DE3902231C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Steuerung eines Scheibenwischermotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein wirkungsvolles Scheibenwischersystem ist sowohl für die Sicherheit eines Fahrzeugs als auch der Fahrzeuginsassen sehr wichtig. Bei modernen Scheiben­ wischersystemen ist eine Vielzahl von Geschwindigkeitsstufen vorgesehen, die es dem Fahrer ermöglichen, die Wischfrequenz den Witterungsbedingungen anzupassen. Ein üblicher Schalter oder Handhebel an der Lenkradsäule eines Kraftfahrzeugs hat beispielsweise vier Stellungen. Die Aus-Stellung setzt den Antriebsmotor außer Betrieb und unterbricht die Tätigkeit der Scheiben­ wischer. Hohe und niedrige Wischgeschwindigkeit sind für heftigen bis leich­ ten Regen- oder Schneefall vorgesehen. Zusätzlich sind viele Fahrzeuge mit einer lntervallschaltung ausgestattet, mit der die Wischertätigkeit eingestellt werden kann. Bei verschiedenen Intervallzyklen kann die Wischergeschwindig­ keit so eingestellt werden, daß zwischen den Hin- und Herbewegungen der Scheibenwischer 1 bis 10 Sekunden Pause liegt. Die Intervallschaltung ermög­ licht es dem Fahrer, eine ausgewählte Scheibenwischergeschwindigkeit ein­ zustellen, je nachdem wie stark er die Sichtbeeinträchtigung durch die niedergeschlagene Feuchtigkeit empfindet.

Bei allen Möglichkeiten der oben erwähnten Wischersysteme ist die Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit der Scheibenwischer konstant. Auf jede Hin- und Herbewegung folgt eine bestimmte Pause, die solange gleichbleibt, bis der Fahrer eine andere Schalterstellung herbeiführt.

Es ist jedoch in den meisten Fällen schwierig, ohne häufiges Neueinstellen eine Schalterstellung zu finden, bei der die Scheibe frei von Feuchtigkeit bleibt. Die Stärke des Regen- oder Schneefalls kann sich zum Beispiel schnell ändern. Darüber hinaus kann bei einem Überholmanöver Wasser von der Straße auf die Scheibe spritzen und den Fahrer plötzlich an der Sicht durch die Scheibe hindern. Es erfordert häufig eine beträchtliche Reaktions­ zeit, um die geeignete Geschwindigkeitseinstellung vorzunehmen, so daß die Scheibe wieder frei von Feuchtigkeit ist.

Es ist bereits ein Verfahren zur automatischen Betätigung der Scheiben­ wischer-Motore bei Fahrzeugen, vornehmlich Kraftfahrzeugen, bekannt, bei dem die Frontscheibenfeuchtigkeit elektrisch, vorzugsweise hochfrequent, gemessen wird (DE-OS 18 08 521). Hierbei werden die sich aus der Front­ scheibenbenetzung ergebenden Kapazitäts-, Induktivitäts- oder Dämpfungs­ änderungen oder eine Kombination aus den dreien gemessen und zum Schal­ ten benutzt. Der Meßwertaufnehmer der Einrichtung ist vornehmlich auf der Frontscheibeninnenseite befestigt, und zwar an einem von den Scheiben­ wischern bestrichenen Punkt. Eine ohmsche Messung der Dämpfung ist hier­ bei jedoch praktisch nicht möglich, da eine Frontscheibenbenetzung auf der Innenseite der Frontscheibe keine Widerstandsänderungen hervorruft.

Bei einer weiteren bekannten Schaltungsanordnung zur selbsttätigen nieder­ schlagsabhängigen Steuerung, insbesondere für Kraftfahrzeug-Scheibenwischer­ anlagen ist ein kapazitiver Feuchtefühler vorgesehen, dessen elektrische Werte von der Stärke der Feuchtebenetzung auf der Windschutzscheibe be­ einflußt werden (DE-OS 23 45 546). Hierbei werden zwei innerhalb des Wischbereichs kammartig ineinandergreifende, mit Hochfrequenz gegenphasig gespeiste Leiterbahnen verwendet. Als Regelkriterium dient die kapazitive Leitwertänderung durch die auf die Windschutzscheibe treffende Feuchtig­ keit.

Weiterhin ist eine Scheibenwischer-Intervallsteuerung bekannt, bei der ein feuchtigkeitsabhängiger elektrischer Zustandswert der Scheibe gemessen und bei Überschreiten eines Trockenwerts der Scheibenwischermotor eingeschal­ tet und nach Erreichen des Trockenwerts unverzögert ausgeschaltet wird (DE-PS 31 44 546). Hierbei wird die Selbstinduktion einer Leiterschleife auf der Scheibe gemessen, und die Scheibenwischer werden gegenüber der Überschreitung des Trockenwerts mit Zeitverzögerung eingeschaltet. Die Leiterschleife umfaßt das gesamte Wischfeld, so daß eine relativ große Leiterschleife erforderlich ist.

Ein anderes automatisches Scheibenwischersystem wird ebenfalls durch die Feuchtigkeit auf der Außenseite einer Windschutzscheibe aktiviert, wobei die Scheibenwischerfrequenz an den Grad der Feuchtigkeit angepaßt wird (US-PS 45 54 493). Als Sensor für die Feuchtigkeit ist hierbei ein kapazi­ tiver Sensor vorgesehen, der als Schleife ausgebildet sein kann und nicht hochfrequent, sondern niederfrequent betrieben wird. Hierdurch wird vermie­ den, daß das Scheibenwischersystem als Störsender wirkt, der eine Post­ zulassung haben müßte.

Des weiteren ist ein Scheibenwischer-Regelsystem mit einem kapazitiven Sensor vorgesehen, mit dem auch geringe Wassermengen auf der Windschutz­ scheibe erfaßt werden können (US-PS 46 65 351). Der Sensor, der für die Realisierung des Regelsystems verwendet wird, beruht auf dem zwei­ dimensionalen Perkolations-Prinzip, wodurch die Zufallsverteilung der Regen­ tropfen berücksichtigt wird. Unter Perkolation wird hierbei das schnelle Einsetzen der elektrischen Leitfähigkeit bei einer zufälligen Mischung von Leitern und Nichtleitern verstanden. Nachteilig ist hierbei, daß ein schach­ brettartiges Muster von Leitpunkten und Nichtleitpunkten vorgesehen sein muß, was dann zu Selbstauslösungen führt, wenn nach dem Wischvorgang durch Restfeuchtigkeit und Schmutz, die in alle Lücken hineingewischt wer­ den, zwischen mehreren leitenden Punkten eine wenigstens hochohmige Verbindung bestehen bleibt.

Der Wischregelkreis eines anderen Regenfühlers weist eine Einrichtung für die Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes auf, wobei dieses Feld einen großen Frequenzbereich überstreichen kann (US-PS 47 03 237). Mittels einer passiven Schaltung, die sich an der Windschutzscheibe befindet und die eine Eigenresonanzfrequenz besitzt, die innerhalb des erwähnten Frequenz­ bereichs liegt, wird die Feuchtigkeit auf dem Fenster erfaßt, denn diese Feuchtigkeit verstimmt den Resonanzkreis der Schaltung, und zwar in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgrad. Ist die Eigenresonanzfrequenz um einen vorbestimmten Betrag verschoben, so wird der Scheibenwischer eingeschaltet.

Weitere Anordnungen für die automatische Scheibenwischerbetätigung auf induktiver Basis (Australische Patentanmeldung AU-A-59 164/86) oder mit kapazitiven Sensoren (US-PS 44 95 452, JP 1 82 567/86, JP 1 84 448-9/86, JP 2 06 255/86, JP 1 26 340/87, JP 1 29 749/87) bzw. mit Fotozellen oder piezoelektrischen Fühlern (US-PS 43 17 073, DE-OS 32 03 091, DE-OS 35 15 409, JP 40 626/83, JP 89 250/84, JP 1 78 338/84, JP 1 16 645/86, JP 1 26 451/ 86, JP 1 70 638/86, JP 2 84 645-6/86, JP 43 543/87, JP 1 163/87, JP 52 763/84) oder mit ohmschen Sensoren (JP 1 93 953/86, JP 1 93 954/86) sind ebenfalls bekannt.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Selbstregulierung des Scheibenwischerintervalls ist ein als Metallfolie ausgebildeter Regenfühler vorgesehen, der durch in Zickzack-Form ausgeätzte Rillen in zwei vonein­ ander isolierte Teile geteil wird (DE-OS 23 04 302). Dieser Regenfühler kann im Wischfeld auf die Außenfläche der Windschutzscheibe geklebt wer­ den, so daß er sich und die laufenden Scheibenwischerblätter mechanisch abnutzt. Es ist aber auch möglich, die Metallfolie fabrikmäßig in die Glas­ masse einzulassen, und zwar so, daß sie während der Scheibenwischertätig­ keit von einem Scheibenwischerblatt überstreift wird.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß eine Metallfolie in Zickzackform durchschnitten werden muß und die Schnittlinie als lsolator dient, der durch Wassertropfen überbrückt wird. Im übrigen ist es fertigungs­ technisch sehr schwierig, die Folie so in eine Glasmasse einzulassen, daß sie von einem Scheibenwischerblatt überstreift werden kann. Außerdem ist keine Lösung für das Wiederabschalten des Wischervorgangs angegeben. Hinzu kommt, daß die Wischerblätter schnell verschleißen, weil sie bei jedem Wischvorgang die Übergangsstelle zwischen den beiden Folienbereichen berühren.

Neuere automatische Steuerungen für Scheibenwischer verwenden oft auch optische Sensoren, um den Verschmutzungsgrad der Scheibe festzustellen (EP-A 01 77 419, DE-OS 33 14 770, GB-A 15 96 050, DE-OS 38 25 665).

Schließlich ist auch noch eine Vorrichtung zum regenabhängigen Ein- und Ausschalten eines elektrischen Scheibenwischermotors in Fahrzeugen mit einem auf Nässe auf der Windschutzscheibe ansprechenden Sensor bekannt, die eine Steuereinheit aufweist, welche die Änderungstendenz eines Sensor­ signals detektiert und ein Einschaltsignal für den Scheibenwischermotor nur dann erzeugt, wenn oberhalb einer vorgegebenen Amplitudengröße des Sensorsignals eine zeitliche Amplitudenzunahme im Sensorsignal vorliegt (DE-OS 37 22 510, PCT/DE 88/00 374 = WO 89/00 119). Nachteilig ist hierbei indessen, daß der Scheibenwischer einen Wischbefehl erhalten kann, wenn er sich z. B. mitten auf der Scheibe oder ganz in seiner der Ruhe­ stellung gegenüberliegenden Stellung befindet. Dies hätte zur Folge, daß er u. U. einen Wischbefehl erhielte, obwohl er den Sensor vor seiner Rück­ kehr in die Endlage noch einmal überstreicht. Es ist jedoch nur dann sinnvoll, den Wischer automatisch zu betätigen, wenn es in der Ausgangs­ stellung des Wischers noch immer regnet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung für die Steuerung eines Scheibenwischers zu schaffen, die verhindert, daß der Scheibenwischer auch dann betätigt wird, wenn es nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der Scheibenwischer auch dann automatisch einen neuen Wischvorgang beginnt, wenn nach einem vorausge­ gangenen Wischvorgang, bei dem der Sensor so getrocknet wurde, daß sein Widerstand die Schwelle überschreitet, eine Benetzung des Sensors erfolgt. Die praktische Verkehrssituation, bei der diese Konstellation auftritt, ist etwa die, daß der Scheibenwischer nach Beendigung eines Regenschauers seine Tätigkeit einstellen möchte, weil der Regen aufge­ hört hat und die Scheibe hinreichend trocken ist. Wenn ausgerechnet bei dieser letzten Trocknungsbewegung die Scheibe erneut benetzt wird, weil z. B. ein überholendes Kraft­ fahrzeug durch eine Pfütze gefahren ist, tritt eine Änderung des Sensorwiderstands während der Scheibenwischerbewegung auf und ist dann, wenn der Scheibenwischer seine Endstellung erreicht, möglicherweise nicht mehr vorhanden. Bei der Erfindung wird jedoch die Änderung des Sensorwiderstands erst wirksam, wenn der Scheibenwischer seine Ausgangsstellung erreicht hat.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Pkw mit einer Frontscheibe, an der ein Feuchtigkeits­ sensor angebracht ist;

Fig. 2 eine genauere Darstellung des in einer Frontscheibe eingebrachten Sensors;

Fig. 3 eine Variante des in der Fig. 2 dargestellten Sensors, die für die Erfassung der durch Nebel erzeugten Feuchtigkeit geeignet ist;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Windschutzscheibe mit einem Sensor gemäß Fig. 2;

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des ohmschen Widerstands des Sensors bei Auftreten von Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe;

Fig. 6 eine Prinzipdarstellung einer Auswerteschaltung für die Wider­ standsveränderungen des Sensors;

Fig. 7 eine Schaltungsanordnung für die Realisierung des in der Fig. 6 gezeigten Prinzips.

In der Fig. 1 ist ein Personenkraftwagen 1 dargestellt, der eine Windschutz­ scheibe 2 aufweist, die mit einem Feuchtigkeitssensor 3 versehen ist. Dieser Feuchtigkeitssensor 3 hat eine Größe von etwa sieben cm² bis achtzig cm² und ist vorzugsweise so angeordnet, daß er aus der Sicht des Fahrers und gegebenenfalls auch noch aus der Sicht eines Beifahrers durch einen Rück­ spiegel 4 verdeckt wird, so daß er das Gesichtsfeld nicht stört. An der Unterkante der Windschutzscheibe sind zwei Scheibenwischer 5, 6 erkenn­ bar; statt dieser beiden kleinen Scheibenwischer kann selbstverständlich auch ein großer und zentraler Scheibenwischer vorgesehen sein, der die ganze Scheibe bedient.

Die Fläche des Sensors wird deshalb auf etwa sieben bis achtzig cm² fest­ gelegt, weil einerseits bei einer kleineren Fläche die Wahrscheinlichkeit gleichen Feuchtigkeitsgrads auf dem Sensor und der übrigen Scheibenfläche nicht sehr groß wäre und weil andererseits bei größerer Fläche die Sicht und damit die Fahrsicherheit beeinträchtigt würde.

Von Bedeutung ist auch, daß der Sensor 3 im oberen Drittel des Wisch­ felds anzubringen ist, da je nach Witterung und Fahrtwindströmungen die beiden unteren Drittel der Scheibe 2 deutlich weniger benetzt werden als das obere Drittel. Würde der Sensor 3 in einem der beiden unteren Drittel angebracht, so könnte dies ein zu spätes Erkennen der die Sicht behin­ dernden Feuchtigkeit nach sich ziehen.

Auch im Winter, wenn sich die Windschutzscheibe 2 mit Reif oder Eis überzieht, ist die Anordnung des Sensors 3 im oberen Drittel vorteilhaft, denn eine Reif- oder Eisschicht wird nicht als Feuchtigkeit erkannt. Taut die Eisschicht auf - bei dünnen Eisschichten wird erfahrungs­ gemäß häufig das Eis nicht abgeschabt, sondern mittels der Heizung ent­ fernt -, so schmilzt das Eis von unten nach oben, d.h. unten wird es eher feucht als oben. Dies hätte bei einem unten angebrachten Sensor 3 zur Folge, daß er bereits Feuchtigkeit registriert, während oben noch Eis vor­ handen ist. Die Wischer 5, 6 würden also bereits in Gang gesetzt, obwohl das obere Drittel der Scheibe 2 noch vereist ist.

Die Fig. 2 zeigt den mechanischen Aufbau des Feuchtigkeitssensors 3 im einzelnen. Man erkennt hierbei eine erste Leiterbahnanordnung 7, die einer zweiten Leiterbahnanordnung 8 gegenüberliegt. Beide Leiterbahnanordnungen 7, 8 haben abzweigende Stege 9, 10, 11 bzw. 12, 13, 14, die kammartig ineinandergreifen. Während die erste Leiterbahnanordnung 7 an einem ersten elektrischen Potential V₁ liegt, ist die zweite Leiterbahnanordnung 8 an ein zweites elektrisches Potential V₂ angeschlossen. Die Leiterbahnanord­ nungen 7, 8 bestehen z.B. aus Silber und sind an ihren Enden an Gleich­ strompotentiale V ₁, V₂ angeschlossen, d.h. es wird ihr ohmscher Wider­ stand überwacht. Die gesamte aus den Leiterbahnanordnungen 7 und 8 bestehende Anordnung ist in die Windschutzscheibe 2 eingebettet, und zwar so, wie es in der nachfolgenden Fig. 4 näher dargestellt ist. Werden zwei zu verschiedenen Leiterbahnanordnungen 7, 8 gehörende Stege, z.B. 10 und 14, durch einen Wassertropfen 15 überbrückt, so verändert sich der elek­ trische Gesamtwiderstand, der durch die beiden Leiterbahnanordnungen 7, 8 gebildet wird. In der Praxis ist es nun keineswegs so, daß die Über­ brückung zweier Stege durch einen Wassertropfen 15 zu einem Kurzschluß führt und der ohmsche Gesamtwiderstand der Leiterbahnanordnungen 7, 8 von Unendlich schlagartig auf Null zurückgeht. Vielmehr ist der Widerstand schon vor der Benetzung mit Feuchtigkeit nicht Unendlich, sondern im Zehn- MOhm-Bereich, was durch nie ganz zu vermeidende Verunreinigungen und dadurch bedingt ist, daß der Widerstand auch eines guten Isolators zwischen zwei Stegen nicht Unendlich ist. Überbrückt ein Tropfen zwei dieser Stege, so hängt die Widerstandssenkung stark von der Art des Tropfens ab. Sogenannter "saurer Regen", der ein Elektrolyt ist, bewirkt selbstverständ­ lich eine weitaus höhere Widerstandsabsenkung als destilliertes Wasser. Durch die Überbrückung zweier Stege wird deshalb der Gesamtwiderstand des in der Fig. 2 gezeigten Sensors 3 vom Zehn-MOhm-Bereich in den Hundert-KOhm-Bereich gelangen. Je mehr Stege durch weitere Regen­ tropfen überbrückt werden, um so stärker fällt der ohmsche Widerstand ab, da die miteinander durch Wassertropfen verbundenen Paare von Stegen parallelgeschaltet sind. Wie bei einer herkömmlichen Schaltungsanordnung mit parallelgeschalteten ohmschen Widerständen sinkt folglich der Gesamt­ widerstand mit jedem zugeschalteten Parallelwiderstand.

So wie einerseits der ohmsche Widerstand nach Auftreffen von Regen­ tropfen nicht schlagartig von Unendlich auf Null absinkt, steigt er anderer­ seits nach einem Wischvorgang auch nicht schlagartig von Null auf Unend­ lich an. Schmutz und Restfeuchte bleiben auch bei den besten Wischer­ blättern und bei der glattesten Scheibenoberfläche noch für eine gewisse Zeit nach einem Wischvorgang erhalten.

Die Grenze zwischen "feucht" und "trocken" wird folglich durch einen zu definierenden Schwellwert des ohmschen Widerstands festzulegen sein. Nur dann, wenn der Widerstand unter diesen Schwellwert fällt, wird der Wischer betätigt.

In der Fig. 3 ist eine Variante der Anordnung nach Fig. 2 gezeigt, bei der zwischen den beiden Leiterbahnanordnungen 7, 8 eine dritte Leiterbahn 16 eingefügt ist, die an einem Potential V₃ liegt. Diese zweite Variante ist insbesondere für die Erfassung der Feuchtigkeit geeignet, die durch Nebel bedingt ist. Nebel unterscheidet sich von Regen dadurch, daß er aus einer Vielzahl von sehr kleinen Wassertröpfchen besteht, die sich selbst bei großer Tröpfchendichte noch nicht berühren und demzufolge weit auseinanderliegen­ de Leiter nicht überbrücken können. Durch Hinzufügen einer dritten Leiter­ bahn 16 wird der Abstand zwischen zwei Leiterbahnanordnungen 7, 16 bzw. 8, 16 verringert, so daß durch Auswertung der an V₁/V₃ bzw. V₃/V₂ und/oder V₁/V₂ meßbaren Widerstände ermittelt werden kann, ob Nebel vorliegt oder nicht.

Es ist auch möglich, neben R₀ einen Nebel-Widerstands-Schwellwert R_Nebel einzuführen, so daß dann, wenn der Widerstand länger als eine vorgegebene Zeit zwischen R₀ und R_Nebel liegt, ein Wischvorgang aus­ gelöst werden kann. Ein Widerstandswert zwischen R₀ und R_Nebel wird zwar auch dann erreicht, wenn kein Nebel vorliegt, doch tritt er nicht für eine bestimmte Zeit auf oder aber bei starkem Regen, für den die bisher beschriebene Schaltung ausreicht. Die Nebel-Schaltung könnte für diesen Fall als ODER-Schaltung vorgesehen sein. Eine Zeitvorgabe für R_Nebel ist statthaft, da bei Nebel eine Wischfrequenz oberhalb dieser Zeit nicht benutzt wird. Beim Übergang von Nebel zu Regen oder dergleichen wird die Wischerauslösung von der bereits beschriebenen Anordnung übernommen. Eine derartige Nebelauswertung läßt sich auch ohne dritte Schleife im Sensor realisieren, und zwar alleine mittels elektronischer Einrichtungen.

Die Fig. 4 stellt einen Schnitt A-A durch die Anordnung gemäß Fig. 2 dar. Wie sich hieraus ergibt, sind die Stege der einzelnen Leiterbahnanordnungen 7, 8 dicht unterhalb der Oberfläche 17 der Windschutzscheibe 2 angeordnet, und zwar so, daß ihre nach außen gerichteten Oberflächen exakt mit der nach außen gerichteten Oberfläche 17 der Scheibe 2 fluchten. Hierdurch wird gewährleistet, daß sich kein Schmutz und keine Feuchtigkeit in Rillen setzen können, die die Widerstandswerte erheblich beeinflussen. Durch eine präzise Einarbeitung der Leiter in die Windschutzscheibe 2 ist es also möglich, die Widerstandsänderungen des Sensors eindeutig auf den auf­ treffenden Regen zurückzuführen und nicht auf eventuelle Nebeneffekte.

Bei bekannten Feuchtigkeitssensoren wurden die Leiterbahnen des Sensors oft auf der Außenseite der Windschutzscheibe angebracht, so daß sie im Vergleich zur Oberfläche dieser Scheibe - wenn auch geringfügig, also im µ-Bereich - hervorstanden. Hierdurch treten bereits erhebliche Verfäl­ schungen bei der Bestimmung des Widerstands auf. Zugelassen werden kann dagegen eine leichte Negativform der Leiterbahnen gegenüber der Scheiben­ oberfläche. Liegen die Leiterbahnen jedoch zu tief unterhalb der Glas­ isolierung der Scheibe, so entstehen beim Wischvorgang Abrißtropfen, und es tritt eine unerwünschte Widerstands-Verfälschung auf.

In der Fig. 5 ist dargestellt, wie sich der ohmsche Gesamtwiderstand der Anordnung nach Fig. 2 verhält, wenn Regen auf die Windschutzscheibe 2 fällt. Bei zunächst trockener Scheibe 2 hat der ohmsche Widerstand R im Bereich t<t₁ einen sehr hohen Wert und fällt dann durch das Auftreffen von Regentropfen allmählich ab, um z.B. dann, wenn Regentropfen durch den Fahrtwind weggeblasen werden, wieder anzusteigen. Dies ist durch die aufsteigende Gerade zwischen t=0 und t₁ angedeutet. Hält der Regen an, so wird der Widerstand R in jedem Fall soweit absinken, bis er an einen Grenzwert R₀ gelangt. Dieser Grenzwert wird im vorliegenden Beispiel zum Zeitpunkt t₁ erreicht. Mittels einer Schwellwert-Erkennungsschaltung, die nachfolgend noch beschrieben wird, kann dieser Schwellwert erkannt werden, worauf der Scheibenwischer 5, 6 einen Befehl erhält, mit dem Wischen zu beginnen. Dieser Befehl wird im Zeitraum zwischen t₁ und t₂ ausgeführt. Hat der Scheibenwischer 5, 6, von seiner Ausgangsstellung kommend, den Sensor überstrichen, so wird dieser trocken oder nahezu trocken, was zu einem Anstieg des Widerstandswerts führt. Dies wird durch die wieder ansteigende Kurve im Bereich zwischen t₁ und t₂ angedeutet. Zum Zeit­ punkt t₂ gelangt jedoch erneut Feuchtigkeit auf die Scheibe, was zu einem Absinken des Widerstands führt. Im Rücklauf zu seiner Ausgangsstellung wischt nun der Scheibenwischer wieder über den Sensor, so daß zwischen t₂ und t₃ ein Ansteigen des Widerstandswerts zu beobachten ist. Nimmt man nun an, daß es nicht mehr stark weiterregnet, dann bewirkt der nächste Wischvorgang des Scheibenwischers, daß der Widerstandswert weiter­ hin zunimmt und bis auf einen Wert gelangt, der zum Zeitpunkt t₃ aus der R=f(t)-Kurve ablesbar ist.

Nachteilig ist bei der alleinigen Berücksichtigung des Schwellwerts R₀ als Einschaltkriterium für den Scheibenwischer, daß der Scheibenwischer solange wischt, bis dieser Schwellwert R₀ erreicht ist, d.h. er wischt auch dann noch, wenn er bereits die auf der Windschutzscheibe vorhandenen Regen­ tropfen weggewischt hat, der Gesamtwiderstandswert wegen der verbleiben­ den Restfeuchtigkeit noch unterhalb von R₀ liegt. Dies ist für den Kfz- Fahrer befremdlich, weil er keinen Grund für weitere Wischvorgänge er­ kennen kann.

Gemäß der Erfindung wird deshalb als weiteres Kriterium für das Ein­ schalten des Scheibenwischers eine fallende Kennlinie des Widerstandswerts herangezogen. Der Scheibenwischer wird also nur dann betätigt, wenn einerseits der Schwellwert R₀ erreicht oder unterschritten wurde und wenn andererseits der Widerstandswert absinkt. Nur hierdurch ist gewährleistet, daß der Scheibenwischer bei Regen wischt und nicht bei schon gewischter Scheibe solange auf der klaren Scheibe herumwischt, bis der Widerstands­ wert R₀ erreicht ist.

In der Fig. 6 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, welche im Prinzip zeigt, wie der oder die Scheibenwischer gemäß der vorstehend beschriebenen Weise ge­ steuert werden.

Mit 20 ist hierbei eine Einrichtung bezeichnet, welche den ohmschen Schwellwert R₀ des Sensors 3 erkennt. lst dieser Schwellwert erreicht oder unterschritten, so gibt die Einrichtung 20 einen Befehl 25 auf den einen Eingang eines UND-Gatters 22. Mit Hilfe einer Einrichtung 21 wird erkannt, ob der Widerstandswert R=f(t) abnimmt oder zunimmt. Nur bei abneh­ mendem Widerstandswert gibt die Einrichtung 21 einen Befehl auf das UND-Gatter 22, der mit dem Befehl der Einrichtung 20 übereinstimmt. Hierbei wird festgelegt, um welchen Betrag der Widerstand innerhalb welcher Zeit abnehmen muß. Das UND-Gatter 22 schaltet folglich nur dann durch, wenn der Widerstandswert R₀ erreicht oder unterschritten wurde und gleichzeitig die Tendenz des Widerstandswerts fallend ist. Mit dem Ausgangssignal 26 des UND-Gatters 22 kann nun ein Scheibenwischer angesteuert werden, um mit dem Wischen zu beginnen.

Gemäß der Erfindung kann die erwähnte UND-Be­ dingung einer weiteren UND-Bedingung unterworfen werden. Diese weitere Bedingung wird in der Fig. 6 durch den Befehl 27 dargestellt, der nur dann abgegeben wird, wenn sich der Scheibenwischer in seiner End- oder Ruhe­ stellung befindet. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß der Scheiben­ wischer einen Wischbefehl erhält, wenn er sich z.B. mitten auf der Scheibe oder gar in seiner der Ruhestellung gegenüberliegenden Stellung befindet. Dies hätte zur Folge, daß er u.U. einen Wischbefehl erhielte, obwohl er den Sensor vor seiner Rückkehr in die Endlage noch einmal überstreicht. Es ist jedoch nur dann sinnvoll, den Wischer automatisch zu betätigen, wenn es in der Ausgangsstellung des Wischers noch immer regnet, d.h. wenn der Widerstand sinkt und wenn die Scheibe so feucht ist, daß der Schwellwert R₀ unterschritten ist. Ist der Schwellwert nicht mehr unterschritten, so ist die Scheibe hinreichend von Feuchtigkeit be­ freit. Liegt der aktuelle Widerstandswert zwar unterhalb R₀, nimmt der Wert R=f(t) aber nicht mehr ab, so ist ein Wischen überflüssig, weil R=f(t) ohnehin dem Wert R₀ zustrebt und ihn irgendwann überschreitet. Befindet sich der Wischer nicht in seiner Endstellung und ist zu diesem Zeitpunkt der Widerstand kleiner als R₀ und außerdem noch fallend, so wäre es dennoch verfrüht, ihm einen neuen Steuerbefehl zu geben, weil sich die Zustände bis zum Erreichen der Endstellung - z.B. aufgrund von Fahrtwind und dergleichen - wieder geändert haben könnten. Hierbei ist auch zu berücksichtigen, daß die Wischblätter des Scheibenwischers selbst feucht sind und bei einem Überstreichen des Sensors dessen Widerstand absenken, obwohl es gar nicht mehr regnet, d.h. jede Berührung von Wischerblatt und Sensor könnte bei unterschrittenem R₀ einen Auslöse­ impuls bewirken.

In der Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, mit welcher das in der Fig. 6 dargestellte Prinzip realisiert werden kann. Es versteht sich, daß andere Schaltungsanordnungen möglich sind. Dergleichen ist es möglich, die erforderliche Funktion mit Hilfe eines geeignet programmierten Mikro­ computers zu realisieren.

Die Enden V₁, V₂ des z.B. in der Fig. 2 gezeigten Sensors 3 liegen über Widerstände 30 bzw. 32 an Gleichstromplus- bzw. Gleichstromminuspotential. Da der ohmsche Widerstandswert des Sensors 3 veränderlich ist, ändert sich auch die Spannung, die zwischen den Widerständen 30 und 32 am Sensor 3 abfällt. Dieser sich ändernde Spannungswert wird durch eine Schwellwertüberwachungseinrichtung 35 überwacht, die einen Referenz­ spannungswert an einem aus zwei Widerständen 31, 34 bestehenden Spannungsteiler abgreift. Mit Hilfe dieser Widerstände 31, 34 kann ein Widerstandsschwellwert eingestellt werden, bei dessen Unterschreiten am Ausgang der Überwachungseinrichtung 35 ein Signal auftritt. Bei dieser Überwachungseinrichtung 35 kann es sich z.B. um einen als Schwellwert­ schalter geschalteten Operationsverstärker LM 741 handeln. Das Ausgangs­ signal wird sodann einem Widerstand 43 zugeführt, dem eine Zenerdiode 44 nachgeschaltet ist, deren Anode am Emitter eines Transistors 45 und deren Kathode an dem besagten Widerstand 43 liegt. Aufgabe dieser Zenerdiode 44 ist es, ein vorzeitiges Durchschalten der Transistoren 45, 33 zu ver­ hindern, d.h. ein Durchschalten bei zu niedriger Ausgangsspannung der Überwachungseinrichtung 35, beispielsweise wenn der Operationsverstärker mit nur zwei Potentialen betrieben wird.

Mit Hilfe einer weiteren Überwachungseinrichtung 40, bei der es sich z.B. um ein Differenzierglied handelt, das durch einen Operationsverstärker LF 357 realisiert ist, wird festgestellt, ob der Widerstandswert des Sensors 3 abfällt oder ansteigt. Durch die Rückkopplungswiderstände 38, 39 wird hierbei die Steilheit des Abfalls oder Anstiegs festgelegt. Die aktuelle Ist-Spannung, die mit einer vorangegangenen Ist-Spannung ver­ glichen wird, gelangt über einen Widerstand 36 an einen Eingang der Einrichtung 40. Die zeitlich vorangegangene Spannung wird dagegen über den Widerstand 36 in einem Kondensator 41 und über die Widerstände 36, 37 in einem Kondensator 42 gespeichert. Anstelle der Einrichtung 40 könnte auch ein Differenzierglied vorgesehen werden, welches den Anstieg oder Abfall der an V₁, V₂ liegenden Spannung ermittelt.

Die im Zusammenhang mit der Fig. 6 beschriebenen UND-Funktionen werden in der Fig. 7 durch die Transistoren 33 und 45 realisiert. Befindet sich der Scheibenwischer in seiner Ausgangsposition, so steuert ein Befehls­ signal über einen Widerstand 46 den Transistor 45 an. Der Widerstand 46 stellt hierbei die Klemme eines Wischermotors dar, die im Nullpunkt des Wischers ein Minuspotential abgibt. Der Transistor 45 gibt hierauf das von der Einrichtung 35 kommende Signal auf die Basis des Transistors 33 weiter, worauf dieser Transistor 33 durchgeschaltet wird und das von der Einrichtung 40 kommende Signal auf ein Zeitglied 49, z.B. auf einen Timer NE 555, gibt. Die lmpulsdauer dieses Zeitglieds wird durch einen Widerstand 50 und einen Kondensator 51 bestimmt. Für eine durch das Zeitglied 49 festgelegte Zeit wird ein Schaltrelais 54 angesteuert, das hierauf einen nicht dargestellten Scheibenwischermotor betätigt. Parallel zum Schaltrelais 54 ist eine Kurzschlußdiode 53 geschaltet, welche die Selbstinduktion der Relaisspule kurzschließt. Das Relais 54 legt also eine Betriebsspannung an einen Wischermotor und trennt z.B. den Rücklauf­ stromkreis auf.

Durch Verändern der Schaltzeit des Zeitglieds 49 bei einer Wischfrequenz unterhalb eines bestimmten Wertes, die z.B. bei starkem Regen einge­ stellt wird, können Wischpausen vermieden werden, die störend wirken. Störend sind solche Wischpausen, bei denen der Scheibenwischer für nur relativ kurze Zeit in Ruhe verharrt, so daß sich die Ruhe nicht "lohnt", sondern ein kontinuierliches Wischen angenehmer wäre. Um diese unan­ genehmen Aus-Zeiten zu vermeiden, kann die Schaltzeit des Zeitglieds 49 bei Vorliegen der UND-Bedingung am UND-Glied 23 jedesmal neu gesetzt werden.

Für die Realisierung der Widerstandsänderungserkennung können Differen­ zierglieder verwendet werden (vgl. Beuth, Schmusch: Grundschaltungen der Elektronik, Band 3, 4. Aufl., 1981, S. 223, Bild 712 und S. 288, 291), mit denen es möglich ist, positive oder negative Steigungen einer Kurve zu erkennen. Es ist jedoch auch möglich, hierfür mehrere Schwellwert­ schalter mit jeweils unterschiedlichen Schwellwerten zu verwenden.

Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Feuchtigkeitssensor nicht nur für die Steuerung eines Scheibenwischers einsetzbar ist, sondern auch zum Öffnen oder Schließen des Verdecks eines Cabriolets oder für ähnliche Vorgänge herangezogen werden kann.

Claims (15)

1. Einrichtung für die Steuerung eines Scheibenwischermotors eines Fahrzeugs, mit

• - einem auf die Nässe auf der Windschutzscheibe (2) des Fahrzeugs (1) ansprechenden Sensor (3), der ein Signal mit einer von dem Grad der Feuchtigkeit abhängigen Amplitude erzeugt;
• - einer ersten Einheit (20), die in Abhängigkeit von der Größe der Amplitude des von dem Sen­ sor (3) kommenden Signals ein Signal für den Scheibenwischermotor erzeugt;
• - einer zweiten Einheit (21), welche die Änderungstendenz des von dem Sensor (3) kommen­ den Signals erkennt und die dann ein Signal für den Scheibenwischermotor abgibt, wenn die zeitliche Änderung der Amplitude des Signals in einer vorgegebenen Richtung vorliegt,

gekennzeichnet durch eine dritte Einheit (46), welche ein Signal (26), das beim Vorliegen von Ausgangssignalen der ersten und zweiten Einheit (20, 21) entsteht, wenn der Scheibenwischer den Sensor (3) auf sei­ nem Weg in die Ausgangsstellung erreicht oder wieder verlassen hat, erst dann an die Steuerung des Scheibenwischermotors weitergibt, wenn der Scheibenwischer seine Ausgangs­ stellung erreicht hat.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) aus zwei sich nicht berührenden Leiterbahnanordnungen (7, 8) besteht, die kammartig ineinandergreifende Leiterstege (9, 10, 11; 12, 13, 14) aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) aus drei sich nicht berührenden Leiterbahnanordnungen (7, 8, 16) besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) derart in eine Windschutzscheibe (2) eingelassen ist, daß seine Leiterbahnanordnungen (7, 8) exakt mit der äußeren Oberfläche (17) der Windschutzscheibe (2) fluchten.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) im oberen Drittel einer Windschutzscheibe (2) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) derart an der Windschutzscheibe (2) vorgesehen ist, daß er aus der Blickrichtung eines Kraftfahrers und/oder Beifahrers durch einen Rückspiegel (4) verdeckt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnanordnungen (7, 8) des Sensors (3) eine Fläche von sieben bis achtzig cm² einnehmen.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe von Laser­ strahlen Vertiefungen in die Windschutzscheibe (2) gefräst werden, die exakt den Ab­ messungen der Leiterbahnanordnungen (7, 8) entsprechen.

9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen in die Wind­ schutzscheibe (2) geätzt werden, die exakt den Abmessungen der Leiterbahnanordnungen (7, 8) entsprechen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Einrichtung (49) vorgesehen ist, welche den Scheibenwischer (5, 6) für eine fest einstellbare Zeit an­ steuert.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung bzw. Er­ niedrigung des ohmschen Widerstandswerts des Sensors (3) mittels Differenzierens festge­ stellt wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung bzw. Er­ niedrigung des ohmschen Widerstandswerts mittels parallelgeschalteter Schwellwert­ schalter festgestellt wird.

13. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für die Steuerung eines Verdecks eines Cabriolets verwendet wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen eines weiteren Widerstandsschwellwerts (R_u) die Automatik der Einrichtung abgeschaltet wird.