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Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung
insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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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
verfahrbaren Wischbereich. Der Wischbereich ist den Toleranzen
bei der Montage und Karosserietoleranzen unterworfen. Die
Montage der Wischhebel erfolgt in der Regel mit Hilfe von
Schablonen.
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Die Toleranzen haben zur Folge, dass der Wischbereich von
Fahrzeug zu Fahrzeug schwankt und unter Umständen ein Teil
der Scheibe nicht gewischt wird.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch die Scheibenwischvorrichtung nach
Anspruch 1 gelöst.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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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
Wischbereichs, zu erkennen und mindestens eine Umkehrposition
daraus zu bestimmen.
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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
Fahrzeugtypen eingesetzt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung in einem
Einlermnodus 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.
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Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Einlernmodus
während einer Initialisierungsphase automatisch durchgeführt
wird, z. B. nach dem erstmaligen In-Betrieb-nehmen der
Scheibenwischvorrichtung.
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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.
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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.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im
Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine beispielhafte Struktur zur Bestimmung des
Lastmomentes; und
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Fig. 2 eine Scheibenwischvorrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung.
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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
Kalman-Filter), werden die Zustandsgrößen des Systems
geschätzt. Insbesondere das Lastmoment, welches auf den
Wischarm wirkt, wird als Ausgangsgröße zur Verfügung
gestellt.
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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.
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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.
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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.
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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
Beschleunigungsmomente beim Anfahren der Wischarme 11 werden dabei
vernachlässigt bzw. herausgerechnet. Aufgrund der während des
Montageprozesses 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 jeder
Position konstant ist.
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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
Wischblattes 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.
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Die Richtung des Wischarms 11 wird umgekehrt, so dass sich
der Wischarm nach unten bewegt.
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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.
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Es ist darauf zu achten, dass der Einlernvorgang, abhängig
von dem jeweiligen Gesamtsystem von Wischarmen, von linkem
und rechtem Wischarm 11 (bei Gegenlaufanlagen) getrennt
erfolgen 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.
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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.
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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.
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Alternativ zum geschätzten Lastmoment kann zum Zwecke des
Einlernens auch das Stromsignal und/oder eine
Geschwindigkeits- 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
Beschleunigungssensors überflüssig macht.
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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.