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Scheibenwasch- und Intervallautomatik für Scheibenwischer oder Scheinwerferwischer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren und eine Vorrichtung zur
Ausübung des Verfahrens zum Betrieb eines Scheibenwischers oder Scheinwerferwischers
an Fahrzeugen, wobei die Pausenzeit einstellbar ist.
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Eine einstellbare Pausenzeit beim Betrieb von Scheibenwischern oder
Scheinwerferwischern ist bereits bekannt.
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Diese sogenannte Intervallschaltung gestattet eine Verstellung der
Pausenzeiten des Wischers, so daß die Zeit bis zum Beginn eines neuen Wischzyklus
veränderbar ist.
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Bekannte Schaltungen zur Einstellung der Pausenzeit des Wischermotors
weisen den Nachteil auf, daß sie nur vonhand aus einstellbar sind. Bei sich ändernden
Witterungsverhältnissen ist der Fahrer gezwungen, eine andere Einstellung der Pausenzeit
am Intervallschalter im Armaturenbrett vorzunehmen, seine Aufmerksamkeit kann er
daher nicht mehr voll auf die Strasse richten. Sofern er die Pausenzeiten des Intervallrelais
nicht auf die Witterungsverhältnisse an der Scheibe (Sichtverhältnisse ) vonhand
durch Abstimmung des Intervallschalters einstellt, ist der Scheibenwischer in seiner
Wischfrequenz entweder so zu langsam, wobei dann die Sichtverhältnisse beeinträchtigt
werden, oder der Scheibenwischer ist in seiner Wischfreguenz zu schnell, wobei dann
ein vorzeitiger Verschleiss der Wischerblätter eintritt. Die bekannten Wisch-Wasch-Relais
vermögen auch nicht das Problem zu lösen, bei Betätigung der Scheiben-Waschanlage
die Scheibe trocken zu wischen und dann ihren Betrieb selbsttätig einzustellen,
damit der Fahrer seine volle Aufmerksamkeit dem Verkehr schenken kann. Auch ist
der Fahrer bei herkömmlichen Schaltungen gezwungen, wenn durch ein plötzliches Ereignis
die Frontscheibe seines Wagens nass gespritzt wird, vonhand den Scheibenwischer
zu betätigen, wobei er dann wiederum vom Verkehr abgelenkt wird.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine automatische
Regelung
der Pausenzeiten einer Scheibenwasch- und Intervallautomatik für Scheibenwischer
oder Scheinwerferwischer vorzusehen, wobei die Regelung der Pausenzeiten des Wischermotors
in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen tEeuchte)am Ort des Scheinwerfer-
oder Scheiben-Wischers stattfinden soll.
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Die vorliegende Erfindung hat die weitere Aufgabe, in AbhAngigkeit
von den Witterungsverhältnissen an der Scheibe automatisch einschaltbar und ausschaltbar
zu sein, um dem Fahrer den Zwang zur Bedienung des Scheinwerfer- oder Scheiben-Wischers
zu ersparen.
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Die Aufgabe wird gemäss der vqxliegenden Erfindung durch ein Arbeitsverfahren
zum Betrieb eines Scheibenwischers oder Scheinwerferwischers gelöst, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß zuerst der Reibungswiderstand des Wischers auf der zu reinigenden
Fläche, z.B. durch Messung der Stromaufnahme des Wischermotors gemessen wird, und
davon abhängig mit abnehmendem Reibungswiderstand die Pausenzeit z.B. bestimmt durch
die Entladezeit eines Kondensators bis zu einer vorgegebenen Schwelle, erniedrigt
wird.
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Die Aufgabe gemäss der vorliegenden Erfindung wird weiterhin durch
ein Arbeitsverfahren zum Betrieb eines Scheibenwischers oder Scheinwerferwischers
gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zuerst der Reibungswiderstand des
Wischers auf der zu reinigenden Fläche, z.B. durch Messung
der Stromaufnahme
des Wischermotors gemessen wird, und davon abhängig mit abnehmendem Reibungswi#derstand
die Summe aus Pausenzeit und Betriebszeit, z.B. durch die Erhöhung der Stromaufnahme
des Wischermotors erniedrigt wird.
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Zur genaueren Erläuterung der vorstehend beschriebenen Verfahren sollen
einige Begriffe klargestellt werden.
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Herkömmliche Schaltungen bestehen aus einem Wischimpulsrelais in Verbindung
mit einem Wischerrelais. Das Wischimpulsrelais löst in - vonhand einstellbaren -
Zeiten einen kurzzeitigen Impuls, z.B. mit der Dauer von 0,5 Sekunden aus zur Ansteuerung
des Wischerrelais, wodurch ein kurzzeitiger Wischvorgang ausgeführt wird, dessen
Ruhezeit (Pausenzeit) periodisch wiederholhar ist. Mit dem Wischimpuisrelais ist
vonhand sowohl die Wischfrequenz als auch das Tastverhältnis einstellbar.
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Das Tastverhältnis wird hier als Quotient aus Impulsdauer Iperiodendauer
definiert.
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Impulsdauer = Betriebszeit des Scheibenvischers ausgehend Von der
Ruhelage bis zum Wtedererreichen der Ruhelage.
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Periodendauer = die Summe aus der Betriebszeit + der Pausenzeit.
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Pausenzeit = die Zeit, die der Scheibenvistcher in Ruhe
verharrt;
das ist die Zeit zwischen zwei Wischzyklen (Betriebszyklen) Die Wischfreguenz =
1/Summe aus Betriebszeit und Pausenzeit.
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Das erfindungsgemässe Verfahren vermeidet die Nachteile der herkömmlichen
Intervallschalter. Die herkömmlichen Intervallschalter haben den Nachteil,da# sie
bei jeder Witterungsänderung neu eingestellt werden müssen.
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Mit dem Verfahren gemäss der Erfindung wird die Pausenzeit in Abhängigkeit
von der Witterung an der zu reinigenden Fläche geregelt, wobei vorzugsweise ein
Regelbereich von o,2 bis 30 Sekunden Pausenzeit vorgesehen ist. Der Wischergummi
hat auf dem Glas der trockenen Scheibe einen sehr hohen Reibungswiderstand und bei
mit Wasser benetzter Scheibe einen sehr geringen. Zwischen diesen beiden Extrembereichen
liegt ein fast linearer Zeitbereich.
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Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß die gestellte
Aufgabe mit zwei verschiedenen Lösungen gelöst wird. Das erste Verfahren sieht eine
Regelung der Pausenzeit eines Wischermotors vor. Dieses Verfahren wird vorzugsweise
bei Wischermotoranordnungen in Kraftfahrzeugen verwendet, wobei der Scheibenwischer
oder Scheinwerferwischer in seiner Ruhelage einen Endlagenschalter betätigt.
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Der Endlagenschalter hat bekannterweise die Aufgabe, den Scheibenwischer
so lange weiter zu betreiben, da8 er seine Endlage (meist am unteren Rand der Scheibe)
erreicht, auch wenn der Scheibenwischermotor vorher durch den Betätigungsschalter
ausgeschaltet wurde. Der Endlagenschalter vermeidet also ein undefiniertes Stehenbleiben
des Scheibenwishers auf der zu reinigenden Fläche. Das erste Verfahren verwendet
vorzugsweise einen solchen Endlagenschalter; mit diesem Endlagenschalter wird vorzugsweise
der Beginn der Pausenzeit markiert.
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Die Lösung der gleichen Aufgabe - der Reinigung einer zu reinigenden
Fläche in Abhängigkeit von den Witterungsverltnissen an dieser Fläche - wird gemäss
dem zweiten Verfahren dadurch gelost, daß die Summe aus Pausenzeit und Betriebszeit
in Abhängigkeit von den Witterungsveri#ltn-i#n an der Scheibe regelbar ist. Dies
bedeutet, eine Regelung der Wischfrequenz - gemäss der oben angegebenen Definition
-Gemäss diesem Verfahren wird die Stromaufnahme des Wischermotors geregelt, so daß
bei Begrenzung der Stromaufnahme sowohl die Betriebszeit als auch die Pausenze#it
des Wischermotors verlängert wird; der Wischer also langsamer über die Scheibe läuft.
Dieses Verfahren wird vorzugsweise bei Anordnungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt,
bei denen ein Endlagenschalter fehlt. Gemäss der vorherigen Beschreibung erfolgt
also hier eine Regelung der Drehzahl des Wischermotors
in Abhängigkeit
von den Witterungsverhältnissen an der zu reinigenden Fläche.
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Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß sie den Reibungswiderstand des
Wischers auf der zu reinigenden Fläche indirekt bestimmen.
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Der Reibungswiderstand der an der zu reinigenden Fläche ist umgekehrt
proportional der Feuchte an dieser Fläche und direkt proportional der Stromaufnahme
des Wischermotors.
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Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß eine
Vorrichtung vorgeschlagen wird zur Ausübung der beiden oben genannten Verfahren,
die nichtjnur die Stromaufnahme des Wischermotors Über die Wischzeit als Regelgröße
fÜr die Pausenzeit dieses Wischermotors verwendet, sondern auch eine Regelung der
Pausenzeit in Abhängigkeit von der an der Scheibe wirkenden Feuchte vorsieht.
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Der wesentliche Fortschritt der vorliegenden Erfindung sehen Über
dem Stand der Technik ist darin zu sehen, daß einer kurzen Betriebszeit eines Scheibenvischers
oder Sche##nwerferwischers eine kurze Pausenzeit zugeordnet wird und einer langen
Betriebszeit eines Scheibenwischers oder S#heinwerf erwischers ehe lange Pausenzeit.
Darüber hinaus wird eine Vorrichtung im folgenden vorgeschlagen, welche die Pau#senzeit
in Abhängigkeit von der Feuchte an der zu reinigerfden Fläche regelt.
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Bei Regelung der Pausendauer gemäss dem ersten Verfahren oder der
Summe aus Betriebsdauer und Pausendauer gemäss dem zweiten Verfahren wird vorzugsweise
die Stromaufnahme des Wischermotors während der Betriebszeit des Wischers in einem
Speicher -beispielsweise einem Kondensator - aufsummiert. Die Entladungszeit dieses
Speichers vom Beginn der Pausenzeit ab - oder anders ausgedrückt vom Ende der Betriebszeit
ausgehend -bis zu einer vorgegebenen niedrigeren Entladungsschwelle stellt die zu
regelnde Dauer der Pausenzeit dar. D.h., je höher die Stromaufnahme des Wischermotors
ist, und je länger die Betriebszeit des Wischermotors über der zu reinigenden Fläche
ist, - desto höher ist die in dem Speicher gespeicherte Ladung (als Gnkgral der
Stromaufnahme über die Zeit) und desto länger dauert dann die am Ende der Betriebszeit
folgende Entladung dieses Speichers bis zu einer festen vorgegebenen Entladungsschwelle.
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Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß Beginn
und Ende der Wischzeit durch das Schaltspiel eines Endlagenschalters festgelegt
sind. Der Endlagenschalter markiert also das Ende der Betriebszeit und den Beginn
der Pausenzeit, wobei der Speicher in Abhängigkeit von dem Schaltspiel dieses Endlagenschalters
während der Betriebszeit aufgeladen wird, und während der Pausenzeit entladen wird.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sieht
vor, daR nicht nur die Pausenzeit bzw. die Summe aus Betriebszeit und Pausenzeit
regelbar in Abhängigkeit vom Reibungswiderstand des Wischers an der zu reinigenden
Fläche bzw. in Abhängigkeit von der Feuchte an der zu reinigenden Fläche regelbar
sind, sondern daß auch eine Einschaltung der gesamten Anordnung durch das Signal
eines oder mehrerer Feuchtfühler bewirkt wird, wobei die Feuchtefühler in der Nähe
der zu reinigenden Fläche vorzugsweise angebracht sind. Dieses Merkmal zeigt den
wesentlichen Vorteil, daß dem Benutzer selbst das -bei der erfindungsgemässen Anordnung
einmalige - Einschalten der Anordnung erspart bleibt. Die Intervallautomatik wird
hingegen selbsttätig eingeschaltet, wenn es die Witterungsverh#ltnisse an der Scheibe
verlangen. Dieses Einschalten geschieht vorzugsweise durch die Messung der Feuchte
in der Nähe der zu reinigenden Fläche.
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Aufgrund der Vorteile dieser Einschaltautomatik wird die Verkehrssicherheit
beim Betrieb von Kraftfahrzeugen wesentlich erhöht. Wird nämlich beispielsweise
die Frontscheibe durch ein plötzliches Ereignis nass gespritzt, so misst der erfindungsgemässe
Feuchtefühler die Feuchte an der Frontscheibe und erfasst den plötzlichen Feuchtewechsel,
wobei der Scheibenwischer sofort in Betrieb gesetzt wird.
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Dieses Merkmal bedeutet eine wesentliche Erhö#h#ung der Verkehrssicherheit,
da bei herkömmlichen Schaltungen der Benutzer immer gezwungen war, trotz der plötzlich
verschlechterten
Sichtverhältnisse seine Aufmerksamkeit nicht
auf den Verkehr zu lenken, sondern den entsprechenden Betätigungs -knopf des Scheibenwischers
am Armaturenbrett zu finden und diesen zu betätigen.
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Die Einschaltautomatik kann dann dabei so auf die er9indungsgemässe
Scheibenwasch- und Intervallautomatik wirken, daß zuerst die Pausendauer des Wischermotors
minimal gehalten wird, so daß der Wischermotor mit der schnellst möglichsten wischfreguenz
betätigt wird.
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Ein wesentlicher Vorzug der Einschaltautomatik ist auch daran zu sehen,
daß kein eigener Schalter mehr bei Betätigung der Waschanlage zur gleichzeitigen
Betätigung des Wischers benötigt wird. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die
Waschanlage einfach betätigt, wobei Wasser auf die zu reinigende Fläche gelangt
und der an der zu reinigenden Fläche angebrachte Feuchtefühler den Sprung der Feuchte
sofort erfasst und den Scheibenwischer in Betrieb setzt.
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Der Feuchtefühler kann dabei auch erfindungsgemäss das Ende des Scheibenwischerbetriebs
markieren. Ist die Scheibe nämlich trocken gewischt, so ist das Signal des Feuchtefühlers
bis unter eine gewisse Schwelle abgesunken; das Unterschreiten dieser Schwelle wird
von der erfindungsgemässen Scheibenwasch- und Intervallautomatik registriert und
der Scheibenwischer wird ausgeschaltet.
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Eine andere Ausführungsform im Rahmen der Erfindung sieht vor, daß
nicht das Integral über die Stromaufnahme des Wischermotors während der Betriebszeit
als Regelgröße fÜr die Pausenzeit verwendet wird, sondern allein ein der Betriebszeit
proportionales Signal einen Speicher auflädt, wobei wiederum die Entladungszeit
dieses Speichers vom Beginn der Pausenzeit aus bis zu einer vorgegebenen Entladungsschwe#lle
die Dauer der Pausenzeit darstellt. Gemäss dieser Beschreibung kann beispielsweise
mit Beginn des Einschaltens des Wischermotors ein Astabiler Multivibrator loslau%fen,
dessen Signal einen Anal9gspeicher-, vorzugsweise einen Kondensator, auflädt, wobei
die am Ende der Betriebszeit gespeicherte Ladung im Analogspeicher der Laufzeit
des Wischers proportional ist. Die Laufzeit wird gleich der Betriebszeit definiert,
nämlich als Zeit, die der Wischer während des Hin- und RÜcklauf 5 über die Scheibe
bis zum Erreichen der Endstellung benötigt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im gqlienden anhand der
Zeichnung erläutert. Dabei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung
gemäss der Erfindung Fig. 2 ein Detailschaltbild einer Vorrichtung gemäss dem Blockschaltbild
aus Fig. 1 Fig. 3 ein Teil des zu dem Detailschaltbild gemäss Fig. 2 gehörenden
Schaltungsteils Fig. 4.1 - Fig. 4.6 Darstellung des Zeitverhaltens verschiedener
Elemente aus Fig. 2 und 3 während des Ablaufs eines Betriebs-Pausen-Zyklus.
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Fig. 5 vergrößerte Darstellung eines Feuchtefühlers gemäss der vorliegenden
Ergiiung Gemäss dem Blockschaltbild aus Fig. 1 ist die Regelstrecke zur Regelung
der Pausendauer bzw. zur Regelung der Summe aus Betriebszeit und Pausendauer in
Abhängigkeit vom Reibungswidertand und /oder Feuchte an der zu reinigenden Fläche
erkennbar.
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Der Scheibenwischermotor ml wird von dem Regler I angesteuert.
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Der Scheibenwischermotor ml weist eine RUckfUhruns V auf; diese Rückführung
wirkt auf den mit II bezeichneten Meßwertaufnehmerblock. Im Meßwertaufnehmerblock
II ist eine Glühlampe der Scheibenwasch- und Intervallautomatik als Meßwertaufnehmer
der Stromaufnahme des Scheibenwischermotors angeordnet.
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Der Integrator im Regler I summiert die vom Scheibenwischermotor während
der Betriebszeit augenommene Stromstärke über die Be-Betriebszeit auf. Das Ausgangssignal
dieses Meßwertaufnehmerblockes II wird dem Regler I der Regelstrecke zugeführt.
Dieser Regler regelt entsprechend dem vorher beschriebenen Verfahren entweder nur
die Pausendauer des Scheibenwischermotors bis zum Beginn eines neuen Wischzyklus
oder die Stromstärke des Scheibenwischermotors ml . Im Blockschaltbild der Fig.
1 ist mit der auf den Regler wirkenden Eingangsleitung 5 die Spannungsversorgung
der Anordnung bezeichnet. Gemäss dem zweiten Verfahren wird vom Regler I die Stromaufnahme
des Wischermotors aus der Leitung 5 von der Batterie her rührend geregelt, so daß
dem Scheibenwischermotor ml über die Leitung 1 eine geregelte Stromstärke zugeführt
wird. Die Regelung dieser Stromstärke erfolgt in Abhängigkeit von dem aus dem Meßwertaufnehmerblock
II her rührenden Signal auf der Leitung 2, welche auf den Eingang des Reglers I
wirkt.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung wird aLt Eingangsgröße des Reglers
I einmal das Integral über die Stromaufnahme des Wischermotors während der Betriebszeit
herangezogen, zum zweiten ein Signal, welches der Laufzeit des Wischers während
eines Hin- und Rücklaufs über die Scheibe proportional ist, und zum dritten ein
dem der Feuchte an der zu reinigenden Fläche proportionalen Signal.
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Als den Regler steuernde Organe sind im Blockschaltbild der Fig. 1
auch noch die Betätigung III der Handbetätigung des Scheibenwischers und die Betätigung
IV der Handbetätigung der Waschanlage eingezeichnet. Die Waschanlage kann dabei
gleichzeitig über die Leitung 6-das Einschalten des Waschmotors bewirken. Die von
diesen Betätigungen III, IV führenden Leitungen 3 und 4 wirken in der Weise auf
den Regler I, daß der Regler I beispielsweise durch Signale auf diesen Leitungen
3, 4 eingeschaltet wird.We#sentlich gemäss der vorliegenden Erfindung ist, daß der
Meßwertaufnehmerblock II sowohl einen Meßwertaufnehmer zur Messung der Stromaufnahme
des Wischermotors aufweisen kann, als auch ein Meß -wertaufnehmer zur Messung der
Feuchte an der zu reinigenden Fläche. Das Feuchtesignal dieses Meßwertaufnehmers
kann dann sowohl zum Einschalten der gesamten in Fig 1 bezeichnet ten Anordnung
dienen, als auch auf den im Rgter 1 enthaltenen Integrator bewirken, wobei dann
das Ausgangssignal des Integrators als Maß der Feuchte in einem bestimmten Meßzeitraum
darstellt. Der Meßwertaufnehmer der Feuchte im Meßwertaufnehmerblock II der Fig.
1 kann mit dem Meßwertaufnehmer zur Messung der Stromaufnahme des Wischermotors
(Glühlampe beleuchtet Fotowiderstand, Strom durch die Glühlampe ist der Stromaufnahme
des Wischermotors proportional) Über eine UND-Verknüpfung oder eine ODER-Verknüpfung
verbunden sein.
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Fig. 2 stellt das Detailschaltbild einer Vorrichtung gemäss dem Blockschaltbild
der Fig. 1 dar. Über die AnschlÜsse 1' bis
4' wird das Gerät angeschlossen
und ist betriebsbereit.
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Uber den Anschluss 5' kann eine Elektrode E2 angeschlossen werden,
die funktionstüchtig ist, sobald die Zündung eingeschaltet ist. Über den Anschluß
6' kann ein Hand-oder Fußkontakt b3 angeschlossen werden, welcher bei Betätigung
und eingeschalteter Zündung das Gerät länger oder kürzer einschaltet , je nach Nässe
der Scheibe.
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Über den Anschluß 7' wird mit einem Schalter die Intervallautomatik
vorzugsweise vonhand in Funktion gesetzt.
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Die angeschlossenen Schalter und Meßwertaufnehmer an den Anschlußpunkten
5', 6', 7', 8' sind in der Fig. 3 dargestellt.
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Über die Anschlüsse 5' und 8' kann eine Elektrode E1 angeschlossen
werden, welche nur arbeitet, wenn der Betätigungsschalter b4 eingeschaltet ist;
bei dieser Konfiguration könnte die Elektrode E2 entfallen.
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1. Arb'e'itswe'i:s.'e der Scheibenwasch-; und Intervallautomatik:
Nach Einschalten der Zündung liegt am Anschlußpunkt 3" aas Op eine positive Spannung
von ca. drei Volt und am Anschlußpunkt 4" eine positive Spannung von ca. vier Volt
; somit ist der als Komparator arbeitende -ope.rationsverstärker gesperrt, ebenso
sind die Transistoren T1 und T2 gesperrt.
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Das Impulsrelais dl ist abgefallen und der dem Impulsrelais
d
zugeordnete Kontakt Dlk ist abgefallen (in Stellung a).
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Wird jetzt der Betätigungsschalter zur Einschaltung der Sntervallautomatik
b4 betätigt, so gelangt über den Widerstand r6 und r15 ein Null-Potential an den
Anschlußpunkt 4" des Operationsverstärkers. Da die Spannung am Anschlußpunkt 3"
von der am Anschlußpunkt 4 voneinander abweichend steuert der Operationsverstärker
die Transistoren T1 und T2 durch, wobei das Impulsrelais dl anzieht, der Kontakt
dlk steht jetzt in Stellung i. In Stellung b wird der Wischermotor ml direkt an
die Impulsleitung der Batterie geschaltet, der Wischermotor ml läuft los und der
Endlagenschalter b2 verlässt seine Endlage (Stellung b-) und schließt den Kontakt
zur Batterie in Stellung s. Hiermit gelangt über die Diode 7 und den Widerstand
r21 ein positives Potential an den Anschlußpunkt 4" des Operationsverstärkers und
sperrt diesen. Das Impulsrelais dl fällt dadurch wieder ab und der zugeordnete Kontakt
dlk fällt wieder in Stellung X zurück. Der oben stehend beschriebene Vorgang hatte
nur die Aufgabe, den Einschaltstromstoss des Wischermotors, der Intervallautomatik
nicht zuzuführen, die Intervallautomatik wird vielmehr durch das Schaltspiel des
Kontaktes dlk in Stellung b überbrückt und der Wischermotor wird direkt während
des Anlaufens an die Batterie gelegt.
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Es sei noch bemerkt, daß der Wisherschalter bl in Stellung 0" bleibt,
d.h. der Wischerschalter braucht nicht betätigt zu
werden, da die
Intervallautomatik mit dem Betätigungsschalter b4 eingeschaltet ist. Die Stellung
1" überbrückt die Intervallautomatik und lässt den Wischermotor ml in seinem Normalgang
laufen. In Stellung 2" des Wischerschalters bl läuft der Wischermotor ml in einem
Schnellgang, wobei wiederum die Intervallautomatik überbrückt ist.
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Durch Zurückfallen des Impulsrelaiskontaktes dlk in die Stellung #,
wobei der Wischerschalter bl sich in Stellung o befindetr wird der Meßvorgang der
Intervallautomatik eingeleitet.
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Der Strom durch den Scheibenwischermotor ml fliesst nun durch den
Widerstand r23. Parallel zu diesem Widerstand r23 liegt eine Glühlampe L mit einem
in Serie davor geschalteten regelbaren Widerstand r22. Der Spannungsabfall am Widerstand
r23 ist dem durch diesen Widerstand Siessenden Strom proportional.
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Diesem Spannungsabfall proportional ist wiederum der durch die Glühlampe
L fliessende Strom, der diese Glühlampe mehr oder weniger zum Aufleuchten bringt.
Die Stromstärke durch die Glühlampe L wird erfindungsgemäss durch den davor geschalteten
Widerstand r22 den Erfordernissen des jeweiligen Wischermotors und den jeweiligen
übrigen elektrischen Verhältnissen angepasst.
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Die Glühlampe L beleuchtet den Fotowiderstand F, der seinen Widerstand
umgekehrt proportional im Lampenstrom verändert.
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Über g7, den Fotowiderstand F und den Widerstand r7 wird der Kondensator
cl aufgeladen und erhält somit eine dem der Stromaufnahme des Wischermotors während
der gesamten Meßzeit entsprechende Ladung. Diese Ladung entspricht
damit
erfindungsgemäss dem zwischen dem Wischer und der zu reinigenden Fläche entstehenden
Reibungswifderstand während der Meßzeit (Betriebszeit) des Wischers.
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Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist, daß nicht nur die Stromaufnahme
des Wischermotors in die Ladung des Kondensators cl eingeht, sondern auch die Zeit.
Die Meßzeit, das ist die Zeit, bis der Endlagenschalter b2 seine Stellung b wieder
erreicht hat, ist damit auch von den Reibungsverhältnissen an der Scheibe abhängig.
Ist nämlich die Scheibe trocken, so braucht der Wischer eine längere Zeit für einen
Hin- und Rücklauf als bei nasser Scheibe.
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Am Ende der Meßzeit, wenn der Endlagenschalter b2 seine Stellung b
erreicht hat, ist im Kondensator cl eine -der vorherig genannten Größe proportionale
- Ladunggespeichert. Die Ladespannung von cl, welche über die Diode gl und den Widerstand
r5 am Anschlußpunkt 4" des Operationsverstärkers liegt, weicht von der am Anschlußpunkt
3" liegenden Reforenzspannung ab. DER Operationsverstärker wird damit so lange gesperrt,
bis über r15 t t6 r b4 die Spannung am Anschlußpunkt 411 unter drei Volt gefallen
ist.
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Nach Erreichen dieser Schaltschwelle werden die Transistoren Tl und
T2 vom Operationsverstärker durchgesteuert, so daß das Impulsrelais dl anspricht,
wobei der Impulsrelaiskontakt dlk in Stellung b gezogen wird, so daß der Wischermotor
m
wiederum anläuft.
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Aus der vorherigen Beschreibung wird ersichtlich, daß entsprechend
der Ladespannung des Kondensators cl und der Zeit, welche während des Abfalls dieser
Ladespannung unter einer gewissen Schwelle vergeht, die Pausendauer des Wischermotors
zwischen zwei Betriebszeiten geregelt wird.
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Durch die unterschiedliche Stromstärke durch den Widerstand r23 leuchtet
L mehr oder weniger auf, der Fotowiderstand F wird dementsprechend mehr oder weniger
niederohmig, somit ist auch die Ladung am Kondensator cl unterschiedlich.
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Ist die Scheibe ganz nass, ist der Spannungsabfall an r23 so gering,
daß L nicht zum Leuchten kommt; somit wird das Impulsrelais dl gleich wieder eingeschaltet,
wenn der Endlagenschalter b2 in seiner Endlage Stellung b gekommen ist.
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Der Wischermotor ml läuft dadurch praktisch dauernd, wobei bei höherem
Strom durch den Widerstand r23 die Intervallautomatik anspricht und eine geregelte
Pausenzeit vorzugsweise im Bereich von o,2 bis 25 Sekunden gewährleistet.
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Anhand der Fig. 4.1 bis Fig. 4.6 soll die oben stehende Beschreibung
durch entsprechende Zeitdiagramme veranschaulicht werden.
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In Fig. 4.1 ist ein Betriebs-Pausenzyklus des Wischermotors
ml
gezeichnet. Der ausgezogene Strich auf der Abszisse kennzeichnet die Dauer tB der
Betriebszeit und der dünne Strich kennzeichnet die Pausenzeit tp. Aus Fig. 4.2 ist
die Stellung des Endlagenschalters in Abhängigkeit von der Betriebs- bzw. Pausenzeit
dargestellt. Gemäss der vorherigen Beschreibung ist in Fig. 4.3 die Stellung des
Impulsrelaiskontaktes dlk dargestellt. Aus dem Zeitdiagramm der Fig. 4.3 geht hervor,
daß der Igulsrelaiskontakt dlk nur zu Beginn der Betriebszeit des Scheibenwischermotors
ml von Stellung z auf Stellung @ schaltet, um den Einschaltstromstoss von der Intervallautomatik
fern zu halten.
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Nach kurzer Zeit fällt der Kontakt wieder in Stellung , die Intervallautomatik
ist damit in Meßstellung geschaltet.
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Erst wenn der Impulsrelaiskontakt dlk die Stellung a wieder erreicht
hat, so ist aus Fig. 4.4 ersichtlich, fliesst ein dem Strom durch den Widerstand
r23 proportionaler Strom durch die Lampe L; Fig. 4.4 zeigt den Anstieg des Lampenstromes
während der Betriebszeit und den Abfall des Lampe stromes während der Pausenzeit.
Fig. 4.5 zeigt den Abfall des Widerstandes des Fotowiderstandes F in Abhängigkeit
von der auf ihn fallenden Beleuchtungsstärke der Lampe L.
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Mit der lichtabhängigen Veränderung des Widerstandes yqn F ändert
sich die Ladespannung am Kondensator cl. Die Kondensatorspannung Ucl ist in Fig.
4.6 über der Zeit aufgetragen. Dabei ist ersichtlich, daß sich der Kondensator cl
bis zum Ende der Betriebszeit auf lädt. Das Ende
der Betriebszeit
ist durch den Ubergang des Endlagenschalters b2 von der Stellung a in die Stellung
b #gekennzeichnet.
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Vom Ende der Betriebszeit an entlädt sich der Kondensator gemäss der
Schaltung in Fig. 2 über den ihm parallel geschalteten Widerstand r20, wobei diese
Entladespannung am Anschlußpunkt 4" des Operationsverstärkers ansteht.
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Am Anschlußpunkt 3" steht die Referenzspannung an deren Niveau in
Fig. 4.6 gestrichelt eingezeichnet ist.
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Sobald die Entladespannung des Kondensators diese Schaltschwelle erreicht,
schaltet der Operationsverstärker durch und eine neue Betriebsphase wird eingeleitet.
Aus der Fig. 4.6 ist ersichtlich, daß die Zeit vom Ende der Betriebszeit bis zum
Unterschreiten der Schaltschwelle die geregelte Pausendauer darstellt.
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In Fig. 4.7 ist zum Vergleich dargestellt, wenn die Ladespannung an
Kondensator cl nur geringe Werte annimmt.
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Der Kondensator lädt sich dann nur auf einen niedrigen Pegel der Ladespannung
auf, dementsprechend ist auch die Zeit bis zum Unterschreiten der Schaltschwelle
kürzer, wobei damit dann auch die Pausendauer stark verkürzt ist.
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Aus der Fig. 4.7 ist weiterhin ersichtlich, daß wenn die Betriebszeit
tBa kurz ist, daß demensprechend dann auch die Ladedauer des Kondensators cl kürzer
ist, damit erreicht auch die Ladespannung nur einen niedrigen Pegel.
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Dementsprechend kurz ist dann auch die Pausendauer, welche in Fig.
4.7 mit tpa bezeichnet ist.
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2. Arbeitsweise der SCheibenwaschautomatik.
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Ist der Betätigungsschalter bt zur Einschaltung der Intervallautomatik
eingeschaltet, so wird eine eventuelle Ladung von cl über b3, g3, r18, g2, gl sofort
gelöscht und der Wischermotor ml läuft los. Auch wird gleichzeitig noch über r17
und dem in Serie dazu parallel liegenden Kondensator c2 der Anschlußpunkt 4" des
Operationsverstärkers auf niedrigem Potential gehalten, so daß der Wischermotor
ml mit kürzester Pause - also durchgehend -läuft, bis über g7, F, r7 , gl, g, rl7
die Ladung von C2 gelöscht ist.
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Ist b4 nicht eingeschaltet, so gelangt über b3, g3, rl8 g2, r5 an
den Operationsverstärker - Anschlußpunkt 4" ebenfalls ein negatives Potential; auch
wird c2 wiederum negativ aufgeladen und der Wischermotor ml läuft an, bis c2 entladen
ist, wobei gleichzeitig eine eventuell vorhandene positive Ladung des Kondensators
cl sofort vernichtet wird; der Wischer läuft also in jedem Fall bei Betätigung der
Scheibenwaschanlage. Wesentlicher Vorteil dieser Schaltung ist, daß der Wischer
immer nur so lange läuft, bis die Scheibe trocken ist. Ist kein Wasser in der Waschanlage
enthalten, so wird nur ein Betriebszyklus des Wischers durchlaufen. Die Diode g3
ist vorgesehen, damit an b3 gleichzeitig noch ein
Waschmotor m2
angeschlossen werden kann. Mit diesem Waschmotor wird das Waschwasser auf dem Vorratsbehälter
auf die Scheibe gebracht.
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3. Arbeitsweise mit Feuchtemeßfühlern.
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Wird eine Elektrode E2 zwischen den Anschlußpunkt 5' der Intervallautomatik
und Masse gelegt, so arbeitet diese wie unter Punkt 2 dieser Beschreibung bereits
beschrieben.
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Ein wesentliches Merkmal dieser Anschlußweise ist aber, daß die Feuchteelektrode
E2 an dieser Stelle als Einschaltautomatik zur selbsttaigen Einschaltung der Intervallautomatik
dient. Die Elektrode E2 ist vorzugsweise in der Nähe der zu reinigenden Fläche angebracht.
Wird beispielsweise die Frontscheibe des Fahrzeuges plötzlich naß, wie es beim plötzlichen
Uberholen oder Uberholtwerden vorkommt, so läuft auch der Wischer gesteuert durch
das Signal des Feuchtefühlers E2 sofort los, damit ist eine wesentliche Verbesserung
der Verkehrssicherheit gegeben.
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Der Anschluß 8' ist vorgesehen, damit auch die Elektrode E1 (Feuchtemeßfühler)
nur so angeschlossen werden kann, damit die vorliegende Intervalautomatik nur von
diesem Feuchtemeß#ühler in Betrieb gesetzt wird, wenn vorher der Betätigungsschalter
b4 betätigt wurde.
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Ein wesentlicher Vorzug der vorliegenden Erfindung ist daran zu sehen,
daß die angeschlossenen FeuchtemeßfÜhler
E1 bzw. E2 sowohl als
Einschaltautomatik dienen, als auch zur Regelung der Pausendauer in Abhängigkeit
von den Feuchteverhältnissen an der zu reinigenden Fläche. Wird beispielsweise die
Elektrode E1 oder E2 - wobei nur eine von beiden montiert werden muß - langsam feucht,
z.B. durch leichten Regen, Nebel, so setzt auch der Wischvorgang verzögert ein und
zwar immer dann, wenn es entsprechend den Sichtverhält -nissen nötig wird.
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4. Schaltungseinzelheiten.
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Der Widerstand r20 ist vorgesehen, damit beim Ausschalten des Betätiçungsschalters
b4 der Kondensator cl entladen wird, damit beim nächsten Einschalten von h4 der
Wischvorgang sofort beginnt.
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Der Operationsverstärker ist über die Widerstände r3 und r4 rückgekoppelt,
damit ein einwandfreier Umschaltpunkt des Operationsverstärkers und damit eine einwandfreie
Ansteuerung der Transistoren Tl und T2 gegeben ist.
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Wird der im Kraftfahrzeug vorhandene Wischerschalter bl in Stellung
1" oder 2 geschaltet, so ist die erfindungsgemässe Intervallautomatik außer Funktion.
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Die Lampe L wird vorzugsweise mit Unterspannung betrieben.
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Wenn sie beispielsweise für 2,2 Volt ausgelegt ;je , wird sie wischen
den Spannungswerten 0,2 und o,8 Volt betrieben.
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Dadurch ist eine hohe Lebensdauer gewährleistet. Ebenso lässt sich
der rotempfindliche Fotowiderstand F gut mit der glühenden Lampe L ansteuern. Das
in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Detailschaltbild kann auch mit anderen Bauteilen
verwirklicht werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Wesentlich
gemäss vorliegender Erfindung ist es, daß die Pausenzeit eines Scheiben- oder Scheinwerferwischers
bzw. die Summe aus Betriebszeit und Pausenzeit in Abhängigkeit von den Witterungsverhältnissen
an der zu reinigenden Fläche regelbar ist. Die Witterungsverhältnisse können dabei
entweder über die Integration der Stromaufnahme des Wischermotors in der Betriebszeit
erfasst werden als auch durch entsprechend angebrachte Feuchtemeßfühler. Ein wesentliches
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, daß die erfindungsgemässe Intervallautomatik
nicht nur vonhand eingeschaltet werden muß, sondern auch durch das Signal eines
Feuchtefühlers selbsttätig eingeschaltet wird.
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Die Konstruktion einer möglichen Leitfähigkeitssonde ist in Fig. 5
dargestellt. Diese Sonde hat ungefähr den Durchmesser eines Zwei-DM-Stückes und
weist sehr feine Stege auf, die gegenseitig durch das Glas der zu reinigenden Fläche
isoliert sind. Die zwischen die Stege fallende Feuchte verändert den elektrischen
Widerstand zwischen
den Anschlußpunkten dieser Leitfähigkeitsmeßsonde.
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Die Montagestelle einer solchen Meßsonde liegt vorzugsweise im Sichtbereich
des Fahrers des Kraftfahrzeuges, um mögliche Sichtbehinderungen durch Aufspritzen
von Wasser auf die Scheibe sofort zu erfassen. Die Leitfähigkeitsmeßsonde wird dabei
vorzugsweise an einer Stelle der Frontscheibe montiert, an der die Sicht nicht behindert
wird. Die Leittähigkeitsmeßsonde kann dabei vorzugsweise im Bereich des Wischers
liegen und von diesem gereinigt werden. Weiterhin kann die Leitfähigkeitsmeßsonde
im Bereich der Spritzdüse der Waschanlage liegen, um die vorher beschriebenen Vorzüge
zu erreichen, daß eine selbsttätige Fischaltung des Scheibenwischers durch BetAtigung
der Waschanlage und Aufspritzen des Wassers auf die Scheibe erfolgt. Die Leitfähigkeitssonde
kann dabei vorzugsweise entweder beheizt ausgeführt werden als auch an einer beheizten
Stelle der Frontscheibe befestigt werden, so daß im Winter Schneeflocken auf der
Oberfläche der Leitfähigkeitsmeßsonde schmelzen und die Intervallautomatik zum Ansprechen
bringen. Die Intervallautomatik arbeitet aber selbstverständlich auch ohne die beschriebenen
Leitfähigkeitsmeßsonden, nur würde bei einem plötzlichen Spritzen auf die Frontscheibe
der Wischer nicht von alleine l#Laufen, es müsste dann vielmehr der Wischerschalter
bl kurz betätigt werden. Mit den beschriebenen Leitfähigkeitsmeßsonden, die sowohl
im Glas der Frontscheibe als auch im Glas des Scheinwerfers eingearbeitet sein können,
oder für eine nachträgliche Ausrüstung auf die
betreffende Scheibe
aufgedampft oder aufgeklebt werden können, ist ein sofortiges Einschalten des Scheibenwischers
gewährleistet, auch wenn die Intervallautomatik ausgeschaltet ist.
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5. Regelung der Stromaufnahme des Wischermotors.
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Gemäss dem vorher beschriebenen zweiten Verfahren kann statt der
Regelung der Pausendauer auch eine Regelung der Summe aus Betriebszeit und Pausendauer
stattfinden. Diese Regelung der Summe aus Betriebszeit und Pausendauer stellt prinzipiell
eine Verlangsamung der Wischerbewegung dar, da heizt, eine Regelung der Wischermotordrehzahl.
Dieses Verfahren wird vorzugsweise angewendet, wenn kein Endlagenschalter h2 vorhanden
ist, so daß der Betriebszyklus nicht von dem Pausenzyklus unterschieden werden kann.
Dieses Merkmal des Fehlens eines Endlagenschalters weisen vor allem Fahrzeuge älteren
Baujahres auf. In diesem Fall wird eine Drehz#ahlsteuerung des Wischermotors proportional
-entweder dem Integral der Stromaufnahme des Wischermotors über eine bestimmte Zeit
oder entsprechend den Feuchteverhältnissen an der zu reinigenden Fläche vorgesehen.
Im Prinzip kann dabei die Schaltung gemäss der Fig. 2 und Fig. 3 verwendet werden,
nur das statt dem als KOmparator geschalteten Operationsverstärker ein proportional
wirkendes Regelglied nachgeschaltete Thyristoren ansteuert (triacs). Dieser Shyristgr
regelt dann die Stromaufnahme des Wischermotors in Abhängi#-keit von den oben genannten
MeBgrö#-. Das Verfahren der
Regelung der stromaufnahme des Wischermotors
wird dann prinzipiell gemäss der oben angegebenen Beschreibung ausgeführt. Einmal
können Feuchtefühler die Summe aus Betriebszeit und Pausenzeit regeln, zum zweiten
kann das Integral der Stromaufnahme des Wischermotors über eine bestimmte festgelegte
Zeit die Stromaufnahme selbst regeln; beide Meßgrößen können wiederum einen Kondensator
(cl, c2)auf laden, dessen Entladungszeit die Ausgangsgröße des Proportionalreglers
bestimmt.
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Die hier vorgeschlagene Erfindung stellt einen wesentlichen Beitrag
zur Verbesserung der Verkehrssicherheit und des Fahrkomforts beim Betrieb von Fahrzeugen
dar. Die Schaltung gemäss der vorliegenden Erfindung enthebt den Benutzer jeglichen
Zwanges zur Betätigung der Scheibenwisch- und Zoder der Scheibenwasch-Anlage, wobei
gleichzeitig die vorliegende Erfindung auch noch für Scheinwerferwisch- und/ oder
Wasch-Anlagen verwendet werden kann. Die Schaltung ist mit wenig Bauteilen aufzubauen
und ist daher auch billig herzustellen, wobei dann die Einsatzmöglichkeiten dieser
Schaltung universell für alle Kraftfahrzeuge sind.
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ratentansprüche