DE4221972C2

DE4221972C2 - Schaltungsanordnung für eine Scheibenwisch- und -waschanlage in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE4221972C2
Application number: DE19924221972
Authority: DE
Inventors: Norbert Normann; Lothar Gunter Schulze; Guenter Uhl
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Contacts and Refining GmbH
Priority date: 1992-07-04
Filing date: 1992-07-04
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2012-07-05
Also published as: DE4221972A1; WO1994001308A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 30 47 453 be kannt.

Zu einer elektrischen Scheibenwisch- und -waschanlage in Kraftfahrzeugen gehören üblicherweise ein Wischermotor zum Verschwenken der Wischerarme; ein dem Wischermotor zugeord neter Endabschalter, gelegentlich auch als Parkschalter be zeichnet, welcher im Stromkreis des Wischermotors liegt und von diesem oder von einem vom Wischermotor angetriebenen Gestänge so gesteuert wird, dass er in einer Endlage der Scheibenwischer geöffnet und in jeder anderen Stellung der Scheibenwischer geschlossen ist, wodurch erreicht wird, dass der Scheibenwischer nach einer Abschaltung noch bis in jene eine Endlage läuft; wenigstens eine Waschpumpe, mit welcher Wasser oder eine besondere Waschflüssigkeit auf die zu reinigende Scheibe gespritzt werden kann; ggfs. eine Steuer schaltung für einen Intervallbetrieb des Wischers (nach folgend als Intervallschaltung bezeichnet); und ein Mehrfach- Bedienschalter zur Betätigung der genannten Bauteile, welcher üblicherweise an der Längssäule oder in unmittelbarer Nach barschaft des Lenkrades am Armaturenbrett angebracht ist.

Bei der üblichen Art der elektrischen Installation der Schei benwisch- und -waschanlagen in Kraftfahrzeugen ist der Wi schermotor mit dem Endabschalter zu einer Baueinheit zusammen gefaßt; im übrigen sind die genannten Bauteile durch zahlreiche elektrische Leitungen untereinander verbunden, um die unter schiedlichen Funktionen für den Wischbetrieb, für den Wasch betrieb und für den Intervallwischbetrieb ausführen zu können. Typischerweise führen sechs Leitungen zum Mehrfachschalter, sechs Leitungen zur Intervallschaltung, fünf Leitungen zu der aus dem Wischermotor und dem Endabschalter gebildeten Bauein heit und zwei Leitungen zur Waschpumpe. Deshalb müssen zahl reiche Leitungen verlegt werden, wobei mit Ausnahme der Steuer leitung zwischen dem Mehrfachschalter und der Intervallschal tung alle Leitungen den Laststrom des Wischermotors bzw. der Waschpumpe führen und demgemäss einen hinreichend großen Lei tungsquerschnitt haben müssen. In Anbetracht der Tatsache, dass die Zahl der elektrischen Leitungen in Kraftfahrzeugen in den letzten Jahren stark angestiegen ist (ein moderner Mittel klassewagen enthält größenordnungsmässig 1000 m Kabel), ha ben die Automobilbauer inzwischen ernste Probleme, die um fangreichen Kabelbäume im Fahrzeug unterzubringen.

In der DE-OS 39 22 230 ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, den Laststrom für den Wischermotor und für die Wasch pumpe nicht mehr über den Mehrfach-Bedienschalter zu führen, sondern gesonderte Lastschalter vorzusehen, die in einem Schaltmodul zusammengefaßt werden, welcher mit dem Wischer motor zu einer gemeinsamen Baugruppe zusammengefaßt und durch den Mehrfach-Bedienschalter angesteuert wird, so dass zwischen diesem und dem Schaltmodul nur noch schwache Steuerströme über entsprechend dünne Leitungen übertragen werden müssen. Der Aufwand für die Verkabelung wird dadurch verringert.

Aus der DE-OS 29 44 224 ist es bekannt, vom Mehrfach-Bedien schalter mit nur einer einzigen Steuerleitung auszugehen und über diese eine Steuerleitung dadurch verschiedene Steuerbe fehle zu übertragen, dass ein mehrstufiger Spannungsteiler vorgesehen ist, dessen Stufen durch den Mehrfach-Bedienschal ter angewählt werden, so dass je nach Stellung des Mehrfach- Bedienschalters eine Spannung zwischen 0 V und der vollen Bord netzspannung des Kraftfahrzeugs übertragen wird auf eine Logikschaltung, welche die unterschiedlichen Spannungsstufen erkennen kann und getrennte Steuerschaltungen für die unter schiedlichen Funktionen (Intervallbetrieb, Wischergeschwindig keit, Blockierschutz) ansteuert. Hierdurch wird zwar die Ver kabelung zwischen den Mehrfach-Bedienschaltern und der mit ihr verbundenen Logikschaltung vereinfacht, nicht aber zwi schen der Logikschaltung und den Endgeräten, und nachteilig ist die Zuordnung des Spannungsteilers zum Mehrfach-Bedien schalter.

Aus der DE 30 47 453 A1 ist eine Schaltungsanordnung für eine Scheibenwisch- und -waschanlage bekannt, bei der der Betrieb des Frontscheibenwischers über ein einheitliches Steuergerät erfolgt. Dazu werden vom Bedienschalter entweder codierte Gleichspannungspegel auf eine einzige Eindrahtleitung dem Steuergerät zugeführt oder es werden dem Steuergerät die Betriebsarten auf jeweils einer gesonderten Eindrahtleitung zugeführt. Im Steuergerät führen von einem Mikroprozessor zu den im selben Steuergerät untergebrachten Lastschaltern Eindrahtleitungen, mit denen eine Versorgungsspannung auf den Scheibenwischermotor geschaltet wird. Darüber hinaus schaltet das einheitliche Steuergerät ein weiteres Endgerät, nämlich den Heckscheibenwischer. Die Waschpumpenmotoren werden direkt über ihre Betriebsschalter geschaltet, können aber auch über das Steuergerät geschaltet werden. Vom zentralen Steuergerät führen Mehrdrahtleitungen zu den im Kfz-Außenbereich gelegenen Motoren, was einen erheblichen Verkabelungsaufwand bedeutet.

Aus der EP 218 557 A2 ist es bekannt, die Bedienung und Ansteuerung aller in einem Kraftfahrzeug installierten elektrischen Verbraucher über eine zentrale Steuereinheit durchzuführen, die über Eindrahtleitungen mit den jeweiligen Bedienschaltern und Lastschaltern in Verbindung steht.

Eine bidirektionale Analogschnittstelle zur Informations- und Befehlsübertragung in Kraftfahrzeugen ist durch die DE 39 27 125 A21 bekannt geworden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass auf möglichst preiswerte Art und Weise eine weitergehende Vereinfachung der Verkabelung im Kraft fahrzeug erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An sprüche.

Erfindungsgemäss werden nicht eine Intervallschaltung und die verschiedenen Lastschalter für die Frontscheibenwisch- und -waschanlage in einem gemeinsamen Schaltmodul vereint und mit dem Wischermotor zu einer Baugruppe zusammengefaßt, vielmehr wird ein einheitliches Steuergerät eingeführt, wel ches vom Wischermotor getrennt untergebracht wird. Dieses Steuergerät ist einerseits lediglich über Steuerleitungen mit dem Bedienschalter und andererseits lediglich über eine Eindrahtleitung mit einem Schaltmodul verbunden, welcher die Lastschalter für den Wischermotor und die Waschpumpe ent hält und vorzugsweise mit dem Wischermotor zu einer Bau gruppe zusammengefaßt ist. Dieser Aufbau eignet sich her vorragend dafür, weitere Endgeräte in eine zentrale Steue rung einzubeziehen, insbesondere weitere Endgeräte für das Herstellen guter Sicht im Fahrzeug, nämlich die Heckschei ben-Wisch- und Waschanlage, die Heckscheibenheizung, eine Scheinwerferwisch- und -waschanlage sowie die Lampen der Beleuchtungsanlage des Fahrzeugs. Alle diese Endgeräte können über ein und dasselbe Steuergerät gesteuert werden, so dass von den ihnen zugeordneten Bedienschaltern aus schließlich Steuerleitungen, aber keine Laststrom führende Leitungen ausgehen müssen.

Die unterschiedlichen Schaltstellungen in den Schaltmodulen werden dadurch eingenommen, dass den Schaltmodulen über die Eindrahtleitungen entsprechend codierte Signale vom Steuer gerät zugeführt werden, wobei man dafür keinen aufwendigen digitalen Daten-Bus benötigt, vielmehr eine einfache Analog- Codierung ausreicht, weil die Anzahl der Daten, die zu über tragen ist, (anders als bei einer digitalen Motorsteuerung) nur gering ist und nicht besonders schnell und nicht in be sonders dichter zeitlicher Aufeinanderfolge übertragen wer den muss. Es genügt deshalb, dass das Steuergerät einen Treiber enthält, welcher abgestufte analoge Gleichspannungssignale erzeugt und an die Eindrahtleitungen legt und dass der jeweilige Schaltmodul, zu welchem die je weilige Eindrahtleitung führt, eine Erkennungsschaltung für solche Spannungssignale hat. Ein Beispiel dafür ist in der DE-OS 29 44 224 beschrieben. Durch eine solche Analog-Codierung können wie in der DE-OS 29 44 224 be schrieben auch mehrere Steuersignale von den Bedienschal tern über eine gemeinsame Leitung zum Steuergerät über mittelt werden.

Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass das Steuergerät Rückmeldungen über die eingenommenen Schaltzustände in den Schaltmodulen erhält. Zu diesem Zweck ist in den Schaltmodulen vorzugsweise ein Rückmeldeschalter vorge sehen, welcher bewirkt, dass in die Eindrahtleitung als Antwort auf ein geändertes Gleichspannungssignal ein vorbestimmtes Gleichstromsignal eingespeist wird und dass das Steuergerät ein Strom-Meßglied und eine diesem zugeordnete Bewertungsschaltung enthält. Das Gleich stromsignal kann dadurch erzeugt werden, dass man die Ohm'sche Belastung der Eindrahtleitung in Abhängigkeit vom Schaltzustand ändert, wodurch sich im Zusammenspiel mit der Steuerspannung auch der Strom in der Eindraht leitung ändert. Es ist aber auch möglich, der Eindraht leitung durch den Rückmeldeschalter in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Schaltmoduls einen Strom aus einer gesonderten Gleichstromquelle (Batterie) einprägen zu lassen.

An das Steuergerät können nicht nur die genannten Steuer leitungen angeschlossen werden, sondern auch die Ausgänge von Sensoren, mit denen die Steuerung beeinflußt werden kann, z. B. ein Regensensor, der das Ein- und Ausschalten des Scheibenwischermotors und/oder die Pausenzeit der Intervallschaltung steuert, oder ein Geschwindigkeits sensor, der die Pausenzeit der Intervallschaltung und/oder die Wischgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Fahrzeug geschwindigkeit steuert.

Je mehr Endgeräte über das einheitliche Steuergerät ge steuert werden, desto stärker vereinfacht sich die Ver kabelung des Fahrzeugs und desto größer ist der Vorteil der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beige fügten Zeichnung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemässen Wisch-Wasch-Anlage,

Fig. 2 zeigt verschiedene Steuerspannungssignale, und

Fig. 3 zeigt ein Rückmeldesignal.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt ein Steuergerät 1 mit einem Anschluß 2 zur Verbindung mit der Fahrzeugbatterie und mit einem Masseanschluß 3. Ein erster Ausgang des Steuergerätes 1 ist über eine Eindrahtleitung 4 mit einem Schaltmodul 5 für eine Frontscheiben-Wisch- und -Waschvorrichtung und ein zweiter Ausgang über eine weitere Eindrahtleitung 6 mit einem Schaltmodul 7 für eine Heckscheiben-Wisch- und -Waschvorrichtung verbunden. Ein weiterer Ausgang des Steuergerätes 1 ist über eine Eindraht leitung 8 mit einem nicht mehr dargestellten weiteren Schalt modul, z. B. für eine Scheinwerfer-Wisch- und -Waschanlage verbunden. Der Schaltmodul 5 hat einen Anschluß 9 für die Fahrzeugbatterie und einen Masseanschluß 10. Der Schalt modul 7 hat einen Anschluß 11 für die Fahrzeugbatterie und einen Masseanschluß 12. Ausgänge des Schaltmoduls 5 sind mit einem Wischermotor 13 und einem damit gekoppelten Park schalter 14 sowie mit einer Waschpumpe 15 verbunden. Aus gänge des Schaltmoduls 7 sind mit einem Wischermotor 16 mit einem damit gekoppelten Parkschalter 17, mit einer Waschpumpe 18 und mit einer Heizeinrichtung 19 verbunden. Über die Stromanschlüsse 9 und 11 werden die Schaltmodule 5 und 7 sowie die ihnen als Endgeräte angeschlossenen Wischer motoren 13 und 16, Waschpumpen 15 und 18 sowie die Heck scheibenheizeinrichtung 19 mit Strom versorgt. Die ver schiedenen Funktionen für die Reinigung der Frontscheibe und Heckscheibe werden durch einen Bedienschalter 20 mit mehreren Schaltstellungen ausgewählt. Dieser Schalter 20 ist über eine oder mehrere Steuerleitungen 20a mit einem Eingang des Steuergerätes 1 verbunden. Mit einem weiteren Eingang des Steuergerätes 1 ist über eine Steuerleitung 23a ein Schalter 23 für die Heckscheibenheizeinrichtung verbunden. Über die Steuerleitung 23a laufen Steuersignale in beiden Richtungen, in Richtung zum Steuergerät 1 zum Ein- und Ausschalten der Heckscheibenheizung, und in Richtung zum Schalter 23, um dort eine Kontrollampe ein zuschalten, wenn die Heizung eingeschaltet ist.

Mit weiteren Eingängen des Steuergerätes ist über eine Steuerleitung 21a ein Sensor 21 für die Fahrgeschwindig keit, über eine Leitung 22a ein Regensensor 22 und über eine Steuerleitung 24a ein Standlichtsensor 24 angeschlossen.

Sowohl für die Frontscheibe als auch für die Heckscheibe gibt es fünf Schaltfunktionen, für die Frontscheibe:

- alles AUS
- Wischermotor EIN, erste Geschwindigkeitsstufe
- Wischermotor EIN, zweite Geschwindigkeitsstufe
- Wischermotor EIN, erste Geschwindigkeitsstufe, und Waschpumpe EIN
- Wischermotor EIN, zweite Geschwindigkeitsstufe, und Waschpumpe EIN

Heckscheibe:

- alles AUS
- Wischermotor EIN
- Wischermotor und Waschpumpe EIN
- Heckscheibenheizung EIN
- Wischermotor und Heckscheibenheizung EIN.

Die Kommunikation zwischen dem Steuergerät und den Schalt modulen 5 und 7 zur Einstellung eines dieser Schaltzustände im jeweiligen Schaltmodul erfolgt über die Eindrahtleitungen 4 bzw. 6 mit Hilfe von analog codierten Spannungssignalen wie in Fig. 2 dargestellt: Dem ersten Schaltzustand entspricht die Gleichspannung 0, dem zweiten Schaltzustand die Gleich spannung 25%, dem dritten Schaltzustand 50%, dem vierten Schaltzustand 75% und dem fünften Schaltzustand 100% der Versorgungsspannung (Batteriespannung) des Fahrzeugs. Diese Spannungsniveaus werden durch eine im Steuergerät 1 vorge sehene Treiberschaltung zur Verfügung gestellt. Die Schalt module 5 und 7 enthalten eine Erkennungs- und Bewertungs schaltung, welche in der Lage ist, das jeweilige Spannungs niveau zu erkennen und die Lastschalter zur Einstellung des gewünschten Schaltzustandes zu schalten. Um den jeweiligen Schaltzustand an das Steuergerät 1 rückmelden zu können, enthalten die Schaltmodule 5 und 7 eine Rückmeldeschaltung, welche in Abhängigkeit vom Schaltzustand die Ohm'sche Be lastung der Eindrahtleitung 4 bzw. 6 ändert. Damit ändert sich die Stromstärke in der Eindrahtleitung 4 und 6 (siehe Fig. 3), welche durch eine im Steuergerät 1 vorgesehene Strommeßeinrichtung gemessen und ausgewertet werden kann.

Die Kommunikation zwischen dem Schalter 20 und dem Steuerge rät 1 kann entweder über mehrere parallele Leitungen 20a erfolgen, über die jeweils ein Signal übermittelt wird, oder über eine Leitung 20a über welche mehrere analog codierte Gleichspannungssignale übermittelt werden, ähnlich wie über die Eindrahtleitungen 4 und 6.

Das Steuergerät 1 enthält ferner eine an sich bekannte, z. B. die in der EP-B-0 283 005 beschriebene Intervallschaltung, welche die Pausenzeit zwischen zwei Wischvorgängen und ggfs. die Wischgeschwindigkeit zu steuern gestattet, wobei diese Steuerung mit Hilfe der Sensoren 21 und 22 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit und vom Niederschlag erfolgen kann. Durch die Intervallschaltung kann auch eine Schein werfer Wisch- und Waschanlage eingeschaltet werden, wenn der Standlichtsensor 24 signalisiert, dass mit Licht gefahren wird.

Zum Anschluß an einen allgemeinen Daten-Bus im Fahrzeug ist am Steuergerät 1 noch eine serielle Schnittstelle 25 vorgesehen. Die Erfindung hat eine Reihe von Vorteilen; dadurch, dass nur die wesentlichsten Komponenten für die Schaltung von Lastströmen für verschiedene Endgeräte in Schaltmodulen zusammengefaßt und mit einem Endgerät zu einer Baugruppe zusammengefaßt sind, alle übrigen Steueraufgaben aber von einem einheitlichen Steuer gerät für alle Schaltmodule erledigt werden, mit denen das Steuergerät lediglich über Eindrahtleitungen verbunden ist, ergibt sich eine recht einfache Installation mit nur wenig Leitungen. Die Kommunikation kann über Analogsignale erfolgen und erfordert nur eine einfache, herkömmliche Auswerteelek tronik, aber keinen Mikro-Prozessor. Wegen der Verwendung von analog codierten Signalen gibt es keine EMV-Probleme durch Abstrahlung von Störsignalen, vielmehr ist mit den im Automobilbau bekannten Methoden eine Entstörung einfach mög lich. Durch Verzicht auf unnötige Digitalisierung ist eine kostengünstige Realisierung der Steuerung möglich.

Die Lastströme können sowohl durch elektromechanische Relais als auch durch elektronische Schalter (Leistungshalbleiter) geschaltet werden.

Claims

1. Schaltungsanordnung für eine Scheibenwisch- und -waschanlage in Kraftfahr zeugen mit folgenden Bauteilen:

- wenigstens ein Wischermotor (13, 16),
- ein dem Wischermotor zugeordneter Endabschalter (14, 17),
- wenigstens eine Waschpumpe (15, 18),
- ggfs. eine Steuerschaltung für einen Intervallbetrieb des Wischers (nachfolgend als Intervallschaltung bezeichnet),

und ein Bedienschalter (20) zur Betätigung dieser Bauteile, wobei Lastschal ter die Endgeräte (13, 15, 16, 18, 19) mit einer Stromquelle verbinden und vom Bedienschalter (10) lediglich Steuerleitungen (20a) ausgehen, welche zu einem einheitlichen Steuergerät (1) führen, welches über die Lastschalter (5, 7) sämtliche Funktionen der Endgeräte (13, 15, 16, 18, 19) steuert, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lastschalter (5, 7) mit einem zugehörigen Endgerät (13, 15, 16, 18, 19) zu einer Baugruppe zusammengefaßt und mit dem Steuergerät (1) ledig lich durch Eindrahtleitungen (4, 6) verbunden sind,
dass das Steuergerät (1) eine Treiberschaltung enthält, welche abgestufte analoge Gleichspannungssignale (Fig. 2) erzeugt und an die Eindrahtleitun gen (4, 6) legt, und daß mehrere Lastschalter jeweils Teil eines Schaltmoduls (5, 7) sind, welcher eine Erkennungsschaltung für solche Spannungssignale hat,
daß der Schaltmodul (5, 7) einen Rückmeldeschalter enthält, welcher bewirkt, daß in die Eindrahtleitung (4, 6) als Antwort auf ein geändertes Gleichspan nungssignal (Fig. 2) ein vorbestimmtes Gleichstromsignal (Fig. 3) einge speist wird, und daß das Steuergerät (1) ein Strom-Meßglied und eine diesem zugeordnete Bewertungsschaltung enthält.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückmeldeschalter die Ohmsche Belastung der Eindrahtleitung (4, 6) ändert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückmeldeschalter die Eindrahtleitung (4, 6) mit einer gesonderten Gleich stromquelle verbindet.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als weitere Endgeräte ein Scheibenwischermotor (16), ei ne Waschpumpe (18) und eine Heizung (19) für die Heckscheibe angeschlos sen sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als weitere Endgeräte ein Wischermotor und eine Wasch pumpe einer Scheinwerferwisch- und -waschanlage angeschlossen sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß als weitere Endgeräte Lampen angeschlossen sind.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß Eingänge des Steuergerätes (1) mit den Ausgängen von Sensoren (21, 22, 24) verbunden sind.