht dargestellt) eingeschlossen werden und die Heckscheibe 16 kann eine Öffnung innerhalb der Heckklappe umschließen. Innerhalb der Heckklappe kann die Heckscheibe 16 fest oder beweglich sein.
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An der Heckscheibe 16 ist ein Wischermotor 18 mit einer Antriebswelle 20 befestigt, die sich durch eine Öffnung 22 erstreckt, die durch eine Tülle 24 in einer von mehreren bekannten Arten abgedichtet ist. Der Wischermotor 18 kann mit der Heckscheibe 16 verbunden sein oder anderweitig an der Heckscheibe 16 befestigt sein, beispielsweise durch mechanische Befestigungsmittel, oder kann an einer Platte befestigt sein, die dann an der Heckscheibe 16 befestigt wird. Auf diese Weise kann der Scheibenwischermotor an der Heckscheibe 16 in jeglicher geeigneten Weise befestigt werden, wobei verschiedene Methoden bekannt sind. Ein Wischerarm 26 ist an der Antriebswelle 20 zur Bewegung mit dieser befestigt, um ein Wischen der Heckscheibe 16 bei Betätigung des Wischermotors 18 zu bewirken.
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Der Wischermotor 18 enthält einen drahtlosen Sender-Empfänger 28, der über Strom-, Masse- und Signalverbindungen (nicht dargestellt) in 1 mit dem Wischermotor 18 verbunden ist. Der Sender-Empfänger 28 kann einteilig mit dem Wischermotor 18 ausgebildet sein, der in einem gemeinsamen Gehäuse mit dem Wischermotor 18 enthalten ist, oder kann ein separates Bauteil oder Modul sein, das am Wischermotor 19 befestigt ist. Der Wischermotor 18 und der Sender-Empfänger 28 können, nachdem sie an der Heckscheibe 16 befestigt sind, von einer Verkleidung umschlossen werden.
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Innerhalb der Öffnung 14 der Karosserie 12 ist eine Kopfplatte 30 mit einer Öffnung 32 ausgebildet, in der ein drahtloser Sender-Empfänger 34 befestigt ist, der zum Sender-Empfänger 28 komplementär ist. Der Sender-Empfänger 34 ist über einen Kabelbaum 42, der innerhalb der Kopfplatte 30 verlegt ist, mit Anschlüssen für Leistung 36, Masse 38 und Signal 40 versehen. Der Sender-Empfänger 34 kann innerhalb einer Öffnung 32 über mechanische Befestigungselemente (Gewinde, Nieten, Klammern und dergleichen), Kleben oder durch beliebige geeignete Mittel befestigt sein. Während der Sender-Empfänger 34 selbst in der Öffnung 32 angeordnet gezeigt ist, kann der Sender-Empfänger 34 zusätzlich auf einer Oberfläche der Platte 30 angeordnet sein und der Kabelbaum 42 wird durch die Öffnung 32 geführt. Ferner kann der Sender-Empfänger 34 alternativ an einer Oberfläche der Platte 30 befestigt werden, wodurch die Notwendigkeit für die Öffnung 32 vollständig beseitigt wird, wobei der Sender-Empfänger 34 vorteilhafterweise vor rauen Umgebungen geschützt gehalten wird und die durch Plattenöffnungen verlegten Kabel oder Komponenten eliminiert werden.
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Die Wischermotor-Implementierung, die in 1 dargestellt ist, ermöglicht eine drahtlose Kommunikation von Leistungs- und Steuersignalen von der Karosserie 12 zum Wischermotor 18 ohne eine Drahtverbindung von der Karosserie 12 zum Wischermotor 18, wobei vorteilhafterweise die Notwendigkeit des Drahtdurchgangs und der Verlegung in freiliegenden Bereichen der Karosserie 12 zum Wischermotor 18 eliminiert wird.
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2 veranschaulicht eine alternative Implementierung, bei der eine Heckklappenplatte 50 die Öffnung 14 über ein Scharnier 52 umschließt, das ein Öffnen und Schließen der Heckklappe 50 ermöglicht. Die Heckklappenplatte 50 beinhaltet einen durch die innere Kopfplatte 56 und äußere Kopfplatte 58 gebildeten Kopfabschnitt 54. Die Heckklappenplatte 50 ist ferner so ausgebildet, dass sie eine Öffnung 60 beinhaltet, die von der Heckscheibe 16 umschlossen ist, die fest oder beweglich sein kann.
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Der Wischermotor 18 ist in einem offenen Abschnitt 62 angebracht, der von der inneren Kopfplatte 56 und der äußeren Kopfplatte 58 gebildet wird. Der Wischermotor 18 kann auf jede geeignete Weise befestigt werden, beispielsweise durch mechanische Befestigungsmittel, Kleben und dergleichen. Der Sender-Empfänger 28 ist vom Scheibenwischermotor 18 getrennt gezeigt und mit dem Scheibenwischermotor 18 über eine Kabelverbindung 64 verbunden, die Anschlüsse für Leistung, Masse und Signal enthält. Der Sender-Empfänger 28 ist im offenen Abschnitt 62 separat angebracht, sodass der Sender-Empfänger 28 mit der Heckklappe 50 in der geschlossenen Position (wie in 2 dargestellt) dicht angrenzend am Sender-Empfänger 34 positioniert ist. Wie weiter in 2 gezeigt, ist der Sender-Empfänger 34 an der Oberfläche 40 befestigt. Der Sender-Empfänger 28 ist an einer Oberfläche 74 der inneren Kopfplatte 56 befestigt.
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Die Sender-Empfänger 28 und 34 sind so angeordnet, dass sie in unmittelbarer Nähe angeordnet sind, um eine drahtlose kapazitive Kopplung (elektrostatische Induktion) zwischen Metallelektroden (nicht dargestellt) oder induktive Kopplung (elektromagnetische Induktion) zwischen Windungen des Drahts (nicht dargestellt) innerhalb der Sender-Empfänger 28 und 34 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann elektrische Leistung vom Sender-Empfänger 34 an das Sender-Empfänger 28 übertragen werden, um den Wischermotor 18 zu erregen. Die Anordnung des Sender-Empfängers 28 und 34 kann im Wesentlichen eine offene Schleife sein, da der Sender-Empfänger 28, wenn er mit Strom versorgt wird, Leistung an den Sender-Empfänger 34 anlegt, der den Wischermotor 18 erregt, jedoch keine Daten- oder Signalanzeige liefert, dass der Wischermotor 18 erregt ist und arbeitet. Alternativ können die Sender-Empfänger 28 und 34 konfiguriert sein, um Daten zu übermitteln, die für den Betrieb des Wischermotors 18 bei Erregung desselben kennzeichnend sind.
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3 zeigt eine exemplarische Anordnung der Sender-Empfänger 28 und 34, die eine induktive Kopplung verwenden. Der Sender-Empfänger 34 enthält einen Signalgenerator 80, der auf ein Eingangssignal 82 anspricht, um ein Ansteuersignal an eine Primärspule 84 zu koppeln. Der Sender-Empfänger 28 umfasst eine mit einem Transformator/Gleichrichter 88 verbundene Sekundärspule 86, die gekoppelt ist, um eine Last 90, beispielsweise den Wischermotor 18, mit elektrischer Energie zu versorgen.
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In einer exemplarischen Implementierung kann die Kopplung auf der magnetischen Ebene bei einer geeigneten Frequenz und beispielsweise bei einer Frequenz von 13,56 MHz durchgeführt werden. Zur Übertragung eines Bits der Daten von Sender-Empfänger 34 an Sender-Empfänger 28, kann eine Phase des Eingangssignals 82 verschoben werden. Die Phasenverschiebung wird dann durch den Sender-Empfänger 28 als 1 oder 0 Bit Daten erkannt. Innerhalb des Sender-Empfängers 28 kann die Lastimpedanz verschoben werden. Die Verschiebung der Lastimpedanz kann innerhalb des Sender-Empfänger 34 erfasst werden, zum Beispiel als eine Phasenverschiebungsreflexion in der Primärspule 84, wodurch effektiv eine Fähigkeit zur Verfügung gestellt wird, ein 1 oder 0 Bit von Daten zu übertragen.
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Die Funktionsblockdiagrammanordnung gemäß 4 der Sender-Empfänger 28 und 34 veranschaulicht weiter, wie die Sender-Empfänger 28 und 34 angeordnet sein können, um über ein einzelnes Bit hinausgehende Daten, wie Steuersignale, von der Karosserie 12 an den Wischermotor 18 und Statussignale vom Wischermotor 18 an die Karosserie 12 zu kommunizieren.
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Wie dargestellt, kann der Sender-Empfänger 34 auf der Karosserie 12 so konfiguriert sein, dass er einen Signalprozessor 92 beinhaltet, der betriebsmäßig mit einem Sende-/Empfangselement 94 gekoppelt ist, das die Spule 84 und einen Transformator und einen Signalgenerator/Signaldetektor (nicht dargestellt) beinhaltet. Der dem Wischermotor 18 zugeordnete Sender-Empfänger 28 kann in ähnlicher Weise konfiguriert sein, um ein Sende-/Empfangselement 96 zu beinhalten, das die Spule 86 operativ mit einem Signaldetektor/-generator und einem Transformator (nicht dargestellt) verbindet, die mit einem Signalprozessor 98 gekoppelt sind.
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Der Signalprozessor 92 kann Daten erzeugen, die von der Karosserie 12 an den Wischermotor 18 übermittelt werden sollen. Die Daten können auf das Signal moduliert werden, das vom Element 94 an das Element 96 übertragen wird, und die Daten können durch den Signalprozessor 98 decodiert werden. Die Daten können als komplexe Daten innerhalb des kommunizierten Signals unter Verwendung eines geeigneten Keying-Verfahrens moduliert werden oder können als serielle Bits von Daten moduliert werden, die als phasenverschobene Signale kommuniziert werden, wie oben erörtert. In ähnlicher Weise kann der Signalprozessor 98 Daten erzeugen, die vom Wischermotor 18 an die Karosserie 12 übermittelt werden sollen.
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Noch weitere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung einer drahtlosen Verbindung eines Wischermotors an das Bordnetz, um einen verbesserten Installationsprozess zu ermöglichen, da der Sender-Empfänger des Fahrzeugs vor der Installation des Wischermotors installiert werden kann, was eine verborgene Verbindung ermöglicht, und keine Drahtdurchquerung von offenen Bereichen benötigt, um die Beschädigung der Verdrahtung zu verhindern und die anfängliche Produktqualität und die langfristige Zuverlässigkeit zu verbessern.
