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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Scheibenwischeranlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, in der
Ausführung mit einem Scheibenwischerarm, der
wenigstens ein Wischblatt trägt und der gelenkig um eine
Gelenkachse an einem Antriebskopf des Wischerarms
gelagert ist.
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Der Antriebskopf wird durch eine Wischerantriebswelle
in einer Pendeldrehbewegung angetrieben, um ein
Wischfeld auf der zu wischenden Scheibe zu erzeugen.
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Der Scheibenwischerarm trägt über den Wischblatthalter
ein gelenkiges Wischblatt, das die Glasfläche, wie
etwa die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs,
wischen kann.
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Um ein effizientes Wischen der Glasfläche zu erzielen,
muß der Scheibenwischergummi mit einer ausreichend
hohen Anpreßkraft oder Wischkraft auf die zu wischende
Glasfläche angedrückt werden.
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Dazu ist es bekannt, wenigstens eine Feder vorzusehen,
beispielsweise eine Schraubendruck- oder
Schraubenzugfeder, die zwischen dem Antriebskopf und dem
Scheibenwischerarm angeordnet ist und die auf diesen eine
Kraft anwendet, deren Trägergerade nicht mit der
Gelenkachse des Scheibenwischerarms am Antriebskopf
konvergent ist, so daß faktisch auf den
Scheibenwischerarm ein Wischeranpreßdruck - auch als Nenn-
Wischeranpreßdruck bezeichnet - ausgeübt wird, dessen
Wert in etwa konstant ausfällt.
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Aufgrund der Konstruktion einer derartigen Vorrichtung
wird der Wischergummi während der Wischbewegung auf
der Glasfläche, aber auch in Ruhestellung des
Scheibenwischers angedrückt.
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Infolge der Konstanz des Nenn-Wischeranpreßdrucks, der
auf den Wischergummi ausgeübt wird, wenn sich der
Scheibenwischer in Ruhestellung befindet, neigt der
Wischergummi zur Bewahrung einer Restverformung, die
sich aus der Stauchung seines Profils an der gewölbten
Fläche der Scheibe ergibt, wobei der Wischergummi kein
effizientes Wischen der Glasfläche mehr bewirken kann.
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Von daher erscheint es wünschenswert, die auf den
Wischergummi angewendete Nennwischkraft verändern zu
können, insbesondere wenn sich die
Scheibenwischeranlage in Ruhestellung befindet.
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Darüber hinaus ist die Wischqualität beim Wischen der
Glasfläche während des Betriebs von der Kontrolle der
auf den Wischergummi einwirkenden Wischkraft abhängig,
wobei vor allem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs
und die Häufigkeit der Wischbewegung des
Scheibenwischers eine Rolle spielen.
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Es ist bekannt, die Wischkraft mit Hilfe von
aerodynamischen Ansatzteilen zu erhöhen, die am
Scheibenwischerarm angebracht werden, wobei jedoch
festzustellen ist, daß diese Vorrichtungen keine präzise
Kontrolle des Werts der Wischkraft zulassen, wobei sie
vor allem keine kontrollierte Veränderung dieser
Wischkraft in Abhängigkeit von einem oder mehreren
Betriebsparametern des Fahrzeugs ermöglichen.
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Um die vorstehend angesprochenen Nachteile
abzustellen, wurden bereits verschiedene
Scheibenwischerbauarten vorgeschlagen, bei denen Mittel, die zwischen
dem Antriebskopf und dem Scheibenwischerarm
angeordnet sind, eine Veränderung des Werts der Zug- oder
Druckkraft der Feder ermöglichen.
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So ist insbesondere, wie in der DE-A-3 444 927
beschrieben, ein Scheibenwischer in der Ausführung mit
einem Scheibenwischerarm bekannt, der wenigstens ein
Wischblatt trägt und der gelenkig um eine Gelenkachse
an einem Antriebskopf des Wischerarms gelagert ist,
mit wenigstens einer Feder, die zwischen dem
Antriebskopf und dem Scheibenwischerarm angeordnet ist, wobei
das erste Ende der besagten Feder mit einem Punkt des
Scheibenwischerarms verbunden ist, während das zweite
Ende der Feder mit dem Antriebskopf verbunden ist, und
wobei die Feder auf den besagten Scheibenwischerarm
eine Kraft ausübt, deren Trägergerade nicht mit der
Gelenkachse konvergent ist, so daß auf den
Scheibenwischerarm ein Wischeranpreßdruck ausgeübt wird,
ferner mit einem Stellglied, dessen Körper mit dem
Antriebskopf verbunden ist und dessen Ausgangsorgan
die Bewegungen des zweiten Endes der Feder steuert,
indem es die Position des zweiten Endes der Feder im
Verhältnis zur Gelenkachse verändert, so daß der
Abstand zwischen der Trägergeraden der Kraft und der
Gelenkachse verändert wird, wobei das erste Ende der
Feder mit einer ersten Auflagefläche verbunden ist,
die mit dem Scheibenwischerarm verbunden ist, während
das zweite Ende der Feder mit einer zweiten
Auflagefläche verbunden ist, die auf einem Gleitsegment
ausgebildet ist, das verschiebbar entlang einer am
Antriebskopf ausgebildeten Führungsfläche gelagert
ist, wobei die Bewegungen des Gleitsegments durch das
Ausgangsorgan des Stellglieds gesteuert werden.
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Alle bekannten Bauarten haben den Nachteil, daß sie
direkt auf ein oder mehrere Federn einwirken, indem
sie beispielsweise deren Länge verändern, und daß sie
keine präzise Kontrolle der Wischkraft und keine
ausreichende zuverlässigkeit der Feder ermöglichen, bei
der erhebliche Veränderungen ihrer
Nennelastizitätskonstante auftreten.
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Um diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die
vorliegende Erfindung einen Scheibenwischer, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, vor, in der Ausführung, die aus
der weiter oben erwähnten DE-A-3 444 927 bekannt ist
und deren technische Merkmale im Oberbegriff von
Anspruch 1 dargelegt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der Feder um eine Schraubendruckfeder
handelt, durch die eine Führungsstange hindurchgeht,
welche die Trägergerade der Kraft definiert, daß ein
erstes Ende der Führungsstange gelenkig am
Scheibenwischerarm um eine Achse gelagert ist, die parallel
zur Gelenkachse des Scheibenwischerarms am
Antriebskopf verläuft, daß die Führungsstange durch das
Auflagesegment hindurchgeht und daß das zweite Ende der
Führungsstange mit dem Ausgangsorgan des Stellglieds
verbunden ist.
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Dieses wesentliche Merkmal der Erfindung schafft die
Voraussetzung für eine Veränderung und eine präzise
Kontrolle des Werts des Wischeranpreßdrucks, der durch
die Feder auf den Scheibenwischerarm ausgeübt wird,
ohne den Wert der durch die Feder ausgeübten Kraft zu
verändern, so daß deren spezifische Eigenschaften
unverändert bleiben.
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Nach verschiedenen Ausführungsarten der Erfindung ist
folgendes vorgesehen:
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- Das zweite Ende der Feder kann sich in etwa entlang
einem Kreis um den Festpunkt bewegen, mit dem das
erste Ende der Feder verbunden ist.
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- Die Führungsfläche des Auflagesegments ist eine
konkav-zylindrische Teilfläche, deren Achse in etwa
mit der Gelenkachse des ersten Endes der
Führungsstange zusammenfällt.
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- Das zweite Ende der Feder kann sich entlang einer
Geraden bewegen, die bei einer mittleren
Zwischenposition der Führungsstange in etwa tangential zu
einem Kreis um die Gelenkachse des ersten Endes der
Führungs stange verläuft.
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- Das Stellglied ist ein lineares Stellglied, dessen
Ausgangsorgan mit einem Nocken verbunden ist, der mit
einer Kurvenrolle zusammenwirkt, die drehbar am
zweiten Ende der Führungsstange um eine Drehachse gelagert
ist, die parallel zur Gelenkachse der Führungsstange
verläuft.
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- Als Variante umfaßt der Scheibenwischer ein
Antriebskippelement, das drehbar am Antriebskopf um eine
zur Gelenkachse des Scheibenwischerarms parallele
Kippachse gelagert ist und dessen erster Schenkel mit
dem Ausgangsorgan des Stellglieds verbunden ist,
während sein zweiter Schenkel mit dem zweiten Ende der
Führungsstange verbunden ist, um deren Bewegungen in
etwa entlang einem Kreis um die Kippachse zu führen.
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- Das zweite Ende der Führungsstange ist verschiebbar
in einem Mitnahmeschlitz gelagert, der im zweiten
Schenkel des Kippelements ausgebildet ist und der sich
in der Richtung dieses zweiten Schenkels erstreckt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung,
zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird, auf denen folgendes dargestellt
ist:
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- Figur 1 zeigt eine schematische Längsschnittansicht
einer ersten Ausführungsart der Erfindung zur
Veranschaulichung
der Funktionsweise eines Scheibenwischers
gemäß den Lehren der Erfindung.
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- Figur 2 zeigt eine schematische Teilansicht zur
Veranschaulichung einer Ausführungsvariante zu einem
Detail des Scheibenwischers von Figur 1.
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- Figur 3 zeigt eine Längsteilschnittansicht entlang
der Linie 3-3 von Figur 4 zu einer zweiten
Ausführungsart eines erfindungsgemäßen Scheibenwischers.
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- Figur 4 zeigt im Teilschnitt eine Draufsicht des in
Figur 3 veranschaulichten Scheibenwischers.
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- Figur 5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie
5-5 von Figur 3.
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- Figur 6 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Ansicht
des Mittelteils von Figur 3.
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- Die Figuren 7 und 8 zeigen ähnliche Ansichten wie
Figur 6 zur Veranschaulichung von zwei anderen
Positionen der Führungsstange der Feder.
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- Die Figuren 9 und 10 zeigen ähnliche Ansichten wie
Figur 6, wobei jeweils eine Ausführungsvariante
veranschaulicht wird.
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Der in Figur 1 veranschaulichte Scheibenwischer 10
besteht im wesentlichen aus einem Scheibenwischerarm
12, dessen Körper oder Gehäuse 14 gelenkig an einem
Antriebskopf 16 um eine geometrische Gelenkachse X-X
gelagert ist, die sich in einer Richtung erstreckt,
die in etwa senkrecht zur allgemeinen Längsrichtung
des Scheibenwischerarms verläuft.
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Der Antriebskopf 16 ist für die Verbindung mit einer
(nicht dargestellten) Wischerantriebswelle vorgesehen,
die seine Pendelbewegung um eine geometrische Achse Y-
Y (siehe Figur 3 und 4) bewirkt, die in etwa senkrecht
zur Gelenkachse X-X verläuft.
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Nach einem bekannten Prinzip ist eine
Schraubendruckfeder 18 zwischen dem Scheibenwischerarm 12 und dem
Antriebskopf 16 eingesetzt, um einen
Wischeranpreßdruck auf den Scheibenwischerarrn 12 auszuüben.
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Dazu ist die Trägergerade D der durch die Feder 18
ausgeübten Druckkraft nicht mit der Achse X-X
konvergent, wobei der Wert des auf den Scheibenwischerarm 12
ausgeübten Wischeranpreßdrucks vom Produkt aus der
Druckkraft F der Feder 18 und dem Abstand d zwischen
der Geraden D und der Achse X-X abhängig ist.
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Bei den nach dem Stand der Technik bekannten Bauarten
ist der Abstand d konstant, so daß der Wert des
Wischeranpreßdrucks ebenfalls in etwa konstant ausfällt.
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Erfindungsgemäß sind Mittel zur Veränderung des Werts
des Wischeranpreßdrucks vorgesehen, wobei der Abstand
d zwischen der Trägergeraden D und der Gelenkachse X-
X entsprechend verändert wird.
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Durch die Druckfeder 18 geht über ihre gesamte Länge
eine geradlinige Führungsstange 20 hindurch, welche
die Richtung der Trägergeraden D bestimmt.
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Ein erstes Ende 22 der Führungsstange 20 ist gelenkig
am Gehäuse 14 des Scheibenwischerarms 12 um eine
Gelenkachse U-U angebracht, die parallel zur
Gelenkachse X-X verläuft.
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Die Führungsstange 20 geht durch einen Schlitz
hindurch, der in einem fest mit dem Gehäuse 14
verbundenen Ansatz 24 ausgebildet ist, welcher eine erste
Auflagefläche für das erste Ende 26 der
Schraubendruckfeder 18 bildet.
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Das zweite Ende 28 der Schraubendruckfeder 18 kommt
über ein Auflagesegment 30 an einer ebenen Fläche 32
des Antriebskopfes 16 zur Auflage, das sich in einer
Ebene erstreckt, die parallel zur Gelenkachse X-X
verläuft.
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Durch das Auflagesegment 30 geht die Führungsstange 20
hindurch, die dieses bei ihren Schwenkbewegungen um
die Achse U-U mitnimmt.
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Das Auflagesegment 30 umfaßt beispielsweise Kugeln 34,
die auf der Fläche 32 rollen, um die Reibkräfte zu
verringern.
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Die Führungsstange 20 geht außerdem durch die ebene
Rollfläche 32 hindurch, und zwar durch einen dazu
vorgesehenen Schlitz 33, wobei ihr zweites Ende 36 mit
einer Stellvorrichtung 38 zusammenwirkt.
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Die Steilvorrichtung 38 besteht aus einem linearen
Stellglied 40, dessen Körper am Antriebskopf 16
befestigt ist und dessen Ausgangsstange 42, die sich in
einer Richtung L in etwa senkrecht zur Gelenkachse x
X bewegt, mit einem Nocken 44 bestückt ist, dessen
Nockenprofil 46 mit einer Kurvenrolle 48
zusammenwirkt, die drehbar am zweiten Ende 36 der
Führungsstange 20 um eine Drehachse V-V gelagert ist.
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In dem Ausführungsbeispiel, das in Figur 1
veranschaulicht wird, umfaßt das Nockenprofil 46 drei Lager P1,
P2 und P3, die in Abhängigkeit von der Längsposition
des Nockens 44 drei entsprechende Positionen der Rolle
48 und folglich drei entsprechende Winkelpositionen
der Führungsstange 20 um ihre Gelenkachse U-U an der
Fläche 32 bestimmt.
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In dieser Figur liegt die Rolle 48 am Zwischenlager P2
auf und bestimmt so eine Mittelposition der
Führungsstange 20, die in etwa dem Nennwert des
Wischeranpreßdrucks
entspricht, der durch die Feder 18 ausgeübt
wird, und in welcher der Schnittpunkt I der Geraden D
mit der Lauffläche 32 in etwa dem
Tangentenberührungspunkt eines Kreises um die Achse U-U entspricht.
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Steuer- und Kontrollmittel (nicht dargestellt)
ermöglichen eine Veränderung der Position des Nockens 44,
beispielsweise in Abhängigkeit von einem
Betriebsparameter des Fahrzeugs, um die Rolle 48 in Berührung mit
einem oder dem anderen der beiden Endlager P1 oder P3
zu bringen.
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Wenn die Rolle 48 auf dem Lager P3 aufliegt,
entspricht dies einer Winkelverschiebung der
Führungsstange 20 gegen den Uhrzeigersinn mit Blick auf Figur
1 und folglich einer Vergrößerung des Abstands d
zwischen der Geraden D und der Achse X-X, woraus sich
eine Erhöhung des Gesamtwerts des Wischeranpreßdrucks
ergibt.
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Wenn hingegen die Rolle 48 auf dem Lager P1 aufliegt,
verringert sich der Abstand d, so daß der Gesamtwert
des Wischeranpreßdrucks abnimmt.
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In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß sich die
Veränderungen des Wischeranpreßdrucks, die so
herbeigeführt werden können, praktisch ohne Veränderung der
Länge der Schraubendruckfeder 18 und folglich ohne
Veränderung der Nennkraft F ergeben, die letztere auf
den Scheibenwischerarm 12 und auf den Antriebskopf 16
über den Ansatz 24 und das Gleitsegment 20 ausübt.
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Der Zweck der in Figur 2 dargestellten
Ausführungsvariante besteht darin, mit größerer Genauigkeit zu
gewährleisten, daß an der Feder 18 keine
Längenänderung auftritt.
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Dazu umfaßt das Auflagesegment 30 ein Gleitelement 50,
dessen konvex-zylindrische Fläche 52 auf die
Gelenkachse
U-U zentriert ist und mit einer dazu passenden
konkav-zylindrischen Fläche 54 zusammenwirkt, welche
die ebene Lauffläche 32 der Ausführungsart von Figur 1
ersetzt und die ebenfalls auf die Achse U-U zentriert
ist.
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Es folgt nun eine Beschreibung der in den Figuren 3
bis 9 veranschaulichten Ausführungsart.
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Bei dieser Ausführungsart ist die Ausgangsstange 42
des linearen Stellglieds 40 mit dem zweiten Ende 36
der Führungsstange 20 über ein Antriebskippelement 60
verbunden.
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Das Kippelement 60 besitzt eine L-Form und ist um eine
Kippachse T-T angelenkt, die parallel zur Gelenkachse
X-X verläuft.
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Das Kippelement 60 umfaßt einen ersten Schenkel 62,
dessen Ende mit einem Langloch 64 versehen ist, in das
ein am Ende der Ausgangsstange 42 des Stellglieds 40
vorgesehener Mitnahmefinger 66 eingesetzt ist.
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Auf diese Weise kann das Stellglied 40 die
Drehbewegungen des Stellglieds 60 um die Achse T-T steuern,
wobei das Langloch 64 in einer Richtung verläuft, die
in etwa senkrecht zur Bewegungsrichtung der Stange 42
angeordnet ist.
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Der zweite Schenkel 68 des Kippelements 60 umfaßt
einen Schlitz oder ein Langloch 70, das sich in der
Längsrichtung des zweiten Schenkels 68 erstreckt und
in das ein Finger 72 eingesetzt ist, der am zweiten
Ende 36 der Führungsstange 20 befestigt ist.
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Es folgt nun eine Beschreibung der Funktionsweise
dieser Ausführungsart unter Bezugnahme auf die Figuren
6 bis 8.
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In der in Figur 6 veranschaulichten Stellung übt die
Feder 18 auf den Scheibenwischerarm 12 einen mittleren
Nenn-Wischeranpreßdruck aus.
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Wenn der Wert des Wischeranpreßdrucks erhöht werden
soll, beispielsweise in Abhängigkeit von der Erhöhung
der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, braucht nur ein
entsprechender Befehl an das lineare Stellglied 40
erteilt zu werden, um eine lineare Verschiebung der
Ausgangsstange 42 nach rechts mit Blick auf Figur 6 zu
bewirken, die eine Drehung des Kippelements 60 gegen
den Uhrzeigersinn mit Blick auf die Figuren
herbeiführt.
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Die Drehung des Kippelements 60 bewirkt dabei eine
Drehung der Führungsstange 20 im Uhrzeigersinn und
folglich eine Verschiebung der Geraden D, die eine
Erhöhung des Wischeranpreßdrucks zur Folge hat.
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Im Zuge dieser Bewegungen ist festzustellen, daß sich
der Finger 72 im Schlitz 70 verschoben hat, ebenso wie
der Finger 66 bezogen auf das Langloch 64.
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Symmetrisch dazu wird in Figur 8 eine relative
Position der verschiedenen Bestandteile veranschaulicht, die
einer Entlastung des Scheibenwischerarms entspricht,
das heißt einer Verringerung des Werts des
Wischeranpreßdrucks.
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Dazu wurde die Ausgangsstange 42 des Stellglieds 40
nach links mit Blick auf Figur 6 verschoben, wodurch
wiederum eine Bewegung des Kippelements 60 im
Uhrzeigersinn um seine Kippachse T-T bewirkt worden ist.
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Bei der in Figur 9 dargestellten Ausführungsvariante
wurde die Verbindung des Fingers 66 mit einem Langloch
64 durch eine Gelenkstange 74 ersetzt, deren Enden am
freien Ende der Ausgangsstange 42 bzw. in der Nähe des
Endes des ersten Schenkels 62 des Kippelements 60
angelenkt sind.
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Bei der in Figur 10 veranschaulichten
Ausführungsvariante ist im Vergleich zu der in Figur 9
dargestellten Ausführungsvariante zu erkennen, daß das
freie Ende des zweiten Schenkels 68 des Kippelements
60 mit einer Muffe 76 versehen ist, die eine Bohrung
78 enthält, in die der freie Endabschnitt des zweiten
Endes 36 der Führungsstange 20 eingesetzt ist, so daß
letztere in der Bohrung 78 gleitend gelagert ist.
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Die Muffe 76 ist gelenkig um eine Achse 80 gelagert,
die mit dem freien Ende des zweiten Schenkels 68 des
Kippelements 60 verbunden ist. Diese Anordnung
entspricht unter dem funktionellen Gesichtspunkt dem
Zusammenwirken des Fingers 72 mit dem Schlitz 70.
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Aufgrund der relativ geringen Weite der Drehbewegungen
des Kippelements 60 um seine Achse T-T bleibt die
Länge der Schraubendruckfeder 18 in etwa konstant,
während sich die Position der Geraden D, bezogen auf
die Achse X-X, in erheblichem Maße verändert, um eine
entsprechende Veränderung des Werts des
Wischeranpreßdrucks herbeizuführen.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsarten beschränkt.
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Es besteht auch die Möglichkeit, zahlreiche Varianten
zu entwickeln, um einen komplexeren Änderungsverlauf
für den Wert des Wischeranpreßdrucks herbeizuführen,
indem beispielsweise das Profil des Nockens 44
entsprechend verändert wird oder indem profilierte
Langlöcher für die Verbindung zwischen dem Ende der
Ausgangsstange 42 und dem Schenkel 62 des Kippelements 60
vorgesehen werden.