DE2523111A1

DE2523111A1 - Selbsttaetiges steuergeraet fuer die scheibenwischer oder deren ersatzeinrichtungen von fahrzeugen, insbesondere kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2523111A1
Application number: DE19752523111
Authority: DE
Inventors: Wilfried Von Der Ohe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-24
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1976-12-02

Description

Selbsttätiges Steuergerät für die Scheibenwischer oder deren Erseinrich@rngen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfabrzeuge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Scheibenwischer von Krafthabrzeugen oder dern Ersatzeinrichtungen selbsttätig ein- und wieder auszuschalten und die Wischfrequenz dem jeweiligen Feuchtigkeitsanfall optimal anzupassen.
Ursprünglich konnten elektrisch betriebene Scheibenwischer für Kraftfabrzeuge nur mit einer vom Hersteller bestimmten Wischgeschwindigkeit und - frequenz betrieben werden. Eine Verbesserung kam durch Zweigeschwindigkeitsscheibenwischer.
Aber auch die werden den Anforderungen des praktischen Betriebs nicht gerecht, da der Wasseranfall stark unterschiedlich ist. Er schwankt von allmählicher Beuetzung durch Nebel bis zu totaler überschwemmung bei Wolkenbrüchen so stark, daß Wischfrequenzen von 0,05 bis 2 Perioden pro Sekunde wünschenswert sind. Um den Forderungen der Kraftfahrer nach mehr Komfort und Sicherheit gerecht zu werden, brachte die Industrie Scheibenwischer-Intervallschalter, über die auch alle gewünschten Wischfrequenzen kontinuierlich oder in Stufen wählbar einzustellen sind.
Es hat sich jedoch im praktischen Betrieb mit verschiedenen Intervallschaltern gezeigt, daß auch diese Lösungen nicht voll befriedigend und somit verbesserungsbedürftig sind.
Der Fahrer, dem ein Intervallschalter in seinem Krafthahrzu zur Verfügung steht, ist naturgemäß geneigt, nun auch immer die optimale Wischhrequenz einzustellen, um einerseits nicht doch wieder durch Wasser auf der Windschutzscheibe behindert zu sein und anderersel'ts die Wischer nicht zu häufig und somit trockenlaufen zu lassen. Da sich der Feuchtigkeitsanfall nun aber sehr oft ändert, ist der Fahrer gezwungen, die Wischfrequonz häufig zu ändern, was veri Verkehrsgeschehen ablenkt und zu um unkonzentrierter Fahrweise führen kann.
Im folgenden Teil wird eine Erfindung beschrieben, die den praktischen Bedürfnissen eines Kraftfahrers genau gerecht wird. Sie beruht auf dem Gedanken, die momentane Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe zu messen und danach die Scheibenwischer zu steuern.
Erfindungsgemäß verändert ein Feuchtigkeitsfühler (Fig. 2) im Wirkungsbereich der Scheibenwischer bei Befeuchtung seine elektrischen Eigenschaften und schaltet durch den veränderten Strom die Scheibenwischer ci, die auch das Wasser auf dem Fühler abwischen, so daß er die Trockeneigenschaften wieder annimmt und den Stromkreis des Scheibenwischermotors unterbricht.
Der Fühler ist flächenartig ausgebildet und bedeckt nur einen kleinen Teil der Windschutzscheibe. Die kleine Fläche dient als Testfläche für den Befeuchtungsgrad der gesamten Windschutzscheibe. Man kann mit ausreichender Genauigekit von der Regentropfendichte einer 6 cm² großen Fläche auf die mittlere Regentropfendichte der gesamten Windschutzscheibe schließen. Wenn sich auf der 6 cm² großen Testfläche drei Regentropfen befinden, ist die Sicht des Kraftfahrers behindert. Dann muß der Fühler ein entsprechendes, verwertbares Signal liefern.
Bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung besteht der Fühler aus vorzugsweise kammartigen Elektroden, bei denen die einzelnen Zinken ohne direkte Berührung ineinandergreifen.
Per Ab stand zwischen den einzelnen Zinken gegenpoliger Elektroden und die Breite der einzelnen Zinken sind so klein gewählt, daß auch ein kleiner auftreffender Regen- oder l1autropfen immer zwei gegenpolige Zinken berühren muß. Bei dieser Anordnung verandern sich nun durch Befeuchtung mehrere elektrische Größen, die zur Steuerung herangezogen werden können.
Sie gliedern sich in zwei Gruppen.
1. Gruppe a) Galvanische Elektrizität entsteht (nur bei zwei verschiedenen Metallen) b) Ohmscher Widerstand wird kleiner durch Befeuchtung des Isolators.
?. Gruppe (Fühler als Kondensator betrieben; Austausch des Dielektrikums Luft gegen Wasser) a) Dielektrische Verluste werden größer; Güte wird schlechter b) Kapazität wird entschieden größer (Epsilon Luft = 1, Wasser = 81) Die Gruppe a ist nur nutzbar, wenn zwischen dem Fühler und dem nachfolgenden Steuergerät eine galvanisch leitende Verbindung besteht. Da das Steuergerät möglichst im trockenen Innenraum des Fahrezeugs angebracht wird, müßten also Zuleitungen über den Scheibenrand hinaus in den Innenraum oder Durchbrüche durch die Scheibe hindurch bestehen. Beides ist unpraktisch und für den nachträglichen Einbau eines Gerätes nicht günstig.
Die Gruppe 2 bietet die Möglichkeit, das Signal durch die unbeschädigte Windschutzscheibe hindurch zu übermitteln, Der flächenhaft auf die Windschutzscheibe aufgebrachte Fühler (1) (Fig. 1) bildet dabei einen Kondensator mit einem Dielektrikum aus Glas und Luft im trockenen Zustand. Luft hat ein Epsilon von 1, Glas von ca. 10. Wird nun das Dielektrikum Luft gegen Wasser mit einem Epsilon von 81 durch auffallenden Regen ausgetauscht, so verändert sich die Kapazität des Fühlers stark.
Erfindungsgemäß wird diese Kapazitätsänderung zur Verstimmung eines Schwingkreises ausgenutzt, der wiederum Bestandteil eines Wechselspannungsgenerators (4) (Fig. 1) ist und sich vorzugsweise an der Inneneseite der Windschutzscheibe befindet Die Übertragung der Kapazitätsänderung des Fühlers von der Außenseite durch die Scheibe hindurch zum Steuergerät an der Innenseite der Scheibe geschieht über zwei Koppelelemente (2) und (3), die durch sich gegenüberliegende Metallfolien beiderseits der Windschutzscheibe gebildet sind, Die Koppelelemente arbeiten wie auch der Fühler nach dem Kondensatorprinzip. Es ist also eine Serienschaltung aus drei Kondensatoren gebildet. Sie besteht aus der Fühlerkapazität (1) und den Koppelelementen (2) und (3). Die resultierende Gesamtkapazität bildet zusammen mit der Trimmerkapazität (13) die wesentliche Schwingkreiskapazität des Wechselspannungsgenerators (4). Aus Gründen der Verstimmungssteilheit ist es vorteilhaft, die Kapazität der Koppelelemente (2) und (3) größer als die Fühlerkapazität (1 zu dimensionieren. Dieses ist möglich, da die Koppelelemente bei einer Fläche von 4 ; 4 cm schon 50 pF aufweisen und eine realistische Fühlerkapazität bei 20 pF liegt. Mit dem Trimmen (13) läßt sich der Einfluß verschiedener Windschutzscheibenstärken auf die Koppelelementkapazität und demit auch auf die Gesamtkapazität der Serienschaltung ausgleichen und der Generator auf die Sollfrequenz bringen.
Die beschriebene Verstimmung des Generators durch den befeuchteten Fühler wird nun in einem an den Generator angeschlossenen Flankendemodulator (5), der aus der Funktechnit bekannt ist, in eine Gleichspannungsänderung umgesetzt.
Ein im Signalverlauf folgender Integrator (6) sorgt dafür, daß sehr kurze Impulse, wie sie bein Überstreichen des Fühlers durch die feuchten Wischerblätter entstehen könyien, keine Wirkung haben, andererseits sorgt er aber auch für ausreichend lange Wischphasen. Die folgende, ehenfalls aus der Funktechnik bekannte Schmitt-Trigerschaltung (7) verwandelt allmählich ansteigende oder abfallende Signale in Sprungfunktionen, so daß die im weiteren Signalverlauf folgende Leistungsstufe (8) vor Überlastung geschützt ist und der davon gespeiste Wischermotor (9) nicht schleppend anläuft oder schleppende zum Stillstand kommt.
Bei Befeuchtung des Fühlers tritt nicht nur eine Vergrößerung der Kapazität über das größere Epsilon ein. Es werden auch die dielektrischen Verluste des Kondensators größer. Dies gilt besonders, wenn das auftreffende Wasser verunreinigt ist, z. B. durch Streusalz. Es tritt dann also naben der Verstimmung auch eine Bedämpfung des Generators ein. Dies hat eine besondere Wahl des Flankendemodulator-Arbeitspunktes (15) zur Folge. Der Arbeitspunkt, d. h. die Frequenzlage des Generators bei trockenem Fühler, muß auf der niederfrequenten Flanke des Demodulatorschwingkreises zwischen dem Maximum und der Schmitt-Trigger-Schaltschwelle (16) liegen. Ein Arbeitspunkt auf der hochfrequenten Flanke hat den Nachteil, daß sich die Wirkung der Verstimmung und der Dämpfung an der Demodulatorflanke gerade ausgelichen kann und somit trotz Befeuchtung des Fühlers kein Schaltvorgang entsteht.
Das beschriebene Scheibenwischersteuergrät läßt sich in idealer Weise mit einem bekannten Steuergerät für die Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung (einem Dämmerungsschalter) elektrisch und auch in räumlicher Anordnung kombinieren, zumal beide Geräte die gemeinsame Aufgabe haben, nämlich: Gute Sicht zu garantieren.
Der bekannte Dämmerungsschalter (10) für die Kraftfahrzeugaußenbeleuchtung (11) benötigt bekannterweise bei Nebel- oder Regeneinwirkung zuzüglich zum momentanen Lichtwert ein zweiten Signal, welches Aufschluß über den Feuchtigkeitswert der Luft gibt, um wunschgemäß zu reagieren. Dieses zweite Signal kann bei der beschriebenen Erfindung vorteilhaft in der Signalfolgen hinter dem Integrator (6) bezogen und dem Dämmerungsschalter (10) zur Anhebung seiner Schaltschwellen zugeführt werden. Einen weiteren Vorteil bietet der Einsatz eines zweiten Integrators (12) mit einer so großen Zeitkonstante, daß die Schwellenanhebung auch während der Pause zwischen zwei Wischphasen voll erhalten bleibt. Dabei kann die Schwellenwerschiebung auch über die Hysterese des Dämmerungsschalters hinaus angeßoben werden. Ohne den zweiten Integrator würde ein sehr starkes Verschieben der Schaltschwellen des Dämmerungsschalters zu einem Flattern der Beleuchtung mit der Frequenz der Wischphasen führen.
Die räumliche Kombination, also das Unterbringen beider Geräte in einem Gehäuse ist vorteilhaft, da beide Fühler, also auch der Lichtfühler (14) für die Steuerung des Dämmerungsschalters vorteilhaft an der Windschutzscheibe anzubringen sind. Das kombinierte Steuergerät kann also bei Anwendung des modernen Standes der Halbleitertechnik ein Kleines vollelektronisches Gerät ohne mechanische Relais sein welches mittels Saugnäpfen oder anderen Klebeeinrichtungen hinter der Windschutzscheibe angebracht ist. Ein besonders unauffällinger Platz ist der Raum zwischen dem Innerückspiegel und der Windschutzscheibe.
Die Koppelelemente an der Windschutzscheibe zum Feuchtigkeitsfühler und der Feuchtigkeitsfühler selbst können nach der Art eines Abziehbildes einfach auf die Scheibe aufgekleb werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. 1. elbsttätIes Steuergerät für die Scheibenwischer oder eren Ersatzeinrichtungen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Befeuchtung ausgesetzten Seite der Scheibe mindestens ein Feuchtigkeitsfühler vorgesehen ist, der zur Steuerung der Scheibenwischer oder deren Ersaztzeinrichtung, wie z. B. einer Scheibenheizung dient.

2. Steuergerät nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsfühler zwei Elektroden enthält, zwischen denen bei Befeuchtung der Scheibe ein elektrischer Strom fließt, der die Scheibenwischer oder derin Ersstzeinrichtungen steuert.

3. Steuergerät nach anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden voneinander isolierte, dünne flächenhaft aufgebrachte Leiterbahnen sind.

4. Steuergerät nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen spiralförmig ineninander verschlugen sind.

5. Steuergerät nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen kammartig ineinandergreifen.

6. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsfühler nur einen kleinen Teil der Scheibe ausfüllt, aber im Wirkungsbereich der Scheibenwischer oder deren Ersatzeinrichtungen liegt.

7. Steuergerät nach einen der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen der Feuchtigkeit fühlers über den Scheibenrand hinaus in einen trockenen Bereich geführt sind, in dem ein für die Signalverarbeitung erforderliches Gerät angeordnet ist.

8. Steuergerät nach einem der Ansprüche l bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß- bei einem Fahrzeug, bei dem das zur Signalverarbeitung erforderliche Gerät im Fahrgastraum angeordnet ist.

9. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal vom Feuchtigkeitsfühler durch Löcher in der Windschutzscheibe nitt els Leitern in den Fahrgastraum geführt ist

10. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Feuchtig keitswertes der elektrische Widerstand des Feuchtigkeitsfühlers gemessen wird.

11. Steuergerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlerelektroden aus verschiedenen Metallen bestehen und zur Feststellung des Feuchtigkeitswertes die galvanische Elektrizität gemessen wird.

12c Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß ### zur Feststellung des Feuchtigkeitswertes die kapazitive Änderung des Feuchtigkeitsfühlers gemessen wird.

13. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung des Feuchtig.-keitswertes die dielektrischen Verluste des Feuchtigkeitsfühlers gemessen werden.

14. Steuergerät nach Anspruch 1 bis 9 und 12 und. 13 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal vom Feucht-igkeitsfühler elektromagnetisch durch die Scheibe hindurch mittels Spulen, die sich einander gegenüber an der Innen und Außenseite angeordnet sind, in den Fahrgastraum gelangt.

15. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 und 13 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal vom Feucht.igkeitsfühler elektrostatisch durch die Scheibe hindurch mittels flächenartiger Elektroden, die sich einander gegenüber an der Innen- und Außenseite der Scheibe angeordnet sind, in den Fahrgastraum geführt ist.

16. Steuergerät nach einen der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingkreis aus der Kapazität der Koppelglieder (2) und (3) und der Kapazität des Feuchtigkeitsfühlers (1) mit einer Induktivität gebildet ist, dessen Verstimmung und/oder Dämpfung zur Steuerung der Scheibenwischer oder deren Ersatzeinrichtung ausgenutzt ist.

17. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 16 dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis Bestandteil eines Wechselspannungsgenerators (4) ist, dessen Frequenz und/oder Amplitudenänderung durch Befeuchtung des Fühlers zur Steuerung der Scheibenwischer oder deren Ersazteinrichtung ausgenutzt ist.

18. Steuergerät nach einsm der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 17 dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine Frequenzabstimmöglichkeit, z. B. einen Trimmer (13) aufweist, über den die bei unterschiedlicher Windschutzscheibenstärke unterschiedliche Gesamtkapazität der Kondensatoren (1), (2) und (3) ausgeglichen ist

19. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 18 dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzänderung bei Befeuchtung des Fühlers mittels eines Flankendemodulators (5) in eine Gleichspannungsänderung umgesetzt ist.

20, Steuergerät nach einem aber Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 19 dadurch gekennzelchnet£, daß die Frequenz des Generators bel trockenem FiiSler auf die niederfrequente Flanke des Flankendemodulators (5) fällt.

21. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmitt-Trigger (7) im Signalweg auch bei allmählicher Veränderung des Befeuch-tungsgrades- des Fühlers für ein sprungartiges Schaltverhalten sorgt und damit, auch die im Signalweg folgende Leistungsstufe (8) vor Überlastung schützt.

22. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, daß im Signalweg ein Integrator vorhanden ist, der eInen Impuls, e er bei nur kurzzeitig auftretender Befeuchtung, z. B. beim Überstreichen des Fühlers durch die feuchten Scheibenwischerblätter entsteht unwirksam macht und der bei einmal überschrittener Ein schaltschwelle des Schmitt-Triggers für eine in jedem Falle zeitlich ausreichende Wischphas e sorgt.

23. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltschwellen eines an sich bekannten Dämmerungsschalters (10) für die Außenbeleuch tung von Kraftfahrzeugen durch den feuchtigkeitsabhängigen Verstimmungsgrad des Generators (4) verschoben sind.

24. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 23 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal zum Verschieben der Schaltschwell en des Dämmerungsschalters an einer in der Signalfolge hinter dem Flankendemodulator (5) liegenden Stelle abgenommen wird.

25. steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 12 bis 24 dadurch gekennzeichnet, daß im Signalweg zur Verschiebung der Schaltschwellen ein Integrator mit einer großen Entladezeitkonstante wirksam ist, der die Schaltschwellenverschiebung auch währen der Pausen zwischen den einzelnen Wischphasen aufrecht erhält.

26. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 25 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät für die Scheibenwischer und der Dämmerungsschalter für die Außenbeleuchtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

27. ßteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 26 dadurch gekennzeichnet, daß der flächenartige Fühler (1) und/oder die Koppelelemente (2) und (3) nach der Art eines Abziehbildes auf die Windschutzscheibe geklebt sind.

28. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 27 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät an der Windschutzscheibe durch Klebemittel oder Gummisauger haftet.

2 . Steuergerät nach einen der Ansprüche 1 bis 28 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät in dem Raum zwischen dem Innenrückspiegel und der Windschutzscheibe angebracht ist.

7)0. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 29 dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät und mindestens eine Düse der Scheibenwaschanlage so zueinander angeordnet sind, daß der Wasserstrahl der Düse den Feuchtigkeitsfühle trifft.

31. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 30 außer 9,10 u.1 dadurch gekennzeichnet, daß der Fotofühler (14) zwischen den Koppelelementen (2) und (3) angeordnet ist.