DE19616808A1

DE19616808A1 - Verfahren zur Steuerung eines Scheibenwischers

Info

Publication number: DE19616808A1
Application number: DE1996116808
Authority: DE
Inventors: Christian Kraettli; Martin Graf
Original assignee: PRESS und STANZWERK AG
Current assignee: PRESS und STANZWERK AG
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-10-30

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Scheibenwischers derart, daß das Wischerblatt eine von einer Kreisringsektorfläche abweichende Scheibenfläche überstreicht, insbesondere für die Front- oder Heckscheibe von Personenkraftwagen, wobei ein schwenkbar angeordneter erster Wischerarmteil von einem Schwenkantriebsmotor hin- und herverschwenkt wird, und ein zweiter Wischerarmteil, an dessen freiem Ende das Wischerblatt angeordnet ist, im ersten Wischerarmteil längsverschiebbar ist.

Für die Verschiebung des zweiten Wischerarmteiles sind be reits verschiedene Möglichkeiten bekannt geworden. So zei gen beispielsweise die WO-A 90/11209 und WO-A 92/22445 die Verschiebung mittels eines Seilzuges, und die DE-A 24 17 128 oder die DE-A 38 27 870 die Verschiebung mittels eines Kurbelgetriebes. In jedem Fall ist nur ein Schwenk antriebsmotor vorgesehen, von dem der Verschiebeantrieb ab geleitet ist.

Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, eine möglichst einfache, an alle Gegebenheiten anpaßbare Schei benwischersteuerung zu schaffen, und erreicht dies dadurch, daß der zweite Wischerarmteil mittels eines zweiten An triebsmotors verschoben wird. Durch die Zuordnung eines eigenen, unabhängig vom Schwenkantriebsmotor einsetzbaren Antriebsmotors ist die Verschiebung des Wischerarmes in je dem Moment um genau jenes Ausmaß möglich, das zur Über streichung der gewünschten Wischfläche auf der Fahrzeug scheibe erforderlich ist. Beispielsweise kann dadurch auch in einfacher Weise eine Ausführung realisiert werden, in der das Wischerblatt am freien Ende des Wischerarmteiles drehbar gelagert ist, und einen Drehantrieb aufweist, durch den das Wischerblatt relativ zum schwenkenden Wischerarm so verdreht wird, daß das Wischerblatt die Scheibe annähernd vollflächig von Seitenrand zu Seitenrand überstreicht. Dies ist bei einem einzigen Antrieb nur wesentlich aufwendiger durch ein Zwischengetriebe lösbar, wie beispielsweise die beiden eingangs genannten WO-A 90/11209 und WO-A 92/22445 zeigen, da der Verschiebeweg sich aus einer umgekehrten Ko sinusfunktion des Schwenkwinkels ableitet, und sich daher nicht linear ändert.

In einer weiteren durch den zweiten Antriebsmotor wesent lich vereinfachten Ausführung ist vorgesehen, daß der Wi scherarm aus einer etwa mittleren Arbeitsstellung, in der er seine kürzeste Länge aufweist, in eine Parkstellung am unteren Scheibenrand verschwenkt wird, wobei die Position des Wischerblattes zum Wischerarm unverändert bleibt und der zweite Antriebsmotor stillgesetzt ist.

Für die Steuerung der beiden Antriebsmotoren ist in einer ersten Ausführung vorgesehen, daß die Schwenkgeschwindig keit des Wischerarmes wischwinkelabhängig geregelt wird, wobei die Lage des Wischerarmes mittels zumindest eines Po sitionssensors erfaßt und die Geschwindigkeit daraus er rechnet wird. Diese Ausführung läßt sich konstruktiv am einfachsten verwirklichen, da die Positionssensoren im Be reich des Schwenklagers des Wischerarmes angeordnet werden können. Eine Alternative besteht darin, die Positionssenso ren dem von einem Kreisbogen abweichenden Weg des Wischer blattes zuzuordnen. In einer weiteren bevorzugten Ausfüh rung wird auch die Verschiebebewegung des zweiten Wischer armteiles wischwinkelabhängig geregelt, wobei die Position des zweiten Wischerarmteiles mittels zumindest eines weite ren Positionssensors erfaßt und daraus der Verschiebeweg errechnet wird.

Die Abstimmung der beiden Antriebe erfolgt vorzugsweise mittels eines Mikroprozessors od. dgl., wobei Abweichungen durch eine Regelvorrichtung minimiert werden, über die zu mindest einer der beiden Antriebsmotore korrigierend ange steuert wird.

Die Messung des Schwenkwinkels bzw. des Verschiebeweges läßt sich mittels verschiedener Methoden erzielen. Eine er ste Ausführung sieht vor, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg mittels einer variablen Kapazität erfaßt wird, die als frequenzgangbestimmendes Element eines akti ven Schaltkreises eingesetzt wird, und diese Schwing frequenz der Regelvorrichtung zugeführt wird. Hiebei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die variable Kapazität einen geraden oder gebogenen Maßstab aus einer ersten Anzahl n von nebeneinanderliegenden Kondensatorplattenpaaren und eine Anzahl m nacheinanderliegender, elektrisch verbundener Zellen, wobei m = 2ⁿ ist, sowie eine Meßsonde aus einer zweiten Anzahl n von nebeneinanderliegenden Kondensa torplatten umfaßt, wobei die Meßsonde berührungslos entlang des Maßstabes bewegt wird, und der Spannungsabfall über den Kondensatoren bzw. der Stromfluß durch die Kondensatoren ausgewertet wird.

Eine weitere Ausführung sieht vor, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg mittels einer variablen Induktivität erfaßt wird, die als frequenzgangbestimmendes Element eines aktiven Schaltkreises eingesetzt wird, und diese Schwing frequenz der Regelvorrichtung zugeführt wird.

In einer dritten Ausführung kann der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg durch Messung einer sich verändernden magne tischen Induktion mittels eines analogen Hall- oder Permal loy-Sensors erfaßt und die erzeugte Spannung ausgewertet werden.

Eine vierte bevorzugte Ausführung sieht vor, den Schwenk winkel bzw. den Verschiebeweg durch Messung des Druckes einer stehenden Schallwelle mittels eines Piezoaktuators/- sensors zu erfassen, wobei die Schwingfrequenz so geregelt wird, daß die stehwelle immer zumindest eine volle Wellen länge aufweist.

Für die Messung des Schwenkwinkels und des Verschiebeweges lassen sich neben diesen vier angeführten Methoden auch noch weitere einsetzen, beispielsweise potentiometrische oder optoelektronische.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen näher be schrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeug scheibe mit Scheibenwischer,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Antriebs- und Steuerungsteiles des Scheibenwischers,

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm einer ersten Ausführung,

Fig. 4 ein schematisches Detail der Ausführung nach Fig. 3

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm einer zweiten Ausführung,

Fig. 6 ein Schaltungsdiagramm einer dritten Ausführung,

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm einer vierten Ausführung, und

Fig. 8 und 9 schematisch alternative Details der Ausfüh rung nach Fig. 7.

Eine Scheibenwischeranlage weist gemäß Fig. 1 einen einzi gen, einer Fahrzeugscheibe 13 zugeordneten Scheibenwischer auf, der sich aus einer um die Schwenkachse 18 hin- und herschwenkbaren ersten Wischerarmteil 11 und einen im er sten Wischerarmteil 11 verschiebbaren zweiten Wischerarm teil 12 zusammensetzt, an dem insbesondere drehbar ein Wi scherblatt angeordnet ist. Die Verschiebung des zweiten Wi scherarmteiles 12 und die bevorzugt vorgesehene Verdrehung des Wischerblattes erfolgen dabei so, daß der Scheibenwi scher ein im wesentlichen der Form der Fahrzeugscheibe 13 entsprechendes Wischfeld überstreicht. Die beiden bewegli chen Wischerarmteile 11, 12 werden hiefür von zwei getrennt schaltbaren Antriebsmotoren 9, 10 angetrieben, deren Koordi nierung durch eine einen Mikroprozessor 2 od. dgl. enthal tende Steuerung 14 erfolgt. Wie Fig. 2 zeigt, ist dem Schwenkmotor 9 ein Schwenkpositionssensor 5 zugeordnet und der erste um die Achse 18 schwenkende Wischerarmteil 11 ist mit einem Verschiebemotor 10 versehen, dem ein Verschiebepositionssensor 6 zugeordnet ist. Die Steuerung 14 ist mit den Motoren 9, 10 über die Leitungen 15 und mit den Sensoren 5, 6 über die Leitungen 16 verbunden. Die Steuerung 14 umfaßt weiters Auswertschaltungen 3, 4, die die von den Sensoren 5, 6 kommenden Signale umsetzen und an den Mikroprozessor 2 weiterleiten, von dem dann über die Leistungsteile 7, 8 die Motoren 9, 10 angesteuert werden. Ein üblicher Scheibenwischerstufen- und -intervallschalter 1 ist am Armaturenbrett vorgesehen, über den die Wischergeschwindigkeit vorgegeben werden kann.

Um nun bei der Regelung der Schwenk- und/oder Verschiebebe wegung jederzeit über je einen absoluten Meßwert für den Drehwinkel und die Auszuglänge verfügen zu können, lassen sich verschiedene Erfassungsmethoden und Meßprinzipien ver wirklichen. In Fig. 3 ist das Schaltungsdiagramm einer er sten Ausführung mit einem kapazitiven Meßprinzip darge stellt. Als frequenzgangbestimmendes Element 31 eines Schwingkreises 32 wird in dieser Ausführung eine veränder bare Kapazität eingesetzt. Die Schwingfrequenz wird wahl weise durch einen Frequenz-Spannungs-Wandler 33 oder di rekt über einen Verstärker 34 einer Regelvorrichtung zuge führt, die mit Hilfe des Mikroprozessors 2 über die Lei stungsteile 7, 8 die Motoren 9, 10 ansteuert, um Geschwindig keits- und/oder Positionsabweichungen zu korrigieren. Die veränderbare Kapazität kann, wie Fig. 4 zeigt, durch einen kapazitiven Maßstab 24 und eine längs des Maßstabes 24 be rührungslos geführte kapazitive Meßsonde 25 gebildet sein. Der Maßstab 24 erstreckt sich längs der Meßstrecke im Wischergehäuse, die als Kreissegment für die Wischwinkeler fassung und im schwenkbaren Wischerarmteil als Linearele ment für die Erfassung der Verschiebebewegung ausgebildet ist. Der Maßstab 24 besteht aus einer Anzahl n nebeneinan derliegender Kondensatorplattenpaaren, die Zeilen bilden, und einer Anzahl m nebeneinanderliegender gegenseitig elek trisch verbundener Zellen, die Kolonnen bilden, wobei m = 2ⁿ. Die Anordnung der Plattenpaare ist so gewählt, daß sich ein einschrittiger, binärer Code, z. B. Gray-Code, er gibt. Das Vorbeiführen der kapazitiven Meßsonde 25, der am verschiebbaren Wischerarmteil 12 angeordnet ist, bewirkt eine schrittweise Änderung der Kapazität, wobei die wegab hängigen Codes durch Anregung aller Codespuren durch den Schwingkreis 22 und die Erregerschaltung 23, sowie Auswer tung des Spannungsabfalles an den Kondensatoren bzw. des Stromflusses durch die Kondensatoren mittels einer Gleich richter-Pegeldetektorschaltung 26 erfaßt werden. Die so er faßte Weginformation kann wahlweise als digitaler, n-bit paralleler oder n-bit serieller Datensatz oder als Span nungs- oder Stromsignal der Regelvorrichtung zur Weiterver arbeitung zugeführt werden.

Fig. 5 zeigt ein Schaltdiagramm einer zweiten Ausführung, das sich vom Schaltdiagramm der Fig. 3 durch die Art des frequenzgangbestimmenden Elementes 31 für den Schwingkreis 32 unterscheidet, das in dieser Ausführung durch eine va riable Induktivität gebildet wird. Die durch beispielsweise eine Spule gebildete Induktivität wird durch die wirksame Spulenfläche oder -länge, die Anzahl der Windungen oder Va riation der wirksamen Permeabilität verändert. Die Schwing frequenz des Schwingkreises 32 wird auch in dieser Ausfüh rung entweder direkt über einen Verstärker 34 oder über einen Frequenz-Spannungs-Wandler 33 der Regelvorrichtung zugeführt, die die Antriebsmotoren 9, 10 ansteuert.

Auch nach Fig. 6 wird ein gleichartiges Meßprinzip einge setzt, wobei hier das frequenzbestimmende Element 31 für den Schwingkreis 32 durch eine Piezoaktuator/-sensor-Anord nung gebildet ist. Die Schwingfrequenz wird dabei so gere gelt, daß der Abstand zwischen dem Piezoaktuator/-sensor und dem zu messenden Objekt, also dem schwenkenden ersten Wischerarmteil 11 oder dem verschiebbaren zweiten Wischer armteil 12 jeweils vollen Wellenlängen entspricht. Die Fre quenz der Stehwelle ist dadurch proportional der Schwenk- bzw. Verschiebebewegung. Auch hier wurden die Signale über einen Frequenz-Spannungs-Wandler 33 oder direkt über einen Verstärker 34 der Regelvorrichtung zugeführt.

Eine weitere Ausführung zeigt Fig. 7. Hier wird ein Hall- oder Permalloy-Sensor 44 eingesetzt, mit Hilfe dessen eine Änderung der magnetischen Induktion erfaßt wird, wenn längs der kreisbogenförmigen oder linearen Meßstrecke ein Elek tro- oder Permanentmagnet relativ zum Sensor 44 bewegt wird. Dies kann wie Fig. 8 und 9 zeigen, durch eine einsei tige oder auch zweiseitige Annäherung des Magneten 45, 46 an den Sensor 44 erfolgen. Wenn dieser durch einen analogen Hall-Sensor gebildet ist, so wird die Änderung der magneti schen Induktion durch Ausnützung der Lorentz-Kraft erfaßt. Wird der Sensor 44 durch einen Permalloy-Sensor gebildet, so beruht die Messung auf Änderung der magnetischen Induk tion durch Ausnützung der magnetischen Empfindlichkeit spe zieller Eisen-Nickel-Legierungen, beispielsweise Neodym legierungen. In beiden Fällen wird die vom Sensor 44 er zeugte Spannung durch eine Auswertvorrichtung 47 gefiltert, kalibriert, und schließlich der Regelvorrichtung zugeführt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Scheibenwischers derart, daß das Wischerblatt eine von einer Kreisringsektor fläche abweichende Scheibenfläche überstreicht, insbe sondere für die Front- oder Heckscheibe von Personen kraftwagen, wobei ein schwenkbar angeordneter erster Wischerarmteil von einem Schwenkantriebsmotor hin- und herverschwenkt wird, und ein zweiter Wischerarmteil, an dessen freiem Ende das Wischerblatt angeordnet ist, im ersten Wischerarmteil längsverschiebbar ist, da durch gekennzeichnet, daß der zweite Wischerarmteil mittels eines zweiten Antriebsmotors verschoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wischerblatt am freien Ende des Wischerarmteiles drehbar gelagert ist, und einen Drehantrieb aufweist, durch den das Wischerblatt relativ zum schwenkenden Wischerarm so verdreht wird, daß das Wischerblatt die Scheibe annähernd vollflächig von Seitenrand zu Sei tenrand überstreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischerarm aus einer etwa mittleren Arbeitsstel lung, in der er seine kürzeste Länge aufweist, in eine Parkstellung am unteren Scheibenrand verschwenkt wird, wobei die Position des Wischerblattes zum Wischerarm unverändert bleibt und der zweite Antriebsmotor still gesetzt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkgeschwindigkeit des Wi scherarmes wischwinkelabhängig geregelt wird, wobei die Lage des Wischerarmes mittels zumindest eines Po sitionssensors erfaßt und die Geschwindigkeit daraus errechnet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebebewegung des zweiten Wischerarmteiles wischwinkelabhängig geregelt wird, wobei die Position des zweiten Wischerarmteiles mit tels zumindest eines Positionssensors erfaßt und dar aus der Verschiebeweg errechnet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß Abweichungen durch eine Regelvorrichtung minimiert werden, über die zumindest einer der beiden Antriebsmotore korrigierend angesteuert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg mit tels einer variablen Kapazität erfaßt wird, die als frequenzgangbestimmendes Element eines aktiven Schalt kreises eingesetzt wird, und diese Schwingfrequenz der Regelvorrichtung zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Kapazität einen geraden oder gebogenen Maßstab aus einer ersten Anzahl n von nebeneinander liegenden Kondensatorplattenpaaren und eine Anzahl m nacheinanderliegender, elektrisch verbundener Zellen, wobei m = 2ⁿ, sowie eine Meßsonde aus einer zweiten Anzahl n von nebeneinanderliegenden Kondensatorplatten umfaßt, wobei die Meßsonde berührungslos entlang des Maßstabes bewegt wird, und der Spannungsabfall über den Kondensatoren bzw. der Stromfluß durch die Kondensatoren ausgewertet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg mit tels einer variablen Induktivität erfaßt wird, die als frequenzgangbestimmendes Element eines aktiven Schalt kreises eingesetzt wird, und diese Schwingfrequenz der Regelvorrichtung zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg durch Messung einer sich verändernden magnetischen In duktion mittels eines analogen Hall- oder Permalloy sensors erfaßt und die erzeugte Spannung ausgewertet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich net, daß der Schwenkwinkel bzw. der Verschiebeweg durch Messung des Druckes einer stehenden Schallwelle mittels eines Piezoaktuators/-sensors erfaßt wird, wo bei die Schwingfrequenz so geregelt wird, daß die Stehwelle immer volle Wellenlänge aufweist.