DE3208121A1

DE3208121A1 - Scheibenwischvorrichtung fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3208121A1
Application number: DE19823208121
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 7570 Baden-Baden Steinmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1983-09-08

Description

Scheibenwischvorrichtung für Fahrzeuge
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Scheibenwischvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einer bekannten Scheibenwischvorrichtung dieser Art #1Jweist der Schaltkreis einen Umpolschalter und einen vom Antriebsmotor des Wischers gesteuerten Endlagenschalter auf. Der Umpolschalter hat zwei bewegliche Kontaktbrücken, die wechselweise an positives oder negatives Potential gelegt werden können. Die eine Kontaktbrücke ist mit dem einen Motoranschluß, die andere mit dem Endlagenschalter so verbunden, daß in den Endlagen der andere Motoranschluß an der zweiten Kontaktbrücke liegt. In jeder Endlage wird eine Diode in Sperrichtung in den Motorstromkreis eingeschaltet und außerdem der Umpol schalter über ein Verzögerungsrelais umgeschaltet, so daß der Antriebsmotor jeweils in der Endlage umgepolt wird. Der Endlagenschalter weist eine mit der AbtriEbs welle des Antriebsmotors starr verbundene Schaltscheibe mit Kontaktbahnen und einem leitenden Sektor und feststehende mit den Kontaktbahnen und dem Sektor zusammenwirkende Schleifkontakte auf.
Diese bekannte Scheibenwischvorrichtung hat wegen des natürlichen Verschleißes der mechanischen Schaltkontakte im Endlagen- und Umpolschalter eine nur begrenzte Lebensdauer, die häufig nicht die durchschnittliche Lebensdauer des Kraftfahrzeugs erreicht. Durch den Ehdlagenschalter und dessen Schaltscheibe ist ein einmalbestimmter Wischwinkel fest vorgegeben und kann nur durch Auswechseln der Schaltscheibe verändert werden. F.iir verschiedene Fahrzeugtypen mit unterschiedlichen Wi.s(=hwinkeln muß daher eine Vielzahl von Endschalter-Schaltscheiben auf Lager gehalten werden. Darüber hinaus ist das Vorsehen einer über die Endlage hinausgehenden Parkstellung des Wischers, z.B. zum Versenken des Wischblattes und des Wischarmes unter die Motorhaube, nicht möglich. Eine Synchronisierung mehrerer Wischblätter ist nur über ein.
mechanisches Koppelgestänçe möglich, daß-einen nicht unerheblichen Platzbedarf erfordert. Weiterhin kann nur ein bestimnter,von #otordre'rrmanent und und Wischerlast vcrgege'#ener Verlauf der Wischblattbewecung erzielt werden.Ein .z.B.langsamer Vorlauf und schneller Rücklauf, der aus Gründen der Wischblattkonstruktion mitunter wünschenswert ist, kann nicht realisiert werden. Weiterhin lassen sich Stufen unterschiedlicher Wischgeschwindigkeit nur durch besondere Maßnahmen am Antriebsmotor, z.B. eine dritte Kornrrutatorbürste, realisieren.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemße Scheibenwischvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 arbeitet demgegenübe.r nahezu verschleißfrei und geräuschlos. Durch einfache elektrische Justierung ist ein beliebiger Wischwinkel einstellbar. Der Bewegungsverlauf des Wischers kann durch Generierung einer entsprechenden Führungsgröße beliebig gewählt werden, wobei beliebige Geschwindigkeiten sowohl in der einen als auch in der anderen. Wischrichtung berücksichtigt werden können.
Das Vorsehen-von wählbaren Wischgeschwindigkeitsstufen ist problemlos ohne Eingriff in den Antriebsmotor möglich. Hierzu braucht lediglich die Taktfrequenz des Führungsgrößengenerators geändert zu werden, was mittels eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) ohne weitermes und in einfacher Weise möglich ist. In gleich einfacher Weise können beliebige Zusatzfunktionen,z.B.
Intervallwischen, Nachwischen mit Spülerpumpensteuerung, Überlastschutz, ohne nennenswerten Mehraufwand implementiert werden-. Mehrere Wischer mit separaten Wischermotoren können elektrisch in einfacher Weise synchronisiert werden. Raum benötigendes Kupplungsgestänge entfällt.
Wegen des fe'.alendm Kupplungsgestänges lassen sich somit auch Wischwinkel über 1800 realisieren. Auch das Problem der erweiterten Parkstellung ist Leicht lösbar, noch dazu ohne zusätzlichen Aufwand.
Durch die in den Ansprüchen 2 - 12 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Scheibenwischvorrichtung möglich.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der# Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 und 2 jeweils ein 3loCkschaltbild einer Scheibenwischvorrichtung für ein Kraft fahrzeug gemäß einen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel Beschreibuna der Ausführungsbeispiele Die Scheibenwischvorrichtung für ein Kraftfahrzeuc (Fig.1) weist einen reversiblen elektrischen Wischermotor 10 auf. Auf der Abtriebswelle 11 des Wischermotors 1C ist der Wischerarm 12 eines Wischers 13 starr befestigt, so daß dieser immer eine der Drehstellung der Abtriebswelle 11 entsprechende Wischstellung einnimmt. Dem max.
Wischwinkel CL entspricht eine vorgegebene Drehung der Abtriebswelle 11, die max. 3600 betragen kann. Der Wischerarm 12 trägt in bekannter Weise das Wischblatt 14.
Der Wischermotor 10 ist in einem Schaltkreis betr eben, der hier als eine Leistungsendstufe 15 in Brücken#chaltung ausgebildet ist. Solche Leistungsendstufen iI.
Brückenschaltung sind z.B. aus 23 bekannt und brE.uchen hier nicht näher erläutert zu werden. Die in der eannten Leistungsendstufe enthaltenen Leistungstransistoren sind hier zweckmäßigerweise als MOS-FET's ausgebildet und werden im Gegensatz zu der Leistungsendstufe gemäß CZI nicht über ein Flip-Flop von einem Endlagenschalter gesteuert, sondern von.der Stellgröße eines Positionsreglers 16 eines Motorregeikreises 17, in welchem die Leistungsendstufe 15 das Stellglied bildet. Dem Eingang des Positionsreglers 16 ist e:.nerseits die Ist-Drehlage der Motor-Abtriebswelle 11 - und damit die momentane Wischstellung des Disc'zers 13 - als Regelgröße und andererseits ein willkü:-lich wähl- und vorgebbarer Ablauf der Wischerbewegung als zeitabhängige Führungsgröße zugeführt.
Zur Erfassung der Regelgröße ist mit der Motor-Abtriebswelle 11 ein Drehgeber 26 starr gekuppelt, der die Ist-Stellung der Abtriebswelle 11 als elektrische Größe ausgibt. Im beschriebenen Beispiel ist der Drehgeber 26 als Potentiometer 18 ausgebildet, das an eine Gleichspannungsquelle 19 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle 19 ist einstellbar. Der Potentiometerabgriff 20 des Potentiometers 18 ist an der Abtriebswelle 11 befestigt, so daß je nach Drehstellung der Abtriebswelle 11 eine entsprechende Spannung am Potentiometer 19 abgegriffen wird.
Der Potentiometerabgriff 20 ist elektrisch mit dem Ist-Wert-Eingang des Positionsreglers 16 verbunden.
Zur Erzeugung der Führungsgröße ist ein Funktionsgenerator 21 vorgesehen, dessen Ausgang mit dem Sollwert-Eingang des Positionsreglers 16 verbunden ist. Am Ausgang des Funktionsgenerators 21 tritt eine periodische Ausgangsspannung auf, deren Spannungsverlauf eine Funktion der Zeit ist Funktionsgeneratoren zur Erzeugung niederfrequenter Schwingungen sind an sich bekannt und beispielsweise in 32 beschrieben. Durch entsprechenden Aufbau kann mittels eines solchen rurLktionsgenerators jeder gewünschter zeitlicher Verlauf der Führungsgröße generiert werden. Soll die Führungsgröße z.B. einen sinusförmigen Verlauf erhalten, so ist der Funktionsgenerator 21 zweckmäßiger Weise als digitaler Sinusgenerator auszubilden, wie er z.B. in C47 und L 5] beschrieben ist.
Zur Realisierung von Stufen unterschiedlicher Wischgeschwindigkeiten wird der Funktionsgenerator 21 mit einer einstellbaren Taktfrequenz angesteuert. Hierzu ist ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) 22 mit dem Funktionsgenerator 21 verbunden. Der Oszillator 22 liefert als Ausgangsspannung eine Folge von Rechteckimpulsen; deren Frequenz über einen Wischgeschwindigkeits-Wählschalter 23 einstellbar ist. Im vorliegenden Beispiel weist der Wischgeschwindigkeits-Wählschalter 23 vier Schaltstufen, eine Aus-Stufe 0 und drei Geschwindigkeitsstufen I,II und III auf. In den drei Geschwindigkeitsstufen verbindet der Wischgeschwindigkeits-Wählschalter den Steuereingang des Oszillators 22 über entsprechend dimensionierte Widerstände 24 mit einer Gleichspannungsquelle 25.
Der Positionsregler 16 kann als einfacher Differenzverstärker ausgebildet sein, an dessen Eingängen die Ausgangsspannung des Funktionsgenerators 21 und des Potentiometers 18 anliegen. Die verstärkte Differenzspannung am Ausgang des Differenzverstärkers stellt eine Stellgröße zur Einstellung der Betriebs spannung des Wischermotors 10 dar und wird als Steuerspannung den Steuereingängen der Feldeffekttransistoren der Leistungsendstufe 15 zugeführt. Je nach Größe und Vorzeichen der Differenzspannung werden d#ie #n Diagonalzweigen der Brückenschaltung befindlichen Feldeffekttransistoren aufgesteuert, so daß.sich der Rotor des im Brückenzweig angeordneten Wischermotors 10 mit entsprechendem Drehmoment rechts oder links herum dreht.
Die Rotordrehung und damit die Drehung der Abtriebswelle 11 wird über den Drehgeber 26 in eine elektrische Größe als Maß für die Wischblattstellung umgewandelt und als Istwert an den Positionsregtér bzw. Differenzverstärker gegeben. Dort wird erneut die Differenz. zwischen Istwert und dem sich inzwischen wieder veränderten Sollwert als Steuerspannung an die Leistungsendstufe 15 gegeben. Eine Drehrichtungsumkehr des Motors und damit das Erreichen der Wischer-Endlage wird immer dann erreicht, wenn die Führungsgröße ihre Monotonie ändert, d#h. vom Ansteigen ins Abfallen oder umgekehrt übergeht.
Um bei hoher Belastung des Wischermotors 10 ein Abreißen der Synchronisation zwischen dem Wischermotor 10 und der Führungsgröße zu verhindern, wird die Taktfre--#enz des Oszillators 22 in Abhängigkeit von der Belastung des Wischermotors 10 gesteuert, und zwar derart, daß mit steigender Belastung die Taktfrequenz abnimmt..-Hierzu ist am einfachsten die Stellgröße des Positionsreglers 16 - bzw. die Differenzspannung des Differenzverstärkers - zu dem Steuereingang des Oszillators 22 rückgeführt. Durch diese Verbindung des Ausgangs des Positionsreglers 16 mit dem Steuereingang des Oszillators 22 wird mit zunehmender Steuerspannung am Ausgang des Positionsreglers 16 die Taktfrequenz des Oszillators 22 und damit die Schwingungsfrequenz der Führungsgröße am Eingang des Positionsreglers reduziert.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, lassen sich problemlos mehrere Wischermotoren 10 bzw. 10' miteinander synchronisieren. Jeder Wischermotor ist in einem wie vorstehend beschriebenen Motorregelkreis 17 bzw. 17' aus Positionsregler 16 bzw. 16', Stellglied (Leistungsendstufe 15 bzw. 15') und Istwertgeber (Drehgeber 26 bzw. 26') angeordnet.
Die im Funktionsgenerator 21 erzeugte Führungsgröße wird jedem der Positionsregler 16 bzw. 16' zugeführt, so daß sich automatisch eine Synchronisation der Wischermotoren 10 bzw. 10' ergibt. Eine evtl. ebenfalls vorsehbare Rückführung der Stellgröße der Positionsregler 16 auf den Oszillator 22 erfolgt dann über eine gestrichelt dargestellte Auswahllogik 27, die den am stärksten belasteten Antriebsmotor 10 bzw.
10' erkennt und die Stellgröße des zugehörigen Positionsregler 16 bzw. 16' auf den Oszillator 22 durchschaltet. Der Antriebsmotor 10 bzw. 10' mit der stärksten Belastung bestimmt damit die Schwingungsfrequenz der Führungsgröße.
Soll der Wischwinkel# g verändert werden, so muß lediglich die am Potentiometer 18 abfallende Gleichspannung durch entsprechende Einstellung der Gleichspannungsquelle 19 verändert werden. Der von dem Funktionsgenerator 21 vorgegebene Momentanwert der Sollspannung wird dann bei einem größeren - oder kleineren - Drehwinkel erreicht, somit der Wischwinkel vergrößert - oder verkleinert - . Auch ist problemlos eine erweiterte Parklage des Wischers 13 dadurch zu erhalten, daß beim Überführen des Wischgeschwindigkeits-Wählschalters 23 in die Abschaltstellung "O" der Sollwert am Eingang des Positionsreglers momentan vergrößert wird. Diese über den Wischwinkel d, und damit über die eine oder andere Umkehrstellung oder -lage des Wischers 13 hinausgehende erweiterte Parklage läßt sich auch durch kurzzeitige Verkleinerung der am Potentiometer 18 abfallenden Gleichspannung beim Überführen des Wischgeschwindigkeits-Wählschalters 23 in die Abschaltstellung "O" erzielen. Dadurch wird der beim Überführen des Wischgeschwindigkeits-Wählschalter 23 noch am Positionsregler 16 anstehende Momentanwert der Sollspannung erst bei einem größeren, über den Wischwinkel Q# hinausgehenden Drehwinkel der Motor-Abtriebswelle 11 erreicht.
Literaturanaabe [1# DE-OS 29 42 739, Siemens-Schaltbeispiele, 1975/76,S.180 L3] U. Tietze, Ch. Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik" 1976, S. 436 - 441, [43 Elektronik, 1980, Heft 21, S. 88 [5] Elektronik, 1980, Heft 26, S. 26

Claims

Ansprüche 1. Scheibenwischvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Schaltkreis betriebenen drehrichtungsumkehrbaren elektrischen Motor und mindestens einem mit der Abtriebswelle des Motors starr gekuppelten Wischer, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Motorregelkreis (17), der einen eine Stellgröße an den Motorschaltkreis (15)abgebenden Positionsregler (16) aufweist, dem einerseits die Drehlage der Motor-Abtriebswelle (11) als Regelgröße und andererseits ein vorgebbarer Ablauf der Wischerbewegung als zeitabhängige Führungsgröße zugeführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zur Erfassung der Regelgröße ein Drehgeber (26) mit der Motor-Abtriebswelle (11) starr gekuppelt ist, dessen Ausgangsspannung eine Funktion des Drehwinkels der Abtriebswelle (11) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Drehgeber (26) als Potentiometer (18) mit verstellbarem Potentiometerabgriff (20) ausgebildet ist, und daß der Potentio- abgriff (20) an der Motor-Abtriebswelle(11) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Potentiometer (18) an eine im wesentlichen konstante, einstellbare Gleichspannungsquelle (19) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-- 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung der Führungsgröße ein mit dem Positionsregler (16) verbundener Funktionsgenerator (21) vorgesehen ist, dessen periodische Ausgangsspannung eine vorgebbare Funktion der Zeit ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß dem Funktionsgenerator (21) ein Taktgenerator mit einstellbarer Taktfrequenz, vorzugsweise ein spannungsgesteuerter Oszillator (22),zugeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z.e i c h n e t, daß der Funktionscjenerator (21) als digitaler Sinusgenerator ausgebilcet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Asnprüche 1 - 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Motor(101 ein Gleichstrommotor ist und die Stellgröße die Motorspannung steuert.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Motorschaltkreis als Leistungsendstufe (15) in Brückenschaltung ausgebildet ist und daß die Stellgröße die Steuerspannung für die Leistungsendstufe (15) bildet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Positionsregler einen Differenzverstärker aufweist, der eingangsseitig mit dem Ausgang des Funktionsgenerators (21) und dem Potentiometerabgriff (20) des Potentiometers (18) und ausgangsseitig mit dem Steuerspannungseingang der Leistungsendstufe (15) verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 - 9, d a -d u r c h g e k e n n z e. i c h n e t, daß die Frequenz der Ausgangsspannung des Funktionsgenera tors (21) in Abhängigkeit von der Motorbelastung derart steuerbar ist, daß mit zunehmender Motorlast die Frequenz abnimmt.
12. Vorrichtung nach Anspruchll, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Stellgrößen-Ausgang des Positionsreglers zusätzlich mit dem Steuereingang des als spannungsgesteuerter Oszillator (22) ausgebildeten Taktgenerators verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12, g e -k e n n z e i c h n e t d-u r c h mindestens einen weiteren Motorregelkreis (17'3 für einen weiteren drehrichtungsumkehrbaren Motor (10') mit einem auf seiner Abtriebswelle (11') sitzenden Wischer (13'), der einen weiten Positionsregler (16') aufweist, dem einerseits die Drehlage der weiteren Motor-Abtriebswelle (11') und an dererseits die gleiche Führungsgröße zugeführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Positionsregler(16')eingangsseitig einerseits mit einem an der weiteren Motor-Abtriebswelle (11') angeordneten weiteren Drehgeber (26') und andererseits mit dem Funktionsgenerator (21) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, da du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Ablegen des Wischers (13) in einer über die Wischer-Umkehrlagen hinausgehenden Parklagfz ein Ein-/Ausschalter (23) vorgesehen ist, der derart ausgebildet ist, daß beim Überführen des Ein-/Ausschalters (23) in seine Aus-Stellung die am Eingang des Positionsreglers (16) anliegende Führungsgröße kurzzeitig vergrößert oder die am Potentiometer (18) abfallende Gleichspannung kurzzeitig verkleinert wird.