DE19704569A1 - Motorgesteuertes Scheibenwischersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Scheibenwischersystem, das die hin- und hergehende Bewegung eines Wischers durch Umkehr der Drehbewegung eines Elektromotors bewirkt.

Ein Wischersystem für Automobile umfaßt üblicherweise einen Lenkermechanismus zum Umwandeln der Drehbewegung eines Elektromotors in die hin- und hergehende Wischbewegung des Wischers. Man kann jedoch auch ohne den Lenkermechanismus auskommen, wenn man nämlich den Motor derart steuert, daß der Drehsinn dieses Motors alternierend geändert wird, und daß man diese Bewegung unmittelbar auf den Wischer überträgt.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung eines bekannten Scheibenwischersystems, das die hin- und hergehende Bewegung eines Wischers bewirkt durch Umkehr der Drehrichtung eines Elektromotors. Die beiden Eingangsterminale des Wischermotors 1 sind an bewegliche Kontakte eines ersten Relais RL1 und eines zweiten Relais RL2 angeschlossen. Bei jedem der Relais RL1 und RL2 ist einer der festen Kontakte an eine Stromzufuhr angeschlossen, und der andere feste Kontakt ist geerdet. Das System umfaßt ferner eine Positionsdetektorplatte 5 mit einer elektrisch leitenden Scheibe; es arbeitet synchron mit dem Wischermotor M, um den Umkehrpunkt des Wischers (hier nicht dargestellt) an den beiden Extrempositionen zu erfassen. Die Positionsdetektorplatte 5 weist ein kontinuierliches Kreissegment 5a auf, das sich über 360° erstreckt, ferner ein Sektorsegment 5b, das sich über einen begrenzten Winkel erstreckt, einteilig und koaxial zum kontinuierlichen Kreissegment 5a. Ein erster Kontakt 6a und eine zweiter Kontakt 6b greifen gleitend am kontinuierlichen Kreissegment 5a beziehungsweise am Sektorsegment 5b an. Der erste Kontakt 6a ist geerdet, und der zweite Kontakt 6b ist an ein Eingangsterminal I 2 eines Reglers 4 über eine Interface- Schaltung angeschlossen.

Das Sektorsegment 5b erstreckt sich über einen Winkel, der den beiden Umkehrpunkten entspricht, und der zweite Kontakt 6b gelangt mit dem Sektorsegment 5b dann in Kontakt, wenn er jeweils den Umkehrpunkt erreicht. Befindet sich der zweite Kontakt 6b mit dem Sektorsegment 5b in Kontakt, so sind die elektrischen Kontakte 6a und 6b elektrisch aneinander angeschlossen, so daß der Eingangslevel des Eingangsterminals I 2 von einem low ground level zu einem high power line level übergeht. Der Regler 4 kann den Umkehrpunkt vom Level des Signales am Eingangsterminal I 2 erfassen.

Ist der Wischerschalter SW geschlossen und wird hierbei dem Eingangsterminal I 1 des Reglers 4 ein hohes Signal (high signal) eingespeist, so wird dem Motor M in der durch I x angezeigten Richtung Strom zugeführt. Motor M beginnt umzulaufen in der durch X veranschaulichten Richtung. Dieser Umlauf findet während der gesamten Zeitspanne statt, während welcher Kontakt 6b mit dem Sektorsegment 5b nicht in Kontakt steht. Ist der Motor weitergelaufen bis der zweite Kontakt 6b mit dem Sektorsegment 5b in Kontakt gelangt und wird dem Regler 4 ein elektrisches Signal eingespeist, resultierend aus der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Kontakten 6a und 6b, um anzuzeigen, daß der Umkehrpunkt erreicht ist, so ändert sich der Zustand des Relais, der in Fig. 3 veranschaulicht ist, nunmehr zu einem neuen Zustand in welchem das erste Relais RL1 umgeschaltet wird, und die beiden Eingangsterminale des Motors M sind geerdet. Demgemäß hört nicht nur die Zufuhr elektrischer Leistung zum Motor M auf, sondern es wird auch eine regenerative Bremswirkung auf den Motor M aufgebracht, da die beiden Eingangsterminale direkt miteinander verbunden sind. Dies führt dazu, daß der Motor M unverzüglich angehalten wird. Die regenerative Bremswirkung, die hierbei verwendet wird, bedeutet einen Bremsvorgang, der dann beim Motor stattfindet, wenn dessen beide Terminalen entweder direkt oder über eine Leitung niedrigen Widerstandes miteinander verbunden sind.

Sodann gibt Regler 4 ein Signal von einem Ausgangsterminal O2 nach einer vorgegebenen Zeitspanne ab, um den Zustand des zweiten Relais RL2 umzuschalten, so daß elektrischer Strom in der durch Pfeil I y angedeuteten Richtung fließt. Demzufolge läuft Motor M nunmehr in der durch Pfeil Y veranschaulichten Richtung um, und die Wischrichtung des Wischers wird umgekehrt. Sodann wird dieser Vorgang wiederholt, bis der Wischerschalter SW abgeschaltet wird.

Gemäß diesem System tritt zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem der zweite Kontakt mit dem Sektorsegment 5b in Berührung gelangt und dem Zeitpunkt, zu welchem die regenerative Bremswirkung des Motors tatsächlich beginnt, eine zeitliche Verzögerung ein. Dies geht auf das Vorhandensein einer CR-Konstanten zurück, die in der Schaltung vorliegt die mit der Positionsdetektorplatte 5 verbunden ist. Eine derartige CR-Konstante in der Schaltung ist notwendig, um den stabilen Betrieb der Positionsdetektorplatte 5 sicherzustellen. Außerdem beinhaltet das Betreiben des Relais eine gewisse Zeitverzögerung. Die Wischgeschwindigkeit des Wischers hängt ferner davon ab, ob Öl, Staub oder andere Fremdstoffe auf der zu wischenden Scheibe vorhanden sind. Demgemäß ist eine gewisse Fluktuation des vom Wischer zwischen den beiden Umkehrpunkten überstrichenen Bereiches unvermeidlich, definiert durch die Positionsdetektorplatte und den Punkt, an welchem die regenerative Bremswirkung tatsächlich beginnt. Die tatsächliche Endposition des Wischers ändert sich somit je nach dem Zustand der zu bestreichenden Scheibenfläche. Dies stellt einen Nachteil für den Benutzer dar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Scheibenwischersystem mit einem Reversiermotor anzugeben, das ohne einen Lenkermechanismus zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung eines Wischers auskommt, wobei ein Reversiermotor seine Bewegung zu jedem Zeitpunkt an ein und derselben Stelle umkehren kann, und wobei weiterhin der Motor einfach im Aufbau und zuverlässig im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Aufgrund der Tatsache, daß das dritte Relais und das dritte Positionsdetektorsegment getrennt von jenen sind, die dazu verwendet werden, die Stromzufuhr des Elektromotors zu steuern, und somit relativ frei von jeglicher größerer Zeitkonstante, ist es möglich, die regenerative Bremswirkung in einer vorgegebenen Winkelposition starten zu lassen, ohne daß eine nennenswerte zeitliche Verzögerung eintritt, so daß der Wischer in einer vorgegebenen Winkelposition jederzeit an jedem Endpunkt mit hoher Genauigkeit angehalten werden kann.

Das dritte Relais läßt sich auf mehrere Arten steuern, solange es einen Weg für eine regenerative Bremswirkung zu einem geeigneten Zeitpunkt bereitstellen kann. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Kontaktsatz des dritten Relais in einer Erdungsleitung des ersten und des zweiten Relais derart zwischengeschaltet, daß die Erdungsleitung selektiv an eine Erdungsleitung oder dem zweiten Kontakt angeschlossen werden kann, wobei der erste und der dritte Kontakt jeweils an eine Stormversorgungsleitung beziehungsweise an eine Erdungsleitung angeschlossen sind. Außerdem kann ein Eingang des Reglers an das zweite Segment angeschlossen werden, und der Regler kann eine Interface- Schaltung aufweisen, die einen ground level und einen Zwischenspannungslevel erfaßt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Zeitschaubild zum Veranschaulichen des Betriebs des Wischersystems gemäß Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Schaltung eines herkömmlichen Wischersystems mit einem Reversiermotor.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung stellt einen wesentlichen Teil einer ersten Ausführungsform der Erfindung dar. Die Teile, die jenen gemäß Fig. 3 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese Ausführungsform weist einen Positionsdetektor auf, der eine Positionsdetektorplatte 2 sowie drei Kontakte 3a, 3b und 3c umfaßt, die sich ihrerseits mit der Positionsdetektorplatte 2 in gleitendem Eingriff befindet. Die Positionsdetektorplatte 2 läuft mit dem Motor synchron um. Sie ist aus elektrisch leitendem Material aufgebaut und umfaßt ein erstes Segment 2a, entsprechend dem Sektorsegment, ein zweites Segment 2b, entsprechend dem Kreissegment, und ein drittes Segment 2c, das sich über einen großen Winkel hinweg erstreckt und eine sektorförmige Öffnung aufweist. Normalerweise ist die Positionsdetektorplatte 2 koaxial an einem Schneckenrad befestigt das von einer Schnecke angetrieben wird, die ihrerseits an eine Abtriebswelle des Motors M angeschlossen ist. Die drei Segmente 2a, 2b und 2c, die in der Positionsdetektorplatte 2 enthalten sind, sind Linien-symmetrisch um eine vertikale Linie in Fig. 1. Der Erstreckungswinkel der sektorförmigen Öffnung des dritten Segmentes 2c ist etwas größer, als jener des ersten Segmentes 2a.

Die drei Kontakte 3a, 3b und 3c sind den jeweiligen Segmenten 2a, 2b und 2c der Positionsdetektorplatte 2 zugeordnet, um drei mögliche Kontaktzustände über die Winkelbereiche zu definieren, die ihrerseits mit A, B (D) und C in Fig. 1 bezeichnet sind.

Die beiden Eingangsterminale des Elektromotors M sind an die beweglichen Kontakte der Relais RL1 und RL2 angeschlossen. Einer der festen Kontakte eines jeden dieser Relais ist an einen beweglichen Kontakt eines dritten Relais RL3 angeschlossen, das von einem Signal des Reglers 4 gesteuert wird, so wie im Folgenden beschrieben. Die verbleibenden festen Kontakte der beiden Relais RL1 und RL2 sind an die Stromzufuhr angeschlossen (power line). Einer der festen Kontakte des dritten Relais RL3 ist an den zweiten Kontakt 3b der Positionsdetektorplatte 2 angeschlossen, während der andere feste Kontakt geerdet ist. Der erste Kontakt 3a und der dritte Kontakt 3c sind an die Stromzufuhrleitung beziehungsweise die Erde angeschlossen. Der zweite Kontakt ist außerdem an die Eingangsterminale I 2 und I 3 über die Transistoren Q1 beziehungsweise Q2 angeschlossen.

Transistor Q1 liefert dem Eingangsterminal 11 ein high level Signal dann, wenn an dessen Basis eine Spannung angelegt wird, die niedriger ist, als eine vorgegebene Zwischenspannung. Transistor Q2 liefert dem Eingangsterminal I 2 dann ein high level Signal, wenn an die Basis eine Erdungslevelspannung angelegt wird.

Im Folgenden soll die Betriebsweise dieses Systems unter Bezugnahme auf das Zeitschaubild gemäß Fig. 2 beschrieben werden. Zunächst befindet sich die Positionsdetektorplatte 2 in einer solchen Winkelposition, daß die Kontakte 3a, 3b und 3c im Bereich A liegen. Wird der Wischerschalter SW geschlossen, so werden die Relais RL1 und RL2 eingeschaltet, und der Motor beginnt in Richtung X umzulaufen. Im Bereich A ist der zweite Kontakt 3b elektrisch an den ersten Kontakt 3a angeschlossen, so daß an die Basen der beiden Transistoren Q1 und Q2 eine hohe Spannung angelegt wird, und daß die beiden Eingangsterminale l 2 und I 3 im "low state" sind.

Bewegen sich die Kontakte zum Bereich B (aufgrund des Umlaufes der Positionsdetektorplatte 2), so gelangt der erste Kontakt 3a außer Berührung mit dem elektrisch leitenden Element, und die Basen der Transistoren Q1 und Q2 sowie der zweite Kontakt 3b werden dadurch auf einen Zwischenspannungslevel gesetzt daß sie an die Stromzufuhrleitung über den Elektromotor M angeschlossen sind. Als Folge hiervon wird der zweite Eingangsterminal I 2 auf einen hohen Level gebracht, während der dritte Eingangsterminal I 3 auf niedrigem Level verbleibt. Das dritte Relais RL3 bleibt jedoch eingeschaltet, und Strom fließt weiterhin durch den Elektromotor über RL1, RL2 und RL3.

Haben sich die Kontakte zum Bereich C bewegt so ist nunmehr der dritte Kontakt 3c elektrisch an den zweiten Kontakt 3b angeschlossen, während der erste Kontakt 3a außer Berührung mit den verbleibenden Kontakten bleibt. Da die Basen der Transistoren Q1 und Q2 auf den ground level herabgezogen werden, befindet sich der zweite Eingangsterminal I 2 auf einem hohen Level (Transistor Q1 ist eingeschaltet), und der dritte Eingangsterminal I 3 befindet sich ebenfalls auf einem hohen Level (Transistor Q1 ist abgeschaltet). Dieser Zustand führt dazu, daß das dritte Relais RL3 abgeschaltet wird. Die Zufuhr elektrischen Stromes zum Elektromotor M hält jedoch über die Relais RL1 und RL2 sowie über den zweiten Kontakt 3b und den dritten Kontakt 3c an.

Sobald sich die Kontakte weiterbewegt haben zum Bereich D, wird die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Kontakt 3b und 3c unterbrochen, jedoch läuft der Elektromotor M aufgrund seiner Trägheit weiter um. Die genannte Unterbrechung der elektrischen Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Kontakt 3b und 3c ist notwendig, um einen Kurzschluß zu vermeiden.

Sobald der erste Kontakt 3a mit dem ersten Segment 2a in Kontakt gelangt, sind die beiden Eingangsterminale des Elektromotors direkt miteinander verbunden, und Motor M wird unverzüglich dadurch stillgesetzt, daß er einer regenerativen Bremswirkung unterworfen wird. Dies ist der Fall, obgleich die Zustände der beiden Relais RL1 und RL2 so wie in Fig. 2 dargestellt sind. Gleichzeitig wird ein Zeitschaltwerk, so wie in Fig. 2 enthalten, eingeschaltet nach dem Ablauf dieses Zeitschaltwerkes werden die Zustände der drei Relais gegenüber den bisher herrschenden Zuständen umgeschaltet. Dies läßt sich auch wie folgt ausdrücken: Ein Zustand ähnlich dem Ausgangszustand wird abgespeichert; die Drehrichtung des Elektromotors wird jedoch gegenüber dem ursprünglichen Zustand umgekehrt.

Sodann läuft der Motor in der durch Pfeil Y gezeigten Richtung um. Der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich, so daß der Motor die gewünschte, hin- und hergehende Bewegung ausführt. Es ist möglich, die regenerative Bremswirkung an jedem Endpunkt des Wischerbereiches zu erzeugen. Auf diese Weise folgt der Motor den Betriebsbereichen in der Reihenfolge A-B-C- D-A-D-C-B-A-B-C-D . . . Es ist jedoch auch möglich, einen einfachen Verbindungs- oder Lenkermechanismus dem Motor zuzuordnen, so daß das Reversieren an jedem Endpunkt des Wischbereiches ausgeführt wird mit einem solchen Mechanismus, während das Reversieren an anderer Stelle als an den Enden des Wischbereiches elektrisch ausgeführt wird mit Hilfe der regenerativen Bremswirkung, so wie oben beschrieben. In diesem Falle arbeitet der Motor über die Bereiche in der Reihenfolge A-B-C-D-C-B-A-B-C-D- . . .

Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-165023 beschreibt beispielsweise einen Wischermotor, dem ein solcher Lenkermechanismus zugeordnet ist, der ein Reversieren in jeder Endposition des Wischers bewirkt. Der Winkelbereich ist normalerweise mechanisch durch den Lenkermechanismus definiert und größer eingestellt, als der normale Wischwinkel des Wischers während des Normalbetriebes, so daß eine der mechanisch definierten Winkelendpositionen reversiert werden kann für die zurückgezogene Position des Wischers, um den Wischer aus dem Blickfeld des Fahrers zu entfernen; die zugehörende Winkelendposition des Wischers für normalen Wischbetrieb läßt sich durch eine elektrische Anordnung definieren, so wie hier beschrieben.

Gemäß der Erfindung werden somit ein getrenntes Relais und ein getrenntes Positionsdetektorelement verwendet, um den Start einer jeden regenerativen Bremswirkung zu bestimmen. Dies ist anders, als beim Stande der Technik, wobei es auf die Relais ankommt, die unmittelbar an den Elektromotor angeschlossen sind, um den Motor im Sinne eines Reversierens bezüglich der regenerativen Bremsung des Motors zu steuern. Die einem separaten Relais und einem separaten Positionsdetektorsegment zugeordnete Schaltung ist relativ frei von einer großen Zeitkonstante da die Schaltung nicht eingebunden ist in die Leistungsschaltung zum Betreiben des Elektromotors. Gemäß der Erfindung tritt die regenerative Bremswirkung somit in einer bestimmten Winkelposition auf, ohne daß eine nennenswerte Zeitverzögerung eintritt, so daß der Wischer in einer gegebenen Winkelposition an jedem Endpunkt mit hoher Präzision jederzeit angehalten werden kann, anders als bei herkömmlichen Anordnungen, die auf den beiden Relais beruhen zum reversierenden Steuern des Elektromotors, um eine regenerative Bremswirkung an jedem Endpunkt der Wischerbewegung auszuführen.

Claims (3)

1. Scheibenwischersystem zum Ausführen einer hin- und hergehenden Bewegung eines Wischers mittels reversierenden Steuerns eines Elektromotors, umfassend:

• 1.1 einen elektrischen Reversiermotor;
• 1.2 einen Regler mit einem ersten und einem zweiten Relais zum reversierenden Zuführen elektrischen Stromes zu dem Elektromotor; und
• 1.3 einen elektrisch leitenden Positionsdetektor, der an eine Abtriebswelle des Elektromotors angeschlossen ist, mit einem ersten Segment, das sich über einen ersten Winkelbereich erstreckt, einem zweiten Segment, das sich über 360° erstreckt und koaxial zum ersten Segment angeordnet ist, und einem dritten Segment, das sich über 360° erstreckt, ausschließend eine sektorförmige Öffnung, die zum ersten und zum zweiten Segment koaxial angeordnet ist und die sich über einen zweiten Winkelbereich erstreckt, der geringfügig größer als der erste Winkelbereich ist, wobei der elektrisch leitende Positionsdetektor ein Steuersignal an den Regler gibt, um jeden Umkehrpunkt zu erfassen und um die Zufuhr elektrischen Stromes umzukehren in Zusammenarbeit mit den drei Kontakten, die jeweils in gleitendem Eingriff mit den drei Segmenten stehen;
• 1.4 wobei der dritte Kontakt in gleitendem Eingriff mit dem dritten Segment selektiv einen Weg für eine regenerative Bremswirkung des Motors erzeugt in Zusammenarbeit mit dem dritten Relais, das vom Regler gesteuert wird.

2. Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktsatz des dritten Relais in einer Erdungsleitung des ersten und des zweiten Relais derart zwischengeschaltet ist, daß die Erdungsleitung selektiv an eine Erdungsleitung oder den zweiten Kontakt angeschlossen werden kann, wobei der erste und der dritte Kontakt an eine Stromzufuhrleitung beziehungsweise an eine Erdungsleitung angeschlossen sind.

3. Scheibenwischersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang des Reglers an das zweite Segment angeschlossen ist, und daß der Regler eine Interface-Schaltung aufweist, die einen ground level und einen Zwischenspannungslevel zu erfassen vermag.