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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen eines
Scheibenwischer-Paares und eine
Fensterreinigungs-Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Verbesserte Aerodynamik für Kraftfahrzeuge führt zu
Entwicklungen zukünftiger Windschutzscheiben-Auslegungen mit
ausgeprägteren Neigungswinkeln, die eine größere Fensterfläche
ergeben. Eine Fensterwisch-Vorrichtung für solche
Windschutzscheiben muß deshalb längere massivere Wischarme und -Blätter
besitzen, um den erforderlichen Anteil der größeren Fläche zu
wischen. Bei einem syrnmetrischen Überdeckungs-Wischmuster, bei
dem die Wischblätter in einander entgegengesetzt zwischen
getrennten Außenwisch-Stellungen und einer überdeckenden inneren
Wischanordnung hin- und her-bewegt werden müssen, ergeben
längere Wischarme und -Blätter eine größere Überdeckung oder einen
Kollisions-Vermeidungsbereich und demzufolge die Notwendigkeit
größeren Abstandes der Wischblätter.
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Gegenwärtige syinmetrische Überdeckungs-Wischvorrichtungen
benutzen einen einzigen Motor mit einem unausgeglichenen Gestänge
zum Bewegen der Wischblätter in einem sich wiederholenden
Muster, wobei in einer Überdeckungs-Innenwisch-Anordnung immer
eines der Wischblätter über dem anderen liegt. Das überdeckende
Wischblatt läuft dem anderen von der
Überdeckungs-Innenwischanordnung durch den Überdeckungsbereich zu seiner äußeren
Wischposition voraus und folgt dem anderen durch den
Überdeckungsbereich in die überdeckende Innenwischanordnung nach. Es muß
deswegen in seiner äußeren Wischposition pausieren, um dem
anderen Wischblatt Zeit zu geben, seine äußere Wischposition zu
erreichen und umzukehren, so daß das andere Wischblatt ihm
zurück in den Überdeckungsbereich vorangehen kann. Wenn das
pausierende Wischblatt wieder neu gestartet wird, muß es rasch
beschleunigt werden, um die in der Pause verlorene Zeit gut zu
machen und hohe Wischraten wie 75 Schläge pro Minute zu
erreichen; diese rasche Beschleunigung einer großen Masse erteilt
den Gestänge-Bestandteilen eine besondere Spannung und kann zu
einem unerwünschten Peitschen (Vibrieren) der Blattenden
führen. Derartige bekannte Anordnungen sind in US-PS 4 723 101 und
3 049 742 beschrieben.
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Ein Verfahren zum Betreiben eines Paares von Wischblättern und
eine Fensterreinigungs-Vorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung werden gekennzeichnet durch die jeweils in Anspruch 1
und 5 angegebenen Merkmale.
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Bei dieser Erfindung wird ein Paar von Wischblättern an einem
Fahrzeugfenster in einem symmetrischen Überdeckungsmuster
betrieben mit einer Herabsetzung der erforderlichen
Beschleunigung, die nötig ist, um eine angegebene hohe Wischrate zu
erreichen. Das wird erreicht durch Abwechseln des überdeckenden
Wischblattes bei jeder Rückkehr der Wischblätter zu dem
überdeckenden inneren Wischzustand, um so ein abwechselndes
symmetrisches Überdeckungsmuster (alternating symmetrical overlap
= ASOL) zu schaffen. Damit braucht das zuerst außen befindliche
Wischblatt nicht mehr warten, bis das andere Wischblatt seine
äußere Wischposition erreicht, sondern beginnt ohne Pause
zurückzukehren, vorausgesetzt, daß das äußere Wischblatt den
Überdeckungsbereich verlassen hat, wie es normalerweise der
Fall sein wird. Ohne die Notwendigkeit einer langen Pause in
der äußeren Wischposition braucht das Wischblatt keine so große
Beschleunigung bei seiner Bewegung. Das abwechselnde
symmetrische Überdeckungsmuster nach dieser Erfindung reduziert so
bedeutsam die Spannungen in den Wischarmen, Wischblättern und
Gestängen und reduziert das Peitschen (Vibrieren) der
Blätterenden bei hohen Wischzyklusraten.
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Die vorliegende Erfindung wird nun beispielsweise mit Bezug
auf die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten
Ausführung und die beigefügte Zeichnung erläutert, in welcher
zeigt:
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Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer die Erfindung
verkörpernden Fensterreinigungs-Vorrichtung; und
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Fig. 2a, 2b, 3a und 3b Flußdiagramme, welche das
erfindungsgemäße Verfahren anhand der
Fensterreinigungs-Vorrichtung der Fig. 1 beschreiben.
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In Fig. 1 enthält ein Kraftfahrzeugfenster wie eine
Windschutzscheibe 10 ein durch einen an einer Welle 13 unter der
Windschutzscheibe 10 schwenkbar gehaltenen Wischarm 12 getragenes
Wischblatt 11 und ein durch einen an einer Welle 16 unter der
Windschutzscheibe 10 schwenkbar gehaltenen Wischarm 15
getragenes Wischblatt 14. Dabei ergibt sich für diese Anmeldung
entsteht kein Unterschied, welches der Wischblätter 11 und 14
sich an der Fahrerseite und welches sich an der Mitfahrerseite
des Kraftfahrzeugs befindet. Die Welle 13 wird durch einen
Elektromotor 17 gedreht und die Welle 16 durch einen separaten
Elektromotor 18. Die Elektromotore 17 und 18 können
Permanentmagnet-Gleichstrommotore sein, die mit zwei Bürsten dargestellt
sind, obwohl auch Motore mit drei Bürsten benutzt werden
können, und können die Wellen 13 bzw 16 durch jeweilige
Reduktionsgetriebe antreiben. Die separaten Elektromotore 17 und 18
ergeben unabhängige Steuerung der Wischblätter 11 bzw. 14 für
die Ausführung dieser Erfindung.
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Die Elektromotore 17 und 18 werden mit Leistung versorgt durch
Motoransteuer-Einheiten 21 bzw. 22, die durch eine
Steuereinheit 22 gesteuert werden. Positionsfühler 24 und 25 sind den
jeweiligen Wischblättern 11 bzw. 14 zugeordnet, um die
Position eines jeweiligen Wischblattes anzuzeigen und diese
Information zur Steuereinheit 22 zurückzuführen. Die
Positionsfühler 24, 25 können so aufgebaut wsein, daß sie die Drehlage
der Anker der Elektromotore 17 und 18 oder der Wellen 13 und 16
oder irgendeines zugehörigen Bestandteils erfassen, dessen
Position eine eindeutige Funktion der Wischblattposition ist.
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Die Positionsfühler 24, 25 können beispielsweise
Potentiometer-Spannungsteiler sein, die über einer geregelten Spannung
liegen, um so für die Wischblatt-Position bezeichnende
Analogsignale zu ergeben. Wenn die geregelte Spannung einer
Veränderung unterworfen wird, kann sie auch an die Steuereinheit
22 weitergegeben und als ein Verhältnisbezug für die
Wischblatt-Positionssignale eingesetzt werden.
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Die Steuereinheit 22 kann einen Digitalcomputer wie den Ein-
Chip-Mikrocomputer Motorola MC 6805R2 (R) zur Grundlage haben.
Dieses Gerät enthält Ein-Chip-CPU, RAM, ROM, Taktgeber,
Zeitgeber, A/D-Wandler, digitale Eingangs- und Ausgangsleitungen
und analoge Eingangsleitungen. Hardware-Verbindungen für diesen
Digitalcomputer sind wohl bekannt und in dem von Motorola Inc.,
Austin, Texas 78721, USA, erhältlichen Motorola Mikroprozessor
Daten-Handbuch beschrieben. Der Digitalcomputer ist mit einem
im ROM gespeicherten Programm zu versehen, um die Erfindung in
der nachfolgend beschriebenen Weise auszuführen; und
Ausgangssignale sind vorgesehen an die Motorsteuer-Einheiten 20, 21,
wie in US-PS 4 665 488 beschrieben. Kurz gesagt, schafft die
Steuereinheit 22 zwei Digital-Ausgangssignale für jeweils eine
Motoransteuer-Einheit 20 bzw. 21, und die
Motoransteuer-Einheiten reagieren auf die vier möglichen digitalen Kombinationen
der beiden Ausgangssignale, um vier mögliche Betriebsarten für
jeden Elektromotor 17 und 18 zu schaffen: (1) Motorantrieb in
einer Richtung, (2) Motorantrieb in der entgegengesetzten
Richtung, (3) dynamische Motorabbremsung und (4)
Motor-Entregung nicht gebremst (mit laufend). Die Motordrehzahl-Auswahl
kann, falls gewünscht, durch digitales Schalten in
Einschaltverhältnisweise erreicht werden, um die durchschnittliche
Motorankerspannung zu verändern. Zusätzlich zu
Eingangssignalen von den Positionsfühlern 24 und 25 und der geregelten
Betriebsspannung kann der Digitalcomputer der Steuereinheit 22
auch ein Eingangssignal von irgendwelchen Steuerschaltern
erhalten zur Auswahl der Wischer-Betriebsarten.
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Die Wischblätter 11 und 14 werden über die Wischflächen 30
bzw. 35 der Windschutzscheibe 10 hin- und herbewegt. Die
Wischfläche
30 des Wischblattes 11 ist begrenzt durch eine äußere
Wischblatt-Position, die durch die gestrichelte Linie 31
benachbart einer Seitenkante der Windschutzscheibe 10 angezeigt
ist, und eine untere innere Wischposition, die durch die
gestrichelte Linie 32 in der Nähe der Unterkante der
Windschutzscheibe 10 angezeigt ist und enthält weiter eine obere
innere Wischposition, in der das Wischblatt 11 in Fig. 1
gezeigt ist und die knapp über der unteren inneren
Wischposition 32 gelegen ist. Im Betrieb wird das Wischblatt 11 zwischen
seiner äußeren Wischposition und abwechselnd seiner oberen oder
unteren inneren Wischposition hin- und herbewegt. In gleicher
Weise bestimmt das Wischblatt 14 die Wischfläche 35, die
begrenzt ist durch eine äußere Wischposition, die durch eine
gestrichelte Linie 36 bezeichnet ist und eine untere innere
Wischposition, in der das Wischblatt 14 in Fig. 1 gezeigt ist.
Eine obere innere Wischposition für das Wischblatt 14 ist durch
eine gestrichelte Linie 37 bezeichnet, die knapp über der
unteren inneren Wischposition gelegen ist, wie durch die Position
des Wischblattes 14 bezeichnet. Im Betrieb wird das Wischblatt
14 zwischen seiner äußeren Wischposition und abwechselnd seiner
oberen bzw. unteren Wischposition hin- und herbewegt, so daß es
in seiner oberen bzw. unteren Wischposition mit dem Wischblatt
11 abwechselt.
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Eine überdeckende innere Wischanordnung umfaßt so zwei
mögliche innere Wischzustände: (1) Wischblatt 11 in seiner oberen
inneren Wischposition, während Wischblatt 14 in seiner
unteren inneren Wischposition ist, wie in Fig. 1 dargestellt;
und (2) Wischblatt 11 in seiner unteren inneren
Wischposition, während Wischblatt 14 in seiner oberen inneren
Wischposition ist, also entgegengesetzt zu dem in Fig. 1 gezeigten
Zustand. Bei irgendeinem bestimmten ASOL-Wischzyklus,
beginnend von einem der inneren Wischzustände, werden beide
Wischblätter 11, 14 nach oben zu ihren jeweiligen äußeren
Wischpositionen angetrieben, wobei das untere Wischblatt (das von
seiner unteren inneren Wischposition aus startet) durch den
Überdeckungsbereich mit einem vorbestimmten Mindestabstand
hinter dem oberen Wischblatt (das von seiner oberen inneren
Wischposition aus startet) gehalten wird.
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Wenn das obere Wischblatt seine äußere Wischposition erreicht
und das untere Wischblatt den Überdeckungsbereich verlassen
hat, wird das obere Wischblatt zu seiner unteren inneren
Wischposition zurück angetrieben und wird das untere Wischblatt. Das
untere Wischblatt wird normalerweise den Überdeckungsbereich
bei der Auswärtsbewegung verlassen, bevor das obere Wischblatt
seine äußere Wischposition erreicht; und das obere Wischblatt
kann dannn normalerweise unmittelbar ohne Pause umkehren, um
seinen Rückweg zu beginnen. Das vorher untere Wischblatt wird,
wenn es seine äußere Wischposition erreicht, das obere
Wischblatt, und wird zu seiner oberen inneren Wischposition
angetrieben, während es mindestens über den Überdeckungsbereich auf
einem vorbestimmten Mindestabstand zu dem nunmehr unteren
Wischblatt gehalten wird. Der Zyklus wird wiederholt, bis er
durch die Bedienungsperson angehalten wird, wobei die
Wischblatter abwechselnd die obere bzw. untere innere
Wischposition einnehmen.
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Der Betrieb wird mit mehr Einzelheiten mit Bezug auf Fig. 2a,
2b, 3a und 3b beschrieben, welche die Programmierung der
Steuereinheit 22 in Flußdiagramm-Form beschreiben. In dieser
ganzen Beschreibung bezieht sich der Ausdruck Wischarm 12
auch auf das Wischblatt 11 und der Ausdruck Wischarm 15 auch
auf das Wischblatt 14, da sich die Wischarme und Wischblätter
miteinander bewegen. Der Ausdruck "Arm" wird einfach deswegen
statt des Ausdrucks Blatt benutzt, weil er besser in das
Flußdiagramm einzupassen ist. Bei Fig. 2a beginnt die ASOL-
Routine mit einer Frage im Entscheidungsblock 40, ob die
Wischer laufen sollen. Wenn nicht, wie es der Fall ist, wenn
ein Wischer-Hauptschalter im AUS-Zustand ist, fragt die Routine
im Entscheidungsblock 41, ob die Wischer abgestellt sind. Wenn
das der Fall ist, wird die Routine verlassen. Wenn nicht, wird
vor dem Verlassen eine Wischer-Abstell-Teilroutine 42
ausgeführt. Wenn im Entscheidungsblock 40 die Wischer laufen sollen,
wie durch einen Wischer-Hauptschalter angezeigt, fragt die
Routine im Entscheidungsblock 43, ob beide Wischblätter 11, 14
sich in inneren Wischpositionen befinden. Wenn nicht, wird der
vorhergehende Zyklus im Schritt 45 abgeschlossen, um die
Wischblätter 11 und 14 zu den oberen bzw. unteren Wischpositionen zu
bringen. Ein derartiges Auftreten ist z.B. möglich, wenn der
Fahrzeug-Zündschalter am Ende eines vorhergehenden
Motorbetrieb-Zeitraums abgeschaltet wurde, während der Wischschalter
in einer Betriebsstellung war und die Wischblätter 11, 14 sich
mitten in einem Wischzyklus befanden, so daß die Wischblätter
innerhalb der Wischbereiche 30, 35 an dem Glas verblieben. Der
Schritt 45 kann eine einfache Bestimmung bewirken, welches
Blatt das untere ist, und eine Rückführung dieses Wischblattes
zu seiner unteren inneren Wischposition herbeiführen und die
Rückführung des anderen Blattes zu dessen oberer innerer
Wischposition unter Aufrechterhaltung eines Mindest-Blattabstandes
während des Durchlaufens des Überdeckungsbereiches. Vom Schritt
45 kehrt die Routine zum Entscheidungsblock 43 zurück, um so
den Betrieb fortzusetzen, bis beide Wischblätter 11, 14 sich in
ihren angestrebten inneren Wischpositionen befinden. Die
Hilfsroutine zum Wischerabstellen kann in gleichartiger Weise
arbeiten.
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Wenn sich im Entscheidungsblock 43 beide Wischblätter 11, 14
in ihren inneren Wischpositionen befinden, fragt die Routine
im Entscheidungsblock 46, welcher Wischarm (oder welches
Wischblatt) der/das höhere ist. Wenn es sich um den Wischarm 12
handelt, bewirkt die Routine im Schritt 47 eine Bewegung des
Wischarmes 12 zu seiner äußeren Wischposition hin. Im
Entscheidungsblock 48 fragt die Routine dann, ob der Wischarm
12 den Überdeckungsbereich verlassen hat. Ist dies nicht der
Fall, fährt die Routine im Schritt 50 fort, den Wischarm 12
zu seiner äußeren Wischposition zu bewegen, startet aber den
Wischarm 15 zu dessen äußerer Wischposition unter Verfolgung
des Verlaufs dieser Bewegung zusammen mit der des Wischarms 12,
um einen vorgegebenen Mindestabstand einzuhalten. Die Routine
schleift vom Schritt 50 zurück zum Schritt 47. Vom
Entscheidungsblock 48 geht die Routine, sobald der Wischarm 12 den
Überdeckungsbereich verlassen hat, zum Schritt 51 in Fig. 2b,
wo sie den Wischarm 15 zur freien Bewegung zu seiner äußeren
Wischposition hin veranlaßt. Da beide Wischblätter 11, 14 sich
außerhalb des Überdeckungsbereichs befinden, besteht keine
Kollisionsgefahr mehr.
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Nach dem Schritt 51 fragt die Routine im Entscheidungsblock 52,
ob der Wischarm 12 seine äußere Wischposition erreicht hat.
Falls nicht, fragt die Routine im Entscheidungsblock 53, ob der
Wischarm 15 seine äußere Wischposition erreicht hat. Wenn das
der Fall ist, wird er im Schritt 55 angehalten und der
Wischarm 12 zu seiner äußeren Wischposition fortbewegt, bevor die
Routine zum Entscheidungsblock 52 zurückkommt. Diese Schleife
wird normalerweise nicht verwendet, da der Wischarm 12 einen
Vorsprung aus dem Überdeckungsbereich heraus besitzt; wenn
jedoch das Wischblatt 11 verlangsamt wird, wird so verhindert,
daß die Wischblätter aus ihrer Synchronisation geraten. Diese
Schleife wird auch wahrscheinlich nicht notwendig sein, wenn
der Abstand durch den Wischzyklus hindurch insgesamt
aufrechterhalten bleibt.
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Sobald der Wischarm 12 seine äußere Wischposition erreicht hat,
wie im Entscheidungsblock 52 bestimmt, fragt die Routine am
Entscheidungsblock 56, ob der Wischarm 15 den
Überdeckungsbereich verlassen hat. Falls nicht, wird der Wischarm 12 im
Schritt 57 an seiner äußeren Wischposition angehalten und der
Wischarm 15 setzt seine Bewegung zu seiner äußeren
Wischposition hin fort, während die Routine zum Entscheidungsblock 56
zurückschleift. Im Normalbetrieb wird jedoch Schritt 57 nicht
erreicht, und der Wischarm 12 wird ohne Pause reversiert.
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Wenn im Entscheidungsblock 56 der Wischarm als außerhalb des
Überdeckungsbereiches befindlich bestimmt wurde, geht die
Routine weiter zum Schritt 58 in Fig. 3a, in welchem sie den
Wischarm 12 zum Reversieren und zur Bewegung zu seiner
unteren inneren Wischposition hin veranlaßt. Die Routine fragt
dann im Entscheidungsblock 60, ob der Wischarm 15 seine
äußere Wischposition erreicht hat. Falls nicht, fährt die
Routine im Schritt 61 fort, den Wischarm 15 zu seiner äußeren
Wischposition zu bewegen und frägt im Entscheidungsblock 62, ob
der Wischarm 12 seine untere innere Wischposition erreicht
hat. Falls dies nicht der Fall ist, kehrt die Routine zum
Schritt 58 zurück. Wenn nach dem Entscheidungsblock 60 der
Wischarm 15 sich an seiner äußeren Wischposition befindet,
kehrt die Routine die Richtung des Wischarms 15 im Schritt
59 um und läßt ihn zu seiner oberen inneren Wischposition
zurück antreiben1 während sie mindestens durch den
Überdekkungsbereich einen vorbestimmten Mindestabstand hinter dem
Wischarm 12 aufrecht erhält.
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Wenn im Entscheidungsblock 62 gefunden wird, daß der Wischarm
12 seine untere innere Wischposition erreicht hat, hält die
Routine den Wischarm 12 im Schritt 63 der Fig. 3b fest und
setzt die Bewegung des Wischarmes 15 zu seiner oberen inneren
Wischposition im Schritt 65 fort. Im Entscheidungsblock 66
fragt die Routine, ob der Wischarm 15 seine obere innere
Wischposition erreicht hat. Falls nicht, schleift die Routine zum
Schritt 65 zurück; falls es zutrifft, hält die Routine den
Wischarm 15 im Schritt 67 an und kehrt zum Routinebeginn
zurück.
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Vom Entscheidungsblock 46 müßte, falls die Routine bestimmt
hat, daß sich der Wischarm 15 über dem Wischarm 12 befindet,
ein gleichartiges Flußdiagramm durchlaufen werden, jedoch mit
umgekehrten Bezügen für die Wischarme 12 und 15. So enthält in
Fig. 2a, 2b, 3a und 3b dieses "spiegelbildliche" Flußdiagramm
Elemente mit apostrophierten Bezugszeichen gleichartig zu den
entsprechenden schon beschriebenen Elementen. Der Ablauf mit
diesen apostrophierten Elementen braucht im einzelnen nicht
beschrieben zu werden, da er in seiner Funktion zu dem Ablauf
mit den unapostrophierten Elementen der gleichen Nummer
gleichartig, jedoch mit Umkehr der Wischarme 12 bzw. 15 verläuft. Im
allgemeinen Betrieb der Vorrichtung werden jedoch die
apostrophierten und nichtapostrophierten Elemente des Flußdiagramms
bei jedem Wischzyklus abwechseln, wenn jeweils der andere
Wischarm bzw. das andere Wischblatt zu seiner/seinem oberen
inneren Wischposition zurückgebracht wird, um beim nächsten
Zyklus in der Bewegung voranzugehen.
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Diese Ausführung des Verfahrens besitzt, wie zu sehen ist,
eine eingebaute Fehlerbeseitigung, falls das jeweils untere
Wischblatt bei seiner Auswärtsbewegung außerhalb des
Überdeckungsbereiches, jedoch kurz vor der äußeren Wischposition,
angehalten wird. Es werde z.B. angenommen, die Routine
durchlaufe in Schleife die Schritte 58, 60, 61 und 62 in Fig. 3a,
während der Wischarm 12 sich glatt zu seiner unteren
Wischposition zurückbewegt, während der Wischarm 15 außerhalb des
Überdeckungsbereiches, jedoch nicht fähig ist, ein Hindernis an
seinem Weg nach außen zu seiner äußeren Wischposition zu
überwinden. Wenn der Wischarm 12 schließlich seine untere innere
Wischposition erreicht und im Schritt 63 angehalten wird, wird
der Wischarm 15 von der jeweiligen Stelle aus, wo er angehalten
wurde, reversiert, um in seine obere innere Wischposition
zurückzukehren, und so kann der nächste Wischzyklus
erfindungsgemäß mit den in den inneren Wischpositionen reversierten
Wischblättern 11, 14 beginnen.
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Bei den Schritten in den Flußdiagrammen, bei denen angezeigt
ist, daß einer der Wischarme 12, 15 mit dem anderen zusammen
beobachtet wird, um einen vorbestimmten Mindestabstand
einzuhalten, gehört zu der Betätigung der Vergleich der Ablesungen
der Positionsfühler 24, 25 der beiden Wischarme oder -Blätter.
Wenn der Vergleich ergibt, daß die Position des nachfolgenden
Blattes sich dem Mindestabstand nähert, kann der Elektromotor
17 oder 18 für das nachfolgende Wischblatt abgeschaltet oder
sein Einschaltzyklus verringert werden. Zusätzlich oder
alternativ kann der Einschaltzyklus des vorangehenden Wischblatts
erhöht werden. In jedem Fall sollte dann der Abstand wachsen.
Das Umgekehrte trifft zu, wenn der so gemessene Abstand größer
als ein höherer vorbestimmter Abstand wird.
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Zusammengefaßt läßt die Erfindung Wischblätter mit einem
symmetrischen Überdeckungs-Wischmuster abwechselnd das Blatt
sein, das zuerst zurückkehrt und deswegen das untere Blatt
in der Überdeckungs-Innenposition wird. Das bedeutet, daß
das zuerst nach außen gehende Blatt das zuerst
zurückkommende Blatt wird und so nicht in der Außenposition warten muß,
bis das andere Blatt nach außen geht und wieder zurückkehrt.
Damit sind bei der gleichen Motordrehzahl raschere
Wischzyklus-Raten möglich und die Blattbeschleunigungs-Raten werden
herabgesetzt.