DE4417371A1 - Scheibenwischvorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Scheibenwischvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-PS 29 44 224 ist eine gattungsgemäße Scheibenwischvorrichtung bekannt, die einen Elektromotor enthält, dessen Drehrichtung in den Endlagen eines Wischarms änderbar ist. Ein Pendelgetriebe, das aus einer Drehbewegung eine hin- und hergehende Bewegung bereitstellt, kann entfallen. Angaben zur Umpolung des Elektromotors nach Erreichen jeweils der Endlagen sind nicht enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scheibenwischvorrichtung anzugeben, die vorgegebene Wischwinkeltoleranzen möglichst genau einhält
Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung weist den Vorteil auf, daß die vorgegebenen Wischwinkeltoleranzen im Bereich der Endlagen des Wischarms weitgehend unabhängig von der Bewegungsenergie des Scheibenwischers eingehalten werden. Erfindungsgemäß ist ein Zeitgeber vorgesehen, der nach Erreichen einer Endlage eine Verzögerungszeit für die Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors vorgibt. Die Verzögerungszeit hängt ab von einem Signal, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist eine Realisierung der Verzögerung als Abschaltverzögerung vorgesehen. Nach Erreichen einer Endlage wird demnach der Elektromotor noch für die vorgegebene Zeit in der gleichen Drehrichtung betrieben. Gegebenenfalls kann während der Zeitdauer der Abschaltverzögerung eine Reduzierung der für den Elektromotor zur Verfügung gestellten Leistung vorgesehen sein.

Anstelle einer Abschaltverzögerung kann gleichermaßen eine Einschaltverzögerung vorgesehen sein. Nach Erreichen einer Endlage gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, den Elektromotor und den mit dem Elektromotor verbundenen Scheibenwischer zum Stehen zu bringen. Neben einem Abschalten kann ein Kurzschließen oder bereits ein Umpolen des Elektromotors vorgesehen sein. Vorzugsweise sind, beispielsweise im Rahmen eines getakteten Betriebs, beliebige Zwischenstufen von Abschalten bis Kurzschließen oder von Abschalten bis Umpolen realisierbar. Die Zeitdauer einer dieser Maßnahmen wird als Einschaltverzögerung bezeichnet.

Das Signal, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms ist, kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einfacher Weise von einem Betriebsartensignal abgeleitet sein. Das Betriebsartensignal gibt beispielsweise eine niedrige oder eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit des Scheibenwischers vor.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Signal von einem Drehzahlsignal abzuleiten, das an geeigneter Stelle im Antrieb abgegriffen wird. Ein Drehzahlsignal ist ein genaues Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms. Die Verzögerungszeit kann daher mit hoher Genauigkeit vorgegeben werden. Das Drehzahlsignal kann beispielsweise mit einem Drehzahlsensor am Elektromotor oder an einem nachgeschalteten Getriebe erhalten werden. Ein geeigneter Drehzahlsensor ist beispielsweise ein magnetfeldempfindliches Element, das Magnetfeldänderungen während der Drehung des Elektromotors erfaßt. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das Drehzahlsignal aus der Welligkeit des durch den Motor fließenden Stroms abgeleitet wird.

Ohne zusätzlichen Aufwand kann das Signal, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms ist, aus der Dauer eines halben Wischzyklus von Endlage zu Endlage ermittelt werden, da die Signale, die das Erreichen der Endlage signalisieren, ohnehin vorhanden sind.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.

Zeichnung

In der Figur ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung gezeigt.

Die Figur zeigt einen Wischarm 10 eines Scheibenwischers, der auf einer nicht näher gezeigten Scheibe eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Der Wischarm 10 wird von einem Elektromotor 11 angetrieben. Ein Endlagensensor 12 stellt fest, wenn der Wischarm 10 die eine oder die andere Endlage erreicht und gibt daraufhin ein Endlagensignal 13 sowohl an eine Wischzykluszeitermittlung 14 als auch an einen Zeitgeber 15 ab.

Der Zeitgeber 15 erhält als weitere Signale ein von einer Drehzahlsensoranordnung 16 bereitgestelltes Drehzahlsignal 17, ein von der Wischzykluszeitermittlung 14 bereitgestelltes Wischzykluszeitsignal 18 sowie ein Betriebsartensignal 19 zugeführt.

Der Zeitgeber 15 gibt ein Steuersignal 20 an eine Endstufe 21 ab, an die der Elektromotor 11 angeschlossen ist. Die Endstufe 21 ist an einen erstem Anschluß 22 und einem zweiten Anschluß 23 einer nicht näher gezeigten Energiequelle angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Der Wischarm 10 macht auf einer nicht näher gezeigten Scheibe, deren Oberfläche zu reinigen ist, eine hin- und hergehende Bewegung. Die hin- und hergehende Bewegung wird durch Umpolen des Elektromotors 11 erreicht, der beispielsweise als permanentmagneterregter Gleichstrommotor oder als elektronisch kommutierter Wechselstrommotor realisiert ist. Die beweglichen Teile des Elektromotors 11, ein gegebenenfalls vorhandenes Getriebe, die Verbindungsteile zwischen Elektromotor 11 und Wischarm 10 sowie der Wischarm 10 selbst weisen während des Wischbetriebs eine bestimmte Bewegungsenergie auf. Insbesondere ist diese Bewegungsenergie beim Erreichen einer der Endlagen der hin- und hergehenden Bewegung vorhanden. Das Erreichen einer der beiden Endlagen erfaßt der Endlagensensor 12. Die hier beschriebenen Endlagen, die der Endlagensensor 12 erfaßt, entsprechen nicht vollständig den Umkehrlagen des Wischarms 10, weil nach dem Detektieren der Endlagen noch eine Zeit für den Umsteuervorgang erforderlich ist. Der Endlagensensor 12 ist beispielsweise ein separater Sensor oder vorzugsweise eine mit dem Elektromotor 11 oder dem Antrieb gekoppelte, nicht näher dargestellte Steuerscheibe, die Schleifringe enthält, welche außer den Endlagenkontakten beispielsweise die Versorgungsspannung mitführen und beispielsweise eine erweiterte Parkstellung vorgeben. In einer höherwertigen Scheibenwischvorrichtung kann anstelle des Endlagensensors 12 ein Positionssensor vorgesehen sein, der ein Signal als Maß für die aktuelle Position des Wischarms 10 bereitstellt. Mit einem solchen Positionssensor kann ein eingeschränkter Wischbetrieb realisiert werden, der einen begrenzten Wischbereich vorsieht. Anstelle des Endlagensignals 13 tritt das vom Positionssensor abgegebene Signal, das beispielsweise pegelabhängig als Endlagensignal definiert werden kann (Schneelastsicherung).

Bedingt durch die Bewegungsenergie kann der Wischarm 10 bei Erreichen einer der Endlagen nicht abrupt angehalten und in entgegengesetzter Richtung gestartet werden. In Abhängigkeit von der Bewegungsenergie zum Zeitpunkt des Erreichens einer der Endlagen tritt in der Praxis stets ein Überschwingen auf. Ein solches Überschwingen kann weder durch unmittelbares Umpolen noch durch Kurzschließen bei Erreichen der Endlage verhindert werden. Bei einer höheren Wischgeschwindigkeit, die einer höheren Bewegungsenergie entspricht, wird das Überschwingen größer sein als bei niedrigen Wischgeschwindigkeiten. Das Überschwingen entspricht einem Positions- oder Winkelfehler des Wischarms 10, dessen Betrag im Rahmen eines Toleranzbandes vorgegeben sein kann. Um die Toleranz in sämtlichen Betriebszuständen der Scheibenwischvorrichtung einzuhalten, sieht die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung den Einsatz des Zeitgebers 15 vor, der nach Erreichen einer Endlage eine Verzögerungszeit für die Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors 11 vorgibt, wobei die Verzögerungszeit von einen Signal abhängt, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des beweglichen Teils des Elektromotors 11, gegebenenfalls eines vorhandenen Getriebes, von Verbindungsmitteln und des Wischarms 10 ist. Im folgenden wird die gesamte Bewegungsenergie als Bewegungsenergie des Wischarms 10 bezeichnet.

Ein erstes Signal, das ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms 10 angibt, ist das Drehzahlsignal 17. Das Drehzahlsignal 17 wird von der Drehzahlsensoranordnung 16 bereitgestellt, die beispielsweise ein magnetfeldempfindliches Element enthält. Das magnetfeldempfindliche Element kann mit einem sich bewegenden Magneten oder einem Magnetfeld zusammenwirken. Vorzugsweise erfaßt ein solches magnetfeldempfindliches Element die Magnetfeldänderungen, die außerhalb des Elektromotors 11 erfaßbar sind. Als Drehzahlsensoranordnungen 16 sind beliebige andere Geber wie beispielsweise optoelektronische oder induktive Geber geeignet. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung erfaßt die Drehzahlsensoranordnung 16 die Welligkeit des durch den Elektromotor 11 fließenden Stroms. Die Welligkeit kann als ein Maß für die Drehzahl herangezogen werden. Das Drehzahlsignal 17 weist einen unmittelbaren Bezug zur Bewegungsenergie des Wischarms 10 auf. Berücksichtigt werden kann die Drehzahl kurz vor Erreichen der Endlage. Prinzipiell geeignet ist eine integrale Erfassung der Drehzahl über einen bestimmten Wischbereich, die beispielsweise mit einer Tiefpaßfilterung des Drehzahlsignals 17 erhalten wird. Das Drehzahlsignal 17 veranlaßt den Zeitgeber 15 zum Festlegen einer vorgegebenen Verzögerungszeit. Die Verzögerungszeit in Abhängigkeit vom Drehzahlsignal 17 kann beispielsweise in einer Tabelle oder als funktionaler Zusammenhang im Zeitgeber 15 hinterlegt sein. Die Verzögerungszeit beginnt, wenn der Endlagensensor 12 ein Endlagensignal 13 an den Zeitgeber 15 abgegeben hat. Der Zeitgeber 15 kann die Verzögerungszeit beispielsweise zur Vorgabe einer Abschaltverzögerung verwenden. Das vom Zeitgeber 15 an die Endstufe 21 abgegebene Steuersignal 20, das zumindest ein Umpolen der Versorgungsspannung des Elektromotors auslöst, wird erst nach Ablauf der Verzögerungszeit an die Endstufe 21 abgegeben. In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß das Steuersignal 20 sowohl die Drehrichtung als auch die anderen Betriebsarten für den Elektromotor 11 vorgibt. Die anderen Betriebsarten sind beispielsweise ein Abschalten oder ein Kurzschließen oder die Vorgabe eines kontinuierlichen Übergangs zwischen Abschalten, Kurzschließen und Umpolen. Der kontinuierliche Übergang wird mittels eines getakteten Betriebs erreicht, bei dem der Elektromotor 11 im Schaltbetrieb mit einem vorgegebenen Einschalt-zu- Ausschaltverhältnis mit den Anschlüssen 22, 23 der Energiequelle verbunden wird.

In einer anderen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß während der Abschaltverzögerung mittels des Steuersignals 20 eine Reduzierung der Leistung des Elektromotors 11 bis zum endgültigen Abschalten oder Umpolen vorgesehen ist. Die Verzögerungszeit ist umso länger zu wählen, je geringer die Bewegungsenergie des Wischarms 10 ist, um einem größtmöglichen Überschwinger bei der maximalen Bewegungsenergie des Wischarms 10 durch Nachlaufen bei kleiner Bewegungsenergie erreichen zu können.

Das Betriebsartensignal 19 ist ein anderes geeignetes Signal, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms 10 ist. Das Betriebsartensignal 19 wird beispielsweise von einem Bedienschalter bereitgestellt, der eine Möglichkeit bietet zum Umschalten zwischen einer ersten und zweiten Leistungsstufe.

Ein anderes geeignetes Signal, das bevorzugt verwendet wird, ist das Wischzykluszeitsignal 18, das in einfacher Weise mit der Wischzykluszeitermittlung 14 aus dem Endlagensignal 13 ermittelt wird. Das Endlagensignal 13 steht ohnehin für den Start der Verzögerungszeit im Zeitgeber 15 zur Verfügung.

Anstelle der Abschaltverzögerung kann eine Einschaltverzögerung vorgesehen sein. Eine Einschaltverzögerung bedeutet, daß nach dem Auftreten des Endlagensignals 13 der Motor 11 entweder abgeschaltet oder kurzgeschlossen wird. In dem bereits beschriebenen getakteten Betrieb sind gleichfalls Zwischenstufen möglich. Die Zeitdauer zwischen Auftreten des Endlagensignals 13 und dem Umpolen der Energieversorgung des Elektromotors 11 zum Starten in die andere Drehrichtung entspricht der Einschaltverzögerung.

Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung ist insbesondere geeignet zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Der in der Figur eingetragene Elektromotor 11 kann sowohl einen als auch gleichzeitig mehrere Wischarme 10 antreiben. In einem Kraftfahrzeug können mehrere Elektromotoren 11 vorgesehen sein, die separat jeweils Wischarme 10 antreiben.

Claims (10)

1. Scheibenwischvorrichtung mit wenigstens einem Wischarm, der von einem Elektromotor angetrieben ist, dessen Drehrichtung zumindest in den Endlagen änderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitgeber (15) vorgesehen ist, der nach Erreichen einer Endlage eine Verzögerungszeit für die Umkehrung der Drehrichtung des Elektromotors (11) vorgibt, und daß die Verzögerungszeit von einem Signal (17, 18, 19) abhängt, das wenigstens näherungsweise ein Maß für die Bewegungsenergie des Wischarms (10) ist.

2. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit eine Abschaltverzögerung ist.

3. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Abschaltverzögerung eine Reduzierung der Leistung des Elektromotors (11) vorgesehen ist.

4. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit eine Einschaltverzögerung ist.

5. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (17, 18, 19), ein Betriebsartensignal (19) ist.

6. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (17, 18, 19) ein von einer Drehzahlsensoranordnung (16) abgegebenes Drehzahlsignal (17) ist.

7. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsensoranordnung (16) wenigstens einen Drehzahlfühler enthält, der eine Bewegung der Scheibenwischvorrichtung erfaßt.

8. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsensoranordnung (16) das Drehzahlsignal (17) aus dem durch den Elektromotor (11) fließenden Strom ermittelt.

9. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlsensoranordnung (16) die Welligkeit des durch den Elektromotor (11) fließenden Stroms erfaßt.

10. Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (17, 18, 19) der Dauer eines halben Wischzyklus von Endlage zu Endlage des Scheibenwischers (10) entspricht, die eine Wischzykluszeitermittlung (14) aus dem von einem Endlagensensor (12) bereitgestellten Endlagensignal (13) ermittelt.