DE2851770C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Schaltanordnung für einen drehrichtungsumkehrbaren Wischermotor wird der Umpolschalter direkt von einem vom Motor angetriebenen Schaltnocken umgestellt. Dabei ist die Umschaltgeschwindigkeit von der Drehzahl des Wischermotors abhängig, die in der Praxis sehr stark variieren kann. Die Kontakte werden dabei insbesondere dann sehr stark belastet, wenn der Umschaltvorgang langsam ausgeführt wird. Nachteilig ist dabei ferner die große Strombelastung, wenn der Motor während des Laufs umgepolt wird. Die bekannte Schaltanordnung für einen Wischermotor hat aus diesen Gründen die für einen Serieneinsatz vorgeschriebene Schaltzahl nicht erreicht.

Aus der DE-PS 11 32 221 ist eine Schaltanordnung zur periodischen Drehrichtungsumsteuerung eines Elektromotors bekannt, bei der anstelle mechanisch betätigter Umpolschalter relaisbetätigte Schalter verwendet werden, bei denen die Schaltzeit nicht von der Motordrehzahl abhängt. Bei dieser bekannten Ausführung sind insgesamt vier als einfache Öffner bzw. Schließer arbeitende Relaiskontakte vorgesehen, über die zwei völlig separate Stromkreise zwischen Motor und Spannungsquelle wechselweise ein- und ausschaltbar sind. Eine solche Schaltanordnung mit vier Einzelschaltern kann nicht einer Schaltanordnung gleichgesetzt werden, bei der zwei Umschaltkontaktbrücken des Umpolschalters direkt an den Motor angeschlossen sind und wechselweise positives bzw. negatives Potential weiterschalten. Bei der bekannten Schaltung werden im Normalbetrieb die beiden mit jeweils zwei Kontaktbrücken zusammenwirkenden Relais gleichzeitig geschaltet, wobei jeweils ein Kontakt schließt, während der andere geöffnet wird. Bei einer solchen Schaltung besteht die Gefahr eines Kurzschlusses der Spannungsquelle bei unterschiedlichen Relaisschaltzeiten und es wird der noch laufende Motor umgepolt.

Entsprechendes gilt auch bezüglich der Schaltanordnung nach der DE-OS 24 47 725, bei der ebenfalls zwei Relais einfache Schließer- bzw. Öffnerkontakte steuern, wobei zum Kurzschluß des Motors noch zusätzliche Schaltkontakte vorgesehen sind. Bei dieser Ausführung wird der Motor mit umgepolter Spannung erst angesteuert, wenn eine bestimmte Drehzahl unterschritten ist. Zur Feststellung dieser Drehzahl ist eine verhältnismäßig komplizierte Schaltung mit Schwellwertindikatoren erforderlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung der erstgenannten Art, bei der die wechselweise positives bzw. negatives Potential weiterschaltenden Umschaltkontaktbrücken jeweils mit einem Motoranschluß verbunden sind, derart weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln die hohe Kontaktbelastung verringert wird, ohne daß dadurch andere Funktionsnachteile auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Umschaltkontaktbrücken werden nun nicht mehr direkt von einem vom Motor angetriebenen Schaltnocken, sondern in an sich bekannter Weise von jeweils einem Relais geschaltet, so daß durch die kürzeren Schaltzeiten auch die Kontaktbelastung reduziert wird. Wichtig ist dabei die voneinander unabhängige Relaissteuerung, weil damit ohne zusätzliche Schalter eine rasche Abbremsung des Motors, nämlich gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung durch einen Kurzschluß des Motors möglich ist. Von ganz besonderer Bedeutung ist schließlich, daß die unabhängige Relaissteuerung mit zeitlicher Verzögerung erfolgt, wobei diese Verzögerungszeit durch ein Verzögerungsglied vorgegeben ist. Damit kann nämlich sichergestellt werden, daß der Motor mit der umgepolten Spannung erst beaufschlagt wird, wenn seine Drehzahl wesentlich reduziert ist. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung soll der Motor mit der umgepolten Spannung erst nach dem Stillstand beaufschlagt werden.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 wird die Betriebssicherheit der Anlage erhöht, denn auch bei einem Fehler in der Auswerte­ schaltung werden die Umschaltrelais in den Endlagen sicher ab­ geschaltet.

Die Auswerteschaltung, über die die Umschaltrelais zeitlich ver­ zögert angesteuert werden, läßt sich mit konkreten Bausteinen aufbauen, doch wird man bei Neuentwicklungen Lösungen mit einem Mikrocomputer bevorzugen, mit dem ohne zusätzlichen Aufwand weitere Funktionen gesteuert werden können. Dies bezieht sich vor allem auf die Art der Abschaltung der Anlage gemäß den An­ sprüchen 7 bis 11, sowie auf die Steuerung einer Waschanlage ge­ mäß Anspruch 12. Außerdem läßt sich dann sehr einfach die Ar­ beitsweise verschiedener Wischanlagen, beispielsweise der Front- und Heckscheibenanlage synchronisieren. Es kann auch daran ge­ dacht werden, die beiden Wischer für die Frontscheibe jeweils über einen separaten Motor anzutreiben und diese beiden Motoren über die Mikrocomputer zu steuern. Schließlich läßt sich eine universell verwendbare Anlage dadurch schaffen, daß der Mikrocomputer unterschiedliche Programmabläufe realisieren kann, die durch ein entsprechend codiertes Ein­ gangssignal anwählbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild für eine Heckwischer­ anlage,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Ausführung mit erhöhter Schaltsicherheit, und

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für eine Front- und Heckwischeranlage.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Heckwischermotor bezeichnet, der an einen Umpolschalter 11 angeschlossen ist. Der Umpolschalter be­ steht aus zwei Relais 12, 13 mit Umschaltkontaktbrücken 14 und 15, die mit den Festkontakten 16, 17 und 18, 19 zusammenarbeiten. Die Festkontakte 16, 18 sind an Masse 20, die Festkontakte 17, 19 an den Pluspol 210 einer nicht dargestellten Spannungsquelle angeschlossen.

In dem in Fig. 1 gezeichneten Ruhezustand ist der Motor 10 kurz­ geschlossen.

Die Auswerteschaltung 30 weist drei Bausteine 31 bis 33 auf, die als Flip-Flop arbeiten und auf eine positive Schaltflanke ansprechen. Vor die Setzeingänge S der Bausteine 32, 33 ist je ein Verzögerungsglied mit dem Widerstand 34 und dem Kondensator 35 geschaltet. Der Setzeingang S des Bausteins 31 wird vom Be­ triebsschalter 21 angesteuert. Vom Motor 10 wird ein Endlagen­ schalter 22 mit einem Umschaltkontakt 23 in den Endlagen be­ tätigt. In der einen Endlage verbindet der Umschaltkontakt 23 den Ausgang des Bausteins 31 über ein Verzögerungsglied mit dem Setzeingang S des Bausteins 32 und mit dem Rücksetzeingang R des Bausteins 33 und mit dem Triggereingang T des Bausteins 31. In der anderen Endlage wird über ein Verzögerungsglied der Setzeingang S des Bausteins 33 und der Rücksetzeingang R des Bau­ steins 32 angesteuert.

Fig. 1 zeigt also deutlich, daß die Umschaltkontaktbrücken, die den Motorstrom führen, unabhängig voneinander durch die Aus­ werteschaltung ansteuerbar sind und daß der Endlagenschalter nur einen Steuerstrom für die Auswerteschaltung schalten muß. Die Funktion der Anlage ist folgendermaßen:

Zum Zeitpunkt t ₀ wird der Betriebsschalter 21 betätigt und da­ mit das Flip-Flop 31 gesetzt. Solange der Betriebsschalter ge­ schlossen ist, bleiben Triggersignale am Triggereingang T wirkungslos. Durch die positive Flanke am Ausgang des Flip- Flops 31 wird verzögert das Flip-Flop 32 gesetzt, dessen Aus­ gang A zum Zeitpunkt t ₁ Spannung führt. Das Umschaltrelais 12 spricht an und legt die Umschaltkontaktbrücke 14 auf den am Pluspol liegenden Festkontakt 17 um. Der Motor läuft in einer bestimmten Drehrichtung an.

In der anderen Endlage zum Zeitpunkt t ₂ wird der Umschaltkon­ takt 23 vom Motor 10 in die gestrichelte Lage umgestellt. Da­ mit wird das Flip-Flop 32 sofort zurückgesetzt und der Motor 10 wird durch Kurzschluß abgebremst. Außerdem wird über das Zeit­ glied 34, 35 verzögert das Flip-Flop 33 gesetzt, dessen Aus­ gang B zum Zeitpunkt t ₃ Spannung führt. Zum Zeitpunkt t ₃ spricht damit das Umschaltrelais 13 an und der Motor 10 wird nun in umgekehrter Richtung angesteuert. Zum Zeitpunkt t ₄ erreicht der Motor wieder seine erste Endlage, die zugleich als Parkstellung bezeichnet werden kann. Der Umschaltkontakt 23 nimmt wieder die gezeichnete Lage ein, das Flip-Flop 33 wird sofort zurückge­ setzt, der Motor damit dynamisch abgebremst, das Flip-Flop 32 aber erst verzögert gesetzt.

Aus dieser Beschreibung und dem Diagramm in Fig. 1 geht also klar hervor, daß die beiden Umschaltrelais 12, 13 mit zeitlicher Verzögrung derart angesteuert werden, daß der Motor erst nach seinem Stillstand erneut an Spannung gelegt wird. Die Kontakt­ belastung des Umpolschalters wird damit wesentlich reduziert.

Der geschilderte Vorgang läuft in der beschriebenen Form weiter, so­ lange der Betriebsschalter 21 betätigt ist. Wird er abgeschaltet, bleibt der Zustand des Flip-Flop 31 zunächst unverändert. Der Motor 10 läuft in der gerade gegebenen Drehrichtung weiter. Erst wenn der Endlagenschalter wieder die gezeichnete Schalt­ stellung einnimmt, wird zugleich mit dem Rücksetzen des Flip- Flops 33 auch dem Triggereingang T des Flip-Flops 31 ein Si­ gnal zugeführt, das auch diesen Baustein zurücksetzt. Das Flip-Flop 32 kann dann nicht mehr gesetzt werden und die Umschaltrelais 12, 13 bleiben beide stromlos. Die Anlage ist abgeschaltet.

Die Auswerteschaltung fragt also den Schaltzustand des Betriebs­ schalters ab und sorgt dafür, daß auch nach dem Abschalten des Betriebsschalters der Motor 10 bis in eine Endlage, bei dem ge­ zeigten Beispiel bis in seine Parklage weiterläuft.

Alternativ könnte die Schaltung auch so ausgebildet sein, daß der Motor in der nachfolgenden Endlage stillgesetzt wird. Das ließe sich dadurch erreichen, daß man den Triggereingang des Flip-Flops 31 über ein ODER-Gatter mit beiden Ausgängen des Endlagenschalters verbindet.

Alternativ könnte man die Schaltanordnung auch so ausbilden, daß mit dem Abschalten des Betriebsschalters sofort die Dreh­ richtung des Motors vorgegeben wird, die zum Einlaufen in die Parkstellung erforderlich ist. Der Motor würde also ggf. so­ fort umgepolt. Dies ließe sich dadurch erreichen, daß mit dem Abschalten des Betriebsschalters unabhängig vom momentanen Schaltzustand der Bausteine 31, 32 vorrangig das Flip-Flop 32 zurückgesetzt und verzögert das Flip-Flop 33 gesetzt wird.

Nachteilig an der Ausführung nach Fig. 1 ist, daß bei einem Ausfall eines der Bausteine der Auswerteschaltung ein Relais dauernd erregt bleiben könnte. Der Motor würde dann in der End­ lage nicht abgeschaltet. Die Wischanlage würde dann zerstört.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist dieser Mangel behoben. Bei dieser Ausführung ist als Auswerteschaltung ein Mikrocomputer 40 vorgesehen, der einen Steuereingang 41 für den Betriebs­ schalter 21 und zwei Steuereingänge 42 und 43 für den Endlagen­ schalter 22 aufweist. Die beiden Umschaltrelais 12 und 13 sind an die Ausgänge A und B des Mikrocomputers 40 über Leistungs­ stufen 44, 45 angeschlossen, an denen die in Fig. 1 dargestellte Impulsfolge meßbar ist.

Der vom Motor 10 betätigte Endlagenschalter 22 hat eine Schalt­ scheibe 50 mit drei Kontaktbahnen 51, 52, 53, auf denen Kontakt­ federn 54, 55, 56 schleifen. In der dargestellten einen Endlage ist über die Kontaktfedern 55, 56 und die Kontaktbahnen 52, 53 der Steuereingang 42 des Mikrocomputers und das Umschaltre­ lais 12 mit Masse verbunden. Der Stromkreis für das andere Um­ schaltrelais 13 ist unterbrochen. In der anderen Endlage, die Schaltscheibe dreht sich um den Winkel α, ist der Stromkreis für das Umschaltrelais 13 über die Kontaktfedern 54, 55 und die Kontaktbahnen 51, 52 geschlossen, der Stromkreis für das Um­ schaltrelais 12 aber unterbrochen. Dazwischen sind die Strom­ kreise beider Umschaltrelais geschlossen und beide Steuerein­ gänge 42, 43 des Mikrocomputers mit Masse verbunden.

Der Endlagenschalter ist also als spezieller Umschalter aus­ gebildet und in die Stromkreise der Umschaltrelais eingeschleift. Damit wird sichergestellt, daß auch bei einem Ausfall des Mikro­ computers die Umschaltrelais entregt werden. Die Funktion der Schaltanordnung entspricht derjenigen nach Fig. 1, wobei der Mikrocomputer negative Schaltflanken an den Steuereingängen 42, 43 auswertet.

Der Mikrocomputer weist einen weiteren Ausgang C auf, der über einen Verstärker 60 ein weiteres Relais 61 betätigt. Über dieses Relais wird ein Waschpumpenmotor 62 gesteuert. Dabei kann der Mikrocomputer unterschiedliche Programmabläufe realisieren. Beispielsweise kann er dafür sorgen, daß je Wischzyklus nur ein kurzer Waschimpuls ausgelöst wird. Das Programm kann auch so gestaltet sein, daß jeweils mit dem Umschalten des Endlagen­ schalters ein Waschimpuls am Ausgang C meßbar ist. Außerdem kann das Programm des Mikrocomputers bei ausgeschaltetem Be­ triebsschalter dafür sorgen, daß noch eine bestimmte Anzahl von Wischzyklen durchgeführt werden und somit die zu reinigende Scheibe trockengewischt wird. Dabei sind mannigfache Ausge­ staltungen denkbar. Sehr vorteilhaft ist es, alle denkbaren Alternativen an Programmabläufen vorzuprogrammieren und den Mikrocomputer mit weiteren Steuereingängen 63 a, b, c auszurüsten, über die ein bestimmter Programmablauf anwählbar ist. Der Mikrocomputer kann dann universell verwendet und vom Kunden entsprechend dem gewünschten Programmablauf angesteuert werden.

Fig. 3 zeigt eine Ergänzung zu der Ausführung nach Fig. 2, wo­ bei der Einfachheit halber der Heckwischermotor 10 und der Waschpumpenmotor 62 nur schematisch dargestellt sind.

Der Betriebsschalter 70 hat drei Schaltstellungen. In der linken Schaltstellung wird der Mikrocomputer direkt angesteuert. Diese Funktion entspricht dem Betriebsschalter 21. Damit wird die Heckwischeranlage allein angesteuert. In der rechten Schalt­ stellung wird über die Steuerung 74 in üblicher Weise eine Front­ wischanlage mit dem Wischermotor 71 angesteuert, dem ein her­ kömmlicher Endlagenschalter 72 zugeordnet ist. Über den End­ lagenschalter 72 wird der Steuereingang 73 des Mikrocomputers geschaltet. In der rechten Schaltstellung des Betriebsschalters 70 wird also eine erste Wischeinrichtung direkt angesteuert und in Abhängigkeit von dieser Wischeinrichtung eine zweite Wisch­ einrichtung über den Mikrocomputer angesteuert. Auf diese Weise läßt sich beispielsweise erreichen, daß der Heckwischermotor genauso lange läuft wie der Frontwischermotor oder daß der Heckwischermotor mit dem Frontwischermotor startet, aber nur kurze Zeit oder eine bestimmte Anzahl von Wischzyklen läuft oder bei jedem Wischzyklus des Frontwischers einen oder mehrere Wischzyklen ausführt, wobei auch die Waschpumpe in gleich­ mäßigen Abständen eingeschaltet wird.

Durch den Mikrocomputer kann dabei der eine Motor in Bezug zum anderen synchronisiert werden. Natürlich ist es auch denk­ bar, mehrere Motoren, insbesondere alle Wischermotoren eines Kraftfahrzeuges über den Mikrocomputer in vorgegebenem zeit­ lichem Ablauf anzusteuern. Dabei werden durch die Endlagen­ schalter der einzelnen Motoren, deren Stellung dem Mikrocomputer gemeldet wird, andere Motoren derart angesteuert, daß alle Mo­ toren in der einen und/oder anderen Endstellung stillgesetzt werden und erst wieder anlaufen, wenn der langsamste Motor in die jeweilige Endstellung einläuft.

Schließlich wird noch darauf hingewiesen, daß die Zeitspanne zwischen dem Abschalten des Motors und dem Wiedereinschalten durch ein Stellelement, beispielsweise durch den veränderbaren Widerstand 75 in Fig. 2 variiert werden kann. Damit läßt sich auf einfache Weise eine sogenannte Intervallwischanlage reali­ sieren.

Dabei sind mehrere Alternativen denkbar. Beispielsweise kann man lediglich die besagte Zeitspanne in der einen Endlage variieren. In der anderen aber konstant halten. Der Bewe­ gungsablauf entspricht dann demjenigen der bekannten An­ lagen. Es ist aber möglich, die Zeitspanne in beiden End­ lagen zu variieren, wobei man wiederum Ausführungen unter­ scheidet, bei denen die beiden Zeitspannen unabhängig von­ einander oder aber über ein gemeinsames Stellelement variiert werden.

Claims (14)

1. Schaltanordnung für einen aus einer Spannungsquelle gespeisten drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Antriebsmotor, insbesondere einen Motor zum Antrieb eines zwischen zwei Endlagen pendelnden Scheibenwischers, mit einem Umpolschalter mit zwei jeweils mit einem Motoranschluß verbundenen Umschaltkontaktbrücken, wobei über die erste Umschaltkontaktbrücke der eine Motoranschluß und über die andere Umschaltkontaktbrücke der andere Motoranschluß wechselweise mit dem positiven bzw. negativen Pol der Spannungsquelle verbindbar ist und wobei diese Umschaltkontaktbrücken beim Einlaufen des Motors in die Endlage umstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltkontaktbrücken (14, 15) jeweils Bestandteil eines Umschaltrelais (12, 13) sind, die von einem motorbetätigten Endlagenschalter (23) über eine Auswerteschaltung unabhängig voneinander mit durch wenigstens ein Verzögerungsglied (34, 35) vorgegebener zeitlicher Verzögerung ansteuerbar sind.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Umschaltrelais (12, 13) mit zeitlicher Verzögerung derart angesteuert werden, daß der Motor (10) erst nach seinem Stillstand erneut an Spannung gelegt wird.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) durch Kurzschluß abgebremst wird.

4. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Steuerstromkreis der Umschalt­ relais (12, 13) über den Endlagenschalter (22) führt.

5. Schaltanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Endlagenschalter (22) als spezieller Umschalter ausgebildet ist, der in den Endlagen den Steuerstromkreis nur für eines der beiden Umschaltrelais (12, 13), zwischen den Endlagen aber die Steuerstromkreise beider Umschaltrelais (12, 13) schließt.

6. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Endlagenschalter (22) zwei Steuereingänge (42, 43) der Auswerteschaltung (40) ansteuerbar sind, daß die Umschaltrelais (12, 13) ggf. über zwei Leistungsstufen (44, 45) an die Ausgänge der Auswerte­ schaltung (40) angeschlossen sind und daß die Auswerteschal­ tung (40) durch einen Mikrocomputer realisiert ist.

7. Schaltanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (40) einen weiteren an einen Betriebs­ schalter (21, 70) angeschlossenen Steuereingang aufweist, dessen Schaltzustand derart ausgewertet wird, daß in der Ausschalt­ stellung der Motor (10) in einer der Endlagen stillgesetzt wird.

8. Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) unabhängig von seiner momentanen Drehrichtung immer in derselben Parklage stillgesetzt wird.

9. Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) beim Ausschalten des Betriebsschalters (21, 70) in derselben Drehrichtung weiterläuft und ggf. erst nach Dreh­ richtungsumkehr in der Parklage stillgesetzt wird.

10. Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) beim Ausschalten des Betriebsschalters (21, 70) in derselben Drehrichtung weiterläuft und bei Erreichen der folgenden Endlage stillgesetzt wird.

11. Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (10) die Drehrichtung evtl. sofort wechselt, um die Endlage auf schnellstem Wege zu erreichen.

12. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mikrocomputer (40) ausgebildete Auswerteschaltung weitere Funktionen einer Wisch- Waschanlage, beispielsweise eineWaschpumpe (62) in Abhängig­ keit von der Schaltstellung der Betriebs- und/oder Endlagen­ schalter steuert.

13. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocomputer (40) Steuersignale einer ersten Wischeinrichtung (71) eines Kfz aufnimmt und in Abhängigkeit von diesen Steuersignalen die Umschaltrelais (12, 13) im Stromkreis eines Motors (10) einer zweiten oder weiteren Wischeinrichtung steuert.

14. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne zwischen dem Abschalten und dem Wiedereinschalten des Motors durch wenigstens ein Stellelement (75) variierbar ist.