DE2852676A1

DE2852676A1 - Schaltanordnung fuer einen wischermotor und wischermotor

Info

Publication number: DE2852676A1
Application number: DE19782852676
Authority: DE
Inventors: Guenther Gille
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2443353B1; DE2852676C2; AU532955B2; GB2040073A; SE7909937L; US4314186A; GB2040073B; SE457427B; IT7927870A0; AU5328479A; IT1125910B; FR2443353A1

Description

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

Bei Wischanlagen tritt nicht selten der Fall auf, daß das Abtriebsmoment des Wischermotors nicht ausreicht, das Wischblatt über eine trockene Scheibe zu bewegen. Der Motor blockiert und wird dann thermisch sehr stark beansprucht. Um den Motor vor einer Zerstörung zu schützen, hat man Thermoschalter in den Betriebsstromkreis geschaltet, die diesen periodisch unterbrechen und schließen. Der Motor wird dann also im Impulsbetrieb angesteuert, wobei das Verhältnis der Impulspause zur Impulsdauer so groß gewählt sein muß, daß der Motor trotz periodischer Ansteuerung nicht überhitzt wird. Der Schaltvorgang derartiger Thermoschalter wird auch von der Außentemperatur beeinflußt, so daß unter Umständen zu früh abgeschaltet wird. Außerdem ist es schwierig, edne genügend große Impulspause zu realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltanordnung für einen Wischermotor zu schaffen, die diesen im Überlastungsfall zuverlässig vor einer Zerstörung schützt,

Dies wird mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 erreicht. Aus dem Vergleich des zeitlichen Abstandes der drehzahlabhängigen Impulse mit einer geeignet gewählten Bezugsgröße kann mit Sicherheit der Betriebszustand der Wischanlage erkannt werden.

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Die Schaltanordnung kann dabei so ausgelegt werden, daß ein Schaltsignal nur ausgelöst wird, wenn der Motor blockiert. Dann bleibt allerdings das ¥ischblatt unter Umständen mitten im Wischfeld stehen. Besser ist daher eine Lösung, bei der ein Schaltsignal bereits ausgelöst wird, wenn der Wischermotor sich nur noch sehr langsam dreht. In Verbindung mit dem Merkmal nach Anspruch 8 besteht dann nämlich die Möglichkeit, den sich noch langsam drehenden Wischermotor über den Endlageschalter noch so lange anzusteuern, bis das Wischblatt in seiner Endlage abgelegt wird.

Bevorzugt werden Ausführungen, bei denen bei jedem Wischzyklus eine Vielzahl von Impulsen ausgelöst wird. Der Abschaltvorgang wird dann sehr schnell eingeleitet, weil auch die Bezugsgröße entsprechend kleiner gewählt werden kann. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung nach Anspruch 6, bei der bei konstanter Drehzahl der zeitliche Abstand der Impulse mit der Motorstellung und damit der Wischblattstellung variiert. Diese Ausbildung beruht auf der Erkenntnis, daß die Gefahr eines Blockierens des Wischermotors abhängig von der Ausbildung des Antriebsmechanismus in bestimmten Wischwinkelbereichen besonders groß ist. Beispielsweise wurde festgestellt, daß in einem Wischwinkelbereich von etwa kO Grad bis 70 Grad ausgehend von der Parkstellung, in der die Wischblätter parallel zum unteren Scheibenrand abgelegt sind, die Drehzahl abnimmt. Man wird deshalb dafür sorgen, daß der zeitliche Abstand der Impulse in diesem Winkelbereich größer ist als im übrigen Winkelbereich von 0 Grad bis kO Grad bzw. 70 Grad bis 36O Grad. Bei entsprechender Abstimmung der Bezugsgröße stellt sich dann in der Praxis heraus, daß im Winkelbereich zwischen ^O Grad und 70 Grad bereits bei Schwergängigkeit ein Schaltsignal ausgelöst wird, im übrigen Bereich aber nur bei einem Stillstand des Motors.

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Grundsätzlich ist es möglich, bei Auftreten des Schaltsignals den Wischermotor endgültig abzuschalten, der dann nur beispielsweise durch Betätigung des Wischerschalters erneut eingeschaltet werden kann. Bevorzugt wird aber eine Ausführung, bei der das Schaltelement periodisch ein- und ausgeschaltet wird, damit bei einer Behebung der Störung die Wischanlage selbsttätig wieder ihre Funktion wahrnimmt.

Um nun den Wischermotor zuverlässig zu schützen, muß die Abschaltzeit verhältnismäßig groß gewählt werden. Dies ist allerdings mit dem Nachteil einer kurzen Wiederbereitschaftszeit verbunden. Diesen Mangel kann man gemäß Anspruch 12 beheben, wenn man zusätzlich eine temperaturabhängige Schaltstufe vorsieht. Diese Schaltstufe könnte ' über ein temperaturabhängiges Bauelement angesteuert werden, doch wird gemäß Anspruch 13 mit Vorteil unmittelbar der Spannungsabfall an der Ankerwicklung des Motors abgetastet. Zusätzliche temperaturabhängige Widerstände, die in den Motor integriert werden müßten, werden dann nicht benötigt.

Da eine Schwergängigkeit oder eine Blockierung des Wischermotors üblicherweise nur bei trockener Scheibe vorkommt, läßt sich durch die Maßnahmen nach den Ansprüchen 14 und 15 die Wischanlage meist wieder in Betrieb setzen.

Die Ansprüche i6bis 27 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der konkreten Schaltanordnung. Die Ansprüche 28 bds32 sind auf spezielle Ausgestalltungen des für diese Schaltanordnung vorgesehenen Wischermotors abgestellt. Die Vorteile dieser Weiterbildungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.

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Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführung mit

Auslösung eines Schaltsignals bei Blockierung des ¥ischermotors,

Fig. 2 Spannungs-Zeit-Diagramme an verschiedenen Schaltungspunkten,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Ausführung mit Auslösung des Schaltsignals bei Schwergängigkeit und Ablage der Wischblatter in der Parkstellung,

Fig. h ein Ausführungsbeispiel analog Fig. 3 mit einem Impulsgeber mit häufigerer Impulsfolge,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel analog Fig. 4 mit gezielter Drehzahlabfrage in einem bestimmten Winkelbereich.,

Fig. 6 Ausführungsbeispiele, bei denen die Störung ^¹¹ durch Betätigung der Waschanlage aufgehoben •wird,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel mit Drehzahl - und

Temperaturmessung und
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel mit Schutz gegen

Blockieren im ¥ischfeld.
In den Zeichnungen ist mit 10 der ¥ischermotor bezeichnet, der in bekannter Weise drei Bürsten 11,12,13 aufweist und damit bei Ansteuerung über die Bürste 11 mit langsamer, bei Ansteuerung über die Bürste 12 mit schnellerer Drehzahl läuft. Von dem Motor 10 wird ein Endlagenschalter 14 betätigt, der wechselweise positives Potential von der Klemme 15 oder in der Parkstellung Massepotential 16 auf einen Ausgang 17 durchschaltet.

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Der Motorstromkreis wird über ein Schaltelement 20 gesteuert, welches als Umschaltrelais ausgebildet ist und auf die Motorstromzuleitung 21 wechselweise positives Potential vom Pluspol 15 oder Massepotential 16 aufschaltet. Ein Drehzahlumschaltrelais 22 verbindet die Motorstromzuleitung 21 wechselweise mit einer der Bürsten 11 oder 12. Das Schaltelement 20 und das Drehzahlumschaltrelais 22 sind mit dem Wischermotor 10 zu einer Baueinheit vereinigt.

Die eigentliche Steuerschaltung 30» die als integrierter Schaltkreis ausgebildet oder Teil eines Mikrocomputers sein kann, hat ein ODER-Gatter JI, dessen Eingänge von dem manuell verstellbaren Betriebsschalter 23 für schnelle Drehzahl, dem Betriebsschalter 2k für langsame Drehzahl oder vom Endlagenschalter 1k ansteuerbar sind. Der Ausgang des ODER-Gatters 31 ist mit dem einen Eingang eines UND-Gatters 32 verbunden, welches einen invertierenden Verstärker 33 ansteuert, der seinerseits das Schaltelement 20 steuert.

Wenn zunächst angenommen wird, daß dem anderen Eingang des UND-Gatters 32 positives Potential zugeführt wird, ist mit den bisher beschriebenen Bauteilen ein Wischerbetrieb in herkömmlicher Weise möglich. Wird einer der Betriebsschalter oder 2k betätigt,wird das UND-Gatter 32 durchgesteuert, so daß am Ausgang des invertierenden Verstärkers 33 Massepotential messbar ist. Das Schaltelement 20 spricht an und schließt den Motorstromkreis. Der Motor 10 dreht sich, wobei die Drehzahl davon abhängt, ob der Wischvorgang über den Betriebsschalter 23» welcher das Drehzahlumschaltrelais 22 direkt ansteuert, oder den Betriebsschalter 2k betätigt ist. Der Endlagenschalter 14 schaltet nach kurzer Zeit positives Potential auf einen Eingang des ODER-Gatters JI durch, so daß auch beim Abschalten der Betriebsschalter der Wischermotor erst in seiner Parkstellung abgeschaltet und dynamisch abgebremst wird.

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Am Ausgang 17 des Endlagenschalters 14 ist eine Impulsfolge abgreifbar, die in Figur 2 b dargestellt ist. Diese drehzahlabhängigen Impulse werden einem dynamischen Eingang 34 eines weiteren ODER-Gatters 35 zugeführt. Der Ausgang dieses ODER-Gatters 35 ist mit dem Eingang eines retriggerbaren Monoflops 36 verbunden. Durch dieses Monoflop 36 wird ein invertierender Eingang einer monostabilen Kippstufe 37 bei einer negativen Schaltflanke getriggert. Das invertierte

37 Ausgangssignal dieser monostabilen Kippstufe ist dem anderen dynamischen Eingang 38 des ODER-Gatters 35 über den zweiten Eingang des UND-Gatters 3² zugeführt. Durch die dynamische Rückkopplung des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe

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auf das Monoflop über das ODER-Gatter 35 wird praktisch ein astabiler Multivibrator gebildet, wodurch das Schaltelement 20 bei eingeschaltetem Betriebsschalter 23 oder 24 im Impulsbetrieb angesteuert werden kann. .

Am invertierenden Ausgang der monostabilen Kippstufe 37 ist im Ruhezustand positives Potential messbar. Wegen des dynamischen Einganges des ODER-Gatters 38 liegt allerdings der Ausgang dieses ODER-Gatters 35 auf Massepotential. Läuft nun der Wischermotor 10 an und wird dadurch der Endlagenschalter 14 umgeschaltet, wird dem einen Eingang 3k des ODER-Gatters alsbald ein erster Impuls zugeführt. Dadurch wird das retriggerbare Monoflop 36 getriggert. Dieses Monoflop 36 hat eine Eigenzeit von beispielsweise I5 Sekunden, wobei diese Eigenzeit größer ist als die auch bei Schwergängigkeit der Wischanlage für einen Wischzyklus benötigte Zeitspanne. Bei ungestörtem Wischbetrieb werden dem Monoflop 36 also fortlaufend Impulse ,zugeführt und dadurch das Monoflop jedesmal erneut getriggert, so daß am Ausgang dauernd positives Potential ansteht. Dies hat keinen Einfluß auf den Schaltzustand der nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 37· Bleibt aber der Wischermotor 10 stehen, wird dem Monoflop 36 innerhalb seiner Eigenzeit kein weiterer drehzahlabhängiger Impuls zugeführt. Die Eigenzeit läuft ab und der Ausgang des Monoflops

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springt auf Massepotential. Dieser negative Spannungssprung wird am Eingang der nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 37 invertiert, so daß nun diese Kippstufe gesetzt wird. Über den invertierenden Ausgang der Kippstufe 37 wird das UND-Gatter 32 gesperrt und damit über den invertierenden Verstärker 33 auch an dem anderen Anschluß des Schaltelemente 20 positives Potential angelegt, so daß dieses abfällt und den Motorstromkreis unterbricht. Die monostabile Kippstufe 37 hat eine Eigenzeit von etwa 1 Minute. Nach Ablauf dieäer Eigenzeit ändert sich der Schaltzustand am Ausgang dieser monostabilen Kippstufe 37 und über das UND-Gatter 3² und den dynamischen Eingang 38 des ODER-Gatters 35 wird wieder das Monoflop 36 getriggert. Nach Ablauf der Eigenzeit dieses Monoflop 36 wird wieder die Kippstufe 37 gesetzt und dieser Vorgang wiederholt sich fortlaufend, solange einer der Betriebsschalter 23 oder Zk betätigt ist oder der Endlagenschalter positives Potential durchschaltet.

Auf folgende Betriebszustände wird besonders hingewiesen: Der Impulsbetrieb wird durch dynamische Rückkopplung des Ausgangssignals der Kippstufe auf das retriggerbare Monoflop realisiert. Diese Rückkopplung ist aber nur möglich, wenn einer der Betriebsschalter betätigt ist oder wenn der Wischermotor noch nicht seine Parkstellung erreicht hat. Steht der Wischermotor außerhalb der Parkstellung und sind die Betriebs-.schalter abgeschaltet, wird dieser Impulsbetrieb aufrechterhalten, damit im Falle einer Beseitigung der Störung die Wischer selbsttätig ihre Parklage erreichen. Sind die Betriebsschalter abgeschaltet und steht der Wischermotor bereits in seiner Parkstellung, so ist die Rückkopplung unterbunden, so daß ein unnötiger Taktbetrieb des Schaltelementes 20 vermieden ist. Ist der Wischermotor in der Parklage blockiert, können keine drehzahlabhängigen Impulse ausgelöst werden. Dennoch wird beim Einschalten eines Betriebsschalters 23 oder Zk über das ODER-Gatter 3I, das UND-Gatter 32 und das ODER-Gatter 35 ein Triggerimpuls für das Monoflop 36 ausgelöst. Damit wird sichergestellt, daß auch bei einer Blockierung

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des Wischermotors in der Parkstellung der Stromkreis periodisch unterbrochen und geschlossen wird. Außerdem muß sichergestellt sein, daß die Kippstufe 37 beim Abschalten der Betriebsschalter zurückgesetzt wird, damit eine kurze Wiederbereitschaftszeit erreicht wird. Dies kann beispielsweise sichergestellt werden über die Leitung 39 vom Ausgang des ODER-Gatters 31, über die die Spannungsversorgung für die Kippstufe 37 geschaltet wird. Denkbar wäre natürlich auch, die Kippstufe 37 über einen Rücksetzeingang anzusteuern.

Figur 2 a zeigt den Spannungsabfall am Schaltelement 20. Solange die drehzahlabhängigen Impulse am Ausgang 17 des Endlagenschalters Ik gemäß Figur 2 b erscheinen, bleibt das Schaltelement durchgesteuert. Gemäß Figur 2 c führt der invertierende Ausgang der Kippstufe 37 positives Potential. Zum Zeitpunkt t₁ wird der Wischermotor blockiert. Die drehzahlabhängigen Impulse gemäß Figur 2 b bleiben aus. Nach Ablauf der Eigenzeit T des Monoflop 3^ wird die Kippstufe 37, dessen Ausgangsspannung in Figur 2 c dargestellt ist, umgeschaltet. Damit wird für die Eigenzeit T£ dieser Kippstufe auch das Schaltelement 20 entregt. Anschließend wird für die Zeit T.. der Wischermotor wieder an Spannung gelegt. Zum Zeitpunkt t 2 ist die Störung beseitigt und die drehzahlabhängigen Impulse triggern das Monoflop j6 jeweils vor Ablauf von dessen Eigenzeit. Der Wischermotor bleibt dauernd an die Spannungsquelle angeschlossen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 wird also der zeitliche Abstand der drehzahlabhängigen Impulse mit einer Bezugsgröße, nämlich der Eigenzeit des Monoflop verglichen. Aus diesem Vergleich wird ein Schaltsignal am Ausgang der Kippstufe 37 abgeleitet, das zur Steuerung des Schaltelementes 20 dient. Die drehzahlabhängigen Impulse

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werden durch einen an sich üblichen Endlagenschalter 14 erzeugt, wobei also bei jedem Wischzyklus nur ein Impuls ausgelöst wird. Durch entsprechende Abstimmung der Eigenzeit des Monoflops 36 wird erreicht, daß ein Schaltsignal nur dann ausgelöst wird, wenn der Motor steht.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen Schaltkreis dadurch, daß zwischen dem Ausgang der monostabilen Kippstufe 37 und dem einen Eingang des UND-Gatters 32 ein weiteres ODER-Gatter 4o eingeschleift ist, dessen anderer Eingang unmittelbar vom Endlagenschalter 14 angesteuert wird. Bei dieser Ausführung ist die Eigenzeit des Monoflops J6 kleiner, so daß bereits ein Schaltsignal ausgelöst wird, wenn die Drehzahl des Wischermotors einen bestimmten Wert unterschreitet. Über das ODER-Gatter kO wird nun aber sichergestellt, daß der schwergängige Motor erst in der Parkstellung der Wischer endgültig abgeschaltet wird. Solange nämlich die Wischer außerhalb der Parkstellung laufen, wird über den Endlagenschalter "\h positives Potential auf den einen Eingang des ODER-Gatters 40 geschaltet, so daß auch das UND-Gatter 32 durchgesteuert bleibt, sofern einer der Betriebsschalter geschlossen ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur h werden bei jedem Wischzyklus eine Vielzahl von drehzahlabhängigen Impulsen ausgelost. Dazu ist ein Schalter 50 vorgesehen, der einen mit Masse verbundenen Kontakt 5"I und zwei Gegenkontakte und 53 aufweist. Der erste Gegenkontakt 52 schleift auf ei ner Kontaktbahn einer Schaltscheibe 5b, die eine Vielzahl von KontaktSegmenten 55 aufweist. Der Kontakt 51 schleift auf einer ringförmigen Kontaktbahn, die mit den Kontaktsegmenten 55 elektrisch leitend verbunden ist. Der andere Gegenkontakt 53 schleift auf einer dritten Kontaktbahn mit einem einzigen Kontaktsegment 56, welches ebenfalls mit

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der ringförmigen Kontaktbann verbunden ist. Wenn der Wischermotor in Betrieb ist, wird also der Kontakt 51 bei jedem Wischzyklus mehrfach mit dem ersten Gegenkontakt 52 elektrisch leitend verbunden, in der Ablagestellung außerdem noch mit dem zweiten Gegenkontakt 53· An den Gegenkontakten 52 und 53ι die beide über einen Widerstand 59 mit dem Pluspol 15 verbunden sind, sind also Impulsfolgen meßbar. Beide Signale sind drehzahlabhängig, doch wird nur die Impulsfolge am Gegenkontakt 52 zur Triggerung des Monoflops 36 ausgenutzt, während der Einzelimpuls am Gegenkontakt 53 zur Stillsetzung des Wischermotors in der Endlage ausgenutzt wird. Bei dieser Ausführung ist natürlich die Eigenzeit des Monoflops 36 wesentlich kürzer als ein Wischzyklus und dieses System hat damit den Vorteil, daß der Betriebszustand in kurzen Abständen abgefragt und überwacht wird. Bei der Ausführung nach Figur 5 sind in einem Winkelbereich c( von etwa 30 Grad, und zwar ausgehend von der Parkstellung in einem Winkelbereich, von etwa ^O Grad bis 70 Grad keine Kontaktsegmente 55 vorgesehen. In diesem Winkelbereich c( bleiben also am Gegenkontakt 52 die Impulse aus. Damit ist der zeitliche Abstand der Impulse bei konstanter Motordrehzahl bei diesem Ausführungsbeispiel von der Motorstellung oder der Wischblattstellung abhängig. Bei dieser Ausführung wird nun die Eigenzeit des Monoflops 36 so gewählt, daß bei einer bestimmten Schwergängigkeit der Wischanlage in dem angesprochenen Winkelbereich die Impulsfolge gerade noch ausreicht, um das Monoflop vor Ablauf der Eigenzeit erneut zu triggern. In diesem Wischwinkelbereich wird also der Wischermotor bereits bei einer bestimmten Schwergängigkeit abgeschaltet. Im übrigen Wischwinkelbereich folgen die Impulse aber derart rasch aufeinander, daß nur bei einem Stillstand des Wischermotors, aber nicht bei einer Schwergängigkeit ein Schaltsignal ausgelöst wird. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt also, daß es möglich ist, in bestimmten Wischwinkelbereichen gezielt abzufragen

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und ein bestimmtes Kriterium auszuwerten, im übrigen Wischwinkelbereich aber ein Schaltsignal nur auszulösen, -wenn der Motor steht.

In Pig. 6 ist mit 6θ ein Waschpumpenmotor bezeichnet, der über eine Waschtaste 61 oder ein Relais 62 ansteuerbar ist. Das Relais 62 wird über einen invertierenden Verstärker 63 von einem monostabilen Zeitglied 64 geschaltet. Dieses Zeitglied 64 wird vom Ausgangssignal der Kippstufe 37 über die Gatter 40 und 32 getriggert und löst ein Steuersignal für das Schaltelement 20 aus, welches auf einen weiteren Eingang des ODER-Gatters 40 aufgeschältet wird. Wenn bei dieser Ausführung der Wischermotor schwergängig läuft bzw. blockiert und am Ausgang der Kippstufe 37 ein Schaltsignal ausgelöst wird, wird für eine bestimmte Zeit über das Zeitglied 64 und den invertierenden Verstärker 63 und das Relais 62 der Waschpumpenmotor 60 an Spannung gelegt und fördert somit Waschflüssigkeit auf die zu reinigende Scheibe. Zugleich wird für die Eigenzeit des Zeitgliedes 64 über das ODER-Gatter 40, das UND-Gatter 32 und den invertierenden Verstärker 33 das Schaltelement 20 angesteuert. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch, bis die Schwergängigkeit bzw. Blockierung des Wischermotors aufgehoben ist und dieser in seine Parkstellung läuft.

Im Gegensatz zur automatischen Ansteuerung der Waschpumpe bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 die Waschpumpe 60 mittels der Waschtaste 61 nur manuell ansteuerbar. Dabei wird aber auch auf den einen Eingang des ODER-Gatters 40 ein Steuersignal für das Schaltelement 20 gelegt. Wichtig ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Selbsthaltekreis vom Ausgang des UND-Gatters 32 zu einem Eingang des ODER-Gatters 40 über ein Tor 67, welches vom Endlagenschalter 14 gesteuert wird. Wenn die Wischanlage schwergängig läuft bzw. blockiert ist und die Waschtaste 61 betätigt wird, wird über das ODER-Gatter 40, das UND-Gatter 32

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und den invertierenden Verstärker 33 das Schaltelement 20 erregt. Durch die Förderung von Waschflüssigkeit wird die Blockierung des Wischermotors aufgehoben. Wird nun vor Ablauf der Eigenzeit der monostabilen Kippstufe 37 die Waschtaste 61 wieder losgelassen, wird dennoch der Wischermotor in seine Parkstellung bewegt, weil über das Tor 67 ein dem von der Waschtaste ausgelösten Steuersignal wirlcungsgleich.es Signal solange auf das ODER-Gatter ko rückgekoppelt ist, bis der Endlagenschalter 14 auf Masse umschaltet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist zusätzlich eine temperaturabhängige Schutzschaltung vorgesehen. Mit 70 ist eine Konstantstromquelle oder eine ähnliche elektrische Schaltung bezeichnet, mit der über das Umschaltrelais 71 der Ankerwicklung des Wischermotors 10 ein eingeprägter Strom zugeführt werden kann. Dieses Umschaltrelais 71 hat eine weitere Kontaktbrücke 72 im ErregerStromkreis des Drehzahlumschaltrelais 22. Wenn dieses Umschaltrelais 71 erregt ist, ist die Ankerwicklung des Wischermotors von der Spannungsquelle I5 abgeschaltet und an die Konstantstromquelle 70 angeschlossen. In diesem Schaltzustand wird der Spannungsabfall an der Ankerwicklung über die Leitung 73 abgegriffen und einem Schwellwertschalter 7^ zugeführt. Am Ausgang des Schwellwertschalters 7^ ist normalerweise positives Potential meßbar, doch wenn die Temperatur der Ankerwicklung und damit deren Widerstand und der daran gemessene Spannungsabfall zu hoch ist, springt das Potential am Ausgang dieses Schwellwertschalters auf Masse. Über ein ODER-Gatter 75 wird ein Tor 76 am Ausgang der Kippstufe 37 gesperrt. Solange also die Motortemperatur zu hoch ist, hat das Schaltsignal am Ausgang der monostabilen Kippstufe 37 keinen Einfluß auf den Schaltzustand des Schaltelementes 20. Der Motor ist nicht direkt an die Spannungsquelle, sondern lediglich an die Konstantstromquelle 70 angeschlossen.

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Das Umschaltrelais 71 wird allerdings nur dann erregt, wenn von der monostabilen Kippstufe ein Schaltsignal ausgelöst und über das Tor 76 und das Gatter 32 auf den Verstärker 77 aufgeschaltet wurde. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also zunächst die Drehzahl des Wischermotors abgefragt und ausgewertet und erst danach das System so umgeschaltet, daß nun die temperaturabhängige Schaltstufe zur Wirkung kommt. Wichtig ist dabei die Rückkopplung vom Ausgang des Verstärkers 77 zu einem Eingang des ODER-Gatters 75 und zum Tor 76, damit der· vom Schaltsignal der monostabilen Kippstufe 37 initiierte Umschal tvorgang des Umschaltrelais 71 auch nach Ablauf der Eigenzeit der monostabilen Kippstufe 37 erhalten bleibt, sofern die Motortemperatur einen bestimmten Schwellwert noch überschritten hat. Hat sich der Motor indessen abgekühlt, schaltet der Schwellwertschalter 7^· wieder um und das Umschaltrelais 71 wird entregt, sofern die Eigenzeit der Kippstufe 37 abgelaufen ist.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, welches aus Fig. 3 abgeleitet ist, wobei nun zusätzlich ein Schutz gegen Blockieren innerhalb des Wischfeldes gegeben ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 könnte nämlich das UND-Gatter den invertierenden Verstärker 33 unabhängig vom Schaltzustand der Kippstufe 37 ansteuern, solange der Betriebsschalter 23 oder 2k eingeschaltet ist und solange der Endlagenschalter nicht seine Ruhestellung einnimmt, weil beide Steuereingänge des UND-Gatters 32 über das ODER-Gatter 31 bzw. das ODER-Gatter kO auf hohem Potential liegen.

Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist nun ein zusätzliches ODER-Gatter 90, sowie ein retriggerbares Zeitglied 91 eingefügt-,wobei über das Zeitglied 91 ein dritter Eingang des UND-Gatters 32 angesteuert wird. Das ODER-Gatter 90 hat zwei Eingänge, von denen der eine an den Ausgang der monostabilen Kippstufe 37 und der andere an den Ausgang des von den Betriebsschalters beeinflußten ODER-Gatters 31 angeschlossen ist. Das Zeitglied 91 wird immer dann gesetzt, wenn ein Impuls des Endlagenschalters 14 über das ODER-Gatter 35 durchgeschaltet wird. Das Zeitglied 91 hat eine Verzögerungszeit von ungefähr 10 see, wobei diese

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Zeit größer ist als die Zeit für einen Wischzyklus, selbst ■wenn der Motor aufgrund einer hohen Belastung nur sehr langsam dreht. Nach dieser Verzögerungszeit wird das UND-Gatter 32 getriggert und damit der Motor sicher abgeschaltet. Das ODER-Gatter 90 dient dazu, beim Einschalten des Betriebsschalters 30 oder 2h über das ODER-Gatter 35 auf den Eingang des Zeitgliedes 91 einen Impuls durchzuschalten, damit dieses Zeitglied gesetzt wird und so überhaupt ein Anlaufen des Motors 10 gewährleistet ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß dieses Zeitglied 91 und das ODER-Gatter 90 auch bei den anderen Ausführungsbeispielen mit Vorteil eingesetzt werden könnte. Außerdem ist in Pig. 9 gezeigt, daß ein Widerstand 92 an den Ausgang des Endlagenschalters 14 gegen positives Potential geschaltet ist, so daß ein zweiter Kontakt am Endlagenschalter eingespart werden kann. Auch diese Weiterbildung kann sinngemäß bei den anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden.

Mit den beschriebenen Ausführungen kann also ein Wischermotor wirkungsvoll gegen Zerstörung bei Überlastung geschützt werden. Dabei sei darauf hingewiesen, daß natürlich auch nur eine temperaturabhängige Schaltstufe in manchen Fällen ausreicht, daß aber gerade die Kombination einer drehzahlabhängigen und einer temperaturabhängigen Schutzschaltung ein Optimum an Sicherheit bietet. Die temperaturabhängige Schaltstufe könnte natürlich auch von einem temperaturabhängigen Widerstand unabhängig von der Ankerwicklung des Motors angesteuert werden und es wird besonders betont, daß Einzelmerkmale der Erfindung im Zusammenhang mit der temperaturabhängigen Schaltstufe auch dann ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sein sollen, wenn auf eine drehzahlabhängige Schaltung verzichtet wird.

Abschließend wird noch darauf hingewiesen, daß die Steuerschaltung insgesamt als integrierter Schaltkreis hergestellt werden kann, insbesondere in ein Mikrocomputersystem eines Fahrzeuges integriert werden kann, welches noch weitere Funktionen in

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einem Kraftfahrzeug steuert. Dann ist nämlich der Aufwand für die optimale Schutzschaltung gemäß vorliegender Erfindung praktisch vernachlässigbar.

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Leerseite

Claims

SWF-Spezialfabrik für Autozubehör Gustav Rau GmbH. 7120 Bietigheim-Bissingen

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Kübler/Jä

17.10.1978

Patentansprüche:

j Schaltanordnung für einen Wischermotor mit einem manuell verstellbaren Betriebsschalter und einem von diesem ansteuerbaren Schaltelement im Betriebsstromkreis des Motors, welches den Betriebsstromkreis bei Überlastung des Motors unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand drehzahlabhängiger Impulse mit einer Bezugsgröße verglichen und daraus ein Schaltsignal für das Schaltelement (20) abgeleitet wird.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der drehzahlabhängigen Impulse und die Bezugsgröße derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein Schaltsignal nur ausgelöst wird, wenn der Motor (1O) steht.

3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der drehzahlabhängigen Impulse und die Bezugsgröße derart aufeinander abgestimmt sind, daß ein Schaltsignal ausgelöst wird, wenn die Motordrehzahl einen bestimmten Wert unterschreitet .

4. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Wischzyklus ein Impuls ausgelöst wird.

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5. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Wischzyklus mehrere Impulse ausgelöst werden.

6. Schaltanordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der Impulse bei konstanter Motordrehzahl mit der Motorstellung variiert.

7. Schaltanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der Impulse bei konstanter Motordrehzahl in einem Winkelbereich von etwa 40 bis 70 Grad ausgehend von der Ablagestellung größer ist als im übrigen Winkelbereich zwischen 0 und 40 Grad bzw. 70 und 36O Grad.

8. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten des Betriebsschalters (23,24) ein dem drehzahlabhängigen Impuls wirkungsgleiches Signal ausgelöst wird.

9. Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischermotor (1O) ein Endlagenschalter (14) zugeordnet ist, über den das Schaltelement (20) ansteuerbar ist, bis der Motor (10) eine Endlage erreicht.

10. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (20) über einem Impulsgeber (36,37,32,35) periodisch ein- und ausgeschaltet wird.

11. Schaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (36,37,32,35) nur bei geschlossenem Betriebsschalter (23,24) aktivierbar ist.

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12. Schaltanordnung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (20) über eine von der Motortemperatür abhängige Schaltstufe steuerbar ist.

13. Schaltanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abschalten des Schaltelementes (20) über «inen vorzugsweise relaisbetätigten Umschalter (71) dem Motor (10) ein eingeprägter Strom zugeführt wird und als Eingangssignal für die temperaturabhängige Schaltstufe unmittelbar der Spannungsabfall an der Ankerwicklung des Motors (1O) ausgenutzt wird.

^h. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Schaltsignal wenigstens kurzzeitig ein Waschpumpenmotor (60) zur Förderung von Waschflüssigkeit einschaltbar ist.

15. Schaltanordnung nach den Ansprüchen 1Ms 13» dadurch gekennzeichnet, daß während der Waschimpulszeit ein Steuersignal für das Schaltelement (20) ausgelöst wird.

16. Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängigen Impulse einem retriggerbaren Monoflop (36) zugeführt sind, dessen Eigenzeit (T ) die Bezugsgröße ist.

17. Schaltanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Monoflop (36) eine weitere monostabile Kippstufe (37) triggerbar ist und das Ausgangssignal dieser Kippstufe (37) auf das Monoflop (36) dynamisch rückgekoppelt ist.

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18. Schaltanordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die monostabile Kippstufe (37) mit dem Abschalten des Betriebsschalters (23»24) rückgesetzt wird.

19· Schaltanordnung nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe (37) und die drehzahlabhängigen Inpulse einem ODER-Gatter (35) mit dynamisch wirkenden Eingängen (37» 38) zugeführt sind, dessen Ausgang mit dem Eingang des Monoflop (36) verbunden ist.

20. Schaltanordnung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, das das Ausgangssignal der Kippstufe (37) einem Eingang eines UND-Gatters (32) zugeführt ist, dessen anderer Eingang über den Betriebsschalter (23»Zk) ansteuerbar ist und dessen Ausgangssignal das Schaltelement (20) und einen Eingang des ODER-Gatters (35) steuert.

21. Schaltanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängigen Impulse von einem dem Motor (1O) zugeordneten üblichen Endlagenschalter (14) ausgelöst werden, dessen Ausgang mit dem einen Eingang (3*0 eines ODER-Gatters (31) verbunden ist, an dessen andere Eingänge der Betriebsschalter (2k) für langsame Drehzahl und gegebenenfalls der Betriebsschalter (23) für schnellere Drehzahl angeschlossen sind.

22. Schaltanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Drehzahlen durch ein Drehzahlumschaltrelais (22) erfolgt, welches über den Betriebsschalter (23) direkt ansteuerbar ist.

23. Schaltanordnung nach den Ansprüchen 17t>is22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang der Kippstufe (37) und dem UND-Gatter (32) ein weiteres ODER-Gatter (ko)

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eingeschleift ist, das vom Ausgang des Endlagenschalters (i4) ansteuerbar ist.

Zh, Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang der Kippstufe (37) ein Zeitglied (6^·) getriggert wird, daß vorzugsweise über ein Relais (62) den ¥aschpumpenmotor (60) einschaltet, und daß das .Ausgangssignal des Zeitgliedes (6h) auf einen weiteren Eingang des der Kippstufe (37) nachgeschalteten ODER-Gatters (ho) geschaltet ist.

25· Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Eingang des der Kippstufe (37) nachgeschalteten ODER-Gatters (ko) an eine Waschtaste (61) angeschlossen ist und der Ausgang des das Schaltelement (2O) steuernden UND-Gatters (32) über ein vom Endlagenschalter (lh) gesteuertes Tor (67) mit einem weiteren Eingang des ODER-Gatters (4o) verbunden ist.

26. Schaltanordnung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Ankerwicklung einem Schwellwertschalter (7 k) zugeführt ist, daß in.Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Schwellwertschalters (7*0 und dem Ausgangssignal der Kippstufe (37) über ein Tor (76) ein Umschaltrelais (71) derart betätigt wird, daß der Ankerwicklung ein eingeprägter Strom zugeführt wird und daß das Tor (76) in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Umschaltrelais (71) gesteuert wird.

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27.Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mit den drehzahlabhängigen Impulsen ein weiteres retriggerbares Zeitglied (91) gesetzt wird, dessen Verzögerungzeit größer ist als die Zeitspanne für einen Wischzyklus, und daß dieses Zeitglied (91) ^eiⁿ Schaltsignal für das Schaltelement (20) liefert.

28.Schaltanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (91) auch durch einen vom Betriebsschalter (23, 24) ausgelösten Impuls gesetzt wird.

29·Schaltanordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang der monostabilen Kippstufe (37) und einem Eingang des ODER-G-atters (35) ein weiteres ODER-Gatter (90) geschaltet ist, dessen anderer Eingang über den Betriebsschalter (23>24) steuerbar ist, und daß an den Ausgang des ODER-Gatters (35) das retriggerbare Zeitglied (91) eingeschlossen ist, dessen Ausgangssignal einem dritten Eingang des UND-Gatters 32 zugeführt ist.

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30. Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch den Einsatz eines Mikrocomputers zur Steuerung der einzelnen Schaltfunktionen.

31. Wischermotor, insbesondere für eine Schaltanordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Schalter derart betätigt, daß in einem Wischzyklus ein vorzugsweise mit Masse verbundener Kontakt (51) mehrfach mit einem ersten Gegenkontakt (.52) und in der Ablagestellung außerdem mit einem weiteren Gegenkontakt (53) verbunden wird.

32. Wischermotor nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß in einem Winkelbereich von etwa 330 Grad der Kontakt (51) mit dem ersten Gegenkontak-fc (52) mehrfach verbunden wird, in dem übrigen Winkelbereich von etwa 30 Grad aber auf keinen der Gegenkontakte (52,53) aufgeschaltet ist.

33. Wischermotor nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gegenkontakt (52) auf einer Kontaktbahn einer Schaltscheibe (5*0 schleift, die eine Vielzahl von Kontaktsegmenten (55) aufweist, die mit einer ringförmigen Kontaktbahn für den vorzugsweise an Masse angeschlossenen Kontakt (51) elektrisch leitend verbunden sind, und daß der zweite Gegenkontakt (53) auf einer Kontaktbahn mit nur einem Kontaktsegment (56) schleift, welches ebenfalls mit der ringförmigen Kontaktbahn elektrisch leitend verbunden ist.

3^. Wischermotor nach Anspruch 3 2 und 33» dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Kontaktsegmente (55) auf der Kontaktbahn für den ersten Gegenkontakt (52) unterschiedlich sind, insbesondere, daß ein Winkelbereich von etwa 30 Grad frei von KontaktSegmenten (55) ist.

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35· Vischermotor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (20) und/oder gegebenenfalls das Drehzahlumschaltrelais (22) und/oder das Relais (71) zum Umschalten auf einen eingeprägten Motorstrom mit dem Wischermotor (1O) zu einer Baueinheit vereinigt sind.

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