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Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischeranlage mit einem rohrförmigen Träger für ein Fahrzeug, bei der der Träger eine Gelenkhebeleinrichtung trägt, die antriebsseitig mit wenigstens einem Wischermotor und abtriebsseitig mit wenigstens einer Antriebswelle für einen Wischerarm (Wischerwelle) verbunden ist, und zur Anordnung an der Fahrzeugkarosserie ausgebildet ist.
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Scheibenwischeranlagen mit einem rohrförmigen Träger zur Anordnung an einer Fahrzeugkarosserie und zur Halterung einer aus einem Wischermotor und einem Getriebe gebildeten Antriebseinheit und wenigstens eines Lagers für eine einen Wischerarm antreibende Wischerwelle sowie einer mit diesen verbundenen Gestängeeinrichtung sind bekannt, beispielsweise aus der
DE 88 12 550 U1 und der
EP 0 897 357 B1 . Der rohrförmige Träger ist jeweils aus Metall gefertigt.
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Bei der Scheibenwischeranlage nach der
EP 0 897 357 B1 ist der Träger ein durch Innenhochdruckumformung hergestelltes Formteil, an dem wenigstens ein integrierter Lagerbock für die wenigstens eine Wischerwelle und wenigstens eine integrierte Halterung für die Antriebseinheit einstückig angeformt sind. Dabei sind der Lagerbock und die Halterung für die Antriebseinheit jeweils aus zwei im Wesentlichen quer zur Längsachse des Formteils gegenüberliegend ausgebildeten rohrförmigen Ansätzen gebildet. Dieses Formteil wird einschließlich des Lagerbockes und der Antriebshalterung aus einem rohrförmigen Halbzeug aus Metall, insbesondere einem Aluminium Stranggussprofil, durch Innenhochdruckumformung in einer Druckform einstückig kaltgeformt. Durch dieses Verfahren ist die Scheibenwischeranlage in im Wesentlichen einem Arbeitsgang herstellbar. Zudem ist der Montageaufwand einer derartig kompakten Scheibenwischeranlage erheblich reduziert, auch, weil Toleranzeinhaltungsprobleme bei der Montage des wenigstens einen Lagerbockes, insbesondere jedoch der Lagerböcke, entfallen.
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Ferner ist aus der
DE 10 2004 058 510 A1 ein Wischerarm für einen Scheibenwischer bekannt, der aus einem Spannstück zur drehfesten Anordnung an einer Wischerwelle und einer mit diesem gelenkig verbundenen Wischerstange mit einer Anschlussvorrichtung für ein Wischerblatt gebildet ist, bei dem die Wischerstange ein Hohlprofil ist und aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Dabei ist diese durch Spritzgießen und anschließende Injektion eines internen Druckgases oder von Wasser in die Kunststoffschmelze im Bereich des zu erzeugenden Hohlprofils hergestellt. Bei diesem Verfahren wird der Kunststoff durch Aufrechterhaltung des Gas- bzw. Wasserdruckes während des Erstarrungsvorganges an die Werkzeugwandung gedrückt und damit die Außenkontur der Wischerstange bestimmt. Eine derartige hergestellte Wischerstange weist eine große Designfreiheit auf und ist bei einfacher Formgebung aufwandsreduziert und kostengünstig herstellbar.
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DE 39 19 837 A1 offenbart eine Scheibenwischerbaugruppe für ein Kraftfahrzeug bei der ein Träger aus einem Kunststoffmaterial besteht und innerhalb eines C-förmigen Querschnitts eine Wabenstruktur aufweist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Scheibenwischeranlage mit einem rohrförmigen Träger für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu gestalten, dass diese ein vergleichbar geringeres Gewicht aufweist und aufwandsreduziert herstellbar ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Trägers für eine Scheibenwischeranlage anzugeben.
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Diese Aufgabe wird bei einer Scheibenwischeranlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den im Anspruch 4 genannten Merkmalen gelöst.
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Die Erfindung besteht darin, dass bei einer Scheibenwischeranlage mit einem rohrförmigen Träger für eine Gelenkhebeleinrichtung bzw. einem Gestänge, das einen Kurbel- oder Schwingenantrieb mit wenigstens einer Wischerwelle für einen Wischerarm verbindet, bei der zur Lagerung der Wischerwelle ein rohrförmiger Ansatz quer zur Längsachse des Trägers an diesem einstückig angeformt ist, der Träger aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht, wobei im Hohlraum des Trägers im Bereich außerhalb des rohrförmigen Ansatzes – bzw. bei zwei Ansätzen im Bereich zwischen diesen – eine Stützstruktur ausgebildet ist, die als offenporige Schaumstruktur ausgebildet ist. Diese umfasst zwangsläufig eine unregelmäßige Querverrippung und führt zu einer Versteifung und Erhöhung der Festigkeit des Kunststoffrohres. Von Vorteil dabei ist, dass der Einsatz von Kunststoff allgemein anstelle von Metall zu einer Gewichtsreduzierung führt und auch eine Toleranzverringerung ermöglicht. Zudem sind auch die Erstellungskosten niedriger, insbesondere im Vergleich zu Leichtmetallen. Die offenporige Schaumstruktur mit der Querverrippung ermöglicht es überdies, die Wandstärke des Trägers zu reduzieren. Als Kunststoffe eignen sich PA 66 GF 60 oder PBT GF 50.
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Die Herstellung des Trägers erfolgt nach einem an sich bekannten Sonderspritzgießverfahren, bei dem das herzustellende Hohlteil durch Spritzgießen und anschließende Injektion eines Druckgases in die Kunststoffschmelze im Bereich des zu erzeugenden Hohlprofils erstellt wird.
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Die Herstellung des Trägers mit dem wenigstens einen Ansatz erfolgt nun derart, dass zur Erzeugung eines definierten Hohlraumes im Bereich des Ansatzes mit vorbestimmter Toleranz ein entfernbarer Einlegedorn mit dem Durchmesser des zu erzeugenden Hohlraumes in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wird. Zudem sind im Spritzwerkzeug im Bereich der Enden des zu verrippenden Rohres (Einspritz-)Öffnungen für jeweils ein Injektorwerkzeug angeordnet. In das derart vorbereitete Spitzgießwerkzeug wird erhitzte Kunststoffschmelze (nicht vollständig vernetzte plastische Kunststoffmasse) eingespritzt, bis der gesamte Hohlraum ausgefüllt ist. Anschließend wird wechselseitig Druckgas von beiden Seiten des zu verrippenden Bereiches in die erstarrende Kunststoffschmelze eingeblasen. Durch das eingeblasene Druckgas wird die werkzeugwandungsnahe Kunststoffmasse während ihres Erstarrens an die Werkzeugwandung gedrückt und damit die Außenkontur aufrechterhalten. Die plastische Kunststoffmasse, die sich im axialen Bereich bzw. in der Seele des herzustellenden Rohrträgers befindet, wird dabei in Blasrichtung verdrängt und insbesondere durch die am gegenüberliegenden Ende desselben angeordnete Öffnung aus dem Werkzeug gedrückt. Durch eine wiederholte Umkehrung der Blasrichtung wird eine offenporige Schaumstruktur erzeugt, die zwangsläufig den Rohrquerschnitt teilweise ausfüllende Querrippen hervorbringt. Nach der Bildung der Schaumstruktur wird der Träger mit dem angeformten Ansatz entformt und an dessen Öffnungen vorhandene Kunststoffreste entfernt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: eine Scheibenwischeranlage zur Anordnung an einer Fahrzeugkarosserie,
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2: das Unterteil eines Spritzgießwerkzeuges und
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3 einen Schnitt durch den in diesem ausgeformten Träger.
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Die in 1 dargestellte Scheibenwischeranlage weist einen rohrförmigen Träger 1 aus PA 66 GF 60 mit zwei einstückig angeformten rohrförmigen Lagerböcken 2, an denen jeweils eine Befestigungsvorrichtung 3 zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie und in denen jeweils eine Wischerwelle 4 drehbar gelagert ist, eine mit diesem klemmverbundene Antriebseinheit 5 und ein Gestänge 6 auf, das eine mit der Abtriebswelle der Antriebseinheit 5 verbundene Antriebskurbel 7 mit jeweils einem an der jeweiligen Wischerwelle 4 drehfest angeordneten Schwinghebel 8 verbindet. Der Träger 1 mit den beiden quer zu seiner Längsachse angeformten Lagerböcken 2 ist durch Spritzgießen in dem in 2 dargestellten Spritzgießwerkzeug hergestellt worden, wie nachfolgend beschrieben ist.
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Die prinzipielle Anordnung für das Spritzgießen und die Druckluftinjektion ist in dem in 2 gezeigten im Wesentlichen zweiteiligen Spritzgießwerkzeug gezeigt. Dieses weist ein Unterteil 9 und ein nicht gezeigtes Oberteil auf, das für den Sprietzgießvorgang in spiegelbildlicher Ausbildung auf das Unterteil 9 aufgesetzt und mit diesem verbunden wird. In dem Unterteil 9 ist die untere Hälfte des Hohlraumes 10 gezeigt, der mit einer Schmelze aus dem o.g. Kunststoff zur Ausformung des Trägers 1 und der Lagerböcke 2 gefüllt wird.
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Der Hohlraum 10, der die äußeren Konturen des Trägers 1 und der Lagerböcke 2 erkennen lässt, ist im Bereich der Lagerböcke 2 jeweils mit einem zweiteiligen Einlegedorn 12/13 versehen, dessen beide Teile 12 und 13 in deren axialer Richtung etwa in der Mitte des zu bildenden Lagerbockes 2 aneinanderstoßen und zur Bildung jeweils eines Absatzes 11 in der Lagerbockwandung abgesetzt sind. Dieser Einlegedorn 12/13 bildet eine kreisrunde Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Wischerwellenlagers aus. In dem Einlegedorn 12 ist eine Öffnung 14 als Druckluftkanal eingebracht, die in der Einlegposition in Höhe des Trägers 1 abgewinkelt ist und trägerseitig eine Düsenöffnung 15 als Luftaustrittsdüse hat. In den lagerbocknahen Bereich des Trägers 1 ist jeweils eine bis zum Hohlraum 10 durchgehende Injektorbohrung 16 eingebracht, die als Einspritzöffnung für den Kunststoff, zugleich jedoch auch als Ausblasöffnung für diesen dient. Der Kunststoff wird in einer nicht gezeigten Spritzeinheit plastifiziert und dosiert mit einer Temperatur von mindestens 250° C über die Injektorbohrungen 16 in den Hohlraum 10 einspritzt, bis dieser vollständig ausgefüllt ist.
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Anschließend wird durch die Druckluftkanäle 14 und die Düsenöffnung 15 abwechselnd Luft mit hohem Druck (im Mittel 150 bar) DLI/DLII in die noch erhitzte Kunststoffschmelze mit einer kurzen Blasdauer von 3 bis 5 s eingeblasen. Die Druckluft DLI/DLII verdrängt einen Teil der Kunststoff-Schmelze KSI/KSII, insbesondere über die fern der Luftaustrittsdüse 15 ausgebildete Injektorbohrung 16, aus dem Werkzeug (Pfeile), wobei die Kunststoff-Schmelze im Bereich der Werkzeugwandung an dieser haften bleibt. Durch das wechselseitige kurzzeitige Einblasen von Druckluft DLI und DLII in die jeweils entgegengesetzte Richtung bildet sich eine offenzellige Schaumstruktur (19, 3) mit einer offenen Querverrippung heraus. Nach einer Abkühlung der Kunststoffschmelze kann der Träger 1 mit den einstückig angeformten Lagerböcken 2 aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen werden. Anschließend werden die Einlegedorn-Teile 12 und 13 in entgegengesetzter Richtung aus den Lagerböcken 2 herausgezogen. Die beiden Endbereiche des jeweiligen Lagerbockes 2, die von dessen Mittelbereich durch einen Absatz 11 getrennt sind, dienen der Aufnahme von Lagerbuchsen 17 als Lager für die Wischerwelle. Die Wanddicke der Lagerböcke 2 beträgt etwa 5 bis 6 mm und die des Trägers 1 etwa die Hälfte.
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In 3 ist der ausgeformte Träger 1 mit den einstückig angeformten Lagerböcken 2 dargestellt. In die letzteren sind Lagerbuchsen 17 drehfest und jeweils eine Wischerwelle 4 drehbar eingesetzt, an der ein Schwinghebel 8 befestigt ist. Die Wischerwelle ist auf der diesem (8) abgewandten Seite des jeweiligen Lagerbockes 2 in bekannter Weise an diesem mit einem nicht weiter verdeutlichten Sprengring und vermittels einer Scheibe in axialer Richtung festgelegt und an dieser Stelle mit einer Kappe 18 gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutz geschützt. Der Träger 1 weist in seinem Hohlraum zwischen den Lagerböcken 2 eine offenporige Schaumstruktur 19 mit einer offenen Querverrippung auf und ist durch diese erheblich versteift. Es ist zu erkennen, dass die Wandstärke des Trägers 1 erheblich geringer als die der Lagerböcke 2 ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Träger
- 2
- Lagerbock
- 3
- Befestigungsvorrichtung
- 4
- Wischerwelle
- 5
- Antriebseinheit
- 6
- Gestänge
- 7
- Antriebskurbel
- 8
- Schwinghebel
- 9
- Unterteil
- 10
- Hohlraum
- 11
- Absatz
- 12
- Einlegedorn
- 13
- Einlegedorn
- 14
- Öffnung
- 15
- Düsenöffnung
- 16
- Injektorbohrung
- 17
- Lagerbuchse
- 18
- Kappe
- 19
- Schaumstruktur
- DLI
- Druckluft
- DLII
- Druckluft
- KSI
- Kunststoffschmelze
- KSII
- Kunststoffschmelze