DE10013190A1

DE10013190A1 - Scheibenwischerantrieb

Info

Publication number: DE10013190A1
Application number: DE10013190A
Authority: DE
Inventors: Joachim Zimmer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2001-09-27
Also published as: EP1181177A1; CN1188305C; ES2247089T3; DE50107408D1; CN1364124A; KR100729549B1; JP2003526570A; EP1181177B1; KR20020029327A; WO2001068424A1; US6568022B1

Abstract

Ein Scheibenwischerantrieb mit einem Antriebsmechanismus, einem Antriebshebel (16), dessen erstes Ende mit dem Antriebsmechanismus verbunden ist, so daß er um eine Antriebsachse (A) verschwenkt werden kann, einem Koppelhebel (28), erstes Ende mit dem zweiten Ende des Antriebshebels durch ein Koppelgelenk (18) mit definierter Drehachse (K) und dessen zweites Ende mit einem Scheibenwischerblatt (12) verbunden ist, und einem Abtriebshebel (30), der mit dem Koppelhebel verbunden ist, soll dahingehend verbessert werden, daß der Anstellwinkel des Scheibenwischerblattes relativ zur Scheibe in dem Umkehrlagen gesteuert werden soll. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß die Drehachse (K) des Koppelgelenks und die Antriebsachse (A) des Antriebshebels nicht parallel zueinander sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Scheibenwischerantrieb mit einem Antriebs mechanismus, einem Antriebshebel, dessen erstes Ende mit dem Antriebs mechanismus verbunden ist, so daß er um eine Antriebsachse verschwenkt werden kann, einem Koppelhebel, dessen erstes Ende mit dem zweiten Ende des Antriebshebels durch ein Koppelgelenk mit definierter Drehachse und dessen zweites Ende mit einem Scheibenwischerblatt verbunden ist, und einem Abtriebshebel, der mit dem Koppelhebel verbunden ist.

Der Antriebshebel, der Koppelhebel und der Abtriebshebel bilden einen Vier gelenk-Mechanismus der die Funktion hat, eine Hubbewegung zu erzeugen, so daß sich ein größeres Wischfeld ergibt. Eine weitere Funktion eines solchen Viergelenk-Mechanismus kann darin bestehen, den Anstellwinkel des Scheibenwischerblattes relativ zur zu reinigenden Scheibe zielgerichtet zu beeinflussen.

Unter der Annahme, daß sämtliche Drehachsen des Viergelenk-Mechanismus parallel zueinander sind und außerdem das Scheibenwischerblatt an einer ebenen Scheibe anliegt, die senkrecht zu den Drehachsen ist, ergibt sich immer eine Ausrichtung der Längs-Symmetrieebene des Scheibenwischerblattes, die senkrecht zur Ebene der Scheibe ist. Dies kann dazu führen, daß es in den Umkehrlagen des Scheibenwischerblattes, also beim Übergang von einer Bewegungsrichtung in die andere in den beiden Extrempositionen, zu einem Rattern des Scheibenwischerblattes auf der Scheibe kommt, da die Wischlippe des nicht angestellten Scheibenwischerblattes aus ihrer einen abgebogenen Stellung in die andere umklappen muß. Dieses Problem kann sich verschärfen, wenn es aufgrund von Toleranzen etc. zu Fehlstellungen des Scheiben wischerblattes kommt. Grundsätzlich klappt die Wischlippe des Scheiben wischerblattes um so leichter und geräuscharmer um, je stärker das Scheiben wischerblatt beim Erreichen der Endlage entsprechend der neuen Bewegungs richtung angestellt ist. Um einen solchen vorteilhaften Anstellwinkel, der auch Normalenfehler genannt wird, zu erreichen, ist bekannt, die Drehachsen des Viergelenk-Mechanismus schräg zur zu reinigenden Scheibe auszurichten. Auf diese Weise läßt sich in den jeweiligen Umkehrlagen des Scheibenwischer blattes ein kleiner Anstellwinkel erreichen. Eine größere Schrägstellung der Antriebsachse ist aber nicht möglich, da es sonst zu einer Kollision zwischen dem Antriebshebel oder dem Koppelhebel einerseits und der Scheibe des Fahrzeugs oder der Motorhaube andererseits kommen würde.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Scheibenwischerantrieb der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß gezielt größere Anstellwinkel des Scheibenwischerblattes relativ zur Scheibe im Bereich der beiden Umkehrlagen möglich sind.

Vorteile der Erfindung

Der Scheibenwischerantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß mit wenig Bauraum und auf rein mechanischem Wege eine gezielte Beeinflussung des Anstellwinkels des Scheibenwischerblattes in den jeweiligen Umkehrlagen möglich ist. Die auf den Koppelarm und somit das Scheibenwischerblatt übertragene Schrägstellung ergibt sich allein aufgrund der Schrägstellung der Drehachse des Koppelgelenks relativ zur Antriebsachse des Antriebshebels. Der Antriebshebel führt weiterhin eine Schwenkbewegung in einer einzigen Ebene aus, so daß eine Kollision mit der Scheibe des Fahr zeugs oder der Motorhaube verhindert ist. Durch die Ausrichtung der Dreh achse des Koppelgelenks im Raum relativ zu einer fiktiven Neutralstellung, die parallel zur Antriebsachse ist, kann die Größe des Anstellwinkels des Scheibenwischerblattes sowie die Position des Scheibenwischerantriebs eingestellt werden, in welcher der Antriebswinkel maximal ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in ein Fahrzeug eingebauten Scheibenwischerantriebs;

Fig. 2 in einem Querschnitt ein auf einer Scheibe aufliegendes Scheibenwischerblatt;

Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht einen erfindungsgemäßen Scheibenwischerantrieb in einer ersten Stellung;

Fig. 4 in einer vergrößerten Ansicht den beim Scheibenwischerantrieb von Fig. 3 verwendeten Antriebshebel;

Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht den Scheibenwischerantrieb von Fig. 3 in einer zweiten Stellung;

Fig. 6 in einer vergrößerten Ansicht den beim Scheibenwischerantrieb von Fig. 5 verwendeten Antriebshebel;

Fig. 7 in einer perspektivischen Unteransicht den Koppelhebel, der beim Scheibenwischerantrieb von Fig. 3 verwendet wird;

Fig. 8 in einer perspektivischen Draufsicht den Koppelhebel von Fig. 7;

Fig. 9 in einer perspektivischen abgebrochenen Ansicht den Abtriebshebel des in Fig. 3 gezeigten Scheibenwischerantriebs;

Fig. 10 in einer Querschnittsansicht das Gelenk zwischen dem Koppelhebel und dem Abtriebshebel;

Fig. 11 in einer Querschnittsansicht das Gelenk zwischen dem Antriebshebel und dem Koppelhebel;

Fig. 12 ein Diagramm des Verlaufs des Anstellwinkels eines Scheibenwischerblattes relativ zur Scheibe bei ebener Scheibe; und

Fig. 13 ein Diagramm des Verlaufs des Anstellwinkels bei räumlich gekrümmter Scheibe.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Scheibenwischerantrieb 10 zu sehen, der dazu dient, ein Scheibenwischerblatt 12 auf einer Scheibe 14 zu verstellen. Dabei soll das Scheibenwischerblatt 12 in Abhängigkeit von seiner Position auf der Scheibe unterschiedliche Anstellwinkel relativ zu der Scheibe an der entsprechenden Stelle haben. Dies ist in Fig. 2 zu sehen, in der ein Winkel α zu sehen ist, der zwischen einer Längs-Symmetrieebene L und einer Senkrechten N auf die Oberfläche der Scheibe 14 vorliegt. Je größer der Anstellwinkel α, auch Normalenfehler genannt, ist, desto leichter klappt eine am Scheibenwischer blatt kippbar ausgebildete Wischlippe 13 aus ihrer einen Stellung in die andere. Dieses Umkippen erfolgt an den sogenannten Umkehrlagen des Scheibenwischerblattes, also den jeweiligen Extremlagen am einen und am anderen Rand der zu reinigenden Scheibe. Der Anstellwinkel ist dabei so einzustellen, daß das Scheibenwischerblatt in der neuen Bewegungsrichtung nach vorne gekippt ist. In Fig. 2 ist somit die Anstellung des Scheibenwischerblattes kurz nach Erreichen der Umkehrlage und nach dem Umklappen der Wischlippe 13 in die neue Stellung für eine Bewegung in Pfeilrichtung gezeigt.

Der Anstellwinkel wird mittels des im Detail in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Scheibenwischerantriebes erzielt. Dieser Scheibenwischerantrieb weist einen Antriebshebel 16 auf, der hier allgemein länglich ausgebildet ist. Er weist ein erstes Ende auf, das mit einem (nicht dargestellten) Scheibenwischermotor verbunden werden kann, so daß er um eine Antriebsachse A eine oszillierende Bewegung ausführen kann. Am zweiten Ende des Antriebshebels 16 ist ein Koppelgelenk 18 vorgesehen, das eine definierte Drehachse K aufweist. Das Koppelgelenk ist hier durch die Verbindung eines Lagerzapfens 20 mit einer Lagerbuchse 22 (siehe auch Fig. 11) gebildet.

Die Drehachse K des Koppelgelenks ist gegenüber einer fiktiven Achse P, die zur Antriebsachse A des Antriebshebels parallel ist, um einen Winkel β geneigt. Die Drehachse K ist dabei im Raum relativ zur Antriebsachse A so ausgerichtet, daß der bezüglich den Fig. 4 und 6 oberhalb des Antriebshebels 16 liegende Abschnitt der Drehachse K einen größeren Abstand von der Antriebsachse A hat als der unterhalb des Antriebshebels liegende Abschnitt. Anders ausgedrückt hat die Drehachse K des Koppelgelenks, betrachtet in einer Ebene, die definiert ist durch die Antriebsachse A und den Mittelpunkt des Koppelgelenks, auf der Seite des Antriebshebels 16, zu der das Scheibenwischerblatt 12 gerichtet ist, einen kleineren Abstand von der Antriebsachse A als auf der entgegengesetzten Seite. Als Anhaltspunkt für die Größe des Winkels β können Werte von 3° bis 10° verwendet werden.

Das Koppelgelenk 18 ist an einem Koppelgelenkstück 24 ausgebildet, das über ein Schwenkgelenk 26, das hier durch seine Mittelachse symbolisiert ist, mit einem Koppelhebel 28 verbunden ist. Der Einfachheit halber wird nachfolgend das Koppelgelenkstück 24 als Teil des Koppelhebels 28 angesehen. Um zu vermeiden, daß auf das Koppelgelenk 18 größere Kippmomente aufgebracht werden, sollte der Abstand zwischen der Drehachse K des Koppelgelenks und dem Schwenkgelenk 26 des Koppelhebels so gering wie möglich sein.

Der Koppelhebel 28 ist mit einem Abtriebshebel 30 durch ein Kugelgelenk 32 verbunden. Das Kugelgelenk 32 besteht aus einer Kugelschale 34, die im Koppelhebel 28 ausgebildet ist, und einer Gelenkkugel 36, die an einem Ende des Abtriebshebels 30 angebracht ist.

An den Koppelhebel 28 schließt sich ein in Fig. 3 lediglich angedeuteter Scheibenwischerarm 38 an, der zum Scheibenwischerblatt 12 führt. Zwischen dem Koppelhebel 28 und dem Scheibenwischerarm 38 ist ein herkömmliches Schwenkgelenk 40 vorgesehen, welches es ermöglicht, die Schwenkbewegung des Koppelhebels 28 auf das Scheibenwischerblatt 12 zu übertragen, während gleichzeitig das Scheibenwischerblatt mittels des Scheibenwischerarms 38 und einer Feder gegen die Scheibe 14 gedrückt werden kann.

Der Abtriebshebel 30 ist an seinem vom Kugelgelenk 32 abgewandten Ende mit einer Blindlagerwelle verbunden, die durch ihre Drehachse B symbolisiert ist. Die Drehachse B der Blindlagerwelle ist parallel zur Antriebsachse A.

Bei der gezeigten Ausführungsform sind der Antriebshebel, der Koppelhebel, das Koppelgelenkstück und der Abtriebshebel als Blechbiegeteile ausgeführt. Es ist aber ohne weiteres möglich, einzelne oder mehrere der Bauteile als Druckgußteile auszuführen oder andere geeignete Konstruktionen zu verwenden.

Der beschriebene Scheibenwischerantrieb arbeitet in der folgenden Weise: Das Scheibenwischerblatt wird in an sich bekannter Weise über die Scheibe bewegt, indem dem Antriebshebel 16 eine oszillierende Schwenkbewegung um die Antriebsachse A erteilt wird. Wenn das Scheibenwischerblatt im Verlauf dieser Bewegung sich in der in Fig. 1 gezeigten Umkehrlage befindet, also die in Fig. 1 mit dem Pfeil I angedeutete Bewegungsrichtungsumkehr ausführt, ist das Scheibenwischerblatt gegenüber einer zur Scheibe senkrechten Anordnung in der Richtung des Pfeils II von Fig. 3 angestellt. Dies resultiert aus dem Winkel β, um den die Drehachse K des Koppelgelenks 18 nach außen verschwenkt ist. Die aus dieser Schiefstellung resultierende Verdrehung des Koppelgelenkstücks 24 wird über das Schwenkgelenk 26 und das Schwenkgelenk 40 zum Scheibenwischerblatt übertragen; das Kugelgelenk 32 zwischen dem Koppelhebel 28 und dem Abtriebshebel 30 behindert diese Kippbewegung nicht.

Wenn das Scheibenwischerblatt sich in der entgegengesetzten Umkehrlage befindet, also die in Fig. 1 mit dem Pfeil III angedeutete Bewegungs richtungsumkehr ausführt, befindet sich der Scheibenwischerantrieb in der in Fig. 5 gezeigten Stellung. Auch in dieser Stellung wirkt sich der Winkel β, um den die Drehachse K des Koppelgelenks nach außen gekippt ist, aus, so daß das Scheibenwischerblatt in der Richtung des Pfeils IV von Fig. 5 im Vergleich zu einer senkrechten Ausrichtung angestellt ist.

In Fig. 12 ist der Verlauf des Anstellwinkels α des Scheibenwischerblattes bei einer Drehung des Antriebshebels 16 um einen Antriebswinkel ϕ um die Antriebsachse A für den Fall einer ebenen Scheibe dargestellt. Mit I ist der Verlauf des Anstellwinkels für einen Scheibenwischerantrieb dargestellt, bei dem die Antriebsachse des Antriebshebels senkrecht zur Ebene der Scheibe ist. Daraus folgt, daß sich der Anstellwinkel des Scheibenwischerblattes im Verlauf der Schwenkbewegung des Antriebshebels nicht ändert. Mit II ist der Verlauf des Anstellwinkels für einen erfindungsgemäßen Scheiben wischerantrieb gezeigt, bei dem der Anstellwinkel in der Parklage des Scheibenwischerblattes, also der in Fig. 1 gezeigten Stellung, maximal ist. Aufgrund von geometrischen Verhältnissen, auf die später im Detail eingegangen wird, ist dann der Anstellwinkel in der entgegengesetzten Umkehrlage, die einem Verschwenken des Antriebshebels um etwa 120° entspricht, etwa Null. Mit III ist der Verlauf einer Kurve für einen erfindungsgemäßen Scheibenwischerantrieb gezeigt, die gegenüber der Kurve II um eine Strecke Δs verschoben ist. Diese Strecke ist so gewählt, daß sich in den beiden Umkehrlagen des Scheibenwischerblattes betragsmäßig derselbe Anstellwinkel α_Umkehr ergibt. Würde die Kurve nicht verschoben, ergäbe sich zwar in einer der beiden Umkehrlagen ein größerer Anstellwinkel; in der anderen Umkehrlage ergäbe sich aber ein Anstellwinkel von etwa 0°, da die beiden Maxima des Anstellwinkels aus geometrischen Gründen immer um einen Antriebswinkel von 90° auseinanderliegen.

In Fig. 13 sind dieselben Kurven eingezeichnet, wenn sich der Scheibenwischer über eine räumlich gekrümmte Scheibe bewegt, wie sie in der Praxis vorkommt. Wie zu sehen ist, ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Scheibenwischerantrieb ein optimierter Verlauf des Anstellwinkels, bei dem die sich maximal ergebenden Anstellwinkel sowohl betragsmäßig ausreichend hoch sind als auch relativ zum Antriebswinkel ϕ sinnvoll ausgerichtet sind.

Wie durch Vergleich der Fig. 3 und 5 zu sehen ist, führt der Antriebshebel 16, um das Scheibenwischerblatt von der einen in die andere Umkehrlage zu bringen, eine Schwenkbewegung um einen Winkel von etwas über 90° aus. Je nach Konstruktion ergeben sich Antriebswinkel in der Größenordnung von 100 bis 130°. In jeder der beiden Extremstellungen erstreckt sich der Koppelhebel 28 etwa senkrecht zum Antriebshebel 16. Wenn angenommen wird, daß sich in jeder der beiden Umkehrlagen ein Winkel von genau 90° zwischen dem Koppelhebel und dem Antriebshebel einstellt, ergäben sich die größten Anstellwinkel in den Umkehrlagen, wenn die zwischen der Drehachse K des Koppelgelenks und der zur Antriebsachse A parallelen, fiktiven Achse P eingeschlossene Fläche sich in der Ebene erstreckt, die von der Antriebsachse und der fiktiven Achse P definiert wird. Anders ausgedrückt wird die Drehachse K in der Verlängerung der Längsrichtung des Antriebshebels nach außen geschwenkt und nicht etwa schräg zu dieser Längsachse. Wenn dagegen berücksichtigt wird, daß in der Praxis der Winkel zwischen dem Koppelhebel und dem Antriebshebel in den beiden Umkehrlagen, also zu dem Zeitpunkt, zu dem die Größe des Anstellwinkels von besonderem Interesse ist, nicht gleich 90° ist, kann die Richtung, in der die Drehachse K gegenüber der fiktiven Achse P geschwenkt wird, auch von der Verlängerung der Längsrichtung des Antriebshebels abweichen. Beachtet werden muß, daß eine Änderung der Ausrichtung der Drehachse K des Koppelgelenks im Raum sich auf den Anstellwinkel des Scheibenwischerblattes in beiden Umkehrlagen auswirkt, so daß ein Kompromiß aufgefunden werden muß.

Anstelle der beschriebenen Ausgestaltung der verschiedenen Gelenke sind auch andere Gelenktypen denkbar. Wichtig ist lediglich, daß das Koppelgelenk 18 sowohl die Schwenkbewegung des Koppelhebels 28 um dessen Längsachse hervorrufen können muß als auch einen Winkelausgleich zwischen dem Antriebshebel 16 und dem Koppelhebel 28 erlauben muß. Anstelle der beschriebenen Verbindung zwischen Antriebshebel und Koppelhebel in der Form von zwei in Reihe geschalteten Schwenkgelenken könnte auch ein Kardangelenk verwendet werden. Anstelle des beschriebenen Kugelgelenks zwischen Koppelhebel und Abtriebshebel könnte dort ein Kardangelenk verwendet werden. Es wäre auch möglich, das Kardangelenk durch eine Abfolge von zwei zueinander senkrechten Schwenkgelenken zu ersetzen.

Bezugszeichenliste

10

Scheibenwischerantrieb

12

Scheibenwischerblatt

13

Wischlippe

14

Scheibe

16

Antriebshebel

18

Koppelgelenk

20

Lagerzapfen

22

Lagerbuchse

24

Koppelgelenkstück

26

Schwenkgelenk Koppelhebel

28

Koppelhebel

30

Abtriebshebel

32

Kugelgelenk

34

Kugelpfanne

36

Gelenkkugel

38

Scheibenwischerarm

40

Schwenkgelenk Scheibenwischerarm
A Antriebsachse
B Drehachse Blindlagerwelle
K Drehachse Koppelgelenk
L Längs-Symmetrieebene
N Senkrechte
P Fiktive Parallelachse
α Anstellwinkel
β Neigungswinkel Koppelachse
ϕ Antriebswinkel
Δs Verschiebestrecke

Claims

1. Scheibenwischerantrieb mit einem Antriebsmechanismus, einem Antriebshebel (16), dessen erstes Ende mit dem Antriebsmechanismus verbunden ist, so daß er um eine Antriebsachse (A) verschwenkt werden kann, einem Koppelhebel (28), dessen erstes Ende mit dem zweiten Ende des Antriebshebels durch ein Koppelgelenk (18) mit definierter Drehachse (K) und dessen zweites Ende mit einem Scheibenwischerblatt (12) verbunden ist, und einem Abtriebshebel (30), der mit dem Koppelhebel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (K) des Koppelgelenks und die Antriebsachse (A) des Antriebshebels nicht parallel zueinander sind.

2. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (K) des Koppelgelenks, betrachtet in einer Ebene, die definiert ist durch die Antriebsachse (A) und den Mittelpunkt des Koppelgelenks, auf der Seite des Antriebshebels (16), zu der das Scheibenwischerblatt (12) gerichtet ist, einen kleineren Abstand von der Antriebsachse (A) hat als auf der entgegengesetzten Seite.

3. Scheibenwischerantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (K) des Koppelgelenks in der besagten Ebene liegt.

4. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (K) des Koppelgelenks relativ zu einer fiktiven Achse, die in der besagten Ebene liegt und parallel zur Antriebsachse (A) verläuft, um einen Winkel von 3° bis 10° geneigt ist.

5. Scheibenwischerantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelgelenk ein Schwenkgelenk (18) ist, das mit dem Koppelhebel (28) durch ein weiteres Schwenkgelenk (26) verbunden ist, dessen Schwenkachse zur Schwenkachse des ersten Schwenkgelenkes senkrecht verläuft.

6. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelgelenk ein Kardangelenk ist.

7. Scheibenwischerantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhebel (28) mit dem Abtriebshebel (30) durch ein Kardangelenk verbunden ist.

8. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhebel (28) mit dem Abtriebshebel (30) durch ein Kugelgelenk (32) verbunden ist.

9. Scheibenwischerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhebel mit dem Abtriebshebel durch zwei Schwenkgelenke verbunden ist.

10. Scheibenwischerantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebshebel (30) mit einer Blindlagerwelle (B) verbunden ist, die parallel zur Antriebsachse (A) verläuft.