DE2458154B2 - Vorrichtung zum elektrischen beheizen einer glasscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Scheibe zu dem Zweck,

ίο deren Beschlagen mit Feuchtigkeit bzw. Vereisen zu verhindern, wobei das Ein- und Ausschalten der Heizung selbsttätig in Abhängigkeit vom Grad des Beschlagens mittels eines gestreckten Fühlers erfolgt, der sich in zwei parallelen Zweigen entlang einer Scheibenlängsseite erstreckt und bei dem der Abstand zwischen beiden Zweigen so bemessen ist, daß bei Feuchtigkeitsniederschlag eine Feuchtigkeitsbrücke zwischen den Zweigen das Einschalten des Heizkreises bewirkt.

Es ist bekannt, daß im industriellen und zivilen Bereich Glasscheiben vielfach mit einer elektrischen Heizung ausgestattet sind. Bei Fahrzeugfenstern (Motorfahrzeugen, Flugzeugen, Schiffen) hat die elektrische Scheibeniieizung den Zweck, die Außenseite der Scheiben von Schnee und Eis freizuhalten und auf der Innenseite den Niederschlag von Feuchtigkeit zu beseitigen, der sich auf der Scheibe durch die Kondensation von Wasserdampf bildet.

21um Entfall der allgemein üblichen manuellen Steuerung der Heizung von Glasscheiben, d. h. des Ein- und Ausschaltens der Heizung von Hand, wodurch der Bedienungskomfort erhöht und Energie gespart wird, ist es bereits bekannt, die Heizung zwangsläufig nur so lange eingeschaltet zu lassen, wie es notwendig ist (DT-OS 22 07 230, DT-OS 23 25 291). Dabei wird der Niederschlag auf der Glasscheibe zur Ein- und Ausschaltung des Heizstromes verwendet. Auf der Seite der Glasscheibe, die vom Niederschlag freigehalten weiden soll, ist ein auf den Niederschlag ansprechender Fühler angeordnet, der über eine elektrische Regelvorrichtung den Heizstrom ein- und auschaltet. Der Fühler hat die Form zweier auf der Glasscheibe angeordneter, kammförmig ineinandergeschachtelter Gebilde, insbesondere parallel zueinander verlaufender Drähte, zwisehen denen ein Vorhandensein von Feuchtigkeit auf der Glasscheibe Strom fließt.

Im Rahmen der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe soll eine solche bekannte Lösung nach der eingangs genannten Gattung so ausgestaltet werden, daß sie besonders feinfühlig ansprechen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler sich in gabelförmiger Ausbildung entlang der einen Schmalseite und entlang den beiden Längsseiten der Scheibe erstreckt.

Weiter, diese Erfindung in zweckmäßiger Weise ausgestaltende Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen, ohne daß jedoch für diese Merkmale im Hinblick auf den weiteren Stand der Technik (u.a.

»Siemens Halbleiter-Schaltbeispiele«, Ausgabe 1959, Seiten 67, 68) selbständiger Patentschutz geltend gemacht wird.

Die Lösung gemäß der Erfindung ergibt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß auch bereits bei

h5 einem Beschlagen eines geringeren Teiles der Scheibe deren Heizung eingeschaltet wird. Durch die große Länge des Fühlers kann darüber hinaus dessen Querschnitt so gewählt werden, daß einerseits nicht

bereits bei einem sehr schmalen Beschlagstreifen die Heizung eingeschaltet wird und zu einer Zerstörung der Scheibe führen kann, andererseits die Sicht durch die Scheibe so wenig behindert wird wie durch die Heizung selbst. Es ist also die Ein- und Ausschaitcharakteristik mit geringem, wenig behinderndem Aufwand sehr flexibel den zu berücksichtigenden Verhältnissen anzupassen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Beseitigen des Niederschlages auf den Heckscheiben von Motorfahrzeugen bestimmt. Länge und Anordnung ihrer Fühler sind so gewählt, daß praktisch der gesamte Bereich einer solchen Fahrzeug-Heckscheibe geregeft wird bzw. zum Regeln herangezogen wird. Der Regelkreis, dem der oder die Fühler zugeordnet sind, dient dazu, den Heizkreis der Scheibe an eine Energiequelle anzuschließen bzw. von der Energiequelle zu trennen. Ist der Regelkreis gemäß feinem der Erfindungsmerkmale miniaturisiert, um einer Heckscheibe unmittelbar zugeordnet werden zu können, so ist es nicht erforderlich, während der Fertigung und während des Einbaues der Scheibe in aufwendiger Weise aile elektrischen Verbindungen zwischen der Heckscheibe und dem elektrischen System des Fahrzeuges herzustellen.

Der Regelkreis kann entweder auf dem Ein-Aus-Prinzip beruhen und ein elektromechanisches oder elektronisches Ein-Aus-Relais enthalten, das das Heizsystem der Glasscheibe einschaltet, wenn eine vorbestimmte, zulässige obere Beschlaggrenze erreicht wird und das Heizsystem abschaltet, sobald eine vorbestimmte unter Beschlaggrenze erreicht wird. Statt dessen kann der Regelkreis ein elektronisches Relais, das nach dem Proportionalitätsprinzip arbeitet, aufweisen, das das Heizsystem einschaltet, wenn die Scheibe nahe einem oberen, zulässigen Grenzwert beschlagen ist, die Energiezufuhr zum Heizsystem proportional zum Grad des Beschlagens regelt und das Heizsystem ausschaltet, wenn das Beschlagen der Scheibe unter einen vorbestimmten, unteren Grenzwert absinkt. In beiden Fällen kann der miniaturisierte Regelkreis der Glasscheibe zugeordnet werden. Insbesondere können elektromagnetische Relais außerhalb der Scheibe angeordnet sein, während die elektronischen Relais infolge ihrer extrem geringen Größe im allgemeinen der Scheibe zugeordnet werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges, die mit einem Heizkreis und einer automatischen Regelvorrichtung mit einem elektromagnetischen Relais ausgestattet ist,

F i g. 2 das Schaltbild des Regelkreises der Anordnung gemäß Fig. 1,

Fig.3 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges, die mit einer Regelvorrichtung mit einem elektronischen Relais ausgestattet ist,

F i g. 4 das Schaltbild der Anordnung gemäß F i g. 3,

F i g. 5 die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges mit einem Fühler, der von den bei den Lösungen nach Fig.! —4 verwendeten Fühlern abweicht, und

F i g. 6 eine abweichende Anordnung der Heizelemente einer Heckscheibe mit den zugehörigen Fühlern.

Der Heizkreis einer Glasscheibe 1 des Heckfensters eines Fahrzeuges besteht aus mehreren parallel geschalteten Widerständen (Fig. 1, 2), deren eine Enden am Dositiven Ende einer elektrischen Stromquelle liegen, und deren andere Enden an Masse liegen bzw. geerdet sind. Parallel zu den Widerständen erstreckt sich ein oberer und ein unterer Fühler 5 auf einer etwa der Länge der Widerstände entsprechenden Länge, um das Beschlagen der Scheiben dort festzustellen, wo diese am ehesten beschlagen werden. Jeder Fühler gemäß Fig. 1,2 enthält zwei parallele Außenkontakte 2, die am positiven Ende der Stromquelle liegen, und einen Innenkontakt 3, der sich zwischen den Außenkontakten lu erstreckt und geerdet ist. Eine leitende Verbindung zwischen den Außenkontakten 2 und dem Innenkontakt 3 jedes Fühlers wird hergestellt, wenn sich zwischen den Kontakten Wassertropfen befinden.

Diese Anordnung der Fühler sichert ein optimales und umfassendes Ansprechen der Vorrichtung auf den Niederschlag von Feuchtigkeit auf der Scheibe. Wenn nur ein schmaler Streifen der Scheibe beschlagen ist, der durchaus zwischen seinen Grenzen einen entsprechenden Abschnitt eines Fühlers einschließen kann, wird in keinem Fühler eine Strombrücke erzeugt, wie sie zum Überschreiten des Ansprechwertes nötig wäre, um das Heizsystem einzuschalten, weil allenfalls ein sehr geringer Stromfluß zwischen den Kontakten 2 und 3 stattfindet. Erst wenn der Bereich der beschlagenen Scheibe zumindest einen der Fühler auf einer großem Länge einschließt, wird der Stromfluß stark genug sein, um die Heizung einzuschalten.

Die Länge der Fühler 5 und ihre Anordnung auf der Glasscheibe lassen diese nicht nur trotz ihrer extrem geringen Dicke für die Bereiche von Heckscheiben geeignet erscheinen, die besonders dem Beschlagen ausgesetzt sind. Sie lassen vielmehr darüber hinaus eine sehr genaue Einstellung des Ansprechwertes für den Regelkreis zu. Diese Wirkungen sind nicht mit den herkömmlichen Fühlern erreichbar die im allgemeinen zweidimensional mit quadratischem Querschnitt ausgeführt sind. Dadurch überwachen sie nicht nur einen sehr schmalen Bereich von Heckscheiben. Da sie außerdem vom Niederschlag auf einer Heckscheibe sofort völlig •to durchnäßt sind, ermöglichen sie es nicht, einen Ansprechwert für den Regelkreis einzuregeln.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß die Leitungen der Fühler mit dem gleichen Verfahren, beispielsweise dem Siebdruckverfahren, hergestellt werden können, wie es für die Herstellung der Widerstände des Heizsystems verwendet wird. Die Fühler ermöglichen auch ihre Verbindung in der gleichen Weise, wie sie für die Verbindung der Heizelemente verwendet wird, beispielsweise durch eine Einzelleitung, die in entsprechender Weise im Siebdruckverfahren mit der Glasscheibe verbunden wird.

Gemäß dem Schaltkreis (F i g. 2) weist der Regelkreis Ceinen Darlington-Kreis mit zwei Transistoren fi und f2 auf, wobei die Basis des Transistors f2 mit dem Emitter des Transistors t\ verbunden ist, während die Basis des Transistors fi über einen Widerstand r-i mit der positiven Klemme der Stromquelle verbunden ist und der Emitter des Transistors ^ durch einen Widerstand η mit der positiven Klemme der Stromquelle verbunden ist. Der Kollektor jedes Transistors t\ und h ist mit dem jeweils anderen Kollektor verbunden und ihre Verbindung ist an eine Klemme eines elektromagnetischen Relais R angeschlossen, dessen andere Klemme geerdet ist. Ein b) Ende der Fühler S ist geerdet, während ihre anderen Enden mit der Basis des Transistors fi über einen Widerstand η verbunden sind. Ein Hauptschalter / und eine Schmelzsicherune F sind zwischen der Dositiven

Klemme der Stromquelle und dem Regelkreis eingesetzt.

Wenn ein elektrischer Strom mit einem bestimmten, vorgegebenenen Grenzwert zwischen den Elektroden 2 und 3 des Fühlers S oder beider Fühler fließt, wird die Wicklung des elektromagnetischen Relais R erregt, so daß der Kontakt R' die positive Klemme der Energiequelle mit einem der Anschlüsse 4 der Widerstände rdes Heizsystems verbindet, während der andere Anschluß 5 des Heizsystems geerdet bleibt. Sobald der Strom durch die Elektroden 2 und 3 der Fühler S unter den Grenzwert absinkt, unterbricht der Kontakt /?'die Verbindung zwischen dem Heizsystem und der positiven Klemme der Energiequelle.

Wie bereits dargelegt, soll der Darlington Schaltkreis C miniaturisiert und unmittelbar einer Ecke der Glasscheibe zugeordnet sein (Fig. 1), während das elektromechanische Relais R außerhalb, unabhängig von der Glasscheibe angeordnet sein soll.

Die Lösung gemäß Fig.3, 4 stellt eine vereinfachte Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Anordnung dar. Insbesondere ermöglicht diese Lösung die Anwendung eines elektronischen Relais C statt eines elektromechanischen Relais, so daß die gesamte Anordnung der Scheibe eines Heckfensters zugeordnet werden kann.

Der Regelkreis gemäß Fig.4 enthält drei Transistoren /|, h, h. Der erste und zweite Transistor t\ und ?2 sind mit ihrem Emitter an die positive Klemme einer Stromquelle angeschlossen. Die Basis des ersten Transistors t\ ist über einen ersten Widerstand r-i an die positive Klemme der Stromquelle und über einen zweiten Widerstand η an das eine Ende des Fühlers S angeschlossen. Sein Kollektor ist über einen dritten Widerstand η an die Basis eines dritten Transistors h angeschlossen, dessen Kollektor über einen vierten Widerstand r* an die Basis des zweiten Transistors f2 angeschlossen ist und dessen Emitter geerdet ist. Der Kollektor des zweiten Transistors (2 ist an den einen Anschluß 6 des Heizsystems angeschlossen, dessen anderer Anschluß 7 wieder geerdet ist.

Wenn ein durch die Elektroden 2 und 3 fließender Strom einen bestimmten, vorgegebenen Grenzwert erreicht oder überschreitet, wird der die Widerstände r heizende Strom proportional zu dem durch die Elektroden des Fühlers 5 fließenden Strom sein. Bei dieser Lösung ist nur ein Draht zur Verbindung des Heizsystems mit der positiven Klemme der Störquelle und ein Leiter zum Erden des Heizsystems erforderlich. Bei dieser Lösung ist der Strom proportional dem Grad, in dem die Scheibe beschlagen ist, so daß in angemessenem Ausmaß elektrische Energie gespart werden kann.

Beiden Lösungen ist gemeinsam, daß sie einfach einzubauen sind. Die Lösung nach Fig. 1, 2 hat den weiteren Vorteil, daß beim Ausfall des Kreies C letzterer durch Blockieren des Kontaktes R' in der Wirkstellung ausgeschlossen werden kann und der Heizkreis mit dem Schalter / manuell überprüft werden kann. Die Lösung nach Fig.3, 4 hat den weiteren Vorteil, daß der elektromagnetische Schaller mit seinen Nachteilen vermieden ist, wie Klappern, Anschlagen und Funken, daß Platz gespart werden kann und daß die Verbindung zwischen dem Relais und dem Regelkreis C, entfällt.

Ferner kann die beschriebene Vorrichtung zum automatischen Trocknen beschlagener Scheiben in vorhandene Motorfahrzeuge eingebaut werden, ohne daß deren elektrische Schaltung wesentlich verändert werden muß. Die Sensibilität der Vorrichtung kann im Entwurfsstadium und beim Einbau eingeregelt werden.

Fig.5 zeigt eine andere Ausgestaltung der Fühler. Jeder Fühler besteht aus einem einzigen Leiter, der parallel und nahe einem der Widerstände R des Heizsystems verläuft. Das eine Ende des Leiters ist mit dem Regelkreis C oder C verbunden, während der benachbarte Widerstand die zweite Elektrode bildet.

F i g. 6 zeigt die Ausführung einer weiteren Vorrichtung mit einer anderen Anordnung der Heizwiderstände. Auch dabei sind die Fühler als zu den äußeren Widerständen parallel verlaufende, nahe diesen verlegte Einzelleiter ausgebildet. Die Lösungen gemäß F i g. 5, 6 verwenden Regelkreise von der Art Ci oder C.

Die Fühler und die Heizelemente werden zweckmäßigerweise in einem Arbeitsgang im an sich bekannten Siebdruckverfahren auf der Glasscheibe aufgetragen.

Insbesondere dabei können die verschiedenen Widerstände der Heizung als ein über die verschiedenen Widerstände fortlaufendes Heizelement ausgebildet werden.

Die beschriebenen Schaltungen sind geeignet für jede Art von Flächen, die der Gefahr des Beschlagens, Vereiscns u. dgl. ausgesetzt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrischen Beheizen einer Scheibe zu dem Zweck, deren Beschlagen mit Feuchtigkeit bzw. Vereisen zu verhindern, wobei das Ein- und Ausschalten der Heizung selbsttätig in Abhängigkeit vom Grad des Beschlagens mittels eines gestreckten Fühlers erfolgt, der sich in zwei parallelen Zweigen entlang einer Scheibenlängsseite erstreckt und bei dem der Abstand zwischen beiden Zweigen so bemessen ist, daß bei Feuchtigkeitsniederschlag eine Feuchtigkeitsbrücke zwischen den Zweigen das Einschalten des Heizkreises bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler sich in gabelförmiger Ausbildung entlang der einen Schmalseite und entlang den beiden Längsseiten der Scheibe erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele Leiter (2) jedes Fühlers mit einer Seite einer Stromquelle über einen Regelkreis verbunden sind und zwischen ihnen sich mit Abstand ein dritter Leiter (3) befindet, der mit dem anderen Ende der Stromquelle verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Fühler einen Leiter enthält, der mit seinem einen Ende arr. Regelkreis angeschlossen ist und der mit seinen parallel zu den Längsseiten der Scheibe sich erstreckenden Teilen parallel zu und nahe dem einen der Heizwiderstände verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler oder einer der Fühler (5) über einen ersten Widerstand (R\) mit der Basis eines in einem Regelkreis liegenden Transistors (U) verbunden ist, der über einen zweiten Widerstand fa) mit der positiven Seite der Stromquelle verbunden ist und dessen Kollektor mit der einen Seite eines den Heizkreis regelnden, an der anderen Seite geerdeten elektromechanischen Relais (R) verbunden ist, daß der Regelkreis einen zweiten Transistor ffc) enthält, dessen Basis mit dem Emitter des ersten Transistors, dessen Emitter über einen dritten Widerstand (r₃) mit der positiven Seite der Stromquelle und dessen Kollektor mit dem Kollektor des ersten Transistors und der einen Seite des elektromechanischen Relais verbunden ist (F ig. 2).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler oder einer der Fühler (5) über einen Widerstand (r\) in einem Regelkreis mit der Basis eines ersten Transistors (U) verbunden ist, dessen und eines zweiten Transistors (h) Emitter mit der positiven Seite einer Stromquelle verbunden sind, wobei die Basis des ersten Transistors (U) mit der positiven Seite der Stromquelle über einen weiteren Widerstand (r₂) verbunden ist, während sein Kollektor über einen dritten Widerstand (n) mit der Basis eines dritten Transistors ffa) verbunden ist, dessen Kollektor über einen vierten Widerstand (r*) mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist, dessen Emitter geerdet ist, wobei der Kollektor des zweiten Transistors mit einem Anschluß des Heizkreises verbunden ist, dessen anderer Anschluß geerdet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis miniaturisiert und der Glasscheibe unmittelbar zugeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasscheibe die Heckscheibe eines Motorfahrzeuges ist.