CN102574502A - 玻璃雨刷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的玻璃雨刷装置，具有雨刷电动机和至少一个雨刷轴承，在所述至少一个雨刷轴承中支承雨刷轴，该雨刷轴为了操纵与雨刷轴连接的雨刷臂可以利用所述雨刷电动机驱动，其中该雨刷轴承具有用于接纳管状的承载件（1）的轴承销（4），该轴承销利用压皱固定在管状的承载件（1）上，其特征在于，所述轴承销（4）具有外轮廓（5），该外轮廓已经在加工压皱之前至少在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件（1）的内轮廓（3）对应一致地构成，本发明还涉及一种制造玻璃雨刷装置的方法。

Description

玻璃雨刷装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的玻璃雨刷装置，具有雨刷电动机和至少一个雨刷轴承，在所述至少一个雨刷轴承中支承雨刷轴，该雨刷轴为了操纵与雨刷轴连接的雨刷臂可以利用所述雨刷电动机驱动，其中该雨刷轴承具有用于接纳管状的承载件的轴承销，该轴承销利用压皱固定在管状的承载件上，本发明还涉及一种用于制造玻璃雨刷装置的方法。
背景技术
通常已知这种玻璃雨刷装置。在压皱过程期间使相互间要固定的零部件处于非常大的变形力下，用于在轴承销与管状的承载件之间产生形状锁合的连接。在此除了管状的承载件以外，轴承销的材料部位也塑性变形，用于在管状的承载件与轴承销之间实现相应的形状锁合的连接。但是这可能导致，轴承销的材料正好在连接副的压皱部位中处于非常大的应力下，这可能对材料结构产生不利影响直到材料疲劳。
为了减小在压皱时为了保证在轴承销与管状的承载件之间的形状锁合的连接所要施加的力，在现有技术中建议，例如在轴承销的两个相互对置的侧面部位上，在与要插到轴承销上的且要固定的管状的承载件的交叠部位中构成压皱凹，其几何尺寸基本相当于压皱工具的尺寸。在插上管状的承载件以后操纵压皱工具，由此使管状的承载件的部分区段运动到轴承销中的压皱凹中并且为了固定在轴承销上而塑性变形。为此使管状的承载件、例如钢管从外面通过压皱工具、尤其通过其压皱冲头这样变形，使它通过这种深拉运动到压皱凹中并且与在轴承销中的压皱凹形成形状锁合的连接。
这种方法的缺陷是，由于管状的承载件的塑性变形正好在压皱凹的边缘部位在轴承销中产生非常大的轴承销材料负荷。这导致应力峰值，它可能导致在各工件中的固有应力或者甚至导致轴承销剧烈负荷材料的疲劳并且甚至可能导致压皱凹边缘部位的断裂。此外需要压皱工具准确地对准压皱凹。但是这是非常困难的，因为在轴承销上构成的压皱凹在轴承销和管状的承载件的装配状态从外面看不到。
因为管状的承载件的材料通常是钢并因此需要比安装在其上的、通常由铝、锌或塑料制成的轴承销材料更大的变形力，在压皱过程期间在轴承销变形时有可能测量不到明显的力增加。因此难以实现根据不同材料特性的力控压皱，由此对于压皱过程只能使用纯行程控制，这进一步增加了尤其在太大的压皱力时加入应力峰值到轴承销中的风险。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种玻璃雨刷装置和一种连接方法，它们也以减小的力加入和简单的操作提供轴承销与管状的承载件之间的可靠的形状锁合的连接，并且减小或尽可能避免在连接副中的应力峰值。
这个目的按照本发明由此得以实现，即所述轴承销具有外轮廓，所述外轮廓至少在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件的内轮廓对应一致地构成。
换言之，相应于管状的承载件的内轮廓得到轴承销的外轮廓结构，该内轮廓在压皱后由于由此引起的管状的承载件的变形而产生，于是得到这样控制压皱过程的可能性，即管状的承载件在压皱期间尽管塑性变形，但是同时轴承销只是不损坏材料地弹性变形。因此可以减小压皱边缘部位上的应力峰值或者甚至完全排除并且明显减少轴承销材料断裂或材料疲劳的风险。
为了变形所需的施加在压皱工具上的力也可以明显减小，这导致高得多的过程精度。甚至能够，从压皱过程的纯行程控制转换到力控制，因为几乎只需对于管状的承载件变形施加确定的力，用于实现管状的承载件与轴承销之间的可靠的连接。
所述轴承销的强制变形可以减小到最小并由此减小在压皱期间损伤轴承销的危险，其措施是使轴承销的外轮廓越过管状的承载件的压皱部位匹配于管状的承载件在压皱后的“自然”内部弯曲形状。
因此在本发明的实施例中，所述轴承销的外轮廓沿着其整个外周面在压皱部位中与管状的承载件的内轮廓对应一致地构成。由此也能够以大的公差实现管状的承载件在雨刷轴承上的装配。无需使压皱工具准确地定位并且使连接副相互对准，因为所述轴承销的外轮廓在其整个延展尺度上适合于在压皱后接纳管状的承载件的内轮廓，而不会在这个部位中产生应力峰值。
所述轴承销的外轮廓可以这样构成，使管状的承载件的内轮廓与轴承销的外轮廓之间的面接触只在压皱时形成的压皱基底的部位中构成，并且所述管状的承载件在其余部位中与轴承销相距地设置。其优点是，在轴承销的整个部位上在压皱部位以外由管状的承载件不再施加应力，或者在轴承销上不再加入应力。
为了改善轴承销沿着和横向于其轴向延展尺度的弯曲强度，所述轴承销的外轮廓沿着和/或横向于轴承销的轴向延展尺度具有筋肋，所述筋肋尤其这样设置，使在轴承销的水平延展尺度中的弯曲强度大于在垂直延展尺度中的弯曲强度。
本发明的一种实施例规定，所述轴承销尤其在由于与管状的承载件的内轮廓连接而引起的、较大应力的部位中配有至少一个尤其凹槽形式的卸载空隙。
在此可以这样构成所述卸载空隙或凹槽，使得在通过压皱引起的变形部位中、尤其在最大变形的部位中产生倒切结构。可以这样选择倒切结构，使得轴承销在管状的承载件的变形部位的边缘部位中构成一种牺牲几何形状，它在太大的压皱力时由于超过公差运动到凹槽或卸载空隙中。由此实现对于压皱过程加大的公差范围。从确定的点起，尽管继续增加的压皱力也能够引起零件几何形状略微的变化，这使得能够特别灵活地设计压皱过程。
在本发明的一种实施例中，所述轴承销具有骨头形或蝶形的横截面。这种形状选择提供特别好的轴承销形状稳定性并且引起良好的应力分布并由此也引起在较大的压皱力时在轴承销中的应力平衡。如果执行分步压皱，可以注意到，管状的承载件逐步变得更多角和更多边。由此管状的承载件的侧沿在压皱部位中越陡斜，管状的承载件与轴承销之间的接触角α变得越小。如果接触角接近90°，则由扭矩施加在轴承销上的法向力越小。换言之，轴承销的侧沿相对于管状的承载件选择得越陡斜，就可以越好地承受力和转矩。这个关系在已经选择的轴承销的骨头形或蝶形结构中得到特别好的实现。
为了保证管状的承载件与轴承销之间的连接，在本发明的一个实施例中，所述轴承销具有径向延伸的圆柱形孔。在管状的承载件在轴承销上装配并压皱以后，在这个孔中可以例如***螺栓，它使管状的承载件与轴承销联锁在这个位置。为此在管状的承载件中构成与其对应构成的开口。也可以选择，在将管状的承载件装配在轴承销上以后，使螺栓穿过相互连接的零部件。
另一使雨刷轴承与管状的承载件之间的连接稳定并尽可能无错误地实现装配的方案规定，在所述雨刷轴承上构成与轴承销同轴布置的环形元件，用于使管状的承载件为了其位置的稳定插到轴承销上并且接纳在环形元件中。通过这个环形元件准确地定义管状的承载件在轴承销或雨刷轴承上的最终位置，因为环形元件的底部可以是管状的承载件在雨刷轴承上的止挡面。
为了制造按照本发明的用于汽车的玻璃雨刷装置，该玻璃雨刷装置具有雨刷电动机和至少一个雨刷轴承，在所述至少一个雨刷轴承中支承雨刷轴，该雨刷轴为了操纵与雨刷轴连接的雨刷臂利用所述雨刷电动机驱动，其中所述雨刷轴承具有用于接纳管状的承载件的轴承销，该轴承销利用压皱固定在管状的承载件上，在此规定下面的步骤用于在管状的承载件与轴承销之间建立应力优化的连接：
-通过一个或多个压皱工具压皱管状的承载件，
-确定管状的承载件的通过压皱建立的内轮廓，
-以压皱后的管状的承载件的内轮廓为基础，计算轴承销的应力优化的外轮廓，
-这样加工轴承销，使该轴承销具有外轮廓，所述外轮廓至少在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件的内轮廓对应一致地构成，
-将管状的承载件插到轴承销上，
-压皱管状的承载件。
所述压皱栓以及管状的承载件的材料负荷可以保持尽可能地小并由此进一步提高雨刷轴承的使用寿命，其措施是这样选择通过压皱工具作用于两个零件之间的连接部位上的力，使管状的承载件在压皱期间的塑性变形导致轴承销材料的弹性变形。由此保证，在管状的承载件与轴承销之间建立可靠的形状锁合的连接，同时使作用于连接副上的力最小。
为了避免应力峰值，还可以在按照本发明方法的实施例中在较大应力的部位中加工至少一个卸载空隙，这种较大应力可能在轴承销的外轮廓上尤其在与管状的承载件的内轮廓的面接触部位中产生。
为了也能对于不同布置形式的压皱凹，例如对于固定右雨刷轴承或左雨刷轴承，尽可能灵活地使用压皱工具，在一个实施例中可以使用两个可以独立调整的压皱工具。通过至少两个可以独立调整的压皱工具进行的压皱，匹配于雨刷轴承的负荷方向的压皱。
附图说明
关于本发明的其它有利的扩展结构请参阅从属权利要求以及附图，在下面详细解释它们。附图中：
图1以示意横截面图示出管状的承载件与压皱工具，具有四个压皱冲头，
图2示出压皱后的按照图1的管状的承载件，
图3示出压皱前的轴承销示意图，它插在管状的承载件中，
图4示出备选的轴承销实施例，具有骨头形和蝶形的横截面，
图5示出压皱后的轴承销连同管状的承载件，
图6示出在压皱前另一按照本发明的在管状的承载件中的轴承销。
具体实施方式
图1以示意横截面图示出未详细示出的用于汽车的玻璃雨刷装置的管状的承载件1。
在管状的承载件1上设置压皱工具，它包括四个压皱冲头2。这样布置压皱冲头2，使回弹量匹配于通过压皱引起的管状的承载件1的圆形横截面的变形，即，使回弹量δ和变形最小化。
所述管状的承载件1在其初始形状上具有圆形横截面，其具有内轮廓3，它通过在压皱冲头2上施加力F压皱局部变形，由此使它在压皱过程以后呈现如图2所示的形状。按照现有技术在按照图1和2的管状的承载件1中安装轴承销，其横截面基本圆形地构成并且其外轮廓基本跟随管状的承载件1的内轮廓3。
通过压皱栓2的变形力在现有技术中在轴承销材料中产生大的应力，因为轴承销材料相应于管状的承载件的内轮廓的变形塑性变形。为了避免这一点，按照本发明如图3所示将轴承销2在压皱过程之前插在管状的承载件1中。轴承销2的外轮廓4这样构成，使它在已经压皱的状态下与管状的承载件1的内轮廓3对应一致地构成。
所述轴承销2的外轮廓4的结构相应于管状的承载件1的压皱的内轮廓3已经在压皱前提供了这样的可能性，即能够这样控制压皱过程，使管状的承载件1在压皱期间尽管塑性变形，但是同时轴承销2在变形期间只经受不损坏材料的弹性变形。由此不仅在管状的承载件1中而且在轴承销2中减小或者甚至完全排除在压皱边缘部位中的应力峰值，并且明显减小轴承销2材料断裂或材料疲劳的风险。
通过具有骨头形或蝶形横截面的轴承销4实现特别良好的轴承销形状稳定性。它也在较大的压皱力时负责在轴承销4内部产生良好应力分布。图4示出具有这种骨头形或蝶形横截面的轴承销2的实施例。通过在轴承销4中加工凹槽6形式的卸载空隙实现骨头形或蝶形横截面。通过在轴承销4中设有凹槽6，保持在压皱时管状的承载件1的内轮廓3的变形的弹性分量，即，管状的承载件1的内部管状几何形状3也在压皱期间和压皱以后在压皱连接部位以外或在压皱时通过管状的承载件1的内轮廓3所形成的压皱基底以外不接触轴承销4。这导致没有不必要的应力加入到轴承销4的外轮廓5上并由此在压皱期间加入到轴承销材料上。通过凹槽6，在这个实施例中，在轴承销4的几何形状内部实现一种倒切结构。在这里这样选择倒切结构，使轴承销在面对管状的承载件1的边缘部位中构成一种牺牲几何形状4a，其在太大的压皱力时由于超过压皱力公差可以运动到凹槽6或卸载空隙中。由此，通过牺牲几何形状4a相应运动到卸载空隙6中也能够承受即使明显超过用于形成压皱所需的压皱力并由此可以防止损伤零部件。
为了提高效果这样选择轴承销4相对于管状的承载件1的侧沿，使得它在压皱后尽可能陡斜地对准管状的承载件1的形状，用于更好地承受力和转矩。
如同在图5中清楚地看到的那样，这样选择F压皱，使得仅仅在管状的承载件1与轴承销2之间只在压皱部位建立面接触K并且使管状的承载件1在其余部位中与轴承销2相距地设置。
为了得到在管状的承载件1与轴承销4之间的形状锁合的连接，在按照图6的本发明的备选实施例中，在轴承销4上，为了避免在两个连接副之间由于内轮廓3的变形引起的应力峰值，沿着管状的承载件1在轴承销4中加工凹槽6形式的卸载空隙。由此也不对轴承销4在压皱部位中的机械强度产生损害，这提高了轴承销4与管状的承载件1之间的形状锁合连接的可靠性和质量。
如同在图6中更清楚地看到的那样，轴承销4在这个实施例中由空心体构成，其外轮廓5沿着轴承销4的插在管状的承载件1中的整个外周面已经在加工压皱之前相应于管状的承载件1在压皱过程后的内轮廓3发生变化。由此保证，也能够以大的公差将管状的承载件1装配在雨刷轴承上。因为无需如同在现有技术中那样，为了加工压皱准确地使压皱工具定位在轴承销的可能设有压皱凹的部位中。
在这个实施例中这样选择压皱几何形状，使得在X轴和Y轴上对弯曲的抵抗能力显出不同，即阻力矩Bwx>By，因为Bwx在这个实施例中位于轴承销4与管状的承载件1之间的连接的主负荷方向上。
为了确定轴承销4的最佳几何形状5，按照本发明的方法建议，首先使管状的承载件1的变形按照图1和2通过压皱工具实现，用于在压皱后确定管状的承载件1的内轮廓3。接着借助于由此得到的管状的承载件1的内轮廓3计算轴承销4的应力优化的外轮廓5并且这样加工轴承销4，使它具有外轮廓5，该外轮廓5已经在加工压皱之前在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件1的内轮廓3对应一致地构成。在轴承销4上作为卸载空隙设有凹槽6，它在由管状的承载件1的内轮廓3加工到轴承销4的材料上的最大材料伸展或材料应力的部位中构成。由此在压皱过程期间也能够在轴承销4中保持管状的承载件1的内轮廓3的弹性变形分量，并由此无需由轴承销4的材料承受管状的承载件1的弹性变形量，而是已经通过凹槽6承受。
接着，将管状的承载件1插到这样变形的轴承销4上并且使压皱工具这样插到一起，使管状的承载件1通过压皱冲头2的力F压皱变形。由此在管状的承载件1塑性变形和轴承销4弹性变形时，在管状的承载件1与轴承销4之间的连接部位中按照图6建立面接触K。
通过轴承销的骨头形或蝶形结构，还能够在管状的承载件1的弯曲的弯折点9部位中在压皱后提供稳定的接触部位，它在轴承销4中作为所谓的牺牲几何形状构成，用于在这里也在超过最大要承受的力时，通过这个部位在轴承销4中没有过载地通过牺牲几何形状运动到凹槽6部位中实现补偿。为了构成骨头形或蝶形的轴承销，优选选择塑料作为材料。当然也能够在这种情况下由铝或其它材料制成轴承销4，所述材料具有比管状的承载件1的弹性模量更低的弹性模量。由于能够承受压皱力，使轴承销4相对于在外部接触部位中的压皱深度公差偏差变得不敏感。通过提高接触角α直到接近90°，使作用于接触部位上的法向力最小并且使得在管状的承载件1的壁体点中的拉负荷在压皱期间和之后减小到9%，由此可以减小或者说几乎完全排除管状的承载件或轴承销4的壁体部位9过负荷的危险。

Claims (14)

1.用于汽车的玻璃雨刷装置，具有雨刷电动机和至少一个雨刷轴承，在所述至少一个雨刷轴承中支承雨刷轴，该雨刷轴为了操纵与雨刷轴连接的雨刷臂可以利用所述雨刷电动机驱动，其中该雨刷轴承具有用于接纳管状的承载件（1）的轴承销（4），该轴承销能够利用压皱固定在所述管状的承载件（1）上，其特征在于，所述轴承销（4）具有外轮廓（5），该外轮廓已经在加工压皱之前至少在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件（1）的内轮廓（3）对应一致地构成。
2.如权利要求1所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）的外轮廓（5）沿着其整个外周面在压皱部位中与管状的承载件（1）的内轮廓（3）对应一致地构成。
3.如权利要求1或2所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）的外轮廓（5）这样构成，使管状的承载件（1）的内轮廓（3）与轴承销（4）的外轮廓（5）之间的面接触（K）只在压皱时形成的压皱基底的部位中构成，并且所述管状的承载件（1）在其余部位中与轴承销（4）相距地设置。
4.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）的外轮廓（5）沿着其整个外周面相应于管状的承载件（1）的内轮廓（3）构成，该管状的承载件（1）在压皱过程以后在压皱部位中呈现该内轮廓。
5.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）的外轮廓（5）为了提高轴承销（4）的弯曲强度沿着和/或横向于轴承销（4）的轴向延展尺度具有筋肋，所述筋肋尤其这样布置，使在轴承销（4）的水平延展尺度中的弯曲强度大于在垂直延展尺度中的弯曲强度。
6.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）具有至少一个尤其凹槽（6）形式的卸载空隙。
7.如权利要求6所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述卸载空隙、尤其以凹槽（6）的形式这样在轴承销（4）中构成，使得在通过压皱引起的管状的承载件（1）的变形部位中产生至少一个倒切结构。
8.如权利要求6或7所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述玻璃雨刷装置在所述倒切结构中这样在轴承销（4）的横截面中构成，使得在轴承销（4）上构成用于承受压皱力的牺牲几何形状。
9.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）具有骨头形或蝶形的横截面。
10.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，所述轴承销（4）具有径向延伸的圆柱形孔。
11.如上述权利要求中任一项所述的玻璃雨刷装置，其特征在于，在所述雨刷轴承上构成在雨刷轴承上与轴承销（4）同轴布置的环形元件，用于使管状的承载件（1）为了其位置的稳定而插到轴承销（4）上并且接纳在环形元件中。
12.一种用于制造尤其如上述权利要求中任一项所述的用于汽车的玻璃雨刷装置的方法，该玻璃雨刷装置具有雨刷电动机和至少一个雨刷轴承，在所述至少一个雨刷轴承中支承雨刷轴，该雨刷轴为了操纵与雨刷轴连接的雨刷臂利用所述雨刷电动机驱动，其中所述雨刷轴承具有用于接纳管状的承载件（1）的轴承销（4），该轴承销利用压皱固定在管状的承载件（1）上，其特征在于，为了在管状的承载件（1）与轴承销（4）之间建立应力优化的连接，本方法包括下面的步骤：
-通过一个或多个压皱工具压皱管状的承载件（1），
-确定管状的承载件（1）的通过压皱建立的内轮廓（3），
-以压皱后的管状的承载件（1）的内轮廓（3）为基础，计算轴承销（4）的应力优化的外轮廓（5），
-这样加工轴承销（4），使它在加工压皱以前已经具有外轮廓（5），所述外轮廓至少在与所述压皱的交叠部位中与压皱的管状的承载件（1）的内轮廓（3）对应一致地构成，
-将管状的承载件（1）插到轴承销（4）上，
-压皱管状的承载件（1）。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在较大应力的部位中加工至少一个卸载空隙（6），这种较大应力在轴承销（4）的外轮廓（5）上、尤其在与管状的承载件（1）的内轮廓（3）的面接触部位中产生。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，通过至少两个可以独立调整的压皱工具（2）实现压皱，用于能够匹配雨刷轴承的负荷方向的压皱。
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