DE3719639C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Scheibendefrostung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Frontscheibe eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein wesentliches Sicherheitsmerkmal eines Kraftfahrzeugs ist eine wirksame und schnell funktionierende Einrichtung zur Scheibendefrostung, insbesondere zur Defrostung der Front­ scheibe des Fahrzeugs.

Bei den meisten Kraftfahrzeugen wird zur Scheibendefrostung erwärmte Luft, die an einem Wärmetauscher des Kraftfahrzeug­ motors angewärmt wurde, über Defrosterkanäle bzw. Defroster­ düsen auf die Scheibe geleitet. Dadurch wird die Scheibe er­ wärmt und taut ab. Zur Verstärkung des Luftstroms wird übli­ cherweise noch ein elektrisches Gebläse ggf. mit mehreren Drehzahlschaltstufen verwendet.

Nachteilig an dieser Anordnung ist, daß beim Starten des Fahr­ zeugs mit zugefrorenen oder beschlagenen Scheiben in der Re­ gel der Kraftfahrzeugmotor noch kalt ist, so daß erst nach dem Verstreichen einer erheblichen Zeit beim allmählichen Er­ wärmen des Motors angewärmte Heizungsluft für die Defrostung zur Verfügung steht. Dies führt entweder dazu, daß nach dem Starten mit nur ungenügender Sicht weggefahren werden muß, was die Sicherheit des Fahrzeugs erheblich beeinträchtigen kann, oder das Fahrzeug muß im Stand solange betrieben wer­ den, bis die Scheiben abgetaut sind, was zu einer Umweltbe­ lastung durch Lärm und Abgase führt und zudem den Komfort eines Fahrzeugs beeinträchtigt.

Zur Verbesserung der vorstehend beschriebenen üblichen Schei­ benbefrostung der Front- und Seitenscheiben eines Fahrzeugs wurden bereits zusätzliche elektrische Anordnungen vorgeschla­ gen. Die eine Art betrifft Widerstandsmaterial, das in Form einer Dünnfadentechnik, von Heizfolien oder aufgedampften, lichtdurchlässigen Schichten unmittelbar auf insbesondere die Frontscheibe aufgebracht ist. Solche Ausführungen sind er­ sichtlich aufwendig und teuer.

Weiter ist als elektrische Scheibendefrostung die Anordnung von Widerstandsmaterial in Defrosterdüsen oder Defrosterkanä­ len bekannt (DE-GM 84 34 401), wobei dort Heizungsluft unab­ hängig von der Motortemperatur angewärmt wird. Auch bei die­ ser Ausführungsform sind separate und zusätzliche Widerstände mit separater Verkabelung zu verwenden, so daß auch eine solche Anordnung teuer und aufwendig ist.

Es ist auch bekannt (DE-OS 28 18 457), zusätzlich zu den ohne­ hin in einem Kraftfahrzeug vorhandenen Anordnungen für die Scheibendefrostung ein weiteres, elektrisch betriebenes Ge­ bläse mit eingebauter elektrischer Heizung anzubringen. Eine solche Zusatzeinrichtung aus dem Bereich des Fahrzeugzubehör­ markts ist hinsichtlich der nachträglichen Montage, des elek­ trischen Anschlusses und des Preises unbefriedigend.

Es ist weiter bekannt, Gebläse mit unterschiedlichen Drehzahl­ stufen zu verwenden, wobei die Ansteuerung unterschiedlicher Drehzahlstufen dadurch erfolgt, daß vor dem Elektromotor des Gebläses Vorwiderstände vorgesehen sind (in Reihen- oder auch Parallelschaltungen), die je nach gewünschter Drehzahl zu- oder abgeschaltet werden. Je schneller der Elektromotor lau­ fen soll, umso geringer ist der Vorwiderstand zu wählen. In­ folge der Erwärmung der Widerstände werden diese im Luftstrom des Gebläses angeordnet, um eine ausreichende Kühlung zu ge­ währleisten. Der Vorwiderstand, der bei einer Reihenschaltung der Vorwiderstände dem Motor am dichtesten zugeordnet ist, muß am größten dimensioniert werden, da hier der größte Strom fließt.

Aufgrund der Kühlung der Vorwiderstände im Gebläseluftstrom wird die an den Widerständen vorbeistreichende Luft ange­ wärmt. Gerade für den Fall der Scheibendefrostung entfällt je­ doch diese elektrische Luftanwärmung, da dann das Gebläse im Normalfall auf die höchste Drehzahlstufe geschaltet wird, wo­ bei der Elektromotor unmittelbar ohne Vorwiderstände geschal­ tet wird. Dadurch fließt kein Strom durch die Vorwiderstände, so daß auch keine Wärmeenergie zur Anwärmung der vorbei­ streichenden Luft entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße elektrische Scheibendefrostung so weiterzubilden, daß diese bei guter Funktion einfach und preiswert auszuführen ist.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Bei der Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wurde von einem Stand der Technik ausgegangen, bei dem wenigstens ein Gebläse-Vorwiderstand im Defrosterkanal zur Kühlung angeord­ net ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß bei einer Um­ schaltung auf eine hohe Betriebsdrehzahl (Defrosterstellung), wobei der Motorstromkreis des Elektromotors ohne Zuschaltung von Gebläse-Vorwiderständen geschlossen ist, zusätzlich ein weiterer Stromkreis geschlossen wird, in dem der Gebläse-Vor­ widerstand liegt.

Damit wird erreicht, daß eine elektrische Luftvorwärmung durch den Gebläse-Vorwiderstand erfolgt, wobei in diesem Fall sogar die volle Bordnetz-Betriebsspannung am Vorwiderstand an­ liegt. Dies führt zu einer schnellen Defrostung der entspre­ chenden Scheibe und dadurch zu einer Verbesserung des Kom­ forts und der Sicherheit des Fahrzeugs. Vorteilhaft wird dazu ein ohnehin vorhandenes Bauteil, nämlich der Gebläse-Vorwider­ stand, an seinem üblichen Einbauort verwendet, so daß kein Mehraufwand für ein getrenntes und zusätzliches Heizelement erforderlich ist. Der Schaltungsaufwand und die Verkabelung für den ohnehin vorhandenen Gebläse-Vorwiderstand ist für die erfindungsgemäße Schaltung wesentlicher geringer als bei den eingangs erwähnten, getrennten und zusätzlichen Systemen. Zu­ dem werden die Vorwiderstände optimal gekühlt.

Bei mehreren Vorwiderständen, d. h. bei mehreren Drehzahl­ schaltstufen für die elektrische Luftanwärmung, werden alle oder ein Teil der Vorwiderstände für die elektrische Luftvor­ wärmung verwendet. Bevorzugt wird jedoch wenigstens der schal­ tungstechnisch dem Elektromotor am nächsten liegende Vorwider­ stand, der üblicherweise am größten dimensioniert ist, verwen­ det.

Mit Anspruch 2 wird eine einfache Schaltung vorgeschlagen, bei der lediglich bei der Umschaltung auf die maximale Dreh­ zahlstufe auch die dem Elektromotor abgewandte Seite des oder die Vorwiderstände mit Masse zu verbinden ist. Dadurch ent­ steht eine Stromverzweigung, bei der ein Teil des Stroms über den Elektromotor und der andere über die Vorwiderstände in entgegengesetzte Richtung läuft.

Damit die Zuschaltung der Gebläse-Vorwiderstände, die den elektrischen Energiehaushalt des Fahrzeugs belastet, tatsäch­ lich nur im Falle einer gewünschten Scheibendefrostung er­ folgt, wird mit Anspruch 3 vorgeschlagen, eine entsprechende Umschalt- bzw. Steuereinrichtung nur dann zu aktivieren, wenn die drei folgenden Bedingungen erfüllt sind:

• a) Lüftung in Richtung Frontscheibe;
• b) Heizung voll auf;
• c) Gebläseschalter in Defroststellung.

Um keine negative Ladebilanz zu erhalten, werden weitere, zweckmäßige Maßnahmen mit den Ansprüchen 4 und 5 in der Weise vorgeschlagen, daß die Zuschaltung der Gebläse-Vorwiderstände zur elektrischen Luftvorwärmung ab einer bestimmten Kühl­ wassertemperatur und/oder einer bestimmten Zeit unterbrochen wird.

Die Zuschaltung der Vorwiderstände ist unmittelbar mit dem handbetätigten Umschalter für die Lüfterdrehzahl möglich. Bei der Verwendung von Steuereinheiten zur Verknüpfung der Zu­ schaltbedingungen ist es nach Anspruch 6 jedoch zweckmäßig, eine Relaisschaltung vorzusehen.

Für eine gute Funktion der elektrischen Luftvorwärmung durch die Vorwiderstände sollten diese in einem Defrosterkanal mög­ lichst nahe an der Scheibe angebracht werden. Mit Anspruch 7 wird daher vorgeschlagen, die Vorwiderstände unmittelbar als Bestandteile der Defrosterdüsen zu integrieren.

Anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine prinzipielle Schaltanordnung einer elektrischen Scheibendefrostung bei der höchsten Schaltstufe,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einer Entlastung des Lüf­ terschalters in der höchsten Schaltstellung,

Fig. 3 eine Schaltung, bei der die vorletzte Gebläsestufe der Defroststellung entspricht,

Fig. 4 eine Schaltung für einen elektrischen Heizbetrieb bei zwei Gebläsestufen,

Fig. 5 eine Schaltung mit Vorwiderständen in Parallelschal­ tung.

In Fig. 1 ist schematisch das Schaltschema einer elektrischen Scheibendefrostung 1 dargestellt mit einem Elektromotor 2 als Gebläsemotor und Vorwiderständen 3, 4, 5 als Gebläse-Vorwider­ stände, die in einem Defrosterkanal 6 angeordnet sind.

Ein Drehschalter 7 hat fünf Stellungen, wovon in der Stellung "0" der Elektromotor 2 ausgeschaltet ist, d. h. keine elektri­ sche Verbindung dazu besteht. In der Stellung "1", wie darge­ stellt, wird eine Spannungsquelle 8 (+12 V) über eine Lei­ tung 9 mit dem Vorwiderstand 3 verbunden, der seinerseits über die Leitungen 10, 11 und 12 sowie die in Reihe liegenden Vorwiderstände 4 und 5 mit dem Elektromotor 2 verbunden ist. Somit ist über die Masseverbindung 13 des Elektromotors 2 der Motorstromkreis unter Einschaltung alle drei Vorwiderstände 3, 4, 5 geschlossen.

Bei der Schalterstellung "2" ist der Vorwiderstand 3 abge­ trennt und es liegen nur noch die Vorwiderstände 4 und 5 im Motorstromkreis, so daß sich der Elektromotor 2 mit höherer Drehzahl dreht. Entsprechend ist in der Schalterstellung "3" nur noch der Vorwiderstand 5 eingeschaltet, wodurch sich der Elektromotor 2 in einer noch höheren Drehzahl dreht.

Bei der Schalterstellung "4" ist die Spannungsquelle 8 über die Leitungen 14 und 15 unmittelbar mit der Leitung 12 bzw. einem Pol des Elektromotors 2 verbunden. Dadurch läuft der Elektromotor 2 in seiner maximalen Drehzahl, so daß die Schal­ terstellung "4" auch der Defrosterstellung entspricht. Die Schalterstellung "4" wird über eine Leitung 16 an eine Steuer­ einheit 17 gemeldet, die als weitere Eingänge 18 und 19 Infor­ mationen über die Stellung von Bedienhebeln der Heizung er­ hält. An den Ausgang der Steuereinheit 17 ist über eine Lei­ tung 20 ein Relais 21 angeschlossen, mit dem die vom Elektro­ motor 2 abgewandte Seite des Vorwiderstands 5 über eine Lei­ tung 22 und einen Relaisschalter 23 mit einem Masseanschluß 24 verbunden werden kann.

Bei der vorstehenden Schaltung könnten evtl. Fehlinterpreta­ tionen in der Steuereinheit 17 erfolgen, da an der Leitung 16 auch in den Stellungen 1 bis 3 bereits Spannung anliegt. Um dies zu vermeiden, wäre es auch möglich, die Leitung 16 direkt zu einem zweiten Kontakt der Schalterstellung "4" des Drehschalters 7 zu führen, wodurch dann diese Schalterstel­ lung an die Steuereinheit 17 gemeldet würde.

Die dargestellte elektrische Scheibendefrostung 1 hat folgen­ de Funktion:

Wenn die Schaltstufe "4" am Drehschalter 7 und damit die höch­ ste Drehzahl des Elektromotors bzw. die Defrosterstellung ge­ wählt wird, wird diese Schalterstellung über die Leitung 16 an die Steuereinheit 17 weitergemeldet. Wenn dort zusätzlich über die Eingänge 18 und 19 der Steuereinheit 17 gemeldet wird, daß die Lüftung in Richtung Frontscheibe steht und die Heizung voll eingeschaltet ist, wird über die Leitung 20 das Relais 21 angesteuert, so daß der Relaisschalter 23 schließt. Dadurch ist der Vorwiderstand 5 über die Leitung 22 an der einen (linken) Seite mit Masse 24 verbunden und über die Lei­ tungen 14 und 15 an der anderen (rechten) Seite mit der Spannungsquelle 8 verbunden. Damit ist sowohl ein Stromkreis durch den Elektromotor 2 und ein Stromkreis durch den Vor­ widerstand 5 geschlossen. Da der Vorwiderstand 5 im Defroster­ kanal 6 angeordnet ist, wird dort am Vorwiderstand 5 vorbei­ streichende Luft angewärmt und aufgrund der Förderleistung des Gebläses an die abzutauende Scheibe herangeführt. Dies führt zu einer wirksamen und schnellen Scheibendefrostung un­ abhängig vom Erwärmungsgrad des Kraftfahrzeugmotors bzw. des Kühlerwassers.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Drehschalter 7 durch ein Relais 26 entlastet ist. Der Dreh­ schalter 7 hat bei der Schalterstellung "4" eine hohe Strombe­ lastung, da der volle Motorstrom (ca. 25 A) und zusätzlich der "Heizstrom" des Vorwiderstandes 5 (ca. 50 A) darüber­ fließt. Mit der Schaltung nach Fig. 2 wird der Drehschalter 7 in der Stellung "4" nur zum Ansteuern des Relais 26 verwen­ det, über dessen Relaiskontakt 27 dann der erforderliche Motorstrom und Heizstrom durch den Vorwiderstand 5 fließt. Da­ durch wird der Drehschalter 7 von der hohen Strombelastung in der Stellung "4" befreit. Ein zweiter Schalterkontakt, wie alternativ in Verbindung mit der Schaltung nach Fig. 1 vorge­ schlagen, kann hierbei jedenfalls entfallen.

Bei einigen Fahrzeugtypen entspricht bereits die vorletzte Ge­ bläsestufe bzw. Stufe des Drehschalters 7 der Defroststel­ lung. Dann kann nicht der in einer Reihenschaltung dem Elek­ tromotor 2 am dichtesten zugeordnete Vorwiderstand 5 als Heiz­ widerstand verwendet werden. In diesem Fall muß einer der anderen Vorwiderstände 3 oder 4 als Heizwiderstand verwendet werden. Eine entsprechende Schaltung ist in Fig. 3 darge­ stellt, die in ihrer Funktion der nach Fig. 1 entspricht, nur daß hier als Heizwiderstand der Vorwiderstand 4 bei der Schal­ terstellung "3" verwendet wird.

Bei einer Ausführungsfom der Schaltung nach Fig. 4 wird die Steuereinheit 17 über Steuerleitungen 28 und 29 angesteuert, die der Steuereinheit 17 die Schalterstellung "3" oder "4" übermitteln. In diesen beiden Schalterstellungen wird das Relais 21 angesteuert und der Vorwiderstand 4 über die Relais­ kontakte in einem dann geschlossenen Stromkreis zur Heizung verwendet.

Bei den meisten Fahrzeugtypen erfolgt die Steuerung der Ge­ bläsedrehzahl über hintereinandergeschaltete Vorwiderstände. Das vorstehend anhand der Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4 erläuterte Prinzip der zusätzlichen elektrischen Hei­ zung läßt sich auch bei einer Parallelschaltung der Vorwider­ stände oder einer wahlweisen Zuschaltung jeweils eines Vor­ widerstandes anwenden. In Fig. 5 sind dazu als Ausführungsbei­ spiel wiederum Vorwiderstände 3, 4, 5 verwendet, wobei der Vorwiderstand 3 größer als der Vorwiderstand 4 und dieser wiederum größer als der Vorwiderstand 5 ist. An die Steuerein­ heit 17 wird wiederum die "Defroststellung" in den Schaltstu­ fen "3" oder "4" übermittelt, wodurch die beiden Relais 30 und 31 angesteuert werden und einen Stromkreis durch den für die Heizung verwendeten Vorwiderstand 3 schließen.

Claims (7)

1. Elektrische Scheibendefrostung für ein Kraftfahrzeug, ins­ besondere für eine Frontscheibe,
mit einem Lüftungsgebläse mit Elektromotor und
mit wenigstens einem Gebläse-Vorwiderstand für wenigstens zwei Betriebsdrehzahlen, wobei der wenigstens eine Ge­ bläse-Vorwiderstand in einem auf eine Scheibe gerichteten Defrosterkanal oder einer Defrosterdüse angeordnet ist und bei einer Umschaltung auf die hohe Betriebsdrehzahl (De­ frosterstellung) der Motorstromkreis unter Umgehung des Ge­ bläse-Vorwiderstandes hinter diesem geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich bei der Umschaltung ein weiterer Stromkreis durch den Gebläse-Vorwiderstand (5) geschlossen wird.

2. Elektrische Scheibendefrostung nach Anspruch 1, wobei der Gebläsemotor (2) mit einem Pol an Masse (13) liegt, und bei der Umschaltung auf die höchste Betriebsdrehzahl der zweite Pol des Gebläsemotors (2) unmittelbar mit der Spannungsquelle (+12 V) an einer Leitung (12) zwischen dem oder den Vorwiderständen (5) und dem Gebläsemotor (2) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich der oder die Vorwiderstände (3, 4, 5) an ihrer anderen Anschlußseite mit Masse (24) verbunden wer­ den.

3. Elektrische Scheibendefrostung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (17) mit einer UND-Verknüpfung vorgesehen ist, die mit den Bedien­ hebeln bzw. den angeschlossenen Teilen der Heizung in Ver­ bindung steht und die die Zuschaltung des oder der Vor­ widerstände (3, 4, 5) vornimmt bei folgenden, gleichzeitig erfüllten Bedingungen:

• a) Lüftung in Richtung Frontscheibe;
• b) Heizung voll auf;
• c) Gebläseschalter in Defroststellung.

4. Elektrische Scheibendefrostung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die Kühlwassertemperatur erfaßt und die Zuschaltung des oder der Vorwiderstände (3, 4, 5) ober­ halb einer bestimmten Kühlwassertemperatur unterbricht.

5. Elektrische Scheibendefrostung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitsteuereinrich­ tung vorgesehen ist, die die Zuschaltung des oder der Vor­ widerstände (3, 4, 5) nach einer bestimmten Zeit unter­ bricht.

6. Elektrische Scheibendefrostung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung des oder der Vorwiderstände (3, 4, 5) mit Hilfe einer Relais­ schaltung (21, 23) erfolgt.

7. Elektrische Scheibendefrostung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Vorwider­ stände (3, 4, 5) Bestandteil der Defrosterdüsen sind.