DE3930539A1 - Antrieb, insbesondere fuer wischanlagen an kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb, insbesondere für Wischanlagen an Kraftfahrzeugen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Die Scheibenwischeranlagen moderner Kraftfahrzeuge werden überwiegend von einem permanentmagneterregten Gleichstrommotor angetrieben, der in zwei unterschiedlichen Drehzahlstufen betreibbar ist. Üblicherweise hat der Gleichstrommotor drei auf einem Kollektor aufliegende Schleifbürsten, von denen die erste unveränderbar mit dem einen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Über einen Betriebsschalter kann nun wahlweise eine zweite oder dritte Bürste mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden werden. Wenn ein erstes Bürstenpaar mit der ersten und einer zweiten, diametral gegenüberliegenden Schleifbürste an Spannung liegt, wird der Gleichstrommotor in einer ersten Drehzahlstufe betrieben. Wird ein zweites Bürstenpaar mit der ersten und einer dritten Schleifbürste an Spannung gelegt, läuft der Motor in einer zweiten Drehzahlstufe mit höherer Drehzahl.

Gleichstrommotoren dieser Art erzeugen beim Abschalten induzierte Spannungsspitzen entsprechend ihrer gespeicherten Energie, die das Schaltverhalten anderer elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug unbeabsichtigt beeinflussen können, insbesondere wenn es sich um elektronische Geräte mit hochempfindlichen integrierten Schaltungen handelt, die schon auf geringere Störspannungen ansprechen. Man hat daher den Bürstenpaaren eines solchen Gleichstrommotors Spannungsbegrenzer vorgeschaltet, die die beim Abschalten des Gleichstrommotors entstehenden induktiven Spannungsspitzen auf Werte unterhalb einer bestimmten Schwelle begrenzen. Als Spannungsbegrenzer wurden sogenannte Suppressor-Dioden verwendet. Diese Suppressor-Dioden begrenzen auftretende Zenerdionden. Auf diese Weise kann man also sicherstellen, daß auch beim Abschalten eines solchen Gleichstrommotors höherer Leistung, wie er bei Wischantrieben verwendet wird, keine Spannungsspitzen größer als z. B. 70 Volt in das Bordnetz eingespeist werden. Nachteilig ist allerdings, daß diese Suppressor-Dioden als Spezialbauteile verhältnismäßig teuer sind und daher die Kosten eines solchen Antriebes mit einem mehrstufigen Gleichstrommotor, bei dem für jedes selektiv ansteuerbare Bürstenpaar eine Suppressor-Diode benutzt wird, nicht unbeträchtlich beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs erwähnten Art mit einem mehrstufigen Gleichstrommotor so weiterzubilden, daß kostengünstig ein wirksamer Überspannungsschutz gegen Störspannungen erreicht wird.

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

Der Erfindung liegt dabei die Überlegung zugrunde, daß bei einem solchen Gleichstrommotor die Bürstenpaare immer nur wahlweise angesteuert werden, also jeweils nur eine Bürste mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden wird. Wenn man also dafür sorgt, daß ein spannungsbegrenzendes Bauelement jeweils mit der über die Gleichspannungsquelle angesteuerten Schleifbürste wirkverbunden wird, wird erkennbar, daß an sich nur ein spannungsbegrenzendes Bauteil benötigt wird. Dieses spannungsbegrenzende Bauteil könnte man nun über einen über den Betriebsschalter gesteuerten Umschalter wahlweise mit einer der beiden Schleifbürsten verbinden, doch würde dies einen nicht unerheblichen Aufwand bedeuten. Besser ist daher eine erfindungsgemäße Lösung, bei der dieses eine spannungsbegrenzende Bauteil, also eine nur in einer Richtung wirkende Zenerdiode, über nach Art eines ODER-Gatters geschaltete Dioden mit den wahlweise ansteuerbaren Schleifbürsten des Gleichstrommotors verbunden ist.

Im Vergleich zu der bekannten Ausführung benötigt man nun bei einem zweistufigen Gleichstrommotor zwar drei Bauelemente, nämlich eine einzige Zenerdiode und zwei normale Diolden zur Bildung des ODER-Gatters, doch sind diese Bauelemente als handelsübliche Bauteile wesentlich kostengünstiger beziehbar als die Suppressor-Dioden. Selbst wenn man den im Vergleich zum Stand der Technik erhöhten Montageaufwand der Erfindung für drei Bauteile berücksichtigt, ergeben sich erhebliche Kostenvorteile ohne jede Einbuße hinsichtlich Wirkung und Funktionssicherheit. Noch günstiger werden die Kostenvorteile bei drei- und mehrstufigen Gleichstrommotoren, weil gewissermaßen dann jede zusätzliche Suppressor-Diode bei den Ausführungen nach dem Stand der Technik lediglich durch eine kostengünstige normale Diode ersetzt werden muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes näher erläutert.

Zu dem Antrieb einer Scheibenwischeranlage gehört ein Gleichstrommotor 10, von dem in der Zeichnung der Kollektor 11 angedeutet ist, auf dessen Umfangsfläche die Schleifbürsten 12, 13 und 14 aufliegen. Bei 16 ist angedeutet, daß es sich um einen permanentmagneterregten Motor handelt.

Zur Ansteuerung dieses Gleichstrommotors 10 und zur Einstellung der unterschiedlichen Drehzahlstufen dient ein Betriebsschalter 20 mit einer beweglichen Kontaktbrücke 21, über die wahlweise die Schleifbürste 13 oder die Schleifbürste 14 mit dem positiven Pol 30 einer Spannungsquelle 31 verbindbar ist, deren anderer negativer Pol 32 unveränderbar mit der ersten Schleifbürste 12 elektrisch leitend verbunden ist. Wird der Betriebsschalter 20 mit seiner beweglichen Kontaktbrücke 21 in seine erste Schaltstellung I geschaltet, wird ein erstes Bürstenpaar mit der ersten Schleifbürste 20 und der diametral gegenüberliegenden Schleifbürste 13 mit der Spannungsquelle verbunden und der Gleichstrommotor läuft dann in einer ersten Drehzahlstufe mit niedriger Drehzahl. Wird der Betriebsschalter 20 mit seiner beweglichen Kontaktbrücke 21 in seine andere Schaltstufe II umgestellt, wird ein zweites Bürstenpaar mit der ersten Schleifbürste 12 und der dritten Schleifbürste 14 angesteuert. Der Gleichstrommotor wird dann in seiner zweiten Drehzahlstufe mit höherer Drehzahl betrieben. Insoweit ist die Ansteuerschaltung für den Gleichstrommotor 10 bekannt.

Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist nun die Ausbildung eines insgesamt mit 40 bezeichneten Spannungsbegrenzers, dessen Aufgabe es ist, die beim Abschalten des Gleichstrommotors 10 entstehenden induktiven Spannungsspitzen auf Werte unterhalb einer bestimmten Schwelle, beispielsweise 70 Volt, zu begrenzen. Zu diesem Spannungsbegrenzer 40 gehört eine Zenerdiode 41, die mit ihrem ersten Anschluß, im vorliegenden Fall der Kathode, mit der ersten Schleifbürste 12 des Gleichstrommotors 10 bzw. dem negativen Pol 32 der Gleichspannungsquelle 31 verbunden ist. Der andere Anschluß 43, im vorliegenden Fall also die Anode dieser Zenerdiode 41 ist über eine erste Diode 45 mit der zweiten Schleifbürste 13 und über eine weitere Diode 46 mit der dritten Schleifbürste 14 elektrisch leitend verbunden. Aus der Zeichnung geht hervor, daß diese Dioden bezüglich der Gleichspannungsquelle bzw. der von dieser Gleichspannungsquelle 31 an eine der beiden Bürstenpaare angelegten Spannung in Sperrichtung gepolt sind. Durch die beim Abschalten des Gleichstrommotors entstehenden inversen Überspannungen wird wenigstens eine dieser Dioden 45, 46 aber leitend gesteuert. Die Überspannung wird dann aber durch die Zenerdiode 41 auf einen bestimmten Schwellwert begrenzt, so daß keine störenden Überspannungen in das Bordnetz zurückfließen und dort unbeabsichtigt Schaltvorgänge auslösen können.

Aus der Zeichnung ist also ersichtlich, daß nach der vorliegenden Erfindung zur Spannungsbegrenzung an beiden, separat ansteuerbaren Bürstenpaaren drei Bauelemente benötigt werden, wobei aber diese Bauelemente in großen Stückzahlen hergestellt werden und damit entsprechend kostengünstig beschafft werden können. Mit diesen handelsüblichen Bauelementen wird der gleiche Schutz erreicht wie mit den beiden bisher verwendeten Suppressor-Dioden, die wesentlich teurer sind. Dabei ist in beiden Fällen ein Verpolschutz realisiert, wenn die Zenerspannung größer ist als die Betriebsspannung. Wenn nämlich bei der erfindungsgemäßen Ausführung versehentlich die Gleichspannungsquelle 31 mit falscher Polarität angeschlossen wird, ist eine Zerstörung eines Halbleiterelementes vermieden, weil gewissermaßen immer zwei Diodenstrecken gegensinnig gepolt in Reihe geschaltet sind.

In der Zeichnung ist gestrichelt noch angedeutet, daß zum Betrieb in einer weiteren Drehzahlstufe dem Kollektor eine weitere Schleifbürste 15 zugeordnet sein kann. Diese weitere Schleifbürste 15 wird dann einfach über eine weitere Diode 47 mit der Zenerdiode 41 verbunden, wodurch ein Schutz beim Abschalten auch dieser Drehzahlstufe erreicht wird. Zur Dämpfung der negativen Spannungsspitzen beim Abschalten weiterer Drehzahlstufen wird jeweils also nur eine einzige normale Diode benötigt, so daß nur geringe Kosten anfallen.

Claims (2)

1. Antrieb, insbesondere für Wischanlagen an Kraftfahrzeugen, mit einem Gleichstrommotor mit einem Kollektor und wenigstens drei auf dem Kollektor aufliegenden Schleifbürsten zum Betrieb des Gleichstrommotors in einer ersten Drehzahlstufe, wenn ein erstes Bürstenpaar mit einer ersten und zweiten Schleifbürste über einen Betriebsschalter an einer Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, und zum Betrieb in einer zweiten Drehzahlstufe, wenn ein zweites Bürstenpaar mit der ersten und einerdritten Schleifbürste über den Betriebsschalter an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, wobei die induktiven Spannungsspitzen beim Abschalten des Gleichstrommotors durch den Bürstenpaaren vorgeschaltete Spannungsbegrenzer auf Werte unterhalb einer bestimmten Schwelle begrenzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spannungsbegrenzung an beiden Bürstenpaaren (12-13; 12-14) nur eine einzige Zenerdiode (41) mit der ersten Schleifbürste (12) und der zweite Anschluß (43) über jeweils eine bezüglich der von der Gleichspannungsquelle (31) gelieferten Versorgungsspannung in Sperrichtung gepolte Diode (45, 46) mit der zweiten oder dritten Schleifbürste (13, 14) verbunden ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb in weiteren Drehzahlstufen dem Kollektor (11) weitere Schleifbürsten (15) zugeordnet sind und daß diese weiteren Schleifbürsten (15) über jeweils eine Diode (47) mit dem zweiten Anschluß (43) der Zenderdiode (41) verbunden sind.