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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Wischer-Drehgelenkvorrichtung
für einen
Kraftfahrzeug-Scheibenwischer.
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ZUM STAND
DER TECHNIK
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Die
Scheibenwischer zum Wischen der Windschutzscheibe von Kraftfahrzeugen
sind typischerweise mit Drehzapfen versehen, an deren Spitzen die
Wischerarme angebracht sind. Jeder Drehzapfen ist drehbar in einer
Drehzapfenhalterung gehalten, die ihrerseits fest an der Fahrzeugkarosserie angebracht
ist; hierbei ragt die Spitze des Drehzapfens nach außen aus
der Fahrzeugkarosserie heraus. Ein Drehhebel ist mit einem Ende
am proximalen Drehzapfenende befestigt, und am anderen Ende dieses
Drehhebels ist eine Verbindungsstange angelenkt. Die Verbindungsstange
wandelt die Drehbewegung des Wischermotors in eine Hin- und Herbewegung
um. Die Hin- und
Herbewegung der Verbindungsstange wird von dem Drehhebel erneut
in eine Drehbewegung des Drehzapfes umgewandelt. Die Rotation des
Drehzapfens bewirkt eine Hin- und Herschwenkung des Wischerarms
zusammen mit einem Scheibenwischerblatt in einem vorgegebenen Bereich
der Windschutzscheibe. Hierdurch entfernt das Scheibenwischerblatt
Regentropfen, Schmutz und dergleichen von der Oberfläche der
Windschutzscheibe.
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Bei
einem herkömmlichen
Scheibenwischer ragt der Drehzapfen nach außen aus der Kontur der Fahrzeugkarosserie
heraus, so dass ein Wischerarm an dem distalen Drehzapfenende angebracht
werden kann. Deshalb ist der Drehzapfen empfänglich für von außen einwirkende Schläge, Stöße und Belastungen.
Eine) auf den Drehzapfen einwirkender) Schlag, Stoß oder Belastung
kann die Scheibenwischeranordnung selbst und deren Umgebung beschädigen.
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Um
eine solche Beschädigung
zu verhindern wird mit der nicht geprüften japanischen Patentpublikation
Nr. Hei 11-139256 als zweiter Stand der Technik ein Scheibenwischer
vorgeschlagen. Bei diesem Scheibenwischer wird der Drehzapfen nach
innen in die Fahrzeugkarosserie hinein zurückgeführt, wenn aus der äußeren Umgebung
des Fahrzeugs heraus eine Belastung auf den Drehzapfen ausgeübt wird; diese
Zurückführung des
Drehzapfens absorbiert diese Belastung.
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Mehr
im Einzelnen ist am Mittelabschnitt des Drehzapfens dieses Scheibenwischers
eine Einschnürung
oder eine ringförmige
Nut ausgebildet. Ein angepasster C-Ring (ein nicht-geschlossener
bzw. geteilter Ring) ist in diese ringförmige Nut eingesetzt. Unter
den normalen Betriebsbedingungen verhindert die Anlage der distalen
Stirnfläche
der Drehzapfenhalterung an dem C-Ring eine axiale Verstellung des Drehzapfens
bezüglich
der Drehzapfenhalterung.
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Diese
ringförmige
Nut hat eine schräg
gestellte bzw. sich kegelstumpfförmig
erweiternde Seitenwand. Wenn aus der äußeren Umgebung des Kraftfahrzeugs
eine Belastung auf den Scheibenwischer in Richtung der Längsachse
des Drehzapfens einwirkt, dann wird der C-Ring von dieser sich kegelstumpfförmig erweiternden
Seitenwand geweitet und rutscht schließlich aus der ringförmigen Nut
heraus. Damit ist eine axiale Verstellung des Drehzapfens bezüglich der
Drehzapfenhalteurng nicht länger
verhindert, und der Drehzapfen wird in die Fahrzeugkarosserie hinein
zurückgeführt, um
so die einwirkende Belastung zu absorbieren.
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Jedoch
schnürt
bei diesem Scheibenwischer der aus der ringförmigen Nut herausgeschlüpfte C-Ring
den Drehzapfen stark ein, so dass sich der Drehzapfen einer axialen
Verstellung widersetzt. Zusätzlich
ist das Ausmaß des
Widerstandes gegen eine axiale Verstellung des Drehzapfens nicht
konstant.
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Weiterhin
gilt, selbst wenn eine axiale Verstellung des Drehzapfens durch
den C-Ring nicht verhindert ist, wird eine solche axiale Verstellung
des Drehzapfens durch den variablen und hohen Widerstand und die
Reaktionskräfte
begrenzt, die von der Bewegung der Verbindungsstange ausgehen, die den
Drehzapfen mit dem Drehhebel verbindet, der seinerseits an den Scheibenwischermotor
angeschlossen ist. Weiterhin besteht ein Designproblem dahingehend,
dass es schwierig ist, für
die von außen
einwirkende Belastung einen Schwellenwert festzulegen, bei dessen Überschreitung
eine axiale Verstellung des Drehzapfens stattfindet.
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Das
Dokument
EP 0 916 559
A2 offenbart eine Wischervorrichtung mit einem lastabsorbierenden
Abschnitt, um eine von außen
einwirkende Belastung zu absorbieren. Wenn als Folge einer Kollision
eine nach unten gerichtete Belastung auftritt, dann wird mit Hilfe
des Wischerdrehzapfens eine Deformation des rückwärtigen distalen Abschnitts
der Motorhaube nach unten weitgehend ermöglicht.
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OFFENBARUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wischer-Drehgelenkvorrichtung
bereitzustellen, die in axialer Richtung auf den Drehzapfen einwirkende
Belastungen absorbieren kann und die eine Einstellung eines Schwellenwerts
für solche Belastungen
ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung eine Wischer-Drehgelenkvorrichtung bereitgestellt, die
aufweist:
- – einen
Drehzapfen, der ein proximales Drehzapfenende und ein distales Drehzapfenende
hat, wobei am distalen Drehzapfenende ein Wischerarm fest angebracht
ist;
- – eine
Drehzapfenhalterung, die fest an der Fahrzeugkarosserie angebracht
ist;
- – in
dieser Drehzapfenhalterung ein Lagerabschnitt ausgebildet ist, welcher
den Drehzapfen drehbar hält;
- – ein
Arretierglied, das eine axiale Verstellung des Drehzapfens bezüglich des
Lagerabschnittes beschränkt;
- – wobei
dieser Drehzapfen einen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Abschnitt hat, der sich eine vorgegebene Strecke weit vom distalen Drehzapfenende
weg erstreckt, und ferner einen, einen großen Durchmesser aufweisenden
Abschnitt hat, der einen größeren Durchmesser
aufweist, als der, einen kleinen Durchmesser aufweisende Drehzapfenabschnitt,
wobei dieser, einen großen
Durchmesser aufweisende Drehzapfenabschnitt am proximalen Drehzapfenende
ausgebildet ist.
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Nachstehend
wird dieser, einen kleinen Durchmesser aufweisende Abschnitt des
Drehzapfens als "dünnerer Drehzapfenabschnitt", und dieser einen
großen
Durchmesser aufweisende Abschnitt des Drehzapfens als "dickerer Drehzapfenabschnitt" bezeichnet.
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Das
Arretierglied liegt mit- einer vorgegebenen Reibungskraft an einem
Teil des dickeren Drehzapfenabschnittes an, der zum dünneren Drehzapfenabschnitt
benachbart ist. Wenn auf den Drehzapfen eine, auf das proximale
Drehzapfenende zu gerichtete, einen vorgegebenen Wert habende oder noch
größere Axialbelastung
ausgeübt
wird, dann wird die vom Arretierglied bewirkte Beschränkung der
axialen Verstellung des Drehzapfens aufgehoben, wodurch eine Verstellung
des Drehzapfens bezüglich
des Lagerabschnitts ermöglicht
wird, und auch eine Verschiebung des Arretierglieds auf den dünneren Drehzapfenabschnitt
ermöglicht
wird, wodurch die Reibungskraft vermindert wird.
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Nach
einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine
Wischer-Drehgelenkvorrichtung vorgesehen, die aufweist:
- – einen
Drehzapfen, der ein proximales Drehzapfenende und ein distales Drehzapfenende
hat, wobei am distalen Drehzapfenende ein Wischerarm fest angebracht
ist;
- – eine
Drehzapfenhalterung, die fest an der Fahrzeugkarosserie angebracht
ist;
- – in
dieser Drehzapfenhalterung ein Lagerabschnitt ausgebildet ist, welcher
den Drehzapfen drehbar hält;
- – ein
Arretierglied, das eine axiale Verstellung des Drehzapfens bezüglich des
Lagerabschnitts beschränkt;
- – dieser
Drehzapfen einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser bzw. dünneren Drehzapfenabschnitt
hat, der sich eine vorgegebene Strecke weit vom distalen Drehzapfenende
weg erstreckt und ferner einen Abschnitt mit größerem Durchmesser bzw. dickeren
Drehzapfenabschnitt hat, der einen größeren Durchmesser aufweist,
als der dünnere
Drehzapfenabschnitt, wobei dieser dickere Drehzapfenabschnitt am
proximalen Drehzapfenende ausgebildet ist.
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Dieses
Arretierglied ist mit einer Zahnscheibe versehen, die eine Anzahl
von, nach innen vorstehende Rastelemente aufweist. Die Spitzen dieser Rastelemente
definieren bzw. begrenzen eine durchgehende Bohrung. Die Zahnscheibe
ist gegen einen, zum dünneren
Drehzapfenabschnitt benachbarten Teil des dickeren Drehzapfenabschnitts
verrastet, um diesen Abschnitt mit einer vorgegeben Einschnürungskraft
einzuschnüren.
Der Durchmesser des dünneren
Drehzapfenabschnitts, der Durchmesser des dickeren Drehzapfenabschnitts
und der Innendurchmesser der durchgehenden Bohrung der Zahnscheibe,
bevor diese am Drehzapfen angebracht worden ist, sind so gewählt, dass
die Zahnscheibe eine Bewegungsreibungskraft ausüben kann, die halb so groß oder kleiner
ist, als die maximale Haftreibung, die auftritt, wenn die Beschränkung der
axialen Verstellung des Drehzapfens gegenüber dem Lagerabschnitt beseitigt
wird, um eine Verstellung des Drehzapfens bezüglich des Lagerabschnittes
zu ermöglichen.
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Vorzugsweise
resultiert diese vorgegebene Bewegungsreibungskraft aus der Einschnürungskraft,
welche das Arretierglied gegen den Außenumfang des Drehzapfens ausübt.
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Weiterhin
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der dünnere Drehzapfenabschnitt vollständig aus
dem Lagerabschnitt herausragt, und dass der dickere Drehzapfenabschnitt
sich innerhalb des Lagerabschnitts befindet und zwar in einem solchen
Zustand, wo das Arretierglied die axiale Verstellung des Drehzapfens
bezüglich
des Lagerabschnitts beschränkt.
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Vorzugsweise
hat der dünnere
Drehzapfenabschnitt einen einheitlichen, gleichmäßigen Durchmesser längs der
Drehzapfenachse und ragt aus dem Lagerabschnitt heraus.
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Weiterhin
ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Drehzapfen am distalen Endabschnitt
des dünneren
Drehzapfenabschnitts zusätzlich
mit einem Befestigungsabschnitt versehen ist, um den Wischerarm
zu befestigen, und dass der dünnere
Drehzapfenabschnitt sich über
eine vorgegebene Strecke weit zwischen diesem Befestigungsabschnitt
und dem dickeren Drehzapfenabschnitt erstreckt.
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Das
Arretierglied ist vorzugsweise eine Zahnscheibe, die eine Vielzahl
von, nach innen vorstehende Rastelemente aufweist, welche eine durchgehende
Bohrung begrenzen. Der dünnere
Drehzapfenabschnitt hat vorzugsweise einen Durchmesser, der kleiner
ist, als der Innendurchmesser der durchgehenden Bohrung der Zahnscheibe,
bevor diese am Drehzapfen angebracht worden ist.
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Am
Drehzapfen ist vorzugsweise ein Kegelstumpfabschnitt ausgebildet,
welcher den dickeren Drehzapfenabschnitt mit dem dünneren Drehzapfenabschnitt
verbindet.
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Am
Befestigungsabschnitt ist vorzugsweise ein kegelstumpfförmiger,
eine Drehung verhindernder Abschnitt ausgebildet, der mit einer
gerändelten Oberfläche versehen
ist; weiterhin ist am distalen Ende dieses, eine Drehung verhindernden
Abschnitts ein Gewindeabschnitt ausgebildet.
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Das
Arretierglied ist vorzugsweise eine ringförmige Zahnscheibe, die eine
Vielzahl von, nach innen vorstehende Rastelemente hat, welche eine durchgehende
Bohrung begrenzen. Der Durchmesser des dünneren Drehzapfenabschnitts,
der Durchmesser des dickeren Drehzapfenabschnitts und der Innendurchmesser
der durchgehenden Bohrung der Zahnscheibe bevor diese am Drehzapfen
angebracht worden ist, sind vorzugsweise so gewählt, dass eine Bewegungsreibungskraft
zwischen der Zahnscheibe, und dem dünneren Drehzapfenabschnitt
halb so groß oder
kleiner ist, als die maximale Haftreibung, die dann auftritt, wenn
die Zahnscheibe den dickeren Drehzapfenabschnitt einschnürt.
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Der
Durchmesser des dünneren
Drehzapfenabschnitts, der Durchmesser des dickeren Drehzapfenabschnitts
und der Innendurchmesser der durchgehenden Bohrung der Zahnscheibe,
bevor diese am Drehzapfen angebracht worden ist, sind vorzugsweise
so gewählt,
dass eine Bewegungsreibungskraft von Null erzeugt wird, nachdem
die Zahnscheibe auf den dünneren
Drehzapfenabschnitt geschoben worden ist.
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Das
Arretierglied ist vorzugsweise eine ungeteilte ringförmige Zahnscheibe
mit einer Vielzahl von, nach innen vorstehenden Rastelementen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 eine
Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung;
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2 eine
ausschnittsweise Querschnittsdarstellung des Zustandes, wo der Drehzapfen
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung nach 1 nach unten
verschoben bzw. verstellt wird;
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3 eine
ausschnittsweise Querschnittsdarstellung eines Hauptabschnittes
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung nach 2;
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4 eine
ausschnittsweise Querschnittsdarstellung einer Wischer-Drehgelenkvorrichtung
in einem Zustand, wo die axiale Verstellung beschränkt ist;
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5(a) eine perspektivische Darstellung der Zahnscheibe;
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5(b) eine Querschnittsdarstellung der Zahnscheibe;
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6 anhand
einer grafischen Darstellung die zwischen dem Drehzapfen und der
Zahnscheibe auftretende Belastung in Abhängigkeit von der Verstellung
des Drehzapfens bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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7 anhand
einer grafischen Darstellung die zwischen dem Drehzapfen und der
Zahnscheibe auftretende Belastung in Abhängigkeit von der Verstellung
der Zahnscheibe bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
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8 anhand
einer grafischen Darstellung die zwischen dem Drehzapfen und der
Zahnscheibe auftretende Belastung in Abhängigkeit von der Verstellung
des Drehzapfens bei einer Wischer-Drehgelenkvorrichtung nach dem
Stand der Technik
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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1 zeigt
eine Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 entsprechend einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, die für
die Anwendung an einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 hat
einen Drehzapfen 3, dessen axiale Verstellung beschränkt ist.
Zwei Wischer-Drehgelenkvorrichtungen 1 sind
vor der Frontscheibe eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs angeordnet,
und zwar an der unteren Kante der Scheibe und im Abstand zueinander.
Am Drehzapfen 3 jeder Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 ist
ein Wischerarm 2 befestigt. Wenn der Drehzapfen 3 verschwenkt
wird, dann wischt ein an dem Wischerarm 2 angebrachtes
(nicht dargestelltes) Wischerblatt die Scheibenoberfläche.
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Zu
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 gehört eine Drehzapfenhalterung 4.
Die Drehzapfenhalterung 4 ist ein Formkörper, der beispielsweise aus einer
Aluminiumlegierung besteht und der im wesentlichen eine zylindrische
Gestalt hat; typischerweise kann eine solche Drehzapfenhalterung 4 als
Druckgussteil ausgebildet sein. Die Drehzapfenhalterung 4 bildet
einen Teil eines Wischerrahmens, der einstückig mit der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 ausgebildet
ist. In der Drehzapfenhalterung 4 ist ein zylindrischer
Lagerabschnitt 41 ausgebildet, der den Drehzapfen 3 drehbar
hält. Etwa
mittig ist an dem Lagerabschnitt 41 ein abstehender Flansch 42 einstückig angeformt.
In dem Flansch 42 sind Montagebohrungen 43 ausgespart,
in welche passende Schrauben 44 eingesetzt sind. Mit Hilfe
dieser Schrauben 44 und passenden Muttern 45 ist
die Drehzapfenhalterung 4 an einer Platte der Fahrzeugkarosserie 10 befestigt.
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Innerhalb
der Drehzapfenhalterung 4 wird der Drehzapfen 3 von
zwei Lagern 47 drehbar gehalten. Der distale Drehzapfenendabschnitt
ragt aus dem distalen Ende der Drehzapfenhalterung 4 heraus.
Am distalen Drehzapfenende ist ein Befestigungsabschnitt 35 ausgebildet,
um den Wischerarm 2 an dessen proximalen Endabschnitt zu
befestigen. Dieser Befestigungsabschnitt 35 ist mit einem
Außengewindeabschnitt 37 versehen,
der in eine Montagebohrung 21 am Wischerarm 2 eingesetzt
und dort mithilfe einer Mutter festgelegt ist; hierbei ragt ein,
eine Drehung verhindernder Abschnitt 36 in diese Montagebohrung 21 hinein.
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Dieser,
eine Drehung verhindernde Abschnitt 36 ist kegelstumpfförmig ausgebildet,
und die Oberfläche
dieses, eine Drehung verhindernden Abschnitts 36 ist mit
einer Rändelung
versehen. Das proximale Drehzapfenende ragt aus dem proximalen Ende
der Drehzapfenhalterung 4 heraus und ist dort an einem
Ende eines Drehhebels 8 angebracht. Das andere Ende des
Drehhebels 8 ist mit einem (nicht dargestellten) Wischerantriebsmechanismus
verbunden.
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Der
Drehzapfen 3 ist so angeordnet, dass der Drehhebel 8 und
die proximale Stirnfläche
des zylindrischen Lagerabschnitts 41 nahe beieinander angeordnet
sind. Eine, als Arretierglied dienende Zahnscheibe 5 ist
am dickeren Drehzapfenabschnitt 32 (das ist der, einen
großen
Durchmesser aufweisende Abschnitt 32 des Drehzapfens 3)
am distalen Drehzapfenende angebracht. Mit anderen Worten ausgedrückt, die
Zahnscheibe 5 befindet sich in der Nähe der distalen Stirnfläche des
zylindrischen Lagerabschnitts 41 (das heißt in einer
Position, wo diese Zahnscheibe 5 die axiale Verstellung
des Drehzapfens 3 begrenzt, eingeschränkt bzw. beschränkt). Die Zahnscheibe 5 schnürt den dickeren
Drehzapfenabschnitt 32 mit einer vorgegebenen Einschnürungskraft
ein. Mit anderen Worten ausgedrückt,
diese Einschnürungskraft
verrastet bzw. arretiert die Zahnscheibe 5 mit maximaler
Haftreibung P1 an bzw. gegenüber
dem dickeren Drehzapfenabschnitt 32.
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Somit
ist der zylindrische Lagerabschnitt 41 der Drehzapfenhalterung 4 zwischen
der Zahnscheibe 5 und dem Drehhebel 8 angeordnet,
und der Drehzapfen 3 ist drehbar von der Drehzapfenhalterung 4 gehalten,
wobei eine axiale Verstellung des Drehzapfens 3 gegenüber der
Drehzapfenhalterung 4 beschränkt ist.
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Der
Drehzapfen 3 hat einen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Abschnitt 31, der im Rahmen dieser Unterlagen kurz als "dünnerer Drehzapfenabschnitt 31" bezeichnet ist.
Dieser dünnere Drehzapfenabschnitt 31 hat
einen Durchmesser R1. Ferner hat der Drehzapfen 1 einen,
einen großen Durchmesser
aufweisenden Abschnitt 32, der im Rahmen dieser Unterlagen
kurz "als dickerer
Drehzapfenabschnitt 32" bezeichnet
ist; dieser dickere Drehzapfenabschnitt 32 hat einen Durchmesser
R3. Der dickere Drehzapfenabschnitt 32 geht über einen Kegelstumpfabschnitt 33 in
den dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 über;
das heißt
dieser Kegelstumpfabschnitt 33 befindet sich an der Grenze
zwischen dem dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 und dem dickeren Drehzapfenabschnitt 32 (vgl. 3). Im
Ausgangszustand, in dem noch keine Belastung einwirkt, befindet
sich der größere Teil
des dickeren Drehzapfenabschnitts 32 innerhalb des zylindrischen Lagerabschnitts 41 und
wird von diesem umgeben. Der Drehzapfen 3 wird von den
Lagern 47 drehbar gegenüber
dem zylindrischen Lagerabschnitt 41 gehalten; diese Lager 47 befinden
sich zwischen dem zylindrischen Lagerabschnitt 41 und dem
dickeren Drehzapfenabschnitt 32.
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Wie
mit den 5(a) und 5(b) dargestellt,
ist die Zahnscheibe 5 im wesentlichen ringförmig ausgebildet
und hat einen scheibenförmigen
flachen Ringflansch 53, und eine Anzahl Rastelemente 52,
die elastisch verformbar sind. Diese Rastelemente 52 begrenzen
eine durchgehende Bohrung 51. Im Ausgangszustand hat diese
durchgehende Bohrung 51 einen Durchmesser R2. Zwischen
dem Durchmesser R2 der durchgehenden Bohrung 51 der Zahnscheibe 5 und
dem Durchmesser R1 des dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 und dem Durchmesser R3 des dickeren
Drehzapfenabschnitts 32 besteht nachstehende Beziehung: R3 > R2 ≥ R1.
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Die
Zahnscheibe kann verhindern, dass der Drehzapfen 3 axial
verstellt wird, wenn auf den Drehzapfen 3 eine Axialbelastung
P einwirkt, die nicht größer ist
als ein vorgegebener Wert (das ist eine Grenzbelastung oder die
maximale Haftreibung der Zahnscheibe 5 gegenüber dem
dickeren Drehzapfenabschnitt 32). Sofern diese Axialbelastung
P die Grenzbelastung P1 der Zahnscheibe 5 (das ist die
maximale Haftreibung zwischen der Zahnscheibe 5 und dem Drehzapfen 3) übersteigt,
dann wird die Beschränkung
der axialen Verstellung des Drehzapfens 3 gegenüber der
Drehzapfenhalterung 4 aufgehoben und beseitigt.
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Das
heißt,
der Drehzapfen 3 kann nunmehr in axialer Richtung bezüglich der
Drehzapfenhalterung 4 verstellt werden. Diese Grenzbelastung
bzw. Schwellenwertbelastung oder die maximale Haftreibung P1 der
Zahnscheibe 5 gegenüber
dem Drehzapfen 3 ist vorgegeben und eingestellt, beispielsweise
auf einen Wert von ungefähr
2.400 N.
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Aus 4 ist
ersichtlich, dass in einem Zustand, wo sich die Zahnscheibe 5 in
einer, die axiale Verstellung beschränkenden Position befindet,
wo die axiale Verstellung des Drehzapfens 3 beschränkt ist,
oder in einem Zustand, wo die Zahnscheibe 5 in einem Abstand
M zum Kegelstumpfabschnitt 33 in Richtung zum proximalen
Drehzapfenende hin angeordnet ist, diese Zahnscheibe 5 gemeinsam
mit dem Drehzapfen 3 rotiert. Deshalb ist vorzugsweise
zwischen der distalen Stirnfläche
des zylindrischen Lagerabschnitts 41 und der Zahnscheibe 5 eine
ringförmige
Beilagsscheibe 6 eingelegt. Weiterhin ist vorzugsweise
ein O-Ring 7 zwischen dem Außenumfang des Drehzapfens 3 und
dem Innenumfang 46 des zylindrischen Lagerabschnitts 41 angeordnet, um
dort gegen eindringendes Wasser abzudichten. Die ringförmige Beilagscheibe 6 verhindert
ein Herausschlüpfen
des O-Rings 7 aus dem zylindrischen Lagerabschnitt 41.
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Nachstehend
wird die Arbeitsweise dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 beschrieben.
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Beim üblichen
Einsatz der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 führt der
Wischerarm 2 unter der Wirkung der Drehung des drehbar
in der Drehzapfenhalterung 4 gehaltenen Drehzapfens 3 in
einem vorgegebenen Bereich eine Hin- und Herbewegung aus, um Regentropfen
und dergleichen von der Oberfläche
der Windschutzscheibe abzuwischen. Weil sich der zylindrische Lagerabschnitt 41 zwischen
der Zahnscheibe 5 und dem Drehhebel 8 befindet,
kann der Drehzapfen 3 bezüglich der Drehzapfenhalterung 4 frei
rotieren; hierbei tritt keine axiale Verstellung auf, solange die
auf den Drehzapfen 3 einwirkende Axialbelastung P nicht
größer ist
als der Schwellenwert der Anlagekraft bzw.
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Haftreibung
mit welcher die Zahnscheibe 5 am dickeren Abschnitt 32 des
Drehzapfens 3 anliegt.
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Als
nächstes
wird derjenige Fall betrachtet, wo eine Axialbelastung P des Drehzapfens 3 auf
die Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 einwirkt, wie das in 1 dargestellt
ist. Hier kann diese Axialbelastung P eine axiale Kraftkomponente
der insgesamt auftretenden Belastung P' sein, die ihrerseits in 1 mit gestrichelten
Linien angedeutet ist.
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Sofern
der Betrag der Axialbelastung P den Schwellenwert der Anlagekraft
bzw. Haftreibung P1 der Zahnscheibe 5 übersteigt, dann wird die Beschränkung der
axialen Verstellung des Drehzapfens 4 aufgehoben. Mehr
im einzelnen, der Drehzapfen 3 beginnt sich bezüglich der
Zahnscheibe 5 abzusenken, während die Rastelemente 52 der
Zahnscheibe 5 in Kontakt mit dem Außenumfang des Drehzapfens 3 bleiben.
Daraufhin wird der Drehzapfen 3 zusammen mit dem Wischerarm 2 in
Richtung des Innenraums der Fahrzeugkarosserie zurückgeführt, wie das
in 2 dargestellt ist, um die auf die Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 einwirkende
Axialbelastung P zu absorbieren.
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Die
Rastelemente 52 schnüren
den dickeren Drehzapfenabschnitt 32 an einer Stelle ein,
die nur um einen sehr kleinen Abstand M von der Grenze zwischen
dem dickeren Drehzapfenabschnitt 32 und dem Kegelstumpfabschnitt 33 entfernt
ist. Folglich werden die Spitzen der Rastelemente 52 an
der Zahnscheibe 5 auf den dünneren Drehzapfenabschnitt 31 geschoben,
sobald der sich innerhalb des zylindrischen Lagerabschnitts 41 befindliche
Drehzapfen 3 in die Fahrzeugkarosserie hinein zurückgeführt wird.
Die elastisch verformten Rastelemente 52 kehren daraufhin
in ihren natürlichen
Zustand zurück, und
die durchgehende Bohrung 51 nimmt wiederum den ursprünglichen
Innendurchmesser R2 an. Weil der Innendurchmesser R2 der Zahnscheibe 5,
der Durchmesser R1 des dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 und der Durchmesser R3 des dickeren Drehzapfenabschnitts 32 der
nachfolgenden Beziehung genügen R3 > R2 ≥ R1 verliert
die Zahnscheibe 5 ihre Einschnürungskraft gegenüber dem
Drehzapfen 3. Das bedeutet, der Drehzapfen 3 kann
eine axiale Verstellung ausführen,
ohne dass von der Zahnscheibe 5 eine Kontaktbelastung ausgeht.
Weiterhin kann die vorgegebene Belastung, bei welcher eine axiale
Verstellung des Drehzapfens 3 zugelassen wird, leicht kontrolliert werden.
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In
demjenigen Zustand, wo die axiale Verstellung des Drehzapfens 3 beschränkt ist,
befindet sich der größere Teil
des dickeren Drehzapfenabschnitts 32 innerhalb des zylindrischen
Lagerabschnitts 41, und der größere Teil des dünneren Drehzapfens 31 ragt
aus dem Lagerabschnitt 41 heraus. Das bedeutet, nach einer
axialen Verstellung des Drehzapfens 3 ist die Kontaktbelastung
zwischen dem Drehzapfen 3 und der Zahnscheibe 5 erheblich vermindert,
während
die Zahnscheibe 5 längs
der gesamten Länge
des dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 verschoben wird. Als Folge davon,
kann die axiale Verstellung des Drehzapfens 3 und die Anlage
der Zahnscheibe 5 auf den Drehzapfen 3 glatt und
gleichmäßig durchgeführt werden.
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Mehr
im Einzelnen, beim Vorgang zum Aufsetzen und richtigen Anordnen
der Zahnscheibe 5 am Drehzapfen 3 kann die Zahnscheibe 5 leicht
auf dem Drehzapfen 3 aufgesetzt werden, ohne Anwendung
eines Einführungsdrucks,
oder dergleichen, weil die Zahnscheibe 5 anfänglich längs des
dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 verschoben wird; dies beruht auf
der oben erläuterten
Beziehung zwischen dem Innendurchmesser R2 der Zahnscheibe 5 und dem
Durchmesser R1 des dünneren
Drehzapfenabschnitts 31. Der an der Grenze zwischen dem
dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 und dem dickeren Drehzapfenabschnitt 32 ausgebildete
Kegelstumpfabschnitt 33 führt die Zahnscheibe 5 leicht
vom dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 auf den dickeren Drehzapfenabschnitt 32.
Weil weiterhin die, die Axialbelastung beschränkende Position sich jenseits
des Kegelstumpfabschnitts 33 befindet und nur eine sehr kleine
Strecke M weit von dem Kegelstumpfabschnitt 33 entfernt
ist, kann die Zahnscheibe 5 richtig am Drehzapfen 3 angepasst
und angeordnet werden, ohne dass hierzu eine große Kraft erforderlich wäre, unabhängig von
der Länge
des Drehzapfens 3, die aus dem distalen Ende des zylindrischen
Lagerabschnitts 41 herausragt (das ist die herausragende Länge des
Drehzapfens 3).
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Weiterhin
ist zu beachten: Der Wischerarm 2 ist an dem Befestigungsabschnitt 35 befestigt,
der seinerseits am distalen Ende des dünneren Drehzapfenabschnitts 31 ausgebildet
ist. Folglich reicht die Länge
bzw. der Bereich N der axialen Verstellung des Drehzapfens 3 von
der die Axialbelastung beschränkenden
Position am unteren Ende des Befestigungsabschnitts 35 bis
zu derjenigen Position, wo die Zahnscheibe 5 am Wischerarm 2 anstößt. Das
bedeutet, der Drehzapfen 3 ist daran gehindert, vollständig aus
dem zylindrischen Lagerabschnitt 41 heraus zu rutschen,
was eine nachfolgende Wiederherstellung der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 erleichtert.
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Die 6 zeigt
die Verschiebung des Drehzapfens 3, wenn dieser Drehzapfen 3 axial
verstellt wird, in Abhängigkeit
von der Kraft, die zwischen dem Drehzapfen 3 und der Zahnscheibe 5 herrscht,
bei der ersten Ausführungsform
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1.
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Hier
besteht die Zahnscheibe 5 aus nichtrostendem Stahlmaterial
und deren durchgehende Bohrung 51 hat einen Innendurchmesser
R2 von 11,8 mm. Der Drehzapfen 3 besteht aus unlegiertem
Stahl (Kohlenstoffstahlmaterial), wobei der dickere Drehzapfenabschnitt 32 einen
Durchmesser R3 von 12 mm sowie der dünnere Drehzapfenabschnitt 31 einen
Durchmesser R1 von 11,7 mm aufweist.
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Die 8 zeigt
anhand einer grafischen Darstellung die unter Belastung auftretende
Verschiebung des Drehzapfens in Abhängigkeit von der zwischen Drehzapfen
und Arretierglied herrschenden Kraft, die bei einer aus dem Stand
der Technik bekannten und als Vergleichsbeispiel dienenden Wischer-Drehgelenkvorrichtung
auftritt. Bei dieser bekannten Wischer-Drehgelenkvorrichtung hat der Drehzapfen
keinen, einen kleinen Durchmesser aufweisenden Abschnitt 31,
sondern der Drehzapfen hat über
die gesamte Länge
des Verschiebungsbereiches den gleichen Durchmesser von 12 mm; das entspricht
dem Durchmesser des dickeren Drehzapfenabschnitts 32 bei
der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1.
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Wie
aus 6 ersichtlich ist, die sich auf die erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 bezieht,
ist zeitweilig eine Kraft bzw. Belastung von wenigstens ungefähr 2.400
N erforderlich, um die Zahnscheibe 5 vom dickeren Drehzapfenabschnitt 32 weg
auf den dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 zu schieben, obwohl hierzu nur eine
sehr kleine Strecke M oder weniger der Verschiebung bzw. Verstellung
erforderlich ist; diese Kraft von etwa 2.400 N entspricht der maximalen
Haftreibung, die zwischen der Zahnscheibe 5 und dem dickeren
Drehzapfenabschnitt 32 auftritt. Diese zur Verschiebung
erforderliche Kraft sinkt auf Null herab, sobald die Zahnscheibe 5 den
dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 erreicht hat. Im Gegensatz dazu zeigt
die, die aus dem Stand der Technik bekannte Wischer-Gelenkvorrichtung
betreffende 8, dass dort zur Verschiebung
des Drehzapfens – unabhängig von
dessen Verstellposition – ebenfalls
eine Kraft von ungefähr
2.400 N erforderlich ist, was der maximalen Haftreibung entspricht.
Zusätzlich
schwankt diese zur Verstellung erforderliche Kraft in großem Umfang.
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Aus
obiger Beschreibung ist klar geworden, dass bei normalem Betrieb
bzw. Einsatz der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 eine
axiale Verstellung des Drehzapfens 3 durch die Zahnscheibe 5 beschränkt ist.
Für den
Fall, dass eine, den vorgegebenen Wert übersteigende Axialbelastung
P auf den Drehzapfen 3 einwirkt, dann wird die Verhinderung einer
axialen Verstellung des Drehzapfens 3 durch die Zahnscheibe 5 aufgehoben,
wodurch ermöglicht wird,
dass der Drehzapfen 3 längs
des zylindrischen Lagerabschnitts 4 nach unten rutschen
kann. Weil hierbei die Zahnscheibe 5 vom dickeren Drehzapfenabschnitt 32 auf
den dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 geschoben wird, nimmt die Einschnürungskraft der
Zahnscheibe 5 am Drehzapfen 3 plötzlich ab
und ermöglicht
so eine sanfte Bewegung bzw. Verstellung des Drehzapfens 3.
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Als
nächstes
wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der grundlegende Aufbau
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung
nach dieser zweiten Ausführungsform
entspricht der oben erläuterten
ersten Ausführungsform dieser
Wischer-Drehgelenkvorrichtung. Jedoch ist hier bei dieser zweiten
Ausführungsform
die Zahnscheibe 5 so ausgestaltet, dass sie einen solchen
Innendurchmesser R2 hat, der bewirkt, dass die Kontaktkraft zwischen
Zahnscheibe 5 und Drehzapfen 3 auf dem halben
Wert oder weniger der maximalen Haftreibung zwischen Zahnscheibe 5 und
Drehzapfen 3 absinkt. Mehr im Einzelnen gilt hier, dass
der Innendurchmesser R2 der Zahnscheibe 5 kleiner gewählt ist,
als der Durchmesser R1 des dünneren Drehzapfenabschnitts 31;
folglich gilt hier die Beziehung R3 > R1 > R2.
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Mit
andern Worten ausgedrückt,
bei der ersten Ausführungsform
sind der Durchmesser R1 des dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 und der Innendurchmesser der durchgehenden
Bohrung 51 an der Zahnscheibe 5 so gewählt, dass
die Kontaktkraft zwischen Drehzapfen 3 und Zahnscheibe 5 auf
Null abfällt,
wenn die Zahnscheibe 5 vom dickeren Drehzapfenabschnitt 32 auf
den dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 geschoben wird. Im Gegensatz dazu
sind jetzt hier bei dieser zweiten Ausführungsform die Durchmesser
R1, R2 und R3 so gewählt,
dass sie eine axiale Verstellung des Drehzapfens nicht verhindern,
dass jedoch der axialen Verstellung des Drehzapfens auch dann noch
ein kleinerer aber bestimmter Widerstand entgegensetzt wird, wenn
die Zahnscheibe auf den dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 geschoben worden ist. Mehr im Einzelnen
hat bei dieser zweiten Ausführungsform
der Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 der dünnere Drehzapfenabschnitt 31 einen
Durchmesser R1 von 11,86 mm. Die anderen Bedingungen sind die gleichen,
wie bei der ersten Ausführungsform.
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Die 7 zeigt
anhand einer grafischen Darstellung die Verschiebung des Drehzapfens 3 in
Abhängigkeit
von der Kraft zwischen Drehzapfen 3 und Zahnscheibe 5 bei
dieser zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1.
Entsprechend dieser grafischen Darstellung ist zeitweilig eine Kraft
von ungefähr
2.400 N erforderlich, um mit einer Verschiebung der Zahnscheibe 5 vom
dickeren Drehzapfenabschnitt 32 weg das heißt, von
der, die Verstellung des Drehzapfens beschränkenden Position weg zu beginnen;
diese Kraft von etwa 2.400 N entspricht der maximalen Haftreibung
zwischen Drehzapfen 3 und Zahnscheibe 5. Nachdem
die Zahnscheibe 5 auf den dünneren Drehzapfenabschnitt 31 geschoben
worden ist, nimmt die zur weiteren Verschiebung bzw. Verstellung
des Drehzapfens 3 erforderliche Kraft plötzlich ab;
jedoch ist zur Verschiebung bzw. Verstellung des Drehzapfens 3 weiterhin
eine gewisse Kraft erforderlich, die halb so groß oder kleiner ist, als die
maximale Haftreibung in der die axiale Verstellung beschränkenden Position;
in diesem Falle ist zur Verschiebung der Zahnscheibe 5 längs des
dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 eine Kraft von ungefähr 980 N
bis ungefähr
1.176 N erforderlich; sofern eine solche Kraft einwirkt, kann die
Zahnscheibe 5 glatt und gleichmäßig längs des dünneren Drehzapfenabschnitts 31 verschoben
werden.
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Wie
dargelegt, ist bei dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung 1 zur
weiteren Verstellung des Drehzapfens 3 immer noch eine
gewisse Kraft erforderlich; diese Kraft ist jedoch kleiner als die
zur Überwindung
der anfänglichen
Haftreibung erforderliche Kraft; solange diese verminderte Kraft
einwirkt, erfolgt eine glatte und gleichmäßige Verstellung des Drehzapfens 3.
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Sowohl
bei der ersten Ausführungsform,
wie bei der zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Wischer-Drehgelenkvorrichtung
können nachstehende
Modifizierungen vorgenommen werden:
Bei den oben beschriebenen
Ausführungsformen
hat der dünnere
Drehzapfenabschnitt 31 einen gleichmäßig einheitlichen Durchmesser.
Hier ist eine modifizierte Struktur des dünneren Drehzapfenabschnitts 31 möglich, bei
welcher der Durchmesser dieses dünneren
Drehzapfenabschnitts 31 nicht gleichmäßig und einheitlich ist, sondern
bei welcher am dünneren
Drehzapfenabschnitt 31 eine Anzahl Stufen, ein Kegelstumpfabschnitt
oder eine Kombination aus Stufen und Kegelstumpfabschnitt auftreten.
Wichtig bleibt, dass der distale Endabschnitt des Drehzapfens 3 abgesehen
von wenigstens dem Befestigungsabschnitt 35, einen kleinen
Durchmesser aufweist, im Vergleich mit dem, einen großen Durchmesser
aufweisenden Drehzapfenabschnitt 32.
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Obwohl
bei obigen Ausführungsformen
als Arretierglied eine Zahnscheibe benutzt worden ist, könnte als
Arretierglied auch ein C-Ring (in diesem Falle also ein geteilter
Ring) ein E-Ring oder dergleichen verwendet werden.