DE4004414C2 - Frostschutzsystem für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Frostschutzsystem für die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Um die Vereisung der Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs zu verhindern, zeigt die JP-OS 58-174 046 eine elektrische Schaltung, bei der ein Umgebungstemperatursensor, ein auf dessen Ausgangssignal ansprechender Schalter und ein Zeit­ relais zwischen einer Batterie und einem Wischermotor vor­ gesehen sind. Wenn die Umgebungstemperatur unter eine vor­ bestimmte Temperatur sinkt, während das Fahrzeug geparkt ist, werden der Sensor, der Schalter und das Zeitrelais nacheinander aktiviert und treiben den Wischermotor inter­ mittierend an. Dadurch wischen die Scheibenwischer den Frostbelag von der Windschutzscheibe ab.

In der US-PS 4 084 126 ist eine Schaltung zur Regelung der elektrischen Energie zum Beheizen von Kraftfahrzeugscheiben angegeben. Dabei ist ein Heizelement aus einem durchsich­ tigen Metallfilm in eine Windschutzscheibe aus Verbundglas eingebettet. Wenn sich Eis auf der Windschutzscheibe an­ sammelt, fließt ein großer Strom von der Lichtmaschine zum Heizelement, wenn das Fahrzeug angelassen wird, so daß die Windschutzscheibe innerhalb von 2-4 min enteist wird. Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild eines solchen Systems, wobei dem Heizelement der Windschutzscheibe F eine Spannung von einer Lichtmaschine V über einen Schalter S und einen Regler U zugeführt wird. Um jedoch den erforderlichen Strom zu erhalten, muß an das Heizelement eine hohe Spannung an­ gelegt werden. Daher ist z. B. ein Gleichstrom-Wechsel­ strom-Umformer erforderlich, um den Gleichstrom in Wechsel­ strom umzuformen, was die Kosten der Vorrichtung erhöht. Außerdem wird jedesmal beim Enteisen eine hohe Energiemenge von mehr als 1500 W verbraucht. Somit müssen eine Licht­ maschine und eine Batterie großer Kapazität vorgesehen sein.

Aus der DE-8 23 412 C1 ist eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art zum Reinigen der Windschutzscheiben bei Kraft­ fahrzeugen bekannt. Diese ist im wesentlichen derart aufge­ baut, daß der untere Teil der Windschutzscheibe zwei halb­ kreisförmige Ausschnitte aufweist, in die drehbar angetrie­ bene Kreisscheiben eingesetzt sind. Auf diese wirken jeweils auf einem unteren, innerhalb der Karosserie verdeckt liegen­ den Teil Reinigungsgeräte ein. Die Reinigungsgeräte umfassen verschieden wirkende Wischgeräte sowie eine beheizbare Troc­ kenvorrichtung und sind radial und hintereinander liegend an­ geordnet, so daß sie bei angetriebener Scheibe nacheinander zur Wirkung kommen und die Scheibe von Feuchtigkeit und Schmutz säubern.

Ein effektiver und wirtschaftlicher Frostschutz ist mit die­ ser Vorrichtung nicht möglich, da ein Auftreten von Frost bzw. gefrierendem Niederschlag nicht erfaßt werden kann, so daß die Vorrichtung bei einer möglichen Frostgefahr fortwäh­ rend betrieben werden müßte.

Aus der DE-32 06 029 A1 ist eine Vorrichtung zum automati­ schen Ein- und Ausschalten eines Scheibenwischermotors be­ kannt, die einen im Wirkungsbereich des Scheibenwischers und an einer Frontscheibe angeordneten, elektronischen Fühler aufweist, der auf Feuchtigkeit anspricht und dann den Wi­ schermotor in Gang setzt. Wenn die Oberfläche der Front­ scheibe vom Wischer trocken gewischt ist, wird der Wischer­ motor wieder stillgesetzt.

Mit dieser Vorrichtung kann das Einsetzen von Frost bzw. das Gefrieren von Wasserteilchen nicht erfaßt werden. Desweiteren kann die Vorrichtung bereits angefrorene Feuchtigkeit nicht von der Windschutzscheibe entfernen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Frostschutzsystems der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Ver­ eisung einer Windschutzscheibe mit geringem Stromverbrauch verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination der im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß wird ein Feuchtesignal dann erzeugt, wenn die Luft­ feuchte außerhalb der Windschutzscheibe etwa 100% beträgt. Ferner wird ein Temperatursignal erzeugt, wenn die Tempera­ tur der Windschutzscheibe bei ca. 0°C liegt. Bei Vorliegen beider Signale werden Schalteinrichtungen betätigt, die so­ wohl das Heizelement als auch die Intervallwischeinheit schalten, so daß die Feuchtigkeit von der Scheibe entfernt wird. Somit kann ein Anfrieren von Feuchtigkeit an die Wind­ schutzscheibe eines Kraftfahrzeuges wirksam und mit geringem Stromverbrauch verhindert werden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfassen die Schaltmittel einen Transistor, der aufgrund des Frostsignals einen Schalter in einem Schaltkreis zur Aktivierung des Heizele­ ments schließt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Frostschutzschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 die Schaltung von Fig. 1 im Betrieb; und

Fig. 3 eine Schaltung eines konventionellen Entei­ sungssystems.

Gemäß Fig. 1 hat eine Schaltung zur Verhinderung von Eis­ bildung auf einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs eine Batterie B, einen Regelteil 10, ein Heizelement 1a aus einem lichtdurchlässigen leitenden Film, der in einer Ver­ bundglas-Windschutzscheibe 1 des Fahrzeugs vorgesehen ist, einen manuellen Vereisungsschutzschalter SW1 am Armaturen­ brett des Fahrzeugs und ein konventionelles Wischersystem 7.

Ein Regentropfensensor 11, ein Windschutzscheibentempera­ tursensor 12, ein Umgebungstemperatursensor 13 und ein Feuchtesensor 14 sind an der Windschutzscheibe 1 außerhalb der Wischfläche angebracht. Ein für eine automatische Kli­ maanlage vorgesehener Umgebungstemperatursensor kann als Umgebungstemperatursensor des Systems verwendet werden. Diese Sensoren sind elektrisch an einen Regentropfenschal­ ter 11S, einen Windschutzscheibentemperaturschalter 12S, einen Umgebungstemperaturschalter 13S und einen Feuchte­ schalter 14S angeschlossen. Der Windschutzscheibentempera­ turschalter 12S wird geschlossen und erzeugt ein Wind­ schutzscheibentemperatursignal, wenn die Oberflächentempe­ ratur der Windschutzscheibe 1 auf 0°C sinkt, und wird ge­ öffnet, wenn die Temperatur auf 1°C ansteigt. Der Umge­ bungstemperaturschalter 13S wird bei 7°C geschlossen und bei 3°C geöffnet und erzeugt ein Umgebungstemperatursi­ gnal. Der Feuchteschalter 14S ist mit der Windschutzscheibe 1 verbunden und wird geschlossen und erzeugt ein Feuchte­ signal, wenn der Feuchtegehalt der Umgebungsluft nahe der Windschutzscheibe 1 über 100% ansteigt. Der Regentropfen­ schalter 11S wird durch Regenwasser, schmelzenden Schnee und Schnee geschlossen und erzeugt ein Wassersignal.

Die Ausgänge der Schalter 12S, 13S und 14S sind an ein UND-Glied G1 mit drei Eingängen angeschlossen. Einem zwei­ ten UND-Glied G2 werden das Ausgangssignal des Schalters 11S über einen Inverter G3 und die Ausgangssignale der Schalter 12S und 14S zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Glieds G1 ist mit der Basis eines Transistors TR1 über eine Diode D1 verbunden, und der Ausgang des UND-Glieds G2 ist ebenfalls an die Basis angeschlossen. Der Emitter des Transistors TR1 ist geerdet, und der Kollektor ist an die Batterie B über eine Spule 5a eines Relais Ry1 und den Frostschutzschalter SW1 angeschlossen. Das Relais Ry1 hat einen normalerweise offenen Kontakt 5b, der mit der Batte­ rie B über den Frostschutzschalter SW1 und in Reihe mit dem Heizelement 1a verbunden ist. Das Heizelement 1a ist ferner mit der Batterie B über einen Ruhekontakt 6b eines Relais Ry2 und einen Zündschalter IGS verbunden. Eine Spule 6a des Relais Ry2 ist zwischen den Zündschalter IGS und Erde pa­ rallel zum Zündschalter IGS und zur Batterie B geschaltet.

Wenn der Zündschalter IGS beim Anlassen des Fahrzeugmotors geschlossen wird, wird die Spule 6a des Relais Ry2 erregt. Der Kontakt 6b wird dementsprechend geöffnet, so daß das Heizelement 1a von der Batterie B getrennt wird.

Das Ausgangssignal des UND-Glieds G1 wird ferner dem Wi­ schersystem 7 durch einen Zeitgeber T zugeführt. Das Wi­ schersystem 7 umfaßt einen Wisch-/Waschschalter 4, einen Wischermotor WM und eine Intervallwischeinheit 3. Wie das Diagramm des Schalters 4 in Fig. 1 zeigt, betätigt der Wisch-/Waschschalter 4 den Scheibenwischer in drei ver­ schiedenen Betriebsarten, und zwar in der Intervallbe­ triebsart INT, in der Betriebsart mit Geschwindigkeit I und mit Geschwindigkeit 11 und in der Waschbetriebsart W. Die Verbindungen der Anschlüsse INT, W, S1, S2 und S3 des Schalters 4 sind in dem Diagramm durch Querlinien gezeigt.

Der Betrieb des Systems wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert. Um bei geparktem Fahrzeug eine Vereisung der Windschutzscheibe 1 zu verhindern, ist der Frostschutz­ schalter SW1 geschlossen.

Wenn die Umgebungstemperatur über 7°C liegt und die Feuch­ tigkeit auf 100% ansteigt und die Oberflächentemperatur der Windschutzscheibe 1 unter 0^°C liegt, werden die Schal­ ter 12S, 13S und 14S geschlossen, so daß dem UND-Glied G1 das Windschutzscheibentemperatursignal, das Umgebungstem­ peratursignal und das Feuchtesignal zugeführt werden. Wie durch Strichlinienpfeile A in Fig. 2 angedeutet ist, er­ zeugt das UND-Glied G1 ein Signal, das der Intervallwisch­ einheit 3 des Wischersystems 7 über den Zeitgeber T zuge­ führt wird, so daß für eine bestimmte Zeitdauer T′ der Intervallbetrieb des Wischers gewählt wird.

Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des UND-Glieds G1 der Basis des Transistors TR1 zugeführt, so daß dieser leitend wird und die Spule 5a erregt, wodurch der Kontakt 5b ge­ schlossen wird. Wie die Vollinienpfeile M zeigen, wird von der Batterie B durch den Schalter SW1, die Kontakte 5b, 6b, die Intervallwischeinheit 3 und die Anschlüsse S1 und S2 des Wisch-/Waschschalters 4 dem Motor WM eine Spannung zum Betrieb des Scheibenwischers zugeführt. Dadurch wird der Scheibenwischer für eine vorgegebene Zeitdauer T′ im Inter­ vallbetrieb betätigt, um den Tau auf der Windschutzscheibe 1 zu beseitigen.

Andererseits ist das Heizelement 1a über den Kontakt 6b mit der Batterie B verbunden, so daß die Windschutzscheibe 1 erwärmt wird. Dadurch wird der Tau auf der Windschutzschei­ be durch die vom Heizelement 1a erzeugte Wärme schnell ver­ dunstet. Da der größte Teil des Taus bereits vom Wischer beseitigt wurde, wird nur wenig Energie benötigt, um den restlichen Tau zu verdunsten.

Wenn die Windschutzscheibe 1 erwärmt wird und ihre Ober­ flächentemperatur auf 1°C ansteigt, wird der Schalter 12S geöffnet, so daß der Ausgang des UND-Glieds G1 zu Null wird. Dadurch wird der Heizstrom zum Heizelement 1a unter­ brochen. Wenn die Temperatur der Windschutzscheibe wieder unter 0°C sinkt, wird der Schalter 12S wieder geschlossen. Daher wird der Betrieb des Systems wiederholt, so daß der Heizstrom intermittierend durch das Heizelement 1a fließt. Die Windschutzscheibe 1 wird auf 0°C gehalten, wenn die Taupunkttemperatur höher als 0°C ist, oder auf dem Tau­ punkt gehalten, wenn dieser unter 0°C liegt. Daher wird in wirksamer Weise eine Eisbildung auf der Windschutzscheibe verhindert.

Wenn es regnet oder schneit, wird der Regentropfenschalter 11S geschlossen, so daß dem UND-Glied G2 vom Inverter G3 ein Signal mit L-Pegel zugeführt wird. Selbst wenn die Schalter 12S und 13S Ausgangssignale mit H-Pegel erzeugen, erzeugt das UND-Glied G2 daher ein Ausgangssignal mit L- Pegel, so daß der Transistor TR1 abgeschaltet wird. Dadurch wird die Spule 5a entregt, so daß der Kontakt 5b geöffnet und der Betrieb des Systems unterbrochen wird.

Wenn der Zündschalter IGS zum Fahren des Fahrzeugs ge­ schlossen wird, wird die Spule 6a des Relais Ry2 erregt und öffnet den Kontakt 6b, so daß das Heizelement 1a von der Batterie B getrennt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine vereisungsgeschützte Windschutz­ scheibe angegeben wird, wobei der Tau auf der Windschutz­ scheibe abgewischt wird, bevor sich Eis bildet. Da die Feuchtigkeit auf der Windschutzscheibe nach dem Abwischen des Taus durch den Wischer leicht verdunstet werden kann, kann das System mit niedriger Spannung betrieben werden, so daß der Energieverbrauch verringert wird.

Claims (3)

1. Frostschutzsystem für die Windschutzscheibe eines Kraft­ fahrzeugs, umfassend ein Wischersystem, ein an der Windschutz­ scheibe vorgesehenes Heizelement und Schalteinrichtungen, um das Wischersystem und das Heizelement zu schalten, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Temperaturschalter (12S) vorgesehen ist, der ein Tempe­ ratursignal dann erzeugt, wenn die Temperatur der Windschutz­ scheibe (1) bei ca. 0°C liegt;
daß ein Feuchteschalter (14S) vorgesehen ist, der ein Feuchte­ signal dann erzeugt, wenn die Luftfeuchte außerhalb der Wind­ schutzscheibe (1) etwa 100% wird, und
daß die Schalteinrichtungen (G1, T) derart ausgebildet sind, daß eine, im Wischersystem (2) umfaßte Intervallwischeinheit (3) dann betätigt wird und das Heizelement (1a) dann eingeschal­ tet wird, wenn das Temperatursignal und das Feuchtesignal gleich­ zeitig vorliegen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schalteinrichtungen (G1, T) als Verknüpfungs­ glied, insbesondere als UND-Glied (G1), ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heizelement (1a) und einer Fahrzeugbatterie (B) Schaltmittel vorgesehen sind, die einen Transistor (TR1) umfassen, der aufgrund des Frostsignals einen in einem Schalt­ kreis liegenden Kontakt (5b) schließt, um das Heizelement (1a) zu aktivieren.