DE3142716C2

DE3142716C2 -

Info

Publication number: DE3142716C2
Application number: DE3142716A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 7050 Waiblingen De Aichele; Peter Dipl.-Ing. Dr. 7000 Stuttgart De Baur; Gerd 7582 Buehlertal De Kuehbauch; Richard Schultz; Guenter 7580 Buehl De Zorn
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-10-28
Filing date: 1981-10-28
Publication date: 1991-08-14
Also published as: FR2515121A1; IT1153588B; IT8223922A0; ES275556U; DE3142716A1; ES275556Y; BE894833A; FR2515121B3

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Wischvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Wischvorrichtung mit einem Kunststoff-Wischerarm (DE-OS 31 25 625) bekannt. Dieser Wischerarm soll aus einem Kunststoff bestehen, der dem Federstahl ähnliche Eigenschaften aufweist. Es hat sich aber gezeigt, daß ein solcher, beispielsweise aus einem Thermoplast hergestellter Wischerarm - wenn er den an ihn gestellten Anforderungen bezüglich der Biege- und Torsionssteifigkeit genügen soll - so dick dimensioniert werden muß, daß die noch zulässige Randfaserdehnung (bzw. Biegespannung) bei weitem überschritten wird, wenn die Länge des Wischerarms bestimmte, sehr enge Grenzen übersteigt.The invention is based on a wiping device of the type of the main claim. It's already a wiper with one Plastic wiper arm (DE-OS 31 25 625) known. That wiper arm should consist of a plastic that is similar to spring steel Has properties. But it has been shown that such a for example, wiper arm made of a thermoplastic - if he the demands placed on him in terms of bending and Torsional stiffness should be sufficient - as thick as that the permissible marginal fiber expansion (or bending stress) at far exceeded if the length of the wiper arm determined exceeds very narrow limits.

Versuche mit parabelförmig gebogenen, unterschiedlich dicken Wischerarmen aus Federstahl haben zu folgenden Erkenntnissen geführt: Experiments with parabolic curves of different thicknesses Spring steel wiper arms have led to the following findings:

Wählt man, bei vorgegebener Breite, die Dicke des Wischerarms im Hinblick auf die geforderte Torsionssteifigkeit (um das Rattern des Wischgummis auf der zu wischenden Scheibe zu verhindern), so schwankt die Auflagekraft wegen der zu hohen Biegesteifigkeit in Abhängigkeit von der Scheibenwölbung zu stark. Dies führt zu einer ungenügenden Wischleistung dort, wo die Vorspannung des Wischerarms infolge der Scheibenkrümmung zu gering wird. Andererseits rattert aber der Wischgummi über die Scheibenoberfläche in den Bereichen, wo die Vorspannung des Wischerarms - ebenfalls wegen der Scheibenkrümmung - einen bestimmten Wert übersteigt.If you choose the thickness of the wiper arm for a given width with regard to the required torsional rigidity (to the rattling of the squeegee on the window to be wiped to prevent), the contact force fluctuates due to the high bending stiffness depending on the disc curvature too strong. This leads to insufficient wiping performance where the wiper arm preload is due to the disc curvature becomes too small. On the other hand rattles but the squeegee over the surface of the window in the Areas where the wiper arm preload - likewise because of the curvature of the disc - exceeds a certain value.

Verringert man die Dicke des Federstahl-Wischerarms entsprechend einer von der Scheibenkrümmung abhängigen Auflagekraft, so wird der Wischerarm zu torsionsweich, was ebenfalls zum Rattern des Wischgummis auf der Scheibe führt.If you reduce the thickness of the spring steel wiper arm accordingly a bearing force dependent on the curvature of the disc, so the wiper arm becomes too torsionally soft, what also for rattling the squeegee on the window leads.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Wischvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs vermeidet alle diese geschilderten Nachteile der bekannten Wischvorrichtung, weil durch den Aufbau des Wischerarms eine optimale Anpassung der Materialpaarung und der Schichtdicken an die Forderungen möglich ist.The wiper device according to the invention with the characteristic Features of the main claim avoid all of these disadvantages of the known wiper device, because the structure of the wiper arm enables optimal adjustment the material pairing and the layer thicknesses to the Claims is possible.

Die folgende Tabelle soll den Vorteil einer für einen bestimmten Anmeldungsfall ausgewählten Materialkombination (Kern aus glasfaser-verstärktem Kunststoff - GFK - mit überwiegend axialer Faserorientierung, Mantel aus kohlefaser-verstärktem Kunststoff - CFK - mit diagonal zur Längsrichtung ±45° angeordneten Fasern) gegenüber einem mit regellosen Kurzglasfasern verstärkten Thermoplast oder Duoplast und Federstahl verdeutlichen:The following table shows the benefit of one for one selected registration combination of materials (Core made of glass fiber reinforced plastic - GRP - with predominantly axial fiber orientation, jacket made of carbon fiber reinforced plastic - CFRP - with diagonal fibers arranged to the longitudinal direction ± 45 °) a thermoplastic reinforced with random short glass fibers or Duoplast and spring steel clarify:

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, lassen sich Wischerarme aus Faserverbundwerkstoffen biegeweicher und/oder torsionssteifer als aus Stahl herstellen. Durch den geringeren Elastizitätsmodul bei wesentlich höherer, zulässiger Randfaserdehnung kann die Torsionssteifigkeit über eine bei gleicher Breite höhere Dicke des Wischerarms erreicht werden.As can be seen from the table, wiper arms can be made of fiber composite materials more flexible and / or Manufacture torsionally stiffer than steel. By the lesser Young's modulus at a much higher, more permissible Edge fiber stretching can cause torsional stiffness over a greater thickness of the wiper arm with the same width can be achieved.

Ein Wischerarm mit einem Kern aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff mit axialer Faserorientierung, der von einem kohlefaser-verstärktem Kunststoffmantel, mit einer Faserorientierung unter etwa ±45° (also diagonal angeordnet) umgeben ist, könnte demgegenüber - beeinflußbar durch die Dicke der einzelnen Schichten - auf folgende Werte kommen: Elastizitätsmodul axial ca. 20 000 N/mm², Schubmodul axial ca. 20 000 N/mm², bei einer den Schädigungsgrenze durch Dehnung von ca. 1%. A wiper arm with a core made of a glass fiber reinforced Plastic with axial fiber orientation, the of a carbon fiber reinforced plastic jacket, with a fiber orientation at approximately ± 45 ° (i.e. arranged diagonally) on the other hand, could be influenced by the thickness of the individual layers - on the following Values come: axial modulus of elasticity approx. 20,000 N / mm², Thrust modulus axially approx. 20,000 N / mm², at a damage limit by stretching about 1%.

Durch die in den Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Wischvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, sowohl der Kunststoffkern, als auch den Kunststoffmantel mit Kohle- und/oder Glasfasern zu verstärken, die entsprechend der an den Wischerarm gestellten Forderungen orientiert sind.By the measures listed in the claims advantageous developments and improvements in Main wiping device specified possible. Especially It is advantageous both the plastic core, as well as the plastic jacket with carbon and / or glass fibers to reinforce that corresponding to that on the wiper arm demands are oriented.

Dabei nehmen die axial orientierten Fasern, die bei der Biegung auftretenden Zug- und Druckspannungen auf, während die unter ±45° zur Längsrichtung angeordneten Fasern, die bei der Biegung und bei der Torsion auftretenden Schubspannungen aufnehmen.The axially oriented fibers used in the Bending tensile and compressive stresses occur during the fibers arranged at ± 45 ° to the longitudinal direction, the shear stresses occurring during bending and torsion record, tape.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Seitenansicht eines Wischerarms, der sich vor einer Windschutzscheibe befindet, Fig. 2 eine Ansicht des Wischerarms gemäß Fig. 1 und Fig. 3 die Schnittfläche eines durch den Wischerarm gelegten Schnittes entlang der Linie III-III in Fig. 2, in vergrößerter Darstellung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 is a side view of a wiper arm, which is located in front of a windshield, Fig. 2 is a view of the wiper arm of FIG. 1 and FIG. 3, the sectional area of a specified by the wiper arm section along line III-III in Fig. 2 , in an enlarged view.

Description of the embodiment

Eine in Fig. 1 teilweise dargestellte Wischvorrichtung hat ein angetriebenes Bauteil, das im vorliegenden Fall als pendelnd angetriebene Wischerwelle 10 ausgebildet ist. An dem freien Ende der Wischerwelle ist ein Wischerarm 12 befestigt, der im wesentlichen aus Kunststoff gefertigt ist. Der Wischerarm 12 ist mit einem Grundkörper 14 versehen, der an ein stangenförmiges Teil 16 angespritzt ist. A wiper device partially shown in FIG. 1 has a driven component, which in the present case is designed as an oscillating wiper shaft 10 . At the free end of the wiper shaft, a wiper arm 12 is attached, which is made essentially of plastic. The wiper arm 12 is provided with a base body 14 which is injection molded onto a rod-shaped part 16 .

Der Grundkörper 14 bildet das eine, mit der Wischerwelle 10 verbundene Ende des Wischerarms 12. Um eine Verbindung zwischen Wischerarm 12 und Wischerwelle 10 zu erreichen, ist der Grundkörper 14 mit einer Metallbuchse 18 ausgestattet, die eine die Wischerwelle 10 aufnehmende Bohrung 20 hat. Das andere, freie Wischerarmende 22 weist eine nicht dargestellte Vorrichtung auf, an der ein ebenfalls nicht dargestelltes Wischblatt in an sich bekannter Weise befestigt werden kann. Das Wischblatt liegt mit seiner Wischlippe auf der Oberfläche 24 einer in Fig. 1 dargestellten, gekrümmten Windschutzscheibe 26 auf. Das stangenförmige Teil 16 des Wischerarms 12 weist einen Kunststoffkern 27 auf, der von einem Kunststoffmantel 28 umgeben ist. Der Kunststoffmantel ist über seine gesamte Länge mit dem Kunststoffkern 27 fest verbunden (Adhäsion). Das stangenförmige Teil 16 weist eine etwa parabelförmige Krümmung auf. Der Krümmungsverlauf des Teils 16 ist derart, daß das Zentrum oder die Zentren der Krümmung auf der der Scheibe 26 zugewandten Seite liegt. Weiter ist der Wischerarm 12 so angeordnet, daß der senkrecht zur Scheibe 26 gemessene Abstand 30 zwischen Wischerarm 12 und Scheibenoberfläche 24 kleiner ist als der senkrecht zur Scheibe 26 gemessene Abstand 32 zwischen der Scheibenoberfläche 24 und dem Endbereich 14 des Wischerarms 12, der mit der Wischerwelle 10 verbunden ist. Die Anordnung und der Verlauf des Wischerarms 12 bzw. des stangenförmigen Teils 16 in bezug auf die Windschutzscheibe 26 ist aus Fig. 1 ersichtlich. Dieser Verlauf ist dann gegeben, wenn der Wischerarm noch ungespannt ist. Eine Spannung des Wischerarms 12 wird nämlich erst dann erreicht, wenn das an dem freien Wischerarmende 22 befestigte Wischblatt im Einbauzustand auf der Scheibe 26 aufliegt. Die Höhe des Wischblatts ist nämlich größer als der Abstand 30 zwischen dem freien Wischerarmende 22 und der Oberfläche 24 der Windschutzscheibe 26. Mit dem Anbringen des Wischblatts am freien Wischerarmende 22 wird also die Krümmung des stangenförmigen Teils 16 verringert; das heißt mehr einer Geraden angenähert. Die Größe der so erreichten Wischerarmspannung ist abhängig von der Höhe des Wischblatts und/oder von dem besonderen Aufbau des stangenförmigen Teils 16.The base body 14 forms the one end of the wiper arm 12 connected to the wiper shaft 10 . In order to achieve a connection between the wiper arm 12 and the wiper shaft 10 , the base body 14 is equipped with a metal bushing 18 which has a bore 20 which receives the wiper shaft 10 . The other, free wiper arm end 22 has a device, not shown, to which a wiper blade, also not shown, can be attached in a manner known per se. The wiper blade lies with its wiper lip on the surface 24 of a curved windshield 26 shown in FIG. 1. The rod-shaped part 16 of the wiper arm 12 has a plastic core 27 which is surrounded by a plastic jacket 28 . The plastic jacket is firmly connected to the plastic core 27 over its entire length (adhesion). The rod-shaped part 16 has an approximately parabolic curvature. The course of curvature of the part 16 is such that the center or centers of the curvature lies on the side facing the disk 26 . Furthermore, the wiper arm 12 is arranged such that the distance 30, measured perpendicular to the window 26, between the wiper arm 12 and the window surface 24 is smaller than the distance 32, measured perpendicular to the window 26, between the window surface 24 and the end region 14 of the wiper arm 12 , which is connected to the wiper shaft 10 is connected. The arrangement and the course of the wiper arm 12 or the rod-shaped part 16 with respect to the windshield 26 can be seen from FIG. 1. This course occurs when the wiper arm is still untensioned. A tension of the wiper arm 12 is only achieved when the wiper blade attached to the free wiper arm end 22 rests on the window 26 in the installed state . The height of the wiper blade is namely greater than the distance 30 between the free wiper arm end 22 and the surface 24 of the windshield 26 . When the wiper blade is attached to the free wiper arm end 22 , the curvature of the rod-shaped part 16 is reduced; that is more like a straight line. The size of the wiper arm voltage thus achieved depends on the height of the wiper blade and / or on the special structure of the rod-shaped part 16 .

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kunststoffkern 27 aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt. Dabei ist die Anordnung der Fasern so getroffen, daß diese sich überwiegend in Längsrichtung des stangenförmigen Teils 16 erstrecken. Man spricht in diesem Fall von einem vorwiegend unidirektional glasfaserverstärkten Kunststoff. Zur Herstellung des Kunststoffmantels 28 ist beim Ausführungsbeispiel ein kohlefaserverstärkter Kunststoff verwendet, bei dem die Faserorientierung in etwa ±45° zur Längserstreckung des stangenförmigen Teils 16 beträgt. Die Anordnung der Fasern ist also diagonal.In the present embodiment, the plastic core 27 is made of a glass fiber reinforced plastic. The arrangement of the fibers is such that they extend predominantly in the longitudinal direction of the rod-shaped part 16 . In this case one speaks of a predominantly unidirectional glass fiber reinforced plastic. In the exemplary embodiment, a carbon fiber-reinforced plastic is used to produce the plastic jacket 28 , in which the fiber orientation is approximately ± 45 ° to the longitudinal extension of the rod-shaped part 16 . The arrangement of the fibers is therefore diagonal.

Es versteht sich von selbst, daß die beim Ausführungsbeispiel verwendeten Werkstoffe für das stangenförmige Teil 16 nicht nur in der beschriebenen Kombination verwendet werden können. Entsprechend der an den Wischerarm gestellten, spezifischen Anforderungen kann es auch zweckmäßig sein, beispielsweise den Kern 27 aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff und den Kunststoffmantel 28 aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff herzustellen.It goes without saying that the materials used in the exemplary embodiment for the rod-shaped part 16 cannot be used only in the combination described. In accordance with the specific requirements placed on the wiper arm, it may also be expedient to produce, for example, the core 27 from a carbon fiber reinforced plastic and the plastic jacket 28 from a glass fiber reinforced plastic.

Claims

1. Wiper device for windows of motor vehicles, with a wiper arm made of an elastic plastic, one end of which is attached to a driven component belonging to the wiper device and at the other, free end of which a wiper blade can be attached, characterized in that the wiper arm ( 12 ) has a plastic core ( 27 ) extending in its longitudinal direction, which is surrounded by and connected to a sleeve-like plastic jacket ( 28 ).

2. Wiping device according to claim 1 wherein the driven member is a pendulum driven wiper shaft (10), characterized in that the wiper arm (14) connected to the wiper shaft (10) having a bore (20) for receiving the wiper shaft (10).

3. Wiper device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the wiper arm ( 12 ) has a preferably parabolic curvature, the center of which is on the side facing the disc ( 26 ) and that the distance perpendicular to the disc ( 26 ) measured distance ( 30 ) of the free wiper arm end ( 22 ) is smaller than the distance ( 32 ) measured perpendicular to the window ( 26 ) between the window ( 26 ) and the end region ( 14 ) of the wiper arm ( 12 ), which is connected to the driven component ( 10 ) is.

4. Wiper device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the plastic core ( 27 ) of the wiper arm ( 12 ) forming fiber is reinforced, the fibers being arranged predominantly in the longitudinal direction of the wiper arm ( 12 ).

5. Wiper device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the plastic jacket ( 28 ) of the wiper arm ( 12 ) forming fiber is reinforced, the fibers, based on the longitudinal direction of the wiper arm ( 12 ), preferably at an angle 45 ° are arranged.

6. Wiper device according to claim 5, characterized in that the fibers in the plastic jacket ( 28 ) of the wiper arm ( 12 ) are arranged diagonally.

7. Wiper device according to one of claims 4 to 6, characterized in that as reinforcing fibers Glass fibers are used.

8. wiper device according to one of claims 4 to 6, characterized in that as reinforcing fibers Carbon fibers are used.

9. Wiper device according to one of claims 4 to 8, characterized in that the fibers arranged in the plastic core ( 27 ) of the wiper arm ( 12 ) consist of a different material than the fibers of the plastic jacket ( 28 ).

10. Wiper device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the plastic jacket ( 28 ) of the wiper arm ( 12 ) is connected over its entire length to the plastic core ( 27 ) of the wiper arm ( 12 ).

11. Wiper device according to one of claims 2 to 10, characterized in that on the with the driven component ( 10 ) connectable wiper arm end ( 14 ) has a bore ( 20 ) having base body ( 14 ) made of plastic, preferably molded.

12. Wiper device according to claim 11, characterized in that the base body ( 14 ) with a bore ( 20 ) having a metal bushing ( 18 ) is provided.