DE19741630B4 - Wischvorrichtung - Google Patents

Abstract

Wischvorrichtung für Fahrzeuge, umfassend einen drehrichtungsumkehrbaren Motor mit einer Abtriebswelle, an der starr ein Wischer gekoppelt ist, einen den Motor mit einer Stellgröße beaufschlagenden Positionsregler, dem ein Sollverlauf und ein von einem Detektor zur Erfassung der Position der Abtriebswelle erfaßter Istverlauf zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischvorrichtung (1) ein Geschwindigkeits-Sensor (9) zugeordnet ist, dessen Signalverlauf auf den Positionsregler (3) und/oder den Sollverlauf und/oder den Detektor (8) derart einwirkt, daß der Wischwinkel des Wischers bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges reduziert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Wischvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Eine solche Wischvorrichtung ist z.B. aus der DE 32 08 121 A1 bekannt, die einen drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Motor aufweist, an dessen Abtriebswelle starr mindestens ein Wischerarm angeordnet ist. Dem Motor ist ein Motorregelkreis zugeordnet, der einen Positionsregler aufweist, der eine Stellgröße für den Motorschaltkreis erzeugt, wobei einerseits die Drehlage der Motor-Abtriebswelle als Regelgröße und andererseits ein vorgebbarer Ablauf der Wischerbewegung als zeitabhängige Führungsgröße dem Positionsregler zugeführt wird. Zur Erfassung der Regelgröße ist mit der Motor-Abtriebswelle ein Drehgeber starr gekoppelt, der die Ist-Stellung der Abtriebswelle als elektrische Größe ausgibt, wobei der Drehgeber beispielsweise als Potentiometer ausgebildet ist. Zur Erzeugung der Führungsgröße ist ein Funktionsgenerator vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Sollwert-Eingang des Positionsreglers verbunden ist. Am Ausgang des Funktionsgenerators tritt eine periodische Ausgangsanpassung auf, deren Spannungsverlauf eine Funktion der Zeit ist. Zur Realisierung von Stufen unterschiedlicher Wischgeschwindigkeiten wird der Funktionsgenerator mit einer einstellbaren Taktfrequenz angesteuert, was mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators erreicht wird. Soll der Wischwinkel verändert werden, so muss die vom Drehgeber abgegebene Spannung entsprechend nachgeführt werden. Bei einer Ausbildung als Potentiometer erfolgt dies über eine Erhöhung bzw. Erniedrigung einer zugeordneten Gleichspannungsquelle, so dass der dem Funktionsgenerator vorgegebene Momentanwert entsprechend eher oder später erreicht wird, was eine Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Wischwinkels zur Folge hat.
• Die Kfz-Wischanlage aus US 3 675 103 wird im Normalbetrieb als Pendelwischanlage betrieben. In einem Zusatzbetrieb der Kfz-Wischanlage wischen die Wischer mit höherer Geschwindigkeit eine Fläche, welche erheblich kleiner ist als die Fläche im Normalbetrieb. Dabei wird im Zusatzbetrieb die Richtung des den Wischermotor durchfließenden Ankerstromes mittels eines mit dem Wischermotor umlaufenden Nockenschalters periodisch reversiert.
• Des Weiteren ist in US 5 506 483 eine Scheibenwischanlage beschrieben, bei welcher die Geschwindigkeit der Wischerblätter kurz vor ihrer Umkehrlage verringerbar ist. Die Wischermotorgeschwindigkeit wird als Funktion der Wischerblattposition durch eine Verringerung der Nutzleistung des aus einer Pulsweitenmodulation gespeisten Gleichstrommotors verringert.
• Bei Wischvorrichtungen tritt das Problem auf, dass beträchtliche Windkräfte auf den oder die Wischerarme wirken, wenn beispielsweise ein Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt. Dies hat zur Folge, dass sich der Wischerarm aufgrund der auftretenden Windkräfte über den normalen oberen Umkehrpunkt hinaus bewegen und erst an einer Stelle jenseits dieses Punktes umkehren kann. Hierdurch kann das am Wischerarm befestigte Wischerblatt auf den Fensterpfosten des Fahrzeuges treffen und entsprechende Beschädigungen verursachen. Es besteht ferner die Gefahr, dass der Wischerarm über den Fensterposten hinausschwingt und einen anormalen Betrieb ausführt.
• Aus der DE 38 39 862 A1 ist dazu eine Pendelwischanlage beschrieben, bei welcher der Wischermotor stets in die gleiche Richtung dreht und die Richtungsumkehr der Wischerblätter durch ein mechanisches Gestänge erfolgt. Ein Anschlagen eines Wischers an die Seitenpfosten bei hohen Fahrgeschwindigkeiten soll durch eine Reduzierung der Wischwinkel in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit verhindert werden. Die Wischwinkelreduzierung erfolgt durch einen Stellmotor, mit dem die wirksame Länge des die fahrerseitige Pendelwelle antreibenden Schwenkelementes mittels eines exzentrischen Antriebs verkürzt wird.
• In DE 196 34 559 ist vorgeschlagen, einen Wischerarm abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit mit unterschiedlichen Umkehrpunkten vorzusehen. Entsprechende Reversiersignale werden als Schaltsignale zur Drehrichtungsumkehr einem Elektromotor zugeführt.
• Des Weiteren ist aus der DE 41 10 170 A1 eine Wischervorrichtung bekannt, die folgende Bestandteile umfasst: Eine drehbar gelagerte Hauptwelle, an der ein Wischerarm befestigt ist, einen an der Hauptwelle befestigtes Nockenelement, eine drehbar am Haupthebel über einen ersten Stift gelagerte Platte, einen Unterhebel, der ein Ende aufweist, das um das Nockenelement angeordnet ist, und ein weiteres Ende, das über einen zweiten Stift mit der Platte verbunden ist, einen über einen dritten Stift drehbar an der Platte gelagerten Arm, der einen Gelenkabschnitt besitzt, mit dem ein Antriebsmechanismus für den Wischer in Verbindung steht, und eine Drehfeder, die zwischen der Platte und dem Arm angeordnet ist und den Arm in einer vorgegebenen Position hält. Im Betrieb dreht sich das Nockenelement am oberen Umkehrpunkt, wodurch die Platte versucht, sich zusammen mit dem Arm über den Unterhebel um den ersten Stift zu drehen. Da jedoch die Platte und der Arm über den Gelenkabschnitt mit dem Wischerantriebsmechanismus verbunden sind, dreht sich der Haupthebel. Mit anderen Worten, die Position des Wischerarmes am oberen Umkehrpunkt wird gegenüber der Normalposition um eine Strecke zurückverschoben, die dem Drehwinkel des Haupthebels entspricht. Selbst wenn daher der Wischerarm durch Windkräfte bewegt wird, wenn sich das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wird die Bewegung des Wischerarmes aufgrund dieser Windkräfte durch den vorstehend erwähnten Rückhalteeffekt kompensiert, so dass der Wischerarm am normalen oberen Umkehrpunkt umkehrt. Der Wischerarm kann somit daran gehindert werden, gegen den Fensterpfosten zu schlagen, ohne dass hierdurch das Sichtfeld in Mitleidenschaft gezogen wird. Nachteilig an der bekannten Wischvorrichtung ist deren äußerst komplexer mechanischer Aufbau, der zu Fertigungsschwierigkeiten und Fehleranfälligkeit führt.
• Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Wischvorrichtung zu schaffen, bei der ein Anschlagen des Wischerarms an den Fensterpfosten aufgrund der durch die Fahrgeschwindigkeit hervorgerufenen Windkräfte verhindert und welche einfach im Aufbau ist.
• Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Durch die Zuordnung eines Geschwindigkeits-Sensors, dessen Signalverlauf auf dem Positionsregler und/oder den Sollverlauf und/oder den Detektor zur Erfassung der Position der Abtriebswelle derart einwirkt, daß der eingestellte Wischwinkel des Wischers bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges reduziert wird, sind keinerlei mechanische Änderungen der Wischervorrichtung notwendig. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der eingestellte Wischwinkel nicht unmittelbar konstant gehalten, sondern bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten und damit verbundenen Windkräften reduziert, so daß der Vergrößerung des effektiven Wischwinkels entgegengewirkt wird, so daß sich insgesamt wieder der optimale Wischwinkel für ein optimales Sichtfeld einstellt. Da die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges ohnehin erfaßt werden muß, kann auf den Signalverlauf bereits vorhandener Sensoren zurückgegriffen werden, so daß der zusätzliche Hardware-Bedarf sich im wesentlichen auf die Verdrahtung beschränkt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Detektor zur Erfassung der Position als Hall-Generator ausgebildet, d.h. in Abhängigkeit des Wischwinkels wird die Normal-Komponente eines Magnetfeldes zu einem Halbleiterplättchen verändert, was als Hallspannungsänderung detektierbar ist. Der Vorteil dieser berührungslosen Positionserkennung ist, daß keinerlei Verschleiß wie bei den Schleifkontakten eines Potentiometers auftritt.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild der Wischervorrichtung.
• Die Wischervorrichtung 1 umfaßt einen Funktionsgenerator 2, einen Positionsregler 3, einen Verstärker 4, einen Elektromotor 5 mit einer Abtriebswelle 6, an der starr ein Wischerarm 7 eines nicht dargestellten Wischers gekoppelt ist, einen Detektor 8 zur Erfassung der Position der Abtriebswelle 6, einen Geschwindigkeits-Sensor 9 und einen Verstärker 10.
• Mittels des Funktionsgenerators 2 wird ein Sollverlauf dem Positionsregler 3 beispielsweise in Form einer sinusförmigen Spannung zugeführt. Der Positionsregler 3 erzeugt eine vorzeichenbehaftete Differenzgröße zwischen dem Sollverlauf und einem vom Detektor 8 erfaßten Istverlauf der Abtriebswelle 6. Sei nun angenommen, daß das Ausgangssignal des Detektors 8 zu Beginn Null ist, so erzeugt der Positionsregler 3 mit steigendem sinusförmigen Sollverlauf ein positives Differenzsignal, das durch den Verstärker 4 vorzeichengerecht verstärkt und dem Elektromotor 5 als Steuergröße zugeführt wird, wobei die Drehrichtung des Elektromotors 5 bzw. dessen Abtriebswelle 6 vom Vorzeichen der Steuergröße abhängig ist. Die positive Steuergröße bewirkt eine Drehung der Abtriebswelle 6 in eine bestimmte Richtung, wobei der Wischerarm 7 entsprechend ausgelenkt wird. Die Drehung der Abtriebswelle 6 wird vom Detektor 8 erfaßt. Vorzugsweise ist der Detektor 8 derart ausgebildet, daß dieser eine Positionsänderung direkt in ein elektrisches Signal wandelt. Dazu kann dieser beispielsweise als Potentiometer ausgebildet sein, das derart mit der Abtriebswelle 6 verbunden ist, daß eine Positionsänderung den Widerstandswert verändert, so daß bei konstantem Strom die abfallende Spannung über dem Potentiometer ein Maß für die Position der Abtriebswelle 6 ist. Alternativ kann der Detektor 8 als Hall-Generator ausgebildet sein. Dabei wird ausgenutzt, daß eine Normalkomponente eines magnetischen Feldes in einem stromdurchflossenem Halbleiterbauelement eine Querspannung bewirkt, die zur Größe der Normalkomponente proportional ist. Durch Anordnung eines Permanentmagneten auf der Abtriebswelle 6 verändert dieser bei Drehung der Abtriebswelle 6 seine Position zu dem ortsfest angeordneten Halbleiterplättchen, so daß sich auch die wirksame Normalkomponente und damit die Hallspannung verändert. Prinzipiell kann auch der Magnet bzw. die das magnetische Feld hervorrufende Vorrichtung ortsfest angeordnet werden und das Halbleiterplättchen mit der Abtriebswelle 6 verbunden werden. Das Ausgangssignal des Detektors 8 erhöht sich und folgt dem Sollverlauf solange, bis das Maximum des Sollverlaufs bei T/4 erreicht ist. Mit abnehmendem Sollverlauf ist nun das Ausgangssignal des Detektors 8 größer und das Vorzeichen am Ausgang des Positionsreglers 3 wechselt, was auch einen Wechsel der Drehrichtung der Abtriebswelle 6 und somit des Wischerarms 7 zur Folge hat. Zur Variation des Wischwinkels kann beispielsweise die Ausgangsspannung des Detektors 8 verstärkt werden, was eine Reduzierung zur Folge hätte, da bereits eine geringere Drehung der Abtriebswelle 6 die maximale Kompensationsspannung für den Sollverlauf bewirken würde. Ebenso könnte auch die Amplitude des Sollverlaufs verändert werden. Die Geschwindigkeit des Wischvorgangs kann durch Variation der Frequenz des Sollverlaufs erfolgen.
• Zur Kompensation der auftretenden Windkräfte bei großen Fahrzeuggeschwindigkeiten wird daher die Geschwindigkeit mittels eines Geschwindigkeits-Sensors 9 erfaßt und als Steuergröße auf den Verstärker 10 gegeben. Wie bereits ausgeführt wäre eine Steuerung des Funktionsgenerators 2 ebenso möglich. Die geschwindigkeitsabhängige Ausgangsspannung des Geschwindigkeits-Sensors 9 steuert die Verstärkung des Verstärkers 10 bei höheren Geschwindigkeiten hoch, so daß der Wischwinkel des Wischers reduziert wird und die Gefahr eines Anschlagens an den Fensterpfosten vermieden wird. Da Wischerarm 7 und Abtriebswelle 6 starr gekoppelt sind, hat eine durch Windkräfte verursachte zusätzliche Auslenkung des Wischerarms 7 auch einen Einfluß auf die Position der Abtriebswelle 6, deren Position durch den Detektor 8 erfaßt wird, so daß die Reduzierung des Wischwinkels gerade derart gewählt werden kann, daß der effektive Wischwinkel ein optimales Sichtfeld schafft.

Claims (8)

1. Wischvorrichtung für Fahrzeuge, umfassend einen drehrichtungsumkehrbaren Motor mit einer Abtriebswelle, an der starr ein Wischer gekoppelt ist, einen den Motor mit einer Stellgröße beaufschlagenden Positionsregler, dem ein Sollverlauf und ein von einem Detektor zur Erfassung der Position der Abtriebswelle erfaßter Istverlauf zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischvorrichtung (1) ein Geschwindigkeits-Sensor (9) zugeordnet ist, dessen Signalverlauf auf den Positionsregler (3) und/oder den Sollverlauf und/oder den Detektor (8) derart einwirkt, daß der Wischwinkel des Wischers bei höheren Geschwindigkeiten des Fahrzeuges reduziert wird.
2. Wischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischwinkel kontinuierlich oder stufenweise an die erfaßte Geschwindigkeit adaptiert ist.
3. Wischvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (8) zur Erfassung der Position als Potentiometer oder als Hall-Generator ausgebildet ist.
4. Wischvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischvorrichtung (1) ein Funktionsgenerator (2) zugeordnet ist, mittels dessen der Sollverlauf erzeugbar ist.
5. Wischvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Elektromotor (5) ausgebildet ist.
6. Wischvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Gleichstrommotor ausgebildet ist.
7. Wischvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsregler (3) als Differenzverstärker ausgebildet ist.
8. Wischvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Funktionsgenerators (2) veränderbar ist.