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Wisch- und Waschanlage für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Wisch- und Waschanlage für Kraftfahrzeuge
gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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In zunehmendem Maße werden von den Kraftfahrzeug-Herstellern in bestimmte
Kraftfahrzeugtypen neben der zwangsläufig erforderlichen Frontwischanlage auch Heckwischanlagen
eingebaut. Bei solchen Anlagen ist schon ein umfangreicher Steuerungsaufwand für
wenigstens zwei Wischermotore und zwei Waschpumpen erforderlich, insbesondere, wenn
eine Vielzahl von unterschiedlichen Wisch- und Waschprogrammen gewünscht werden.
Bei den serienmäßigen Kraftfahrzeugen hat man bisher getrennte Steuergeräte für
die Frontwisch- und Waschanlage sowie die Heckwisch- und Waschanlage vorgesehen,
d. h. beide Anlagen sind völlig unabhängig voneinander über zugeordnete Betriebsschalter
steuerbar. Es ist aber auch schon eine Ausführung bekannt, bei der die Heckwischanlage
in Abhängigkeit von der Frontwischanlage gesteuert wird. Aber auch bei dieser aus
der D-OS 24 11 128 bekannten Ausführung sind zwei Steuergeräte vorgesehen. Uber
das eine Steuergerät wird ein sogenannter Intervallbetrieb der Frontwischanlage
realisiert. Über ein zweites Steuergerät, das dem Heckwischermotor zugeordnet ist,
wird ein Intervallbetrieb der Heckwischanlage realisiert, wobei bei dieser Ausführung
die Intervallpause der Heckwischanlage von der Betriebsart der Frontwischanlage
abhängt. Der schaltungstechnische Aufwand für eine solche Anlage ist schon beträchtlich.
Andererseits läßt sich eine solche Anlage noch mit konkreten Bausteinen realisieren,
weil die Anzahl der gewünschten unterschiedlichen Wisch- und Waschprogramme noch
gering ist. Außerdem werden bei dieser bekannten Anlage sogenannte Rundläufermotore
verwendet, bei denen die Pendelbewegung über ein Getriebe erzeugt wird. Der Steuerungsaufwand
für derartige Rundläufermotore ist wesentlich geringer als der Steuerungsaufwand
für sogenannte drehrichtungsumkehrbare Wischermotore, die meist über zwei unabhängig
voneinander schaltende Relais gesteuert werden.
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In jüngster Zeit wird zunehmend versucht, derartige Steuergeräte für
Wischanlagen In Kraftfahrzeugen mittels eines Mikrocomputers zu realisieren.
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Dadurch soll der schaltungstechnische Aufwand reduziert werden, insbesondere,
wenn eine Vielzahl von unterschiedlichen Programm abläufen gewünscht wird. Aber
auch in diesem Zusammenhang ist die Fachwelt bisher den Weg gegangen, getrennte
Steuergeräte für die Frontwischanlage und die Heckwischanlage zu entwickeln.
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Der Grund liegt vermutlich darin, daß einerseits nicht alle Kraftfahrzeuge
auch mit Heckwischanlagen ausgerüstet werden und andererseits, daß unterschiedliche
Programmabläufe für die Frontwischanlage und die Heckwischanlage gewünscht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wisch- und Waschanlage
zu schaffen, bei der mit einem geringeren Aufwand für die Steuerung trotzdem eine
Vielzahl unterschiedlicher Programme realisierbar ist. Dabei soll das System so
konzipiert werden, daß es in den unterschiedlichsten Kraftfahrzeugtypen von unterschiedlichen
Betrlebsschaltern angesteuert werden kann und auch in der Lage ist, unterschiedliche
Wischermotore zu schalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, daß der schaltungstechnische
Aufwand nicht erhöht wird, wenn in einem zentralen Steuergerät der Programmablauf
für eine Vielzahl von unterschiedlichen Wisch- und Waschvorgängen gespeichert ist,
auch wenn diese Wisch- und Waschvorgänge nicht bei allen Kraftfahrzeugtypen verwendet
werden, da die heute üblichen Programmspeicher eine ausreichende Kapazität haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist daher vorgesehen, daß für die Frontwischanlage
und die Heckwischanlage einschließlich der zugehörigen Waschpumpen ein zentrales
Steuergerät vorhanden ist, dem die Signale aller zur Steuerung notwendigen Betriebsschalter
und der Positionsschalter der Wischermotoren zugeführt werden, daß durch diese Steuersignale
aus einem Programmspeicher ein entsprechendes Programm abgerufen und in Abhängigkeit
von dem gewählten Programm alle Verbraucher, d. h. also alle Wischermotore und Waschpumpen,
gesteuert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird man das
zentrale Steuergerät so ausbilden, daß es für unterschiedlichste Kraftfahrzeugtypen
universell verwendbar Ist. Dazu kann das zentrale Steuergerät eine Vielzahl von
Eingängen aufweisen, an die die unterschiedlichsten Betriebsschaltertypen angeschlossen
werden können. Entsprechend kann das zentrale Steuergerät eine Vielzahl von Ausgängen
aufweisen, an denen Schaltsignale für die unterschiedlichsten Wischermotortypen
abgreifbar sind.
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Ein universell verwendbares Steuergerät ist aber auch dann gegeben,
wenn man
beispielsweise durch einen Umschalter dafür sorgt, daß
Steuersignale an einem bestimmten Eingang je nach Schaltstellung des Umschalters
unterschiedliche Programme auslösen und Schaltsignale an einem Ausgang je nach Stellung
des Umschalters zur Ansteuerung unterschiedlicher Wischermotorentypen geeignet sind.
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Das System kann In der Weise erweitert werden, daß es auch die Scheinwerferreinigungsanlage
umfaßt oder zur Ansteuerung zweier synchron zu bewegender Wischermotore für die
Front- und/oder Heckwischanlage geeignet ist.
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Bei einer Anlage mit zwei synchron zueinander zu bewegenden Wischermotoren
sind unterschiedlichste Bewegungsabläufe denkbar. Beispielsweise können die Wischermotoren
in der Weise synchronisiert werden, daß die Wischer zur gleichen Zeit aus der Parklage
loslaufen. Denkbar ist aber auch eine Ausführung, bei der ein weiterer Synchronisationspunkt
in der Umkehrlage gegeben ist. Schließlich wird man bei solchen Anlagen auch dafür
sorgen, daß der fahrerseitige Wischer unabhängig gesteuert wird, während der beifahrerseitige
Wischermotor in Abhängigkeit vom fahrerseitigen Wischermotor gesteuert wird. Dem
fahrerseitigen Wischermotor soll also die Priorität zukommen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren 1 und 2
prinzipiell dargestellten Schaltpläne näher erläutert.
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In den Zeichnungen ist mit 10 ein Frontwischermotor, mit 11 ein Heckwischermotor,
mit 12 der Motor einer Waschpumpe für die Frontscheibe und mit 13 der Motor einer
Waschpumpe für die Heckscheibe bezeichnet. Alle diese Motore werden von einem zentralen
Steuergerät 20 aus gesteuert, das an den Minuspol 14 und den Pluspol 15 einer nicht
näher dargestellten Spannungsquelle angeschlossen ist. Dieses zentrale Steuergerät
20 hat mehrere Eingänge 21-27 für Steuersignale, die von den Betriebsschaltern 16
bzw. 17 ausgelöst werden.
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Diese Steuersignale werden einem insgesamt mit 30 bezeichneten Mikrocomputer
mit einem Programmspeicher 31 und einem Analog-Digital-Umsetzer 32 zugeführt.
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Außerdem werden dem Mikrocomputer noch die Signale von den den Wischermotoren
zugeordneten Positionsschaltern 33, 34 und 35 über Eingänge 36, 37 und 38 zugeführt.
Der Mikrocomputer 30 hat bei den gezeigten Ausführungsbeispielen vier Ausgänge 40,
41, 42 und 43 für Schaltsignale, die zur Ansteuerung von Umschaltrelais 44, 45,
46 und 47 dienen.
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Der Betriebsschalter 16 dient zur Bedienung der Frontwisch- und Waschanlage.
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Man erkennt eine erste bewegliche Schaltbrücke 50, die aus der gezeichneten
Ruhelage
in drei Arbeitsstellungen umgestellt werden kann. In der ersten Arbeitsstellung
soll ein Intervallbetrieb, in der zweiten Arbeitsstellung ein Dauerwischbetrieb
mit niedriger Drehzahl und In der dritten Arbeitsstellung ein Dauerwlschbetrieb
mit hoher Drehzahl realisiert werden. Über die zweite Schaltbrücke 51 des Betriebsschalters
16 soll einerseits der Waschpumpenmotor 12 angesteuert werden, zugleich aber auch
ein sogenanntes Nachwischprogramm ausgelöst werden. Eine bewegliche Umschaltbrücke
52 des Betriebsschalters 17 kann aus der dargestellten Ruhelage in eine Arbeitslage
umgestellt werden, in der der Heckwischermotor angesteuert wird. Eine zweite Kontaktbrücke
53 dient zur Ansteuerung des Waschpumpenmotors 13 für die Heckwischanlage und zugleich
zur Auslösung eines sogenannten Nachwischens. Die Funktion dieses Systems muß man
sich wie folgt vorstellen: Wenn die Schaltbrücke 50 des Betriebsschalters 16 in
die erste Arbeitsstellung gebracht wird, wird dem Eingang 22 des Mikrocomputers
30 ein Steuersignal zugeführt. Aufgrund dieses Steuersignales wird in dem Programmspeicher
31 ein bestimmtes Programm angewählt und in dem Mikrocomputer 30 verarbeitet. Dies
hat zur Folge, daß über ein Schaltsignal am Ausgang 41 das Relais 45 angesteuert
wird, das einen Stromkreis zum Wischermotor 10 schließt. Nach einem Wischzyklus
erzeugt der Positionsschalter 33 am Eingang 36 des zentralen Steuergerätes 20 ein
Signal, das von dem Mikrocomputer 30 in der Weise verarbeitet wird, daß das Relais
45 abgeschaltet und verzögert wieder angesteuert wird. Auf diese Weise wird ein
sogenannter Intervallbetrieb für den Frontwischermotor 10 realisiert.
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In der zweiten Arbeitsstellung des Betriebsschalters 16 erscheint
am Eingang 23 des Mikrocomputers 30 ein Steuersignal, was zur Folge hat, daß das
Relais 45 dauernd erregt bleibt. Auf diese Weise wird ein Wischbetrieb mit niedriger
Drehzahl realisiert. In der dritten Arbeitsstellung des Betriebsschalters 16 wird
ein Steuersignal auf den Eingang 24 aufgeschaltet, was zusätzlich zu der zuvor geschilderten
Wirkung die Folge hat, daß das Relais 44 erregt wird und damit der andere Eingang
des Motors angesteuert wird. Auf diese Weise wird ein Dauerwischbetrieb mit höherer
Drehzahl realisiert. Bei Betätigung der Schaltbrücke 51 des Betrlebsschalters 16
wird einerseits direkt der Waschpumpenmotor 12 für die Frontscheibe angesteuert
und andererseits in dem Mikrocomputer ein Programmablauf gestartet, der das Relais
45 erregt und auch nach dem Abschalten des Betriebsschalters 16 für eine gewisse
Zeit erregt hält, so daß ein Nachwischbetrieb nach dem Waschen realisiert wird.
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Im Gegensatz zu dem Frontwischermotor 10, der als Rundläufer mit
nachgeschaltetem
Pendelgetriebe anzusehen ist, handelt es sich bei dem Heckwischermotor 11 um einen
drehrichtungsumkehrbaren Wischermotor. Zur Ansteuerung dieses Motors 11 dienen die
beiden Relais 46 und 47, die zusammen einen Umpolschalter realisieren. Wird die
Schaltbrücke 52 des Betriebsschalters 17 in die Arbeitslage gebracht, erscheint
am Eingang 27 des Mikrocomputers 30 ein Steuersignal. Dadurch wird ein bestimmtes
Programm In dem Programmspeicher 31 angewählt, welches zunächst das Relais 46 einschaltet.
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Der Motor 11 dreht sich nun in einer bestimmten Drehrichtung. Der
Positionsschalter 35, der als inkrementaler Drehzahlsensor aufzufassen ist, führt
dem Eingang 38 eine Anzahl von Schaltimpulsen zu, die von dem Mikrocomputer 30 erkannt
und verarbeitet werden. Ist eine bestimmte Anzahl von Steuerimpulsen am Eingang
38 eingetroffen, wird das Relais 46 abgeschaltet und verzögert das Relais 47 eingeschaltet.
Dadurch dreht sich der Motor in der anderen Drehrichtung, so daß der Wischer wieder
von der Umkehrlage in die Parklage zurückverschwenkt wird, und der Vorgang wiederholt
sich. Der Positionsschalter 34 wird in der Endlage des Wischers geschaltet und dient
dazu, daß der Heckwischermotor 11 exakt in der Parklage abgeschaltet wird, auch
wenn die Impulsübertragung von dem Positionsschalter 35 zum Eingang 38 gestört sein
sollte.
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Bei Betätigung der Schaltbrücke 53 des Betriebsschalters 17 wird der
Waschpumpenmotor 13 für die Heckscheibe direkt angesteuert und außerdem über den
Mikrocomputer 30 ein Nachwischbetrieb ausgelöst, wie das zuvor bei der Frontwischanlage
angedeutet wurde.
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Durch Figur 1 soll also verdeutlicht werden, daß dem zentralen Steuergerät
20 die Steuersignale für alle Betriebsarten zugeführt werden. Außerdem zeigt Figur
1, daß dieses zentrale Steuergerät einen Programmspeicher 31 für alle Betriebsarten
der Frontwisch- und Waschanlage und der Heckwisch- und Waschanlage aufweist, wobei
aufgrund der Steuersignale an den Eingängen 21- 27 entsprechende Programme in diesem
Programmspeicher ausgewählt werden und in Abhängigkeit von dem gewählten Programm
die Wischermotore und Waschpumpen gesteuert werden.
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Figur 2 zeigt ein Schaltbild mit im Prinzip gleicher Wirkungsweise.
Die Unterschiede zu Figur 1 bestehen lediglich darin, daß nunmehr auch der Heckwischermotor
ein sogenannter Rundläufermotor ist und daß vom
Betriebsschalter
16 nur eine Steuerleitung zum Eingang 21 des Mikrocomputers 30 führt. Dabei werden
in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Schaltbrücke 50 des Betriebsschalters
16 unterschiedliche Widerstände in den Steuerkreis eingeschleift, so daß am Eingang
21 je nach Schaltstellung unterschiedliche Potentiale meßbar sind. Diese Potentiale
werden von dem Analog-Digital-Umsetzer 32 ausgewertet. In Figur 2 erkennt man, daß
die Ausgänge dieses Analog-Digital-Umsetzers 32 mit den Eingängen 22, 23 und 24
verbunden sind, womit angedeutet sein soli, daß bei entsprechenden Steuersignalen
ein gleiches Programm im Programmspeicher 31 angewählt wird.
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Ein Vergleich von Figur 1 und Figur 2 zeigt, daß der Mikrocomputer
30 die gleiche Anzahl von Eingängen und Ausgängen aufweist und daß dieser Mikrocomputer
zur Verknüpfung unterschiedlicher Betriebsschalter mit unterschiedlichen Wischermotorentypen
geeignet ist. Er ist damit universell einsetzbar. Man erkennt außerdem, daß bei
einem Steuersignal an bestimmten Eingängen, nämlich beispielsweise an dem Eingang
25, nur ein ganz bestimmtes Programm in dem Programmspeicher 31 angewählt wird.
Außerdem sind aber andere Eingänge, nämlich der Eingang 21 vorgesehen, dem eine
Signalerkennungsstufe in Form eines Analog-Dlgital-Umsetzers nachgeschaltet ist,
so daß bei Vorliegen unterschiedlicher Steuersignale an diesem Eingang 21 unterschiedliche
Programmabläufe angewählt werden. Allgemein kann man sagen, daß die Ausführungen
nach den Figuren 1 und 2 so ausgelegt sind, daß für jeden unterschiedlichen Betriebsschalter
16 die notwendigen Eingänge vorhanden sind, so daß die Verdrahtung im Kraftfahrzeug
keinerlei Schwierigkeiten bereitet.
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Alternativ könnte man aber beispielsweise den Eingang 21 mit dem Eingang
22 zusammenfassen und einen Umschalter vorsehen, der in der einen Schaltstellung
die Signalerkennungsstufe 32 aktiviert, in der anderen aber abschaltet. In diesem
Fall würden also unterschiedliche Betriebsschalter wenigstens teilweise an die gleichen
Eingänge des Mikrocomputers 30 angeschlossen und es müßte ein zusätzlicher Umschalter
vorgesehen sein, der dem Mikrocomputer signalisiert, in welcher Form die an diesem
Eingang anstehenden Signale verarbeitet werden müssen. Entsprechendes gilt natürlich
auch für die Ausgänge. Ein Vergleich von Figur 1 und 2 zeigt, daß das Signal am
Ausgang 40 einmal einem Relais 46 zugeführt wird, welches einen Rundläufermotor
steuert (Figur 2), im anderen Fall aber zur Ansteuerung eines Umschaltrelais 46
eines drehrichtungsumkehrbaren Motors dient. Alternativ könnte man hier weitere
Ausgänge vorsehen, die zur Ansteuerung unterschiedlicher Wischermotortypen gedacht
sind und von dem Mikrocomputer gleichzeitig angesteuert werden.
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Bei einer solchen Wisch- und Waschanlage für Kraftfahrzeuge mit einem
zentralen Steuergerät sind eine Vielzahl von Programmabläufen denkbar. So kann man
beispielsweise einzelne Programmabläufe miteinander verknüpfen, wenn bestimmte Steuersignale
an den Eingängen vorliegen. Wird also beispielsweise der Betriebsschalter 16 für
die Frontwischanlage und der Betrlebsschalter 17 für die Heckwischanlage zugleich
angesteuert, könnte die Heckwischanlage in Abhängigkeit von der Frontwischanlage
in der Weise gesteuert werden, daß die Heckscheibe nur bei jedem n-ten Wischvorgang
der Frontscheibe gesäubert wird.
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Der Programmablauf des Heckwischermotors hängt also dann vom Programmablauf
des Frontwischermotors ab, wobei man weiter in Abhängigkeit von den Signalen der
Positlonsschalter den Wischvorgang in der Weise synchronisieren kann, daß beide
Wischer zeitgleich aus der Parklage loslaufen. Da der Heckwischermotor in vielen
Fällen schneller dreht und auch der Wischwinkel oftmals kleiner ist als bei der
Frontwischanlage, soll also der Heckwischermotor in der Parklage des Wischers stillgesetzt
werden, bis auch der langsamere Frontwischer wieder aus der Parklage losläuft.
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Die Verknüpfung bestimmter Programmabläufe ist aber auch dann besonders
wichtig, wenn zwei Wischer nicht über ein mechanisches Getriebe miteinander gekoppelt
sind, sondern jeweils separat von einem Wischermotor angetrieben werden. Auch in
diesem Fall muß der eine Wischermotor in Abhängigkeit von dem anderen Wischermotor
gesteuert werden, damit einerseits ein Zusammenstoßen der Wischer bei sich überlappenden
Wischfeldern vermieden wird und damit andererseits ein wenigstens etwa synchroner
Bewegungsablauf erzielt wird, der den Fahrer nicht stört. Bei solchen Anwendungsfällen
wird man dem fahrerseitigen Wischermotor die Priorität einräumen und den beifahrerseitigen
Wischermotor in Abhängigkeit von dem fahrerseitigen Wischermotor steuern.
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Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß bei den gezeigten Ausführungsbeispielen
die Motore für die Waschpumpen direkt über die Betrlebsschalter angesteuert werden.
Dies ist jedoch nur für den Fall zweckmäßig, daß die Einschaltzeit dieser Waschpumpen
mit der Betätlgungszeit des Betriebsschalters übereinstimmt. In anderen Fällen wird
man auch die Waschpumpenmotore über entsprechende Ausgangssignale des Mikrocomputers
30 steuern.
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Insgesamt ist damit eine Wisch- und Waschanlage für die Frontscheibe
und die
Heckschelbe vorgestellt, die nur ein zentrales Steuergerät
für alle Funktionen aufweist und im übrigen so ausgestaltet ist, daß unterschiedliche
Betriebsschalter und unterschiedliche Wischermotorentypen angeschlossen werden können.
Ein solches System ist also universell in jedem Kraftfahrzeugtyp einsetzbar und
kann daher in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden.