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Steuervorrichtung zur Betätigung von Scheibenspül- und Wischer-
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vorrichtungen Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Betätigung
von Scheibenspülvorrichtungen in Fahrzeugen.
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Zur Reinigung der für die Sichtverhältnisse wichtigen Scheiben von
Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, sind in diesen Scheibenspülvorrichtungen
und Scheibenwischer vorgesehen. Die Steuerung von Scheibenspüler und -wischer erfolgt
mittels in Reichweite des Fahrers angeordneten Bedienungselementen. Bei fortschrittlichen
Fahrzeugen ist die Steuerung der Scheibenwischer mit derjenigen des Scheibenspülers
derart gekoppelt, daß bei Betätigung des Spülers automatisch die Wischer für eine
vorbestimmte Zeit eingeschaltet werden, die ausreicht, um die Scheibe nach Beendigung
des Spülvorganges trocken zu wischen.
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Bei der Lenkung eines Fahrzeugs treten häufig Situationen auf, in
denen der Fahrer mehrere Bedienungsvorgänge gleichzeitig oder fast gleichzeitig
ausführen muß. Beim Uberholen eines langsameren Fahrzeugs muß der Fahrer neben dem
Lenkrad beispielweise den Fahrtrichtungsanzeiger betätigen und u. U. das Getriebe
in einen niedrigeren Gang schalten. Wenn bei schlechter Witterung dietWindschutzscheibe
von den vorausfahrenden oder von entgegenkommenden Fahrzeugen verschmutzt wird,
so muß zusätzlich auch noch der Wascherschalter mehrmals betätigt werden, um gute
Sichtverhältnisse in dieser kritischen Fahrsituation zu gewährleisten. Dies ist
aber häufig nicht möglich, weil die Aufmerksamkeit des Fahrers von der Bewältigung
der Verkehrssituation und der Lenkung des Fahrzeugs voll beansprucht wird. Zu der
bereits
kritischen Verkehrssituation kommen daher noch schlechte Sichtverhältnisse hinzu.
Dadurch wird das Unfallrisiko beträchtlich erhöht.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung zur Betätigung
von Scheibenspülvorrichtung und Scheibenwischer zu schaffen, bei der die Erregung
von Scheibenspülvorrichtung und Scheibenwischer nach einem an die Erfordernisse
der Verkehrssituation anpaßbaren Programm erfolgt und bei der das Programm aurcn
einmalige Betätigung eines Bedienungselements gewählt und ausgelöst werden kann.
Damit jedes Fahrzeug mit möglichst niedrigem Kostenaufwand mit der Steuervorrichtung
ausgerüstet werden kann, soll die Steuervorrichbung so ausgebildet sein, daß möglichst
wenige elektrische Anschlüsse erforderlich sind, die sich ohne Eingriff in die elektrische
Anlage des Fahrzeugs herstellen lassen. Insbesondere soll es möglich werden, eine
herkömmliche Steuervorrichtung, bei der zu jeder Erregung der Spülvorrichtung das
diesem zugeordnete Betätigungselement bedient werden muß, bei der jedoch die Scheibenwischer
automatisch für eine vorbestimmte Zeit mit eingeschaltet werden, auf einfache Weise
mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, bei der die Erregung von Scheibenspüler
und Scheibenwischer nach einem vorgewählten Programm erfolgt, zu kombinieren oder
durch diese zu ersetzen. Ferner soll aus Sicherheitsgründen gewshrleistet sein,
aaß bei einem eventuellen Fehler in der Steuervorrichtung die Scheibenspülvorrichtung
bei Betätigung des zugeordneten Bedienungselements trotzdem erregt wird.
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Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist in den
Patentansprüchen angegeben.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. EÜ zeigen Fig. 1 ein
Schaltbl]d eines Auführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung Fig.
2 ein Schaltbild eines weiteren Austührungsbeispiels der erfindungsaemäßen Steuervorrichtung;
und Fig. 3a - 3c Beispiele für die mit der erfindungsgemäßen Steuervorricntung realisierbaren
Programme.
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Die in Fig. 1 gezeigte Steuervorrichtung besitzt drei Anschlüsse
A, B, C, von denen der Anschluß A mit dem Pluspol der Spannungsquelle eines Fahrzeugs
und der Anschluß C mit dem Minuspol der Spannungsquelle verbunden ist. Eine Spülvorrichtung
P, beispielsweise eine elektrische Wascherpumpe, ist zwischen die Anschlüsse A und
B geschaltet. Ein Bedienungselement T, beispielsweise ein Taster, ist zwischen die
Anschlüsse B und C geschaltet.
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Die Steuervorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Ladeschal.
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tung mit den Wiaerständen R1, R2 , R3 , den Kondensatoren C1 , C2,
und den Dioden D1 und D3, einem aus Transistoren T1 und T2 gebildeten Stromverstärker,
einem aus den Transistoren T3 und T4 gebildeten astabilen Multivibrator und einem
von diesem gesteuerten Relaisschalter Rel. Der Schalter Rel ist als Umschalter ausgebildet,
der in seiner Ruhestellung eine mit dem Anschluß B verbundene Steuerleitung St mit
einem Programmsteueranschluß P und in seiner Erregungstellung mit dem Anschluß C
verbindet.
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Die Kondensatoren C1 und C2 werden beim Schließen des Tasters T über
den Widerstand R2 bzw. die Diode Df negativ aufgeladen, und die negative Ladung
wird dem pnp- Transistor T1 über den Widerstand R3 als Steuerspannung zugeführt.
Der Kollektor des Transistors T1 ist mit einem Widerstand R9 belastet. An den Kollektor
des Transistors T1 ist ferner ein Widerstand R4 angeschlossen, über den der als
Emitterfolger geschaltete Transistor T2 erregt wird. Der Emitter des npn- Transistors
T2 ist mit dem Emitter des pnp- Transistors T3 verbunden. Der Transistor Tß steuert
an seinem Kollektor über eine Diode D4 den Schalter Rel. Die Kondensatoren C3 und
C4 sowie die Widerstände R6 und Rg bestimmen in wohlbekannter Weise den zeitlichen
Ablauf der Schaltzustände des aus den Transistoren T3 und T4 gebildeten astabilen
Multivibrators. Ein Widerstand R7 ist mit dem Kollektor des Transistors T4 verbunden
und dient als Lastwiderstand.
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Ein zwischen den Anschluß A und den Anschluß Pgeschnateter Widerstand
R1 und eine den Widerstand R2 überbrückende Diode D1 sind vorgesehen, um den Kondensator
C1 in der Ruhestellung des Schalters Rel zu entladen. Der Widerstand R2 ist wesentlich
größer als der Widerstand R1, so daß der Kondensator C1 wesentlich schneller entladen
als aufgeladen wird. Die Diode D3 verhindert, daß bei einer Entladung des Kondensators
C1 auch der Kondensator C2 entladen wird.
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Eine Diode D2 ist zwischen Anschluß B und die Basis des Transistors
T2 geschaltet. Diese Diode D2 ist so gepolt, daß sie in der Ruhestellung des Schalters
Rel bei Betätigung des Tasters T eine Erregung des Transistors T2 verhindert.
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Im folgenden goll die Arbeitsweise der Steuerschaltung beschrieben
werden.
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Solange wie der Taster T nicht betätigt wird, sind die Transistoren
T1, , T2 und Tf stromlos. Der Schalter Rel befindet sich daher in seine Ruhestellung.
Bei Betätigung des Tasters T wird die Spülvorrichtung mit dem Anschluß C verbunden,
80 daß sie erregt wird. Gleichzeitig wird über die Steuerleitung St, den Anschluß
P, den Widerstand R2 und die Diode D3 der Kondensator C2 aufgeladen, welcher sich
über den Widerstand R3 über die Basis- Emitterstrecke des Transistors T1 entlädt.
Solange wie der Taster T betätigt ist, wird jedoch eine Erregung des Transistors
T2 über die Diode D2 verhindert. Beim Öffnen des Tasters T wird auch T2 leitend,
und der aus den Transistoren T3 und T4 gebildete Multivibrator beginnt zu schwingen.
Dabei wird der Schalter Rel jedesmal dann erregt, wenn der Transistor T3 leitend
ist. Der astabile Multivibrator schwingt solange, bis die Ladung des Kondensators
C2 nicht mehr ausreicht, um den Transistor T3 über die Transistoren T2 und T1 leitend
zu steuern. Während der Entladung des Kondensators C2 ist der Transistor T1 zunächst
bis in die Sättigung gesteuer Bei fortschreitender Entladung des Kondensators C2
steigt jedoch die Spannung zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors
T1 an, so daß der Emitter des Transistors T3 eine niedrigere positive Betriebsspannung
erhält. Dadurch verkürzt sich die Erregungsdauer des Schalters Rel und somit auch
diejenige der Scheibenspülvorrichtung P.
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Je nach Betätigungsdauer des Tasters 1 wird der Kondensator C2 mehr
oder weniger stark aufgeladen, so daß über die Betätigungszeit des al Taster T ausgebildeten
Bedienungselementes die Anzahl der Einschaltvorgänge der Spülvorrichtung und damit
die Intensität des Scheibenspülvorganges gesteuert werden kann.
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Das durch einmalige, kurzzeitige Betätigung des tasters T ausgelöst
Programm enthält also einen ersten, relativ langen Spülvorgang, auf den eine Pause,
dann ein weiterer, kürzerer Spülvorgang, wieder eine Pause, dann ein dritter, noch
kürzerer Spülvorgang usw. folgt. Die Gesamtdauer des Programms wird durch die 13etätigungszeit
des Tasters 5
bestimmt.
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Damit in der Erregungstellung des Schalters Rel der Kondensator C2
nicht aufgeladen werden kann, das Programm also dadurch nicht verlängert wird, wird
in dieser Stellung der Programmsteueranschluß P von der Steuerleitung St getrennt.
Damit ist bei einer Erregung der Spülvorrichtung P durch den Schalter Rel die Steuervorrichtung
für über die Steuerleitung geführte Programmsteuersignale gesperrt.
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Wenn die Spülvorrichtung P einen Elektromotor umfaßt, so arbeitet
dieser im allgemeinen nach dem Abschalten während einer kurzen Zeit als Spannungsgenerator.
Damit über die so erzeugte Spannung der Kondensator C2 nicht aufgeladen werden kann,
wird während aer Erregungsdauer des Schalters Rel der Kondensator C1 über den Widerstand
R1 und die Diode D1 entladen. Daher muß der Kondensator C1 nach einem Erregungsvorgang
der Spülvorrichtung P jedesmal erneut aufgeladen werden, bevor der Kondensator C2
aufgeladen werden kann. Die Zeitkonstante des Widerstandes R2 und des Kondensators
C1 ist wesentlich größer als die Zeitspanne, während der die Scheibenspül;orrichtung
P als Generator arbeitet.
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Statt den Schalter Rel als Umschalter auszubilden, kann ein weiterer
Schalter vorgesehen sein, der die Steuervorrichtung für über die Steuerleitung geführte
Programmsteuersignale sperrt, während der Schalter Rel erregt ist. Ein solcher Schalter
kann beispielsweise als Transistor ausgebilaet sein, der die Verbindung zwischen
dem Programmsteueranschluß P'urid dem Widerstand R2 auftrennen kann. Die Sperrung
kann aber aucn dadurch erfolgen, daß eine Aufladung des Kondensators C2 auf andere
Weise verhindert wird.
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Selbstverständlich kann aucfl der Schalter Rel als elektronischer
Schalter, beispielsweise als Transistor oder als Thyristor ausgebild-et werden.
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Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung läßt sich auf einfachste Weise
in einem Fahrzeug mit herkömmlicher Schaltung des Bedienungselementes und der Scheibenspülvorrichtung
anschließen. Es genügt, die Anschlüsse der Scheibenspülvorrichtung mit den Anscnlüssen
A und B und den Anschluß C mit einem der Anschlüsse des Bedienungselementes T zu
verbinden. Ein Eingriff in den Schaltungsaufbau des Fahrzeuges ist somit nicht erforderlich.
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Durch die gemeinsame Steuerleitung St zur Erregung der SpülvorricntungiP
und zur Zuführung von bei der Betätigung des Tasters T entstehenden Programmsteuersignalen
wird erreicht, daß bei einem eventuellen Versagen der Steuervorrichtung die Betätigung
der Spülvorrichtung P wie bei. herkömmlichen Anordnungen ausschließlich mittels
des Tasters T erfolgen kann. Dies ist im Hinblick auf die Betriebssicnerheit von
großer Bedeutung.
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Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist besonders
dazu geeignet, mit einer herkömmlichen Steuervorrichtung, die die automatische Einschaltung
der Scheibenwischer gleichzeitig mit Betätigung der Scheibenspülvorrichtung während
einer vorbestimmten
Zeit steuertlS;Diese in Fig. 1 nicht dargestellte herkömmliche Steuervorrichtung
ist in vielen Fällen mit dem zum Anschluß B führenden Anschluß des Tasters T verbunden.
Es sind aber auch Schaltungen üblich bei denen der Taster T einen weiteren Arbeitskontakt
enthält, der für die Betätigung der herkömmlichen Steuervorrichtung vorgesehen ist.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist dazu
bestimmt, eine herkömmliche Steuervorrichtung der eingangs diskutierten Art zu ersetzen
und dadurch das Fahrzeug auf die erfindungsgemäße Steuervorrichtung umzurüsten.
Die herkömmlichen Steuervorrichtungen sind hallfig als steckbare Einheiten ausgeführt.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung kann äußerlich genau gleich aufgebaut sein
und daher an Stelle der herkömmlichen Steuervorrichtung durch einfaches Auswechseln
eingebaut werden.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist der in der Zeichnung
rechts ton einer gestrichelten senkrechten Linie L gezeigte Teil identisch mit der
in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, bis auf ein zusätzlich vorgesehenes Stabilisierungsglied
mit einem Widerstand R9 und einem Kondensator C5. Darüberhinaus enthält die Ausführungsform
nach Fig. 2 einen Schalttransistor T5, dessen Emitter mit dem Anschluß A und dessen
Kollektor mit einem Spulenanschluß eines Relais Rel verbunden ist, deren anderes
Ende am Anschluß C liegt.
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Die Basis des Transistors T5 ist über eine Reihenschaltung aus einer
Diode D5, einem Widerstand R11 und einem Widerstand R10 mit dem Anschluß B verbunden,
wobei ein Kondensator C6 vom- Verbindungspunkt der Widerstände R10, R1l zum Anschluß
A geschaltet ist. Das Relais Rel besitzt einen Umschaltkontakt, der in herkömmlicher
Weise zur Steuerung
eines Scheibenwischermotors W geschaltet ist.
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Bei Betätigung des Tasters T und bei Erregung des Relais Rel wird
der Kondensator C6 über D5 und R11 aufgeladen und entlädt sich über R10 und die
Basis- Emitterstrecke des Transistors Tg. Dieser wird leitend und erregt Relais
Rel', bis der Kondensator C6 entladen ist.
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Dadurch werden die Scheibenwischer während einer vorbestimmten Zeit
eingeschaltet.
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In den Fig. 3a - 3c sind Beispiele für die mit der erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung realisierbarenProgramme in Form von Diagrammen dargestellt. Es
sind jeweils die Einschaltzeiten von Taster T, Spülvorrichtung P und Scheibenwischer
W dargestellt. Wenn der Taster T, wie in Fig. 3a dargestellt, etwa eine Sekunde
lang betätigt wird, so enthält das Programm einen ersten Spülvorgang mit etwa zwei
Sekunden Dauer, eine Pause von etwa zwei Sekunden, einen zweiten Spülvorgang von
etwa einer Sekunde, eine Pause von zwei Sekunden und einen dritten Spülvorgang von
nur etwa einer halben Sekunde. Die Scheibenwischer bleiben während etwa 12,5 Sekunden
eingeschaltet.
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Diese Werte entsprechen einem Programm, das für eine mittlere Verschmutzung
der Scheibe zweckmäßig ist. Für eine starke Verschmutzung ist das in Fig. 3b gezeigte
Programm zweckmäßig, das durch eine etwa zwei Sekunden dauernde Betätigungszeit
des Tasters T ausgelöst wird und fünf abgestufte Spülvorgänge enthält. Bei sehr
leichter Verschmutzung genügt ein Programm, wie es in Fig. 3c dargestellt ist, welches
durch sehr kurzzeitige Betätigung (etwa 1/4 Sekunde) ausgelöst wird und nur einen
Spülvorgang enthält.
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In jedem Falle braucht der Fahrer seinen Wascherschalter,z.. also
den Taster T, nur einmal kurzzeitig zu betätigen und kann sich dann bei freibleibender
Sicht auf die Lenkung seines Fahrzeuge'konzentrieren.
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Die Abhängigkeit von Programmintensität und Betätigungszeit des Wascherschalters
kann durch Bemessung der einzelnen Bauteile beliebig gewählt werden. Der Fachmann
kann leicht die optimalen Werte ermitteln und festlegen.