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Selbständig arbeitende Scheiben-Kontrollvorrichtung
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zur Feststellung der Durchsichtigkeit von Scheiben und zur Auslösung
eines Reinigungs- und/oder Warnvorganges Die Erfindung betrifft eine selbständig
arbeitende Scheiben-Kontrollvorrichtung zur Feststellung der Durchsichtigkeit von
Scheiben und zur Auslösung eines Reinigungs-und/oder Warnvorganges.
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Es ist Zweck der Erfindung, die Abweichung der Lichtdurchlässigkeit
irgend einer Scheibe von einer angenäherten Idealscheibe hinsichtlich mechanischer,
chemischer-und Strahlenzerstörung und hinsichtlich der Verschmutzung durch unterschiedliche
Beläge bei wechselnden Lichtverhältnissen zu messen.
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Bei Windschutzscheiben von Fahrzeugen ist es bekannt, Scheibenwischer
und eine Anlage zum Besprühen der Windschutzscheibe mit einer Reinigungsflüssigkeit
vorsusehen. Diese Anlage ist in jedem Kraftfahrzeug eingebaut. Sie wird durch Betätigung
eines Handschalters vom Fahrersitz aus in Tätigkeit gesetzt und auch wieder abgeschaltet.
Dabei ist es dem Fahrer überlassen, ob
und wann er die Scheibenwischer
und die BesprtEvorflCch-V tung in Tätigkeit setzt. Bei Regen setzt der Fahrer im
allgemeinen frühzeitig genug seine Scheibenwischer in Tätigkeit. Verschmutzt die
Windschutzscheibe jedoch infolge von sich ansetzendem Staub, so werden die Scheibenwischer
und die Besprühanlage erst bei höherem Verschmutzungsgrad in Tätigkeit gesetzt.
Das trifft insbesondere dann zu, wenn die Staub schicht sich langsam, aber kontinuierlich
auf der Windschutzscheibe festsetzt.
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Denn das menschliche Auge gewöhnt sich an sich langsam ändernde Zustände
und bemerkt daher einen die freie Sicht behindernden Verschmutzungsgrad erst dann,
wenn dieser erheblich geworden ist. Das kann zu Unfällen führen.
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Mancher Fahrer scheut sich auch, trockenen Schmutz, der meist in Form
von Staub, aber auch klebrigem Staub auf der lSindschutzscheibe liegt, mit der Scheibenwischanlage
und der Besprühvorrichtung zu entfernen, weil er fürchtet, daß die trocken in Tätigkeit
gesetzten Wischblätter die Oberfläche der Windschutzscheibe durch Hervorrufen von
Kratzern beschädigen.
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Besonders schwerwiegend sind die durch eine verschmutzte Windschutzscheibe
hervorgerufenen Gefahren während einer Nachtfahrt. Denn hier ist infolge der allgemeinen
Dunkelheit für den Fahrer der Grad der Durchsichtigkeit kaum noch feststellbar,
da die Lichtverhältnisse immer wieder durch Scheinwerfer entgegenkommender Fahrzeuge
meist mit unterschiedlicher Lichtstärke geändert werden. Bei Nachtfahrten stellt
der Fahrer den Verschmutzungsgrad einer Scheibe erst dann fest, wenn dieser außerordentlich
hoch ist. Das birgt sehr große Unfallgefahren in sich, denn der Fahrer erkennt durch
die Verschmutzung der Windschutzscheibe andere Verkehrsteilnehmer, Hindernisse,
oft auch den zu fahrenden MTeg viel zu spät, in manchen Fällen überhaupt nicht.
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Aber nicht nur die Verschmutzung der Windschutzscheibe führt zu Gefahren,
auch die Alterung einer Windschutzscheibe
kann zu einer erheblichen
Herabsetzung des Grades der Durchsichtigkeit dieser Scheibe führen und damit erhebliche
Gefahren hervorrufen. Gerade an die immer stärker abnehmende Durchsichtigkeit einer
Windschutzscheibe gewöhnt sich der Fahrer, weil er meist nur immer wieder dasselbe
Fahrzeug fährt und somit in dem Glauben lebt, es gäbe keine bessere Durchsichtigkeit.
Insbesondere beim Übergang der sommerlichen Jahreszeit in den Herbst fängt der Fahrer
dann aber doch an zu merken, daß die Sicht durch seine Scheibe nicht mehr gut ist.
Er wechselt dann die Wischerblätter seiner Scheibenwischer, um bessere Reinigungseffekte
zu erzielen, beseitigt damit aber nicht die eigentliche Ursache der schlechter gewordenen
Durchsichtigkeit der Windschutzscheibe.
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Denn diese Ursache der schlechter gewordenen . Durchsichtigkeit der
Windschutzscheibe sind Versprödungen und feine Kratzer, wie sie durch das Aufschlagen
von Staubpartikeln bei höheren Fahrgeschwindigkeiten entstehen, aber auch durch
mechanische Kratzer beim Abwischen von Verschmutzungen. Darüber hinaus sind es auch
Strahlungsbelastungen und sonstige Witterungseinflüsse, die eine Windschutzscheibe
im Laufe der Zeit immer mehr altern und in ihrer Durchsichtigkeit immer schlechter
werden lassen.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es
ist die Aufgabe der Erfindung, selbsttätig den Grad der Durchsichtigkeit einer Scheibe
festzustellen und selbsttätig einen Scheibenreinigungsvorgang auszulösen und bei
zu stark gealterten Windschutzscheiben ein Warnsignal abzugeben.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Meßvorrichtung für den
Verschmutzungsgrad und Beschädigungsgrad
der Scheibe, die aus mindestens
einem lichtabhängigen Geber, mindestens einem lichtabhängigen Vergleichsgeber (beide
Geber arbeiten bei wechselnden Lichtverhältnissen), einer Vergleichsschaltung und
einer Auswerteschaltung besteht, und eine Auslösevorrichtung für die Reinigungsvorrichtung
und/oder eine Warnvorrichtung aufweist.
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Diese Anlage stellt selbsttätig den Durchsichtigkeitsgrad einer Scheibe
fest und löst selbsttätig den Scheibenreinigungsvorgang aus, bei zu weit fortgeschrittener
Alterung der Scheibe löst die Anlage eine Warnvorrichtung aus, die dem Fahrer bedeutet,
daß es nunmehr an der Zeit ist, die gealterte Windschutzscheibe gegen eine neue
auszutauschen. Mit dieser Anlage wird die Unfallgefahr infolge schlechter Sicht
stark herabgesetzt. Denn es ist nun nicht mehr in das Belieben des Fahrers gestellt,
wann er seine Scheibenwisch- und -waschanlage in Tätigkeit setzt, diese setzt sich
selbsttätig in Gang, sobald ein bestimmter Verschmutzungsgrad überschritten wird.
Das ist insbesondere bei Nachtfahrten, bei denen der Fahrer den Verschmutzungsgrad
im allgemeinen nur schwer erkennen und abschätzen kann, besonders wichtig. Dies
ermöglicht es dem Fahrer, insbesondere während Nachtfahrten andere Verkehrsteilnehmer,
insbesondere Fußgänger, und Hindernisse viel früher und viel sicherer zu erkennen.
Das vermag die häufigen Nachtunfälle mit tödlichem Ausgang zu reduzieren, rettet
aber auch viele Menschenleben bei Tagfahrten.
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Das Arbeiten mit einem lichtabhängigen Meßgeber und einem lichtabhängigen
Vergleichsgeber hat den Vorteil, daß keine besondere Lichtquelle für diese Anlage
vorzusehen ist, vielmehr die auf das Fahrzeug einwirkenden Lichtquellen das für
die Messungen notwendige Licht liefern.
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Somit wird der Fahrer nicht durch eine zusätzliche Lichtquelle
gestört.
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Es sind aber nicht nur Verschmutzungen, die von außen die Durchsichtigkeit
einer Windschutzscheibe beeinträchtigen, es sind auch durchaus Verschmutzungen infolge
von Tabakrauchablagerungen und Staubablagen, die eine Windschutzscheibe von innen
verschmutzen. Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung kann so ausgelegt werden, daß
auch diese Verschmutzungen erfaßt werden und bei Überschreiten einer bestimmten
-Stärke die Warnvorrichtung auslösen.
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Der Vergleichsgeber als Annäherung an eine "Idealscheibe" kann in
verschiedener Weise ausgeführt werden. Vorteilhaft ist es, wenn der Vergleichsgeber
eine Oberfläche, vorzugsweise in Form einer Scheibe mit erhöhter Härte aufweist,
welcher eine Reinigungsvorrichtung zugeordnet ist, die ständig in Betrieb ist oder
in regelmäßigen Zeitabständen in Betrieb gesetzt ist. Ein solcher Vergleichsgeber
mit erhöhter Härte der Scheibenoberfläche hat den Vorteil, daß anfliegende Staub-und
Steinteile die Scheibe des Vergleichsgebers sehr viel langsamer altern lassen als
die Windschutzscheibe, die bereits wegen ihrer Größe nicht aus so hartem Material
hergestellt werden kann wie eine kleine Scheibe. Darüber hinaus ist verständlicherweise
eine Scheibe aus hartem Material oder aus gehärtetem Material im Preis erheblich
teurer als eine normale Windschutzscheibe.
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Die Windschutzscheibe aus gehärtetem Material würde auch anfälliger
gegenüber anderen Beschädigungen sein, da sie spröder als eine normale Windschutzscheibe
ist.
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Der Vergleichsgeber mit einer vergleichsweise sehr kleinen Scheibe
hingegen kann mit einer Scheibe ausgerüstet sein, deren Härte bis an die Härte von
Diamant herankommt, ohne daß hierdurch ungebührlich hohe Kosten oder unerwünschte
Beschädigungsmöglichkeiten entstehen.
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Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Reinigungsvorrichtung
des Vergleichsgebers aus einem Ultraschallschwinger und/oder einer Spülvorrichtung
besteht. Ein Ultraschallschwinger vermag den Reinigungsvorgang sehr intensiv auszuführen.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Reinigungsvorrichtung des
Vergleichsgebers in Form eines periodisch in Tätigkeit gesetzten Wischers oder eines
Gebläses auszuführen.
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Je nach Art des Belages bzw. der Verunreinigung bieten sich unterschiedliche
Reinigungsmöglichkeiten an: Ultraschall, Wischer, Sprühung, Gebläse, Temperatur,
elektromagnetisches Feld.
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Zweckmäßigerweise wird der Vergleichsgeber in einer Vertiefung bzw.
Ausnehmung der Oberfläche der zu reinigenden Scheibe oder vor dieser Scheibe angeordnet.
Die Anordnung in einer Vertiefung oder Ausnehmung der Oberfläche der zu reinigenden
Scheibe hat den Vorteil, daß der Vergleichsgeber mit der Windschutzscheibe ein Bauteil
bildet, welches zusammen mit der Windschutzscheibe ein- und auch ausgebaut wird,
was die Montage und Demontage erleichtert.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Meßgeber in der Scheibe, vorzugsweise
bei Verbund-Sicherheitsglas in der Mittelschicht der Scheibe, in einer Austiefung
der Rückseite der Scheibe oder hinter der Scheibe angeordnet ist.
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Durch die Anordnung innerhalb der Scheibe oder an der Rückseite der
Scheibe wird der Vorteil erreicht, daß der Meßgeber zusammen mit der Scheibe eingebaut
und auch wieder ausgebaut wird.
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In manchen Fällen ist es wünschenswert, wenn die Messung integral
durchgeführt wird, indem die in mehreren Meßpunkten
gemessenen
Meßwerte gemittelt ausgewertet werden. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, daß
zu dem Geber eine oder mehrere Glasfasern geführt sind, deren Spitze den bzw. die
Meßpunkte bilden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Anordnung einer Integrationsschaltung
in der Auswerteschaltung.
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Vorteilhaft ist es, wenn eine an die Auswerteschaltung angeschlossene
Anzeigevorrichtung für den Grad der Abweichung zwischen den Angaben des Gebers und
des Vergleichsgebers vorgesehen ist. Durch diese Anzeig#vorrichtung wird der Fahrer
auf den jeweiligen Verschmutzungsgrad aber auch auf den jeweiligen Abnutzungsgrad
der Scheibe hingewiesen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzeigevorrichtung in die Mittelschicht
des Verbundsicherheitsglases eingebracht oder auf der Scheibe aufgebracht ist.
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Dann liegt die Anzeige zwar nicht im Sichtfeld des Pahrers, aber an
einer Stelle, wo sie leicht kontrolliert und abgelesen werden kann.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn Glasfasern als
Informationsüberträger zwischen dem Meß- und/oder Vergleichspunkt und dem Aufnahmer
des Gebers vorgesehen sind, weil dann der Meßgeber ebenso wie der Vergleichsgeber
an besonders geeigneten Stellen, z.B.
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am Rand der Scheibe angeordnet sein können, während die Meßpunkte
dort liegen, wo sie benötigt werden, vorzugsweise im Blickfeld des Fahrers, ohne
jedoch dem Fahrer Sicht zu nehmen oder ihn in seiner Sicht zu behindern.
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Das Wesen der Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig.
1 eine Ansicht eines Teiles eines Kraftfahrzeuges mit Windschutzscheibe, Fig. 2
einen Schnitt durch einen Teil einer Windschutzscheibe, Fig. 3 einen Teil eines
Schnittes durch eine andere Windschutzscheibe, Fig. 4 einen Vergleichsgeber in Ansicht
von vorne, Fig. 5 einen Schnitt durch einen Vergleichsgeber, Fig. 6 ein Diagramm
Lichtstärke / Zeit, Fig. 7 Ansicht eines Vergleichsgebers mit Hochgeschwindigkeitswischer.
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In der Windschutzscheibe 1 des Kraftfahrzeuges 2 sind oberhalb des
Armaturenbrettes 3 und des Steuerrades 4 also im Sichtbereich des Fahrers, als Meßpunkte
5 die Stirnseiten von Glasfasern 6 angeordnet, die zu Meßgebern 7 führen, die am
Rande der Windschutzscheibe 1 angeordnet sind. Vor der Windschutzscheibe, zweckmäßig
in der Mitte, nämlich im Zwischenraum zwischen dem Fahrersitz und dem Beifahrersitz,
ist der Vergleichsgeber 8 angeordnet. Die Meßgeber 7 messen mittelwertbildend den
Wert der Lichtstärke, die von den oberen drei Meßpunkten 5 empfangen und über die
Glasfasern 6 weitergeleitet wird. Entsprechend wird mit dem unteren Meßgeber 7 der
Mittelwert der drei unteren Meßpunkte ermittelt Diese beiden Werte werden einem
integrierenden Schaltelement 9 zugeführt. Den Ausgang dieses integrierenden Schaltelementes
9 ist der eine Eingang der Vergleichsschaltung lo angeschlossen. An den anderen
Eingang der Vergleichsschaltung lo ist der Vergleichsgeber 11 angeschlossen.
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Dieser Vergleichsgeber stellt eine angenäherte Idealscheibe dar, die
in ihren Größenabmessungen klein, in ihrer Oberflächenbeschaffenheit hart und alterungsbeständig
ist
und die ständig sauber gehalten wird.
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An die Vergleichsschaltung lo ist eine Steuerschaltungl2 angeschlossen,
über die immer dann, wenn der Verschmutzungsgrad einen bestimmten Wert überstiegen
hat, die Motoren 13 der Scheibenwischer 14 in Tätigkeit gesetzt werden.
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Gleichzeitig ist an denselben Ausgang oder einen anderen Ausgang der
Steuerschaltung 12 eine Anzeigeschaltung 15 angeschlossen, die nach Überschreiten
eines bestimmten Grades der Abnutzung der Windschutzscheibe, also eines bestimmten
ertes abnehmender Durchsichtigkeit, das als Anzeigevorrichtung dienende Display
16, welches zweckmäßigerweise an der Windschutzscheibe 1 angeordnet ist, aufleuchten
läßt.
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Für die Anordnung der Meßgeber und des Vergleichsgebers gibt es verschiedene
Möglichkeiten. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Meßgeber 7 am Rande der
Windschutzscheibe 1 angeordnet, während der Vergleichsgeber 11 vor der Windschutzscheibe
angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Meßgeber 7 in einer Ausnehmung
17 der Rückseite der Windschutzscneibe 1, der Vergleichsgeber 11 in einer Ausnehmung
der Vorderseite der Windschutzscheibe 1 angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist der Vergleichsgeber 11 vor der
Windschutzscheibe 1, ein Meßgeber 7a in der Mittelschicht 19 der Windschutzscheibe,
ein weiterer Meßgeber 7b hinter der Windschutzscheibe angeordnet.
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Eine Ausführungsmöglichkeit des Vergleichsgebers ist in den Fig. 4
und 5 dargestellt. Durch einen Rahmen 20 ist eine Scheibe 21 eingefaßt, deren Oberfläche
eine besondere Härte aufweist. An der Oberkante des Rahmens 20
sind
Ssrühvorichtungen 22 vorgesehen, die eine Waschflüssigkeit der Scheibe 21 zuführen.
Es kann ein Wischer 23 vorgesehen sein, der von einem Wischermotor 24 angetreiben
wird, Dieser Wischer kann zweckmäßigerweise so ausgeführt sein, daß er der Scheibe
die Flüssigkeit zuführt. Das kann dadurch geschehen, daß der Wischer ebenfalls der
Wasserzufuhr dient, indem am Wischerblatt Wasserzufuhröffnungen, Düsen, vorgesehen
sind oder im Wischerblatt düsenartige Öffnungen vorgesehen sind.
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Der Reinigungsvorgang wird durch einen elektroekustischen Schwinger
25, der hinter der Scheibe 21 vorgesehen i.st, unterstützt. Im gewischten Bereich
befindet sich das foto empfindliche Element 26 als Aufnehmer des Vergleichsgebers
11. Ein derartiger Wischer läßt sich mit Vorteil auch in Großausführung als Fahrzeugscheibenwischer
einsetzen.
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Die Wirkung der Anlage ist anhand des Diagrammes der Sigt 6 erläutert:
Als Ordinate W ist die gemessene Lichtstärke, als abszisse X die Zeit aufgetragen.
Die Kurve 27 stellt die vom Vergleichsgeber, der angenäherten Idealscheibe, gemessene
Lichtstärke mit den üblichen Lichtstärkeschwankungen dar, wie sie auftreten, wenn
ein Fahrzeug an Häusern vorbeifährt, unter Brücken durchfährt, u.ä.
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Die Kurve 28 stellt die vom Meßgeber 7 gemessene Kurve der Lichtstärke
dar, die in ihren Schwankungen ganz ähnlich der Kurve des Vergleichsgebers ist,
da Meßgeber und Vergleichsgeber von den gleichen Lichtquellen beleuchtet werden
und von den gleichen Schattenspendern beeinflußt werden. Die vom Meßgeber gemessene
Lichtstärke ist verständlicherweise geringer als die vom Vergleichsgeber gemessene
Lichtstärke. -.*lichtig ist die ermittelte Differenz zwischen den erten des Meßgebers
und des Vergleichsgebers. Denn diese Differenz ist ein
Maß für
den Verschmutzungs- und/oder Abnutzungsgrad der kontrollierten Scheibe. Erreicht
die vom Meßgeber 7 gemessene Lichtstärke, also die Kurve 28, mit größer werdenden
Differenzwerten im Laufe der Zeit die Kurve 29, so wird die Steuerschaltung 12 zur
Betätigung der Scheibenwischer in Tätigkeit gesetzt, erreicht die Kurve 28 des Meßgebers
bei noch größer werdenden Differenzwerten die Kurve 30, eine Kurve bzw. ein Differenzwert,
der sich nicht durch Reinigung beseitigen läßt, so erfolgt die Einschaltung der
Warnvorrichtung, weil sitzt die durch die Windschutzscheibe hindurchgehende Lichtmenge
so klein geworden ist, daß mit normaler Reinigung über die Scheibenwisch- und -waschanlage
die erforderliche Durchsichtigkeit der-Scheibe nicht mehr herstellbar ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Anzeigevorrichtung 16 so ausgelegt ist,
oder wenn eine zweite Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, mit der ständig der von
Meß-und Vergleichsgeber gemessene Differenzwert angezeigt ist. Mit einer solchen
ständigen Anzeige läßt sich der Zeitpunkt ermitteln, zu dem eine besonders intensive
Reinigung der Scheibe von außen und innen wieder notwendig geworden ist. Es läßt
sich mit dieser Anzeigevorrichtung aber auch der Erfolg der Reinigungsarbeiten kontrollieren.
Es zeigt sich aber auch beim Reinigen unter Kontrolle dieser Anzeigevorrichtung,
z.B.
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in Form eines roten Warnbandes über einer Skala, wie weit Reinigungsarbeiten
die Scheibe in ihrer Durchsichtigkeit bessern können und wie weit die Scheibe durch
Alterung von ihrem Optimalzustand entfernt ist.
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Die Annäherung des Vergleichsgebers an eine Idexlscheibe erfolgt vorzugsweise
im Hinblick auf mechanische, chemische, Strahlungsresistenz und im Hinblick
auf
die Säuberungsmöglichkeit von unterschiedlichen Belägen, wie 01, Teer, Staub, Harze,
Salse, Blütenrückstände, auch in Verbindung mit Wasser, Eis u.a., usw.
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Wegen ihrer kleinen Abmessungen kann die "Idealscheibe" des Vergleichsgebers
mit hohem Aufwand immer noch kostengünstig hergestellt werden.
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Die Erkenntnisse aus dem Bau der angenäherten Idealscheibe können
auch als Verbesserungen bei der Weiterentwicklung von Windschutz- und anderen Scheiben
dienen.
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In Fig. 7 ist ein Vergleichsgeber 11 gezeigt, dessen Scheibe 21 durch
einen rotierenden Hochgeschwindigkeitswischer ständig oder in konstanten Abständen
saubergehalten ist, dessen Wischwerkzeug 31 durch einen im Inneren des Gehäuses
32 untergebrachten Motor über die Welle 33 angetrieben ist.
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Bezugs zeichen: 1 Windschutzscheibe 2 Kraftfahrzeug 3 Armaturenbrett
4 Steuerrad 5 Meßpunkt 6 Glasfaser 7 Meßgeber 8 Vergleichsgeber 9 Integrierendes
Schaltelement lo Vergleichsschaltung 11 Vergleichsgeber 12 Steuerschaltung 13 Motor
14 Scheibenwischer 15 Anzeigeschaltung 16 Display 17 Ausnehmung 18 Ausnehmung 19
Mittelschicht 20 Rahmen 21 Scheibe 22 Sprühvorrichtung 23 Wischer 24 Wischermotor
25 Elektroakustischer Schwinger 26 Fotoempfindliches Element 27 Kurve des Vergleichsgebers
28 Kurve des Meßgebers 29 Kurve der Einschaltung der Steuerschaltung 30 Kurve der
Einschaltung der Warn#orrichtung 31 Wischwerkzeug 32 Ge)iäuse 33 lielle 34 Einfassungsgummistreifen
35
Fotozelle D Differenz D1 Differenz als Auslöser der Reinigungsanlage D2 Differenz
als Auslöser der Warnanlage