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Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung mit
automatischer Steuerung und genauer eine
Scheibenwischervorrichtung insbesondere für Kraftfahrzeuge, die
Ultraschallmitteln für die Erfassung von Fremdkörpern, wie
Wasser, an der Aussenoberfläche einer Windschutzscheibe
zugeordnet ist, welche Mittel ein für das Vorhandensein der
Fremdkörper repräsentatives Signal bereitstellen können, um
eine geeignete Steuerung der Scheibenwischervorrichtung
aus zuführen.
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Im Laufe der letzten Jahre sind verschiedene Arten von
Reinigungsvorrichtungen mit automatischer Steuerung, wie zum
Beispiel Scheibenwischervorrichtungen, vorgeschlagen worden.
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Eine erste Vorrichtung, die in Reaktion auf Vibrationen
funktioniert, welche durch den Aufschlag von Regentropfen auf
einen aussen auf der Motorhaube des Fahrzeugs angeordneten
Detektor erzeugt werden, ist im Dokument EP-A-0 102 622.
Gemäss dieser Vorrichtung wird der Detektor in Reaktion auf
den Aufschlag der Regentropfen in Vibration versetzt und
erzeugt somit ein für die Regenbedingungen repräsentatives
Ausgangssignal, das mit einer Schwelle verglichen wird, um
ein Steuersignal für die Scheibenwischer bereitzustellen,
sobald das Ausgangssignal das Niveau der Schwelle übersteigt.
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Eine solche Vorrichtung ist jedoch nicht völlig
zufriedenstellend. Die Tatsache, dass der Detektor auf der
Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet ist, setzt ihn nämlich
zahlreichen Unreinheiten, wie Staubteilen oder dergleichen,
aus, die, verinischt mit dem Regen, Störungen in der
Vibrationsform des Detektors und daher einen wenig
zuverlässiges Funktionieren der Vorrichtung zur Folge haben.
Ferner weist jedes Kraftfahrzeug zahlreiche, im wesentlichen
vom Motor und vom Kontakt des Fahrzeugs mit der Strasse
herrührende Vibrationsquellen auf, die merklich das für die
Regenbedingungen repräsentative Ausgangssignal verändern
können, und auch in diesem Fall ein korrektes Funktionieren
der Steuerung der Scheibenwischer verhindern. Desweitern,
wenn die Regentropfen dem Detektor bei stillstehendem oder
sehr langsam fahrendem Fahrzeug erreichen, kann der Aufschlag
der Tropfen auf den Detektor unzureichend sein, um ein
auswertbares Erfassungssignal zu erzeugen. Schliesslich, da
diese Vorrichtung nicht im Bereich der Scheibenwischer
angeordnet ist, ermöglicht sie nicht, dass ein zuverlässiges
Bild des Sauberkeitszustandes der Windschutzscheibe im
Blickfeld des Fahrers gegeben wird.
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Man kennt ebenfalls aus dem Dokument DE-A-2 630 470
eine Vorrichtung mit automatischer Steuerung für die
Geschwindigkeit der Scheibenwischer in Abhängigkeit von den
Regenbedingungen, welche auf der Basis der kapazitiven
Erfassung der Feuchtigkeit an der Aussenoberfläche der
Windschutzscheibe funktioniert. Eine solche Vorrichtung weist
jedoch relativ lange Reaktionszeiten auf. Die Tatsache, dass
sie ausserhalb des Fahrzeugs installiert ist, erfordert
ferner, dass die Kontakte nach aussen zu bringen, was in
dieser Partie des Fahrzeugs nicht einfach ist.
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Eine Scheibenwischervorrichtung, die diesen letzten
Nachteil nicht aufweist, da ihr Erfassungssystem im Innern
des Fahrzeugs installiert ist, und die auf der Basis der
Ultraschallerfassung der Niederschlagsbedingungen
funktioniert, ist im Autorenzertifikat SU-833 463 beschrieben.
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Dieses auf der Innenseite der Windschutzscheibe eines
Kraftfahrzeugs installierte Erfassungssystem umfasst eine
erste Einheit, die Ultraschallwellen aussendet, und eine
zweite Einheit, die die ausgesandten Ultraschallsignale
empfängt und verarbeitet. Die Sendeeinheit ist auf einem
äussersten Rand der Windschutzscheibe angeordnet, während die
Empfangseinheit auf einem äussersten Rand gegenüber diesem
letzteren angeordnet ist. In Betrieb werden die durch die
erste Einheit ausgesandten Ultraschallsignale in die
Windschutzscheibe übertragen, von der zweiten Einheit erfasst
und durch diese letztere in ein für das Vorhandensein oder
Fehlen eines Wasserfilms an der Oberfläche der
Windschutzscheibe repräsentatives elektrisches Signal
umgewandelt. Durch Vergleich des empfangenen Signals mit
einem Referenzsignal bestimmt man, ob die Scheibenwischer in
Gang gesetzt werden müssen oder nicht.
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In der Praxis weist eine solche Vorrichtung jedoch
einige Probleme auf.
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Ein Hauptproblem dieser Vorrichtung liegt darin, dass
diese Vorrichtung auf andere Phänomene als auf das einfache
Vorhandensein eines Wasserfilms an der Aussenoberfläche der
Windschutzscheibe empfindlich ist. Es ist nämlich
beispielsweise schwierig oder gar unmöglich, einen
Unterschied zwischen dem Vorhandensein einer Beschlagsschicht
auf der Innenoberf läche der Windschutzscheibe, - ein Fall, in
dem es unnötig ist, die Scheibenwischer zu betätigen -, und
dem Vorhandensein einer Schicht von gleicher Natur auf der
Aussenoberfläche der Windschutzscheibe, - ein Fall, in dem es
besonders angezeigt ist, die Scheibenwischer zu betätigen -,
zu machen. Diese Unmöglichkeit ist auf eine grosse
Ähnlichkeit der Ultraschallsignale zurückzuführen, die sich
in der Windschutzscheibe durch sukzessive Reflexion zwischen
den Innen- und Aussenoberflächen der Windschutzscheibe
ausbreiten. Ferner kann ein Schlag auf die Windschutzscheibe
oder ein absorbierendes Element, wie eine auf die
Windschutzscheibe gelegte Hand, die ausgesandten Signale
merklich verändern, so dass die Vorrichtung unfähig ist, ohne
einen Schaltkreis zur Verarbeitung des komplexen Signals auf
zuverlässige Art und Weise die Natur der Herkunft der
Veränderungen dieser Signale auszumachen, und dass sie oft in
der Praxis eine Betätigung der Scheibenwischer veranlasst,
wenn dies nicht erwünscht ist.
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Ein anderes Problem liegt darin, dass es schwierig ist,
mit einer solchen Vorrichtung auszumachen, ob es angebracht
ist, die Scheibenwischer im relativ häufigen Fall, in dem die
durch die Scheibenwischer gereinigte Zone "trocken" und die
nichtgereinigte Zone noch "feucht" ist, zu betätigen. Diese
Situation findet man beispielsweise vor, wenn nach Regen ein
in einer bestimmten Richtung fahrendes Fahrzeug ein in
entgegengesetzter Richtung fahrendes Fahrzeug kreuzt und sie
sich gegenseitig bespritzen.
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Eine Vorrichtung mit automatischer
Scheibenwischersteuerung mit einem im Innern des Fahrzeugs installiertem
Erfassungssystem, das den Merkmalen der Einleitung des
Anspruchs 1 entspricht, liegt im Dokument JP-A-59-192 651
vor. Diese Vorrichtung umfasst jedoch auch zwei
Ultraschallwandler. In dieser Vorrichtung gehören die beiden
Wandler zu einem Sensor, der gegen die Innenoberfläche der
Windschutzscheibe in der durch die Scheibenwischer
gereinigten Zone befestigt ist und der ein Gehäuse umfasst,
in dem sich die beiden Wandler befinden, die gegenüber der
Windschutzscheibe mit gleichem Abstand angeordnet sind, sowie
eine Abschirmplatte zwischen den beiden Wandlern, ein
vibrierendes Element, beispielsweise aus Kunstharz, zwischen
den Wandlern und der Windschutzscheibe, und Dämpfungsmittel,
die sich hinter den Wandlern befinden.
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Wenn die Vorrichtung in Betrieb ist, sendet einer der
Wandler ein auf treffendes Ultraschallsignal in Richtung der
Windschutzscheibe aus. Wenn die Windschutzscheibe trocken und
sauber ist, wird dieses Signal nur durch die Innenoberfläche
derselben und, mit einer gewissen Verzögerung, durch ihre
Aussenoberfläche reflektiert. Das Vorhandensein eines
Wassertropfens auf der Windschutzscheibe und vor dem Sensor
ruft hingegen eine zusätzliche Reflexion des auftreffenden
Signals an der Grenzfläche Wasser/Luft hervor und, da das
durch diese Grenzfläche reflektierte zusätzliche Signal die
Wandler vor dem durch die Aussenoberfläche der
Windschutzscheibe reflektiertem Signal erreicht, erfolgt die
Erfassung des Vorhandenseins eines Wassertropfens durch
Vergleichen des Zeitintervalls zwischen dem Empfang des
zusätzlichen Signals und dem Empfang des durch die Innenseite
der Windschutzscheibe reflektierten Signals mit einem
Schwellenwert, der kleiner ist als das Zeitintervall zwischen
den Empfängen der durch die Aussen- und Innenoberfläche
dieser letzteren reflektierten Signale.
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Eine solche Vorrichtung weist ebenfalls Probleme auf.
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Angesichts des Prinzips, gemäss welchem diese
Vorrichtung funktioniert, ist sie nämlich wegen den
mehrfachen Reflexionen, die an den Grenzflächen zwischen den
verschiedenen Schichten auftreten, ungeeignet für moderne
stratifizierte Sicherheitswindschutzscheiben.
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Ferner ist diese Vorrichtung vorgesehen, um praktisch
nur das Vorhandensein eines einzigen und grossen
Wassertropfens in der gegenüber den Wandlern liegenden Zone
der Windschutzscheibe zu erfassen. Wenn diese Zone nicht
genügend klein ist und wenn sich zahlreiche Tropfen
gleichzeitig darin befinden können, kann die Vorrichtung
wegen den Interferenzen zwischen den durch die Grenzflächen
Wasser-Luft der verschiedenen Tropfen reflektierten Signale
nicht mehr korrekt funktionieren, oder sie kann auch gar
nicht mehr funktionieren.
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Schliesslich benötigt diese Vorrichtung zwei Wandler,
wie denjenigen des Autorenzertifikats SU-833 463, sowie ein
vibrierendes Element zwischen den Wandlern und der
Windschutzscheibe, was sowohl ihre Kosten, ihr Gewicht als
auch ihre Komplexität erhöht.
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Die Erfindung hat also zum Hauptziel, die Nachteile des
obenerwähnten Standes der Technik zu beheben, indem sie eine
einfache und wenig kostspielige Reinigungsvorrichtung mit
automatischer Steuerung insbesondere für Kraftfahrzeuge
liefert, die zuverlässig funktionierb, ganz gleich, wie die
zu entfernenden Fremdkörpern beschaffen sind, und die keinen
Schaltkreis zur Verarbeitung des komplizierten Signais
erfordert.
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Zu diesem Zweck ist Gegenstand der Erfindung eine
Reinigungsvorrichtung mit automatischer Steuerung, bestimmt
zum Entfernen von Fremdkörpern, wie Wasser, von der
Oberfläche einer Scheibe mit einer Innenoberfläche und einer
Aussenoberfläche, welche Vorrichtung mindestens eine
vorbestimmte Zone auf der Aussenoberfläche dieser Scheibe
begrenzende Reinigungsmittel, Betätigungsmittel der
Reinigungsmittel, ein für das Vorhandensein von Fremdkörpern
auf der Aussenoberflache der Scheibe repräsentatives
elektrisches Erfassungssignal liefernde Ultraschall-
Erfassungsmittel und ein Steuersignal an die
Betätigungsmittel in Reaktion auf das elektrische Erfassungsignal
liefernde Steuermittel umfasst.
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Gemäss der Erfindung umfassen die Erfassungsmittel
einen einzigen Wandler, der mindestens ein sich in der Dicke
der Scheibe ausbreitendes auftreffendes Ultraschallsignal
aussenden und ein für das Vorhandensein von Fremdkörpern
repräsentatives reflektiertes Ultraschallsignal, das in dem
Wandler das elektrische Erfassungssignal erzeugt, empfangen
kann, und die Steuermittel umfassen Mittel für das Verstärken
dieses elektrischen Erfassungssignals, Vergleichsmittel für
das vergleichen des Wertes des verstärkten Erfassungssignals
mit einer Referenzschwelle in einem nach der Aussendung des
auftreffenden Ultraschallsignals mit einer bestimmten
Nacheilung offenen Zeitfenster, und Mittel für das Erzeugen
des Steuersignais der Betätigungsmittel in Reaktion auf das
von den Vergleichsmitteln gelieferte Signal.
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Ferner und ebenfalls gemass der Erfindung ist der
Wandler durch eine erste Seite gegen die Innenoberfläche der
Scheibe befestigt.
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Dank dieser Merkmale breiten sich die vom Wandler
ausgesandten Ultraschallsignale in der Dicke der Scheibe aus
und werden örtlich auf einer Oberfläche, die derjenigen des
Wandlers gleichwertig ist, reflektiert, so dass der Einfluss
der Störphänomene, wie derjenigen, die in Verbindung mit der
Beschreibung des Standes der Technik und insbesondere des
Autorenzertifikats SU 833 463 erwähnt sind, erheblich
vermindert wird, und dass man somit auf sichere Art und Weise
das Vorhandensein von Fremdkörpern auf der Aussenoberfläche
der Scheibe bestimmt.
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Ferner, wenn die Vorrichtung gemäss der Erfindung für
eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs verwendet wird,
kann sie leicht in einer neutralen Zone dieser letzteren
angeordnet werden, ohne das Blickfeld des Fahrers zu
vermindern, da sie nur ein einziges Element umfasst, das mit
der Windschutzscheibe in Kontakt ist.
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Gemäss einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist
der Wandler in der gereinigten Zone der Scheibe angeordnet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung, die als veranschaulichendes und nicht als
beschränkendes Beispiel in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben ist, in denen:
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- Figur 1 eine schematische teilweise Draufsicht eines
mit einer Reinigungsvorrichtung gemäss der Erfindung
ausgerüsteten Kraftfahrzeugs ist;
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- Figur 2 ein Teilschnitt der Erfassungseinheit der
Reinigungsvorrichtung gemäss der Erfindung ist; und
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- Figur 3 ein Blockschema ist, das die Verbindungen
zwischen den verschiedenen Elementen der
Reinigungsvorrichtung gemäss der Erfindung darstellt.
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung der
Reinigungsvorrichtung mit automatischer Steuerung gemäss der
Erfindung wird im Rahmen einer Anwendung für die
Scheibenwischersteuerung eines Kraftfahrzeugs gegeben.
Selbstverständlich ist diese Vorrichtung nicht auf diese
Anwendung beschränkt, und viele andere Anwendungen können vom
Fachmann in Betracht gezogen werden. Diese Erfindung kann
beispielsweise ebenfalls vorteilhaft auf dem Gebiet des
Wassersports verwendet werden. Es ist ebenfalls klar, dass
sich die Reinigungsvorrichtung nicht auf die
Scheibenwischersteuerung beschränkt und dass andere Systeme vom
Fachmann in Betracht gezogen werden können. Auf dem Gebiet
des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise die Steuerung von
Reinigungsvorrichtungen erwähnt werden, die thermische
Mittel, wie Widerstände, umfassen.
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Indem zunächst auf Figur 1 Bezug genommen wird, erkennt
man eine teilweise Draufsicht eines Kraftfahrzeugs, in
welchem die Reinigungsvorrichtung mit automatischer Steuerung
gemäss der Erfindung installiert worden ist.
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Das Kraftfahrzeug umfasst auf herkömmliche Art und
Weise eine die Windschutzscheibe bildende Scheibe 1, die eine
Aussenoberfläche 2 und eine Innenoberf läche 4 (Figur 2)
umfasst.
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Es ist festzuhalten, dass die dargestellte
Windschutzscheibe einschichtig ist, aber es ist auch klar,
dass sich eine solche Vorrichtung an mehrschichtige
Windschutzscheiben anpassen kann.
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Diese Windschutzscheibe 1 ist ferner einer
Reinigungsvorrichtung zugeordnet, die dazu bestimmt ist, das
Vorhandensein von Fremdkörpern, die sich auf der
Aussenoberfläche 2 der Windschutzscheibe ablagern können,
auszuschalten. Unter Fremdkörpern versteht man im
beschriebenen Beispiel jegliches Element, wie Wasser, Schnee,
Dreck usw..., das sich auf der Aussenoberfläche 2 befindet
und in das Blickfeld des Fahrers gelangen kann.
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Diese Reinigungsvorrichtung wird im wesentlichen von
einer Scheibenwischereinheit 6, von Erfassungsmitteln 8 für
die Fremdkörper und von einem elektronischen Steuer- und
Verarbeitungsschaltkreis 10 gebildet (Figur 2).
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Die Scheibenwischereinheit umfasst zwei Wischer 12, die
von einem Motor 14 mittels eines Gestänges 16 angetrieben
werden. Die Wischer 12 können sich auf der Aussenoberfläche 2
der Windschutzscheibe gemäss einer abwechselnden
Bogenkreisbewegung verschieben, wobei sie somit sowohl eine
vorbestimmte, durch gestrichelte Linien begrenzte Zone 18
definieren, als auch das minimale Blickfeld, das dem Fahrer
zur Verfügung stehen muss, darstellen. Diese konventionelle
und dem Fachmann wohl bekannte Anordnung wird nicht weiter
beschrieben.
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Die Erfassungsmittel 8, welche genauer in Verbindung
mit Figur 2 beschrieben werden, sind dazu bestimmt, ein für
das Vorhandensein von Fremdkörpern an der Aussenoberfläche
der Windschutzscheibe 2 repräsentatives Erfassungssignal
bereitzustellen. Gemäss der Erfindung sind diese Mittel 8 auf
der Innenseite 4 dieser letzteren befestigt und elektrisch an
den Schaltkreis 10 angeschlossen, der seinerseits einesteils
Versorgungsmitteln 20 angeschlossen ist, die in dem
beschriebenen Beispiel von der Batterie des Fahrzeugs
gebildet sind, und andernteils über einen Steuerschaltkreis
21 des Motors an den Motor 14, um ihn als Reaktion auf das
von den Mitteln 8 herrührende Erfassungssignal anzustellen
oder abzuschalten.
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Der Schaltkreis ist natürlich ebenfalls mit der Erde
verbunden, welche vorteilhafterweise aus der Karosserie des
Fahrzeugs gebildet sein kann.
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Die drei soeben beschriebenen elektrischen Verbindungen
werden jeweils durch die Leiter 22, 24 bzw. 26 realisiert,
welche auf der Innenoberfläche der Windschutzscheibe
aufgeklebt sind und sich ausgehend von den Erfassungsmitteln
zu den betreffenden Elementen hin beispielsweise auf der
Dichtung 28, die zur Befestigung der Windschutzscheibe auf
der Karosserie dient, erstrecken.
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In einer Ausführungsvariante können diese Leiter die
Form von metallischen Niederschlägen aufweisen, die während
der Herstellung der Windschutzscheibe ausgeführt werden.
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Unter näherer Bezugnahme auf Figur 2 erkennt man, dass
die Erfassungsmittel 8 gemäss der Erfindung einen
Ultraschallwandler 30 umfassen, der ein sich in der Dicke der
Windschutzscheibe 1 ausbreitendes auftreffendes
Ultraschallsignal aussenden und ein für das Vorhandensein der
Fremdkörper an der Aussenoberfläche 2 der Windschutzscheibe 1
repräsentatives reflektiertes Ultraschallsignal empfangen
kann, um ein Erfassungssignal zu erstellen, das dann an den
Steuerschaltkreis weitergeleitet und durch diesen letzteren
ausgenützt wird, um gegebenenfalls den Motor 14 anzustellen.
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Im beschriebenen Beispiel weist der Wandler 30 die
Konfiguration einer Tablette auf, die aus einer
piezoelektrischen Keramik, wie Bleititanat, hergestellt ist. Die
beiden gegenüberliegenden Seiten der Tablette sind je mit
einer Elektrode 32 bzw. 34 überdeckt. Diese beiden Elektroden
32, 34 können auf bekannte Art und Weise aus einem
Niederschlag einer dünnen Schicht aus Metall, wie Nickel oder
Silber, gebildet sein.
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Der Wandler 30 ist in einem Kunststoffgehäuse 36 mit
der Konfiguration eines Rohrabschnitts derart untergebracht
und befestigt, dass eine erste Seite 37 des Wandlers, die mit
seiner Elektrode versehen ist, etwa auf gleicher Höhe liegt
wie die äusserste Oberfläche des Gehäuses 36 oder leicht über
sie hinausragt, wobei sie eine erste Extremität 38 dieses
letzteren verschliesst.
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In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist der
Wandler 30 durch eine zweite Seite 40, die der ersten
gegenüberliegt, Dämpfungsmitteln 42 zugeordnet, die ebenfalls
im Gehäuse 36 untergebracht sind. Diese Dämpfungsmittel
ermöglichen, reflektierte Wellen zu dämpfen, um die Störungen
des Erfassungssignals zu limitieren und somit die
Verarbeitung dieses Signals durch den elektronischen
Schaltkreis zu erleichtern, dessen Komponenten nachstehend
näher im Detail in Verbindung mit Figur 3 beschrieben werden.
Diese Dämpfungsmittel umfassen hier metallische Partikel, die
in ein organisches Bindemittel eingebettet sind, welches die
Ultraschallwellen abschwächt. Vorzugsweise ist die Grösse der
metallischen Partikel 20 bis 50 mal kleiner als die
Wellenlänge der Ultraschallsignale, um die Welle zu
zerstreuen und somit eine wirksame Dämpfung auszuführen.
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Zum Beispiel Wolframpartikel, die eine Grösse von etwa
5 Mikrometern aufweisen und in einem Kunstharz, wie
Epoxydharz, eingebettet sind, haben beispielsweise ein
zufriedenstellendes Resultat gegeben.
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Die in der beschriebenen Ausführungsform verwendeten
Dämpfungsinittel 42 sind natürlich nicht unerlässlich für das
Funktionieren der Vorrichtung gemäss der Erfindung und können
in einer einfacheren Ausführungsvariante weggelassen werden.
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Im Kunststoffgehäuse 36 ist ebenfalls der elektrische
Steuer- und Verarbeitungsschaltkreis 10 untergebracht, der
von elektronischen Komponenten 44, wie integrierten
Schaltkreisen, gebildet wird, wovon zwei in der Figur auf
einer gedruckten Schaltplatte 46 montiert dargestellt worden
sind.
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Der elektronische Steuerschaltkreis 10 ist einerseits
durch Leiter 48, 50, welche sich im Innern des Gehäuses 36 in
den Dämpfungsmitteln 42 erstrecken, an die Elektroden 32, 34
und andererseits über die Steuerung 21 an den Motor 14 und
durch die Leiter 22, 24 und 26, die sich durch die Wandung 48
des Gehäuses hindurch erstrecken, und wovon nur ein einziger
in Figur 2 zu sehen ist, an die Batterie 20 angeschlossen.
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Ferner wird das Gehäuse 36 von einem Deckel 52
geschlossen, der beispielsweise mittels Schrauben an der
zweiten Extremität dieses letzteren befestigt ist. Dieser
Deckel 52 trägt ein Kugelgelenk 54, auf welchem vorteilhaft
eine Extremität eines Aufhängearins 56 eines Rückspiegels
befestigt ist.
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Wie dies klar aus Figur 2 hervorgeht, ist das Gehäuse
36 durch Klebung auf der Innenoberfläche 4 der
Windschutzscheibe 1 befestigt. Diese Befestigung ist mittels
einer Leimfohe 58 ausgeführt, die sich zwischen der
Oberfläche des Wandlers 30 und der Innenoberfläche der
Windschutzscheibe erstreckt.
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Diese Leimfolie 58 weist angesichts der Wellenlänge der
durch den Wandler 30 übertragenen Ultraschallsignale eine
sehr geringe Dicke auf.
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Auf diese Art und Weise vermeidet man bei der
Ausbreitung der Signale in der Windschutzscheibe
Störreflexionen der ausgesandten Signale an der Grenzfläche
Leim/Windschutzscheibeninnenoberfläche und eine allzu grosse
Absorption der Signale, so dass eine gute Kopplung zwischen
dem Wandler und der Innenoberfläche der Windschutzscheibe
sichergestellt ist.
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Mit einer Wellenlänge der ausgesandten Signale in der
Grössenordnung von einem Millimeter, liefert dazu eine Folie
mit einer Dicke von etwa einem Hundertstelmillimeter
zufriedenstellende Resultate.
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Um eine wirksame gleichförmige Übertragung und einen
wirksamen gleichförmigen Empfang der durch den Wandler
ausgesandten bzw. empfangenen Ultraschallsignale auszuführen,
achtet man darauf, dass keine Luftblase an den die
Ultraschallsignale übertragenden Grenzflächen und
insbesondere zwischen dem Wandler und der Innenoberfläche der
Scheibe vorhanden ist.
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Es ist ebenfalls festzuhalten, dass der verwendete Leim
stabile physikalische Merkmale innerhalb einer breiten
Temperaturskala aufweisen muss, die im beschriebenen Beispiel
den in der Regel auf dem Gebiet der Automobilindustrie
erforderten Extembedingungen entspricht und von - 40º bis +
100ºC reicht. Ein synthetischer Leim des Typs Epoxyd kann
vorteilhafterweise verwendet werden.
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Es ist ebenfalls festzuhalten, dass in der
beschriebenen Ausführungsform Erfassungsmittel
vorteilhafterweise in der vorbestimmten Zone 18, oder mit anderen
Worten in der durch die Scheibenwischer gereinigten Zone,
angeordnet sind. Eine solche Anordnung ermöglicht nämlich
insbesondere, ein wahrheitsgetreues Bild des
Windschutzscheibenzustands nach jedem Durchgang der
Scheibenwischer wiederzugeben, ohne dass im übrigen das
Blickfeld des Fahrers verkleinert wird, da die
Erfassungsmittel, wie dies weiter oben erwähnt worden ist,
einem Befestigungsfuss des Rückspiegels auf der
Windschutzscheibe zugeordnet sind.
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Unter Bezugnahme auf Figur 3 soll nun das Blockschema
des elektronischen Steuerschaltkreises der
Reinigungsvorrichtung gemäss der Erfindung beschrieben werden.
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Der elektronische Steuerschaltkreis 10 umfasst
einerseits eine Zeitschaltung 64, die Impulse I&sub1; von einer
Dauer, die zwischen 50 und 200 Nanosekunden liegt, abgibt.
Andererseits umfasst die Schaltung 64 einen Teiler, der
ermöglicht, die Wiederholfreouenz dieser Impulse 11 innerhalb
einer Skala, die von 1 bis 100 Impulse pro Sekunde reicht, zu
definieren.
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Diese Impulse I1 werden an einen Formschaltkreis 66
geliefert, der derart angeordnet ist, dass er Impulse I&sub2; mit
einer Amplitude von 10 Volt abgibt.
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Diese Impulse 12 erregen die Erfassungsmittel, welche
vom piezoelektrischen Wandler 30 gebildet sind, der als
Reaktion auf diese Impulse 12 auftreffende Ultraschallwellen
USi erzeugt, deren Frequenz zwischen 1 und 10 MHz liegt.
Diese Wellen breiten sich in der Dicke der Windschutzscheibe
aus und erfahren in Wirklichkeit eine erhebliche Anzahl von
Reflexionen zwischen der Innen- und Aussenseite der
Windschutzscheibe. Die reflektierten Ultraschallwellen USR
erzeugen im Wandler 30 ein für das Vorhandensein oder Fehlen
eines Fremdkörpers an der Aussenoberfläche der
Windschutzscheibe repräsentatives elektrisches Signal S&sub1;.
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Jedes so gebildete elektrische Signal S&sub1; wird einem
Verstärker 68 geliefert. Die erzeugten elektrischen Signale
liegen in der Grössenordnung von 5 Millivolt. Der Verstärkter
68 weist einen Verstärkungsfaktor von 40 Dezibel und einen
Durchlassbereich von 1 bis 10 MHz auf. Mit anderen Worten
wandelt er die durch den Wandler 30 erzeugten Signale S&sub1; mit
einem Wert von 5 Millivolt in Signale S&sub2; mit einem Wert von
500 Millivolt Spitze zu Spitze um.
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Diesbezüglich ist festzuhalten, dass dieser Verstärker
einen Eingangsschaltkreis umfasst, der ohne Schaden die am
Ausgang des Formschaltkreises 66 vorhandene Spannung ertragen
kann.
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Diese Signale S2 werden dann an den positiven Eingang
eines Komparators 70 geliefert, dessen negativer Eingang an
Mittel 72 angeschlossen ist, wodurch eine Vergleichsschwelle
5 definiert wird. Für spezifische Anwendungen können diese
Mittel natürlich regulierbar sein. Dieser Komparator 70 ist
ebenfalls über eine Verzögerungsschaltung 74 an den Ausgang
des Schaltkreises 64 angeschlossen. Diese Schaltung 74
ermöglicht es, den Vergleich in einem Zeitfenster
auszuführen. Mit anderen Worten ist dieses Fenster, das eine
Dauer in der Grössenordnung von einigen Mikrosekunden
aufweist, mit einer anpassbaren Nacheilung, die zwischen 2
und 30 Mikrosekunden liegt, nach jedem dem Formschaltkreis 66
geliefertem Impuls offen. Um diese Nacheilung auszuführen,
zählt die Schaltung 74 die Impulse der Zeitschaltung 64, die
auf den an die Schaltung 66 abgegebenen Impuls folgen. Diese
Nacheilung von 2 bis 30 Mikrosekunden ist einfach anpassbar,
indem beispielsweise gewisse Korrekturen der Schaltung 10
bestimmt werden, dass diese Nacheilung den Merkmalen der
Scheibe, auf welcher die Erfassungsmittel installiert sind,
angepasst werden kann.
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Der Komparator 70 liefert am Ausgang ein binäres Signal
Sc an einen Steuerschaltkreis 21, der den Motor 14 der
Scheibenwischer während einer bestimmten Zeit anstellt, wenn
das Vorhandensein eines Fremdkörpers an der Oberfläche der
Windschutzscheibe erfasst wird.
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Es ist ebenfalls festzuhalten, dass der
Steuerschaltkreis ein Steuersignal einer oder mehrerer
Vorrichtungen liefern kann, wie beispielsweise das
Steuersignal zum Schliessen des Verdecks. Die Gesamtheit
dieser Schaltung 10 wird in diesem besonderen Fall von der
Batterie des Fahrzeugs über einen Stabilisierkreis 78
versorgt, der eine stabilisierte Spannung von 10 Volt liefert
und permanent funktioniert, sobald die Zündung des Fahrzeugs
eingeschaltet ist.
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Die Vorrichtung gemäss der Erfindung funktioniert in
der soeben beschriebenen Anwendung für ein Kraftfahrzeug auf
folgende Art und Weise:
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Der Wandler 30 erzeugt regelmässig als Reaktion auf
durch die Schaltung 10 abgegebene elektrische Signale
auftreffende Ultraschallsignale, die sich in der Dicke der
Windschutzscheibe 1 ausbreiten und an der Aussenoberfläche 2
der Windschutzscheibe reflektiert werden. Die Intensität der
reflektierten Ultraschallsignale hängt vom Vorhandensein oder
Fehlen von Fremdkörpern, wie Wasser, an der Aussenoberfläche
der Windschutzscheibe ab. Die vom Wandler empfangenen
reflektierten ultraschallsignale werden dann durch diesen
letzteren in elektrische Signale umgewandelt und durch den
Komparator 70 in einem vorbestimmten Augenblick mit einer
Referenzschwelle verglichen. Das Vergleichsresultat
veranlasst dann die Anweisung des Anstellens oder Abschaltens
des Motors.