JP2004523409A - ウインドウの自動洗浄装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車における洗浄装置の制御のための方法及び装置に関している。この装置は、固定の対象物の識別と、雨や雪などの環境パラメータを検出するのに複数の超音波センサを利用したセンサ装置（１０）を有している。

Description

【０００１】
本発明は、独立請求項に記載のウインドウの自動洗浄装置に関している。このウインドウの自動洗浄装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ ４０ ０６ ４２０ Ａ１ 明細書から公知である。この装置は、光学的原理に基づいて機能するものであり、具体的には送信器の光をウインドガラスに入力結合させ、濡れた表面では少なくとも部分的に反射が生じ、引続き受信器に対して出力結合される。
【０００２】
さらにその他にもドイツ連邦共和国特許出願 ＤＥ １９８ ４３ ５６３ Ａ１ 明細書からは、駐車支援システムの超音波センサを用いて自動車後方領域の水しぶきの跳ね上がりを検出し、その結果から確定された走行路状態に依存して自動車前照灯の光分布を適合化する手法が開示されている。
【０００３】
発明の利点
本発明によるウインドウの自動洗浄装置が有している利点は、次のようなセンサ装置の利用によって、すなわち一方ではその把握領域内で他の固定的な対象物と自身との間隔に依存した信号を発し、また他方では環境パラメータに依存した信号を発することのできるセンサ装置の利用によって、唯１つのセンサ装置のみで自動車における様々な可能性に有効利用できるシステムが得られることである。そのためこのセンサ装置は一方で、固定的な対象物、例えば他の車両や壁、橋脚や支柱、柱などを識別できる。このことは低い走行速度の場合に、例えばパーキングや非常に狭い工事現場領域の走行などで利点となる。またもう一方では、環境パラメータ、例えば雨、霧雨、雪、ひょうなどを識別できる能力も備えている。それ故にウインドウワイパの起動がこれらの測定結果に合わせて行うことができ、このことは特に走行速度が高い場合に利点となる。
【０００４】
本発明の別の有利な実施例および改善例は従属請求項に記載されている。
【０００５】
有利には、前記センサ装置は超音波センサとして構成されている。なぜならこのセンサは信頼性が高くて寿命も長く、さらに良好に処理できる信号を発するからである。
【０００６】
その際特に有利には、このセンサ装置が駐車支援システム、例えばパーキングパイロットシステムの一部である。このシステムでは超音波センサが次のことに用いられている。すなわち超音波パルスを用いて音響測深原理に従い、自車と障害物との間の間隔を推定し、所定の臨界的な最小間隔距離を下回った場合には車両ドライバにそのことを報せるべく警報信号を供給するために用いられている。これらのセンサは同時に濡れた路面状況の監視だけでなく、特に降水密度の識別にも用いることができる。その際に特に有利には、自動車における降雨検知のための装置は、とりわけ通常の巡航速度での走行の際に必要とされ、それに対して駐車支援システムは、車両が歩進的速度かもっと遅い速度で移動している場合に稼働するだけでよい。それ故にセンサからの信号は、車両速度に応じて動的に駐車支援システム、かまたは洗浄装置を制御する制御装置に、これらの両者間で衝突を引き起こすことなく対応付けさせることが可能である。
【０００７】
その場合特に有利には、洗浄装置の制御のための制御装置がさらに別の走行状態情報発生器に接続される。このようにして走行状態に関する最大数の信号が洗浄装置の制御のために用いられる。これによってその機能がさらに最適化される。
【０００８】
特に有利には、制御装置がさらにフロントウインドウウォッシャセンサに接続され、洗浄装置がその信号に依存して制御される。
【０００９】
走行状態情報として車両速度の信号、変速機状態（変速位置）の信号、並びに周辺温度の信号などが制御装置に供給される。それによりこれらの信号から車両ウインドウに対する最適なワイパストラテジが確定される。そのためリバースギヤ段が投入されている時のゆっくりとした車両速度のもとでは、ワイパストラテジがセンサ信号の考慮なしで確定される。なぜならセンサ装置が駐車支援（誘導）装置として利用されるからである。それとは異なって走行速度が高い時の場合には、リバースギヤ段に投入されていたとしてもワイパストラテジはセンサ装置からの信号を考慮して行われる。なぜなら例えば駐車場において比較的長い距離を後退走行し得るからである。周辺温度の考慮は、特に有利である。なぜなら車両ウインドウ上の水分の蒸発率が温度の上昇に伴って同じように上昇するからである。
【００１０】
センサ装置が集積化された信号処理部を有しているならば、センサ装置と制御装置の間の接続の際のシールドが節約できる。これによりコストが削減できる。特に有利には、信号増幅および／または帯域フィルタリングのための手段、あるいは環境パラメータの識別のための手段、例えば温度計などは直接、センサ装置内に集積できる。
【００１１】
前記洗浄装置がワイパーウォッシャ装置として構成されているならば、この装置はごく僅かなコストで車両内にオプション装備できる。
【００１２】
請求項９に記載の本発明による方法は、洗浄装置の制御のための方法を効果的にかつ高い信頼性で実施できる利点を有している。その上さらにこの方法は容易に実現できる利点も兼ね備えている。
【００１３】
図面
図面には本発明の実施例が示されており、これは以下の明細書でさらに詳細に説明する。この場合、
図１には、本発明による装置が概略的に示されており、
図２には、超音波センサが透視図で示されており、
図３ａおよびｂには、雨と霧雨のもとでのセンサ信号が示されている。
【００１４】
実施例の説明
図１は、本発明による装置が概略的に示されている。センサ装置１０は、複数の超音波センサを有しており、これは自動車のパーキングパイロットシステム（駐車支援システム）の一部である。このパーキングパイロットシステムは通常は、システムに応じて緩慢な走行もしくはリバース走行の際にしか作動せず、その際には超音波信号も発しない。この超音波信号が固定の特に静止した対象物において反射されたならば、これがセンサ装置１０において検出され、センサ装置１０と固定の静止した対象物との間の所定の間隔距離に達するかまたは下回った場合には、音響的または光学的な信号が車両ドライバに発せられる。この検知領域は、通常は数メートルの範囲である。
【００１５】
本発明による装置のもとでは、センサ装置１０は通常の走行モードの場合でもアクティブではあるが、但し超音波信号は送出せず、その他の関わりのある信号のみを受信する。
【００１６】
センサ装置１０は、マルチプレクサ１２に接続されており、このマルチプレクサは個々の超音波センサの信号を２つの出力チャネル１８上で多重化する。それに対してマルチプレクサ１２はカウンタ１４と接続されており、このカウンタはクロック発生器１６によってクロック制御されている。
【００１７】
マルチプレクサ１２の２つの出力チャネル１８はそれぞれハイパスフィルタ２０に接続されている。これらのハイパスフィルタ２０はさらにそれぞれ１つの増幅器２２に接続されている。これらの増幅器２２の出力側は積分器２４の入力側に接続されており、この積分器は信号を数μｓの時間窓内で積分する。それに対して積分器２４は、さらに別の入力側を有しており、これはさらに別のクロック発生器２６によって設定されたクロックで制御され、アースにセットされることによってリセットを引き起こす。マルチプレクサ１２の同期化のために、カウンタ１４は、積分器２４のリセットも生じさせる別のクロック発生器２６の反転出力信号を受取る。
【００１８】
積分器２４の出力側は、比較器２８に接続されており、該比較器は当該加算ないし積分された信号をそれぞれ閾値Ｓ１、Ｓ２と比較する。この比較器の出力側からは、信号が単安定マルチバイブレータ３０を介して制御装置３２に供給される。制御装置３２の出力側は、洗浄装置３４に接続されている。この洗浄装置３４は、ワイパーモータ３６を有し、そのアウトプットシャフトは直接かもしくは間接的にワイパブレードに接続されている。
【００１９】
以下では本発明による装置の機能を説明する。
【００２０】
センサ装置１０は、マルチプレクサ１２によって処理される信号を送出する。典型的な例では８つの超音波センサが用いられ、それらの内の４つは車両前部側にそして残りの４つは車両後部側に固定される。これらは、２つの出力チャネル１８を介してハイパスフィルタ２０に接続され、該ハイパスフィルタは、場合によって存在し得る直流電圧レベルと低周波の障害パルスをフィルタリングする。引続き信号は増幅器２２によって増幅され、積分器２４に供給される。別のさらなるクロック発生器２６によって設定される時間間隔に亘って積分器２４に供給された信号が積分される。この期間の経過後は、積分器２４が再びリセットされ、積分信号が比較器２８に転送される。この比較器２８はこれらの積分信号を閾値Ｓ１，Ｓ２と比較する。積分された和信号は、もちろんさらに別のステップにおいて処理されてもよいし、制御装置３２に直接供給してもよい。制御装置はこれらの入力信号に依存して洗浄装置３４を制御し得る。
【００２１】
図２には、ケーシングを開いた状態の超音波センサが概略的に示されている。このセンサは、実質的にプリント基板４０からなっており、この基板上にＩＣ４２が配設されている。このプリント基板の検出領域に向いた側が可撓性フィルム４３を介して圧電素子４５と接続されている。さらにこのプリント基板４０上には、補償コイル４７と（前記フィルム４３とは反対側に）プラグコンタクト４９が設けられている。この超音波センサは、金属性のもしくは樹脂性のケーシング５１で覆われており、典型的には自動車のバンパー内に組込まれる。
【００２２】
プラグコンタクト４９は４つのピンを有しており、それらのピンが通常は、測定目的のためにのみ存在するアナログ信号を増幅および処理なしで取出し可能である。この信号は、センサ装置の検出領域内の環境パラメータに関する情報を提供する。この環境パラメータとは、例えば雨、雪、あるいは自動車の車輪によって舞い上げられた水しぶきなどであり得る。
【００２３】
超音波センサのＩＣ４１は増幅回路や低周波な障害作用を除去するための帯域フィルタを含んでおり、さらにＩＣ４１は信号を積分しディジタル化する。そのため比較的僅かなコストで簡単に利用できる信号がケーシング５１から引き出せる。これはセンサ装置１０のシールドコストを必要とさせずに車両バンパー内の制御装置３２に導出可能である。
【００２４】
図３ａおよびｂには、プラグコンタクト４９のピンから取出される信号が２つの異なる状況のもとで示されている。
【００２５】
図３ａは、雨の時の超音波センサの信号を時間軸に亘って示した図であり、そこには多数の個別の針状のピークが現れている。図３ｂにも、霧雨のもとでの同じような信号が示されており、ここではノイズを介していくつかの信号ピークが存在している。
【００２６】
制御装置３２は、さらに別の走行状態情報発生器５３と接続されていてもよい。これは、走行状態に関する情報、例えば環境パラメータ、特に蒸発率に対する尺度となるパラメータや、走行速度などの情報を制御装置３２に提供する。これらの走行状態情報は、制御装置３２によって洗浄装置３２の制御に用いられる。
【００２７】
理想的には制御装置３２は、センサ装置１０の信号の振幅スペクトルや信号の強度および走行速度に依存して車両のウインドウ上に存在する水分量を車両毎に算出する。
【００２８】
基本的に車両速度は、ウインドウの濡れ具合を推定するのに非常に重要である。粒状の降雨の量は、車両のリアウインドウ上では雨粒サイズの増大に伴って増加する。
【００２９】
非常に低温の場合、例えば雪や氷が舞い上げられているような状況では、たとえセンサ装置１０が相応の信号を送出してもワイパの作動は不要である。
【００３０】
さらにしぶき識別回路を制御装置内に集積化し、例えば大型トラックなどが脇を通過した時などに、突然に跳ね上げられた水しぶきをそれが車両ウインドウに当たる前に識別できるようにすることも可能である。それに対しては例えば車両の側方にさらに別の超音波センサを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による装置を概略的に示した図である。
【図２】
超音波センサの透視図である。
【図３ａ】
雨のもとでのセンサ信号を示した図である。
【図３ｂ】
霧雨のもとでのセンサ信号を示した図である。

Claims (9)

1. ウインドウ、特に自動車のリヤウインドウの自動洗浄のための装置であって、
   洗浄装置（３４）と
   該洗浄装置（３４）を制御する制御装置（３２）とを有している形式の装置において、
   センサ装置（１０）が設けられており、該センサ装置は前記洗浄装置（３４）の制御のための制御装置（３２）と接続されており、さらにその検出領域内で自身と他の固定的な特に静止した対象物との間の間隔距離と環境パラメータに依存した信号を発することができるように構成されていることを特徴とする装置。
2. 前記センサ装置（１０）は、超音波センサとして構成されている、請求項１記載の装置。
3. 前記センサ装置（１０）は、駐車支援システムの一部である、請求項２記載の装置。
4. 前記洗浄装置（３４）の制御のための前記制御装置（３２）は、さらなる走行状態情報発生器（５６）に接続されている、請求項１から３いずれか１項記載の装置。
5. 前記制御装置（３２）は、フロントウインドウ−レインセンサと接続されており、前記洗浄装置（３４）は、該フロントウインドウ−レインセンサの信号に依存して制御される、請求項１から４いずれか１項記載の装置。
6. 前記制御装置（３２）は、車両速度の信号、車両の変速機状態の信号、並びに周辺温度の信号を走行状態情報として考慮する、請求項４記載の装置。
7. 前記センサ装置（１０）は、環境パラメータ、特に水しぶきの識別のための集積化された信号処理回路、特に信号増幅部および／またはフィルタリング部を有している、請求項１から６いずれか１項記載の装置。
8. 前記洗浄装置（３４）は、ワイパ／ウォッシャ装置として構成されている、請求項１から７いずれか１項記載の装置。
9. ウインドウ、特に自動車のウインドウの洗浄のための洗浄装置（３４）の制御のための方法において、
   少なくとも以下のステップ、
   超音波センサ（１０）によって、降雨に依存した少なくとも１つの信号を送出するステップと、
   予め定められた時間間隔を介して信号を処理するステップと、
   処理された信号と少なくとも１つの閾値とを比較するステップと、
   少なくとも１つの閾値を上回るか、下回った場合に、前記洗浄装置（３４）に向けて作動信号をトリガするステップとを有していることを特徴とする方法。