DE10100732A1 - Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Reinigungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Sensoreinrichtung (10), die Ultraschallsensoren zur Erkennung von festen Gegenständen zur Detektion von Umweltparametern, wie Regen oder Schnee verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Es sind schon zahlreiche Vorrichtungen zum automatischen Reinigen von Scheiben, beispielsweise aus der DE 40 06 420 A1 bekannt. Diese funktionieren nach einem optischen Prinzip, bei dem Licht eines Senders in die Windschutzscheibe eingekoppelt wird, an der benetzten Fläche zumindest partiell reflektiert wird und anschließend zu einem Empfänger ausgekoppelt wird.

Weiters ist aus der DE 198 43 563 A1 bekannt, mit Hilfe eines Ultraschallsensors eines Parkpilotsystems aufgewirbelte Sprühnässe im Heckbereich eines Kraftfahrzeuges zu detektieren und die Lichtverteilung der Scheinwerfer des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit vom daraus bestimmten Fahrbahnzustand anzupassen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben hat den Vorteil, daß durch die Verwendung einer Sensoreinrichtung, die in der Lage ist Signale abzugeben, die von den Abständen zwischen ihr und anderen festen Gegenständen in ihrem Erfassungsbereich einerseits und von Umweltparametern andererseits abhängig sind, nur eine Sensoreinrichtung für verschiedene Nutzmöglichkeiten im Kraftfahrzeug notwendig ist. So kann die Sensoreinrichtung feste Gegenstände, wie andere Fahrzeuge, Wände, Pfosten oder Pfeiler erkennen, was bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, beipielsweise beim Einparken oder in sehr engen Baustellenbereichen von Vorteil ist, aber auch Umweltparameter wie beispielsweise Regen, Nieselregen, Schnee oder Hagel erkennen. Die Aktivitäten des Scheibenwischers können daraufhin auf diese Meßergebnisse abgestimmt werden, was besonders bei höheren Fahrgeschwindigkeiten vorteilhaft ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen, ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.

Vorteilhafterweise ist die Sensoreinrichtung als Ultraschallsensor ausgebildet, da diese zuverlässig und langlebig sind und Signale abgeben, die gut zu verarbeiten sind.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Sensoreinrichtung Teil eines Parkpilotsystems ist. Bei diesen Systemen werden Ultraschallsensoren eingesetzt, um mit Hilfe von Ultraschallimpulsen nach dem Echolotprinzip den Abstand eines Fahrzeuges von einem Hindernis abzuschätzen und dem Fahrer des Fahrzeugs ein Warnsignal zu liefern, wenn ein bestimmter kritischer Mindestabstand unterschritten wird. Diese Sensoren können gleichzeitig nicht nur zur Überwachung der Fahrbahnnässe eingesetzt werden, sondern insbesondere auch zur Erkennung einer Niederschlagsdichte. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, daß die Vorrichtung zur Erfassung von Niederschlag in einem Kraftfahrzeug vor allem beim Fahren mit normaler Reisegeschwindigkeit benötigt wird, während das Einparkhilfesystem nur arbeiten muß, wenn sich das Fahrzeug mit Schrittgeschwindigkeit oder noch langsamer bewegt. Die Signale der Sensoren können daher in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit dynamisch dem Einparkhilfesystem oder der Steuereinrichtung zur Steuerung der Reinigungseinrichtung zugeordnet werden, ohne daß Konflikte zwischen diesen beiden auftreten.

Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Steuerung zur Steuerung der Reinigungseinrichtung mit weiteren Fahrzustandsinformationsgebern verbunden ist. Auf diese Weise kann eine maximale Anzahl von Signalen über den Fahrzustand zur Steuerung der Reinigungseinrichtung herangezogen werden, wodurch deren Funktion weiter optimiert wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Steuereinrichtung noch mit einem Frontscheibenregensensor verbunden ist und die Reinigungseinrichtung in Abhängigkeit von dessen Signalen steuert.

Werden als Fahrzustandsinformationen die Signale der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Getriebestellung sowie der Umgebungstemperatur der Steuereinrichtung zugeleitet, so kann aus diesen Signalen eine optimale Wischstrategie für die Fahrzeugscheibe bestimmt werden. So kann bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit mit eingelegtem Rückwärtsgang die Wischstrategie ohne Berücksichtigung der Sensorsignale bestimmt werden, da die Sensoreinrichtung als Parkpilot verwendet wird. Bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit kann im Gegensatz dazu, trotz eingelegtem Rückwärtsgang die Wischstrategie unter Berücksichtigung der Signale der Sensoreinrichtung erfolgen, da von einer längeren Rückwärtsfahrt - beispielsweise auf einem Parkplatz - ausgegangen wird. Die Berücksichtigung der Umgebungstemperatur ist insbesondere vorteilhaft, da die Verdunstungsrate von Feuchtigkeit auf den Scheiben des Fahrzeugs mit steigender Temperatur ebenfalls steigt.

Weist die Sensoreinrichtung eine integrierte Signalaufbereitung auf, so werden Abschirmungen bei den Verbindungen zwischen der Sensoreinrichtung und der Steuereinrichtung eingespart, wodurch Kosten reduziert werden können. Insbesondere ist es vorteilhaft, Mittel zur Signalverstärkung und/oder Bandfilterung oder Mittel zur Erkennung der Umweltparameter, beispielsweise ein Thermometer, direkt in die Sensoreinrichtung zu integrieren.

Ist die Reinigungseinrichtung als Wisch-Wasch-Anlage ausgebildet, so ist die Vorrichtung mit nur geringem Kostenaufwand in ein bestehendes Fahrzeug nachzurüsten.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 9 hat den Vorteil, daß das Verfahren zur Steuerung einer Reinigungseinrichtung effizient und zuverlässig ist. Darüber hinaus ist das Verfahren einfach zu realisieren.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Zeichnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Ultraschallsensor in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3a und 3b Signale eines Sensors bei Regen und Nieselregen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Sensoreinrichtung 10 weist mehrere Ultraschallsensoren auf, die Teil eines Parkpilotsystems eines Kraftfahrzeuges sind. Diese Parkpilotsysteme sind normalerweise - je nach System - nur bei langsamer Fahrt oder bei Rückwärtsfahrt aktiv und geben ein Ultraschallsignal ab. Wird dieses Ultraschallsignal an festen, insbesondere ruhenden Gegenständen reflektiert, so wird dies in der Sensoreinrichtung 10 erfaßt und ein akustisches oder optisches Signal an den Fahrzeuglenker abgegeben, wenn bestimmte Abstände zwischen Sensoreinrichtung 10 und dem festen, ruhenden Gegenstand erreicht, bzw. unterschritten werden. Dieser Erfassungsbereich beträgt normalerweise etwa einen Meter.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Sensoreinrichtung 10 auch bei normalem Fahrbetrieb aktiv, jedoch sendet sie in diesem keine Ultraschallsignale aus, sondern empfängt nur eingehende Signale anderer Signalquellen.

Die Sensoreinrichtung 10 sind mit einem Multiplexer 12 verbunden, welcher die Signale der einzelnen Ulteraschallsensoren auf zwei Ausgangskanäle 18 multiplext. Dazu ist der Multiplexer 12 mit einem Zähler 14 verbunden, der über einen Taktgeber 16 getaktet ist.

Die beiden Ausgangskanäle 18 des Multiplexers 12 sind mit jeweils einem Hochpaß 20 verbunden, welcher das Signal an jeweils einen Verstärker 22 weiterleitet. Die Ausgänge dieser Verstärker 22 sind wiederum mit den Eingängen der Integratoren 24 verbunden, welche das Signal in einem Zeitfenster von einigen µs integrieren. Dazu weisen die Integratoren 24 einen weiteren Eingang auf, der im Takt, der von einem weiteren Taktgeber 26 vorgegeben wird, auf Masse gesetzt wird, was ein Zurücksetzen verursacht. Zur Synchronisation des Multiplexers 12 erhält der Zähler 14 das invertierte Ausgangssignal des weiteren Taktgebers 26, welcher auch das Zurücksetzen der Integratoren 24 bewirkt.

Die Ausgänge der Integratoren 24 sind mit Komparatoren 28 verbunden, welche diese summierten bzw. integrierten Signale jeweils mit Schwellen S1, S2 vergleichen. Am Ausgang dieser Komparatoren wird das Signal über monostabile Kippstufen 30 der Steuereinrichtung 32 zugeführt. Der Ausgang der Steuereinrichtung 32 ist mit der Reinigungseinrichtung 34 verbunden. Diese weist einen Wischermotor 36 auf, dessen Abtriebswelle mittelbar oder unmittelbar mit einem Scheibenwischer 38 verbunden ist.

Im folgenden wird die Funktion der Vorrichtung erläutert.

Die Sensoreinrichtung 10 gibt Signale ab, welche vom Multiplexer 12 verarbeitet werden. Typischerweise werden acht Ultraschallsensoren eingesetzt, von denen vier an der Fahrzeugvorderseite und weitere vier am Fahrzeugheck befestigt sind. Diese werden über zwei Ausgangskanäle 18 den Hochpässen 20 zugeleitet, die einen eventuell vorhandenen Gleichspannungspegel und niederfrequente Störimpulse ausfiltern. Anschließend wird das Signal von den Verstärkern 22 verstärkt und den Integratoren 24 zugeführt. Über eine vom weiteren Taktgeber 26 vorgegebene Zeitspanne wird das den Integratoren 24 zugeführte Signal integriert. Nach Ablauf der Zeitspanne werden die Integratoren 24 wieder zurückgesetzt und das integrierte Signal an die Komparatoren 28 weitergeleitet. Diese vergleichen diese integrierten Signale mit Schwellen S1 und S2. Die integrierten Summensignale können natürlich auch in weiteren Schritten verarbeitet werden oder aber direkt der Steuereinrichtung 32 zugeführt werden, die in Abhängigkeit dieser Eingangssignale die Reinigungseinrichtung 34 zu steuern vermag.

In Fig. 2 ist ein Ultraschallsensor mit offenem Gehäuse schematisch dargestellt. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Leiterplatte 40, auf der ein IC 42 angeordnet ist. Die Leiterplatte ist auf der dem Erfassungsbereich zugewandten Seite mittels einer Flexfolie 43 mit einem Piezoelement 45 verbunden. Darüber hinaus sind auf der Leiterplatte 40 eine Abgleichspule 47 sowie - auf der der Flexfolie 43 abgewandten Seite - Steckerkontakte 49 angeordnet. Ummantelt ist dieser Ultraschallsensor mit einem Metall- oder Kunststoffgehäuse 51 und ist typischerweise in die Stoßfänger eines Kraftfahrzeugs eingebaut.

Die Steckerkontakte 49 weisen vier Pins auf, von denen an einem ein normalerweise nur für Meßzwecke vorhandenes Analogsignal unverstärkt und nicht aufbereitet abgreifbar ist. Dieses Signal gibt Auskunft über Umweltparameter im Erfassungsbereich der Sensoreinrichtung. Diese Umweltparameter können beispielsweise Regen oder Schnee aber auch Spritzwasser, welches durch die Reifen des Kraftfahrzeugs aufgewirbelt wurde, sein.

Beinhaltet der IC 41 des Ultraschallsensors ein Verstärkungsglied, geeignete Bandfilter zur Eliminierung von niederfrequenten Störeffekten und integriert und digitalisiert der IC 41 das Signal, so läßt sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand ein einfach verwendbares Signal aus dem Gehäuse 51 herausführen, das ohne Abschirmungsaufwand von der Sensoreinrichtung 10 in den Fahrzeugstoßstangen in die Steuereinrichtung 32 geleitet werden kann.

In den Fig. 3a und 3b ist das Signal, welches an den Steckerpins 49 abgegriffen wird, für zwei verschiedene Situationen dargestellt.

Fig. 3a zeigt das Signal eines Ultraschallsensors über der Zeit bei Regen, welches von vielen einzelnen Nadelpeaks geprägt ist. Fig. 3b zeigt das gleiche Signal für Nieselregen/Gischt, welches über einem Rauschen nur wenige einzelne Nadelpeaks aufweist.

Die Steuereinrichtung 32 kann darüber hinaus noch mit weiteren Fahrzustandsinformationsgebern 53 verbunden sein, welche Informationen über den Fahrzustand, beispielsweise die Umgebungstemperatur, insbesondere als Maß für die Verdunstungsrate, die Fahrgeschwindigkeit oder ähnliches an die Steuereinrichtung 32 abgeben. Diese Fahrzustandsinformationen werden von der Steuereinrichtung 32 zur Steuerung der Reinigungseinrichtung 34 mit herangezogen.

Idealerweise berechnet die Steuereinrichtung 32 in Abhängigkeit des Amplitudenspektrums des Signals der Sensoreinrichtung 10, der Intensität des Signals und der Fahrzeuggeschwindigkeit die Wassermenge, die auf die Scheibe des Fahrzeugs gelangen wird, fahrzeugspezifisch.

Generell ist die Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit zur Abschätzung der Benetzung der Scheibe von besonderer Bedeutung. Die Menge des Tropfenniederschlages nimmt auf der Heckscheibe des Fahrzeugs mit steigender Tropfengröße zu.

Bei sehr tiefen Temperaturen, wenn beispielsweise Schnee oder Eis aufgewirbelt werden, ist unter Umständen kein Wischen notwendig obwohl die Sensoreinrichtung 10 entsprechende Signale abgibt.

Weiters ist es möglich eine Schwallerkennung in die Steuereinrichtung zu integrieren, um plötzlich auftretende Wasserschwälle, beispielsweise eines vorbeifahrenden Lastkraftwagens, zu erkennen, bevor diese die Scheibe des Fahrzeugs erreichen. Dazu können seitlich am Fahrzeug weitere Ultraschallsensoren angeordnet werden.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum automatischen Reinigen von Scheiben, insbesondere der Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, umfassend:
eine Reinigungseinrichtung (34)
eine die Reinigungseinrichtung (34) steuernde Steuereinrichtung (32)
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Sensoreinrichtung (10) vorgesehen ist, die mit der Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der Reinigungseinrichtung (34) verbunden ist und Signale abzugeben vermag, die von den Abständen zwischen ihr und anderen festen, insbesondere ruhenden Gegenständen in ihrem Erfassungsbereich und von Umweltparametern abhängig sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (10) als Ultraschallsensor ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsensor (10) Teil eines Parkpilotsystems ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) zur Steuerung der Reinigungsvorrichtung (34) mit weiteren Fahrzustandsinformationsgebern (56) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) mit einem Frontscheiben-Regensensor verbunden ist und die Reinigungseinrichtung (34) in Abhängigkeit von dessen Signalen steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) Signale der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Getriebestellung des Fahrzeugs sowie der Umgebungstemperatur als Fahrzustandsinformationen berücksichtigt.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (10) eine integrierte Signalaufbereitung, insbesondere Signalverstärkung und/oder Filterung zur Erkennung der Umweltparameter, insbesondere Spritzwasser aufweist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (34) als Wisch-Wasch Anlage ausgebildet ist.

9. Verfahren zur Steuererung einer Reinigungseinrichtung (34), insbesondere zum Reinigen der Scheiben eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens folgenden Schritten:

• - Abgeben wenigstens eines niederschlagsabhängigen Signals durch einen Ultraschallsensor (10),
• - Verarbeiten des Signals über ein vorgegebenes Zeitintervall
• - Vergleichen des verarbeiteten Signals mit wenigstens einer Schwelle
• - Auslösen eines Arbeitssignals an die Reinigungseinrichtung (34) bei über-/unterschreiten mindestens einer der wenigstens einen Schwelle.