JP2005502545A - 自動車のウインドシールドワイパー装置を制御する方法並びにウインドシールドワイパー装置 - Google Patents

Abstract

特に自動車のウインドシールドワイパー装置（１０）を制御する方法及びウインドシールドワイパー装置（１０）であって、少なくとも１つの駆動装置（１６）と、少なくとも１つの伝動装置（１４）とを備え、この伝動装置は駆動装置（１６）の運動を少なくとも１つのワイパー軸（３４）に伝え、かつ、伝動装置（１４）の位置に関連する変速比を有しており、かつ少なくとも１つの制御装置（２４）を備え、この制御装置は駆動装置（１６）により被駆動軸（２６）によって引き渡されるトルクを制御する形式のものにおいて、制御装置（２４）が駆動装置（１６）により引き渡し可能なトルクを、各時点において変速比を考慮して定めるようにすることを提案する。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念によるウインドシールドワイパー装置及びウインドシールドワイパー装置を制御する方法に関する。
【０００２】
例えばＤＥ １９７ ００ ４５７から、ウインドシールドワイパー装置を制御するための方法が既に多数公知である。これらの方法では、ワイパーモータはその都度次のように、すなわちウインドシールド上のワイパーブレードの位置が常に目標範囲上を動くように、制御される。より簡単な方法では、ワイパーモータの速度ひいてはウインドシールド上のワイパーブレードの速度が逆転位置の範囲内で減少せしめられる。この場合しかしながら、ワイパーブレードの、位置の正確な制御のための、広く行われている制御機構である。
【０００３】
発明の利点
主請求項の構成要件を備えたウインドシールドワイパー装置を制御するための本発明による方法は次のような利点を有している。すなわち、駆動装置により引き渡し可能なトルクが各時点において伝動装置比を考慮して定められる。この形式で、例えば雪又は氷がウインドシールド上でウインドシールドワイパー装置のブロックを生ぜしめるときに生じる駆動装置の過負荷が効果的に阻止される。このことは特に、ウインドシールドワイパー装置のブロックが折り返し位置に達する直前に生ずるときに、問題である。普通のウインドシールドワイパー装置はワイパーアームをクランク伝動装置を介して駆動するので、この場合最高の負荷が生じる。それは駆動装置は正確に伸長位置若しくは重なり位置で停止するからである。駆動装置の最大の起動トルクはこの場合最少の変速比の際に、ウインドシールドワイパー装置に作用する。理論的に見て、この場合、剛性的な構造部分の場合にトグルレバー効果によって無限に高い力が生じる。それは有効なレバーアームの大きさがゼロになろうとするからである。
【０００４】
従属請求項に記載した手段によって、主請求項に記載した特徴の有利な展開及び改善が生じる。
【０００５】
特に有利なのは、伝動装置がクランク伝動装置として構成されていて、かつ引き渡し可能なトルクが少なくとも１つのクランクの位置に関連して定められることである。それはクランクの位置は駆動装置からのトルクの伝達にとって重要であるからである。
【０００６】
更に、駆動装置が回転運動を引き渡し、伝動装置がこの回転運動を２つの折り返し位置を備えた振子運動に転換し、かつトルクがこれらの折り返し位置に達する前に減少せしめられると、有利である。それは、これらの折り返し位置においては駆動装置のクランクは重なり位置又は伸長位置にあり、かつこれによって伝達されるトルクが最大であるからである。
【０００７】
更に、駆動装置が電流Ｉを受容し、かつトルクの減少が電量Ｉの制限によって行われるのが、有利である。この形式で、トルクを簡単な電流制限器によって制限することができる。
【０００８】
有利な形式で、電流Ｉの制限は、制御装置内におかれている特性曲線によって行われ、これによって、伝動装置位置に関連して完全に自由に選択可能な電流制限が可能になる。
【０００９】
更に、駆動装置が電子的に制御され、かつ位置認識及び回転方向認識を有していて、これにより電流制限がその都度の伝動装置位置に正確に調和せしめられるのが有利である。
【００１０】
この場合、駆動装置が可逆モータとして構成されていて、かつ折り返し位置に達した後に、折り返し位置に達する前よりも高いトルクを駆動装置から引き渡され、これにより最適のブロック保護がされるようにするのが、有利である。
【００１１】
加えて、トルクが、駆動装置の被駆動軸の定格速度が下回ったときにだけ、トルクが減少せしめられるようにするのが、特に有利である。被駆動軸の回転速度がより高い場合には、被駆動軸の阻止あるいはブロックが行われないことから出発することができ、これによってトルクの減少は省略することができる。単に被駆動軸が阻止された場合あるいはブロックが生じた場合にだけ、被駆動軸に作用するトルクを減少させることが必要である。
【００１２】
請求項９の特徴を備えた本発明によるウインドシールドワイパー装置は、全システムにおける明確な重量減少が機械的な構造部分の寸法をより小さくすることによって可能であり、その場合付加的な制御ハードウエアをシステム内に組み入れなくてもよいという利点を有している。これによって有利な形式で、全システムの生産及び廃棄処理の際の費用が明確によりわずかになる。
【００１３】
実施例の説明
本発明の１実施例は図面に示されており、かつ以下の明細書で詳細に説明する。
【００１４】
図１において、本発明によるウインドシールドワイパー装置１０が斜視図で示されている。このウインドシールドワイパー装置は大体において支持管１２と、伝動装置１４と、駆動装置１６とから成っている。駆動装置１６は電気モータとして構成されており、可逆モータあるいは連続回転モータとして設けておくことができる。駆動装置１６は電機子軸１８を有しており、この電機子軸はモータ伝動装置２０を駆動する。モータ伝動装置２０はモータ伝動装置ケーシング２２内に配置されており、このモータ伝動装置ケーシングはカバーにより閉じられており、このカバー内には制御装置２４がある。モータ伝動装置２０は被駆動軸２６を介して伝動装置１４を駆動する。このために伝動装置１４はモータクランク２８を有しており、このモータクランクはその回転可能に結合されているスラスト棒３０を動かす。
【００１５】
駆動装置１６が可逆モータとして構成されている場合には、モータクランク２８は駆動装置１６に通電された場合に２つの角度位置の間で往復に振子運動をする。連続回転モータの場合には、モータクランク２８は連続回転運動を行う。
【００１６】
ここに図示されているウインドシールドワイパー装置は２つのワイパーアームを駆動するものであるので、モータクランク２８には２つのスラスト棒３０が配置されており、したがって対称的な構成が生じている。以下においてはウインドシールドワイパー装置の単に一方の側だけ説明する。それは他方の側は対称的に動作するからである。
【００１７】
スラスト棒３０は駆動クランク３２と回転運動可能に結合されており、駆動クランクは、モータクランク２８が運動する場合に、ワイパー軸３４を振子運動させる。ワイパー軸３４はワイパー軸受け３６内で回転運動可能に、しかし軸方向で固定されて支承されている。このためにワイパー軸受け３６は円筒形の軸受けブッシュ３８を有している。
【００１８】
被駆動軸２６がところで円形の運動を行うと、モータクランク２８とスラスト棒３０との間の結合点はやはり円軌道上で動く。スラスト棒３０はこの運動を駆動クランク３２上に伝達し、駆動クランクは次いでワイパー軸３４を振子運動させる。この振子運動はこの場合２つの折り返し位置ＷＬ１とＷＬ２との間で行われる。
【００１９】
被駆動軸２６が振子運動を行うと、モータクランク２８とスラスト棒３０との間の結合点は円弧区分上を動き、これによってワイパー軸３４はやはり振子運動をさせられる。可逆モータによって実現されるこの可能性は、ウインドシールドワイパー装置１０の設計の際に、折り返し位置ＷＬ１，ＷＬ２などの選択において多くの自由度を可能にする。特にこの形式で、ワイパー設備が運転されていないときに占めるパーク位置を極めて簡単に規定することができる。
【００２０】
このようなクランク伝動装置の変速比は伝動装置の位置と共に連続的に変化する。それはモータクランク２８と駆動クランク３２との有効レバーアームはその変位角度に関連しているからである。それは、ワイパー軸３４に印加されるモーメントはスラスト棒３０の縦軸線のワイパー軸３４からの垂直な間隔若しくはモータ１６の被駆動軸２６に対する垂直な間隔に関連しているからである。
【００２１】
図２ａ〜２ｆには伝動装置の種々異なる位置が示されている。
【００２２】
図２ａにおいては伝動装置１４は伸長位置にある。ここではモータクランク２８及びスラスト棒３０は直線上に位置していて、被駆動軸２６と、駆動クランク３２及びスラスト棒３０の結合点との間隔が最大である。したがってこの位置においては、ワイパー装置の第１の折り返し位置ＷＬ１もある。もちろん折り返し位置ＷＬ１は、駆動装置１６が可逆モータとして構成されているときに、より早期に達成される位置にあることもできる。この場合、伸長位置は達成されない。
【００２３】
可逆モータが駆動装置１６として使用されている場合、モータクランク２８は伸長位置を超えて動かされず、ここでは矢印Ｐによって示すように、時計回り方向に走る。
【００２４】
図２ｂは伝動装置１４を中央位置において示し、かつ図２ｃは重なり位置に達する直前を示す。重なり位置においては、図２ｄに示すように、モータクランク２８及びスラスト棒３０は直線上に位置していて、被駆動軸２６と、駆動クランク３２及びスラスト棒３０の結合点との間隔は最少である。したがってこの位置においてはワイパー装置の第２の折り返し位置ＷＬ２もある。もちろん折り返し位置ＷＬ２は、駆動装置１６が可逆モータとして構成されていて、かつモータクランク２８の回転方向がより早期の位置で逆転されるときに、より早期の達成される位置にあることもできる。
【００２５】
図２ｅは伝動装置１４を、重なり位置の範囲内で回転方向を変化した可逆モータを使用する場合に、再び伸長位置に達する直前おいてに示す。したがって矢印Ｐはここでは逆時計回り方向に向いている。
【００２６】
図２ｆは伝動装置１４を、その回転方向を常に維持する連続回転モータを使用する場合に、伸長位置に達した直後において示す。矢印Ｐはここではしたがって再び時計回り方向に向けられている。
【００２７】
図３においては、変速比がモータクランクの変位角度に対して示されている。０°の角度はこの場合伸長位置に相応しており、モータクランク２８の縦軸線とスラスト棒３０の縦軸線とは平行線を形成している。１８０°の角度では、伝動装置は重なり位置にある。そこではやはりモータクランク２８及びスラスト棒３０の両方の縦軸線は平行であるが、しかしながら駆動装置１６の被駆動軸２６はスラスト棒３０により覆われており、したがって被駆動軸２６とスラスト棒３０及び駆動クランク３２の結合点との間隔は最少である。３６０°の角度はもちろん再び伸長位置、つまり０°の角度に相応している。
【００２８】
変速比Ｕは１８０°において、符号を変える。それは、モータクランク２８の回転方向は連続回転モータの場合には同じであるが、しかしながら駆動クランク３２ひいてはワイパー軸３４の運動方向は逆転するからである。変速比の経過は大体において正弦状であり、換言すれば変速比は連続的にモータクランク２８の変位角度にわたって変化する。これから、伝達されるトルクも各角度位置において別のトルクであることが生じる。
【００２９】
普通はモータクランク２８、スラスト棒３０、駆動クランク３２及び軸受けのような伝動装置１４の成分は次のように、すなわちワイパー過程の際に最大に必要とされるトルクが成分をブロックされた状態で損傷しないように、寸法を定められる。本発明によれば、ところで、駆動装置１６から引き渡されるトルクがモータクランク２８の角度位置に関連して制御装置２４によって制限されるようにする。
【００３０】
図４においては、トルク必要量並びに引き渡し可能なトルクが例としてモータクランク２８の変位に対して示されている。スラスト棒３０上にひいては駆動クランク３２及びワイパー軸３４上に作用する力は制限されているようにするので、折り返し位置において若しくは逆転位置においては単にわずかなトルクしか必要でない。この範囲においては、スラスト棒３０と被駆動軸２６との間の垂直の間隔は極めてわずかであり、これによって、トルクがわずかであるにもかかわらず、大きな力が生じる。力Ｆはしかしながら、スラスト棒３０又は駆動クランク３２又はワイパーブレードがブロックの際に誤って曲がるほど、高くてはならない。したがってモータクランク２８の回転範囲は複数の角度範囲ＷＢ１〜ＷＢ７に分割されており、かつこれらの角度範囲ＷＢ１〜ＷＢ７のそれぞれに対して固有の最大トルクが確定されている。
【００３１】
第１の角度範囲ＷＢ１においては、モータクランクは伸長位置から例えば１０°〜２０°の角度まで、動く。この範囲においては引き渡されるトルクは最大に引き渡されるトルクの８０％に制限されている。次いで第２の角度範囲ＷＢ２において、トルクは調整されている最大のトルクに制限されており、これは１００％に相応し、かつ最大にウインドシールドワイパー装置により必要とされるトルクに相応する。この範囲はしたがって最大に必要とされるトルクを超える。
【００３２】
第３の角度範囲ＷＢ３においては、引き渡し可能なトルクは再び最大に引き渡し可能なトルクの８０％に減少せしめられ、かつ第４の角度範囲ＷＢ４においてはトルクは最大に引き渡し可能なトルクのほぼ５０％に制限される。この範囲は逆転位置の直前、例えば１０°〜１５°であり、かつ伝動装置、つまりモータクランク２８及びスラスト棒３０が重なり位置にある逆転位置で終わる。逆転位置に達する際に、この例において、トルクは再び最大に引き渡し可能なトルクに制限され、しかしながらここでも先ず減少せしめられた範囲、例えば８０％に選択することができる。この範囲は第５の角度範囲ＷＢ５に相応する。折り返し位置に達する前ほぼ２０°〜３０°にトルクが第６の角度範囲ＷＢ６において再び最大に引き渡し可能なトルクの８０％に、かつ折り返し位置に達する前ほぼ１０°に第７の角度範囲においてほぼ５０％に、制限される。
【００３３】
図４においては、駆動装置１６は、完全に伸長位置若しくは重なり位置に相応しない２つの角度位置の間で振子運動する可逆モータとして構成されている。この理由からモータクランク２８の０°及び１８０°のクランク位置における死点が回避される。
【００３４】
もちろん、図４に示した実施例は任意に変化させることができる。例えばトルク必要量におけるあるいはトルク必要量よりも幾分か上方における連続的な経過を調整することができ、これによって、設備の機能を改善することはできるが、しかし高められた制御費用若しくは調節費用が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるワイパー装置の概略図を示す。
【図２ａ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図２ｂ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図２ｃ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図２ｄ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図２ｅ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図２ｆ】
本発明によるワイパー装置の伝動装置位置の図を示す。
【図３】
駆動装置のモータクランクの角度位置に対する変速比の線図を示す。
【図４】
モータクランクの角度位置に対するトルク必要量及びトルク制限の線図を示す。
【符号の説明】
１０ ウインドシールドワイパー装置、 １２ 支持管、 １４ 伝動装置、 １６ 駆動装置、 １８ 電機子軸、 ２０ モータ伝動装置、 ２２ モータ伝動装置ケーシング、 ２４ 制御装置、 ２６ 被駆動軸、 ２８ モータクランク、 ３０ スラスト棒、 ３２ 駆動クランク、 ３４ ワイパー軸、 ３６ ワイパー軸受け、 ３８ 軸受けブッシュ、 Ｐ 矢印、 Ｕ 変速比、 ＵＬ 中間の折り返し位置、 ＷＢ 角度範囲、 ＷＬ１ 第１の折り返し位置、 ＷＬ２ 第２の折り返し位置

Claims (10)

1. 特に自動車のウインドシールドワイパー装置を制御する方法であって、少なくとも１つの駆動装置（１６）と、少なくとも１つの伝動装置（１４）とを備え、この伝動装置は駆動装置（１６）の運動を少なくとも１つのワイパー軸（３４）に伝え、かつ、伝動装置（１４）の位置に関連する変速比を有しており、かつ少なくとも１つの制御装置（２４）を備え、この制御装置は駆動装置（１６）により被駆動軸（２６）によって引き渡されるトルクを制御する形式のものにおいて、制御装置（２４）が駆動装置（１６）により引き渡し可能なトルクを、各時点において変速比を考慮して定めることを特徴とする、ウインドシールドワイパー装置を制御する方法。
2. 伝動装置（１４）がモータクランク（２８）を備えたクランク伝動装置として構成されていて、かつ引き渡し可能なトルクがモータクランク（２８）の位置に関連して定められる、殊に制限されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 駆動装置（１６）が回転運動を引き渡し、伝動装置（１４）がこの回転運動を２つの折り返し位置（ＷＬ１，ＷＬ２）を備えた振子運動に転換し、かつトルクが折り返し位置（ＷＬ１，ＷＬ２）に達する前に減少せしめられることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
4. 駆動装置（１６）が、２つの折り返し位置（ＷＬ１，ＷＬ２）を備えた振子運動を引き渡し、かつトルクが折り返し位置（ＷＬ１，ＷＬ２）の少なくとも１つに達する前に減少せしめられることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
5. 駆動装置（１６）が、電流Ｉを受容する電気的な駆動装置（１６）として構成されていて、かつトルクが電流Ｉの制限によって制限されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 電流Ｉの制限が、制御装置内におかれている特性曲線に相応して行われることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 駆動装置（１６）が電子的に制御され、かつ位置認識及び又は回転方向認識を有していることを特徴とする、請求項５又は６記載の方法。
8. 駆動装置が可逆モータとして構成されており、少なくとも一方の折り返し位置（ＷＬ１）に達した後に、少なくとも一方の折り返し位置（ＷＬ１）に達する前よりも高いトルクを駆動装置（１６）から引き渡されることを特徴とする、請求項４から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 被駆動軸（２６）あるいは駆動装置（１６）のモータの電機子軸の定格回転速度が下回ったときにだけ、トルクが減少せしめられることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法を実施するための、特に自動車のためのウインドシールドワイパー装置。

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