DE19616808A1 - Verfahren zur Steuerung eines Scheibenwischers - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines ScheibenwischersInfo
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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 (11)
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.
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