JP3998725B2 - ワイパー作動装置 - Google Patents

Description

従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念に記載されたワイパー作動装置を出発点とする。
払拭サイクルの頻度を自動的に、窓ガラスの被膜の質的および／または量的な状態の変化に適応させる装置（ＤＥ４１４１３４８Ａ１）が公知である。このために光学的な雨センサの信号が、回路装置により評価される。この信号が、所定のスイッチ閾値を下回ると、払拭サイクルが開始される。雨センサが払拭される度にこの信号は、最大信号値に達するまで増加し続け、その後この最大信号値は以降の払拭サイクルのための基準値として記憶される。このスイッチ閾値は、この基準値の９５％に設定される。
この制御装置の重大な欠点は、所定の期間経過後には、この所定の時間内に被膜が十分に形成されず、しかもセンサ装置の信号値がスイッチ閾値を下回らなかった場合にも、新たな払拭サイクルがトリガされてしまうことである。したがって新たな基準値が形成されてしまう。その理由は基準値は、この所定の期間に、場合によってセンサ信号の温度ドリフトにより、もはや使用できなくなっているからである。しかしこれは、ワイパーが乾燥したないしはほとんど乾燥した窓ガラスを払拭してしまうことを意味している。
これから生じる別の欠点は、霧または霧雨によって形成された信号と、センサの温度上昇による信号の変化とを区別できないことである。つまりこれらの２つの影響はともに、信号値がスイッチ閾値を下回る原因になるのである。
さらに不利であるのは、各々の払拭過程において基準値が新たに読み込まれ、これが後続の払拭サイクルのスイッチ閾値を求めるために使用されることである。したがって例えば窓ガラスの上に固定した汚れがあれば、基準値ひいてはスイッチ閾値は比較的に小さくなってしまい、この結果、払拭過程は、窓ガラスの汚れと水分とからなる被膜全体が比較的に大きくなって初めてトリガされることになる。大きな被膜は運転者の視界を遮り、安全性の面で問題である。
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された特徴を備えた本発明の装置は、雨および水滴を検出するのに加え、霧および霧雨をこの装置により検出するという利点を有する。窓ガラス上の水分は検出され、降水量に応じた払拭動作がトリガされる。
従属請求項に記載した手段により、請求項１に記載した特徴の有利な発展形態および改善が得られる。殊に有利であるのは、ワイパーの使用開始時に最大測定値を、所定の限界値に対応付けることである。以降は、例えば窓ガラスがより良好に清浄化されたなどにより最大値が増加する場合にのみ、この対応付けを補正する。
測定値から平均値を形成することの利点は、本発明の装置がスムーズに応答することである。それは個々の測定値により払拭動作がトリガされるのではなく、短い時間に渡る、または所定の数の測定値を平均化した平均値により、払拭動作がトリガされるからである。
別の利点は、本発明の装置により、制御ユニット内での信号増幅またはこの信号増幅の増加に依存せずに信号を評価することである。
本発明では有利にも、水分センサ信号の温度ドリフトをプログラム制御で補償することに並んで、温度を測定してこの測定結果を信号評価時に考慮する。
図面
本発明の実施例を図に示し、以下詳しく説明する。
図１は、ウィンドーワイパーの作動装置をブロック回路図で示した図である。
図２は、水分センサの測定値の例を時間を横軸としてプロットした線図である。
図３は、測定値から、差分と合計とを計算するための表である。
図４は、水分センサの測定値を横軸としてプロットした合計値の線図である。
実施例の説明
図１には、自動車の図示しない窓ガラス用のウィンドーワイパー１２を作動する装置１０が示されている。このウィンドーワイパー１２はモータ１４により駆動される。制御ユニット１６により、モータ１４は、制御信号１８を介して制御される。制御ユニット１６は、例えば光学的水分センサ２２からの測定値Ｕsを受け取る。この水分センサ２２は、窓ガラスでの全反射の原理に基づいて、つまり窓ガラスの表面にある水滴を通って窓ガラスから出射する光ビームの出力結合にしたがって動作する。測定値Ｕsを評価するために、制御ユニット１６は、増分値発生器２４、差分値形成器２６、メモリ２８および評価段３０を有する。制御ユニット１６、ひいては払拭動作をスイッチオンおよびオフするために、操作素子３６が設けられている。
実施例の別の形態では、温度センサ３２により、入力信号３４が制御ユニット１６に供給される。この入力信号３４は、プログラム制御部３８により評価され、センサ２２から到来する測定値Ｕsを補正するためにメモリ２８に書き込まれる。
図２は、水分センサ信号の経過を説明用に構成した例で示している。この水分センサ信号ははじめのうちは、乾燥した窓ガラスに相応しており、次の経過では窓ガラスの水分量が増すことにより再び減少する。信号の測定値Ｕsは、増分値Ｉｎｋで、各々増幅された信号値に相応して時間ｔを横軸としてプロットされている。水分センサ２２の測定値Ｕsは、例えば６ｍｓのインターバル時間ｔiで制御ユニット１６から取り出され、評価される。水分センサ２２における反射率が高ければ高いほど、自動車の窓ガラスは清浄であり、測定値Ｕsは大きい。矢印Ｔは水分センサの温度が上昇した時に、測定値Ｕsの信号が減衰することを表している。
図３は、測定値Ｕsから差分値と、この差分値から得られるメモリ２８内の合計Σとを計算するための表を、図２の測定値Ｕsの例で示している。表中の値はすべて増分値Ｉｎｋで示されている。ここでは合計Σは開始値１０５で始まっている。
図４は、開始値からはじまり、測定値Ｕsの差分値から形成された合計Σを増分値Ｉｎｋで、水分センサ２２の測定値Ｕsに依存して示している。合計Σの値は、測定値Ｕsの領域よりも小さい任意の領域に制限され、詳しくいうとここでは開始値１０５Ｉｎｋに相応する第１の限界値Σ１と、ここでは９５Ｉｎｋである第２の限界値Σ２とにより制限されている。この領域のほぼ中央に、制御ユニット１６により任意にあらかじめ設定可能な閾値Ｓ（ここでは１００Ｉｎｋである）がある。
水分が付着していない清浄な窓ガラスに対する最大到達可能な測定値Ｕs＝２０７Ｉｎｋに、第１の限界値Σ１＝１０５Ｉｎｋを対応させる。曲線の経過は第２の限界値Σ２＝９５Ｉｎｋに達するまで線形である。測定値Ｕsが第２の限界値Σ２を下回ると、合計Σの値は制御ユニット１６により一定に維持される。図４に示した曲線は、水分センサ２２の測定値Ｕsが減少する場合および増加する場合に有効である。
本発明の装置の動作を図２，３および４により説明する。
自動車の運転者は、操作素子３６を操作することにより、ウィンドーワイパー装置をスイッチオンおよびオフすることができる。雨が降り始めると、運転者はこの装置をスイッチオンし、これにより制御ユニット１６は、ワイパー１２を作動させるための第１の制御信号１８を、ワイパーモータ１４に導き、ワイパー１２は少なくとも最初の払拭サイクルの１サイクルだけ払拭動作を行う。しかしこの間に、遅くともワイパー１２が最後に水分センサ２２を短時間だけ払拭にした後には、制御ユニット１６は水分センサ２２の測定値Ｕsを受け取る。ここではこれはｔ＝８４ｍｓの極めて短くした（説明用に構成した）時間である。この測定値Ｕsは制御ユニット１６により次のように評価される。
図２から判るように、増分値発生器２４により、各々のインターバル時間ｔｉの後、測定値Ｕsに離散的な増分値Ｉｎが対応付けられる。増分値発生器２４としては例えばタイマを使用することができる。測定値Ｕsないしは増分値Ｉｎｋは、あらかじめ逆数を形成し、１よりも大きな値を得るための係数で乗算した後で、差分形成器２６に供給される。ここでは現測定値Ｕsないしは増分値Ｉｎｋが、前の測定値Ｕsないしは増分値Ｉｎｋから減算され、差分が符号付きでメモリ２８に書き込まれる。有利にはＲＡＭメモリであるメモリ２８では差分が加算され、合計Σが得られる。
図３の例から判るように、運転者による装置１０の作動開始時には、第１限界値Σ１が、合計Σに対する開始値（ここでは１０５Ｉｎｋ）としてメモリ２８に書き込まれる。ワイパー１２の最初の払拭サイクルの後、窓ガラスの状態は改善され、水分センサ２２の測定値Ｕsは急速に増加する。窓ガラスでは縞模様状に蒸発することにより、測定値Ｕsの増加は、現センサ面の払拭過程よりも長く持続する。形成された正の差分値は、メモリ２８内の開始値には加算されず、したがってこの差分値により第１限界値Σ１は、この払拭過程で引き起こされた最も清浄な窓ガラスの状態（ここではＵs＝２０７Ｉｎｋ）に対応付けられる。同時に閾値Ｓ、第２限界値Σ２、ならびにそれぞれ異なる合計Σの値が、測定値Ｕsに新たに対応付けられる。すなわち合計Σの全体的な領域が、第１限界値Σ１を最大測定値Ｕsに対応付けることにより（図４に点で示したように左側に）シフトされる。
開始値としては、限界値Σ１とΣ２との間にある他のいかなる合計Σの値（ここでは９５Ｉｎｋと１０５Ｉｎｋとを含む９５Ｉｎｋと１０５Ｉｎｋとの間の値）を開始値として使用するしてもよい。この場合には、形成された正の差分値は、第１限界値Σ１に達するまで、合計Σに加算される。考慮しなければならないのは、閾値Ｓを下回る開始値は、装置１０の作動後、払拭動作を直接トリガすることである。したがって最も有意義な解決手段として、第１の限界値Σ１を開始値として使用する。
このようにして装置１０の作動開始時に一回だけ対応付けが行われる。作動開始とは、例えば運転者が、自動車の点火接点を閉じ、引き続いて操作素子３６をはじめて操作したことを意味する。走行中にさらに対応付けを行う必要はない。なぜならば水分センサ２２の老朽化現象は、このような短い期間に発生しないからである。しかし装置１０を後に再び作動開始した時、ないしは払拭動作の後の時点で、いままで求めた最大測定値よりも大きな値が求められる場合には、すなわち窓ガラスがより清浄ないしは乾燥した状態にあるかまたは信号増幅がより大きい場合には、この値を第１限界値Σ１に、上記に説明した方法にしたがって対応させる。
窓ガラスに水分の被膜が増えると、水分センサ２２の測定値Ｕsとメモリ２８内の合計Σとは減少する。この合計Σの値が閾値Ｓを下回ると、メモリ２８に後置接続された評価段３０はこのことを雨として識別し、制御信号１８を出力してモータ１４を再びスイッチオンする。ワイパー１２は窓ガラスを清掃し、その際に水分センサ２２の上を払拭する。したがって測定値Ｕsは再び増加し、これにより合計Σの値は、閾値Ｓを再び上回る。さらに雨が降り続く場合には、測定値Ｕsは再び減少し、閾値Ｓを下回った場合には、再び払拭動作が実行される。降雨量に応じて、例えば間欠ワイパー動作が、可変の間欠間隔で実現される。
有利には閾値Ｓも可変にすることができ、これにより天候条件がその都度異なっていてもいつも、水分センサ２２の感度を調整することができる。同様に感度を調整するために昼夜の検出を使用することもできる。
作動開始後の最初の数分のうちに、水分センサ２２の温度は急速に上昇し、その後は緩慢にしか上昇しない。窓ガラスの被膜が一定であれば温度上昇によって、測定値Ｕsは最初は急速に減衰し、その後は緩慢に減衰する。これにより図２では測定値Ｕsに対する曲線は、直線の矢印Ｔの方向にシフトし、図４の固定の閾値Ｓに、すでに早い時点ですなわち被膜がより少ない時に、達することになる。極端な場合には、窓ガラスに水分がないのにもかかわらずワイパー１２が作動してしまうことになる。
このような温度による影響を補償するために、温度補償のための手段として形成されたプログラム制御部３８により付加的な補正増分値を、メモリ２８内の合計Σに加算する。温度変化の経過自体は既知であるため、プログラム制御部３８を相応にプログラムすることができる。合計Σの値は各々の補正増分値だけ大きくなり、この値の分だけ測定値Ｕsは温度の影響により減少し、この結果、窓ガラスに被膜が一定の場合には、合計Σは一定のままである。例えば温度ドリフトを補償するために、スイッチオンフェーズの最初には１秒毎に１増分値を、スイッチオンフェース後には５分毎に１増分値を合計Σに加算する。全体として約８０の補正増分値を合計Σに加算し、これにより温度による約３０％のレベル変化を補正する。水分センサ２２が、約５〜１０分後に温度平衡状態になった場合には、これに関連する別の補正増分値は加算されない。
周囲温度の上昇は、周囲温度の最大許容変化が経験的に５分毎に約２０℃であり、これをスイッチオンフェーズの後にまとめて補正することによって考慮される。すなわち例えば合計Σの値が第１限界値Σ１を下回る場合には、６秒毎に１増分値を合計Σに常時加算する。
周囲温度が低下した場合には、測定値Ｕs（信号増幅度）は上昇し、最大測定値Ｕsの第１限界値Σ１への対応付けは、冒頭に説明した方法にしたがって行われるため別に考慮する必要はない。
択一的な実施例では、温度センサ３２により、センサ２２の温度および／または周囲温度が測定され、これにより動作温度または周囲温度が上昇した場合には、測定値Ｕsに対する温度の影響は、評価段３０により補償される。
改善された別の実施例では、測定値Ｕsからまず平均値を形成する。平均値を形成する際には、短時間（ここでは２４ｍｓ）または所定の数（ここでは４測定値）の測定値Ｕsを平均化する。ここでは平均値を、最初の測定値Ｕsを検出するのと同時に形成しても、所定の数だけまたは所定の時間で検出した後にはじめて形成してもどちらでもよい。つぎにこの平均値は測定値Ｕsの代わって、個別の値の場合にすでに上記に説明したように、差分値の形成に使用される。計算した差分値は、メモリ２８内のメモリ２８に符号付きで加算される。合計Σの評価は、評価段３０によって行われる。第１限界値Σ１には、最大平均値が対応付けられる。図３および４では、Ｉｎｋの測定値Ｕsの代わりに、Ｉｎｋの平均値が書き込まれる。個別の測定値Ｕsを評価段３０で付加的に解析することにより傾向を求めることができる。
別の実施例では、計算した差分値の代わりに、重み付けした差分値を、メモリ２８内の合計Σに加算する。ここでは例えば１〜５Ｉｎｋの差分値の場合には、同じ値を合計Σに加算するが、５〜１０Ｉｎｋまたはそれを上回る差分値の場合には、差分値の一部の、より小さな値だけを加算する。これにより水分の検出は、水分がわずかな場合にも感度を維持したままであり、水分の変化が大きい場合には感度を示さなくなる。

Claims (10)

1. ワイパーモータ（１４）と、メモリ（２８）を備えた制御ユニット（１６）と、窓ガラスの湿り状態を検出し、湿り気が増した場合に測定値（Ｕs）が変化する水分センサ（２２）とを有する、自動車の窓ガラス用のウィンドーワイパーを作動する装置（１０）であって、
   前記の制御ユニット（１６）により、測定値（Ｕs）が受け取られて評価され、また閾値（Ｓ）に到達した際に当該測定値（Ｕs）に依存して前記ワイパーモータ（１４）が駆動制御され、
   前記の制御ユニット（１６）により、測定値（Ｕs）に増分値（Ｉｎｋ）が対応付けられ、連続する２つの増分値（Ｉｎｋ）の差分値がそれぞれ、前に同様に形成した差分値からなる合計（Σ）に前記メモリ（２８）内で符号付きで加算され、
   前記のメモリ（２８）に格納された合計（Σ）が閾値（Ｓ）に到達した際、前記の制御ユニット（１６）により、ワイパー動作がトリガされる、ウィンドーワイパー作動装置において、
   前記の制御ユニット（１６）は、合計（Σ）を補正増分値によって補正する、温度補償手段を有することを特徴とする、
   ウインドーワイパー（１２）の作動装置（１０）。
2. 制御ユニット（１６）内で、任意にあらかじめ設定された前記合計（Σ）の第１の限界値（Σ１）と、第２の限界値（Σ２）とが決定され、
   前記第１限界値（Σ１）は、乾燥したまたは清浄な窓ガラスにおける水分センサ（２２）の測定値（Ｕs）に対応付けられている
   請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記第１限界値（Σ１）は、前記合計（Σ）に対する開始値として前記メモリ（２８）に書き込まれている
   請求項２に記載の装置（１０）。
4. 閾値（Ｓ）は、前記第１および第２限界値（Σ１，Σ２）との間の領域にある、
   請求項２または３に記載の装置（１０）。
5. 前記の閾値（Ｓ）は、可変である、
   請求項４に記載の装置（１０）。
6. 制御ユニット（１６）は、前記合計（Σ）を補正増分値により補正する、温度補償手段を有しており、
   温度検出は温度ガイド器（３２）により行われる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置（１０）。
7. 制御ユニット（１６）は、増分値発生器（２４）と、差分形成器（２６）と、評価段（３０）とを有する、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置（１０）。
8. ワイパーモータ（１４）と、メモリ（２８）を備えた制御ユニット（１６）と、窓ガラスの湿り状態を検出し、湿り気が増した場合に測定値（Ｕs）が変化する水分センサ（２２）とを有する、自動車用のウィンドーワイパーである、少なくとも１つのウィンドーワイパー（１２）を作動する方法であって、
   前記の制御ユニット（１６）により、測定値（Ｕs）を受け取って評価し、また該測定値（Ｕs）に依存して、閾値（Ｓ）に到達した際に前記ワイパーモータ（１４）を制御ユニット（１６）によって駆動制御し、
   前記の制御ユニット（１６）により、測定値（Ｕs）に増分値（Ｉｎｋ）を対応付け、連続する２つの増分値（Ｉｎｋ）の差分値をそれぞれ、前に同様に形成した差分値からなる合計（Σ）に前記メモリ（２８）内で符号付きで加算し、
   当該のメモリ（２８）に格納された合計（Σ）が前記閾値（Ｓ）に到達した際、前記の制御ユニット（１６）により、ワイパー動作をトリガする、ウィンドーワイパーを作動する方法において、
   前記の水分センサ（２２）の温度が変化した場合に制御ユニット（１６）により、前記の合計（Σ）を補正増分値によって補正することを特徴する、
   ウィンドーワイパーを作動する方法。
9. 制御ユニット（１６）内で、任意にあらかじめ設定された第１の限界値（Σ１）を、前記合計（Σ）に対する開始値としてメモリ（２８）に書き込む、
   請求項８に記載の方法。
10. 制御ユニット（１６）内で、任意にあらかじめ設定された、合計値（Σ）の第２の限界値（Σ２）を設定し、
    該第２限界値（Σ２）に達し、かつ水分が増加する場合に、前記合計（Σ）を第２限界値（Σ２）に設定する、
    請求項８または９に記載の方法。

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