DE19827541A1 - Scheibenwischvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung, insbesondere zur Reinigung einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem zwischen zwei Endpositionen verlagerbaren und von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenem Wischer und mit einer Steuereinheit, die als Eingangsgröße die Ausgangssignale eines Regensensors sowie die Schaltsignale eines manuell bedienbaren Schaltmittels verarbeitet und als Ausgangsgröße eine Versorgungsspannung des elektrischen Antriebsmotors und damit die Wischergeschwindigkeit steuert. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß der wenigstens eine Wischer (8) in Abhängigkeit von einer durch den Regensensor (12) erfaßten Regenmenge mit variablen Intervallpausenzeiten und mit variablen Wischergeschwindigkeiten betreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Scheibenwischvor­ richtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 be­ ziehungsweise des Anspruchs 14 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Scheibenwischvorrichtungen zur Reinigung von Kraft­ fahrzeugwindschutzscheiben der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Nachteilig bei bekannten Wischvor­ richtungen ist das Zurückbleiben eines feinen Wasser­ filmes auf der zu wischenden Scheibe bei geringen Re­ genmengen, der hauptsächlich aus einer zu hohen Wischgeschwindigkeit resultiert und die Fahrersicht beeinträchtigen kann. Diese sogenannte Schlierenbil­ dung ist sowohl abhängig vom Benetzungsgrad der Scheibe als auch von der Wischgeschwindigkeit. Je hö­ her die Wischgeschwindigkeit liegt, desto größer ist die Neigung zur Schlierenbildung. Wischanlagen mit nur einem Scheibenwischer sind hinsichtlich einer Schlierenbildung besonders kritisch, da ein Wischer prinzipbedingt deutlich schneller über die Scheibe streichen muß, um die gleiche Reinigungswirkung wie zwei Wischer entfalten zu können.

Bekannte Scheibenwischvorrichtungen weisen meist nur zwei unterschiedliche Wischergeschwindigkeiten sowie eine Intervallstellung auf. Die Wischergeschwindig­ keit bei der Intervallstellung entspricht üblicherweise der langsameren Stellung im Dauerbe­ trieb. Hier besteht der Nachteil, daß bei nur gerin­ gen Wassermengen auf der Windschutzscheibe die lang­ samste Wischergeschwindigkeit noch zu schnell ist, und die Wischer daher zur Schlierenbildung neigen.

Maßnahmen zur variablen Steuerung der Scheibenwischer sind bekannt. So zeigt die DE 33 14 770 C2 eine Ein­ richtung zur Steuerung eines Scheibenwischermotors, deren Wirkung in erster Linie darauf beruht, Meßsi­ gnale eines optischen Regensensors dahingehend auszu­ werten, daß bei Messung einer gewissen Mindestregen­ menge der Scheibenwischer eingeschaltet wird. Weiter­ hin soll die Wischergeschwindigkeit bei der Erfassung von nur geringen Regenmengen reduziert werden können. Da eine Mindestgeschwindigkeit für die Scheibenwi­ scher aus Sicherheitsgründen (Sichtbehinderung für den Fahrer) nicht unterschritten werden kann, ent­ steht eine Lücke zwischen einem Wischen in Interval­ len und der geringstmöglichen Wischergeschwindigkeit im Dauerbetrieb. So verbleibt auch bei diesem Erfin­ dungsgegenstand das grundsätzliche Problem der Schlierenbildung bestehen.

Eine weitere bekannte Maßnahme besteht in einer kon­ tinuierlichen Regelung der Wischergeschwindigkeit mittels einer Regelvorrichtung, die als Eingangsgröße unter anderem die Signale eines Regensensors verar­ beiten kann. So zeigt die DE 197 00 457 C1 eine Vor­ richtung und ein Verfahren für eine Scheibenwischan­ lage, bei der ein Antriebsmotor derart geregelt wird, daß seine Umdrehungszahl und damit die Geschwindig­ keit der Scheibenwischer je nach Eingangsgröße varia­ bel ist. Auch hier ist jedoch keine eindeutige quan­ titative Zuordnung von bestimmten erfaßten Regenmen­ gen zu bestimmten Wischergeschwindigkeiten vorgese­ hen. Deshalb bleibt auch hier das grundsätzliche Pro­ blem der Schlierenbildung bestehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß eine Schlierenbildung aufgrund zu hoher Wischer­ geschwindigkeit zuverlässig vermieden werden kann. Dies kann durch Steuerung des Wischermotors durch eine Erfassung einer Regenmenge, vorzugsweise mit ei­ nem optischen Regensensor, erfolgen. Bevorzugt ist hierbei eine eindeutige Zuordnung jeder gemessenen Regenmenge zu einer bestimmten Wischergeschwindig­ keit, wobei bei geringen Regenmengen der Wischer zu­ nächst in einem intervallbetrieb mit variablen Inter­ vallpausenzeiten und bei stärker werdenden Regen in einem Dauerbetrieb mit variabler Wischergeschwindig­ keit betrieben wird. Die Steuerung des üblicherweise verwendeten Gleichstrommotors kann entweder durch eine Spannungsregelung oder beispielsweise durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen.

Durch Senkung der Wischgeschwindigkeit im Intervall­ betrieb auf einen relativ niedrigen Wert kann die Schlierenbildung vermieden werden. Anstatt von einer Intervallpausenzeit von beispielsweise fünf Sekunden bei stärkerem Regen sogleich in den Dauerbetrieb zu wechseln, ist es zunächst vorteilhaft, die Intervall­ pausenzeiten bei gleichbleibend niedriger Wischge­ schwindigkeit zu reduzieren. Eine Reduzierung der In­ tervallpausenzeit auf einen Wert von Null entspricht dann einem Dauerbetrieb. Erst im Dauerbetrieb wird mit zunehmender Regenmenge entsprechend die Wischge­ schwindigkeit erhöht. Die niedrigste Wischgeschwin­ digkeit weist bevorzugt einen Mindestwert auf, bei dem ein Fahrer das Vorbeistreichen des Scheibenwi­ schers noch nicht als sichtbehindern empfindet. Die Anpassung an die unterschiedlichen gemessenen Benet­ zungsgrade der Scheibe kann entweder durch kontinu­ ierliche Geschwindigkeitsänderung des Antriebsmotors, oder in diskreten Stufen erfolgen.

In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Geschwindigkeitsrege­ lung des wenigstens einen Wischers über einen Fuzzy- Logik-Algorithmus verfügt, wodurch bei den zwangsläu­ fig auftretenden Schwankungen der Ausgangssignale ei­ nes optischen Regensensors zuverlässig vermieden wer­ den kann, daß die Wischergeschwindigkeit beziehungs­ weise die Intervallpausenzeiten starken kurzfristigen Schwankungen unterliegen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs­ beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwi­ schen Regenmenge und Wischgeschwindigkeit zeigt und

Fig. 2 ein Gesamtsystem der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm einen Zusammenhang zwischen einer von einem vorzugsweise optischen Re­ gensensor gemessenen Regenmenge und einer Wischge­ schwindigkeit einer erfindungsgemäßen Scheiben­ wischvorrichtung. Auf der horizontalen Achse des Dia­ gramms ist die vom Regensensor erfaßte Regenmenge aufgetragen, auf der vertikalen Achse die Geschwin­ digkeit des Wischermotors.

Die vertikale Achse ist in drei Bereiche 1, 2, 3 ein­ geteilt, welche die drei möglichen Arbeitszustände der Scheibenwischvorrichtung charakterisieren. Der Antriebsmotor der Scheibenwischeinrichtung ist im er­ sten Bereich 1 abgeschaltet und kann im zweiten Be­ reich 2 in Intervallen mit variablen Intervallpausen­ zeiten und konstanter Drehzahl laufen. Im dritten Be­ reich 3 läuft der Motor im Dauerbetrieb, jedoch mit variabler Drehzahl, je nach gemessener Regenmenge. Der dritte Bereich 3 kann ebenso als ein Betrieb mit einer Intervallpausenzeit vom Wert Null charakteri­ siert werden.

Die aus dem Diagramm zu erkennen, ist jeder gemesse­ nen Regenmenge genau eine Wischergeschwindigkeit zu­ geordnet. Bis zu einer mittleren Regenmenge läuft der Wischermotor zunächst in einem Intervallmodus, wobei mit zunehmender Regenmenge die Intervalle zunehmend kürzer werden. Die Intervallpausenzeiten können hier­ bei beispielsweise bei der geringstmöglichen Wischer­ geschwindigkeit von circa 30 U/min zwischen 5 Sekunden und circa 1 Sekunde wechseln. Das Diagramm läßt in diesem Bereich eine Kurve konstanter Steigung erkennen, was einen linearen Zusammenhang von gemes­ sener Regenmenge und kürzer werden Intervallpausen­ zeiten bedeutet.

Bei herkömmlichen Wischermotoren liegt eine erste Ge­ schwindigkeit bei circa 40 U/min, eine zweite Ge­ schwindigkeit bei circa 60 U/min. Im Intervallbetrieb läuft der Antriebsmotor ebenfalls in der ersten Stufe, die im folgenden als Nenngeschwindigkeit be­ zeichnet wird. Eine Drehgeschwindigkeit des elektri­ schen Antriebsmotors von 30 U/min im gezeigten Aus­ führungsbeispiel entspricht somit einer geringeren als der Nenngeschwindigkeit. Bei stärker benetzter Scheibe kann der Antriebsmotor schneller als 40 U/min laufen, was somit einer höheren als der Nenngeschwin­ digkeit entspricht.

Ab einer gewissen Regenmenge wechselt der Wischer in einen Dauerwischbetrieb (Intervallpausenzeit Null), wobei auch hier ein eindeutiger Zusammenhang zwischen gemessener Regenmenge und Wischergeschwindigkeit herrscht. Bei der maximal erfaßten Regenmenge läuft dann der Wischermotor auch mit seiner Maximalge­ schwindigkeit, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit circa 60 U/min.

Die folgende Tabelle zeigt einen beispielhaften Zu­ sammenhang zwischen einer in sogenannte Inkremente von Null (trockene Scheibe) bis zweiunddreißig (maximale Regenintensität) eingeteilten Regenmenge und der Drehzahl (in Umdrehungen je Minute) des An­ triebsmotors der Scheibenwischeinrichtung. Die in der Tabelle angegebenen Drehzahlwerte können je nach ver­ wendet er Steuerungsstrategie entweder als diskrete Stufenwerte für die Motorsteuerung verwendet werden oder als Mittelwerte einer kontinuierlichen, das heißt stufenlosen, Drehzahlanpassung angesehen wer­ den.

Die Tabelle verdeutlicht nochmals eine bereits im Diagramm erkennbare geringfügige Nichtlinearität des Zusammenhanges zwischen Regenmenge und Umdrehungsge­ schwindigkeit des Antriebsmotors. Diese Nichtlineari­ tät richtet sich jedoch in erster Linie nach im Ver­ such zu ermittelnden Zweckmäßigkeiten und ist sinn­ vollerweise durch eine fest vorgegebene oder durch einen Benutzer beeinflußbare Programmierung zu reali­ sieren.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gesamtsystem mit einem an sich bekannten optischen Regensensor 12, der innen an einer Windschutzscheibe 14 eines Kraftfahr­ zeuges angebracht ist. Der Regensensor 12 weist eine optische Sende-Empfangsstrecke auf, wobei das unter einem Winkel in die Windschutzscheibe 14 eingekop­ pelte Licht an der äußeren trockenen Grenzfläche to­ tal reflektiert wird und in den winkelig ausgerichte­ ten Empfänger trifft. Erst durch außen an der Wind­ schutzscheibe 14 haftende Wassertropfen bricht ein Teil des Lichts aufgrund eines geänderten Brechungs­ index der Grenzschicht Glas-Wasser nach außen weg und schwächt das Empfangssignal.

Der Regensensor 12 beeinflußt dadurch die Geschwin­ digkeit eines elektrischen Antriebsmotors 16 zum An­ trieb wenigstens eines Scheibenwischers 8 über eine dem Antriebsmotor 16 zugeordnete Steuer- beziehungs­ weise Regelelektronik 18. Erkennbar ist weiterhin ein herkömmlicher Lenkstockschalter 20 zur manuellen Vor­ wählung des gewünschten Wischprogrammes durch den Fahrer. So kann beispielsweise mit dem Lenkstock­ schalter 20 zwischen zwei Wischgeschwindigkeiten be­ ziehungsweise einem Intervallmodus sowie dem zuvor beschriebenen automatischen Programm umgeschaltet werden. Anstatt des Lenkstockschalters 20 kann die manuelle Bedienung des gewünschten Wischprogrammes durch den Fahrer auch auf andere Weise, beispiels­ weise durch einen Wählhebel im Lenkrad, am Armaturen­ träger oder auf ähnliche Weise erfolgen.

Die Drehzahleinstellung des Antriebsmotor 16 kann beispielsweise durch eine pulsweitenmodulierte An­ steuerung erfolgen, die eine feinfühlige Regulierung mittels unterschiedlich lange Rechteckimpulse der Versorgungsspannung ermöglicht. Ein fester Zusammen­ hang zwischen der am Motor 16 anliegenden Spannung und der resultierenden Drehzahl ist aus einer indivi­ duellen Motorkennlinie entnehmbar.

Claims (14)

1. Scheibenwischvorrichtung, insbesondere zur Reini­ gung einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einem zwischen zwei Endpositionen ver­ lagerbaren und von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebenem Wischer, und mit einer Steuereinheit, die als Eingangsgröße die Ausgangssignale eines Re­ gensensors sowie die Schaltsignale eines manuell be­ dienbaren Schaltmittels verarbeitet und als Ausgangs­ größe eine Versorgungsspannung des elektrischen An­ triebsmotors und damit die Wischergeschwindigkeit steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Wischer (8) in Abhängigkeit von einer durch den Regensensor (12) erfaßten Regenmenge mit variablen Intervallpausenzeiten und mit variablen Wischerge­ schwindigkeiten betreibbar ist.

2. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geringen Regenmenge der wenigstens eine Wischer (8) mit geringerer Geschwin­ digkeit als einer Nenngeschwindigkeit in einem Inter­ vallmodus läuft.

3. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geringen Regenmenge die Intervallpausenzeiten mit zunehmender Regenmenge kür­ zer werden.

4. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ab ei­ ner bestimmten gemessenen Regenmenge der wenigstens eine Wischer (8) in einem Dauerbetrieb mit geringerem Geschwindigkeit als der Nenngeschwindigkeit betreibt bar ist.

5. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der we­ nigstens eine Wischer (8) bei einer größeren Regen­ menge mit höherer Geschwindigkeit als der Nennge­ schwindigkeit betreibbar ist.

6. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder gemessenen Regenmenge genau eine Wischergeschwindig­ keit und genau eine Intervallpausenzeit zugeordnet ist.

7. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Programm zur Zuordnung der Wischergeschwindigkeiten zu den gemessenen Regenmengen in einem ROM-Speicher der Steuereinheit (18) abgelegt ist.

8. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des elektrischen Antriebsmotors (16) des wenigstens einen Wischers (8) mittels einer Pulswei­ tenmodulation (PWM) erfolgt.

9. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des elektrischen Antriebsmotors (16) des wenigstens einen Wischers (8) mittels einer Spannungsregelung erfolgt.

10. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ triebsmotor (16) in einem Reversierbetrieb läuft.

11. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ triebsmotor (16) über ein Gestänge mit dem wenigstens einen Wischer (8) gekoppelt ist.

12. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (16) nur eine Drehrichtung aufweist.

13. Scheibenwischvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge­ schwindigkeitssteuerung des wenigstens einen Wischers (8) über einen Fuzzy-Logik-Algorithmus verfügt.

14. Verfahren zum Betrieb einer Scheibenwischvorrich­ tung, insbesondere zur Reinigung einer Windschutz­ scheibe eines Kraftfahrzeuges, wobei wenigstens ein von einem elektrischen Antriebsmotor angetriebener Wischer zwischen zwei Endpositionen verlagert wird, und mit einer Steuereinheit, die als Eingangsgröße die Ausgangssignale eines Regensensors sowie die Schaltsignale eines manuell bedienbaren Schaltmittels verarbeitet und als Ausgangsgröße eine Versorgungs­ spannung des elektrischen Antriebsmotors und die da­ mit die Wischergeschwindigkeit gesteuert wird, da­ durch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Wischer (8) in Abhängigkeit von einer durch den Regensensor (12) erfaßten Regenmenge mit variablen Intervallpau­ senzeiten und mit variablen Wischergeschwindigkeiten betrieben wird.