WO2003051691A1 - Scheibenwischvorrichtung - Google Patents

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WO2003051691A1
WO2003051691A1 PCT/DE2002/004316 DE0204316W WO03051691A1 WO 2003051691 A1 WO2003051691 A1 WO 2003051691A1 DE 0204316 W DE0204316 W DE 0204316W WO 03051691 A1 WO03051691 A1 WO 03051691A1
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WO
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wiper
control device
windshield
positions
teach
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Application number
PCT/DE2002/004316
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Dietrich
Johannes Moosmann
Hartmut Krueger
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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Priority claimed from DE10245662A external-priority patent/DE10245662A1/de
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60S—SERVICING, CLEANING, REPAIRING, SUPPORTING, LIFTING, OR MANOEUVRING OF VEHICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60S1/00—Cleaning of vehicles
    • B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
    • B60S1/04—Wipers or the like, e.g. scrapers
    • B60S1/06—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive
    • B60S1/08—Wipers or the like, e.g. scrapers characterised by the drive electrically driven

Definitions

  • the invention relates to a windshield wiper device, in particular for a motor vehicle.
  • Wiper systems are delivered in a preferred position for installation in the vehicle, i.e. According to the vehicle type, the gearbox of the wiper system must be in a certain position on delivery. This position of the transmission then determines the wiping area that can be moved by the wiper system in accordance with a stored characteristic curve. The wiping area is subject to assembly tolerances and body tolerances.
  • the wiper levers are usually installed using templates.
  • the tolerances mean that the wiping area fluctuates from vehicle to vehicle and that under certain circumstances a part of the window is not wiped.
  • a windshield wiper device in particular for a motor vehicle, has a wiper which can be driven by a drive device in an oscillating manner between two reversing positions.
  • a control device is also provided which is designed to to recognize mechanical obstacles, in particular limits of the wiping area, and to determine at least one reversal position therefrom.
  • a function is implemented in the control device that allows the wiper drive to teach the wiping field automatically. This has the advantage that such a windshield wiper device can be easily installed without the use of templates. Tolerances during assembly and body tolerances are no longer considered. In addition, wiper devices of this type can be used for different types of vehicles.
  • the control device can be operated in a teach-in mode, which is used to determine the reversal positions.
  • the reversing positions can first be taught in by the control device detecting the stops of the wiper arms. To do this, move the wiper arms to an upper stop (e.g. A-pillar) and then to a lower stop (e.g. a body part) during an initialization phase after installing the wiper drives and wiper levers.
  • the stops are identified, for example, by a change in the load torque, which can be determined with the help of an observer.
  • the wiper drive teaches its wiping angle range.
  • the reversal positions determine the wiping angle range and depend on the lens geometry.
  • the learning mode is carried out automatically during an initialization phase, e.g. after the windshield wiper device is put into operation for the first time.
  • control device has a reset function for resetting and after the Reset to teach mode changes.
  • the teach-in process can be carried out repeatedly after a reset if a previous teach-in process has led to incorrect reversal positions.
  • control device triggers a single oscillation cycle in the learning mode, in which the reversing positions are determined and then changed over to normal operation.
  • the pendulum cycle is suitable, first the upper reversing position when the wiper arms stop on e.g. to recognize the A-pillar and then the lower reversing position from the lower stop e.g. determined from the stop of the wiper arms on the body part.
  • Fig. 2 is a wiper device according to a preferred embodiment of the invention.
  • Modern control concepts have a so-called observer, with whose help non-measurable state variables can be estimated.
  • This observer uses a mathematical model of the wiper system in which the essential dynamic properties of the wiper system are formulated. This means that the characteristics of the motor, the elasticity of the gearbox and the wiper arm as well as their moments of inertia can be taken into account.
  • the load torque which is usually not measurable, is advantageously defined as a disturbance variable.
  • the state variables of the system are estimated with the aid of a state observer, as is known from the prior art (for example a Lünberger observer or a Kaiman filter). In particular the load moment, which on the Wiper arm acts as an output variable.
  • FIG. 1 the determination of the load torque is shown schematically using a block diagram.
  • a manipulated variable U is made available to an electric motor 1.
  • the electric motor is connected to a wiper arm 3 via a transmission 2.
  • An observer 4 is also provided which uses the manipulated variable U as input variables, e.g. receives a current value and a position angle value that indicates the position of the wiper arm. From these variables, the observer 4 can determine the load moment M according to methods known from the prior art.
  • FIG. 2 schematically shows a windshield wiper device according to a preferred embodiment of the invention.
  • a windshield 10 is shown, on which several positions of two wiper arms 11 and their travel paths (arcs) are shown.
  • the wiper arms 11 are each driven by a drive 12.
  • the drives 12 are connected to a control device 13 in order to receive a manipulated variable from the control device 13.
  • the control device 13 is designed so that, according to a function selected by a user, the wiper arms e.g. operate in the rain.
  • the control device 13 also has the option of being operated in a teach-in mode in which the wiper drives are adapted to the window geometry.
  • the teach-in mode is active.
  • the wiper drives 12 move the wiper arms 11 in a controlled manner by the control device 13 in the direction of the A pillar.
  • the A-pillar is a vertical edge of the disc 10.
  • the load torque is estimated with the help of the observer 4. If the wiper arm 11 freely over the window 10 drives, the load torque is determined by the frictional forces between the squeegee and the disc. The acceleration moments when the wiper arms 11 are started are neglected or calculated out. Due to the almost constant ambient conditions prevailing during the assembly process or teaching-in process, such as a dry pane 10, the same type of wiper rubber, and the like, the frictional torque is also approximately constant. Minor changes are due, among other things, to the fact that the curvature of the windshield is not the same for every wiper arm position, so that the pressing force of the wiper arm on the windshield is not constant at each position.
  • the load torque increases significantly.
  • This position is identified in FIG. 2 as the upper stop position 14.
  • the increase in the load torque is characterized by the rigidity of the wiper blade and the wiper lever and, if appropriate, by the geometric nature of the transition from the pane to the A pillar.
  • the angular position of the upper stop position, in which the wiper 11 is located at the beginning of the load torque increase, is stored. As soon as the load torque has increased significantly, the control device stops a further movement of the wiper arms 11 in this direction.
  • the direction of the wiper arm 11 is reversed so that the wiper arm moves downward.
  • Lower reversal positions 16 and upper reversal positions 17 are determined from the lower and upper stop positions 15, 14, between which the wiper arms should move during normal operation. These can lie further inward, for example, by a certain angular amount, so that during regular operation the squeegee does not touch the edges of the window, such as the A-pillar or the body, which increases the service life of the squeegee of the wiper arm. Furthermore, the parking lots, i.e. when the wiper arms are not in operation, be defined by keeping them at a fixed angular distance from the stop or reverse positions.
  • the current signal and / or speed or acceleration information of the wiper arm 11 can also be used for the purpose of teaching.
  • the measurement of a current signal for the operating current of the motor is advantageous because it is the No need to use an additional speed or acceleration sensor.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)

Abstract

Scheibenwischvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wischer (11), der von einer Antriebseinrichtung (12) pendelnd zwischen zwei Umkehrpositionen antreibbar ist und einer Steuereinrichtung (13), wobei die Steuereinrichtung (13) so gestaltet ist, um mechanische Hindernisse, insbesondere Begrenzungen, zu erkennen und mindestens eine Umkehrposition (16, 17) daraus zu bestimmen.

Description

B e s ehr e ibung
Scheibenwischvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Wischanlagen werden für die Montage im Fahrzeug in einer Vorzugsposition geliefert, d.h. gemäß Fahrzeugtyp muss bei der Lieferung das Getriebe der Wischanlage in einer bestimmten Stellung sein. Diese Stellung des Getriebes bestimmt dann gemäß einer hinterlegten Kennlinie den von der Wischanlage ver- fahrbaren Wischbereich. Der Wischbereich ist den Toleranzen bei der Montage und Karosserietoleranzen unterworfen. Die Montage der Wischhebel erfolgt in der Regel mit Hilfe von Schablonen.
Die Toleranzen haben zur Folge, dass der Wischbereich von Fahrzeug zu Fahrzeug schwankt und unter Umständen ein Teil der Scheibe nicht gewischt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenwischvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einfach zu montieren ist und bei der ein Toleranzbereich nicht zu berücksichtigen ist.
Diese Aufgabe wird durch die Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Scheibenwischvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen. Sie weist einen Wischer auf, der von einer Antriebseinrichtung pendelnd zwischen zwei Umkehrpositionen antreibbar ist. Es ist weiterhin eine Steuereinrichtung vorgesehen, die so gestaltet ist, um mechanische Hindernisse, insbesondere Begrenzungen des Wisch- bereichs, zu erkennen und mindestens eine Umkehrposition daraus zu bestimmen.
In der Steuereinrichtung ist eine Funktion realisiert, die es dem Wischantrieb erlaubt, das Wischfeld selbsttätig einzulernen. Dies hat den Vorteil, dass eine solche Scheibenwischvorrichtung einfach ohne Zuhilfenahme von Schablonen zu montieren ist. Auch Toleranzen bei der Montage und Karosserietoleranzen sind nicht mehr zu berücksichtigen. Zudem können Wischervorrichtungen dieser Art für unterschiedliche Fahrzeug- typen eingesetzt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung in einem Einlernmodus betreibbar ist, der zur Festlegung der Umkehrpositionen dient. Dies hat den Vorteil, dass nach der Montage der Scheibenwischvorrichtung zunächst die Umkehrpositionen eingelernt werden können, indem die Steuereinrichtung die Anschläge der Wischarme detektiert. Dazu verfahren während einer Initialisierungsphase nach Montage der Wischerantriebe und der Wischhebel die Wischarme bis zu einem oberen Anschlag (z.B. A-Säule) und anschließend zu einem unteren Anschlag (z.B. einem Karosserieteil). Die Anschläge werden beispielsweise über eine Änderung des Lastmomentes, welches sich mit Hilfe eines Beobachters bestimmen lässt, identifiziert. Mit Hilfe dieser Anschlagsinformation lernt der Wischerantrieb seinen Wischwinkelbereich ein. Die Umkehrpositionen bestimmen den Wischwinkelbereich und hängen von der Scheibengeometrie ab.
Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Einlernmodus während einer Initialisierungsphase automatisch durchgeführt wird, z.B. nach dem erstmaligen In-Betrieb-nehmen der Scheibenwischvorrichtung .
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine Rücksetzfunktion zur Rücksetzung aufweist und nach der Rücksetzung in den Einlernmodus wechselt. Auf diese Weise kann der Einlernvorgang wiederholt nach einer Rücksetzung durchgeführt -werden, wenn ein vorangehender Anlernvorgang zu fehlerhaften Umkehrpositionen geführt hat.
Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung im Ein- lernmodus einen einzigen Pendelzyklus auslöst, bei dem die Umkehrpositionen festgelegt werden und anschließend in den Normalbetrieb gewechselt wird. Der Pendelzyklus ist geeignet, zunächst die obere Umkehrposition bei einem Anschlag der Wischarme an z.B. die A-Säule zu erkennen und anschließend die untere Umkehrposition aus dem unteren Anschlag z.B. aus dem Anschlag der Wischarme an dem Karosserieteil zu bestimmen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert . Es zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte Struktur zur Bestimmung des Lastmomentes ; und
Fig. 2 eine Scheibenwischvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Moderne Regelungskonzepte verfügen über einen so genannten Beobachter, mit dessen Hilfe nicht messbare Zustandsgrößen geschätzt werden- können . Dieser Beobachter nutzt ein mathematisches Modell der Wischeranlage, in dem die wesentlichen dynamischen Eigenschaften der Wischanlage formuliert sind. D.h., es können die Charakteristik des Motors, die Elastizitäten des Getriebes und des Wischarms sowie deren Trägheitsmomente berücksichtigt werden. Das üblicherweise nicht messbare Lastenmoment, wird vorteilhafterweise als Störgröße definiert. Mit Hilfe eines Zustandsbeobachters, wie aus dem Stand der Technik bekannt ist (z.B. Lünberger-Beobachter oder Kaiman-Filter) , werden die Zustandsgrößen des Systems, geschätzt. Insbesondere das Lastmoment, welches auf den Wischarm wirkt, wird als Ausgangsgröße zur Verfügung gestellt.
In Fig. 1 ist schematisch die Bestimmung des Lastmoments anhand eines Blockschaltbildes dargestellt. Einem Elektromotor 1 wird eine Stellgröße U zur Verfügung gestellt. Der Elektromotor ist über ein Getriebe 2 mit einem Wischarm 3 verbunden. Es ist weiterhin ein Beobachter 4 vorgesehen, der als Eingangsgrößen die Stellgröße U, wie z.B. einen Stromwert und einen Positionswinkelwert erhält, der angibt, in welcher Position der Wischarm sich befindet. Aus diesen Größen kann der Beobachter 4 das Lastmoment M nach aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren bestimmen.
In Fig. 2 ist schematisch eine Scheibenwischvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es ist eine Windschutzscheibe 10 gezeigt, auf der mehrere Positionen von zwei Wischerarmen 11 und deren Verfahrwege (Kreisbögen) dargestellt sind. Die Wischerarme 11 werden durch jeweils einen Antrieb 12 angetrieben. Die Antriebe 12 sind mit einer Steuereinrichtung 13 verbunden, um von der Steuereinrichtung 13 eine Stellgröße zu empfangen.
Die Steuereinrichtung 13 ist so gestaltet, um gemäß einer von einem Benutzer ausgewählten Funktion die Wischarme z.B. bei Regen in Betrieb zu nehmen. Die Steuereinrichtung 13 weist weiterhin die Möglichkeit auf, in einem Einlernmodus betrieben zu werden, bei dem die Wischantriebe auf die Scheibengeometrie angepasst werden.
Wenn nach der Montage der Scheibenwischvorrichtung diese erstmalig in Betrieb genommen wird, ist der Einlernmodus aktiv. Die Wischantriebe 12 verfahren die Wischarme 11 gesteuert durch die Steuereinrichtung 13 in Richtung A-Säule . Die A-Säule ist eine senkrechte Berandung der Scheibe 10. Währenddessen wird mit Hilfe des Beobachters 4 das Lastmoment geschätzt. Wenn der Wischarm 11 ungehindert über die Scheibe 10 fährt, ist das Lastmoment durch die Reibungskräfte zwischen Wischgummi und Scheibe bestimmt. Die Beschleunigungsmo- mente beim Anfahren der Wischarme 11 werden dabei vernachlässigt bzw. herausgerechnet. Aufgrund der während des Montage- prozesses bzw. Einlernverfahrens vorherrschenden annähernd konstanten Umgebungsbedingungen, wie z.B. eine trockene Scheibe 10, die gleiche Art des Wischgummis u.Ä., ist auch das Reibungsmoment annähernd konstant. Geringfügige Änderungen sind u.a. darauf zurückzuführen, dass die Scheibenkrümmung nicht zu jeder Wischarmposition gleich ist, so dass die Anpresskraft des Wischarms auf die Scheibe nicht an eder Position konstant ist.
Wenn das Wischgummi des Wischarms an die A-Säule stößt, so steigt das Lastmoment signifikant an. Diese Position ist in Fig. 2 als obere Anschlagslage 14 gekennzeichnet. Der Anstieg des Lastmoments ist dabei durch die Steifigkeit des Wisch- blattes und des Wischhebels sowie gegebenenfalls von der geometrischen Beschaffenheit des Übergangs von Scheibe zu A- Säule charakterisiert. Die Winkelposition der oberen Anschlagslage, in der sich der Wischer 11 zu Beginn des Lastmomentanstiegs befindet, wird abgespeichert. Sobald das Lastmoment signifikant angestiegen ist, wird durch die Steuereinrichtung ein weiteres Bewegen der Wischarme 11 in diese Richtung gestoppt .
Die Richtung des Wischarms 11 wird umgekehrt, so dass sich der Wischarm nach unten bewegt.
Beim Verfahren nach unten stößt der Wischarm 11 an einen unteren Anschlag an, der ebenfalls durch ein Ansteigen des Lastmoments gekennzeichnet ist. Diese Position des Wischarms ist in Fig. 2 als untere Anschlagslage 15 gekennzeichnet.
Es ist darauf zu achten, dass der Einlernvorgang, abhängig von dem jeweiligen Gesamtsystem von Wischarmen, von linkem und rechtem Wischarm 11 (bei Gegenlaufanlagen) getrennt er- folgen muss, damit sich die Wischarme 11 nicht gegenseitig behindern. Das getrennte Durchführen des Einlernvorgangs bei zwei Wischarmen 11 hat den Vorteil, dass auch der zweite Wischarm als unteren Anschlag auf ein steifes Karosserieteil trifft und nicht auf den anderen ersten Wischarm.
Aus den unteren und oberen Anschlagslagen 15, 14 werden untere Umkehrlagen 16 und obere Umkehrlagen 17 bestimmt, zwischen denen die Wischarme sich beim Normalbetrieb bewegen sollen. Diese können beispielsweise um einen bestimmten Winkelbetrag weiter innen liegen, so dass beim regelmäßigen Betrieb das Wischgummi die Berandung der Scheibe, wie die A-Säule oder die Karosserie, nicht berührt, wodurch die Lebensdauer des Wischgummis des Wischarms erhöht wird. Weiterhin können die Parklagen, d.h. bei Nichtbetrieb der Wischarme, definiert werden, indem diese einen festen Winkelabstand zu den Anschlags- bzw. Umkehrlagen erhalten.
Um die relative Lage der Wischarme 11 in der unteren Umkehrlage (Sicherheitsabstand) zu verifizieren, ist es zweckmäßig, den oben liegenden Wischarm (üblicherweise fahrerseitig) gezielt gegen den unten liegenden zu fahren, während dieser lagegeregelt in seiner Position gehalten wird. Der Anstieg des Lastmoments indiziert die Kollisionslage zwischen dem ersten Wischarm und dem zweiten Wischarm. Die Differenz zwischen unterer Umkehr- 16 und Kollisionslage wird zur Überprüfung der eingelernten Positionen verwendet. D.h., wenn die untere Umkehrlage 16 bezüglich der Scheibe 10 weiter innen als die Kollisionslage liegt, ist ein Fehler bei dem Einlernvorgang aufgetreten.
Alternativ zum geschätzten Last oment kann zum Zwecke des Einlernens auch das Stromsignal und/oder eine Geschwindig- keits- oder Beschleunigungsinformation des Wischarms 11 herangezogen werden. Insbesondere das Messen eines Stromsignals für den Betriebsstrom des Motors ist vorteilhaft, da es die Verwendung eines zusätzlichen Geschwindigkeits- oder Besch- leunigungssensors überflüssig macht.
Generell ist es jedoch unerheblich, ob die Größen direkt mittels eigenem Sensor, mit Hilfe eines Beobachters oder durch Filterung von anderen Sensorinformationen, wie einem Positionssignal, gewonnen werden. Auch eine Auswertung der qualitativen oder quantitativen Änderungen eines Regelfehlers ist möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Scheibenwischvorrichtung, insbesondere für ein Kraf fahrzeug, mit einem Wischer (11), der von einer Antriebseinrichtung (12) pendelnd zwischen zwei Umkehrpositionen (16, 17) antreibbar ist und einer Steuereinrichtung (13), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e , dass die Steuereinrichtung (13) so gestaltet ist, um mechanische Hindernisse, insbesondere Begrenzungen, zu erkennen und mindestens eine Umkehrposition (16, 17) daraus zu bestimmen.
2. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) in einem Einlernmodus betreibbar ist, der zur Festlegung der Umkehrpositionen (16, 17) dient.
3. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) eine Rücksetzfunktion zur Rücksetzung aufweist und nach der Rücksetzung in den Einlernmodus wechselt.
4. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (13) im Einlernmodus einen einzigen Pendelzyklus auslöst, die Umkehrpositionen
(16, 17) festlegt und anschließend in den Normalbetrieb wechselt .
PCT/DE2002/004316 2001-12-19 2002-11-25 Scheibenwischvorrichtung WO2003051691A1 (de)

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DE10162678.9 2001-12-19
DE10162678 2001-12-19
DE10245662.3 2002-09-30
DE10245662A DE10245662A1 (de) 2001-12-19 2002-09-30 Scheibenwischvorrichtung

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140785A (en) * 1997-07-29 2000-10-31 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Windshield wiper device
FR2802876A1 (fr) * 1999-12-27 2001-06-29 Valeo Systemes Dessuyage Dispositif d'essuyage et procede d'initialisation automatique du systeme de commande du moteur du dispositif d'essuyage

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