(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用のウィンドウワイパ装置（１）であって、
該ウィンドウワイパ装置（１）は、モータクランク（４）が設けられた少なくとも１つのワイパモータ（２）を有しており、
該モータクランク（４）は、前記ワイパモータに後置接続された少なくとも１つの伝動装置（３）に接続され、これによって当該モータクランク（４）に連結されたワイパアームが駆動制御されて、当該ワイパアームが前記自動車のウィンドウガラス上で往復ワイプ運動し、前記ワイパモータ（２）は、制御ユニットに接続されており、
該制御ユニットを介し、当該ワイパモータ（２）によって形成されるモータ出力が、前記伝動装置（３）のポジションによって発生する変速比に依存して調整可能である、自動車用のウィンドウワイパ装置（１）において、前記制御ユニットは、反転位置のうちの少なくとも１つから出発して、前記ワイパアームの動的な反転過程を実現して、前記ウィンドウガラスにおける前記ワイパアームの可能な限りに均一な運動を形成するため、前記ワイパアームの各反転位置から出発して当該モータクランク（４）の加速後まで前記モータ出力の低減を遅延させる、
ことを特徴とする、自動車用のウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載されたウィンドウワイパ装置（１）において、
前記ワイパモータ（２）は反転モータである、
ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項３】
請求項１または２に記載されたウィンドウワイパ装置（１）において、前記ワイパモータ（２）の回転トルクないしは前記モータ出力を低減するために前記制御ユニットに回転トルク特性曲線／出力特性曲線が記憶されており、該回転トルク特性曲線／出力特性曲線は、所要モータトルク曲線の近似である、
ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載のウィンドウワイパ装置（１）において、
前記ワイパモータ（２）のモータ出力の前記低減は、電流制限ないしは電圧制限によって行われる、
ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項に記載のウィンドウワイパ装置（１）において、
前記ワイパモータ（２）は電子制御可能であり、ポジション識別および／または回転方向識別を有する、
ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項に記載のウィンドウワイパ装置（１）において、
該ウィンドウワイパ装置（１）は、前記ウィンドウガラスにおけるワイパアームないしは前記伝動装置（３）のポジションおよび／または回転方向を求めるための少なくとも１つのセンサ装置を有する、
ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項に記載のウィンドウワイパ装置（１）において、
前記制御ユニットは、前記ウィンドウワイパ装置（２）のすべての動作状態において動作準備完了状態にあり、前記ワイパモータ（２）の低回転を識別した段階ですでにアクティブ化可能である、ことを特徴とするウィンドウワイパ装置（１）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の、自動車用のウィンドウワイパ装置（１）を制御する方法であって、
該ウィンドウワイパ装置は、モータクランク（４）が設けられた少なくとも１つのワイパモータ（２）を有しており、
該モータクランク（４）は、前記ワイパモータ（２）に後置接続された少なくとも１つの伝動装置（３）に接続され、これによって当該モータクランク（４）に連結されたワイパアームが駆動制御されて、当該ワイパアームが前記自動車のウィンドウガラス上で往復ワイパ運動し、前記ワイパモータ（２）は、制御ユニットに接続されており、該制御ユニットを介し、前記ワイパモータ（２）によって形成されるモータ出力が、前記伝動装置（３）のポジションによって発生する変速比に依存して調整されて、前記モータ出力と、前記伝動装置（３）ないしは前記ワイパアームに作用する回転トルクを、前記ワイパアームのワイプ運動を実行するのに必要な出力に適合させる、ウィンドウワイパ装置を制御する方法において、前記ワイパアームの反転位置から出発して、当該ワイパアームの動的な反転過程を実現するため、および、前記ウィンドウガラスにおける前記ワイパアームの可能な限りに均一な運動を形成するため、前記ワイパアームの複数の前記反転位置のうちの少なくとも１つの反転位置から出発して前記ワイパアームないしは前記モータクランク（４）の加速後まで前記モータ出力の低減を遅延させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載された自動車用のウィンドウワイパ装置（１）を制御する方法において、
前記ワイパモータ（２）は反転モータである、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の、自動車用のウィンドウワイパ装置（１）を制御する方法において、
前記ワイパモータ（２）の回転トルクまたは前記モータ出力を低減するために前記制御ユニットに回転トルク特性曲線／出力特性曲線が記憶されており、
前記回転トルク特性曲線／出力特性曲線により、前記自動車のウィンドウガラスにおける前記ワイパアームの反転位置において、前記ワイパモータ（２）によって前記モータクランク（４）に加えられる回転トルクを求める際に、前記ウィンドウモータ（２）の慣性を考慮する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項８から１０までのいずれか１項に記載のウィンドウワイパ装置（１）を制御する方法において、
前記ウィンドウワイパ装置（１）の個々のコンポーネントの弾性を考慮する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のウィンドウワイパ装置に関しており、このウィンドウワイパ装置は、モータクランクが設けられた少なくとも１つのワイパモータを有しており、例えば反転モータを有しており、このモータクランクは、ワイパモータに後置接続された少なくとも１つの伝動装置に接続され、これによってモータクランクに連結されたワイパアームが駆動制御されて、このワイパアームが、自動車のフロントウィンドウ上で往復ワイプ運動を行うようにする。ここで上記のワイパモータは、ワイプ運動を制御するための制御ユニットに接続されており、この制御ユニットにより、ワイパモータによって形成されるモータ出力が、フロントウィンドウにおける伝動装置ないしはワイパアームのポジションに依存して変更可能である。さらに本発明はウィンドウワイパ装置を制御する方法に関する。
【０００２】
従来の技術
このようなワイパ装置は、例えば刊行物DE 101 44 985 A1から公知である。この刊行物に開示されているのは、ウィンドウワイパ装置を制御する方法であり、ここではワイパモータのモータ出力が、上記の伝動装置のポジションから得られる変速比に依存して制御され、上記のモータ出力および上記の伝動装置ないしはワイパアームに作用する回転トルクが、上記のワイパアームのワイプ運動を行うのに必要な出力に適合化される。このために各時点に上記の変速比が考慮されて上記のワイパモータによって出力可能な回転トルクが求められて、例えばウィンドウガラス上の雪または氷に起因したワイパモータの過負荷が有効に阻止される。それは、動かすべき質量が大きいことに起因するワイパ装置のブロッキングを阻止できるからである。上記のワイパ装置は、ワイパアームのワイプ方向が反転するワイパアームの反転位置に到達する少し前にこのような質量の影響を受け易い。しかしながらこの反転位置において、ワイプ梃子を駆動するために格段に小さいトルクしか必要でないことがふつうである。したがって従来技術において電子制御式の回転トルク制限を備えた公知のワイパシステムでは、上記のワイパアームの反転位置において回転トルクが必要に応じて低減される。この所要回転トルクは、実質的に上記のワイパロッドないしは伝動装置の変速比の経過から得られる。この制御に起因してブロッキング時には、低減されかつ作業領域にわたって適切かつ均一なシステム負荷が生じるのである。
【０００３】
上記の反転位置から出発してワイパアームないしはモータクランクを加速する際に付加的に保証しなければならないのは、十分な出力を上記のワイパモータから供給できるようにすることである。これに相応して反転の後には可能な限り迅速にこのワイパモータを回転数の一層高い領域にあるようにしなければならないのである。
【０００４】
ワイパモータの出力の設計および殊にその加速回転トルクの設計は、例えば乾燥したガラスなどの最大限のワイパアーム載置力またはこれに類するものなどのいわゆるワーストケース境界条件を考慮して行われ、このような場合であってもウィンドウワイパ装置の欠陥のないワイプ動作が得られるようにする。この結果、モータは回転トルクの極めて大きなモータになってしまい、ワイパアームおよびウィンドウワイパ装置の駆動ロッドないしはワイパモータの機械的な構成部材の剛性についての設計は、この回転トルクの極めて大きな加速回転トルクに基づいて行われることになるのである。これによって必然的に、最大力も受け入れられるようにするため、個々のコンポーネントを相応に大きなサイズで設計しなければならないことになるが、このことは重量の増大およびコストの上昇に結びついてしまうのである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、ウィンドウワイプ装置を提供して、その制御により、システムの負荷が最小になるようにするのと同時にウィンドウワイプ装置を実際の所要回転トルクに最適に適合できるようにし、また同時にフロンドガラスにおいてワイパアームが、可能な限りに均一な往復ワイプ運動をできるようにすることである。
【０００６】
発明の開示
この課題は本発明により、請求項１に記載したウィンドウワイプ装置ならびに請求項７に記載した方法によって解決される。
【０００７】
本発明によれば、複数の反転位置のうちの少なくとも１つの反転位置から出発してワイパアームの動的な反転過程を実現して、ウィンドウガラスにおけるワイパアームの可能な限りに均一な運動を形成するため、上記の制御ユニットは、ワイパアームの各反転位置から出発してワイパクランクの加速後までモータ出力の低減を遅延させる。上記のワイパモータの動作回転数に到達した後はじめて、制御ユニットにより、モータ出力の低減を開始する。これにより、フロンドガラスにおけるワイパアームの全ワイプサイクルに必要な時間が不所望に長くなってしまうことに対処することができる。これとは逆に、上記のモータのモータ電圧ないしは回転トルクが、この動作回転数に達する前にすでに大きく低下してしまうことになれば、上記の始動フェーズ中に雪および氷などの付加的な負荷がこのモータに加わっていなくても、反転位置を通過した後、それそのもの慣性を克服して所望の目標速度になるための出力がなくなることになり、このこともワイプサイクルの遅延に結びつくことになってしまうのである。
【０００８】
発明の利点
言い換えると、本発明によって提案されるウィンドウワイプ装置の制御により、このウィンドウワイプ装置の最大負荷をあらゆるクリティカルなブロッキング事例において低減することができるのである。同時にこのウィンドウワイプ装置の通常動作に対して動的な反転過程が実現される。
【０００９】
このことは、ワイパの弾性を考慮し、したがって最大モータ出力および回転トルク低減を時間的に調整した制御を行い、所要の加速度およびモータ回転トルクを考慮し、同時にブロッキング保護を提供することによってさらに促進される。
【００１０】
結果的には本発明では、ワイパモータの回転トルクが低減されると同時にワイパアームの最適な加速能力を備えたウィンドウワイパ装置が提供され、このことにより、例えば、ウィンドウワイプ装置内のコンポーネントの摩耗し易さが格段に低減されるのである。したがってこの手段の結果、１つにはウィンドウワイプ装置の機械的な構成部分の最大負荷が低減される。このことは、自動的に全体システムにおけるコスト節約および重量低減に結びつく。それは、ここで比較的小さいサイズ設計を選択できるからである。
【００１１】
反転の際には、モータ慣性およびシステム慣性を迅速に克服して可能な限りに調和のとれた運動の流れを実現するため、ワイパモータのフルのモータ出力が必要である。動作回転数に到達するまでに、ひいては本発明による遅延の開始点までにモータクランクは、またこれに連結されたワイパアームも、上記の反転位置からふつうは１５ないし２０°の角度を進むことができる。
【００１２】
ウィンドウガラス上でワイパアームの動的な反転過程を達成するのに殊に簡単な可能性は、つぎのようにして得られる。すなわちワイパモータの回転トルクないしはモータ出力を低減するために、実際の所要トルクグループの近似である回転トルク特性曲線／出力特性曲線が上記の制御ユニットに記憶されることによって得られるのである。ワイパモータのモータ出力の低減は、例えば電流制限ないしは電圧制限によって行うことが可能である。
【００１３】
ワイパアームの複数の反転位置のうちの１つに到達する少し前にウィンドウワイプ装置がブロッキングされると、上記のウィンドウワイプ装置において最大の負荷が発生する。最も不利なケースにおいてこのワイパモータはこの時点にちょうど伸びた状態の位置ないしは重なる状態の位置において停止し、これによって最大駆動トルクが、最小の変速比の領域において上記のワイプシステムに作用してしまう。これを阻止するため、１つの実施例において上記のワイプモータは電子制御可能であり、ポジション識別および回転方向識別を備えている。この識別により、制御ユニットは、フロントウィンドウガラスにおけるワイプ梃子のポジションについてのデータを連続して受け取り、記憶された特性曲線に相応してワイパモータを駆動制御する。したがって上記の反転位置におけるワイパアームないしはモータクランクの一時的に停止と全負荷とが一致してしまうことに対して高い信頼性で対向することができるのである。本発明の１つ実施例では、上記のポジション識別および回転方向識別は、少なくとも１つのセンサ装置によって実現する。
【００１４】
上記のワイプサイクルおよび個々のワイパコンポーネントの状態を殊に確実に監視できるようにするため、１つの実施例では、ウィンドウワイプ装置のすべての動作状態において上記の制御ユニットを動作準備完了状態に維持して、ワイパモータの低回転数を識別した段階ですでにこの制御ユニットがアクティブ化されるようにする。
【００１５】
本発明による自動車用のウィンドウワイプ装置を制御する本発明の方法では、特性曲線を少なくとも１つの制御装置に記憶する。この制御装置は、ワイパモータに接続されており、これによって上記の伝動装置のポジションから得られる変速比に依存して、モータクランクを駆動するためにワイパモータによって形成されるモータ出力を制御し、このモータ出力および上記の伝動装置ないしはワイパアームに作用する回転トルクを上記の特性曲線の経過に相応して適合化する。ここでは上記の自動車のウィンドウガラス上におけるワイパアームの、可能な限りに均一な往復ワイプ運動を実現するため、上記のワイプ梃子の複数の反転位置のうちの少なくとも１つの反転位置から出発して、モータクランクないしはワイパアームが加速した後はじめて、上記の回転トルクないはしモータ出力を低減させる。
【００１６】
ここでは上記の特性曲線により、上記のワイパモータからモータクランクに供給される回転トルクを求める際に、殊に自動車のフロンドガラスにおけるワイプ梃子の反転位置において上記のワイパモータないしはウィンドウワイプ装置の別の関連するコンポーネントの慣性を考慮する。
【００１７】
上記の制御装置の特性曲線を求めるのに関与する別のファクタは、ウィンドウワイプ装置の個々のコンポーネントの弾性である。したがって本発明において提案されるのは、上記の特性曲線の経過を調整する際ないしは電圧適合化の際に個々のコンポーネントの弾性も考慮することである。
【００１８】
停止位置においてワイパアームがブロッキングされる際および最大モータ回転トルクが使用される際、ウィンドウワイプ装置の上記のコンポーネントの弾性に起因して、モータクランクがふつう３０°だけ回転した後になってはじめてモータの停止およびワイパシステムのブロッキングが行われる。この角度は、ワイパシステムにおいて内部的な荷重を形成するのに必要な角度である。ここからわかるのは、上記のワイプサイクルを構成して、上記のワイプモータをまずフルの出力で動作させ、上記のワイプ角を上回った後はじめて上記の出力をフレキシブルに調整して、上記の考えられ得る第１のブロッキングのポジションにおいてすでにワイプモータの回転トルクを適当な角度に低減させるのが合理的なことである。複数の反転位置のうちの１つを通過した後にワイパアームがブロッキングする際、ワイパモータが停止して加速回転トルクをワイパシステムに作用させる前に、ウィンドウワイパ装置のコンポーネントの弾性により、モータクランクは、ふつう２５ないし３５°の間の値にある角度で引き続き回転することある。この状態では有利にも上記の伝動装置における変速比は、反転位置における上記の状態に比べてすでに再び増大しており、これによってブロッキングの際に全体システムに加わる負荷が小さくなるのである。
【００１９】
上記のワイプサイクルの引き続きの経過においては、上記のモータ出力を再び増大させる。それは、上記のワイプフィールドのほぼ中央では、ワイパロッドの変速比に起因して通常動作時であってもすでに最大モータ出力ないしは最大モータ回転トルクが必要になるからである。しかしながらこの領域において場合によっては発生するブロッキング力は比較的小さいため、最大限に発生する負荷が最適に推定されることに起因して、個々のコンポーネントの設計を従来技術によりも比べて小さく選択することができる。
【００２０】
本発明の別の有利な実施形態については、従属請求項ならびに以下で詳しく説明する図面を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明によるウィンドウワイパ装置の実施例の概略部分図である。
【図２】本発明によるウィンドウワイパ装置のワイパアームの角度位置について所要回転トルクおよび回転トルク制限を示す線図である。
【図３】本発明によるウィンドウワイパ装置のワイプサイクル中の概略を示す線図である。
【図４】ワイパモータの慣性を考慮して、必要なモータ回転トルクを適合化する概略を示す線図である。
【００２２】
発明の実施形態
図１には本発明によるウィンドウワイパ装置１の斜視図が示されている。ウィンドウワイパ装置１には実質的に、詳しく図示していない伝動装置３を介して駆動シャフトを駆動するワイパモータ２が含まれている。この駆動シャフトは、旋回しないようにモータクランク４に接続されており、このモータクランクは、これが得た回転トルクを２つのスラストロッドに伝達する。スラストロッド５は、一方の端部がクランク４の自由に動く端部に回転運動可能に接続されており、他方の端部が駆動クランク６を介してそれぞれワイパ支承部７に接続されている。
【００２３】
ワイパ支承部７それ自体は、管状部材８を介して互いに接続されている。ワイパ支承部７は１つずつのワイパシャフト９を有しており、これらのワイパシャフトは、ここで図示していない、ワイパブレードを有するワイパアームを支持する。駆動クランク６は、ワイパ支承部７ないしはワイパシャフト９に回転しないように接続されているため、スラストロッド５のストローク運動は、駆動クランク６を介し、ワイパシャフト９において往復回転運動に変換される。
【００２４】
図２には図１に示したウィンドウワイパ装置１の所要回転トルクおよび回転トルク制限の線図が、自動車のウィンドウガラス上を走行するワイパアームの角度位置について示されている。この図は、ｘ軸に沿って種々異なるセグメントＷＢ１ないしＷＢ７に分けられており、これらの角度領域ＷＢ１ないしＷＢ７毎に独自の最大回転トルクが決められている。角度領域ＷＢ１ないしＷＢ７は、例示的に自動車のウィンドウガラス上におけるワイパアームないしはウィンドウワイパ装置１のモータクランク４の傾きについて示されている。
【００２５】
第１角度領域ＷＢ１においてモータクランクは、伸びた位置から出発して例えば１０ないし２０°の角度まで運動する。この領域において、出力可能な回転トルクは最大出力可能回転トルクの８０％までに制限される。
【００２６】
第２角度領域ＷＢ２において上記の回転トルクは、設定された最大回転トルクに制限される。ここでこの最大回転トルクは、１００％に相応し、ウィンドウワイパ装置１によって必要とされる最大の回転トルクに相応する。したがってこの領域は、最大限に必要な回転トルクの領域を上回るのである。
【００２７】
第３角度領域ＷＢ３では上記の出力可能な回転トルクは再び、最大出力可能な回転トルクの８０％にまで下げられる。
【００２８】
最後の第４角度領域ＷＢ４において回転トルクは、最大出力可能回転トルクの約５０％までに制限される。この領域は、例えば１０ないし１５°の方向転換位置の少し前ではじまり、この方向転換位置で終わる。この方向転換位置では、伝動装置３ないしはこれに接続されたモータクランク４およびスラストロッド５が重なる状態にある。
【００２９】
上記の方向転換位置に到達すると、この実施例では回転トルクは再び上記の最大出力回転トルクに制限されるが、ここでは最初のうち、低減された領域、例えば８０％を選択することもできる。この領域は、第５角度領域ＷＢ５に相応する。上記の回転トルクは、上記の反転位置に達する前の約２０ないし３０°の第６角度領域ＷＢ６において再び最大出力可能回転トルクの８０％に制限され、また第７角度領域ＷＢ７の反転位置に到達する前の約１０％に約５０％に制限される。
【００３０】
ワイパロッド変速比を考慮することによってシステム負荷を約３０％低減することができる。上記の反転位置のうちの少なくとも１つから出発してモータクランクの加速が成功した後には回転トルクを低減することにより、所要モータ出力ないしは所要回転トルクのさらに簡単な適合が可能になり、これによって最大システム負荷をさらに１０％低減させることができる。これによってさらに重量およびコストも低減される。
【００３１】
図３ａないしｃには、反転モータを有するウィンドウワイパ装置の、回転トルク式にしたがって計算された所要回転トルクが示されている。図３による所要回転トルクは、回転トルク式
【数１】
0005606620.tif 000002
にしたがって計算され、ただしＦはアーム力、Ｌはワイパアーム長、μはゴム摩擦値である。
【００３２】
ここではまず上記のワイパアームは、停止位置から上側の反転位置に移動され、この上側の反転位置から再度下側の反転位置ないしは停止位置に移動される。これは、計算によって求めた所要回転トルクである。ここでは、下側の反転位置または停止位置ないしは上側の反転位置における反転過程の際の、図３ｂに示した所要出力は考慮されていない。ここでは反転モータにおける内部の慣性および反転モータそのものの慣性に打ち勝つために付加的な電圧が必要であり、ここで上記の慣性は、例えば上記の反転位置から出発してモータクランクを加速させる際に生じるものである。計算した上記の所要回転トルクも、内部的なモータ慣性力に起因する所要電圧も共に考慮すれば、図３ｃに示したようにモータ出力ないしは回転トルクの全体所要量が得られる。図３ｃにおける電圧ピークは、本発明によるウィンドウワイパ装置によって良好に受け入れることができる。それはここではブロッキング時にシステム負荷が一層小さく保たれているからである。
【００３３】
記憶された特性曲線を有する本発明の制御ユニットを介して上記の反転モータを可能な限りに良好に制御できるようにするため、また実際の所要モータ出力ないしは必要な回転トルクを可能な限りに得られるようにするため、制御装置に記憶される特性曲線を可能な限り、実際の電圧経過に適合させる。図４ａおよび４ｂにはこれに相応して、回転トルク式にだけにしたがって計算した所要回転トルクに対する特性曲線（図４ａ）と、内部的なモータ慣性に起因して所要電圧に重畳される全所要モータ出力に依拠する特性曲線（図４ｂ）とが示されている。
【００３４】
この線図からわかるように上記の上方向へのワイプに関連するクリティカルなブロッキングの終端位置において、上記のモータ回転トルクを３３ないし３６Ｎｍ（図４ａ）から２７ないし２９Ｎｍ（図４ｂ）に下げることができる。このことはシステム負荷を約３０％低減することに相応する。このような低減は、上記の反転モータの慣性を考慮して上記の特性曲線を求めたことだけによるものであり、またワイパロッド変速比の考慮に基づいて、反転位置における電子制御回転トルク制限を使用したことによるものである。反転位置からのモータクランク加速の成功後にはじめて回転トルクの低減を使用することにより、モータ出力の適合化をさらに改善することができる。例えばウィンドウワイパ装置の個々のコンポーネントの弾性を考慮することにより、最大システム負荷をさらに１０％低減することができる。
【図１】
0005606620.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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