DE4406653C2 - Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer in die Förderleitung der Waschflüssig­ keit eingeschalteten und von der Waschflüssigkeit durchströmten Heizvorrichtung, die eine Wärmequelle enthält.

Es ist bekannt (DE-OS 33 24 120), bei einem Kraftfahrzeug in die Leitung der Waschflüssigkeit einer Scheibenwaschanlage einen Behälter einzuschalten, der von der Waschflüssigkeit durchströmt wird, und in diesem Behälter ein elek­ trisch beheiztes Element anzubringen. Sein Stromkreis erhält Spannung, wenn das Fahrzeug angelassen wird und die Lichtmaschine bei ausreichender Drehzahl Energie in das Bordnetz liefert. Ein Temperaturfühler unterbricht die Strom­ zufuhr, wenn die Flüssigkeit im Behälter eine bestimmte Temperatur erreicht hat und schaltet sie wieder ein, wenn die Temperatur sinkt.

Diese Anlage hat den Nachteil, daß das Heizelement erst einige Zeit nach dem Anlassen Strom erhält und dann noch zum Warmwerden einige Zeit braucht. Wenn der Fahrer gleich nach dem Anlassen wegfahren möchte, steht ihm noch keine warme Waschflüssigkeit zur Verfügung. Wird der Scheibenwascher betätigt, spritzt noch kaltes Wasser auf die Windschutzscheibe, das bei kaltem Wetter anfriert und eine etwa vorhandene Eisschicht noch verstärkt. Es ist also dann nicht möglich, sofort wegzufahren, die Anlage vergrößert nur die Schwie­ rigkeiten, anstatt sie zu beheben. Gerade beim Anfahren, bei dem man sich oft in den laufenden Verkehr einordnen muß, wäre eine gute Sicht wesentlich. Wenn aber der Fahrer, um die Beeinträchtigung zu vermeiden, den Motor erst einige Zeit laufen läßt, ehe er wegfährt, wird unnötig Energie verbraucht und die Umwelt durch Abgase geschädigt.

Wenn Waschflüssigkeit durch den Behälter strömt, wird das Aufheizen des Heizelements weiter verzögert. Der offensichtlich aus Metall bestehende Behälter gibt Wärme nach außen ab und verzögert so ebenfalls das Aufwärmen.

Andererseits wird er nach dem Ausschalten des Waschvorgangs schnell kalt. Bei jedem neuen Anlassen muß daher auch der Behälter neu aufgewärmt werden.

Um die durchströmende Waschflüssigkeit ausreichend erwärmen zu können, muß das Heizelement eine beträchtliche Leistung haben, braucht also viel Strom. Schaltet man es ein, so fällt die Spannung im Bordnetz ab, die Schein­ werfer z. B. vermindern ihre Leuchtstärke, was besonders bei schlechtem Wetter nicht tragbar ist. Um eine ausreichende Leistung für den Heizkörper aufzubringen, müssen die Lichtmaschine und die Batterie des Fahrzeugs wesent­ lich stärker ausgebildet werden als üblich, was das Fahrzeug verteuert und schwerer macht. Bei gutem Wetter werden diese aufwendigen Teile unnötiger­ weise mitgeführt.

Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß zu der Heizvorrichtung ein Behälter gehört, dessen Fassungsvermögen für mehrere Waschvorgänge ausreicht, und daß die Heizvorrichtung eine eigene, vom Zu­ stand von Motor und Lichtmaschine unabhängige Steuervorrichtung hat. Bei dieser Scheibenwaschanlage steht schon beim Start warmes Wasser zur Verfüg­ ung, das nicht nur die Windschutzscheibe reinigen, sondern auch auf dieser befindliches Eis abtauen kann, wie auch erneutes Vereisen oder Beschlagen außen und innen verhindert. Trotzdem wird die Batterie des Fahrzeugs geschont, da sie mit mäßigem Aufwand "auf Vorrat" heizen kann. Außerdem kann die Anlage so angeordnet sein, daß während des Anlassens die Heizung abgeschaltet ist, also die Batterie nicht gleichzeitig Strom für beides aufbringen muß.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der Behälter als Isolierbehälter ausge­ bildet ist, insbesondere aus wärmeisolierendem Werkstoff besteht und mit einer Wärme reflektierenden Schicht versehen ist. Zweckmäßigerweise hat die Wärmequelle Zuleitungen, die über Trennrelais geführt sind, die diese von nach außen führenden Leitungen abtrennen.

Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen, wie auch der Zeichnung.

In der Zeichnung ist eine Scheibenwaschanlage in vereinfachter Form dar­ gestellt. Sie zeigt die Heizvorrichtung im Schnitt.

In einem Kraftfahrzeug ist ein Vorratsbehälter 1 angebracht, der die Flüs­ sigkeit für die Scheibenwaschanlage aufnimmt. Der Vorratsbehälter ist mit eine Pumpe 2 verbunden, zu der ein Schalter 3 gehört. Von der Pumpe 2 führt eine Förderleitung 4 zu einer Heizvorrichtung 5. Von dieser geht eine Förderleitung 6 aus, die über einen Verteiler 7 in zwei Leitungen 8 und 9 übergeht, die in Düsen 10, 11 enden. Diese sind auf die Windschutz­ scheibe des Fahrzeugs gerichtet.

Die Heizvorrichtung 5 enthält in einem Gehäuse 12 einen Isolierbehälter 13, der aus einem wärmeisolierenden Werkstoff wie Glas besteht und auf seiner Außenseite eine Wärme reflektierende Schicht 14 trägt. Er ist so groß, daß eine Füllung für mehrere Waschvorgänge ausreicht. Er ist im Bei­ spiel ähnlich einer Thermoskanne ausgebildet und außen verspiegelt.

An seinem unteren Ende ist an dem Isolierbehälter 13 ein Stutzen 15 an­ geformt, über den das als Schlauch 16 ausgebildete Ende der Förderleitung 4 geschoben ist. Auf seiner Oberseite bildet der Isolierbehälter 13 einen Stutzen 17, dessen äußeres Ende einen Sitz für eine Kugel 18 bildet. Sie stellt zusammen mit einer Feder 19 und einem beide umgebenden Gehäuse 20 eine Rückschlagventil dar. Das äußere Ende des Gehäuses 20 bildet einen Stutzen 21, über den das als Schlauch ausgebildete Ende der Förderleitung 6 gezogen ist. Der Zwischenraum zwischen dem Isolierbehälter 13 und dem Gehäuse 12 wird von einer Isoliermasse 23 eingenommen. Der Isolierbehälter 13 ist unterhalb des Vorratsbehälters 1 angebracht, so daß er ständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, solange sich Flüssigkeit im Vorratsbehälter 1 befindet.

In dem Gehäuse 12 befinden sich auch zwei Trennrelais 24, 25, ein Sicher­ heitsrelais 26 und ein Zeitrelais 27. Sie sind ebenfalls in der Isoliermasse 23 eingebettet. In der Wand des Gehäuses 12 sind drei Steckverbindungen 28, 29, 30 angebracht. Die Steckverbindung 28 ist mit einer Erdung 31 des Fahrzeugs verbunden. Zu der Steckverbindung 29 führt eine Leitung 32, die ständig mit dem Pluspol 33 einer Batterie, im Beispiel über eine Klem­ me 35 am Relais 36 eines Anlassers 37, verbunden ist. Die Steckverbindung 30 ist an eine Leitung 38 angeschlossen, die von einer Klemme 39 des Relais 36 kommt. Diese ist mit dem Pluspol 33 über einen Anlaßschalter 40 verbunden.

Von der Steckverbindung 29 führt eine Leitung 41 zu einer Sicherung 42, die auf die Stromstärke des Heizstroms abgestimmt ist. Diese ist über eine Leitung 22 mit einem Arbeitskontakt 43 des Trennrelais 25 verbunden. Von dem diesem zugeordneten Schaltkontakt 44 führt eine Leitung 45 durch eine Durchführung 46 ins Innere des Isolierbehälters 13 zu einem Ende einer Heizwendel 47.

Deren anderes Ende ist über eine Durchführung 48 und eine Leitung 49 an den Schaltkontakt 50 des Trennrelais 24 angeschlossen. Dessen Arbeits­ kontakt 51 ist mit der Steckverbindung 28 verbunden.

An die Steckverbindung 29 ist eine Sicherung 52 angeschlossen, die für eine geringere Stromstärke als die Sicherung 42 bemessen ist. Von ihr führt eine Leitung 53 zu einer Durchführung 54 und in den Isolierbehälter 13 zu einem Kontakt eines Wärmefühlers 55, der inmitten des Isolierbehälters 13 liegt. Von dem anderen Kontakt des Wärmefühlers 55 geht eine Leitung 56 zu einem Arbeitskontakt 57 des Zeitrelais 27. In dem Isolierbehälter 13 ist ein Kontakt 58 angebracht. Ihm gegenüber liegt ein Kontakt 59, der von der im Isolierbehälter 13 isoliert geführten Leitung 53 abgezweigt ist.

Von dem Kontakt 58 führt eine Leitung 60 zu der Spule 61 des Sicherheits­ relais 26. Deren andere Seite ist über eine Leitung 62 an den Arbeitskontakt 51 des Trennrelais 24 angeschlossen. Von dem Steckanschluß 30 führt eine Leitung 63 zu der Spule 64 des Trennrelais 24.

Gegenüber dem Arbeitskontakt 57 des Zeitrelais 27 liegt ein Schaltkontakt 65, der mit einem Arbeitskontakt 66 des Sicherheitsrelais 26 verbunden ist. Von dessen gegenüberliegendem Schaltkontakt 67 führt eine Leitung 68 zu der Spule 69 des Trennrelais 25. Deren andere Seite ist mit der Leitung 63 verbunden. Die Leitung 68 führt auch zu der Spule 64 des Trenn­ relais 24.

Das Zeitrelais 27 enthält ein Zeitsteuerglied 70. Es erhält seine Betriebs­ spannung über eine Leitung 71 von der Sicherung 52 her und ist über eine Leitung 72 mit der geerdeten Steckverbindung 28 verbunden. Ferner ist es durch eine Leitung 73 an die Steckverbindung 30 angeschlossen.

In der dargestellten Lage sind die Trennrelais 24, 25 geöffnet . . Im Iso­ lierbehälter 13 befindet sich Waschflüssigkeit, die wärmer ist als die untere Schaltgrenze des Wärmefühlers 55, im Beispiel 50°. Diese Wärme hält sich ziemlich lang, wenn die Scheibenwaschanlage nicht betätigt wird. Die Wärmeverluste sind klein, da der Isolierbehälter 13 so gut wie keine Wärme nach außen dringen läßt und auch die Durchführungen 46, 48, 54 iso­ lierend ausgeführt sind. Die Isoliermasse 23 gibt eine zusätzliche Sicherheit gegen Wärmeverluste, auch wenn die Außentemperatur sehr niedrig ist; über die Leitungen 45 und 49 kann ebenfalls keine Wärme abfließen, wenn sie durch die Trennrelais 24, 25 unterbrochen sind.

So lange sich Flüssigkeit in dem Isolierbehälter 13 befindet bis zur Höhe des Kontaktes 58, fließt über die Kontakte 58, 59 ein Strom; dessen Strom­ kreis verläuft über die Leitungen 53, 60, die Spule 61 des Sicherheits­ relais 26 und die Leitung 62. Dadurch zieht die Spule 61 an und hält das Sicherheitsrelais 26 geschlossen, das heißt die Kontakte 66 und 67 sind in der dargestellten Lage des Schaltgliedes verbunden.

Wenn der Anlaßschalter 40 betätigt wird, erhält das Zeitsteuerglied 70 einen Impuls über die Leitung 73. Es verbindet darauf die Kontakte 64 und 65 und hält diese Verbindung eine bestimmte Zeit aufrecht, im Beispiel zwei Tage.

Wenn nun die Temperatur der Flüssigkeit im Isolierbehälter 13 unter einen Grenzwert sinkt, auf den der Wärmefühler 55 eingestellt ist, insbesondere wenn die Scheibenwaschanlage durch Betätigen des Schalters 2 in Betrieb gesetzt wird, warme Flüssigkeit durch die Düsen 10 und 11 spritzt und kal­ tes Wasser aus dem Vorratsbehälter 1 in den Isolierbehälter 13 nachfließt, verbindet der Wärmefühler 55 die Leitungen 53 und 56. Dadurch fließt ein Strom von der Sicherung 52 über den Wärmefühler, die Leitung 56, das Zeit­ relais 27, das Sicherheitsrelais 26 und die Leitung 68 zu den Trennrelais 24 und 25. Deren Spulen 64 und 69 ziehen an und verbinden die Kontakte 50 mit 51 und 43 mit 44. Damit kann nun ein Heizstrom von der Steckverbind­ ung 29 über die Sicherung 42, das Trennrelais 25 und die Leitung 45 zu der Heizwendel 47 und über die Leitung 49 und das Trennrelais 24 zur Steck­ verbindung 28 und Erdung 31 fließen. Das gleiche geschieht auch, wenn das Fahrzeug eine Zeit lang steht und der Inhalt des Isolierbehälters 13 trotz der Wärmeisolierung kälter wird.

Die Heizwendel 47 wird von diesem Strom erhitzt und wärmt die Flüssigkeit auf, bis die vorgesehene obere Grenztemperatur erreicht ist, im Beispiel 60°. Dann öffnet sich wieder der Wärmefühler 55 und die Trennrelais unter­ brechen den Heizstromkreis.

Wenn das Fahrzeug lange steht, wird bei dem Aufheizen wiederholt Energie aus der Batterie entnommen. Bevor das zu einer Schwächung der Batterie führt, die das Anlassen erschweren könnte, schaltet das Zeitsteuerglied 70 die Verbindung zwischen den Kontakten 57 und 65 ab. Dadurch fallen die Trennrelais 24 und 25 ab, und der Heizstromkreis bleibt unterbrochen, auch wenn der Wärmefühler 55 auf Grund gesunkener Temperatur die Leitungen 53 und 56 verbindet. Die Heizung im Isolierbehälter 13 wird dann erst wieder in Gang gesetzt, wenn ein Impuls vom Anlaßschalter 40 kommt, und der Fahrer muß eine gewisse Zeit warten, zum Beispiel 30 Sekunden, bis wieder warme Flüssigkeit für die Scheibenwaschanlage zur Verfügung steht.

Die Steuerstromkreise durch die Trennrelais 24, 25 und das Zeitrelais 27 beziehen ihre Spannung von der Sicherung 52 her und benützen als Minuspol über die Steckverbindung 30 die Klemme 39. Wenn jedoch der Anlaßschalter 40 betätigt wird, erhält diese Klemme ebenfalls Spannung. Da diese gleich der Spannung am Ausgang der Sicherung 52 ist, werden diese Stromkreise stromlos, und die Trennrelais 24, 25 können nicht eingeschaltet werden. Dadurch wird bewirkt, daß während des Anlassens kein Heizstrom durch die Heizwendel 47 fließen kann. Auf diese Weise wird eine Überlastung der Bat­ terie während des Anlassens vermieden. Das Zeitsteuerglied 70 hat aber über die Leitung 73 einen Impuls bekommen und hält die Kontakte 57 und 65 wieder für die vorgesehene längere Zeit in Verbindung.

Die beschriebene Scheibenwaschanlage hat den Vorteil, daß - wenn das Fahr­ zeug nicht außerordentlich lange abgestellt war - sofort vor und nach dem Start warme Flüssigkeit zum Auftauen und Reinigen der Windschutzscheibe oder auch der Scheinwerfer zur Verfügung steht. Auch die weiter vom Behälter 1 nachfließende Waschflüssigkeit wird rasch erwärmt. Die Wärmemenge der wenige Sekunden auf die Scheibe gespritzten warmen Flüssigkeit reicht aus, um einen Eisbelag abzutauen und auch zu verhindern, daß die Scheibe sich gleich wieder beschlägt und zufriert. Auch wenn die Scheibe nicht vereist ist, kann sie mit der warmen Flüssigkeit wesentlich schneller und gründlicher gereinigt werden als mit kalter Flüssigkeit.

Der Isolierbehälter 13 ist auch dadurch sorgfältig nach außen abgeschirmt, daß das Rückschlagventil das unbeabsichtigte Abfließen von Flüssigkeit in die Förderleitung 6 verhindert. Um diesen Schutz zu vervollkommnen kann auch in den Stutzen 15 am Einlauf des Isolierbehälters 13 ein Rück­ schlagventil eingesetzt sein. Durch diese Maßnahmen hält sich die Wärme einer Füllung lange, jedenfalls einige Stunden, so daß nur in großen Ab­ ständen nachgeheizt zu werden braucht. Das nimmt die Batterie nicht über­ mäßig in Anspruch, auch wenn die Stärke des Heizstroms beispielsweise bis zu 30A beträgt. Das reicht aus, um in etwa 30 sec die Flüssigkeit im Isolierbehälter 13 von 50° auf 60° aufzuheizen. Diese Stromstärke ist wesent­ lich kleiner als die zum Anlassen benötigte.

Die beschriebene Heizvorrichtung hat auch den Vorteil, daß alle Teile in einem Gehäuse zusammengefaßt sind. Sie läßt sich daher leicht in ein Fahrzeug einbauen, auch nachträglich, da sie lediglich in die Förderlei­ tungen 4, 6 eingefügt zu werden braucht und elektrisch nur eine Verbindung von den Steckverbindungen 28, 29, 30 zum Anlasserrelais herzustellen ist.

Wenn der Startimpuls für das Zeitrelais 27 nicht vom Anlaßschalter aus­ gelöst werden soll, sondern von einer anderen Stelle, wie von der Licht­ maschine, der Zündspule oder dem Schalter 3 der Scheibenwaschanlage, kann die Leitung 73 von der Leitung 63 getrennt und an eine zusätzliche Steck­ verbindung angeschlossen werden, die dann zur Verbindung mit diesen Impuls­ sendern dienen kann. Auch die positive Spannung für die Steckverbindung 29 kann an einer anderen Stelle des Fahrzeugs entnommen werden, wenn sich dadurch eine günstigere Leitungsführung ergibt.

Für eine einfachere Ausführung kann das Zeitrelais 27 auch durch einen von Hand betätigten Schalter ersetzt werden. Der Fahrer muß dann daran denken, wenn er das Fahrzeug längere Zeit abstellen will, diesen Schalter zu öffnen, und ihn rechtzeitig wieder zu schließen, wenn er wegfahren will.

Die beschriebene Scheibenwaschanlage kann nicht nur bei Personen- oder Lastkraftwagen verwendet werden, sondern auch bei allen anderen Straßen- oder Schienenfahrzeugen. Sofern diese ihre Antriebsenergie aus einem Stromnetz beziehen, können die zur Schonung der Batterie 34 dienenden Teile und Schaltungen weggelassen werden. Es kann aber bei solchen Fahrzeugen zweckmäßig sein, für das Nachheizen während des Stillstandes des Fahrzeugs eine entsprechend bemessene Batterie anzuordnen. Als Wärmequelle in dem Isolierbehälter 13 kann statt einer elektrischen Heizwendel auch ein anderer elektrisch oder mit anderer Energie betriebener Heizkörper verwendet werden.

Im Hinblick auf den Umweltschutz hat die erfindungsgemäße Scheibenwasch­ anlage den Vorteil, daß der Fahrer nicht versucht ist, den Motor bei stehen­ dem Fahrzeug eine Zeit lang warmlaufen zu lassen, um dann warme Luft oder Flüssigkeit zur Verfügung zu haben. Es entstehen also weniger Abgase.

Claims (12)

1. Scheibenwaschanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer in die Förderleitung der Waschflüssigkeit eingeschalteten und von der Wasch­ flüssigkeit durchströmten Heizvorrichtung, die eine Wärmequelle enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Heizvorrichtung ein Behälter gehört, dessen Fassungsvermögen für mehrere Waschvorgänge ausreicht, und daß die Wärmequelle eine eigene, vom Zustand von Motor und Lichtmaschine unabhängige Steuervor­ richtung hat.

2. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Isolierbehälter (13) ausgebildet ist, insbesondere aus wärme­ isolierendem Werkstoff besteht und mit einer wärmereflektierenden Schicht (14) versehen ist.

3. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle Zuleitungen (45, 49) hat, die über Trennrelais (24, 25) ge­ führt sind, die diese von nach außen führenden Leitungen abtrennen, so lange nicht geheizt wird.

4. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Trennrelais (24, 25) ein an sich bekannter, in dem Isolierbehälter (13) angebrachter Wärmefühler (55) vorgeschaltet ist, der einen im Steuerstrom­ kreis des Relais liegenden Kontakt abhängig von einer bestimmten Temperatur im Isolierbehälter (13) öffnet oder schließt.

5. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem der Trennrelais (25) ein Sicherheitsrelais (26) vorgeschaltet ist, das einen im Steuerstromkreis des Relais liegenden Kontakt (66, 67) schließt, wenn sich eine bestimmte Mindestmenge von Waschflüssigkeit im Isolierbehälter (13) befindet,und bei Unterschreiten dieser Menge den Kontakt öffnet.

6. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeitrelais (27) vorgesehen ist, das im Stromkreis mindestens eines der Trennrelais (24, 25) liegt und diesen eine bestimmte Zeit nach einem anfäng­ lichen Impuls öffnet.

7. Scheibenwaschanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß sich der Isolierbehälter (13) und ihm zugeordnete Steuerteile in einem Gehäuse (22) befinden und von einer dieses ausfüllenden Isoliermasse umschlossen sind.

8. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Gehäuses (22) mindestens drei Steckanschlüsse (28, 29, 30) angebracht sind, von denen einer (28) für den Anschluß an eine Erdung (31), ein zweiter (29) für den Anschluß an eine Stromquelle stets gleicher Spannung (Batterie 34) und mindestens ein dritter (30) für den Anschluß an eine nur zeitweise Spannung führende Stromquelle bestimmt ist.

9. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steckanschluß (29) mit einer ständig mit dem Pluspol (33) einer Batterie (34) verbundenen Klemme (35), ein anderer Steckanschluß (30) mit einer an den Anlaßschalter (40) angeschlossenen Klemme (39) des Anlasserrelais (36) des die Anlage enthaltenden Kraftfahrzeugs verbunden ist.

10. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (5) als geschlossenes Anbauteil ausgebildet ist.

11. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ausflußöffnung des Behälters ein Rückschlagventil angebracht ist.

12. Scheibenwaschanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter tiefer angebracht ist als der Vorratsbehälter der Anlage.