(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの終端位置（１８．１，１８．２，１８．３）間を往復する少なくとも１つのワイパー（１６）を制御するための窓拭き取り装置（１０）であって、電子的に反転可能な駆動モータ（１４）と制御ユニット（１２）とを有し、
該制御ユニットは、制御量（Ｒ）としてのモータ（１４）の位置実際値（Ｘist）を、案内量（Ｆ）としてのモータ（１４）の所定の位置目標値（Ｘsoll）と比較し、調整量（Ｓ）としてのモータ電圧（Ｕｍ）によりモータ（１４）を制御し、
案内量（Ｆ）と制御量（Ｒ）との偏差から補正量を検出する装置において、
終端位置（１８．２，１８．２，１８．３）の間にある拭き取り領域（４８）が２つの領域（１，２）に分割されており、
第１の領域（１）で補正量が検出され、
該補正量により後続の第２の領域（２）において前記案内量（Ｆ）が補正される、
ことを特徴とする窓拭き取り装置。
【請求項２】
補正量（Ｋ）を検出するために、調整量（Ｓ）が使用されるか、または制御量（Ｒ）から導出されたモータ回転数値が使用される、請求項１記載の装置（１０）。
【請求項３】
２つの終端位置（１８．１，１８．２，１８．３）の間にある拭き取り領域（４８）は２つの領域（１，２）に分割されており、
ワイパー（１６）は２つの終端位置（１８．１，１８．２，１８．３）の１つを去った後に第１の領域（１）に存在し、当該第１の領域において補正量（Ｋ）が検出され、
後続の第２の領域（２）において案内量（Ｆ）が前記補正量（Ｋ）によって補正される、請求項１または２記載の装置（１０）。
【請求項４】
２つの領域（１，２）は拭き取り領域（４８）を半分、または三分の一と三分の二に分割する、請求項３記載の装置（１０）。
【請求項５】
操作素子が動作形式信号（４０）を生成し、
該動作形式信号には、制御ユニット（１２）によりワイパー（１６）の少なくとも１つの速度段が割り当てられる、請求項１または２に記載の装置（１０）。
【請求項６】
各速度段に種々異なる位置目標値（Ｘsoll）が時間（ｔ）に依存して案内量（Ｆ）として設定される、請求項５記載の装置（１０）。
【請求項７】
入力信号を生成する雨センサ（４４）を有し、
該雨センサ（４４）の入力信号（４６）は、雨センサ（４４）により窓ガラスのワイパー拭き取り領域（４８）で検知された湿度量に相応し、
当該入力信号に制御ユニット（１２）によってワイパー（１６）の拭き取り速度が割り当てられる、請求項１記載の装置（１０）。
【請求項８】
制御ユニット（１２）には、相応の終端位置センサ（３６）の終端位置信号および／またはパーク位置信号が基準信号（Ｘref）として供給される、請求項１記載の装置（１０）。
【請求項９】
案内量（Ｆ）は時間に依存して可変である、請求項１記載の装置（１０）。
【請求項１０】
２つの終端位置（１８．１，１８．２，１８．３）間を往復する窓ワイパー（１６）の位置を制御する方法であって、電子的に反転可能な駆動モータ（１４）と制御ユニット（１２）とを有し、
該制御ユニットは、制御量（Ｒ）としてのモータ（１４）の位置実際値（Ｘist）を、案内量（Ｆ）としてのモータ（１４）の所定の位置目標値（Ｘsoll）と比較し、調整量（Ｓ）としてのモータ電圧（Ｕｍ）によりモータ（１４）を制御する方法において、
終端位置（１８．１，１８．２，１８．３）の間にある拭き取り領域（４８）を２つの領域（１，２）に分割し、
第１の領域（１）における、制御量（Ｒ）またはこれから導出されたモータ回転数値、または調整量（Ｓ）を、制御ユニット（１２）の評価ユニット（２２）の記憶または重み付けし、
制御量（Ｒ）と案内量（Ｆ）との偏差から、前記記憶または重み付けされた量と共に補正量（Ｋ）を検出し、
当該補正量により後続の第２の領域（２）において前記案内量（Ｆ）を補正する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
補正量（Ｋ）は、マイクロコントローラとして構成された評価ユニット（２２）にて所定の制御アルゴリズムに従って検出する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
操作素子（３８）の動作形式信号（４０）および／または雨センサ（４４）の入力信号（４６）によって、ワイパー（１６）の少なくとも１つの速度段を設定するために、案内量（Ｆ）を少なくとも１つの拭き取りサイクル持続時間（Ｔ）に設定する、請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念による窓拭き取り装置から出発する。車両用の制御式窓ワイパーに対する装置および方法はすでに公知である（ＤＥ−ＯＳ０８１２１Ａ１）。そこでの制御回路は位置制御器を有し、位置制御器は調整量をモータ切替回路に送出し、また位置制御器にはモータ駆動シャフトの回転位置が制御量として、またワイパー運動の所定の所望経過が時間に依存する案内量として供給される。
一般的に制御器は制御量を調整量を用いて、制御偏差（案内量から制御量を減じたもの）ができるだけ小さくなるように制御する。しかし制御偏差は、時間に依存するダイナミック制御の場合、例えば制御回路増幅率を上昇させることにより任意に小さくすることができない。なぜなら、調整量の変化と制御量に及ぼす作用とが時間的にずれており、ひいては不可避の位相ずれが制御回路に振動を引き起こすこととなるからである（U.Tietze,Ch.Schenk,Halbleiterschaltungstechnik,5.Auflage,S.688 ff）。
自動車製造業者によるコスト低減の希望からますます、強力なモータ、高速の計算器等が制御回路から省かれるようになっている。このことも同じように比較的に大きな制御偏差に結び付く。
発明の利点
主請求項の構成を有する本発明の窓ワイパー用装置および窓拭き方法は、制御偏差が補正されるという利点を有する。制御偏差に相応する補正量が検出され、案内量が次のように補正される。すなわち、補正されない案内量と追従制御された補正量との差がほぼゼロになるように補正される。
従属請求項に記載された手段によって、主請求項の有利な発展および改善が可能である。
特に有利には、補正量を少なくとも２つの量の偏差から、すなわち制御量と案内量から検出し、別のパラメータ、例えば調整量または前記の量から導出された量を補正量の検出に利用することができる。
さらに有利には、拭き取り領域を２つの領域に分割する。ワイパーがその２つの終端位置ないし反転位置の一方を去れば、第１の拭き取り領域で、制御量の測定値および記憶値と調整量に基づいて補正量が検出される。この補正量により、後続の第２の領域で案内量が補正され、これによりワイパーは外部の影響ないし障害量を考慮して、他方の所定の終端位置ないし反転位置に正確に到達するようになる。
さらに有利には、拭き取り速度およびワイパーの剛性を考慮して、案内量にワイパー装置のシステム柔軟性を取り入れる。これにより拭き取り領域が柔軟性に依存しないようになり、ひいては常に一定になる。
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下詳細に説明する。
図１は、窓ワイパーに対する制御式窓拭き装置、
図３は、拭き取り位置を時間の関数で示す線図である。
実施例の説明
窓拭き取り装置１０は制御ユニット１２と、制御ユニット１２により制御されるモータ１４を有する。電子的反転可能モータ１４は図示しない伝動装置を介してワイパー１６を駆動し、ワイパーは２つの終端位置１８．１と１８．２の間を往復するか、または別の終端位置１８．３に収容される。制御ユニット１２はカウンタ２０と評価ユニット２２を有し、評価ユニットは拭き取りサイクル時間を設定するためのタイマを備えている。モータ１４の適切な位置で、例えばアンカーシャフトまたは駆動シャフトはそれらの位置検出部に対して中央となり、位置実際値Ｘistが制御量Ｒとして、制御ユニット１２の第１の実際値信号入力側２８を介してカウンタ２０に準備される。制御ユニット１２の信号出力側３０を介してモータ電圧信号Ｕｍがモータ１４に供給され、これを所望の動作形式で制御して駆動する。
モータ１４の終端位置センサ３６は、ワイパー１６が、終端位置センサ３６により監視される終端位置、反転位置またはパーク位置に達するたびにカウンタ２０に基準信号Ｘrefを送出する。
運転者により手動で操作可能な、ワイパー装置に対する操作素子３８が動作形式信号４０を制御ユニット１２に供給する。この動作形式信号は例えばワイパー１６の種々の速度段および／またはインターバル段をトリガする。
制御ユニット１２の別の信号入力側４２を介して、雨センサ４４により作成された例えばワイパーインターバルまたはワイパー速度に対する別の入力信号４６を供給することができる。
ワイパー１６が通過して払う拭き取り領域は４８は２つの領域１と２に分割される。
図２は、自動車のフロントガラスにおける窓ワイパーの位置Ｘを時間ｔの関数として示すものである。位置軸Ｘには２つの終端位置１８．１と１８．２がプロットされている。時間軸ｔには拭き取りサイクル持続時間の半分Ｔ/２がプロットされている。この拭き取りサイクル持続時間の半分は、だい１の終端位置１８．１から第２の終端位置１８．２までのワイパー１６の運動に相応する。
曲線は所定の時点ｔに対するワイパー１６の位置Ｘを表す。２つの実線曲線の上側は位置目標値曲線Ｘsollに相応し、この曲線はワイパー１６の理想例を表す。時点ｔ＝０で曲線は正確に終端位置１８．１から始まり、時点ｔ＝Ｔ/２で正確に終端位置１８．２で終了する。下側実線は位置実際値Ｘistを時間ｔについて示す。
線図は２つの領域に分割されている。第１の領域１は図１によれば、ワイパー１６が第１の終端位置１８．１を去った後に最初に通過した領域１に相応し、第２の領域は続いて通過した領域２に相応する。第２の領域には破線の曲線経過が示されている。ここで上側曲線経過は補正された位置目標値曲線Ｘsoll,korrに相応し、下側曲線経過はそこから得られた補正された位置実際値曲線Ｘist,korrに相応する。補正量Ｋは、時点ｔ＝Ｔ／２における位置目標値Ｘsollと補正された位置目標値Ｘsoll.korrとの差に相応し、制御ユニット１２により各拭き取り過程毎に検出される。
図１による本発明の窓拭き取り装置を次に図２に基づいて説明する。
ワイパー位置Ｘを制御するために制御ユニット１２では、位置目標値Ｘsollが案内量Ｆとして、マイクロコントローラとして構成された評価ユニット２２にファイルされている。案内量Ｆは時間ｔと共に、図２に上側実線Ｘsollにより示したように変化する。位置目標値Ｘsollを実現するために、それぞれ時間に依存する電圧Ｕｍによりモータ１４は制御され、ワイパー１６は拭き取り領域４８の終端位置１８．１と１８．２との間を往復運動する。
その間に、位置検出部２４に対する中央によって位置実際値Ｘistが取り出される。このために有利にはモータ１４のアンカーシャフトに取り付けられた２つのホールセンサによりパルスが形成される。このホールセンサはリングマグネットとモータで結合している。パルスは制御ユニット１２のカウンタ２０に供給され、カウンタはこれからワイパー１６の実際位置Ｘistを検出する。例えば約９０°の全拭き取り領域は２００のパルスにより表すことができ、ワイパー１６の実際位置Ｘistを約０．５°の角度に正確に配属することができる。
カウンタ２０を調整するために、カウンタ２０には基準信号Ｘrefが供給される。この基準信号Ｘrefは終端位置センサ３６から受け取られ、終端位置センサは例えば接点ディスクまたは別のホールセンサを介して有利にはワイパー１６の終端信号またはパーク位置信号を検出する。カウンタ２０には基準信号Ｘrefによりゼロ点信号が供給される。カウンタ２０としての増分値発生器がゼロ点信号によりリセットされる。
次に評価ユニット２２は、制御量Ｒとしての位置実際値Ｘistを案内量Ｆとしての位置目標値Ｘsollと比較し、２つの量Ｒ、Ｆが偏差する場合には電圧Ｕｍをモータ１４で調整量Ｓとして制御する。
制御回路の障害量は、自動車の走行速度、フロントガラスの空気抵抗または湿度に基づいて発生する。車両速度または風によって付加的な力がワイパー１６に及ぼされ、この力により実際位置Ｘistが目標位置Ｘsollから多少はずれる。同じように、図示しないフロントガラスでの湿度もワイパー１６のワイパープレートとガラスとの間の摩擦に影響し、ひいてはワイパー１６の速度およびその実際位置Ｘistに影響を及ぼす。図２の位置実際値曲線Ｘistでは例えば拭き取り面４８が乾燥している。したがってワイパー１６は拭き取りサイクル持続時間Ｔの半分後に終端位置１８．２ではなく終端位置１８．２の前方の位置に達しているだけである。
ワイパーシステムの機械的システム柔軟性も同じように所望の終端位置からの偏差につながる。このシステム柔軟性は、例えば自動車製造業者による制御のプログラミングによって、ワイパー速度とワイパー装置の剛性を考慮して補償される。
すでに冒頭に述べたように、モータ１４と制御ユニット１２の選択されたシステム要素では、ダイナミック制御の際に変動する制御偏差が生じる。この変動する制御偏差、正確に言えば時点ｔ＝Ｔ／２での目標位置Ｘsollと実際位置Ｘistとの差の補正が、本発明の窓拭き装置では次のようにして実現される。
拭き取り領域４８は２つの領域１，２に分割され、この２つの領域はそれぞれ半窓拭きサイクル持続期間Ｔ／２の半分で十分である。ワイパー１６が制御ユニット１２により、例えば終端位置１８．１を去り、第２の終端位置の方向へ運動するように制御されると、ワイパーは所定のようにまず拭き取り領域４８の第１の領域１を拭き取る。
第１の領域では、案内量Ｆと制御量Ｒとの時間に依存する偏差が検出される。補正量Ｋを検出するための別のパラメータとしてモータ回転数値が制御量Ｒから導出される。このパラメータは評価ユニット２２に記憶される。同じように調整量Ｓも別のパラメータとして利用され、これによりモータ１４は第１の領域１で制御される。２つの量Ｒ、Ｆと付加的に検出された別のパラメータ並びに基本的に既知のワイパー装置の柔軟性が所定の制御アルゴリズムにしたがって評価され、例えば重み付けないし平均され、補正量Ｋの検出に使用される。この補正量Ｋは、位置実際値曲線Ｘistが補正されない位置目標値曲線Ｘsollと少なくとも時点ｔ＝Ｔ／２で一致するように選択される。
第１の領域１で偏差から検出された補正量Ｋにより、第２の領域２では位置目標値曲線Ｘsollが補正され、これによりもはや実線のＸsollではなく、その上の破線Ｘsoll,korrがワイパーモータ１４の制御に使用される。新たな案内量Ｆとしての補正された位置目標値曲線Ｘsoll,korrに従って制御することにより、位置実際値Ｘistは追従制御され、これによりワイパー運動は破線で示した、補正された位置実際値曲線Ｘist,korrに相応する。ワイパー１６は今度は所定の終端位置１８．２へ実際の制御回路を考慮して走行する。
拭き取りサイクル持続時間Ｔの、図示しない第２の半分では、ワイパー１６は終端位置１８．２を去り、終端位置１８．１へ反転する。位置目標値曲線Ｘsollの補正も等価的に行われる。補正量Ｋが検出される第１の領域が時点ｔ＝Ｔ／２に直接続き、時点ｔ＝Ｔ・３／４まで持続する。ｔ＝Ｔ・３／４からｔ＝Ｔ間にある後続の第２の領域で再び、位置目標値曲線Ｘsollの補正が上に述べたように行われる。
択一的実施例では、拭き取り領域４８は２つの領域１，２に分割され、これらの領域は半拭き取りサイクル持続時間Ｔ／２の三分の一と三分の二で十分であるようにする。同じように時間ｔの代わりに、位置Ｘが拭き取り領域４８の分割に対する尺度として、補正量Ｋに対しても使用される。
この実施例はさらに操作素子３８を有し、この操作素子により自動車の運転手は例えばワイパー１６の種々の速度段およびインターバル段を調整することができる。操作素子３８によりトリガ可能な動作形式信号４０に対して、タイマ２３は時間に依存する案内量Ｆに種々の拭き取りサイクル持続時間Ｔを設定する。図２ではワイパー１６の高速段ないし低速段を選択した際には時間軸ｔが収縮ないし伸長される（１より小さいまたは大きな係数の乗算により）。これにより位置目標値Ｘsollは、２つの終端位置１８．１と１８．２との間の区間を比較的に短い、または長い拭き取りサイクル持続時間で通過する。
操作素子３８によってワイパー駆動部を遮断することもできる。このためにワイパー１６はパーク位置ないし別の終端位置１８．３に収容される。この位置は別の位置目標値曲線Ｘsollが案内量Ｆとして対応し、同じように評価ユニット２２にファイルされている。
実施例の別の構成では、雨センサ４４が別の入力信号４６を制御ユニット１２に送出し、制御ユニット１２はこの別の入力信号にワイパー１６の調整すべき速度段を連続的に割り当てる。案内量Ｆを任意に連続的に選択可能な拭き取りサイクル持続時間Ｔに関連付けることも可能である。
時間的に異なる２つまたは複数の案内量を設定することにより、２つまたは複数のワイパーモータの同期駆動が可能になる。
【図１】
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【図２】
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