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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Scheibenwischeranlagen
für Fahrzeuge,
und im Besonderen eine Scheibenwischeranlage für Fahrzeuge, die besonders
dafür geeignet
ist, die Eisbildung auf der Windschutzscheibe des Fahrzeugs zu vermindern.
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Eisbildung
auf Fahrzeugscheiben in kalten Umgebungen ist weitläufig bekannt
und eine problematische Erscheinung. Eis kann sich auf den Fahrzeugscheiben
bilden, wenn Schnee eine beheizte Scheibenoberfläche berührt (die beispielsweise durch
aktive Defrosterelemente oder eine Wärmequelle innerhalb des Fahrzeugs
erwärmt
wird), schmilzt und bei sich abkühlender
Scheibenoberfläche
(z.B. nachdem alle aktiven Defrosterelemente und innere Wärmequellen
nicht länger
zugeschaltet sind) gefriert. Eisbildung behindert nicht nur die
Sicht, sondern sie kann auch automatische Scheibenwischer an ihrer
Stelle einfrieren oder einfach ihre Wirksamkeit vermindern. Vorrichtungen,
die beim Entfernen von Schnee und Eis unterstützen, sind weitläufig bekannt
und können
beispielsweise die Form von in eine Fahrzeugscheibe eingebetteten
leitenden Elementen oder Heizstreifen annehmen. Vorrichtungen dieser
Art sind allgemein als Defroster bekannt und arbeiten durch Erhöhen der
Temperatur der eingebetteten leitenden Streifen, um die Scheibe
zu erwärmen,
wodurch Eisbildung verhindert und jegliches Eis, das sich bereits
gebildet hat, geschmolzen wird. Leider kann es sein, dass derartige
Defrosteranlagen eine unerwünscht
lange Zeit benötigen,
um das Eis genug zu schmelzen und somit für eine angemessene Sicht zu
sorgen, insbesondere dann, wenn eine große Menge Eis vorhanden ist
und/oder die Umgebungstemperatur niedrig ist. Darüber hinaus
ist es aufgrund von Beschränkungen
der Fahrzeugbatterie praktisch nicht durchführbar, die Defrosteranlage
zu betreiben, wenn der Motor des Fahrzeugs nicht läuft.
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Ebenso
weitläufig
bekannt und Gegenstand zahlreicher Patente sind Scheibenwischeranlagen für Fahrzeuge.
Derartige Anlagen wenden mindestens ein Wischelement an, das typischerweise
ein Blatt aufweist, das mit einer Fahrzeugscheibe in Kontakt steht.
Ein Motor treibt das Wischelement über einen Teil der Scheibenoberfläche hinweg
an, um jeglichen angesammelten Schnee oder Regen physikalisch zu
entfernen, wodurch geholfen wird, die Sicht für den Fahrer aufrechtzuerhalten.
Derartige Anlagen helfen auch, die oben beschriebene Eisbildung
zu minimieren, indem Schnee weggewischt wird, bevor er schmilzt.
Es ist jedoch häufig
wieder aufgrund von Beschränkungen
durch die Fahrzeugbatterie praktisch nicht durchführbar, derartige
Wischeranlagen nach einem Abschalten der Zündung zu betreiben (z.B. wenn
ein Fahrzeug geparkt ist). Darüber
hinaus sind Wischanlagen von der oben beschriebenen Art relativ
unwirksam, um Eis zu entfernen, nachdem es sich gebildet hat, und
sie können,
wie es zuvor erwähnt
wurde, an ihrer Stelle anfrieren.
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Es
ist übliche
Praxis, ein manuelles Reinigungswerkzeug zu verwenden, um Eis und
Schnee zu entfernen. Derartige Werkzeuge sind allgemein bekannt
und können
einen Griff, ein erstes Ende mit einer scharfkantigen Fläche, die
aus einem harten Material besteht, um Eis von der Scheibe abzukratzen,
und ein zweites Ende mit einer scharfkantigen Fläche aus einem weichen Material
zum Entfernen von Feuchtigkeit (z.B. einen Wischgummi) umfassen. Obwohl
derartige Werkzeuge vernünftig
funktionieren, benötigt
ihr Gebrauch Zeit und Energie. Derartige Werkzeuge sind auch nicht
in der Lage, Eis von Wischerblättern
in beträchtlichem
Umfang zu entfernen. Obwohl dieses letztere Problem gelindert worden
ist, indem Wischer mit integralen Heizelementen versehen wurden
oder indem Fahr zeuge mit einer oder mehreren Fluidfreigabedüsen, die
an einer Motorhaube des Fahrzeugs oder innerhalb einer Wischerblattanordnung
angeordnet sind, versehen wurden, können derartige Anlagen relativ
komplex und teuer einzusetzen sein.
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Es
ist somit festzustellen, dass es wünschenswert wäre, eine
verbesserte Anlage zur Minimierung der Ansammlung von Eis und Schnee
auf Fahrzeugscheiben bereitzustellen, die relativ kostengünstig einzusetzen
und einfach zu benutzen ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Wischanlage zur Verwendung an einer
Fahrzeugscheibe vorgesehen, umfassend eine Scheibenwischeranordnung,
die in der Nähe
der Scheibe angeordnet ist, einen ersten Sensor zum Detektieren
des Vorhandenseins von Feuchtigkeit auf der Scheibe und einen zweiten
Sensor zum Detektieren, ob das Fahrzeug ferngestartet worden ist.
Ein Controller ist mit der Wischeranordnung und dem ersten und dem zweiten
Sensor gekoppelt und gibt die Wischeranordnung frei, wenn das Fahrzeug
ferngestartet worden ist und Feuchtigkeit auf der Scheibe vorhanden ist.
Die Wischanlage umfasst auch einen dritten Sensor zum Detektieren
des Vorhandenseins von Feuchtigkeit auf der Scheibe, einen vierten
Sensor zum Detektieren eines Abschaltens eines Fahrzeugs und einen
fünften
Sensor zum Erfassen der Temperatur der Scheibe. Der Controller ist
mit einem jeden von dem dritten, vierten und fünften Sensor gekoppelt und
gibt die Wischeranordnung frei, wenn das Fahrzeug für kürzer als
eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschaltet worden ist, die Temperatur
der Scheibe einen Temperaturschwellenwert übersteigt und Feuchtigkeit
auf dem Fenster detektiert wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben; in diesen ist:
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1 ein
Blockdiagramm einer Scheibenwischanlage eines Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
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2 ein
Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens, das zur Verwendung in Verbindung
mit der in 1 gezeigten Wischanlage geeignet
ist.
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Die
folgende ausführliche
Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und
soll ihren Umfang, ihre Anwendbarkeit oder Ausgestaltung in keinster
Weise einschränken.
Vielmehr liefert die folgende Beschreibung eine zweckmäßige Darstellung
für den
Einsatz beispielhafter Ausführungsformen
der Erfindung. An den beschriebenen Ausführungsformen können verschiedene Änderungen
in der Funktion und Anordnung der hierin beschriebenen Elemente
vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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1 ist
ein Blockdiagramm einer Scheibenwischanlage 10 eines Fahrzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Wischanlage 10 umfasst einen Prozessor oder
Controller 22 zum Steuern einer Wischvorrichtung mit mindestens
einem Motor 26 und einem Wischelement 28. Wie
es zu sehen ist, ist der Prozessor 22 mit einem ersten
Ausgang versehen, der mit einem Eingang des Wischermotors 26 gekoppelt
ist, um die Übertragung
von Wischsignalen oder Befehlen dorthin zu ermöglichen, und einem zweiten
Ausgang, der mit einem Speicher 20 für die Übertragung von Daten dorthin
gekoppelt ist. Der Prozessor 22 ist auch mit mehreren Eingängen versehen,
die jeweils mit Ausgängen
von separaten Datenquellen gekoppelt sind. Diese Datenquellen umfassen
eine Benutzereingabeschnittstelle 24, einen Speicher 20,
einen Feuchtigkeitssensor 12, einen Zündungssensor 14, einen
Fernstartsensor 16, einen Scheibentempera tursensor 18 und
einen Umgebungstemperatursensor 29. Der Feuchtigkeitssensor 12 detektiert
das Vorhandensein von Feuchtigkeit (z.B. Wassertröpfchen)
an der Außenseite
einer Fahrzeugscheibe, und der Zündungssensor 14 detektiert
das Starten und Stoppen eines Fahrzeugmotors. Der Fernstartsensor 16 detektiert
den Empfang eines Fernstartsignals, das beispielsweise durch einen
drahtlosen elektronischen Schlüssel
(keyfob) 30 ausgestrahlt wird, und der Scheibentemperatursensor 18 überwacht
die Temperatur der Fahrzeugscheibe. Der Umgebungstemperatursensor 29 überwacht die
Außenlufttemperatur.
Wie es nachstehend umfassender erläutert wird, benutzt der Prozessor 22 Daten,
die von den Sensoren 12, 14, 16, 18 und 29 geliefert
werden, um festzustellen, ob ein Wischbefehl zu dem Motor 26 übertragen
werden sollte, der wiederum das Wischerelement 28 antreibt.
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Sensoren,
die in der Lage sind, auf einer Scheibenoberfläche vorhandene Feuchtigkeit
zu detektieren (z.B. Feuchtigkeitssensor 12) sind in der Technik
allgemein bekannt. Eine bekannte Art von Feuchtigkeitssensor wendet
mehrere benachbarte Paare leitender Streifen an, die mit einem Stromdetektor
gekoppelt und in einer Scheibenoberfläche eingebettet sind. Ein Prozessor überwacht
den Stromdetektor, um die Anzahl von Paaren von leitenden Streifen,
die mit Feuchtigkeitstropfen in Kontakt stehen, zu bestimmen, und
berechnet daraus die relative Nässe
der Scheibenoberfläche.
Ein anderer bekannter Feuchtigkeitssensor, der allgemein als optoelektronischer
Regensensor bezeichnet wird, wendet optische Sensoren an, um Lichtbedingungen
zu bestimmen, aus denen der Grad an Oberflächennässe berechnet werden kann.
Es ist festzustellen, dass der Feuchtigkeitssensor 12 jede
dieser Formen oder irgendeine andere Form, die zum Detektieren des Vorhandenseins
von Feuchtigkeit auf einer Außenoberfläche einer
Scheibe geeignet ist, annehmen kann.
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Der
Speicher 20 speichert einen Satz von vorbestimmten Bedingungen,
die den Verarbeitungsweg bestimmen, der von dem Prozessor 22 genommen
wird, und schließlich
bestimmen, ob der Prozessor 22 einen Wischbefehl an den
Wischermotor 26 abgibt oder nicht. Beispielsweise kann
der Speicher 20 vorbestimmte Zeit- oder Temperaturschwellenwerte
speichern. Der Zeitschwellenwert stellt eine endliche Zeitdauer
dar, während
der der Prozessor 22 den Wischermotor 26 aktivieren
kann, nachdem der Zündungssensor 14 erfasst,
dass das Fahrzeug nicht länger
läuft.
Wenn beispielsweise der Zeitschwellenwert fünf Minuten beträgt, könnte das
Wischen im Anschluss an das Abschalten der Zündung über eine Zeitdauer von fünf Minuten
andauern, wenn andere, nachstehend beschriebene Bedingungen erfüllt sind.
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Zusätzlich zu
einem Zeitschwellenwert kann der Speicher 20 einen Temperaturschwellenwert speichern,
die eine Temperatur darstellt, unter der der Wischermotor 26 nach
dem Abschalten der Zündung
nicht freigegeben wird. Insbesondere dann, wenn der Scheibentemperatursensor 18 angibt,
dass die Scheibentemperatur niedriger oder gleich dem Temperaturschwellenwert
ist, wird der Prozessor 22 den Wischermotor 26 nicht
aktivieren. Es ist bevorzugt, dass der Temperaturschwellenwert annähernd gleich
der Gefriertemperatur von Wasser ist. Auf diese Weise kann die Wischsteuerungsanlage 10 die Eisbildung
verringern, indem sie den Wischermotor 26 und somit das
Wischerelement 28 anweist, Schnee wegzuwischen, wenn die
Scheibenoberfläche
warm genug ist, um Schnee zu schmelzen, wohingegen Energie eingespart
wird, indem kein Wischen befohlen wird, wenn die Scheibenoberfläche zu kalt
ist, um Schnee zu schmelzen. Die Wischsteuerungsanlage 10 ist
somit derart ausgebildet, dass sie Schnee und Wasser im Wesentlichen
wegwischt, bevor sie auf der Fahrzeugscheibe gefrieren.
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Zusätzlich kann
der Speicher 20 einen Umgebungstemperatur-Schwellenwert
speichern, der eine Temperatur darstellt, über der der Wischermotor 26 nach
dem Abschalten der Zündung
oder einer Fernstartaktivierung nicht freigegeben wird. Insbesondere
wenn der Lufttemperatursensor 29 anzeigt, dass die Lufttemperatur
höher oder
gleich dem Umgebungstemperatur-Schwellenwert ist, wird der Prozessor 22 den
Wischermotor 26 nicht aktivieren. Es ist bevorzugt, dass
der Temperaturschwellenwert annähernd
gleich oder etwas höher
als die Gefriertemperatur von Wasser ist (z.B. 7°C (45°F)). Auf diese Weise muss die
Wischsteuerungsanlage 10 nicht arbeiten, wenn es eine geringe
Wahrscheinlichkeit von Eisbildung gibt.
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Eine
Benutzereingabeeinrichtung 24 kann irgendeine Form annehmen,
die geeignet ist, um es einem Bediener zu ermöglichen, die gewünschten Auswahldaten
zu liefern. Beispielsweise kann die Benutzereingabeeinrichtung 24 einfach
eine einzige Eingabeeinrichtung (z.B. einen Knopf der Schalter) zum
Aktivieren der erfindungsgemäßen Wischanlage umfassen.
Alternativ kann die Benutzereingabeeinrichtung 24 eine
zusätzliche
Eingabeeinrichtung zum Empfangen von Bedienerauswahldaten hinsichtlich der
Wischergeschwindigkeit oder zusätzlicher
Funktionen (z.B. hörbare
oder sichtbare bevorstehende Wischalarme) umfassen. Falls es erwünscht ist,
kann die Benutzereingabeeinrichtung 24 auch von einem Insassen
des Fahrzeugs benutzt werden, um bevorzugte Zeit- und/oder Temperaturschwellenwerte
auszuwählen.
In diesem Fall würde
der Prozessor 22 bewirken, dass der geänderte Zeit- und/oder der Temperaturschwellenwert
in dem Speicher 20 gespeichert wird.
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2 ist
ein Flussdiagramm des Verfahrens, das von der in 1 gezeigten
erfindungsgemäßen Scheibenwischanlage 10 ausgeführt wird.
Das Verfahren beginnt bei START 32. Die Schritte 34, 44 und 46 hängen von Benutzerauswahldaten
ab, die von der Benutzereingabeeinrichtung 24 (1)
empfangen werden, und die Schritte 36, 38 und 42 hängen von
Daten ab, die von Fernstartsensor 16 (1), Zündungssensor 14 (1)
bzw. Feuchtigkeitssensor 12 (1) empfangen
werden. Die Schritte 37 und 40 hängen von
Daten ab, die von dem Scheibentemperatursensor 18 (1)
empfangen werden, und Schritt 33 hängt von Daten ab, die von dem
Umgebungstemperatursensor 29 (1) empfangen werden.
Die Schritte 38 und 40 hängen weiter jeweils von dem
Zeitschwellenwert (der durch den Buchstaben X dargestellt ist) und
dem Temperaturschwellenwert, der durch den Buchstaben Y dargestellt
ist), die oben beschrieben sind, ab. Die Schritte 33 und 37 hängen weiter
jeweils von den durch die Buchstaben Q und Z dargestellten Temperaturschwellenwerten ab.
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Das
erfindungsgemäße Wischverfahren kann
mit einer Bestimmung beginnen, dass die Umgebungstemperatur unter
dem Schwellenwert Q liegt, wie es bei 33 gezeigt ist, und
einer Bestimmung, dass die Wischeinrichtung freigegeben ist, wie
es bei 34 gezeigt ist. Der Benutzer kann die Anlage mittels einer
Benutzereingabeeinrichtung 24 (1) freigeben,
die einen zweckgebundenen Schalter, ein Menüsystem oder irgendeinen anderen
Mechanismus innerhalb einer multifunktionalen Anzeige- und Steuerungsvorrichtung
umfassen kann. Alternativ kann das Fahrzeug derart ausgestaltet
sein, dass die Wischeinrichtung immer freigegeben ist.
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Wenn
die Wischeinrichtung gesperrt ist, bleibt die Wischanlage in einem
Ruhezustand. Wenn jedoch die Wischeinrichtung freigegeben ist, überwacht
der Prozessor 22 den Ausgang des Fernstartsensors 16,
um festzustellen, ob das Fahrzeug gestartet worden ist (z.B. fern
mittels eines drahtlosen elektronischen Schlüssels 30), wie es
bei 36 gezeigt ist. Wenn das Fahrzeug gestartet worden
ist, fragt der Prozessor 22 den Feuchtigkeitssensor 12 (1)
ab, um zu festzustellen, ob Feuchtigkeit auf der Scheibe vorhanden
ist, wie es bei 42 gezeigt ist. Das Fehlen von Feuchtigkeit
auf der Scheibe wird dazu führen,
dass die Wischfunktion im Ruhezustand bleibt. Wenn jedoch Feuchtigkeit
auf der Scheibe detektiert wird und wenn die Scheibentemperatur über einem
Temperaturschwellenwert Z liegt, wie es bei 37 gezeigt
ist, wird eine Wischphase (die die Verarbeitungsschritte 44, 46 und 48 umfasst)
beginnen, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
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In
die Wischphase kann mittels eines zweiten Weges in 2 eingetreten
werden. Das heißt, wenn
bei 36 kein Fahrzeugstart detektiert wird, überwacht
der Prozessor 22 den Zündungssensor 14 und ein
internes Zeitglied, um festzustellen, ob die Zündung länger als eine vorbestimmte
Zeitdauer X (die in Speicher 20 – 1 gespeichert
ist) ausgeschaltet worden ist, wie es bei 38 gezeigt ist.
Wenn die Zeitdauer (z.B. fünf
Minuten) verstrichen ist, bleibt die Wischfunktion im Ruhezustand.
Auf diese Weise kann die Anlage eine Ansammlung von Schnee während kurzer
Parkzeiträume
verhindern, ohne ständig aktiv
zu bleiben. Da es ein Ziel ist, das Gefrieren von Niederschlag und
geschmolzenem Schnee auf der Fahrzeugscheibe zu verhindern, sollte
der Zeitraum X vorzugsweise länger
als die Zeit sein, die es dauert, bis die Scheibe eine Gefriertemperatur
erreicht.
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Wenn
die verstrichene Zeit (t) kürzer
oder gleich dem Schwellenwert X der verstrichenen Zeit ist, überwacht
der Prozessor 22 den Temperatursensor 18 (1),
um festzustellen, ob die Scheibentemperatur höher ist als ein Temperaturschwellenwert
Y (z.B. Einfrieren), der in dem Speicher 20 gespeichert
ist, wie es bei 40 gezeigt ist. Wenn die Temperatur der
Scheibe unter dem Gefrierpunkt liegt, wird angenommen, dass der
angesammelte Schnee nicht schmelzen und später gefrieren wird. Somit ist in
diesem besonderen Fall kein Wischen notwendig. Wenn jedoch die Scheibentem peratur
(t) höher
ist als der Schwellenwert (z.B. t > Y),
sucht der Prozessor 22 nach Feuchtigkeit auf der Scheibe,
wie es zuvor beschrieben wurde.
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Zusammengefasst
kann die Wischphase gemäß den Schritten 44, 46 und 48 über zwei
Wege erreicht werden. Der erste wird genommen, wenn die Anlage freigegeben
wird, das Fahrzeug gestartet wird, die Umgebungstemperatur unter
einem Schwellenwert liegt, Feuchtigkeit auf der Scheibe vorhanden
ist und die Scheibe über
einer Temperatur liegt (d.h. Schritte 33, 34, 36, 37 und 42).
Der zweite wird in einem vorbestimmten Zeitraum nach einem Zündzyklus
genommen, wenn die Temperatur der Scheibe einen Schwellenwert (z.B.
Einfrieren) übersteigt,
die Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert (z.B. Einfrieren)
liegt und Feuchtigkeit auf der Scheibe vorhanden ist (d.h. Schritte 33, 34, 36, 38, 40 und 42).
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Vor
der Wischphase werden über
eine Benutzereingabeeinrichtung 24 Benutzerauswahldaten geliefert
(1). Insbesondere kann der Benutzer eine gewünschte Wischgeschwindigkeit
wählen
und verschiedene Zusatzeinrichtungen aktivieren (z.B. sichtbare,
hörbare
und/oder fühlbare
Alarme) (Schritte 44 und 46). Diese Benutzerauswahldaten
sind in dem Speicher 20 gespeichert und werden während der
Wischphase wieder aufgerufen (d.h. Verarbeitungsschritte 44 und 46).
Somit fragt der Prozessor 22 während einer derartigen Wischphase
den Speicher 20 im Hinblick auf die vom Benutzer ausgewählte Wischgeschwindigkeit
und die vom Benutzer betätigten
Zusatzeinrichtungen ab und gibt dem Wischermotor 26 dementsprechend
Signale. Das tatsächliche
Wischen beginnt (d.h. Schritt 48), wenn der Wischermotor 26 von
dem Prozessor 22 einen Wischbefehl erhält und den Wischer 28 über die
Fahrzeugscheibe hinweg antreibt.
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Es
ist somit festzustellen, dass eine verbesserte Anlage zum Minimieren
der Bildung von Eis und Schnee auf einer Fahrzeugscheibe bereitgestellt worden
ist, die relativ kostengünstig
einzusetzen und einfach zu verwenden ist.
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Eine
Wischanlage zur Verwendung an einer Fahrzeugscheibe umfasst eine
Scheibenwischeranordnung, die in der Nähe der Scheibe angeordnet ist, einen
ersten Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins von Feuchtigkeit
auf der Scheibe und einen zweiten Sensor zum Detektieren, ob das
Fahrzeug ferngestartet worden ist. Ein Controller ist mit der Wischeranordnung
und mit dem ersten und zweiten Sensor gekoppelt und gibt die Wischeranordnung frei,
wenn das Fahrzeug ferngestartet worden ist und Feuchtigkeit auf
der Scheibe vorhanden ist. Die Wischanlage umfasst auch einen dritten
Sensor zum Detektieren des Vorhandenseins von Feuchtigkeit auf der
Scheibe und einen vierten Sensor zum Detektieren eines Abschaltens
des Fahrzeugs sowie einen fünften
Sensor zum Erfassen der Temperatur der Scheibe. Der Controller ist
mit einem jedem von dem dritten, vierten und fünften Sensor gekoppelt und
gibt die Wischeranordnung frei, wenn das Fahrzeug kürzer als
eine vorbestimmte Zeitdauer abgeschaltet worden ist, die Temperatur
der Scheibe einen Temperaturschwellenwert übersteigt und Feuchtigkeit
auf der Scheibe detektiert wird.