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Die
Erfindung betrifft eine Wischvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Eine
solche Wischvorrichtung ist z.B. aus der
DE 32 08 121 bekannt, die einen drehrichtungsumkehrbaren
elektrischen Motor aufweist, an dessen Abtriebswelle starr mindestens
ein Wischerarm angeordnet ist. Dem Motor ist ein Motorregelkreis
zugeordnet, der einen Positionsregler aufweist, der eine Stellgröße für den Motorschaltkreis
erzeugt, wobei einerseits die Drehlage der Motor-Abtriebswelle als Regelgröße und andererseits
ein vorgebbarer Ablauf der Wischerbewegung als zeitabhängige Führungsgröße dem Positionsregler
zugeführt
wird. Zur Erfassung der Regelgröße ist mit
der Motor-Abtriebswelle ein Drehgeber starr gekoppelt, der die Ist-Stellung der
Abtriebswelle als elektrische Größe ausgibt,
wobei der Drehgeber beispielsweise als Potentiometer ausgebildet
ist. Zur Erzeugung der Führungsgröße ist ein
Funktionsgenerator vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Sollwert-Eingang
des Positionsreglers verbunden ist. Am Ausgang des Funktionsgenerators tritt
eine periodische Ausgangsanpassung auf, deren Spannungsverlauf eine
Funktion der Zeit ist. Zur Realisierung von Stufen unterschiedlicher
Wischgeschwindigkeiten wird der Funktionsgenerator mit einer einstellbaren
Taktfrequenz angesteuert, was mittels eines spannungsgesteuerten
Oszillators erreicht wird. Soll der Wischwinkel verändert werden,
so muß die
vom Drehgeber abgegebene Spannung entsprechend nachgeführt werden.
Bei einer Ausbildung als Potentiometer erfolgt dies über eine
Erhöhung
bzw. Erniedrigung einer zugeordneten Gleichspannungsquelle, so daß der dem
Funktionsgenerator vorgegebene Momentanwert entsprechend eher oder
später erreicht
wird, was eine Verkleinerung bzw. Vergrößerung des Wischwinkels zur
Folge hat.
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Aus
der
DE 29 44 224 ist
eine Steueranordnung für
eine Wischeranlage für
Kraftfahrzeuge bekannt, mit einem elektrischen Wischermotor, einer vom
Wischermotor gesteuerten Endlagenschaltvorrichtung und einer Stufenschaltung
zur Festlegung verschiedener Wischgeschwindigkeiten und einer Intervall-Wischschaltung,
bei der der Wischermotor für eine
Höchstdrehzahl
ausgelegt ist, bei einer niedrigen Drehzahl und im Intervall-Betrieb
der Wischermotor im Impulsbetrieb mittels einer von einem Taktgenerator
mit entsprechendem Tastverhältnis
gesteuerten Torschaltung über
eine Endstufe einstellbar ist und bei der Höchstdrehzahl die Endstufe direkt ansteuerbar
ist. Weiter wird dort vorgeschlagen, eine Blockierschutzvorrichtung
für den
Wischermotor vorzusehen, welche beim Überschreiten eines vorgegebenen
Motorstromes die Endstufe zunächst
abschaltet, ohne mittels einer Bremsschaltung den Wischermotor gänzlich stillzulegen.
Anschließend
wird dann mittels eines Taktgebers in regelmäßigen Zeitabständen durch
erneutes kurzzeitiges Einschalten der Endstufe das Fortbestehen
der Blockierung überprüft. Hierdurch
wird eine Stromersparnis im Blockierfall erreicht. Der Wischermotor
erhält
außerdem ein
besseres Losreißverhalten
im Blockierfall durch die Impulsschaltung sowie ein höheres Losreißmoment
im Blockierbetrieb, da die auftretende Erwärmung geringer und somit die
Verluste im Motor niedriger sind. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist,
daß diese
insgesamt sehr aufwendig ist. Des weiteren ist das stetige Wiederanschalten
bei festgefrorenem Wischer nicht ausreichend, da die Blockierung aufgrund
der Vereisung nicht entfällt.
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In
der
DE 41 04 565 C2 wird
eine Wischervorrichtung mit reversiblen Wischermotor, mit einem Motortreiberschaltkreis
zum Antreiben des Wischermotors und mit einem Positionssensor zum
Anzeigen einer ersten und einer zweiten Wendeposition vorgeschlagen,
die einen verbesserten Wischvorgang bei winterlichen Wetterbedingungen
ermöglichen
soll. Diese Wischervorrichtung ist zusätzlich mit einer Überstromerfassungseinrichtung
zum Erfassen eines durch den Wischermotor fließenden Überstroms ausgestattet. Wird
ein Überstrom
für ein
vorgegebenes Zeitintervall erfasst, so wird die Drehrichtung des Motors
geändert.
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine Wischvorrichtung
zu schaffen, mittels derer einfach und zuverlässig ein festgefrorener oder
anderweitig mit einer zu wischenden Scheibe verhafteter Wischer
gelöst
werden kann.
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Die
Lösung
des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs
1. Durch die Erfassung der Stromaufnahme des Elektromotors, die
mit einem Schwellwert verglichen wird und der automatischen Umkehr
der Drehrichtung des Elektromotors bei Überschreitung des Schwellwertes wird
einerseits die Überlastung
des Elektromotors bei einer Blockierung des Wischers vermieden und
andererseits durch die kontinuierliche Hin- und Herbewegung der
Abtriebswelle der Wischer losgerüttelt. Des
weiteren bedarf es nur geringförmiger
schaltungstechnischer Modifikationen der bekannten Vorrichtung,
so daß sich die
Wischvorrichtung sehr kostengünstig
realisieren läßt. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert: Die
einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Wischvorrichtung.
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Die
Wischervorrichtung 1 umfaßt einen Funktionsgenerator 2,
einen Positionsregler 3, einen Verstärker 4, einen Elektromotor 5 mit
einer Abtriebswelle 6, an der starr ein Wischerarm 7 eines
nicht dargestellten Wischers gekoppelt ist und einen Detektor 8 zur
Erfassung der Position der Abtriebswelle 6.
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Im
Wischbetrieb wird mittels des Funktionsgenerators 2 ein
Sollbetriebsverlauf dem Positionsregler 3 beispielsweise
in Form einer sinusförmigen Spannung
zugeführt.
Der Positionsregler 3 erzeugt eine vorzeichenbehaftete
Differenzgröße zwischen dem
Sollbetriebsverlauf und einem vom Detektor 8 erfaßten Istverlauf
der Abtriebswelle 6. Sei nun angenommen, daß das Ausgangssignal
des Detektors 8 zu Beginn Null ist, so erzeugt der Positionsregler 3 mit
steigendem sinusförmigen
Sollbetriebsverlauf ein positives Differenzsignal, das durch den
Verstärker 4 vorzeichengerecht
verstärkt
und dem Elektromotor 5 als Steuergröße zugeführt wird, wobei die Drehrichtung
des Elektromotors 5 bzw. dessen Abtriebswelle 6 vom
Vorzeichen der Steuergröße abhängig ist.
Die positive Steuergröße bewirkt
eine Drehung der Abtriebswelle 6 in eine bestimmte Richtung,
wobei der Wischerarm 7 entsprechend ausgelenkt wird. Die Drehung
der Abtriebswelle 6 wird vom Detektor 8 erfaßt. Vorzugsweise
ist der Detektor 8 derart ausgebildet, daß dieser
eine Positionsänderung
direkt in ein elektrisches Signal wandelt. Dazu kann dieser beispielsweise
als Potentiometer ausgebildet sein, das derart mit der Abtriebswelle 6 verbunden
ist, daß eine Positionsänderung
den Widerstandswert verändert, so
daß bei
konstantem Strom die abfallende Spannung über dem Potentiometer ein Maß für die Position
der Abtriebswelle 6 ist. Alternativ kann der Detektor 8 als
Hall-Generator ausgebildet sein. Dabei wird ausgenutzt, daß eine Normalkomponente
eines magnetischen Feldes in einem stromdurchflossenem Halbleiterbauelement
eine Querspannung bewirkt, die zur Größe der Normalkomponente proportional ist.
Durch Anordnung eines Permanentmagneten auf der Abtriebswelle 6 verändert dieser
bei Drehung der Abtriebswelle 6 seine Position zu dem ortsfest
angeordneten Halbleiterplättchen,
so daß sich
auch die wirksame Normalkomponente und damit die Hallspannung verändert. Prinzipiell
kann auch der Magnet bzw. die das magnetische Feld hervorrufende Vorrichtung
ortsfest angeordnet werden und das Halbleiterplättchen mit der Abtriebswelle 6 verbunden
werden. Das Ausgangssignal des Detektors 8 erhöht sich
und folgt dem Sollverlauf solange, bis das Maximum des Sollverlaufs
bei T/4 erreicht ist. Mit abnehmendem Sollverlauf ist nun das Ausgangssignal des
Detektors 8 größer und
das Vorzeichen am Ausgang des Positionsreglers 3 wechselt,
was auch einen Wechsel der Drehrichtung der Abtriebswelle 6 und
somit des Wischerarms 7 zur Folge hat. Zur Variation des
Wischwinkels kann beispielsweise die Ausgangsspannung des Detektors 8 verstärkt werden,
was eine Reduzierung zur Folge hätte,
da bereits eine geringere Drehung der Abtriebswelle 6 die maximale
Kompensationsspannung für
den Sollverlauf bewirken würde.
Ebenso könnte
auch die Amplitude des Sollbetriebsverlaufs verändert werden. Die Geschwindigkeit
des Wischvorgangs kann durch Variation der Frequenz des Sollbetriebsverlaufs
erfolgen.
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Zwischen
dem Verstärker 4 und
dem Elektromotor 5 ist eine Einrichtung 9 zur
Erfassung der Stromaufnahme angeordnet, die beispielsweise als Ampere-Meter
ausgebildet ist. Die erfaßte
Stromaufnahme wird einem Komparator 10 zugeführt und
mit einem vorgebbaren Schwellwert für die Stromaufnahme verglichen.
Der Ausgang des Komparators 10 ist mit einem Eingang des
Positionsreglers 3 verbunden. Ist nun beispielsweise der
Wischer an der zu wischenden Scheibe festgefroren und die Wischvorrichtung 1 wird
aktiviert, so versucht der Elektromotor 5 die Abtriebswelle 6 entsprechend
dem vom Funktionsgenerator 2 vorgegebenen Sollverlauf zu
drehen. Da der Wischer aber festgefroren ist, zieht der Elektromotor 5 verstärkt Strom
vom Verstärker 4,
um die Abtriebswelle 6 mit einem höheren Moment zu beaufschlagen.
Dabei könnte
der Elektromotor 5 im Extremfall soviel Strom ziehen, daß dessen
Wicklungen zerstört
werden, weshalb Elektromotoren üblicherweise
eine Lastsicherung aufweisen, die bei Überlast den Motor abschalten.
Hier nun wird der vom Elektromotor 5 gezogene Strom im
Komparator 10 mit einem Schwellwert verglichen, der knapp
unterhalb der Überlast
ausgelegt ist. Bei Überschreitung
des Schwellwertes wird ein Steuersignal vom Komparator 10 erzeugt,
das eine Umkehr der Drehrichtung des Elektromotors 5 bewirkt,
also der möglichen Überlastung
des Elektromotors 5 entgegenwirkt. Dies kann beispielsweise
durch eine Vorzeichenumkehr des Ausgangssignals des Positionsreglers 3 erreicht
werden. Alternativ könnte
der Komparator 10 auch auf den Funktionsgenerator 2 einwirken,
so daß dieser
einen für
eine Umkehr der Drehrichtung entsprechenden Sollverlauf an den Positionsregler 3 abgibt.
Der Elektromotor 5 versucht nun die Abtriebswelle entsprechend
dem neuen Sollverlauf in die umgekehrte Richtung zu drehen und zwar
solange, bis die Stromaufnahme des Elekromotors 5 erneut
den Schwellwert überschreitet,
worauf erneut die Drehrichtung umgekehrt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich
solange, bis der Wischer von der Abtriebswelle in die gewünschten
Sollpositionen bewegbar ist. Durch das ständige Umschalten der Drehrichtung, bei
der der Wischer gar nicht oder kaum bewegt wird, wird dieser in
Vibration versetzt. Als Ergebnis davon wird der Wischer von der
Scheibe losgerüttelt
und normal entsprechend dem Sollverlauf bewegt.