Themen:
- Allgemeines
- Teile des Scheibenwischermotors
- Schließen Sie den Wischermotor an
- Scheibenwischermotor plus geschaltet
- Von der Theorie zum Herstellerschema
- Wischermotor mit zwei Geschwindigkeiten
- LIN-Bus-gesteuerter Wischermotor
Gesamt:
Der Heckwischermotor ist in der Heckklappe des Autos montiert. In der Scheibe oder im Blech der Heckklappe befindet sich ein Loch, durch das die Welle des Wischermotors ragt. Auf dieser Achse ist der Wischerarm mit dem Wischerblatt montiert. Offensichtlich kann die Achse keine vollen Umdrehungen machen, da dann nicht nur die Heckscheibe, sondern auch der Rest der Heckklappe oder Heckstoßstange vom Scheibenwischerblatt sauber gewischt wird. Deshalb gibt es im Motor einen Mechanismus, der dafür sorgt, dass sich die Welle um bis zu 180 Grad bewegen kann.
Der Heckwischermotor hat immer eine Geschwindigkeit. Der Scheibenwischerschalter kann ein- und ausgeschaltet werden und es gibt normalerweise eine Pause; Nach dem Einschalten wird der Motor alle paar Sekunden angesteuert.
Der Scheibenwischer kehrt nach dem Ausschalten immer in seine Ausgangsposition zurück. Wäre dies nicht der Fall, würde der Wischerarm auf halber Höhe der Scheibe anhalten, wenn der Schalter auf „Aus“ gestellt wird. Die Spannungsversorgung des Motors wird nicht unterbrochen, sondern bleibt eingeschaltet, bis der Nullpunkt erreicht ist.
Teile des Scheibenwischermotors:
Damit sich der Scheibenwischerarm wieder in seine Ausgangsposition bewegen kann, enthält er innen eine Kontaktplatte mit Schleifkontakten. Die folgenden Bilder erklären die Funktionsweise des Wischermotors.
Die Rückplatte des Scheibenwischermotors wurde entfernt. Der rote Pfeil zeigt an, wo sich die runde Nocke des Mechanismus in der Rückplatte hin und her bewegt. Der Mechanismus sorgt dafür, dass die Drehbewegung des gelben Kunststoffzahnrads in eine Hin- und Herbewegung der Abtriebswelle umgewandelt wird. Die Abtriebswelle steht in der Abbildung aufrecht. Auf dieser Achse ist der Scheibenwischerarm montiert.
Das Bild rechts zeigt den aufgeschnittenen Wischermotor mit Schneckengetriebe und Kunststoffgetriebe. Hier wurde der Mechanismus zerlegt.
Der folgende Text bezieht sich auf das Bild unten. Das gelbe Plastikzahnrad wird nun umgedreht. Hier sind deutlich die Kerben und Aussparungen der leitfähigen Kontaktscheibe zu erkennen. Rot, Blau und Grün zeigen an, an welcher Position die Schleifkontakte die Kontaktscheibe berühren.
Um Aufschluss darüber zu geben, an welchen Stellen die Schleifkontakte die leitfähige Kontaktplatte berühren, sind diese in den Farben Rot, Blau und Grün gekennzeichnet. Nachfolgend erfahren Sie, wozu die Schleifkontakte dienen:
Rot: Bei eingeschalteter Zündung werden immer 12 Volt angezeigt.
Blau: Dieser Schleifkontakt ist für die Nullposition verantwortlich.
Grün: Das ist die Masse. Daran ist in der Nullstellung der Motor angeschlossen.
Die drei Schleifkontakte „schleifen“ bei laufendem Motor über die goldfarbene Kontaktplatte. In der Kontaktplatte sind eine Kerbe und eine Aussparung angebracht. Die Schleifkontakte berühren daher nie alle gleichzeitig die Kontaktscheibe. Der mittlere (blau markiert) ist für die Bewegung in die Nullposition verantwortlich. Die Kontaktplatte ist leitfähig; Befindet sich der Motor noch nicht in der Ausgangsposition, werden der innere (rot) und der mittlere (blau) Schleifkontakt miteinander verbunden. Über die Kontaktplatte wird die Spannung vom roten zum blauen Kontakt übertragen. Dadurch kann der Motor weiterlaufen, bis der rote Schleifkontakt die Kerbe erreicht. In diesem Moment kann es keine Spannung mehr an das blaue übertragen. Die Steuerung des Motors wurde gestoppt.
Gleichzeitig kontaktiert der äußere Schleifkontakt über die Aussparung (grün markiert) über die Kontaktplatte den blauen Schleifkontakt. Der grüne Schleifkontakt ist mit der Masse des Fahrzeugs verbunden. Dieser Schleifkontakt fungiert als eine Art Bremse. Dadurch kommt der Scheibenwischermotor zum Stillstand. Die Masse wird über Grün an Blau weitergegeben. Der Motor wird beidseitig gegen Masse kurzgeschlossen und bleibt daher in der Nullstellung.
Wischermotor anschließen:
Um die Verkabelung des Scheibenwischermotors anzuschließen, muss unter anderem die Funktion der Kontaktplatte und der Schleifkontakte untersucht werden. Erst wenn Sie wissen, an welchen Stellen Spannungen anliegen, können Sie mit der Messung und dem Anschluss der Verkabelung fortfahren.
Der Kabelbaum in der Heckklappe für den Heckwischermotor besteht oft aus drei oder vier Leitungen. An diesen Leitungen müssen eine konstante Spannung, eine geschaltete Spannung und eine Masse gemessen werden. Der verbleibende Draht, an dem nichts gemessen wird, führt häufig Versorgungsspannung (bei einem mit Masse verbundenen Motor) oder Plus (bei einem mit Plus geschalteten Motor), wenn sich der Motor in der Ruhestellung befindet. Eine Messung an dieser Leitung kann nur durchgeführt werden, wenn alle Leitungen angeschlossen sind und sich der Wischermotor in der Startposition befindet. In allen anderen Fällen wird nichts gemessen.
Es gibt Scheibenwischermotoren mit Plus- und Masseanschluss. Das bedeutet, dass sich der Schalter auf der Plus- oder Masseseite des Elektromotors befindet. Dies ist vor der Messung sehr wichtig zu wissen. In den folgenden Kapiteln wird jeder Schritt im Detail beschrieben. Achten Sie unbedingt auf die Unterschiede zwischen der Plus- und der Ground-Variante!
Scheibenwischermotor positiv:
Anhand der Diagramme lässt sich auch ermitteln, wie dies beispielsweise mit dem berüchtigten Teil der praktischen Prüfung zusammenhängen soll. Unten finden Sie ein Diagramm mit einer Legende des Plus-geschalteten Heckwischermotors. Der Wischermotor wird gestoppt und der Schalter „0“ geschlossen.
Der Elektromotor (7) erhält nur bei konstanter Drehzahl Batteriegleichspannung. In diesem Fall ist Schalter 1 geschlossen und Schalter 0 geöffnet. Der Elektromotor (7) treibt das Schneckenrad (6) an, das wiederum das Zahnrad (4) dreht. Die graue leitfähige Kontaktscheibe ist am Kunststoffzahnrad befestigt und dreht sich daher mit. Bei ausgeschaltetem Scheibenwischerschalter sorgen die Kontaktscheibe (5) und die Schleifkontakte A, B und C (2) dafür, dass der Motor in der richtigen Position zum Stillstand kommt. Dies wird im Folgenden erläutert.
Scheibenwischermotor eingeschaltet:
In dieser Situation ist der Wischermotor eingeschaltet. Die Versorgungsspannung wird über die rote Plusleitung zugeführt. Schalter 1 ist geschlossen und versorgt den Motor mit einer konstanten Versorgungsspannung. Die andere Seite des Motors ist mit Masse verbunden, sodass der Motor mit konstanter Geschwindigkeit dreht. Das Schneckenrad wird vom Scheibenwischermotor angetrieben und dreht sich daher. Dies hat in diesem Fall keinen Einfluss auf die Spannungsversorgung des Motors.
Schalter in Aus-Stellung, Scheibenwischer bewegt sich noch:
Im Bild unten ist der Scheibenwischerschalter auf „Aus“ gestellt. Das bedeutet, dass Schalter 1 geöffnet und Schalter 0 (aus der Nullstellung) geschlossen ist. In diesem Moment fließt ein Strom über Schleifkontakt A, über die graue Kontaktplatte zum Schleifkontakt B. Der Strom fließt dann vom Schleifkontakt B, über Schalter 0 zum Wischermotor. Da das Getriebe über das Schneckengetriebe vom Wischermotor angetrieben wird, dreht sich auch die Kontaktplatte. Bis die Kerben der Kontaktplatte wieder nach oben zeigen, läuft der Motor weiter.
Schalter in Aus-Position; Scheibenwischer stoppt:
Das Zahnrad dreht sich weiter, bis die Kerben der Kontaktplatte oben sind. Dadurch wird der Kontakt zwischen den Schleifkontakten A und B unterbrochen. Der Wischerkontakt A ist durch das (gelbe) Kunststoffzahnrad isoliert, sodass kein Strom mehr zum Schleifkontakt B fließen kann. Es fließt somit kein Strom mehr zum Wischermotor. Wenn die Kontaktplatte weit genug gedreht wurde, kontaktiert der Schleifkontakt C auch den kleinen leitenden Teil der Kontaktplatte. In diesem Moment sind die Schleifkontakte B und C miteinander verbunden. Da C immer mit Erde verbunden ist, hat nun auch B über die Kontaktplatte Kontakt zur Erde. Der Scheibenwischermotor ist derzeit auf beiden Seiten mit Masse verbunden, so dass er sofort zum Stillstand kommt. Das funktioniert also tatsächlich als eine Art Bremse. Dadurch stoppt der Wischermotor immer an der gleichen Stelle.
Animation:
Diese Animation zeigt deutlich die unterschiedlichen Positionen des Schalters und der Kontaktplatte. Hier ist eine kurze Zusammenfassung der oben gegebenen Erklärung.
- ausgeschaltet: Der Schalter steht in der Nullstellung und der Elektromotor ist mit Plus und Masse kurzgeschlossen.
- eingeschaltet, konstante Geschwindigkeit: Der Schalter steht auf Position 1 und die Kontaktplatte macht zwei Umdrehungen im Uhrzeigersinn. In dieser Position wird die Kontaktplatte nicht verwendet.
- Schalterstellung 0, dreht sich in Nullstellung: Die Kontaktscheibe versorgt den Motor mit Strom, bis die Rasten die Schleifkontakte erreicht haben.
- AB (plus unterbrochen), BC stellen Kontakt her. Dies hat eine bremsende Wirkung auf den Motor, der dann nahezu augenblicklich zum Stillstand kommt.
Wenn beispielsweise während einer praktischen Prüfung Kabel angeschlossen werden müssen, müssen die richtigen Schalterpositionen gefunden werden. Anhand des Schaltplans des Wischermotors können Sie ablesen, welcher Pin im Stecker für die Stromversorgung, Masse oder die Nullstellung zuständig ist. Durch Messen im Kabelbaum des Autos, an welchem Kabel 12 Volt anliegen, kann es bereits angeschlossen werden. Durch eine Widerstandsmessung lässt sich feststellen, welcher Anschluss die Masse ist. Das Ohmmeter zeigt an diesem Anschluss einen Widerstandswert von weniger als 1 Ohm an. Das Minuskabel muss natürlich an einem guten Massepunkt an der Karosserie befestigt werden. Indem Sie den Schalter dann in mehrere Positionen bewegen, können Sie herausfinden, welcher Draht zu welcher Position des Schalters gehört. Anhand des Diagramms kann dann bestimmt werden, welche Drähte miteinander verbunden werden sollen.
Von der Theorie zum Herstellerschema:
Die Theorie des Heckwischermotors wurde im vorherigen Abschnitt besprochen. Die Diagramme zeigen deutlich, wie die Kontaktplatte im Schnittwischermotor dafür sorgt, dass der Motor Spannung erhält, um in die Ausgangsposition zurückzudrehen. In diesem Abschnitt wird erläutert, wie dieses Diagramm in ein Herstellerdiagramm übersetzt werden kann.
Unten Elektrischer Schaltplan basiert auf dem Heckwischermotor eines Hyundai Getz. Die Kabelfarben (blau, braun, weiß und schwarz) entsprechen den Farben des Autos.
Die Nummern 1 bis 4 im Diagramm rechts und unten zeigen die Pins des Steckers, der den Scheibenwischermotor mit dem Kabelbaum des Fahrzeugs verbindet. Die Nummern und Aderfarben in beiden Diagrammen stimmen überein. Das folgende Diagramm wurde von HGS-data.com abgerufen. Der Heckwischermotor hat den Komponentencode: M51.
In beiden Diagrammen sieht man, dass die blaue Ader (Pin 1 im Stecker) die ständige Plusleitung der Sicherung ist. Der braune Draht (Pin 2) ist für die Rückkehr in die Nullposition zuständig. Die folgende Abbildung zeigt die Kontaktplatte als mechanischen Schalter. Die geschaltete Plusleitung vom Schalter wird mit der weißen Leitung (Pin 3) verbunden. Das schwarze Kabel ist das Erdungskabel (Pin 4) und ist mit einem Erdungspunkt am Gehäuse (G55) verbunden.
In der Ruhestellung ist der Elektromotor gegen Masse kurzgeschlossen; Die weißen und braunen Adern sind über die Kontaktscheibe miteinander verbunden.
Zweistufiger Wischermotor:
Bisher wurde nur der einstufige Wischermotor diskutiert. Dies ist für die Heckscheibe geeignet. Der Scheibenwischermotor kann häufig mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten laufen, nämlich der normalen Geschwindigkeit, die sowohl für intermittierendes (erste Position des Schalters) als auch für kontinuierliches Wischen (zweite Position) verwendet wird, und der hohen Geschwindigkeit (dritte Position). Zwischen der zweiten und dritten Stellung des Scheibenwischerschalters, mit der sich der Elektromotor dreht, besteht daher ein Geschwindigkeitsunterschied. Dies wird durch den Einsatz mehrerer Kohlebürsten erreicht. Der einstufige Wischermotor verfügt über zwei Kohlebürsten, der zweistufige Wischermotor über drei. Die Abbildung rechts zeigt die Symbole eines ein- und zweistufigen Wischermotors.
Bei höherer Drehzahl werden weniger Ankerwicklungen eingeschaltet. Die durch die Drehung des Ankers erzeugte Gegenspannung ist nun kleiner. Da weniger Gegenspannung erzeugt wird, läuft der Anker und letztlich der gesamte Elektromotor mit einer höheren Drehzahl.
Das Schema des Zwei-Geschwindigkeits-Wischermotors ist dem oben besprochenen sehr ähnlich. Hier wird der Scheibenwischermotor wieder eingeschaltet.
Es sind nun drei Stellungen des Schalters sichtbar.
– Position 1: niedrige Geschwindigkeit, konstante Rotation.
– Position 2: hohe Geschwindigkeit, konstante Rotation.
– Position 0: ausschalten, zurück in die Ausgangsposition (Nullposition) drehen.
Im Diagramm rechts ist die erste Position aktiviert. Dies ist die niedrige Geschwindigkeit.
Hier ist Modus 2 aktiviert. Jetzt bekommt der Motor über eine weitere Kohlebürste das Plus. Im Elektromotor liegt jetzt eine geringere Gegenspannung an, wodurch die Drehzahl höher ist als bei Anschluss der anderen Kohlebürste.
In diesem Zeitplan ist Position 0 ausgewählt. Der Motor wird ausgeschaltet, kehrt aber zunächst in die Ausgangsposition zurück. Die Kontaktplatte verbindet die Schleifkontakte A und B, so dass der Wischermotor weiterhin Versorgungsspannung hat. Bei einer weiteren Drehung der Kontaktplatte um 180 Grad wird der Kontakt zwischen den Schleifkontakten A und B unterbrochen und die Versorgungsspannung fällt aus.
Die Bedienung der Kontaktplatte und Schleifkontakte ist die gleiche wie beim 1-Gang-Wischermotor.
In dieser Situation wurde die Kontaktplatte erneut gedreht, so dass nun die Schleifkontakte B und C miteinander in Kontakt kommen. Der Motor ist nun beidseitig geerdet. Der Wischermotor bleibt in dieser Position, bis er wieder eingeschaltet wird.
LIN-Bus gesteuerter Wischermotor:
Die zuvor genannten Systeme verwenden Spannungssteuerungen vom Scheibenwischerschalter. Moderne Autos nutzen zunehmend die Steuerung per LIN-Bus. Das Steuergerät steuert den Scheibenwischermotor. Mehrere Eingänge, sowohl vom Schalter (S) als auch vom Regen-/Lichtsensor (RLS), liefern ein Signal an die ECU, um den Scheibenwischermotor (RWM) einzuschalten, mit einer anderen Geschwindigkeit zu wischen oder auszuschalten.
Das Diagramm zeigt die Komponenten, die den Scheibenwischermotor steuern.
Der Schalter (S) ist über die drei grünen Kabel mit der ECU verbunden. Über diese Leitungen wird die Stellung des Schalters übertragen.
Der Switch hat daher keine direkte Verbindung zum RWM, wie es bei der herkömmlichen Steuerung der Fall war. Das RLS erhält seinen Strom vom Steuergerät (12 Volt), erhält über einen Massepunkt seine Masse und überträgt sein Signal über die LIN-Bus-Leitung an die anderen angeschlossenen Komponenten. Der RWM wird durch ein Signal auf dem LIN-Bus gesteuert. Das Steuergerät im RWM (erkennbar am Transistorzeichen) sorgt für die eigentliche Steuerung des Elektromotors.
Beim herkömmlichen Scheibenwischermotor war es die Position der leitenden Kontaktplatte, die die Bewegung in die Nullposition bewirkte. Bei einem LIN-Bus gesteuerten Wischermotor wurde diese Kontaktplatte durch eine Positionsscheibe und Hall-Sensoren ersetzt. Die Position der Positionsscheibe hängt von der Position des Kunststoffgetriebes und damit von der Position des Wischerarms ab. Die Positionsscheibe ist in mehrere Nord- und Südpole unterteilt (N für Nord und S für Süd). Da jeder Nord- und Südpol auf der Positionsscheibe eine unterschiedliche Größe hat, kann die Steuereinheit im RWM mithilfe der Hall-Sensoren die genaue Position des Zahnrads ermitteln. Wenn das RLS bzw. der Schalter die Ansteuerung des Scheibenwischermotors beendet, steuert das Steuergerät im RWM den Elektromotor, bis die Positionsscheibe die „Nullposition“ erreicht hat.
Vorteile dieser Steuerung sind:
- Durch die PWM-Steuerung ist es möglich, unterschiedliche Geschwindigkeiten zu fahren.
- Die Drehrichtung des Elektromotors ist umkehrbar; Beim Drehen im Uhrzeigersinn bewegen sich die Wischerarme nach oben, beim Drehen gegen den Uhrzeigersinn bewegen sich die Wischerarme nach unten. Dies ermöglicht einen kleineren Einbauraum für die Scheibenwischermechanik.
- Die Nullposition kann variieren; Wenn man die Wischerblätter manchmal nur ein wenig nach oben bewegt, neigt sich das Gummi des Wischerblatts in die andere Richtung. Das Scheibenwischerblatt nimmt nicht immer die gleiche Position auf der Windschutzscheibe ein. Dies hat einen positiven Einfluss auf die Lebensdauer des Wischerblatts.
Das LIN-Bus-Signal kann mit einem Oszilloskop gemessen werden. Das gezeigte Oszilloskopbild zeigt die Kommunikation zwischen dem Steuergerät (dem Master) und dem Regen-/Lichtsensor und dem Wischermotor (den Slaves).
Auf der seite LIN-Bus Es wird der Aufbau einer LIN-Bus-Nachricht beschrieben. Außerdem wird die Kommunikation der Scheibenwischeranlage ausführlich beschrieben und erläutert, wie Fehler im LIN-Bus-Signal erkannt werden können.
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