DE4241996A1 - Bremssteuerschaltung für einen Scheibenwischerantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremssteuerschaltung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Eine Schaltung mit diesen Merkmalen ist durch Einbau in von der An­ melderin hergestellte Fahrzeuge des Typs W 140 bekannt; in Fig. 3 sind die wesentlichen Bestandteile dieser hauptsächlich aus Relais bestehenden Schaltung schematisch dargestellt. In dem Schaltplan sind die in der Kfz-Elektrik üblichen Klemmen­ bezeichnungen verwendet, also "15R" für Radiostellung bzw. Zün­ dung ein, "30" für Dauerplus von der Batterie, "31" für Masse, "31b" für Signale eines Parkstellungsschalters P, "53" und "53b" für die Motorklemmen der ersten und zweiten Wischgeschwindig­ keit. Der Wischermotor M des Fahrzeugs ist einseitig fest an Masse angeschlossen.

Eine Klemme "Wi1" ist zur Zuführung eines schaltbaren Pluspo­ tentials in die Relaisschaltung sowohl an einen Scheibenwischer­ steuerschalter (Stufe I für langsamen Dauerbetrieb) als auch an einen Ausgang eines Intervallsteuergeräts angeschlossen (ange­ deutet durch ein ODER-Gatter mit zwei Eingängen). Über diesen Steuergerät-Ausgang wird der Steuerschaltung neben dem jeden Intervall-Wischzyklus einleitenden Startimpuls auch - in Abhän­ gigkeit von der Stellung des Parkstellungsschalters P - ein Haltesignal zugeführt, welches den Wischermotor jeweils in sei­ ne Ruhestellung überführt. Ein Widerstand Pu dient als Pull-up- Widerstand für die mit dem Parkstellungsschalter P verbundene Leitung "31b", die dem Steuergerät eine Rückmeldung über den Betriebszustand des Wischermotors M zuführt.

Ein Relais RA ist zur Entlastung des Zündschalters vorgesehen und schaltet der Steuerschaltung im Fahrbetrieb Dauerplus ("30") auf.

Ein Umschaltrelais RB steuert den langsamen Dauerwischbetrieb des Wischermotors über "53"; Relais RB zieht normalerweise dann an, wenn am Eingang "Wi1" ein Plussignal anliegt.

Ein Relais RC mit einem Öffner und einem Schließer steuert den schnellen Dauerwischbetrieb des Wischermotors über "53b". Es wird durch ein vom Steuergerät erzeugtes Massesignal an einer Eingangsklemme "A" aktiviert und erhält Plus über den Ruhekon­ takt des Relais RB.

Bei jedem Abschalten des Wischermotors (Relais RB und RC sowie Parkstellungsschalter P sind in gezeichneter Ruhestellung) zieht ein Steuerrelais RE, aktiviert von einem Plussignal des elek­ tronischen Intervallsteuergeräts über eine Klemme "B", an und schaltet, verzögert durch ein RC-Zeitglied, ein Bremsstromre­ lais RD um, so daß der Bremsstrom des Wischermotors über einen Arbeitskontakt des Relais RD kurzgeschlossen wird. Der Brems­ strom, der bis zu 60A betragen kann, läuft dabei zwar über den Parkstellungsschalter, jedoch vorteilhaft nicht über die Ruhe­ kontakte der Motorstromrelais RB oder RC.

Bei insgesamt zufriedenstellender und zuverlässiger Funktion dieser Schaltung schalten das Steuer- und das Bremsrelais rela­ tiv träge und erhöht sich durch Kontaktabbrand an den Brems­ stromkontakten des Relais RD deren Übergangswiderstand. Dies führt unter ungünstigen Umständen dazu, daß der Wischermotor über die geforderte Soll-Parkstellung der Scheibenwischer ge­ ringfügig hinausläuft.

Hinzu kommt im Intervallbetrieb eine geringe, aber hörbare Ge­ räuschentwicklung, weil bei jedem Abbremsvorgang des Wischer­ motors die drei Relais RB, RE und RD im Millisekundenabstand geschaltet werden.

Bei anderen bekannten Scheibenwischersteuerungen (DE 36 27 561 C1, DE 36 43 414 A1) wird der Bremsstrom des Wischermotors di­ rekt über Ruhekontakte von Motorstromrelais kurzgeschlossen.

In einer weiteren bekannten Scheibenwischersteuerung (DE 39 22 230 A1) sind zwar in einer Ausführungsform die Leistungsschal­ ter für den Wischermotor durch Feldeffekttransistoren (FETs) dargestellt, es ist dort aber keine eigene Kurzschlußschaltung für den beim Anhalten des Wischermotors erzeugten Bremsstrom offenbart.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine gattungsgemäße Bremssteuer­ schaltung so auszubilden, daß eine langfristig zuverlässige Einhaltung der Parkstellung bei einer kompakteren Bauweise er­ zielt wird.

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

Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche geben vorteil­ hafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bremssteuerschal­ tung an.

Weitere Einzelheiten und Vorteile gehen aus der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels und deren sich hier anschließender einge­ hender Beschreibung hervor.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan mit den wesentlichen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Bremssteuerschaltung,

Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1 zur näheren Darstellung ei­ ner logischen Signalauswertung von Relaisschalt­ stellungen,

Fig. 3 den eingangs erörterten gattungsbildenden Stand der Technik.

In der Mitte sind in Fig. 1 in einem strichpunktierten Rahmen die wesentlichen Bestandteile einer Steuerschaltung 1 für den Betrieb und die Abbremsung eines Wischermotors zusammengefaßt, rechts ist der Wischermotor M mitsamt seinem mechanisch schalt­ baren Parkstellungsschalter P ebenfalls von einem Rahmen umge­ ben dargestellt, um die räumliche Trennung dieser Baugruppen anzudeuten.

Die Steuerschaltung 1 hat wiederum normgemäße Eingangsklemmen "15R" (geschaltet Plus; Radiostellung des Zündschalters), "31" (Masse) und "31b" (Stellung Parkstellungsschalter), die mit einem links dargestellten Steuergerät 2 ("Zeitfunktionsrelais") verbunden sind, sowie zwei mit den Motorwicklungen verbundene normgemäße Ausgangsklemmen "53" und "53b".

Ein oberhalb des Steuergeräts 2 gezeichneter Steuerschalter 3 zum manuellen Ein- und Ausschalten des Scheibenwischerbetriebs hat eine Ausschaltstellung 0, einen Intervallkontakt J, einen Kontakt L für langsamen Dauerbetrieb und einen Kontakt S für den schnellen Dauerbetrieb; die Kontakte J und S sind direkt mit entsprechenden Eingängen des Steuergeräts 2 verbunden, wäh­ rend der Kontakt L über ein ODER-Gatter OG mit einem Eingang I der Steuerschaltung 1 verbunden ist.

Dieser Eingang I ist mit einem ersten Relais 4 direkt zu dessen Ansteuerung verbunden, dessen mit Klemme "15R" fest verbundener Schaltkontakt zwischen einem Ruhekontakt 4R und einem Arbeits­ kontakt 4A umschaltbar ist. Letzterer wiederum ist direkt mit Klemme "53" der Steuerschaltung und darüber mit dem Wischermo­ tor M verbunden. Wird also das erste Relais 4 über Eingang I und den Ausgang des ODER-Gatters OG bleibend eingeschaltet (Steuerschalter 3 auf Kontakt L), so geht der Wischermotor M ohne Mitwirkung des Steuergeräts 2 in den langsamen Dauerwisch­ betrieb.

An einen zweiten Eingang des ODER-Gatters OG ist noch ein Aus­ gang LA des Steuergeräts 2 angeschlossen. Über diesen Ausgang leitet das Steuergerät 2 im Intervallbetrieb (Steuerschalter 3 auf Kontakt J) Anfahrimpulse an das Relais 4 und hält dieses angezogen, solange der Wischermotor M den Parkstellungsschalter P geschaltet hält.

Wegen der besonderen Auslegung sei hier nochmals auf die Funk­ tion der Klemme "31b" bzw. der entsprechenden Leitungsverbin­ dung zum Steuergerät 2 eingegangen. Wie aus dem Schaltplan er­ sichtlich, liegt der Parkstellungsschalter P in der gezeich­ neten Ruhestellung an Masse (Klemme "31") und zieht damit auch die Leitung zur Klemme "31b" auf Masse. Er wird jedoch wie beim gattungsbildenden Stand der Technik (Fig. 3) mit dem Anlaufen des Wischermotors M bis jeweils zum Abschluß eines vollständi­ gen Wischzyklus in eine potentialfreie Schaltstellung gebracht. Ersichtlich besteht innerhalb der Steuerschaltung über einen Pull-up-Widerstand Pu eine Verbindung zwischen Klemme "15R" und Klemme "31b", so daß auf Klemme "31b" immer dann ein Plussignal erfaßt werden kann, wenn der Parkstellungsschalter P bei lau­ fendem Wischermotor M potentialfrei geschaltet ist über einen Eingang PE erfaßt nun das Steuergerät 2 die Wech­ selimpulse auf Klemme "31b". Im Normalbetrieb liefert es über den Ausgang LA und das ODER-Gatter OG immer dann Pluspotential, wenn am Eingang PE Pluspotential erfaßt wird.

Des weiteren werden diese Wechselimpulse im Rahmen einer Lauf­ zeitüberwachung zum Schutz des Wischermotors vor Verbrennen bei Blockieren ausgewertet; wenn bei eingeschaltetem Motor inner­ halb einer bestimmten Zeitspanne kein Wechselsignal auf "31b" ankommt, so schaltet das Steuergerät 2 den Wischermotor M ab.

Ein weiteres Relais 5 der Steuerschaltung 1 liegt einseitig ebenso wie sein Schaltkontakt fest an Klemme "15R" und ist an­ derseitig mit einem weiteren Ausgang SA des Steuergeräts 2 ver­ bunden. Über diesen liefert das Steuergerät 2 Massepotential, wenn der Steuerschalter 3 auf seinen Kontakt S geschaltet wird. Das weitere Relais 5 verfügt wie das erste Relais 4 über einen Ruhekontakt 5R und einen Arbeitskontakt 5A, welch letzterer wiederum mit Klemme "53b" zum Wischermotor M fest verbunden ist.

Die Ruhekontakte 4R und 5R der beiden Relais 4 und 5 sind nun jeweils an einen Eingang einer Auswerteschaltung 6 angeschlos­ sen, welche zumindest eine UND-Verknüpfung dieser beiden Ein­ gänge umfaßt.

Sind beide Relais 4 und 5 in Ruhestellung, so ergibt sich am Ausgang der Auswerteschaltung 6 ein positives Signal, welches zum Durchschalten eines kontaktlosen Schaltelements, hier eines MOSFET-Leistungstransistors 7, führt. Das Gate des MOSFET 7 ist mit dem Ausgang der Auswerteschaltung 6 verbunden, seine Source liegt fest an Masse, und der Drain ist über Klemme 53 mit dem Wischermotor M sowie dem Arbeitskontakt 4A des Relais 4 ver­ bunden. Parallel zum Drain-Source-Kanal ist ein spannungsabhän­ gig leitfähiger VDR-Widerstand 8 als Überspannungsschutz für den MOSFET vorgesehen.

Aus der dargestellten Verschaltung des MOSFET 7 ergibt sich, daß dessen Drain-Source-Kanal nach der Rückkehr beider Relais in ihre gezeichnete Ruhestellung (= Ausschalten des Scheiben­ wischerbetriebs oder Intervallpause) leitend wird und damit eine Verbindung der Klemme "53" des Wischermotors zur Masse herstellt. Dieser ist somit kurzgeschlossen und hält augen­ blicklich an, wobei der noch erzeugte Bremsstrom verschleißfrei ausschließlich über den MOSFET geht. Sämtliche Kontakte der Relais und des Parkstellungsschalters sind jetzt frei von Brems­ strombelastungen.

Sobald eines der beiden Relais wieder anzieht, d. h. einer der beiden Eingänge der Auswerteschaltung 6 potentialfrei wird, sperrt diese augenblicklich den MOSFET. Gegenüber dem gattungs­ bildenden Stand der Technik wird jetzt zum Abbremsen des Wi­ schermotors nur noch ein Relais geschaltet, was sich insbeson­ dere im Intervallbetrieb, wenn das Relais 4 ständig ein- und ausgeschaltet wird, positiv auswirkt. Da die elektronische Anordnung mit der Auswerteschaltung 6 und dem MOSFET 7 wesentlich schneller abschaltet (Mikrosekundenbe­ reich), als der Schaltkontakt des Relais 4 vom Ruhe- auf den Arbeitskontakt 4A umgeschaltet werden kann (Millisekundenbe­ reich), besteht auch keine Gefahr eines Kurzschlusses von 4A über den MOSFET nach Masse.

Eine mögliche Ausführungsform der Auswerteschaltung 6 ist in Fig. 2 als Detail aus Fig. 1 nebst einer elektrischen Ver­ riegelung des Relais 5 schematisch gezeigt.

Man erkennt hier wieder die beiden Relais 4 und 5, deren Ar­ beitskontakte 4A bzw. 5A mit den Klemmen "53" bzw. "53b" ver­ bunden sind. Ihre Ruhekontakte 4R und 5R sind zu Eingängen ei­ nes UND-Gatters UG geführt, dessen Ausgang an das Gate des MOSFET 7 angeschlossen ist. Die bereits zu Fig. 1 erörterte Steuerung des MOSFET ist damit vollständig.

In die als Steuerleitung des weiteren Relais 5 anzusehende Ver­ bindung zwischen diesem Relais und dem Eingang II (schaltbare Masse) der Steuerschaltung 1 ist nun noch die Kollektor-Emit­ ter-Strecke eines Transistors 9 eingesetzt, dessen Basis über einen Widerstand mit dem Ruhekontakt 4R des Relais 4 verbunden ist; ferner ist noch der übliche Pull-down-Widerstand für die Basiselektrode eingezeichnet.

Diese Verschaltung bewirkt, daß das Relais 5 nur dann schalten kann, wenn der Schaltkontakt des Relais 4 auf dem Ruhekontakt 4R liegt. Nur dann erhält die Basis des Transistors 9 Pluspo­ tential und wird die Kollektor-Emitter-Strecke leitend. Ist das Relais 4 hingegen angezogen, so ist das Relais 5 elektrisch über den Ruhekontakt 4R verriegelt. Es können also nicht beide Relais gleichzeitig geschaltet werden.

Es versteht sich, daß auch das Relais 4 elektrisch über den Ruhekontakt 5R des Relais 5 verriegelt werden könnte; hierzu könnte analog ein basisseitig an den Ruhekontakt 5R angeschlos­ sener Transistor in die Masseverbindung des Relais 4 eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Bremssteuerschaltung für einen Scheibenwischerantrieb, bei der ein beim Abbremsen eines über ein erstes Relais in minde­ stens eine Geschwindigkeitsstufe steuerbaren elektrischen Wi­ schermotors in eine Parkstellung erzeugter Bremsstrom über eine Kurzschlußschaltung geführt wird, welche abhängig von der Stel­ lung des den Motorstrom des Wischermotors abschaltenden ersten Relais zur Entlastung von dessen Ruhekontakt schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Relais (4) über seinen Ruhekontakt (4R) in seiner Ruhestellung ein kontaktloses Schaltelement (7) der Kurzschluß­ schaltung leitend schaltet, über welches der Bremsstrom des Wischermotors (M) ohne Zwischenschaltung von bewegliche Kontak­ te aufweisenden Schaltelementen direkt kurzschließbar ist.

2. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kontaktlose Schaltelement (7) als Leistungstransistor ausgeführt ist.

3. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wischermotor (M) einseitig fest an Masse angeschlossen ist und
daß der anderseitige Anschluß ("53") des Wischermotors (M) nach dem Abfallen des Schaltkontakts des ersten Relais (4) über das kontaktlose Schaltelement (7) ebenfalls an Masse legbar ist.

4. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leistungstransistor ein MOSFET ist, dessen Gate über den Ruhekontakt (4R) des Relais (4) mit Spannung ("15R") be­ aufschlagbar ist, und
daß der Bremsstrom über den Drain-Source-Kanal des MOSFET ge­ führt wird.

5. Bremssteuerschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiteres Relais (5) zum Schalten einer zweiten Wischge­ schwindigkeit vorgesehen ist, und
daß das kontaktlose Schaltelement (7) von einer Auswerteschal­ tung (6) nur dann ansteuerbar ist, wenn beide Relais (4 und 5) in Ruhestellung sind.

6. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteschaltung (6) ein UND-Gatter (UG) umfaßt, an dessen Eingänge je ein Ruhekontakt (4R, 5R) der Relais (4, 5) angeschlossen ist, welche Ruhekontakte bei abgeschaltetem Re­ lais positives Potential ("15R") führen und
daß ein Steuereingang des kontaktlosen Schaltelements (7) an den Ausgang des UND-Gatters (UG) angeschlossen ist.

7. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Relais (5) über den Ruhekontakt (4R) des ersten Relais (4) elektrisch verriegelbar und nur dann einschaltbar ist, wenn das erste Relais (4) sich in seiner Ruhestellung be­ findet.

8. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über den positives Potential ("15R") führenden Ruhekontakt (4R) des ersten Relais (4) ein in eine Steuerleitung des weite­ ren Relais eingesetzter Transistor (9) leitend steuerbar ist.

9. Bremssteuerschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ferner auch das erste Relais (4) über den Ruhekontakt (5R) des weiteren Relais (5) elektrisch verriegelbar ist.