DE102004007273A1

DE102004007273A1 - Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004007273A1
Application number: DE200410007273
Authority: DE
Inventors: Thomas Frey
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-02-14
Filing date: 2004-02-14
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenwaschanlage auszubilden, die es zum einen ermöglicht, die Pumpe jeweils nur mit der erforderlichen Pumpleistung zu betreiben und zum anderen den Treffpunkt der aus der Austrittsdüse austretenden Scheibenwaschflüssigkeit auf der Windschutzscheibe unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant zu halten. DOLLAR A Eine solche Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge weist eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe auf, welche Scheibenwaschflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter ansaugt und unter Druck zu einer Austrittsdüse fördert. Die Austrittsdüse ist lagefest bezüglich einer Windschutzscheibe am Fahrzeug angeordnet. Die Scheibenwaschflüssigkeit, welche aus der Austrittsdüse austritt, trifft in einem konstanten Treffpunkt auf die Windschutzscheibe. Die Förderleistung der Pumpe ist dabei derartig in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, dass der Treffpunkt unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Gemäß der Erfindung wird hierzu die Förderleistung der Pumpe über die Versorgungsspannung des Elektromotors gesteuert, welcher die Pumpe antreibt. Dabei wird die Versorgungsspannung des Elektromotors mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und erreicht maximal die Bordnetznennspannung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge wie sie beispielsweise aus der DE 195 37 790 A1 als bekannt hervorgeht. Bei einer solchen Scheibenwaschanlage ist eine Pumpe gegeben, die von einem Elektromotor angetrieben wird und die eine Scheibenwaschflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zu einer Austrittsdüse hin fördert. An der bezüglich der Scheibe feststehend angeordneten Austrittsdüse wird ein Strahl von Scheibenwaschflüssigkeit in Richtung auf eine Windschutzscheibe hin abgestrahlt.

In Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert sich der Auftreffpunkt einer von einer feststehend angeordneten Austrittsdüse abgegebenen Scheibenwaschflüssigkeit auf der Windschutzscheibe. Das Verändern dieses Auftreffpunktes ist jedoch unerwünscht, da dies die Reinigungswirkung der Scheibenwaschflüssigkeit beeinträchtigen kann. So kann es zum einen passieren, dass im Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeiten die Scheibenwaschflüssigkeit zu weit am oberen Rand oder überhaupt nicht mehr auf der Windschutzscheibe auftrifft und somit allenfalls in Randbereichen eine Reinigung erfolgt. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten wird aufgrund des Fahrtwindes die Scheibenwaschflüssigkeit eher auf einen unteren Bereich der Windschutzscheibe hin gefördert. Auch hierbei besteht die Gefahr, dass die Scheibenwaschflüssigkeit nur im unteren Randbereich auftrifft und ein Reinigen der Scheibe im zentralen Sichtfeld nicht ohne Weiteres in hinreichender Form bewerkstelligt wird.

Um dem entgegenzutreten werden in der DE 195 37 790 unterschiedliche Maßnahmen vorgeschlagen, die alle sicherstellen sollen, dass der Auftreffpunkt des von der Austrittsdüse abgegebenen Strahles von Scheibenwaschflüssigkeit unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt.

Hierzu wird in der DE 195 37 790 A1 einerseits vorgeschlagen, durch Zuschalten unterschiedlicher Motorwicklungen des Pumpenmotors unterschiedliche Förderleistungen der Pumpe in Abhängigkeit beispielsweise der Fahrzeuggeschwindigkeit zu ermöglichen. Diese Maßnahme ermöglicht nur ein stufenweises, nicht kontinuierliches Verstellen der Förderleistung der Pumpe und somit auch nur ein diskretes Verändern des Auftreffpunktes des an der Austrittsdüse austretenden Strahles von Scheibenwaschflüssigkeit. Eine andere in der DE 195 37 790 vorgeschlagene Lösung des Problems ergibt sich dadurch, dass in der zwischen dem Pumpenausgang der Pumpe und der Austrittsdüse befindlichen Druckleitung ein Bypass zurück zum Vorratsbehälter angeordnet ist, welcher über ein elektromagnetisch schaltbares Ventil öffen- und verschließbar ist. Durch periodisch getaktetes Öffnen dieses Bypasses mittels entsprechender Betätigung des Elektromagnetventils kann der Druck der Scheibenwaschflüssigkeit, der zur Austrittsdüse hin gefördert wird, moduliert werden. Diese Maßnahme hat einerseits den Nachteil, dass unter vielen Betriebsbedingungen von der Pumpe eine Blindleistung erbracht wird, da ein Teilstrom der geförderten Scheibenwaschflüssigkeit wieder über den Bypass in den Vorratsbehälter zurückgeführt wird. Zum anderen können unerwünschte Nebeneffekte auftreten, wie z.B. dass eine Schaumbildung der Flüssigkeit aufgrund der in ihr enthaltenen Reinigungsmittel im Bereich des Elektromagnetventils bzw. im Bypass stromabwärts des Elektromagnetventils und/oder im Vorratsbehälter auftritt. Diese Schaumbildung kann unerwünscht und störend sein. Darüber hinaus ist die Förderleistung der Pumpe stets maximal, so dass die Leistungsaufnahme der Pumpe und des sie antreibenden Elektromotors auch dann maximal ist, wenn nur eine Teilleistung zur hinreichenden Versorgung der Austrittsdüse mit Scheibenwaschflüssigkeit notwendig wäre, um einen konstanten Treffpunkt der Scheibenwaschflüssigkeit auf der Windschutzscheibe zu erzielen.

Darüber hinaus wird in dieser Entgegenhaltung vorgeschlagen, den Antrieb der Pumpe getaktet zu gestalten. Durch die Taktung soll eine Teilleistung der Pumpe erreicht werden, so dass die Förderleistung der Pumpe so geregelt ist, dass der in der Austrittsdüse austretende Strahl von Scheibenwaschflüssigkeit stets und unabhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs immer auf den gleichen Treffpunkt auf die Windschutzscheibe trifft. Diese Betriebsart der Pumpe ist jedoch dahingehend nachteilig, dass ein pulsierender Betrieb erfolgt und deshalb auch kontinuierlich Druckschwankungen in der zur Austrittsdüse geförderten Scheibenwaschflüssigkeit auftreten. Hierdurch treten unerwünschte Schwingungsbelastungen zum einen der Leitungen als auch der Austrittsdüse selber auf. Zum anderen ist auch eine starke dynamische Belastung der Pumpe gegeben. Auch kann es zu unerwünschter Schaumbildung aufgrund der Detergenzien in der Scheibenwaschflüssigkeit führen, wenn ein pulsierender Druck in der Leitung zwischen Pumpe und Austrittsdüse besteht, so dass kurzzeitig auch der Förderdruck zusammenbrechen kann. Dies kann die Qualität des austretenden Flüssigkeitsstrahls aus der Austrittsdüse nachteilig beeinflussen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung eine Scheibenwaschanlage auszubilden, die es zum einen ermöglicht, die Pumpe jeweils nur mit der erforderlichen Pumpleistung zu betreiben und zum anderen den Treffpunkt der aus der Austrittsdüse austretenden Scheibenwaschflüssigkeit auf der Windschutzscheibe unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant zu halten.

Diese Aufgabe wird durch eine Scheibenwaschanlage gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Eine solche Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge weist eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe auf, welche Scheibenwaschflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter ansaugt und unter Druck zu einer Austrittsdüse fördert. Die Austrittsdüse ist lagefest bezüglich einer Windschutzscheibe am Fahrzeug angeordnet. Die Scheibenwaschflüssigkeit, welche aus der Austrittsdüse austritt, trifft in einem konstanten Treffpunkt auf die Windschutzscheibe. Die Förderleistung der Pumpe ist dabei derart in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert, dass der Treffpunkt unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Gemäß der Erfindung wird hierzu die Förderleistung der Pumpe über die Versorgungsspannung des Elektromotors gesteuert, welcher die Pumpe antreibt. Dabei wird die Versorgungsspannung des Elektromotors mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und erreicht maximal die Bordnetznennspannung.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Leistungsaufnahme der Pumpe stets so gering wie möglich, aber so hoch wie nötig ist. Das Fördern und Ansaugen der Scheibenwaschflüssigkeit erfolgt dabei in einem kontinuierlichen Betrieb der Pumpe, so dass in vorteilhafter Weise ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrahl aus der Austrittsdüse in Richtung auf die Windschutzscheibe austritt und in einem von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängigen Treffpunkt auftrifft.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Mindestversorgungsspannung vorgegeben. Diese Mindestversorgungsspannung des Elektromotors stellt sicher, dass ein Mindestflüssigkeitsvolumenstrom von der Pumpe zur Austrittsdüse gefördert wird und dieser Mindestvolumenstrom auf die Windschutzscheibe in einem Auftreffpunkt erreicht. Dabei kann es sein, dass bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten dieser Auftreffpunkt vom eigentlich vorgegebenen Treffpunkt abweicht. Gleichwohl wird dabei erreicht, dass ein sicherer Betrieb der Pumpe und ein sicheres Fördern von Scheibenwaschflüssigkeit unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird und auch im Stand des Fahrzeugs ein Reinigen der Windschutzscheibe erfolgen kann. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Mindestförderung in einem Betriebsbereich des Fahrzeugs liegt, der unterhalb von 20% bis 40% der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit oder unterhalb von 50 bis 60 km/h, also dem Betrieb des Fahrzeugs im Stadtverkehr, entspricht. In diesem Geschwindigkeitsbereich ist der Einfluss des Fahrtwinds relativ gering, so dass die Abweichungen des Auftreffpunkts vom vorgesehenen Treffpunkt auf der Windschutzscheibe innerhalb eines Toleranzbereiches liegt, so dass dennoch ein gutes Reinigen der Windschutzscheibe mittels der Scheibenwaschflüssigkeit gegeben ist.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erreicht die Versorgungsspannung des Elektromotors die Bordnetzspannung oberhalb einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, welche beispielsweise bei 90% der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit oder bei beispielsweise oberhalb von 180 km/h liegt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass ab einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit das größtmögliche Fördervolumen an Scheibenwaschflüssigkeit ausgetragen wird. Ab diesem Zeitpunkt ist es beispielsweise für die Reinigungswirkung der Scheibenwaschflüssigkeit wichtiger, dass ein großer Volumenstrom ausgetragen wird, als dass der vorgegebene Treffpunkt auf der Windschutzscheibe eingehalten wird.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird zum Konstanthalten des Treffpunkts die Versorgungsspannung des Elektromotors der Pumpe in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben. Dazu besteht zwischen Versorgungsspannung und Fahrzeuggeschwindigkeit insbesondere in einem Teilbereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten eine bijektive Zuordnungsfunktion, insbesondere eine lineare oder quadratische Zuordnungsfunktion.

Darüber hinaus ist es gemäß vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch noch möglich, die Position des Treffpunktes mittels eines durch den Fahrer bedienbaren Bedienelements zu justieren. Dies ermöglicht es zum einen, den Treffpunkt an den Wünschen des Fahrers auszurichten, und zum anderen ist der Fahrer in der Lage, Störeinflüsse, wie sie beispielsweise durch starken Seitenwind oder andere Einflüsse auftreten können, manuell zu kompensieren und somit eine gute Reinigungsleistung der Scheibenwaschanlage auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Gemäß bevorzugter Ausgestaltung wird dabei das Justieren dadurch vorgenommen, dass ein Korrekturwert in Abhängigkeit der Betätigung des Bedienelements ermittelt wird und dieser Korrekturwert auf den Wert der ermittelten Versorgungsspannung aufgeschaltet wird. Dabei kann der Betrag des Korrekturwertes nach oben hin begrenzt sein und beispielsweise maximal 30% der Differenz zwischen Mindestspannung und Bordnetznennspannung betragen. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass auch bei extremen Stellungen des Bedienelements zum einen in jedem Fall ein Fördern von Scheibenwaschflüssigkeit auf die Windschutzscheibe hin erfolgt und zum anderen der maximale Volumenstrom der Scheibenwaschflüssigkeit und der maximale Austrittsdruck von Scheibenwaschflüssigkeit aus der Austrittsdüse nicht zu einem zu frühen Zeitpunkt erreicht wird.

Es entspricht vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Versorgungsspannung des Elektromotors in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und gegebenenfalls auch in Abhängigkeit der Stellung eines Bedienelementes in einem Steuergerät ermittelt wird und das Steuergerät ein Halbleiterschaltelement, insbesondere einen Transistor ansteuert um ausgehend von der Bordnetzspannung die Versorgungsspannung der Pumpe zu erzeugen und ihr zuzuführen.

Im Übrigen ist die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine erfindungsgemäße Scheibenwaschanlage.

Die einzige Figur zeigt eine Scheibenwaschanlage 10, bei der eine Austrittsdüse 11 auf einer Motorhaube 12 des Fahrzeugs feststehend bezüglich der Windschutzscheibe 13 angeordnet ist und bei Betrieb der Scheibenwaschanlage 10 einen Flüssigkeitsstrahl 14 von Scheibenwaschflüssigkeit hin auf die Windschutzscheibe abstrahlt, wobei der Flüssigkeitsstrahl im Treffpunkt T auf der Windschutzscheibe 13 auftrifft. Hierzu wird Scheibenwaschflüssigkeit 15 aus einem Vorratsbehälter 16 von der Pumpe 17 angesaugt und über die Druckleitung 18 zur Austrittsdüse 11 hin gefördert.
Damit der Flüssigkeitsstrahl 14 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit V im Treffpunkt T auf die Windschutzscheibe 13 auftrifft, wird die Versorgungsspannung U_V der Pumpe 17 in dem Steuergerät 19 in Abhängigkeit eines zugeführten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt und durch die Transistorschaltung 20 aus der Bordnetznennspannung U_B, welche dem Steuergerät 19 zugeführt wird, erzeugt und als Versorgungsspannung für die Pumpe 17 bereitgestellt.
Darüber hinaus wird dem Steuergerät 19 noch die Stellung eines Bedienelements 21, welches durch den Fahrer betätigbar ist, zugeführt. Aufgrund der Stellung des Bedienelements 21 erfolgt ein Justieren der Position des Treffpunktes T auf der Windschutzscheibe 13, indem ein entsprechender Korrekturwert für den Wert der Versorgungsspannung U_V ermittelt wird und diese gegenüber dem rein aufgrund der Geschwindigkeit ermittelten Wert diesem Korrekturwert angepasst wird.
Wird nun ein Scheibenwaschvorgang aufgrund einer Fahreranforderung durchgeführt, so wird die Pumpe 17 lediglich mit der Versorgungsspannung U_V versorgt und ihre Förderleistung ist derart angepasst, dass der Druck in der Druckleitung 18 so reguliert ist, dass der Flüssigkeitsstrahl 14 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit im Treffpunkt T auf der Windschutzscheibe 13 auftrifft.

Claims

Scheibenwaschanlage (10) für Fahrzeuge, bei der eine von einem Elektromotor angetriebene Pumpe (17) eine Scheibenwaschflüssigkeit (15) aus einem Vorratsbehälter ansaugt und unter Druck zu einer Austrittsdüse (11) fördert, welche lagefest bezüglich einer Windschutzscheibe (13) angeordnet ist, wobei die Scheibenwaschflüssigkeit (15) in einem Treffpunkt auf die Windschutzscheibe (13) auftrifft, wobei die Förderleistung der Pumpe (17) derart in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert ist, dass der Treffpunkt unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Pumpe (17) über die Versorgungsspannung des Elektromotors gesteuert ist, und zwar derart, dass die Versorgungsspannung des Elektromotors mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt und maximal die Bordnetznennspannung erreicht.
Scheibenwaschanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindestversorgungsspannung vorgegeben ist.
Scheibenwaschanlage (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, insbesondere unterhalb von ca. 20% bis 40% der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit oder vorzugsweise unterhalb von 50 bis 60 km/h die Versorgungsspannung der Mindestversorgungsspannung entspricht.
Scheibenwaschanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, insbesondere oberhalb von ca. 90% der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit oder vorzugsweise oberhalb von 180 km/h die Versorgungsspannung der Bordnetznennspannung entspricht.
Scheibenwaschanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung wenigstens in einem Teilbereich der Fahrzeuggeschwindigkeiten in einer bijektiven Funktion, insbesondere linearen Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet ist.
Scheibenwaschanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Treffpunkts fahrerseitig mittels einem Bedienelement (21) justierbar ist.
Scheibenwaschanlage (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Justieren des Treffpunkts durch Vorgabe eines Korrekturwertes erfolgt, der auf den Wert der ermittelten Versorgungsspannung aufgeschaltet wird, wobei der Betrag des Korrekturwerts vorzugsweise nach oben begrenzt ist und höchstens ein Bruchteil von höchstens 30% der Differenz zwischen Mindestspannung und Bordnetznennspannung beträgt.
Scheibenwaschanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsspannung des Elektromotors in einem Steuergerät (19) wenigstens aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit und vorzugsweise auch aufgrund der Stellung eines Bedienelements (21) ermittelt wird.
Scheibenwaschanlage (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ein Halbleiterschaltelement, insbesondere einen Transistor, zum Erzeugen der Versorgungsspannung ausgehend von der Bordnetzspannung ansteuert.