DE19816213B4

DE19816213B4 - Wischerarm mit Wischerarmkörper umfassend eine Wölbung

Info

Publication number: DE19816213B4
Application number: DE19816213A
Authority: DE
Inventors: Hanswerner Kalbas
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: US6212730B1; DE19816213A1; CH693849A5; FR2777847B1; FR2777847A1

Abstract

Wischerarm zum Wischen von Scheiben bei Fahrzeugen, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen, umfassend
1.1 einen im wesentlichen langgestreckten Wischerarmkörper (1);
die Wischerarmvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
1.2 der Wischerarmkörper (1) im wesentlichen über seine gesamte Länge eine Querschnittsform mit einer der Scheibe zugewandten ersten Wölbung (24) aufweist und
1.3 der Wischerarmkörper (1) eine Querschnittsform mit einer der Scheibe abgewandten zweiten Wölbung (26) aufweist, wobei die zweite Wölbung (26) geringer ist als die erste Wölbung (24).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wischerarm für eine Vorrichtung zum Wischen von Scheiben, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Wischvorrichtungen beispielsweise für Kraftfahrzeuge sind in großer Zahl bekanntgeworden. So zeigt die EP-A-92201935.1 eine Wischvorrichtung umfassend einen Wischarm aus Verbundwerkstoff.

Großflächige Windschutzscheiben finden heute nicht nur im Automobilbau, sondern auch bei Schienenfahrzeugen, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbetrieb, beispielsweise beim ICE der Deutschen Bahn AG Verwendung. Derartige Scheiben sorgen für das notwendige große und gute Sichtfeld des Triebfahrzeugführers.

Besondere Probleme ergeben sich für Wischvorrichtungen zum Bewischen der Front- und Heckscheiben von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen aufgrund der hohen Fahrgeschwindigkeit im Betrieb. So steigen bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, insbesondere über 120 km/h, die aerodynamischen Abhebekräfte herkömmlicher Wischerarmkörper, beispielsweise der Wischvorrichtung gemäß der EP-A-92201935.1, stark an, so daß die Wischerblätter der Wischerblattvorrichtung während der Fahrt von der Scheibe abheben.

Um eine ausreichende Andrückkraft des am Wischerarmkörper bzw. Wischerarmes befestigten Wischerblattes auch bei hohen Geschwindigkeiten auf die Scheibe zu gewährleisten, wurden bei den bislang bekanntgewordenen Vorrichtungen an deren Armen und/oder Wischblättern Windleitbleche angeordnet, die den bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten auftretenden, die Andrückkraft auf das Wischerblatt vermindernden Abhebekräften entgegenwirken.

Nachteil derartiger Leitbleche war jedoch, daß sie das Sichtfeld des Triebfahrzeugführers stark eingeschränkt haben und die Wirksamkeit nicht bei allen möglichen Anströmverhältnissen sichergestellt werden konnten. Außerdem waren die Lösungen sehr teuer und aufwendig zu fertigen, da eine Vielzahl von Einzelteilen zu einer Wischarmvorrichtung zusammengebaut werden mussten.

DE 31 42 716 C2 beschreibt einen Wischerarmkörper mit einer im Querschnitt hülsenartigen Form. Diese Querschnittsform des Wischerarmes ist jedoch nicht unter aerodynamischen Aspekten ausgestaltet. Die Andruckkraft des Wischerblattes wird mit Hilfe einer mechanischen Vorspannung erzielt. Hierzu wird die Krümmung des vorgespannten Wischerarmes verringert, wodurch eine Wischerarmspannung aufgebracht wird, die das Wischblatt auf die Scheibe drückt. Insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten ist es für eine ausreichende Andrückkraft des Wischerblattes auf die Scheibe notwendig, die Vorspannung durch die mechanische Einrichtung zu erhöhen, was dazu führt, dass dieselbe hohe Vorspannung auch bei niedrigen Geschwindigkeiten vorliegt.

DE 35 25 739 A1 betrifft Wischer mit Windleitblechen. Diese Windleitbleche sind nicht mehr mechanisch am Wischerarm montiert, sondern die Wischstange ist in einem Bereich, in dem die Windleitbleche bisher mechanisch angeschlossen waren, rundum und damit sehr sicher in einer Windleitschaufel eingebettet.

Diese Windleitschaufel weist im Querschnitt zusammen mit dem Wischerarm die Form einer Flugzeugtragfläche mit gleichgerichteten Wölbungen auf.

Ein weiterer Wischerarm für Scheibenwischer, insbesondere für Kraftfahrzeuge, ist aus der DE-GM 84 38 105 bekannt geworden.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen Wischarm für eine Wischarmvorrichtung zum Wischen von Scheiben, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen, zur Verfügung zu stellen, mit dem die oben geschilderten Probleme des Standes der Technik überwunden werden können.

Insbesondere soll ein Wischarm angegeben werden, bei dem auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten die Abhebekräfte niedrig gehalten werden können, wobei gleichzeitig mit einer derartigen Vorrichtung ein möglichst großes Sichtfeld für den Triebfahrzeugführer auch unter ungünstigen Witterungsbedingungen zur Verfügung gestellt werden soll. Des weiteren wird eine kostengünstige Lösung angestrebt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass der Wischarmkörper des Wischarmes im wesentlichen über seine gesamte Länge eine Querschnittsform mit einer der Scheibe zugewandten ersten Wölbung und eine der Scheibe abgewandten zweiten Wölbung aufweist, wobei die zweite Wölbung geringer ist als die erste Wölbung.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Wischarmkörpers bewirken die auf der der Scheibe zugewandten Seite des Wischarmkörpers auftretenden Übergeschwindigkeiten und somit Unterdrücke eine mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmende Andrückkraft, die den aerodynamischen Abtriebskräften entgegenwirkt. Unter Wölbung wird in vorliegender Patentanmeldung, wie allgemein in der Aerodynamik, die Eigenschaft eines Querschnittes verstanden, die sich aus der Krümmung, d. h. der Abweichung von einer Geraden einer Linie von der Nase zur Endkante ergibt, die die Verbindung der Mittelpunkte von in den Querschnitt gelegten, seine Außenkontur berührenden Kreisen darstellt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Wölbungen derart ausgebildet, dass die Andrückkraft auf das am Wischerarmkörper befestigte Wischerblatt im gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich des Hochgeschwindigkeitsfahrzeuges bis zu Geschwindigkeiten von 400 km/h die aerodynamischen Abhebekräfte des Wischerarmes von der Scheibe übersteigt. Die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung ist an beiden Enden eines Triebwagens oder einer Lokomotive unabhängig von der Ausrichtung bezüglich der Fahrtrichtung.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wölbungen so gewählt werden, daß die sich bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten ergebende Andrückkraft auf die am Wischerarm angeordneten Wischerblätter einen im wesentlichen konstanten Wert annimmt.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Wischerarmkörper ein Vollkörper ist.

Alternativ hierzu kann der Wischerarmkörper auch als Hohlkörper ausgestaltet sein, was vorteilhafterweise das Führen von Leitungen innerhalb des Hohlkörpers ermöglicht. Beispielhaft hierfür seien die Versorgungsleitungen für die Spritzwasserversorgung genannt.

Zweckmäßigerweise besteht der erfindungsgemäße Wischerarmkörper aus einem Faserverbundwerkstoff, was eine erhebliche Gewichtsersparnis ermöglicht.

Um eine ausreichende Biegefestigkeit und Biegesteifheit bei Wischerarmkörpern aus derartigen Faserverbundmaterialien zu garantieren, ist es vorteilhaft, wenn der Wischerarmkörper sowohl in Längsrichtung verlaufende Fasern aufweist als auch diagonal orientierte Fasern, die für eine ausreichende Schubfestigkeit und Schubsteifigkeit sorgen.

Als besonders vorteilhaftes Faserverbundmaterial finden bei dem erfindungsgemäßen Wischerarmkörper Kohlefaserverbundwerkstoffe Verwendung.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden.
Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Wischerarm in dreidimensionaler Darstellung mit einem Anschlußstück für den Antrieb und einem Anschlußstück für den Wischerarm;
2A einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1 darstellend die Querschnittsfläche des erfindungsgemäßen Wischerarms, wobei der Wischerarmkörper als Vollkörper ausgebildet ist;
2B einen erfindungsgemäßen Wischerarmkörper, der als Hohlkörper ausgebildet ist.
In 1 ist ein im wesentlichen länglich ausgebildeter Wischerarmkörper 1 eines erfindungsgemäßen Wischerarmes dargestellt. Der Wischerarmkörper 1 weist einen mittleren Bereich 3, der sich im wesentlichen über die gesamte Länge erstreckt, sowie Endbereiche 5, 7 auf. Der Endbereich 5 dient als Anschlußstück 9 für die in 1 nicht dargestellte Wischerblattvorrichtung, die eines oder mehrere Wischerblätter trägt, die auf der Scheibe anliegen. Das Endstück 7 ist als Anschlußstück 11 für den Antrieb des Wischerarmes ausgebildet. Beide Endstücke 5, 7 sind in der dargestellten Ausführungsform als Vierkant-Anschlußstücke ausgeführt.
Des weiteren sind in 1 die Querschnittsflächen in den jeweiligen Bereichen, d.h. in den Endbereichen sowie in dem zentralen mittleren Bereich 3, dargestellt. Die Querschnittsfläche entlang der Linie A-A ist in 2A für einen Wischerarmkörper, der als Vollkörper ausgebildet ist, gezeigt. Die Querschnittsfläche 20 weist eine untere, der Scheibenoberfläche 22 zugewandte erste Wölbung 24 auf. Die erste Wölbung 24 ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die auf der der Scheibe zugewandten Seite des Wischerarmkörpers auftretenden Übergeschwindigkeiten und somit Unterdrücke bewirken, daß eine mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmende Andrückkraft, die den aerodynamischen Abhebekräften entgegenwirkt, aufgebaut wird. Dies stellt sicher, daß auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten von über 120 km/h, insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich von über 300 km/h die Andrückkraft der nicht dargestellten Wischerblätter ausreichend hoch ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Wölbung gerade so gewählt wird, daß die Andrückkraft des Wischerblattes über den gesamten Geschwindigkeitsbereich im wesentlichen konstant bleibt und sich nur in sehr engen Grenzen bewegt. Die Andrückkraft des Wischerblattes wird im wesentlichen mit nicht dargestellten Federn aufgebracht.
In der Anmeldung wird unter Wölbung, wie allgemein in der Aerodynamik, eine Eigenschaft des Querschnittes verstanden, die sich aus der Krümmung (d.h. der Abweichung von einer Gerade) einer Linie von der Nase zur Endkante ergibt, die die Verbindung der Mittelpunkte von in den Querschnitt gelegten seine Außenkontur berührenden Kreisen darstellt.
Um die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Wischerarmkörpers sicherzustellen, ist bei der dargestellten Ausführungsform mit Vorteil vorgesehen, daß das Profil symmetrisch zu einer auf der Frontscheibe senkrecht stehenden Mittellinie H-H ausgebildet ist.
Neben der ersten der Scheibe zugewandten Wölbung 24 kann die Querschnittsfläche eine weitere von der Scheibe weggerichtete zweite Wölbung 26 aufweisen, wobei die zweite Wölbung 26 stets geringer bzw. schwächer ausgebildet ist als die erste Wölbung 24. Dies führt am Wischerarmkörper zu einem Abtrieb, wenn derselbe von Luft umströmt wird, und damit zu einem Anpressen des am Anschlußstück 9 befestigten nicht dargestellten Wischerarmes.
In 2B ist eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Wischerarmkörpers dargestellt.
Gleiche Bauteile wie beim Wischerarmkörper gemäß 2A werden in 2B mit denselben Bezugsziffern belegt.
Auch der zweite Wischerarm weist eine erste Wölbung 24 auf sowie eine zweite Wölbung 26, wobei die zweite Wölbung 26 stets geringer bzw. schwächer ausgebildet ist als die erste Wölbung 24. Im Gegensatz zu der Ausgestaltung gemäß 2A handelt es sich bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß 2B um einen Hohlkörper, in dessen Inneren Leitungen, insbesondere Versorgungsleitungen 30, 32, geführt werden können. Bei den Versorgungsleitungen kann es sich beispielsweise um die Spritzwasserversorgung des entsprechenden Scheiberwischerarmes handeln.

1: Wischerarmkörper
3: mittlerer Bereich des Wischerarmkörpers
5, 7: Endbereich des Wischerarmkörpers
9: Anschlußstück für Wischerblatt
11: Anschlußstück für Antrieb
20: Querschnittsfläche
22: Scheibenoberfläche
24: erste Wölbung
26: zweite Wölbung
30, 32: Versorgungsleitungen

Claims

Wischerarm zum Wischen von Scheiben bei Fahrzeugen, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsschienenfahrzeugen, umfassend 1.1 einen im wesentlichen langgestreckten Wischerarmkörper (1); die Wischerarmvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß 1.2 der Wischerarmkörper (1) im wesentlichen über seine gesamte Länge eine Querschnittsform mit einer der Scheibe zugewandten ersten Wölbung (24) aufweist und 1.3 der Wischerarmkörper (1) eine Querschnittsform mit einer der Scheibe abgewandten zweiten Wölbung (26) aufweist, wobei die zweite Wölbung (26) geringer ist als die erste Wölbung (24).
Wischerarm gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen (24, 26) derart ausgebildet sind, daß die Andrückkraft des Wischerblattes bzw. Blatt-Trägers im gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich die Abhebekraft des Wischerarms (1) von der Scheibe übersteigt oder entgegenwirkt.
Wischerarm gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen (24, 26) derart ausgebildet sind, daß die Andrückkraft des Wischerblattes bzw. der Wischerblätter über den gesamten Fahrgeschwindigkeitsbereich im wesentlichen konstant ist.
Wischerarm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischerarmkörper (1) ein Hohlkörper ist.
Wischerarm gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Hohlkörper ausgebildete Wischerarmkörper (1) Leitungen (30, 32) für die Scheibenwascheinrichtung umfaßt.
Wischerarm gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischerarmkörper (1) zumindest teilweise aus Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Wischerarm gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischerarmkörper (1) aus Faserverbundwerkstoff sowohl in Längsrichtung verlaufende Fasern als auch diagonal orientierte Fasern umfaßt.
Wischerarm gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff ein Kohlefaserverbundwerkstoff ist.