DE19816207C2 - Scheibenwischerantrieb, insbesondere pneumatischer Antrieb für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Scheibenwischerantrieb, insbesondere einen pneumatischen Scheibenwischerantrieb für Schienenfahrzeuge mit einem Wischergehäuse sowie einem Arbeitskolben zum Antrieb des Wischerarmes, welcher zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegbar ist.

Derartige Scheibenwischerantriebe für Schienenfahrzeuge sind z. B. aus der EP-B-0 658 461 oder der PCT/FR96/01458 bekanntgeworden.

Die EP-B-0 658 461 zeigt einen pneumatischen Scheibenwischerantrieb, der einen Arbeitskolben, welcher zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegbar und in einer der Endstellungen festlegbar ist, aufweist sowie einen Steuerkolben zur Umsteuerung der Druckluftbeaufschlagung und Entlüftung des Arbeitskolben beim Erreichen der einen bzw. der anderen Endstellung und einen ersten druckluftbetätigbaren Sperrkolben zur Blockierung des Steuerkolbens in einer seiner Endstellungen.

Mittels eines Bedienventiles kann die Druckluftzufuhr zum Arbeitskolben und zum Steuerkolben beim Scheibenwischerantrieb gemäß der EP-B-0 658 461 eingeschaltet werden, so daß der zum Antrieb gehörende Wischerarm und dessen Wischerblatt zwischen zwei Endstellungen hin- und herschwingt. Auch kann mittels des Bedienungsventils zusätzlich die Druckluftzufuhr zum Sperrkolben eingeschaltet werden, so daß der Wischerarm und das Wischerblatt in einer Parkstellung stehenbleibt.

In der DE 196 25 131 A2 ist ebenfalls ein Wischerantrieb offenbart, dessen hin- und herbewegbarer Arbeitskolben von einem Umsteuerkolben gesteuert wird. Nachteilig hierbei ist der Aufwand an pneumatischen Elementen zur Einhaltung einer gewünschten Wischerfrequenz.

Aus der PCT/FR96/01458 ist bekanntgeworden, einen pneumatischen Scheibenwischerantrieb für Schienenfahrzeuge, insbesondere Hochgeschwindig­ keitsschienenfahrzeuge mit einem Winkelsensor zu versehen, um insbesondere aus der aufgenommenen Wischgeschwindigkeit auf die Wischerfrequenz der Scheibenwischervorrichtung zu schließen, so daß die Wischerfrequenz in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit mittels einer Steuervorrichtung eingestellt werden kann. Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Scheibenwischer in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit optimal zu bewegen. Dies ist notwendig, weil insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten der Einfluß der kinetischen Energie, die zur Bewegung des Scheibenwischers überwunden werden muß, stark ansteigt.

Nachteilig am Wischerantrieb der PCT/FR96/01458 ist, daß zur Bestimmung der Wischerfrequenz ein einziger Sensor, nämlich ein Drehzahlsensor, eingesetzt wird. Der Drehzahlsensor erlaubt aber nur die Erfassung von Relativbewegungen des Arbeitskolbens. Um die Wischerfrequenz aus der vom Drehzahlsensor erfaßten Relativbewegung bestimmen zu können, ist eine aufwendige Eichung desselben notwendig.

Auch ist es bei Verwendung eines Drehzahlsensors nicht möglich, die Endstellungen bzw. bestimmte Wischerpositionen exakt zu bestimmen.

Ein weiteres Problem des Winkelsensors gemäß der PCT/FR96/01458 besteht darin, daß ein derartiger Winkelsensor sehr leicht verschmutzt, was die Zuverlässigkeit sehr stark einschränkt. Auch ist bei nur einem Sensor die Redundanz des Systems nur ungenügend.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wischerantrieb zu schaffen, der die oben geschilderten Nachteile insbesondere des Antriebes gemäß der PCT/FR96/01458 vermeidet und sich durch eine größere Zuverlässigkeit sowie eine Bauweise, die eine exaktere Erfassung der Wischerfrequenz zuläßt, auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Scheibenwischerantrieb, inbesondere ein pneumatischer Antrieb für Schienenfahrzeuge mit einem Wischergehäuse, einem Arbeitskolben zum Antrieb des Wischerarmes, welcher zwischen zwei Einstellungen hin- und herbewegbar ist, mindestens zwei Sensoren aufweist, die die Stellung des Arbeitskolbens detektieren und ein Kolbenstellungssignal an eine Wischerelektronik übermitteln.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung von mindestens zwei Sensoren wird zum einen die Redundanz des Systems stark erhöht, zum andern ermöglicht eine derartige Anordnung die Absolutlage des Arbeitskolbens, d. h. die Kolbenstellung zu detektieren.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Sensoren beidseits einer Welle, die einen oder auch mehrere Wischerarme trägt, angeordnet.

Um eine Verschmutzung zu verhindern, werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Sensoren innerhalb des Wischergehäuses angeordnet.

Ein besonders stabiles Signal erhält man, wenn die Kolbenstellungssignale Impulssignale sind, die beim Erreichen der jeweiligen Endstellung des Arbeitskolbens an die Wischerelektronik übermittelt werden.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die derart bestimmte Impulsfolge zeitlich aufgenommen wird, beispielsweise dadurch, daß sie in einem Speicher der Wischerelektronik abgelegt wird und aus der zeitlichen Signalfolge die Ist- Wischerfrequenz bestimmt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wischerelektronik eine Regeleinrichtung umfaßt, die den Wischerantrieb in Abhängigkeit von der Ist-Wischerfrequenz derart ansteuert, daß eine vorgegebene Soll- Wischerfrequenz erreicht wird.

Als Stellglied, zur Beeinflussung der Wischerfrequenz, können beispielsweise in der Druckluftzufuhrleitung zum pneumatischen Scheibenwischerantrieb eingebrachte Ventile angesteuert werden oder ein Steuerkolben, wie beispielsweise aus der EP-B-0 658 461 bekannt.

In einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Wischerantrieb in Abhängigkeit von bestimmten Befehlen, die entweder dem Antrieb vom Bedienpersonal vorgegeben werden oder aufgrund von Umwelteinflüssen, die von weiteren Sensoren detektiert werden, angesteuert bzw. geregelt werden.

Als Steuerbefehle kämen der Befehl zum Abstellen des Wischerantriebes sowie der Befehl für einen Intervallbetrieb des Wischerantriebes, der vorzugsweise vom Bedienpersonal vorgegeben wird, in Betracht. Auch könnte bei Betätigung der Scheibenwaschanlage ein Befehl zum automatischen Wischen der Scheibe an die Wischerantriebselektronik übermittelt werden.

In einer besonderen Ausgestaltung ist vorgesehen, mittels von am Fahrzeug angebrachten weiteren Sensoren beispielsweise einsetzenden Regen bzw. die Regenintensität sowie die Fahrgeschwindigkeit zu detektieren. In Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bzw. der Regenintensität kann mit Hilfe eines vorgegebenen Regel- bzw. Steueralgorithmus die Wischerfrequenz den jeweiligen detektierten Umweltbedingungen angepaßt werden.

Bei Unterschreiten einer gewissen Fahrgeschwindigkeit kann beispielsweise vorgesehen sein, daß von einer kontinuierlichen Bewischung der Scheibe auf Intervallbetrieb umgestellt wird.

Die erfindungsgemäßen Sensoren ermöglichen aber nicht nur eine wie oben dargestellte Steuerung des Scheibenwischers, sie können auch dafür verwendet werden, Fehler und Toleranzabweichungen im Antrieb zu detektieren und die Hydraulik bzw. Pneumatik des Antriebes zu überwachen. Ebenso ist eine Überwachung des Befolgens bzw. Nichtbefolgens von von der Wischerelektronik an den Wischerantrieb übermittelten Steuerbefehle mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung möglich.

Ein weiterer Vorteil der Ausgestaltung gemäß der Erfindung mit mindestens zwei Sensoren liegt darin, daß bei gleichbleibender Anordnung der Sensoren und Gestaltung des Gehäuses der Wischerantrieb für unterschiedlich große Wischfelder mit geringem Aufwand angepaßt werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, den Arbeitskolben zum Antrieb des Wischers zweiteilig auszubilden, und zwar mit einem Kolbeninnenteil und einem Kolbenhemd. Die unterschiedlich großen Wischfelder können dann auf sehr einfache Art und Weise durch Wechseln der Kolbenhemden bzw. Einbau des Kolbenhemdes mit der entsprechenden Länge eingestellt werden. Im Gegensatz zur PCT/FR96/01458 ist es nicht notwendig, die Sensoren zu tauschen bzw. eine neue Eichung des Sensors vorzunehmen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen pneumatischen Scheibenwischerantrieb mit zwei Sensoren zur Detektierung der Kolbenstellung des Arbeitskolbens;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Wischervorrichtung gemäß der Erfindung, die an eine Wischerelektronik angeschlossen ist;

Fig. 3 eine von den Sensoren aufgenommene Impulsfolge, die von der Wischervorrichtung an die Wischerelektronik übermittelt wird.

Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße pneumatische Scheibenwischerantrieb insbesondere für Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeuge weist ein Gehäuse 1 sowie mindestens einen Arbeitskolben 3 auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform können zwei zum Arbeitskolben 3 koaxiale Sperrkolben vorgesehen sein.

Der Arbeitskolben 3 ist in einer Bohrung 9 axial beweglich und weist zwei kol­ benförmige Enden 10a sowie 10b auf. In der Mitte des Arbeitskolbens 3 ist derselbe als Zahnstange 12 ausgebildet. Mit der Zahnstange 12 kämmt ein Zahnsegment 14, welches auf einer Welle 16 befestigt ist. Die Welle 16 erstreckt sich quer zum Arbeitskolben 3 und ist im Gehäuse 1 drehbar gelagert. An dem in der Zeichnung nicht sichtbaren inneren und aus dem Gehäuse herausragenden Ende der Welle 16 wird ein in vorliegender Zeichnung nicht dargestellter Wischerarm befestigt, welcher am freien Ende ein ebenfalls nicht dargestelltes Wischerblatt trägt. Der Wischerarm kann als Parallelogrammgestänge ausgebildet sein.

Der Arbeitskolben 3 ist in vorliegender Ausführungsform mehrteilig ausgeführt. Die Kolbenenden 10a und 10b werden von Kolbenhemden 20, 18 ausgebildet, die über eine Verbindung mit dem mittigen Stück des Arbeitskolbens 3, der die Zahnstänge trägt, über eine Verbindung 22, 24, beispielsweise eine Schraubverbindung, verbunden.

Die Kolbenhemden 18, 20 können durch Lösen der Verbindung 22, 24 sehr leicht getauscht werden. Durch Tausch der Kolbenhemden 18, 20 können bei sonst gleichbleibender Anordnung des Arbeitskolbens 3 sowie des Gehäuses 1 der Wischerantrieb für unterschiedlich große Wischfelder mit sehr geringem Aufwand angepaßt werden.

Erfindungsgemäß weist die Wischvorrichtung gemäß Fig. 1 zwei Sensoren 30, 32 auf, die detektieren, wenn eines der Kolbenhemden 22 bzw. 24 die Endstellung 34 bzw. 36 erreicht.

Wie aus dem konstruktiven Aufbau der Wischervorrichtung gemäß Fig. 1 deutlich zu erkennen ist, ist eine Änderung der Sensorik bzw. eine Eichung der Sensoren 30, 32 bei Wechsel des Kolbenhemdes 18 bzw. 20 zur Anpassung des Wischerantriebes an unterschiedlich große Wischfelder nicht notwendig.

Die Sensoren 30 bzw. 32 können als Kontaktsensoren oder kontaktlose Sensoren, beispielsweise optische oder induktive Sensoren, ausgestaltet sein. Um die Bewegung eines jeden Kolbenhemdes bzw. Kolbens in seine Endstellung detektieren zu können, ist es erforderlich, daß - wie in Fig. 1 dargestellt - die Sensoren einander gegenüberliegend beidseitig der Arbeitskolbenantriebsachse angeordnet sind.

Der Arbeitskolben wird betätigt durch Zuführen und Abführen von Druckluft in bzw. aus den Arbeitsräumen 40, 42 des jeweiligen Kolbens. Die Arbeitsräume 40, 42 der Kolben sind mittels Dichtungen 44, 46 gegenüber dem Mittelteil des Arbeitskolbens mit Zahnstange 12 sowie dem Raum, in dem die Sensoren 30, 32 angeordnet sind, abgedichtet.

Durch entsprechende Zu- und Abfuhr von Luft aus den Räumen 40, 42 kann die Wischfrequenz des Scheibenwischers gesteuert werden bzw. der Scheibenwischer in gewünschte Stellungen bewegt werden.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Wischerantriebes 100, der zwei Sensoren 30, 32 zur Erfassung der Kolbenstellung des Wischerantriebes umfaßt in einem Blockschaltbild, aus dem die Verschaltung mit der erfindungsgemäßen Wischerelektronik 102 hervorgeht.

Von den Sensoren 30, 32 wird ein Steuersignal über die Steuerleitungen 104, 106 an die Wischerelektronik 102 übermittelt. In der Wischerelektronik werden aus den Steuersignalen beispielsweise die aktuelle Kolbenstellung und damit die aktuelle Wischerarm- bzw. Wischerblattstellung und/oder die aktuelle Ist-Wischerfrequenz bestimmt. Weist diese von einem vorgegebenen Sollwert ab, so werden über Leitungen 108, 100 eines oder mehrere Stellglieder 112 angesteuert, die durch entsprechende Druckluftzufuhr die Wischerfrequenz des Wischerantriebes 100 regeln.

Als Stellglieder 112 können in die pneumatische Zufuhrleitung zu den Kolben des Antriebes eingebrachte Druckluftregelventile vorgesehen sein.

Die Vorgabe des Sollwertes kann durch Eingabe des Triebfahrzeugführers erfolgen oder aufgrund von Signalen weiterer Sensoren.

Beispielhaft hierfür sind in dem in Fig. 2 dargestellten Blockschaltbild ein Fahrgeschwindigkeitssensor 120 und ein Regenintensitätssensor 122 dargestellt.

Abhängig vom Fahrgeschwindigkeitssignal des Sensors 120 bzw. der Regenintensität, wie sie von Sensor 122 ermittelt wird, wird die vorgegebene Sollwert-Wischfrequenz eingestellt und bei Abweichungen der mittels der Sensoren ermittelten Ist- Wischfrequenz über die Wischerelektronik 102 der vorgegebene Wert eingestellt.

Fig. 3 zeigt ein mögliches Signal, das als Steuersignal von den Sensoren 30, 32 über Leitungen 104, 106 an die Wischerelektronik 102 übermittelt wird und die Bestimmung der Wischerfrequenz zuläßt. Gemäß Fig. 3 handelt es sich dabei um ein zeitliches Spannungsimpulssignal, ebenso wäre ein zeitliches Stromimpulssignal möglich. Erreicht das Kolbenhemd die linksseitige Endstellung 34, so wird ein Spannungsimpuls 200 des rechten Sensors 32 auf der Steuerleitung 104 ausgegeben. Erreicht der Arbeitskolben 3 die linksseitige Endstellung 36, so wird von Sensor 30 ein Spannungssignal 202 an die Wischerelektronik 102 übermittelt.

Wird die zeitliche Abfolge der Impulse 200 bzw. 202 in der Wischerelektronik 102 abgespeichert und ausgewertet, so läßt sich aus deren Verlauf die tatsächliche Wischerfrequenz aus der Periodendauer T bestimmen.

Impulssignale als Steuersignale für die Wischerelektronik haben insbesondere den Vorteil einer geringen Störanfälligkeit und können auf einfache Art und Weise, beispielsweise mittels eines Zählers bzw. einer Zählschaltung ausgewertet werden.

Mit der Erfindung wird erstmals eine Wischervorrichtung angegeben, die es ermöglicht, auf zuverlässige Art und Weise die Wischerfrequenz zu bestimmen und die Ausführung von Befehlen zu überwachen. Insbesondere können bei Veränderungen des Wischfeldes die Wischervorrichtungen hierauf ohne große Änderungen oder Eichungen der entsprechenden Sensorik eingestellt werden.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

3

Arbeitskolben

9

Bohrung

10

a,

10

bKolbenförmige Enden

12

Zahnstange

14

Zahnsegment

16

Welle

18

,

20

Kolbenhemden

22

,

24

Schraubverbindungen

30

,

32

Sensoren

34

,

36

Endstellungen

40

,

42

Arbeitsräume

44

,

46

Dichtungen

100

Wischerantrieb

102

Wischerelektronik

104

,

106

Steuerleitungen

108

,

110

Leitungen

112

Stellglied

120

Fahrgeschwindigkeitssensor

122

Regenintensitätssensor

200

,

202

Spannungsimpulse

Claims (8)

1. Scheibenwischerantrieb, insbesondere pneumatischer Antrieb für Schienenfahrzeuge mit

• 1. einem Wischergehäuse (1);
• 2. einem Arbeitskolben (3) zum Antrieb des Wischerarmes, welcher zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegbar ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Scheibenwischerantrieb mindestens zwei Sensoren (30, 32) aufweist, die die Stellung des Arbeitskolbens (3) detektieren und ein Kolbenstellungssignal an eine Wischerelektronik (102) übermitteln.

2. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (30, 32) beidseitig einer Welle (16) angeordnet sind.

3. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren im Wischergehäuse (1) angeordnet sind.

4. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischerantrieb weitere Sensoren (120, 122) zur Ermittlung einer oder mehrerer der nachfolgenden Größen:

• 1. einsetzender Regen
• 2. Regenintensität
• 3. Fahrgeschwindigkeit

und/oder Befehle umfaßt:

• 1. Befehl zum Abstellen des Wischerantriebes
• 2. Befehl für einen Intervallbetrieb
• 3. Befehl zum automatischen Wischen der Scheibe nach deren Reinigung.

5. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenstellungssignal ein Impulssignal ist, das nach Erreichen der jeweiligen Endstellung des Arbeitskolbens an die Wischerelektronik übermittelt wird.

6. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolge zeitlich aufgenommen und hieraus die Ist-Wischerfrequenz bestimmt wird.

7. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wischerelektronik eine Regeleinrichtung umfaßt, die den Wischerantrieb in Abhängigkeit von der Ist-Wischerfrequenz derart ansteuert, daß eine vorgegebene Soll-Wischerfrequenz erreicht wird.

8. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Wischerfrequenz in Abhängigkeit von der Regenintensität und/oder Fahrgeschwindigkeit vorgegeben wird.