DE69004346T2

DE69004346T2 - Scheibenwischersystem mit Regendetektor.

Info

Publication number: DE69004346T2
Application number: DE90401563T
Authority: DE
Inventors: Guy Muller
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 1989-06-12
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2010-06-09
Also published as: FR2648096A1; JPH0325054A; JP2897142B2; ES2048989T3; KR910000448A; DE69004346D1; EP0403337A1; US5015931A; FR2648096B1; EP0403337B1

Description

Die Erfindung betrifft Fahrzeug-Scheibenwischersysteme.
Ein Zweck der Erfindung ist es, ein Scheibenwischersystem zu schaffen, dem ein Detektor zugeordnet ist, welcher die automatische Auslösung des Wischvorgangs beim Auftreffen von Regen auf die Windschutzscheibe zuläßt und/oder der eventuell ein Reinigungssignal oder einen Reinigungsbefehl abgibt, wenn die Windschutzscheibe verschmutzt ist, indem der Wischvorgang in Verbindung mit dem Versprühen einer Flüssigkeit auf der genannten Windschutzscheibe ausgelöst wird.
Es wurde bereits der Gebrauch von Regen- oder Verschmutzungsdetektoren vorgeschlagen, bei denen es sich um Windschutzscheiben-Transparenzdetektoren handelt, wie sie beispielsweise in den Dokumenten JP-A-6 078 844 oder DE-A-3 538 553 erwähnt sind, und die entsprechend der schematischen Darstellung in Figur 1 wie folgt aufgebaut sind: eine Punktlichtquelle 10, die durch einen Sendekreis 12 gespeist wird, beleuchtet die Windschutzscheibe 14 von der Innenseite derselben aus. Das Licht gelangt durch eine prismatische oder linsenförmige optische Schnittstelle 16 in die Windschutzscheibe mit einem solchen Einfallwinkel, daß das Licht in das Glas der Windschutzscheibe eindringt und dann im Innern des Windschutzscheibenglases zahlreichen Gesamtreflexionen unterworfen wird. Eine optische Schnittstelle 18 ist in einem Abstand angeordnet, der einer vollen Anzahl Reflexionen des Lichtbündels entspricht (in der Figur 4 Reflexionen); diese optische Schnittstelle 18 von prismatischem oder linsenförmigem Aufbau erlaubt dem Bündel den Austritt aus der Windschutzscheibe und dieses kann dann zu einem Lichtdetektor 20 gelenkt werden. Dieser ist an eine Detektionsschaltung 22 gekoppelt, die das vom Detektor 20 empfangene Signal verarbeitet und die einen Leistungssteuerkreis 24 mit einem Auslösesignal versorgen kann. Der Leistungssteuerkreis ist der Steuerkreis eines Motors 26, der dazu dient, die Scheibenwischerleisten des Systems anzutreiben. Der Leistungssteuerkreis kann natürlich auch durch einen handbetätigten Bedienungsschalter 28 ein- oder ausgeschaltet werden, der gegenüber dem Stromkreis 22 Vorrang hat.
Wenn die Windschutzscheibe sauber und trocken ist, ist das Licht Gegenstand zahlreicher Reflexionen mit einer sehr geringen Dämpfung in der Windschutzscheibe. Ist sie verschmutzt, verschneit oder feucht, wird das Licht an den Stellen absorbiert oder zerstreut, wo es vollkommenen Gesamtreflexionen zum Innern der Windschutzscheibe hin ausgesetzt sein sollte. Daraus ergibt sich, daß der Lichtdetektor 20 eine geringere Lichtstärke empfängt als bei völlig sauberer Windschutzscheibe. Dieser Unterschied in der Lichtstärke wird von der Detektionsschaltung 22 erfaßt, um zu bestimmen, ob der Wischvorgang ausgelöst werden muß oder nicht.
Ein Nachteil der bisher vorgeschlagenen Regengeber liegt in der Tatsache, daß sie eine Regendetektion linear in einem sehr begrenzten Bereich der Windschutzscheibe verursachen und daß die bewirkte Erkennung nur wenig nuanciert ist. Tatsächlich wird man beim Betrachten der Figur 1 verstehen, daß der Regendetektor nur dann ein Regendetektionssignal liefert, wenn Regentropfen genau auf die Lichtreflexionsstellen an der Außenseite der Windschutzscheibe fallen. Figur 1 zeigt zum Beispiel einen Tropfen 30, der auf eine dieser Stellen gefallen ist, und weitere Tropfen 32, 34, die auf andere Stellen gefallen sind, wo sie den Detektor in keiner Weise beeinflussen. Andererseits läßt sich mit diesem Detektor die Beschaffenheit der Phänomene nicht gut unterscheiden, die eine Änderung der empfangenen Lichtstärke bewirken, so daß die Detektionsschaltung 22 nur sehr wenig Informationen hat, die eine Entscheidung ermöglichen (Entscheidung, das System im aktiven oder inaktiven Zustand zu belassen, Entscheidung auf Auslösung des Wischvorgangs mit geringer oder hoher Geschwindigkeit oder in Intervallschaltung, Entscheidung zur Betätigung der Scheibenwaschanlage und von drei Wischzyklen usw.).
Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Verbesserung der Scheibenwischersysteme unter Einsatz von Windschutzscheiben-Transparenzdetektoren ab, wobei diese Detektoren dazu geeignet sein sollen, besser kontrollierte Informationen zu liefern.
Dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, mehrere frequenzmodulierte Lichtquellen und mehrere Detektoren im gleichen Bereich der Windschutzscheibe anzuordnen, wobei das System eine jedem Detektor zugeordnete Detektionsschaltung enthält und diese Schaltung geeignet ist, jede der Frequenzen der verschiedenen Lichtquellen zu demodulieren und ein jeder einzelnen Demodulation entsprechendes Signal zu liefern.
Im Prinzip entspricht der Abstand zwischen jeder beliebigen Lichtquelle und jedem beliebigen Detektor einer ganzen Zahl von Gesamtreflexionen von Licht im Innern der Windschutzscheibe. Unter Abstand zwischen Lichtquelle und Detektor ist hier der Abstand zwischen dem Punkt des Eintritts der von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlen in die Windschutzscheibe und dem Punkt des Austritts dieser Strahlen aus der Windschutzscheibe zum Detektor hin zu verstehen.
Dank dieser Konstruktion erzielt man eine Oberflächendetektion und eine umfassendere Information über die Beschaffenheit der Transparenzminderung der Windschutzscheibe, zum Beispiel bezüglich der Größe und Verteilung der Regentropfen. Diese Information ist vollständiger als wenn nur ein Detektor oder mehrere unabhängige Detektoren nebeneinander vorgesehen wären.
Es sind vorzugsweise ebensoviele Lichtquellen vorhanden wie Detektoren zur Aufnahme der von den Lichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, die folgendes darstellen:
- Figur 1, die bereits beschrieben wurde, zeigt das bekannte Grundprinzip, welches die Erkennung von Regentropfen auf der Windschutzscheibe erlaubt.
- Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Konstruktion.
Mechanisch und optisch werden gemäß der Erfindung die gleichen Prinzipien angewandt wie sie in Verbindung mit Figur 1 beschrieben wurden. Sie werden daher hier nicht nochmals beschrieben. Lediglich wurde in Figur 2 ein schematischer Grundriß des erfindungsgemäßen Systems dargestellt, der die verschiedenen Positionen der Lichtquellen (insbesondere des Punkts des Eintritts der Strahlen in die Windschutzscheibe nach Durchtritt durch die linsenförmige oder prismatische Schnittstelle, die mit der Windschutzscheibe verklebt ist) und die verschiedenen Positionen der Detektoren (oder besonders der Punkte des Austritts der Lichtstrahlen zu diesen Detektoren hin) zeigt.
Der Einfachheit halber wurden nur zwei Lichtquellen EA und EB und zwei Empfangsdetektoren RA und RB dargestellt. Die Erfindung kann jedoch auf eine größere Anzahl von Lichtquellen und Detektoren Anwendung finden. Die Stellen des Eintritts der von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen wurden in Form von Quadraten dargestellt, die die Bezugszahlen der entsprechenden Lichtquellen (EA und EB) tragen. Ebenso sind die Strahlenaustrittsstellen in Form von Quadraten dargestellt, die die Namen der entsprechenden Detektoren (RA und RB) tragen.
Es ist vorgesehen, daß die relative Anordnung der Lchtquelle EA und des Detektors RA so beschaffen ist, daß dieser Detektor das Licht empfangen kann, welches von der Lichtquelle EA ausgesandt wird, nachdem dieses Licht im Innern der Windschutzscheibe mehrere Gesamtreflexionen durchgemacht hat. Anschließend wird dieser Ausdruck verdichtet und gesagt, daß der Abstand zwischen der Lichtquelle EA und dem Detektor RA einer ganzen Anzahl Gesamtreflexionen der Lichtstrahlen im Innern der Windschutzscheibe entspricht.
Ebenso entspricht die relative Anordnung der Lichtquelle EB und des Detektors RB einer ganzen Anzahl Reflexionen im Innern der Windschutzscheibe. Darüber hinaus wird jedoch vorgesehen, daß der diagonale Abstand zwischen der Lichtquelle EA und dem Detektor RB und der Abstand zwischen der Lichtquelle EB und dem Detektor RA auch ganzen Zahlen von Gesamtreflexionen entspricht.
Zur Veranschaulichung dieser Konstruktion sind in strichpunktierten Quadraten die Gesamtreflexionszonen der Strahlen auf der Außenfläche der Windschutzscheibe dargestellt.
Damit gelangt man zu einer Konstruktion, bei der der Regendetektor ein Rechteck einnimmt, welches durch die Positionen sämtlicher Lichtquellen und aller Detektoren definiert ist, die eventuell von diesen Lichtquellen ausgehende Strahlen empfangen können. Dieses Regendetektionsrechteck befindet sich in der vom Scheibenwischer bestrichenen Zone der Windschutzscheibe. Es nimmt inehrere Quadratzentimeter oder einige -zig Quadratzentimeter ein, so daß dadurch die Sicht des Fahrzeugführers nicht beeinträchtigt wird.
Bei den Lichtquellen handelt es sich vorzugsweise um solche mit Richtwirkung, so daß diese Lichtstrahlen zu allen Detektoren der Regenerkennungszone aussenden können. Dies ist übrigens einer der Vorteile der Erfindung, daß nämlich Lichtquellen mit geringerer Richtwirkung eingesetzt werden können, die weniger kostspielig sind als solche mit Richtwirkung.
Die Lichtquelle EA wird vorteilhafterweise auf eine erste Frequenz f1 moduliert und die Lichtquelle EB wird auf eine zweite Frequenz f2 moduliert, doch kann erwogen werden, daß die Lichtquellen EA und EB mit der gleichen Frequenz moduliert werden.
Jeder einzelne Detektor ist mit einer Detektionsschaltung verbunden, die zur Demodulation der Frequenzen der verschiedenen Lichtquellen geeignet ist. Da es hier beispielsweise zwei Lichtquellen und zwei Frequenzen gibt, gibt es auch zwei Demodulatoren DF1A und DF2A für den ersten Detektor RA und zwei Demodulatoren DF1B und DF2B für den zweiten Detektor RB. Man wird bemerken, daß die Modulation und die Demodulation der Frequenz keine Beleuchtung der Umgebung erfordert, die eine stets vorhandene Komponente ist, jedoch nicht mit einer Frequenz f1 oder f2 des von den Detektoren RA und RB erfaßten Lichtsignals moduliert wird.
Die von den vier Demodulatoren erfaßten Signale sind an eine Datenverarbeitungsschaltung (TS) (analog und/oder numerisch) angelegt, die aus diesen Signalen Kontrollsignale ableitet, welche für den Steuerkreis des Windschutzscheiben-Wischmotors bestimmt sind und eventuell auch eine Anzeige auf der Instrumententafel des Fahrzeugs bewirken sollen.
Die Verarbeitung ist eine einfache Verarbeitung, im wesentlichen bestehend aus einem Vergleich zwischen den empfangenen Signalpegeln und verschiedenen Schwellenwerten, dann einer logischen Verarbeitung der Resultate aus den Vergleichen durch Logik-Ports UND/ODER, NAND, NI. Die Einzelheiten der Verarbeitung richten sich nach der angestrebten Anwendung und den Installationsbedingungen des Systems. Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, daß man mit diesem System mehr Informationen erhält als es bei einer einzelnen Einheit, bestehend aus Lichtquelle und Detektor, oder mit mehreren voneinander unabhängigen Einheiten der Fall gewesen wäre.
Nimmt man beispielsweise Figur 2, so ist zu sehen, daß die Gesamtreflexionspunkte der Strahlen auf der Windschutzscheibe zahlreich sind und daß die herabfallenden Regentropfen demzufolge gute Möglichkeiten haben, erkannt zu werden, sowohl wenn die Tropfen fein und gleichmäßig verteilt sind (feiner Nieselregen), als auch, wenn es sich um große und unregelmäßig verteilte Tropfen handelt. Darüber hinaus gestattet das System jedoch eine genaue Unterscheidung zwischen feinem Regen und großen Tropfen: im ersten Falle können die Detektoren gut ein von jeder Lichtquelle ausgehendes gedämpftes Licht erfassen, während im zweiten Falle bestimmte Lichtstrecken von einem Tropfen getroffen werden, während dies bei anderen nicht der Fall ist. Die Modulation mit unterschiedlichen Frequenzen erlaubt eine Unterscheidung zwischen mehreren Strecken, die zum gleichen Detektor führen. Die Ungleichmäßigkeit in der Dämpfung der Lichtsignale wird durch die Verarbeitungsschaltung TS erfaßt und bildet eine nützliche Information, die bei der Steuerung des Wischermotors oder anderer Organe wie zum Beispiel der Pumpe der Waschanlage Anwendung finden kann.
Es kann zum Beispiel gut erwogen werden, daß die Erkennung großer, ungleichmäßig verteilter Tropfen einen schnellen Wischvorgang auslöst, während gleichmäßig verteilte feine Tröpfchen einen Wischvorgang mit geringer Geschwindigkeit auslösen würden.
Eventuell können mehrere Wischgeschwindigkeiten oder Intervallgeschwindigkeiten entsprechend den vom System gelieferten Informationen gewählt werden, insbesondere entsprechend den Informationen über die Verteilung von Transparenzfehlern, die man mit früheren Systemen nicht zur Verfügung gehabt hätte.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Erkennung verfeinert, indem man auch eine Messung der vom Scheibenwischermotor bewirkten Beanspruchung anwendet, um eine verschmutzte Windschutzscheibe von einer regenbenetzten Windschutzscheibe zu unterscheiden. Wird der Wischvorgang bei Erfassung einer reduzierten Windschutzscheiben-Transparenz ausgelöst, so ist es tatsächlich möglich, daß die Transparenzverringerung in Wirklichkeit auf die Verschmutzung (Beschlag usw.) zurückzuführen ist. In diesem Falle erfolgt der Wschvorgang bei trockener Scheibe und der Motor wird erheblich beansprucht. Diese erhebliche Beanspruchung kann durch Messung des vom Motor verbrauchten Stroms festgestellt werden. Gekoppelt mit der Transparenzmessung gestattet die Messung des Motordrehmoments zum Beispiel die Auslösung des Waschvorgangs an der Windschutzscheibe parallel zum Wischvorgang.

Figur 1

EMISSION = AUSSENDUNG
DETECTION = EMPFANG
COMMANDE DE PUISSANCE = MOTORBETÄTIGUNG
COMMANDE MANUELLE = HANDBETÄTIGUNG

Figur 2

DEMODUL. = DEMODULATION
TRAITEMENT DU SIGNAL = SIGNALVERARBEITUNG
AFFICHAGE = ANZEIGE
COMMANDE MANUELLE = HANDBETÄTIGUNG
COMMANDE DE PUISSANCE = MOTORBETÄTIGUNG

Claims

1. Fahrzeug-Scheibenwischersystem mit Windschutzscheiben-Transparenzdetektor-Vorrichtung, enthaltend mehrere frequenzmodulierte Lichtquellen (EA, EB) und mehrere Detektoren (RA, RB) im gleichen Windschutzscheibenbereich, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Demodulationsschaltung (DF1A, DF2A, DF1B, DF2B) für jeden Detektor (RA, RB) enthält und daß die Schaltung (DF1A, DF2A, DF1B, DF2B) geeignet ist, jede der Frequenzen (f1, f2) der verschiedenen Lichtquellen (EA, EB) zu demodulieren und ein jeder einzelnen Demodulation entsprechendes Signal zu liefern.

2. Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsfrequenz (F1, F2) für jede Lichtquelle (EA, EB) verschieden ist.

3. Scheibenwischersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen jeder Lichtquelle (EA, EB) und jedem Detektor (RA, RB) einer ganzen Zahl von Gesamtreflexionen des Lichts im Innern der Windschutzscheibe entspricht.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ebensoviele Lichtquellen (EA, EB) wie Detektoren (RA, RB) enthält.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schaltung zur Verarbeitung (TS) der von den Demulationsschaltungen (DF1A, DF2A, DF1B, DF2B) ausgehenden Signale enthält, um Wisch-Steuersignale entsprechend den jeweiligen Ebenen der von den Detektoren (RA, RB) bei den Modulationsfrequenzen festgestellten Signale zu erzeugen.

6. System nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mittel zur Erzeugung eines Steuerbefehls entsprechend den von den Demodulationsschaltungen (DF1A, DF2A, DF1B, DF2B) ausgehenden Signalen und dem vom Wischmotor (26) verbrauchten Strom enthält.