CN101146701A - 具有两个反向运动的刮水器和两个可逆马达的玻璃刮水器装置 - Google Patents

Abstract

在具有两个反向运动的刮水器(1、2、4、5)和两个可逆马达(6、7)的刮水器装置中，可通过下述措施大大地减少刮水器碰撞的危险：借助配属于可逆马达的杠杆传动机构(8)在所述两个可逆地被传动的刮水器的刮水运动之间产生一种规定的相位移动，该相位移动是如此安排的，即所述一个刮水器相对于另一个刮水器在第一刮水方向时超前、并且在第二刮水方向时滞后。

Description

具有两个反向运动的刮水器和两个可逆马达的玻璃刮水器装置

现有技术

本发明涉及一种具有两个反向运动的刮水器和两个同步化的可逆马达的刮水器装置，其中，这些刮水器用它们的刮水片在一停止位置时至少部分地重叠，并且其中每个可逆马达通过一配属的杠杆传动机构来驱动一刮水器。

例如DE 103 06 496 A1公开了这种类型的刮水器装置。

为了清洗车辆上的风挡玻璃，已公开了不同类型的刮水区和传动装置。在刮水区中，主要分为单杆刮水区和双杆刮水区。在双杆刮水区中由刮水臂和刮水片构成的刮水杆可同向或者反向地被传动。

到目前为止，通常传动装置也为两个玻璃刮水器只设置一个刮水器马达。它的驱动轴的转动的传动运动通过一曲轴传动机构转换为玻璃刮水器的传动轴的振动式的摆动运动。比较新的刮水器马达装配有电子装置，该电子装置调节驱动轴的逆转的传动运动。此外，电子装置也使得利用根据载荷对刮水角度进行动态修正的刮水角度控制以及刮水速度调节成为可能。此外，电子装置还允许不同的刮水功能和位置，例如扩大的停放位置。

为了对大的风挡玻璃进行刮水，通常使用具有反向运动的玻璃刮水器的刮水装置。若这些刮水器由一刮水器马达驱动，除了大的结构尺寸以外，相应于车辆的宽度在车辆的中间需要大的结构空间。此外，带有或者没有中间轴承的运动结构是很费事的，并且要求有大功率的刮水器马达。所述许多的单个的机械部件造成大的静态刮水角度公差，再加上由于机械部件以及支架和固定部件的弹性所造成的动态刮水角度公差。

为了达到更简单的运动结构，并且因此达到更小的刮水角度公差，使用具有两个刮水器马达的刮水器装置，这些刮水器马达设置在刮水器轴承的区域中，并且因此在风挡玻璃的中间区域不要求结构空间。为了进行传动，使用两个同步化的且具有一电联通的刮水器马达。优选地在可逆运行时两个刮水器马达通过一控制电子装置进行调节，以取得与此相关的优点。在这种情况中，当刮水器达到玻璃上的上返转位置(Umkehr-lage)时，一种由电子装置产生的用于转动方向换向的逆转信号输送到相应的马达。例如在DE 100 45 573 A1中所描述的，刮水器传动装置还包括一安装在相应的马达的驱动轴上的马达曲轴，该马达曲轴通过一杠杆传动机构振动式地驱动一摇杆，该摇杆又适合用于传动刮水臂或者刮水臂杆。这种装置用于圆周运动马达和可逆马达，其中，杠杆传动机构必须和传动类型相适配。

事实上，在具有反向运转的刮水器装置的车辆中，由于安装状况和马达扭矩的需要，越来越多地使用双马达反向运转的刮水器装置。在这些反向运转的刮水器装置中，由于刮水杆的重叠设置，当所述两个刮水杆的刮水运动与理论运动出现偏差时，雨刷杆会发生碰撞，并导致使雨刷杆卡在车辆上。刮水运动的控制曲线与理论上的理论曲线的偏差是由机械制造公差以及电子控制的刮水器装置-传动模件的调节偏差造成的。甚至在理想的同步化的马达-传动轴中，也会由于在后连接的机械装置而出现偏差，这些偏差体现在刮水器的刮水运动之间的偶然分布的机械的相位移动之中。

当两马达刮水器装置的在FS(驾驶一侧)和BF(副驾驶一侧)模块之间的刮水运动的相位移动的总和不利地出现故障时，一当刮水杆彼此间的最小距离不够时一这会导致碰撞。然而由于有公差的控制曲线而使刮水片之间需要有更大的安全距离，这带来刮水器的运行缺少协调的缺点。

本发明的任务是，如此地完成本文开头所述类型的玻璃刮水器装置，即这种刮水器装置可在不必加大刮水杆的安全距离的情况下，减少刮水器由于制造公差和电子装置的公差所引起的碰撞危险。

根据本发明，这个任务通过根据权利要求1所述的一种玻璃刮水器装置得以完成。在从属权利要求中介绍了一些有利方案的特点。

根据本发明，通过配属于可逆马达的杠杆传动机构在所述两个逆转地被传动的刮水器的刮水运动之间产生一种规定的相位移动。这种相位移动是如此安排的：即在第一刮水方向其中一个刮水器相对于另一个刮水器超前，而在第二刮水方向时滞后。本发明是以这样一种构思为依据，即在可逆马达时的机械相位移动所起的作用与圆周运动马达的作用完全不同。在后者中在第一刮水方向时超前的上刮水器如人们所不希望的那样在第二刮水方向时也超前，这就意味着增加碰撞危险性。而在可逆马达中则相反，当各刮水器在上返转位置时它反相，这样，那个首先超前的上刮水器在第二刮水方向时自动地滞后。通过这一措施也在第二个半刮水循环中减少了碰撞危险。相应地这种情况对于下刮水器来说意味着，在第一刮水方向时相对于上刮水器滞后的下刮水器在第二刮水方向时由于在返转位置进行了换相而超前。总的来说，根据本发明所安排的机械相位移动特别是在中间的刮水角度的危险的碰撞区域引起刮水器彼此间作刮水运动的曲线扩张，这种扩张减少碰撞危险。

通过根据本发明的在FS和BS刮水装置模型之间的规定的和设计的相位移动的超前，可大大地减小刮水器碰撞的危险。相反地在不冒碰撞风险的情况下在根据本发明所设计的相位移动中即使存在公差也可保持刮水片的最小距离、或者减小刮水片的最小距离。通过这一措施除了使刮水器的运行协调化外还可有利地减少刮水器装置的载荷、并且减少最大电流消耗。此外，通过根据本发明的相位移动也可将刮水运动的控制曲线与理论值的电子调节偏差提前、或者在碰撞危险性方面得到缓和。

可以有利的方式借助杠杆传动机构或者仅为上刮水器产生一种正的相位移动，这个正的相位移动在第一刮水方向时和上刮水器的超前联系在一起，或者代替地只为下刮水器产生一种负的相位移动，这个负的相位移动在第一刮水方向时和下刮水器的滞后联系在一起。

根据本发明的玻璃刮水器装置的一特别有利的方案规定，借助杠杆传动机构在第一刮水方向为上刮水器产生一和上刮水器的超前联系在一起的正的相位移动，并且同时在第一刮水方向时为下刮水器产生一与下刮水器的滞后联系在一起的负的相位移动。通过这一措施可将各单个的刮水器的相位移动保持得比较小。此外，上刮水器和下刮水器的相位移动的绝对值分别大约为3°马达曲轴角也是有利的。

在另一有利的方案中相位移动是通过杠杆传动机构的各马达曲轴的规定的角度偏差产生的。这个方案可以特别有利的方式通过下述措施进行设计，即马达曲轴和一铰链杆铰链连接，所述铰链杆用它的另一端部铰链地和一摆动地驱动相应的刮水器的支承摇臂连接；并且这个角度偏差是通过马达曲轴与理想的覆盖状态(Decklage)或拉伸状态(Streck-lage)相对于铰链杆的偏差产生的。具有不均匀的传动比的这种传动装置的传递函数具有下述优点，即，用于减少碰撞危险的足够的几度的相位移动一这种相位移动通过相应的马达曲轴角度提前量实现一只随着很小的、且驾驶人员几乎感觉不到的相应的刮水器的刮水角度的变化而出现。

虽然根据本发明的超前的相位移动在上返转位置时会引起刮水角与额定刮水角的偏差，然而这种偏差可以简单方式通过下述措施予以纠正，即各刮水器的由于相位移动与理论逆转角度有偏差的逆转角度通过再次校准各可逆马达的电控制装置而作如此修正，使得刮水器的额定刮水角产生在上返转位置中。

此外，根据本发明的刮水器装置的所有方案的优点还在于，相位移动是在制造的范围内在安装相应的马达曲轴时产生的，这就是说，无需费事的结构改动。

详细地在具有机械上不同模块的双马达刮水装置中一只在左侧驾驶型或在右侧驾驶型(总共四个刮水器驱动模块)提供这些模块一简单地通过有针对性的安装传动杆就可实现相位移动。

下面借助于附图通过几个实施例对本发明进行更为详细的说明。这些附图是：

图1：一种根据本发明的用于车辆风挡玻璃的刮水器装置的简图；

图2：一种规定用作用于根据本发明的刮水装置的传动装置的传动

杆的俯视图，它位于一马达曲轴已手动启动了+3°(FS-模块)的位置的状况；

图3：根据图2的传动杆，然而位于覆盖状态中；

图4：根据图2或图3的传动杆，它位于马达曲轴已手动启动了-3°

(BS-模块)的位置的状况；

图5：单个刮水器模块的与传动杆公差有关的可能的传递函数的曲线图；

图6：根据图5的曲线图的一部分在小的马达曲轴角度范围内的放大图；

图7：在关于刮水器有碰撞危险的中间的马达曲轴角区域中的根据

图5的曲线图的一部分的比例放大图；

图8：根据图5的曲线图在逆转角度区域中部分的比例放大图。

图1示出一种具有两个反向运动的刮水器的玻璃刮水器装置的一种优选的实施方式的简图。刮水装置具有一上方的驾驶侧(FS)的刮水器，请参见方向盘图例3，以及一下方的副驾驶侧(BS)的刮水器。所述上方的刮水器具有一上刮水臂4和一上刮水片1。下刮水器具有一下刮水臂5和一下刮水片2。在所示的停放位置中，所述两个刮水片1、2上下叠置，也就是至少部分地搭接，并且或多或少平行地设置在待刮水的玻璃的下部区域中。在刮水循环的第一半中一在向上刮水时一所述上刮水片1反时针地大约在四分之一圆周内运动，而反向运动的下刮水片2同时(在此、并且在下面，我们撇开所述两个刮水器的可能的时间上的相位移动，这些相位移动与根据本发明的机械相位移动相反地由电子控制装置根据程序或者用于调节而产生)沿顺时针方向作四分之一的圆周运动，请参见图1中的相应的箭头。当刮水片1和2达到它们的上返转位置时，它们改变它们的运动方向，并且在向下刮水之后，在刮水循环结束时到达它们的下返转位置。这些下返转位置可能与在图1中所示的停放位置有些偏差。此外，在现代的刮水装置中还附加地设置一所谓的扩展的停放位置和/或另一些功能一或者服务位置。代替地也存在这样一种途径，即这些刮水片在停放位置中沿着车辆的A-支柱基本垂直对准，这样刮水循环的第一半向下刮水，刮水循环的第二半向上刮水。

由于刮水片1和2是反向运动和搭接的，所以会出现由刮水片1和2所刮过的刮水区的下区域的重叠的情况。因此，这些刮水器在运行时必须如此地同步化，使得它们之间不发生碰撞。显然碰撞的危险在中间的刮水角区域中，也就是大致在上返转位置和下返转位置之间的中间处最大。在现代的双马达的刮水装置中，所述同步化是通过对这两个刮水器马达进行电子控制来完成的。

在图1中所示的双马达刮水装置中，这两个刮水器分别由一刮水器模块传动，该刮水器模块由一可逆马达6或7、一在图2中详细叙述的传动装置8和一电子控制装置9组成。(在可逆马达6或7中还可分别集成一内部的蜗轮蜗杆传动装置10，该传动装置对于驱动轴14进行传动。)两个刮水器模块的控制装置共同地与车辆控制器11相连接。此外，控制装置9通过一串联的接口12直接彼此连接。刮水装置通过一与车辆控制器11连接的刮水器开关13运行。在如图1中通过方向盘图例3所表示的左侧驾驶车辆中，为了如在DE 103 06 496 A1中详细描述的那样，为了进行同步化，通常将驾驶员左侧的刮水器模块规定为具有一主控制装置9的主模块，而将右侧的副驾驶的刮水器模块设计为具有一从属控制装置9a的从属模块。在这种情况中，两个玻璃刮水器的刮水特性曲线都存储在主模块的控制装置9中。当通过刮水器开关13接通刮水装置时，主模块相应于它的存储在控制装置9中的特性曲线来控制所述上刮水器。此外，从属模块受到主模块的控制装置9的控制。在这种情况中，主模块以循环的顺序向从属模块发送位置理论值，并且从属模块通过串联的接口12总是回答它的位置实际值。

图2示出一种作为用于根据本发明刮水装置的FS-模块的传动装置8而设置的传动杆。在图中示出该传动杆位于马达曲轴位置已手摇启动+3°的状态。在这种情况中，马达曲轴15一侧与马达-驱动轴14刚性连接，并且另一侧铰链地与一铰链杆16连接，该铰链杆用它的另一端部铰接地与一摆动地驱动各刮水器的支承摇臂17相连接。所述支承摇臂17与一用于在此未详细示出的刮水杆的驱动轴18刚性连接。这种布局为一通过一圆周运动-刮水器马达所被传动的驱动轴14形成一种设计成所谓的曲轴摇杆机构的传动装置。围绕驱动轴14旋转的马达曲轴15导致支承摇臂17向前并向后、也就是围绕刮水角作大约80°至90°的振动式运动，其中，在覆盖状态和延伸位置一马达曲轴15相对于铰链杆16一的附近该传动装置以比所述在两个位于其中的马达曲轴角区域中的小得多的传动比运行。表示通过支承摇臂17的运动所产生的刮水角与马达曲轴角的关系的传动机构传递函数在返转位置处变得很平坦。这对于一种在此根据本发明所使用的可逆马达也相类似。当刮水器位于上返转位置时一该返转位置在必要时即使在逆转角小于180°的马达曲轴角时也是被确定的一所述可逆马达得到一种逆转信号，并且使它的转动方向逆转。

从图2可以看出，通过马达曲轴15和在图3中所示的理想的覆盖状态的偏差，相对于铰链杆16产生一种+3°的角度偏差，也就是相位移动。当FS-刮水器模块的马达曲轴15被安装在这个已被手摇启动的位置时，上刮水器以一种相对于下刮水器(只要它本身不进行相位移动)+3°的马达曲轴角的相位突出(Phasenvorsprung)来启动刮水循环。在一定的马达曲轴角度、逆转角度时，实现可逆马达的转动方向逆转和相位的逆转，这样，一直到在下反转点进行下一相位逆转之前，都以-3°的马达曲轴角度的相位滞后进行向下刮水。这就是说，在向上刮水时驾驶员侧的上刮水器超前，但是在向下刮水时是滞后的。

图4示出了带有手摇启动了-3°的马达曲轴位置的、按图2或3的传动杆。当BS-模块的马达曲轴15安装在这个位置中时，则在那里产生负3°的相位移动，也就是在向上刮水时滞后；而在相位逆转后，在向下刮水时超前。若FS和BS两个模块、确切地说如图2和图4中所示那样“反相”安装，则刮水器彼此间的整个相位移动为6°马达曲轴角。

由于一种双马达刮水装置的传动模块的制造公差以及电子受控制的模块与用于主模块和从属模块的刮水运动的理论曲线的调节偏差，如上所述，当刮水杆彼此间的最小距离不够时存在刮水杆碰撞的危险。到目前为止，为了避免碰撞，为补偿刮水臂、刮水杆、在用户处的刮水杆的安装中的制造公差，并且为了补偿电子控制数值与主模块及从属模块的额定数值的偏差，在所有运行状态中都必须遵守一种比较大的、并且对每个车辆来说特定的刮水杆之间的最小距离一约90-100毫米一。但是现在刮水片1和2的必须较大的最小距离却有刮水器运行不够协调的缺陷。这种不够协调的刮水器运行特别是在返转位置时由于惯性力比较高而给刮水臂4、5和刮水器马达6、7造成更大的载荷。

因此根据本发明，如此地影响目前通过公差偶然地分配到主模块(FS)和从属模块(BS)的相位移动：在向上刮水时主模块超前，并且在向下刮水时滞后。对于从属模块来说，执行完全反相的情况。

图5示出结构部件/安装的公差对传递函数F(Mkw)＝WW的影响，其中Mkw表示马达曲轴角，WW表示刮水角。图中示出单个双马达刮水器-模块与变化的传动杆公差、也就是单个结构部件或安装的公差之间关系的传递函数。研究表明，在各种最为不利的情况中，单个公差会加到上边界曲线或者下边界曲线上。这例如意味着，根据上边界曲线，当Mkw为50°时相对于理论曲线(图5中的中间曲线)可能已有2-3°WW超前，其中，1°WW大约和相应的刮水片的20毫米的外圆周等量。很显然，这种情况对于碰撞危险来说是临界的。

根据本发明的关于避免碰撞的方式不在于此处：对于两个模块来说争取使传递函数的曲线离理论曲线尽可能地近。因为若消除公差就要求对机械的和电子的结构部件进行准确的且费事的调整。简单得多的做法是，如上所述，相对于理论曲线有针对性地为FS-一侧(上刮水器)产生一种超前的传递函数，为BS-一侧产生一种滞后的传递函数。

仔细地观察有公差的传递函数表明，结构部件一马达曲轴15、支承摇臂17、铰链杆16的公差在30-80°Mkw的临界碰撞区域中的影响很小。在这个区域中对相位移动的主要影响参数是通过马达曲轴15相对于理想的覆盖状态或拉伸状态的安装偏差引起的，请参见图2到4。根据本发明，这种有意识的和有针对性的安装公差主要产生一种超前的或者滞后的传动机构，如前面在图2至图4中所描述的，以及如在图7中以一种为FS传递函数位移到上边界曲线、并且为BS模块传递函数位移到下边界曲线的形式的简图再次表示的那样。马达曲轴15的安装公差的有意识的变化虽然本身会再次伴有公差，但是它并不能改变相应的上和下曲线组的彼此分开的所希望的效果。

从图6得知一种，传动杆与理想的覆盖/拉伸状态具有所述马达曲轴15的安装的一种正的(+3°)或者负的(-3°)的偏差；这种传动杆对刮水杆在停放状态中的位置有一种在车辆上不可检测的影响，因为围绕覆盖/拉伸状态，传动机构的传动比接近无限。因此，即使刮水装置系统完全安装在车辆上，驾驶员也觉察不到在这个量级区域中马达曲轴15的运动，因为如从图6中可以看出，在边界曲线中进行的相位移动只和WW中的一度的一部分的变化联系在一起。

马达曲轴15与覆盖/延伸位置的偏差在可逆传动时在上换向位置中引起WW的偏差。如图8所述，这种偏差可通过以有意识地产生的相位移动修正逆转角而予以纠正，例如：理论一逆转角FS(82°WW)＝152.8°Mkw导致：理论一逆转角FS+相位(82°WW)＝150.0°Mkw。

这可以利用简单的方式通过一次性地在带端上进行一次性的电子再校准达到。

Claims (9)

1.具有两个反向运动的刮水器(1、2、4、5)和两个同步化的可逆马达(6、7)的刮水器装置，其中，这两个刮水器(1、2、4、5)用它们的刮水片(1、2)在停止位置时至少部分地搭接，并且其中每个可逆马达(6、7)通过一配属的转换传动机构(8)驱动一刮水器(1、2、4、5)，其特征在于，如此地彼此调节配属于可逆马达(6、7)的杠杆传动机构(8)，即在所述两个刮水器(1、2、4、5)的刮水运动之间产生一种规定的相位移动，这种相位移动是如此安排的，使得所述一个上刮水器相对于另一个下刮水器在第一刮水方向时超前，在第二刮水方向时滞后。

2.按照权利要求1所述的刮水器装置，其特征在于，借助杠杆传动机构(8)为超前的上刮水器产生一种正的相位移动。

3.按照权利要求1所述的刮水器装置，其特征在于，借助杠杆传动机构(8)为滞后的下刮水器产生一种负的相位移动。

4.按照权利要求1所述的刮水器装置，其特征在于，借助杠杆传动机构(8)为超前的上刮水器产生一种正的相位移动，并且同时为滞后的下刮水器产生一种负的相位移动。

5.按照权利要求1至4的任一项所述的刮水器装置，其特征在于，每个刮水器的相位移动的绝对数值大约为3°。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的刮水器装置，其特征在于，相位移动通过杠杆传动机构(8)的分别与可逆马达(6、7)的传动轴(14)固定连接的马达曲轴(15)之间的一种规定的角度偏差而产生。

7.按照权利要求6所述的刮水器装置，其特征在于，马达曲轴(15)铰链地与一铰链杆(16)连接，所述铰链杆用它的另一端部铰链地与一摆动地驱动相应刮水器(1、2、4、5)的支承摇臂(17)相连接；并且所述角度偏差是通过至少一个马达曲轴(15)与理想的覆盖状态或拉伸状态相对于铰链杆(16)的偏差而产生的。

8.按照权利要求6或7所述的刮水器装置，其特征在于，相位移动是在制造的范围内在安装相应的马达曲轴(15)时产生的。

9.按照权利要求1至8中任一项所述的刮水器装置，其特征在于，各刮水器(1、2、4、5)的由于相位移动而与理论逆转角度有偏差的逆转角通过再次校准各可逆马达(6、7)的电控制装置(9、9a)来作如此的修正，使得在上返转位置中为刮水器产生额定刮水角。

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