STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Scheibenwischers im Intervall- und Dauerbetrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Beispielsweise bei ständig wechselnder Regendichte ist es vor allem für den Fahrer eines Kraftfahrzeugs lästig und umständlich, immer wieder eine Umschalteinrichtung zu bet tigen, um den Scheibenwischerbetrieb an die aktuelle Regendichte anzupassen. Es wurde daher bereits in d e r DE 40 18 903 C2 eine automatische Umschaltein ichtung vorge¬ schlagen, bei der das Intervall zwischen aufeinanderfol¬ genden Wischvorgängen in Abhängigkeit von der Anzahl der vom Sensor abgegebenen Signale beeinflußt wird, beispiels¬ weise bezogen auf die Signale, die innerhalb eines vorge¬ gebenen Zeitabschnitts auftreten. Oberhalb einer bestimm - ten Anzahl von Signalen! wird auf Dauerbetrieb des Scheibenwischers umgeschaltet.

Es erfolgt also keine direkte Umschaltung zwischen Inter¬ vallbetrieb und Dauerbetrieb, sondern eine indirekte Um¬ schaltung über die Steuerung des Intervalls zwischen den verschiedenen Wischvorgängen. Dies führt zu einer relativ aufwendigen Steuerung und zu einer relativ unexakten Um¬ schaltung zwischen Interval 1 betri eb und Dauerbetrieb. Ein weiteres Problem besteht noch darin, daß im Dauerbetrieb keine berechnete " Interval 1 zei t" vorliegt, die als Krite¬ rium für den Übergang Dauerbetri eb/I nterval 1 betri eb heran¬ gezogen werden kann.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen hat den Vorteil , daß die Regendichte sehr exakt erfaßt wird und eine einfache und präzise Auswerteeinrich¬ tung sowie Umschalteinrichtung zwischen Intervall- und Dauerbetrieb realisierbar sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Die zur Bildung von Steuersignalen vorgesehenen Wisch¬ intervalle sind vorzugsweise Wischperioden, so daß zum einen die Regendichte über einen relativ großen Zeitraum erfaßt wird, und zum anderen die Synchronisationssignale für derartige ischperioden ohnehin in Form von Steuer¬ signalen für die Motorsteuerung vorliegen.

In vorteilhafter Weise werden durch Wasser bewirkte Signal einbrüche des Sensorausgangssignals als Sensorsignale für die weitere Auswertung verwendet. Derartige Signalein¬ brüche könne durch auftreffende Regentropfen, durch das über die Sensorfläche streichende feuchte ischerblatt oder durch sich schnell verändernde Oberflächen-Struktu¬ ren, z. B. sehr starke Schlierenbildung, entstehen.

Bei größerer Regendichte sind die einzelnen Signalein¬ brüche nicht mehr deutlich ausgeprägt, jedoch wird durch die große Zahl dieser Einbrüche das Sensorausgangssignal im wesentlichen kontinuierlich geschwächt. Zur Bildung des Steuersignals bei größerer Regendichte sind daher Mittel zur Erfassung des Absinkens des Sensorausgangssignals vor¬ gesehen, durch die insbesondere das absinkende Sensor¬ ausgangssignal in kleine Zeitintervalle aufgeteilt wird, wobei jeweils der Signalabfall während eines solchen klei-

nen Zei ti nterval! s als wenigstens ein Si gnal ei nbruch ge¬ wertet wird.

Zur Erfassung des Sensorsignals pro Auswertungs-Intervall ist zweckmäßigerweise eine Zähleinrichtung vorgesehen.

Die Zahl der Si gnal ei nbrüche pro Wischperiode kann erheb¬ lich schwanken. Um nun einen ständigen Wechsel zwischen Dauer- und Intervallbetrieb zu verhindern, besitzt die Auswerteeinrichtung eine Vorrichtung zur Mi ttel wertbi 1 düng aus einer festlegbaren Anzahl von aufeinanderfolgenden Steuersignalen, wobei die ittelwerte die effektiven Steuersignale bilden. Die Mittelwertbildung erfolgt z eck¬ mäßigerweise nach jedem Wischintervall , beispielsweise wird ein Mittel ert über die vorangegangenen fünf Wisch- intervalle gebildet.

Damit die AusWerteeinrichtung jedoch nic t zu tr ge auf Ver nderungen der Regendichte reagiert, ist edes der Steuersignale aus vorangegangenen Wischintervallen bei der Mi ttel wertbi 1 düng mit vorgebbaren Gewichtungsfaktoren ver¬ knüpft, wobei weiter zurückliegende Wischperioden zweck¬ mäßigerweise schwächer bewertet werden.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Verhinderung eines ständigen Wechsels zwischen Dauer- und Intervallbetrieb besteht darin, daß zwei Schwellwerte zur Bildung einer Umschalthysterese für die Umschaltung zwischen Intervall- und Dauerbetrieb vorgesehen sind. Dabei können auch in einer noch komfortableren Ausführung wenigstens zum Teil unterschiedliche Gewichtsfaktoren zur Bildung eines ersten effektiven Steuersignals für den Übergang von Dauerbetrieb zu Interval 1 betri eb und eines zweiten effektiven Steuer¬ signals für den Übergang von Intervallbetrieb zu Dauer¬ betrieb vorgesehen sein. Diese Maßnahmen sollen einen schnellen Übergang in den Dauerbetrieb und ein Verweilen

in dieser Betriebsart gewährleisten, wenn es die Regen¬ situation erfordert.

Häufig sind bei Scheibenwischern verschiedene Dauerbe¬ tri ebszustände mit unterschiedlicher Wischgeschwindigkeit vorgesehen. Die Erfindung kann sich auch auf die Umschal¬ tung zwischen solchen verschiedenen Dauerbetri ebszuständen erstrecken, wobei wenigstens ein weiterer Schwellwert zur Umschaltung zwischen einem ersten Dauerbetrieb und einem zweiten Dauerbetrieb mit höherer Wischgeschwindigkeit vor¬ gesehen ist. Vorteilhafter ist es, zwei weitere Schwell¬ werte zur Bildung einer Umschalthysterese für die Umschal¬ tung zwischen dem ersten und zweiten Dauerbetrieb vorzu¬ sehen .

Eine weitere Verfeinerung kann noch dadurch erreicht wer¬ den, daß Mittel zur Bewertung der Tiefe der Signalein¬ brüche vorgesehen sind. Die Tiefe dieser Signaleinbrüche kann zweckmäßigerweise als Gewichtsfaktor für die Steuer¬ signale vorgesehen sein.

ZEICHNUNG

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung n her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 ein Si gnal di agram zur Erläuterung der Zusam¬ menhänge zwischen Regenintensität RI, erfaßten Einbrüchen pro Wischperiode und Umschaltvor¬ gängen zwischen Betri ebszuständen ,

Fig. 3 ein Si gnal di agramm zur Erläuterung der Verhält¬ nisse bei geringer Regenintensität,

Fig. 4 ein Si gnal di agramm zur Erläuterung der Verhält¬ nisse bei mittlerer Regenintensität,

Fig. 5 ein Si gnal di agramm zur Erläuterung der Verhält¬ nisse bei hoher Regenintensität und

Fig. 6 ein Si gnal di agramm zur Erläuterung der gewichte- ten Mi ttel wertsbi 1 düng .

BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich ein in üblicher Weise von einem Wischermotor 10 angetriebener Scheibenwischer 11 über eine nicht dar¬ gestellte Scheibe, beispielsweise die Windschutzscheibe oder Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs. An dieser Scheibe ist ein Regensensor 12 angeordnet, wie er beispielsweise aus der DE-PS 23 54 100 oder der DE 41 02 146 AI bekannt ist. Bei derartigen Regensensoren wird beispielsweise das von einer Lichtquelle ausgesandte Licht an der Scheiben¬ außenseite reflektiert und von einer Lichtmeßeinric tung erfaßt. Schmutzpartikel oder Regentropfen an der Scheibe schwächen die Reflexion, was zu einer Si gnal Schwächung in der Lichtmeßeinrichtung führt.

Das Ausgangssignal des Regensensors 12 wird über eine Umschalteinrichtung 13 in der dargestellten Schaltstellung einer ersten AusWerteeinrichtung 14 zugeführt, in der Signaleinbrüche des Regensensors 12 in Zählsignale für eine nachgeschaltete Zähleinrichtung 15 umgewandelt werden. Diese Si gnal ei nbrüche sind ein Maß für die Regen¬ intensität RI und haben unter anderem folgende Ursachen:

1. Auftreffende Regentropfen, wobei die Tiefe des Einbruchs ein grobes Maß für die Tropfengröße ist,

2. Einbrüche, verursacht durch das über die Sensor¬ fläche streichende (feuchte) Wischerblatt und

3. sich schnell verändernde Oberflächen-Strukturen (z. B. sehr starke Schlierenbildung).

Dabei wird jeder Si gnal ei nbruch ab einer Mindesttiefe als Zählsignal für die Zähleinrichtung 15 aufbereitet. Diese Zähleinrichtung 15 wird durch eine elektronische Steuer¬ einrichtung 16 für den Wischermotor 10 synchronisiert, das heißt, zu Beginn jeder Wischperiode wird die Zähleinrich¬ tung 15 rückgesetzt, so daß am Ende jeder Zählperiode in der Zähleinrichtung 15 ein Zahlenwert vorliegt, der der Zahl n von Einbrüchen E pro Wischperiode WP entspricht. Dieser Zahlwert N wird als Steuerwert N wei erverwendet.

In den Fig. 3 bis 5 sind die Verhältnisse bei geringer, mittlerer und großer Regenintensität RI dargestellt. Bei geringer Regenintensität gemäß Fig. 3 werden während einer Wischperiode WP vier Einbrüche des Nutzsignals NS des Regensensors 12 registriert. Die beiden kleineren Ein¬ brüche sind durch Regentropfen bewirkt, während die beiden großen Einbrüche durch den Wischer verursacht werden, der über den Regensensor 12 streicht. Der relativ langsame Signalanstieg nach den beiden Wischerdurchgängen wird durch abdampfende Schlieren verursacht. Bei diesen Ver¬ hältnissen liegt gemäß Fig. 2 der Interval 1 betri eb vor.

In Fig. 4 sind die Ver ältnisse bei mittlerer Regeninten¬ sität dargestellt, und es werden sechs Einbrüche während einer Wischperiode WP registriert. Bis zu dieser Regen¬ intensität kann gemäß Fig. 2 Intervallbetrieb oder Dauer¬ betrieb Stufe 1 vorliegen, wobei dieser Bereich zwischen vier und sechs Einbrüchen pro Wischperiode als linker schraffierter Bereich dargestellt ist.

Fig. 5 zeigt die Verhältnisse bei großer Regenintensität, und es werden achtzehn Einbrüche pro Wischperiode regi¬ striert. rend des zweimaligen Überstreichens des Sensors durch den Wischer erholt sich das Nutzsignal NS des Regensensors kurzzeitig (steiler Anstieg), um dann durch auftreffenden Regen sofort wieder geschwächt zu

werden. Bei dieser Regendichte wird das Signal kontinuier¬ lich geschwächt, und die einzelnen Einbrüche sind kaum noch erkennbar. In einer Schaltstufe 17 wird die hohe Regenintensität erkannt, und es wird ein Ausgangssignal erzeugt, wenn beispielsweise die Zahl n von Einbrüchen pro Wischperiode größer als neun ist. Dann erfolgt mittels dieser Schaltstufe 17 eine Umschaltung der Umschaltein¬ richtung 13, und das Nutzsignal des Regensensors 12 wird jetzt einer zweiten Auswerteeinrichtung 18 zugeführt. Dort wird das Signal in kleine Zeitabschnitte Δt zerlegt, und die Signalabnahme Δ N im jeweiligen Zeitintervall Δt wird als Einbruch gezählt. Die Steilheit der Signalschwächung ist dabei eine Funktion für die sich ergebende Zahl von Einbrüchen. Diese werden in der zweiten Auswerteeinrich- tung 18 pro Wischintervall aufsummiert, wobei eine der¬ artige Aufsummi erung prinzipiell auch in der Zähleinrich¬ tung 15 erfolgen könnte. Bei dieser hohen Regenintensit t liegt immer der Dauerbetrieb vor, gemäß Fig. 2 sogar ein Dauerbetrieb in der Stufe 2, also bei höherer Wischge¬ sch indigkeit gegenüber der Stufe 1.

Die Steuersignale n werden nun zwei Stufen 19, 20 zur Mittelwertbildung zugeführt. Die Zahl der Einbrüche pro Wischperiode kann nämlich gemäß Fig. 6 (Kurve n mit aus¬ gefüllten Vierecken als Meßpunkte) erheblich schwanken. Dies liegt unter anderem an dem zufälligen zeitlichen Auf¬ treffen von Regentropfen auf der Meßstrecke und den wechselnden Regenbedingungen, z. B. starker Wind, der unterschiedliche Wassermengen auf die Scheibe bringt, oder Spritzwasser von vorausfahrenden Fahrzeugen. Um einen ständigen Wechsel zwischen Dauer- und Interval ! betri eb zu verhindern, wird das gewogene ari hmetische Mittel Ml bzw. M2 einer Anzahl i von Steuersignalen n aus vorange¬ gangenen Wischperioden gebildet:

∑ n . ^{∑ n} i ^h i

M l M2

Σ k . ∑ h .

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Mit dem Gewichtungsfaktor k bzw. h wird erreicht, daß Steuersignale aus weiter zurückliegenden Wischperioden anders bewertet werden können, beispielsweise geringer bewertet werden. Dabei werden beispielsweise i = 5 vor¬ ausgegangene ischperioden berücksichtigt.

Fig. 6 zeigt die Steuersignale N über zehn Wischperioden und entsprechend gebildete Mittelwerte M2, jeweils gebil¬ det aus den Steuersignalen der jeweiligen letzten fünf Wischperioden. Die Bildung der ittel erte Ml bzw. M2 erfolgt wiederum synchronisiert mit der Steuerung d e r Wi schperi öden .

Die Mittelwerte Ml und M2 dienen als effektive Mittel erte und werden jeweils zwei Schwel 1wertstufen 21, 22 zuge¬ führt. Dabei dient der Mittelwert Ml als Steuersignal für die Umschaltung in Intervallbetrieb, die dann erfolgt, wenn ein niedrigerer Schwell wert Sl unterschritten wird. Die erste Schwel 1 wertstufe 21 erzeugt dann ein Steuer¬ signal für den Intervalleingang I der elektronischen Steuereinrichtung 16. Dagegen dient der Mittelwert M2 als Steuersignal für die Umschaltung in den Dauerbetrieb (Stufe 1) , der dann erfolgt, wenn ein höherer Schwellwert S2 überschritten wird. In diesem Falle erzeugt die zweite Schwel 1 wertstufe 22 ein Steuersignal für den Eingang Sl der elektronischen Steuereinrichtung 16 zur Umschaltung in den Dauerbetriebe (Stufe 1) . Hierdurch wird eine Hysterese bei der Umschaltung erzielt, die ein ständiges Hin- und Herschalten zwischen den beiden Betri ebszuständen wirksam

verhi ndert .

Die Umschaltung zwischen den Stufen 1 und 2 des Dauer¬ betriebs erfolgt entsprechend. Hierzu werden in nicht dargestellter Weise zwei weitere Stufen zur Mittelwert¬ bildung und zwei weitere Schwel 1wertstufen benötigt. Dies ist schematisch durch gestrichelte Linie dargestellt. Selbstverst ndlich können prinzipiell noch weitere Stufen vorgesehen sein.

Die unterschiedliche Gewichtung kann beispielsweise da¬ durch erfolgen, daß für den Übergang vom Intervall- in den Dauerbetrieb die Steuersignale der weiter zurückliegenden Wischperioden weniger gewichtet werden, während für den Übergang aus dem Dauerbetrieb in den Interval 1 betri eb eine gleichm ßige Ge ichtung angesetzt wird. In einer einfache¬ ren Ausführung kann auch auf diese unterschiedliche Ge¬ wichtung verzichtet werden, so daß nur noch eine einzige Stufe zur Mittelwertbildung erforderlich ist. Diese einzi¬ ge Stufe kann beispielsweise auch die Mittelwertbildung zur Erzeugung eines effektiven Steuersignals für der. Über¬ gang zwischen den verschiedenen Stufen des Dauerbetriebs bewirken. Weiterhin kann in einem einfacheren Ausführungs¬ beispiel unter Verzicht auf die Hysterese auch nur ein einziger Schwellwert für den Übergang zwischen Interval 1- und Dauerbetrieb vorgesehen sein. Dasselbe gilt für den Übergang zwischen den verschiedenen Stufen des Dauerbe¬ tri ebs .

Wenn beispielsweise auf eine zweite Stufe des Dauerbe¬ triebs verzichtet wird, so ist für die Umschaltung zwi¬ schen dem Intervall- und dem Dauerbetrieb die erste Aus¬ werteeinrichtung 14 ausreichend, und es kann auf die zweite Auswerteeinrichtung 18 verzichtet werden.

Andererseits kann in einer komfortableren Ausführung auch

noch die Tiefe der Si gnal ei nbrüche als zusätzliche Be¬ wertung der Regensituation und als weitere Einflußgröße auf die Gewichtungsfaktoren H bzw. K herangezogen werden.

Die Einschaltung der elektronischen Steuereinrichtung 16 wenigstens in den Interval 1 betri eb kann manuell erfolgen oder auch automatisch z. B. unmittelbar dann, wenn vom Regensensor 12 ein Regentropfen erfaßt wird.

Alternativ zu der in Fig. 1 angegebenen Anordnung können auch die beiden AusWerteeinrichtungen 14, 18 als einzige AusWerteeinrichtung ausgeführt werden. Die externe Umschalteinrichtung 13 und die externe Schaltstufe 17 können dann entfallen. Bei einem erkannten Si gnal ei nbruch wird in dieser kombinierten Auswerteeinrichtung prinzi¬ piell immer ein Zeitfenster gesetzt. Ab einer sich er¬ gebenden Tiefe eines Signaleinbruchs, speziell im Fall einer kontinuierlichen Signalsc wächung, wird der im Zeit¬ fenster erkannte Signalabfall als ein Signaleinbruch ge¬ zählt.