DE10032048A1 - Wischblatt für Scheiben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wischblatt für Scheiben, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit mindestens einem Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischerarm (18). Das Tragelement (12) ist ein langgestreckter Flachbalken, an dem die Wischleiste (14) und das Verbindungsmittel (16) befestigt sind. Es wird vorgeschlagen, dass der Flachbalken ein Querschnittsprofil (40) aufweist, bei dem F wf Z L 2 /48 Z E Z I zz < 0,009 sind, wenn F wf die auf das Wischblatt ausgeübte Auflagekraft oder die Auflagekraft ist, für die das Wischblatt ursprünglich ausgelegt wurde, L die Länge des Wischblatts, E der Elastizitätsmodul des Flachbalkenwerkstoffes und I zz das Trägheitsmoment des Querschnittsprofils um die z-Achse (senkrecht auf eine mit dem Flachbalken mitlaufende s-Achse sowie senkrecht auf eine y-Achse) ist.

Description

Stand der Technik

Bei Wischblättern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 be­ zeichneten Art soll das Tragelement über das gesamte vom Wischblatt bestrichene Wischfeld eine vorbestimmte Vertei­ lung der vom Wischerarm ausgehenden Wischblatt-Anpresskraft - oft auch als Anpreßdruck bezeichnet - an der Scheibe ge­ währleisten. Durch eine entsprechende Krümmung des unbela­ steten Tragelements - also wenn das Wischblatt nicht an der Scheibe anliegt - werden die Enden der im Betrieb des Wischblatts vollständig an der Scheibe angelegten Wischlei­ ste durch das dann gespannte Tragelement zur Scheibe bela­ stet, auch wenn sich die Krümmungsradien von sphärisch ge­ krümmten Fahrzeugscheiben bei jeder Wischblattposition än­ dern. Die Krümmung des Wischblatts muß also etwas stärker sein als die im Wischfeld an der zu wischenden Scheibe ge­ messene stärkste Krümmung. Das Tragelement ersetzt somit die aufwendige Tragbügelkonstruktion mit zwei in der Wischleiste angeordneten Federschienen, wie sie bei herkömmlichen Wischblättern praktiziert wird (DE-OS 15 05 357).

Die Erfindung geht aus von einem Wischblatt nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Bei einem bekannten Wischblatt dieser Art (DE-PS 12 47 161) sind zur Erzielung einer mög­ lichst gleichmäßigen Druckbelastung des Wischblatts an einer ebenen Scheibe über seine gesamte Länge mehrere Ausgestal­ tungen des Tragelements als Problemlösung vorgesehen.

Bei einem anderen bekannten Wischblatt dieser Gattung (EP 0 528 643 B1) nimmt - zur Erzielung einer gleichmäßigen Druck­ belastung des Wischblatts an sphärisch gekrümmten Scheiben - die Druckbelastung an den beiden Endabschnitten wesentlich zu, wenn das Wischblatt auf eine ebene Scheibe gepreßt wird.

Die in beiden Fällen angestrebte gleichmäßige Druckvertei­ lung über die gesamte Wischblattlänge führt jedoch zu einem schlagartigen Umspringen der zum Wischblatt gehörenden, die eigentliche Wischarbeit ausführenden Wischlippe über deren gesamte Länge aus ihrer einen in ihre andere Schlepplage, wenn das Wischblatt seine Arbeitsrichtung umkehrt. Diese Schlepplage ist unabdingbar für einen effektiven und ge­ räuscharmen Betrieb der Wischanlage. Das schlagartige Um­ springen der Wischlippe - welches zwangsläufig mit einer Auf- und Abbewegung des Wischblatts verbunden ist - erzeugt jedoch unerwünschte Klopfgeräusche. Auch ist die Abstimmung der Tragelementspannung auf die gewünschte, von Fall zu Fall andersartige Druckverteilung bei sphärisch gekrümmten Schei­ ben problematisch.

In der EP 0 594 451 werden Flachbalkenwischblätter mit va­ rierendem Profil beschrieben, die beim Anlegen einer Prüf­ kraft eine bestimmte seitliche Auslenkung nicht überschrei­ ten sollen. Dazu wird über einen äußerst komplexen Zusammen­ hang innerer, den Federbalken bestimmender Parameter eine Größe angegeben, die einen bestimmten Grenzwert nicht über­ schreiten soll. Aus der angegebenen Gleichung können nur schwierig und unvollständig Aussagen über die tatsächlich einzusetzenden Größen abgeleitet werden. Die weiteren Anga­ ben betreffen ein unbelastetes Wischblatt, so dass Aussagen über die Qualität eines Wischblatts im Betrieb kaum möglich sind.

Außerdem erweist sich die Umsetzung der Lehren des bekannten Standes der Technik als schwierig, da die zur Verfügung ste­ henden Parameter nicht direkt auf neu herzustellende Wischblätter anwendbar sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Wischblatt mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil einer durchweg guten Wischqualität, weil unter anderem ein Rattern des Wischblatts über der Scheibe - der sogenannte slip-stick- Effekt - vermieden ist. Dies resultiert aus der Erkenntnis, dass insbesondere der seitliche Auslenkungswinkel und weni­ ger das absolute Nacheilen, also die absolute Auslenkung der Spitzen unter Belastung für den slip-stick-Effekt zu beach­ ten ist. Es ist demnach von Vorteil, wenn das Wischblatt so ausgelegt wird, dass die seitliche Auslenkung der im Betrieb nacheilenden Enden des Wischblatts einen seitlichen Auslen­ kungswinkel einer bestimmten Größe nicht überschreiten. Aus der gefundenen Größe für diese Winkel können dann für das Wischblatt wichtige Parameter abgeleitet werden, die zuein­ ander in einer einfachen Beziehung stehen und in dieser Be­ ziehung eine obere Grenze von 0,009 nicht überschreiten sol­ len. Mit Hilfe dieser Beziehung und der angegebenen Ober­ grenze lassen sich sehr einfach Querschnittsprofile für das Tragelement bestimmen, die dann zu einem guten Wischergebnis führen. Insbesondere Wischblätter mit über ihre Länge kon­ stantem Querschnitt sind auf diese Weise besonders einfach herzustellen.

Durch die in den weiteren Ansprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wischblatts möglich.

Die Wischqualität steigt weiter, wenn das Verhältnis aus dem Produkt aus der Auflagekraft und dem Quadrat der Länge zu dem Produkt aus dem 48-fachen des Elastizitätsmoduls des Tragelements und dem I_zz-Trägheitsmoment eine obere Grenze von 0,005 nicht übersteigt.

Besonders gut anwendbare Querschnittsprofile sind von recht­ eckiger Gestalt und weisen über die Länge des Wischblatts eine im wesentlichen konstante Breite und eine im wesentli­ chen konstante Dicke auf. Das Tragelement kann dabei auch aus Einzelbalken bestehen, die seitlich nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und deren Gesamtbreite bzw. de­ ren Gesamtdicke sich jeweils zu einer Gesamtbreite und/oder zu einer Gesamtdicke addieren. Bei einem solchen rechtecki­ gen Querschnittsprofil kann das Trägheitsmoment I_zz als d . b³/12 eingesetzt werden, wobei für d und b jeweils die Ge­ samtdicke bzw. die Gesamtbreite einzusetzen ist. Auf diese Weise erhält man eine sehr einfach handhabbare Beziehung, über die das Tragelement für die Wischblätter optimiert wer­ den kann, wenn die angegebenen Obergrenzen von 0,009 und insbesondere von 0,005 nicht überschritten werden.

Insbesondere wenn komplexere Querschnittsprofile für das Tragelement gewählt werden, die beispielsweise über die Län­ ge des Wischblatts variieren oder eine leiterartige Struktur oder dergleichen aufweisen, kann eine gute Wischqualität dennoch erreicht werden, wenn berücksichtigt wird, dass der seitliche Auslenkungswinkel γ während des Betriebs des Wischblatts eine Größe von 0,5° insbesondere von 0,3° nicht überschreiten. Diese Angaben gelten für einen mittleren Reibwert µ von 1 und sind bei größeren oder kleineren Reib­ werten entsprechend zu vergrößern bzw. zu verkleinern.

Der seitliche Auslenkungswinkel γ ist der Winkel unter dem die Tangente an das Tragelementende die in Richtung der Längserstreckung des Tragelements verlaufende Achse schnei­ det. In einer ersten Näherung kann darunter auch der von der Achse in Längserstreckungsrichtung des Tragelements und ei­ ner Geraden durch den Angriffspunkt des Wischerarms am Trag­ element und durch ein Tragelelementende eingeschlossene Winkel verstanden werden.

Sehr gute Wischergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Breite b und die Dicke d zur Gesamtlänge des Tragelements in einem bestimmten Verhältnis stehen. Insbesondere soll das Produkt aus der Breite und dem Quadrat der Dicke das 40- fache des Quadrats der Länge nicht über und das 20-fache des Quadrats der Länge nicht unterschreiten. Die Breiten und/oder die Dicken von zusammengesetzten Tragelementen ad­ dieren sich jeweils zu einer Gesamtbreite bzw. Gesamtdicke, die dann berücksichtigt wird.

Das erfindungsgemäße Wischblatt mit den Merkmalen des An­ spruchs 10 hat den Vorteil, dass lediglich ein Parameter zur Einstellung der nach außen abfallenden Auflagekraftvertei­ lung variiert werden muß. Die Krümmung bzw. der Krümmungs­ verlauf entlang des Tragelements kann in frei programmierba­ ren Biegemaschinen voreingestellt werden. Dadurch können auch kurze Versuchsreihen zur Optimierung der Auflagekraft­ verteilung und damit des Krümmungsverlaufs schnell und ohne großen Aufwand durchgeführt werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die den Krümmungsverlauf beherrschende Koordi­ nate entlang des Trägheitselements verläuft. Damit sind auf­ wendige Rückrechnungen auf ein kartesisches Koordinatensy­ stem, bei dem jede Änderung an einer Position x eine Ver­ schiebung der nachfolgenden "x-Werte" bedingt, vermieden.

Der mathematische Zusammenhang zwischen der zweiten Ablei­ tung der Krümmung nach der angepaßten Koordinate und dem Auflagekraftverlauf ebenfalls nach der angepaßten Koordinate wird besonders einfach, wenn der Elastizitätsmodul des Tra­ gelementwerkstoffs sowie das Flächenträgheitsmoment des Tra­ gelements über dessen Länge konstant sind. Bei vorgegebener Auflagekraftverteilung kann dann durch zweifaches Integrie­ ren oder auch nummerisch die Krümmung direkt ausgerechnet werden.

Eine optimale Anpassung eines solchen Wischblattes auch an Scheiben mit komplizierterem Krümmungsverlauf ist möglich, wenn die Krümmung der Scheibe von der Krümmung des Tragele­ ments bzw. die zweite Ableitung der Krümmung der Scheibe von der zweiten Ableitung der Krümmung des Tragelements abgezo­ gen wird. In diesem Fall kann eine Auflagekraftverteilung vorgegeben werden, wie sie für ein Wischblatt, das auf eine ebene Scheibe aufgedrückt wird, erwünscht ist. Die Differenz der zweiten Ableitungen der jeweiligen Krümmungen ist dann wieder proportional dieser Auflagekraftverteilung.

Ein erfindungsgemäßes Wischblatt mit den Merkmalen des An­ spruchs 15 zeichnet sich dadurch aus, dass ohne spezielle Anpassung für durchschnittliche Scheibentypen ein hervorra­ gendes Wischergebnis erzielt wird. Durch die aufgeführte, sehr einfache Maßnahme wird erreicht, dass die Auflagekraft­ verteilung in den allermeisten Fällen den Anforderungen ge­ nügt. Die genannten Stützpunkte sind hinreichend genau, um daraufhin einen einzuhaltenden Krümmungsverlauf zu bestim­ men.

Optimiert wird ein Wischblatt nach Anspruch 15 durch die Maßnahmen des Anspruchs 16. Auch bei komplexeren Scheibungs­ krümmungsverläufen kann durch die Vorgabe der Auflagekraft­ verteilung an bestimmten Stützpunkten die Wischqualität ge­ steigert werden. Trotzdem ist es möglich, das Wischblatt oh­ ne aufwendige Berechnungen zu konstruieren. Der Krümmungs­ verlauf kann im wesentlichen vorbestimmt und durch einfache Versuche optimiert werden. Solange die Vorgabe, dass die Auflagekraftverteilung, die vorherrscht, wenn das Wischblatt auf die zu wischende Scheibe gedrückt ist, in einem Bereich ungefähr hälftig zwischen Mitte und Ende des Wischblatts hö­ her ist als am Ende des Wischblatts eingehalten werden, ist eine hervorragende Wischqualität gewährleistet.

In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines solchen Wischblatts werden die einzelnen Parameter entspre­ chend der erfindungsgemäßen Lehre ausgewählt und wird das Tragelement so vorgebogen, dass sein Krümmungsverlauf minde­ stens eine der vorgenannten Bedingungen erfüllt. Dabei ist es besonders günstig, das Tragelement zuerst zu biegen und dann mit der Wischleiste und dem Verbindungselement zusam­ menzufügen. Es ist aber auch möglich, das Verbindungselement mit dem Tragelement zu verbinden und dann erst die Wischlei­ ste hinzuzufügen.

Zeichnung

In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Dar­ stellung eines an der Scheibe angelegten, mit einem zur Scheibe belasteten Wischerarm verbundenen Wischblatts, Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Seitenansicht eines unbela­ stet auf die Scheibe aufgesetzten Wischblatts, gegenüber Fig. 1 verkleinert dargestellt, Fig. 3 die Schnittfläche ei­ nes Schnitts durch das Wischblatt gemäß Fig. 1, entlang der Linie III-III in vergrößerter Darstellung, die Fig. 4 und 5 eine Variante zu Fig. 3, die Fig. 6 und 7 ein Wischblatt in einer anderen Ausführungsform mit einem einge­ zeichneten Koordinatensystem, die Fig. 8 und 9 jeweils berechnete und gemessene Werte für die Auflagekraftvertei­ lung über der Länge des Wischblatts aufgetragen und Fig. 10 eine unmaßstäbliche Prinzipdarstellung eines zum Wischblatt gehörenden Tragelements in Seitenansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 dargestelltes Wischblatt 10 weist ein langge­ strecktes, federelastisches, auch als Flachbalken zu be­ zeichnendes Tragelement 12 für eine Wischleiste 14 auf, das in Fig. 10 separat dargestellt ist. Wie aus den Fig. 1, 3 und 4 ersichtlich ist, sind das Tragelement 12 und die Wi­ schleiste 14 längsachsenparallel miteinander verbunden. An der von der zu wischenden Scheibe 15 - in Fig. 1 strich­ punktiert gezeichnet - abgewandten Oberseite des Tragele­ ments 12 ist als Verbindungsmittel eine Anschlußvorrichtung 16 angeordnet, mit deren Hilfe das Wischblatt 10 mit einem an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs geführten, angetrie­ benen Wischerarm 18 lösbar verbunden werden kann. An der der Scheibe 15 zugewandten Unterseite des Tragelements 12 ist die langgestreckte, gummielastische Wischleiste 14 angeord­ net.

An dem freien Ende 20 des Wischarms 18 ist ein als Gegenan­ schlußmittel dienender Haken angeformt, welcher einen zur Anschlußvorrichtung 16 des Wischblatts 10 gehörenden Gelenk­ bolzen 22 umgreift. Die Sicherung zwischen dem Wischerarm 18 und dem Wischblatt 10 wird durch nicht näher dargestellte, an sich bekannte, als Adapter ausgebildete Sicherungsmittel übernommen.

Der Wischerarm 18 und damit auch dessen Hakenende 20 sind in Richtung des Pfeiles 24 zur zu wischenden Scheibe 15 bela­ stet, deren zu wischende Oberfläche in den Fig. 1 und 2 durch eine strichpunktierte Linie 26 angedeutet ist. Die Auflagekraft F_wf (Pfeil 24) legt das Wischblatt 10 über des­ sen gesamte Länge an der Oberfläche 26 der zu wischenden Scheibe 15 an.

Da die in Fig. 2 dargestellte strichpunktierte Linie 26 die stärkste Krümmung der Scheibenoberfläche im Bereich des Wischfeldes darstellen soll ist klar ersichtlich, daß die Krümmung des mit seinen beiden Enden an der Scheibe anlie­ genden, noch unbelasteten Wischblatts 10 stärker ist als die maximale Krümmung der sphärisch gekrümmten Scheibe 15. Unter der Auflagekraft F_wf (Pfeil 24) legt sich das Wischblatt 10 mit seiner zur Wischleiste 14 gehörenden Wischlippe 28 über seine gesamte Länge an der Scheibenoberfläche 26 an. Dabei baut sich im bandartigen federelastischen Tragelement 12 ei­ ne Spannung auf, welche für eine ordnungsgemäße Anlage der Wischleiste 14 bzw. der Wischlippe 28 über deren gesamte Länge an der Kraftfahrzeugscheibe 15 sorgt. Während des Wischbetriebs bewegt der Wischerarm 18 das Wischblatt 10 quer zu dessen Längserstreckung über die Scheibe 15. Diese Wisch- oder Arbeitsbewegung ist in Fig. 1 mit dem Doppel­ pfeil 29 bezeichnet.

Im folgenden soll nun auf die besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wischblatts näher eingegangen werden. Wie die unmaßstäblich dargestellte Fig. 3 zeigt, ist die Wi­ schleiste 14 an der unteren, der Scheibe 15 zugewandten Bandfläche des Tragelements 12 angeordnet. Mit Abstand von dem Tragelement 12 ist die Wischleiste 14 von ihren beiden Längsseiten her so eingeschnürt, daß in ihrem Längsmittelbe­ reich ein Kippsteg 30 verbleibt, der sich über die gesamte Länge der Wischleiste 14 erstreckt. Der Kippsteg 30 geht in die Wischlippe 28 über, die einen im wesentlichen keilförmi­ gen Querschnitt aufweist. Durch die Auflagekraft (Pfeil 24) wird das Wischblatt beziehungsweise die Wischlippe 28 gegen die zu wischende Oberfläche 26 der Scheibe 15 gedrückt, wo­ bei sie unter dem Einfluß der Wischbewegung - von der in der Fig. 3 speziell die eine der beiden gegenläufigen Wischbe­ wegungen (Doppelpfeil 29) betrachtet wird und die durch den Richtungspfeil 32 angedeutet ist - in eine sogenannte Schlepplage kippt, in der sich die Wischlippe an dem am Tra­ gelement 12 gehaltenen Teil der Wischleiste 14 über ihre ge­ samte Länge abstützt. Dieser Abstützung welche in der Fig. 3 mit dem Pfeil 34 gekennzeichnet ist erfolgt stets - in Ab­ hängigkeit von der jeweiligen Wischrichtung (Doppelpfeil 29 bzw. Pfeil 32) an der in der jeweiligen Wischrichtung hin­ tenliegenden Oberkante der Wischlippe 28, sodaß diese stets in einer sogenannten Schlepplage über die Scheibe geführt wird. Diese Schlepplage ist für einen effektiven und ge­ räuscharmen Betrieb der Wischvorrichtung notwendig. Die Um­ kehrung der Schlepplage erfolgte in der sogenannten Umkehr­ position des Wischblatts 10, wenn dieses seine Wischbewegung (Doppelpfeil 29) umkehrt. Dabei führt das Wischblatt eine Auf- und Abbewegung aus, welche durch das Umkippen der Wi­ schlippe 28 bedingt ist. Die Aufbewegung erfolgt entgegen Richtung des Pfeiles 24 und somit auch entgegen der Anlege­ kraft. In der entgegen dem Pfeil 32 gerichteten anderen Wischbewegung ergibt sich somit ein Spiegelbild der Fig. 3.

In der gegenüber dem Wischblatt in Fig. 1 vergrößert darge­ stellten Fig. 4 ist ein Querschnittsprofil 40 gezeigt, mit einer rechteckigen Schnittfläche mit einer Breite b und ei­ ner Dicke d. Außerdem ist ein Koordinatensystem über das Tragelement 12 gezeichnet. In Fig. 6 ist als 3. Koordinate eine der Krümmung des Tragelements 12 folgende s-Koordinate eingezeichnet, zu der die y- und z-Koordinaten senkrecht stehen.

Wird nun das Wischblatt 10 mit einer Kraft F_wf (Pfeil 24) insbesondere vom Wischarm 18 auf eine Scheibe 26 gepreßt, ergibt sich eine gewisse Kraftverteilung p(s), die zu einem Moment M(s) führt, das maximal in der Mitte des Tragelements 12 ist. Für eine, für den Wischbetrieb günstige konstante Auflagekraftverteilung

ist das Moment

und somit

Für eine nach außen abnehmende Auflagekraftverteilung, die sich insbesondere zum Umlegen der Wischlippen eignet, ist das Moment M(s) über seine Gesamtlänge etwas kleiner als das für eine konstante Kraftverteilung berechnete Moment:

Geht man nun davon aus, dass ein Reibwert µ für eine troc­ kene Scheibe ungefährt 1 ist, ist im Betrieb das seitliche Moment gleich dem Biegemoment M(s), was insbesondere aus der vorgegebenen Kraftverteilung p(s) folgt.

Aus dem seitlichen Biegemoment folgt ein seitlicher Auslen­ kungswinkel γ, der sich durch Integration der Einzelauslen­ kungen vom Angriffspunkt des Wischerarms am Wischblatt bis zum Wischblattende hin berechnen läßt. Im Falle einer mittig angeordneten Anschlußvorrichtung 16 berechnet sich der Aus­ lenkungswinkel nach

Unter Berücksichtigung der Beziehung des Momentes für eine konstante Auflagekraftverteilung erhält man eine einfache Abschätzung für den Winkel γ:

Durch Integration erhält man

Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass eine gute Wischqualität insbesondere durch Vermeiden von Rattern dann erzielt wird, wenn der Winkel γ die Größe 0,5° (= 0,009 rad) insbesondere die Größe 0,3° (= 0,005 rad) nicht überschreitet. Damit läßt sich eine einfache Beziehung zwischen der Auflagekraft und den geometrischen Größen des Wischblatts herleiten, gemäß dem

insbesondere < 0,005 ist.

Für dem am häufigsten auftretenden Fall eines rechteckigen Profils 40, wie in Fig. 3 dargestellt, bestimmt sich das Trägheitsmoment zu:

wobei d = Dicke des Tragelements
b = Breite des Tragelements ist.

Die Breite b und die Dicke d sind folglich so auszuwählen, dass

insbesondere < 0,005 sein soll.

Ist das Tragelement 12 in zwei einzelne Federbalken 42 und 44 aufgeteilt, wie das in Fig. 4 dargestellt ist, so kann bei den obigen Überlegungen in erster Näherung die Breite b als Summe der Einzelbreiten b1 und b2 angenommen werden: b = b₁ + b₂. Damit lassen sich auch für derartige Systeme ein­ fache Beziehungen zwischen der Breite und der Dicke eines Trag­ elements herleiten.

Für den Fall, dass kein rechteckiges Querschnittsprofil ge­ wählt werden soll, ist es notwendig, das Trägheitsmoment I_zz zu bestimmen und in die oben genannten Beziehungen entspre­ chend einzusetzen. Ebenso sind Querschnittsveränderungen über die Länge des Wischblatts oder ein nicht zentraler An­ griffspunkt des Wischerarms am Wischblatt in den obigen Überlegungen entsprechend zu berücksichtigen.

Um ein möglichst geräuscharmes Umlegen der Wischlippe 28 aus ihrer einen Schlepplage in ihre andere Schlepplage zu errei­ chen, wird das zur Verteilung der Anlegekraft (Pfeil 24) dienende Tragelement 12 so ausgelegt, daß der Anlegedruck der Wischleiste 24 beziehungsweise der Wischlippe 28 an der Scheibenoberfläche 26 in deren Mittelabschnitt 36 (Fig. 11) größer ist als an wenigsten einen der beiden Endabschnitten 38.

Die Verteilung der Anlagekraft über das Tragelement erfolgt in Abhängigkeit verschiedener Parameter des Tragelements wie beispielweise das Querschnittsprofil, der Querschnittsver­ lauf über die Länge des Tragelements oder auch der Radius­ verlauf R(s) entlang des Tragelements. Eine Optimierung des Tragelements in Richtung auf eine vorgegebene Auflagekraft­ verteilung p(s) ist deshalb sehr aufwendig. Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Tragele­ ment mit einem über die Länge des Tragelements im wesentli­ chen konstanten, insbesondere rechteckigen Querschnitt, die Auflagekraftverteilung p(s) über eine Vorgabe der Krümmung K entlang einer Koordinate s festgelegt werden kann, wobei die Koordinate s sich entlang des Tragelements erstreckt. Die Krümmung K(s) ist gleich dem inversen Radius in Abhängigkeit von s:

Bei dem Tragelement besteht eine Beziehung zwischen dem Bie­ gemoment M, dem Radius R des Tragelements, dessen Elastizi­ tätsmodul E sowie dem an dem jeweiligen Ort vorherrschenden Flächenträgheitsmoment I. Die Beziehung wird besonders ein­ fach, wenn sie auf die mit den Tragelementen mitlaufenden Koordinate s bezogen wird:

Durch zweimaliges Differenzieren nach dem Ort s erhält man die Beziehung:

Da die zweite Ableitung des Biegemoments M nach der mitlau­ fenden Koordinate s gleich der Auflagekraftverteilung p ent­ lang der Koordinate s entspricht, die entsteht, wenn man das Tragelement auf eine ebene Scheibe aufpreßt, folgt daraus, dass die zweite Ableitung der Krümmung K nach der mitlaufen­ den Koordinate s bis auf eine Konstante mit dieser Auflage­ kraftverteilung p auf einer ebenen Scheibe übereinstimmt. Die Konstante ist abhängig vom Elastizitätsmodul E sowie vom Flächenträgheitsmoment I, das seinerseits sehr einfach wird, wenn es sich um einen rechteckigen Querschnitt handelt. Bei vorgegebener, nach außen abfallender Auflagekraftverteilung p kann darüber rechnerisch oder in einfachen Versuchen das Krümmungsprofil K(s) ermittelt werden. Die äußere Gestalt und damit die für die Herstellung notwendigen Parameter des Tragelements sind damit vom Fachmann einfach zu ermitteln.

Um die Form der Scheibe zu berücksichtigen, für die das Wischblatt verwendet werden soll, ist die obige Beziehung dahingehend zu korrigieren, dass von der für eine ebene Scheibe vorgegebene, nach außen abfallenden Auflagekraftver­ teilung p entlang der Koordinate s, die noch durch den Ela­ stizitätsmodul E und das Flächenträgheitsmoment I dividiert wird, die zweite Ableitung der Krümmung K_Scheibe der Scheibe nach der Koordinate s dazu addiert werden muß:

Auch hierüber ist es für den Fachmann einfach, ein Tragele­ ment für eine bestimmte Scheibe zu konfigurieren:

• - Festlegen der Länge L und des Querschnittprofils, insbe­ sondere die Breite b und die Dicke d über Erfahrungswer­ te,
• - Festlegen einer Auflagekraft F_wf bzw. einer Auflagekraft­ verteilung p für eine ebene Scheibe, die eine gute Wischqualität gewährleistet, ebenfalls über Erfahrungs­ werte,
• - Ausmessen des Krümmungsverlaufes K_Scheibe der Scheibe,
• - Zweifaches Ableiten dieses Krümmungsverlaufes K_Scheibe der Scheiben nach einer mit der Krümmung mitlaufenden Koordi­ nate s,
• - Berechnung der zweiten Ableitung des Krümmungsverlaufes K(s) des Tragelements nach obiger Beziehung,
• - Zweifaches Integrieren ergibt den gesuchten Krümmungsver­ lauf K(s) des Tragelements.

Es hat sich gezeigt, dass gute Wischergebnisse dann erzielt werden können, wenn die Krümmung K entlang der mitlaufenden Koordinate s derart ist, dass die Auflagekraftverteilung, die vorherrscht, wenn das Wischblatt auf eine ebene Scheibe gedrückt ist, in einem Bereich ungefähr hälftig zwischen Mitte und Ende des Wischblatts höher ist als am Ende des Wischblatts. In den Fig. 8 und 9 ist dieser Bereich 40 für eine Seite angedeutet. Der Erfindung liegt die Erkennt­ nis zugrunde, dass der Verlauf der Auflagekraftverteilung p im Bereich 40 eine kleinere Bedeutung zukommt, als der Rela­ tion zwischen der Auflagekraftverteilung p im Bereich 40 zur Auflagekraftverteilung p an den Enden des Wischblatts. In den Fig. 8 und 9 ist jeweils die gesamte Länge L eines Wischblatts aufgetragen, wobei das Anschlußelement 16 in der Mitte des Wischblatts angeordnet ist, so dass den Wischblat­ tenden die Größe 0,50 L zukommt.

Sehr gute Wischergebnisse werden erzielt, wenn die Krümmung K entlang einer der Längserstreckung des Tragelements 12 folgenden Koordinate s solche Werte aufweist, dass die Auf­ lagekraftverteilung p, die vorherrscht, wenn das Wischblatt auf die zu wischende Scheibe gedrückt ist, im Bereich unge­ fähr hälftig zwischen Mitte und Ende des Wischblatts höher ist als am Ende des Wischblatts. Durch die Berücksichtigung des Scheibenverlaufs, für den das Wischblatt vorgesehen ist, wird die allgemeine Eigung für beliebige Scheiben zwar ein­ geschränkt, die ausgewählte Scheibe jedoch optimal gewischt.

Fig. 10 zeigt einen möglichen Krümmungsverlauf K des Trag­ elements 12, der eine Auflagekraftverteilung p der Wischlippe 28 an der Scheibe 15 ergeben kann, die zum Wischblattende hin abfällt. Bei diesem federelastischen Tragelement 12, das unbelastet eine stärkere Hohlkrümmung gegenüber der Scheibe aufweist als diese im Bereich des vom Wischblatt überstri­ chenen Wischfeldes gekrümmt ist, ist der Krümmungsverlauf K so ausgeführt, daß dieser im Mittelabschnitt 36 des Tragele­ ments 12 stärker ist als an dessen Endabschnitten 38.

Durch die Verringerung der Auflagekraft der Wischlippe 28 an der Scheibenoberfläche 26 im Bereich eines Wischblattendes oder an beiden Wischblattenden wird ein schlagartiges Um­ springen oder Umschnappen der Wischlippe 28 aus ihrer einen Schlepplage in ihre andere Schlepplage vermieden. Vielmehr erfolgt beim erfindungsgemäßen Wischblatt ein vergleichswei­ se sanftes Umlegen der Wischlippe vom Wischblattende aus fortschreitend zur Wischlippenmitte beziehungsweise bis zum anderen Wischlippenende. Die Fig. 3 zeigt in Verbindung mit Fig. 1, daß auch bei sphärisch gekrümmten Scheiben die ge­ ringer belasteten Endabschnitte der Wischlippe 28 noch wirk­ sam an der Scheibenoberfläche anliegen.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß der Anlege­ druck (Pfeil 24) der Wischleiste 14 an der Scheibe 15 in de­ ren Mittelabschnitt 36 größer ist als an wenigstens einem ihrer beiden Endabschnitte 38. Dies gilt auch dann, wenn - abweichend vom gegenständlich gezeigten Wischblatt 10 mit einem einteiligen, als Federschiene dargestelltem Tragele­ ment 12 - das Tragelement mehrteilig aufgebaut ist. Unter Umständen kann es jedoch nötig sein, auch andere Auflage­ kraftverteilungen vorzugeben. Mit den aufgezeigten Beziehun­ gen können aber auch dann Wischblätter konzipiert werden, die hervorragende Wischergebnisse erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Wischblatts wird wie bereits oben angegeben zuerst die Kon­ tur und der Krümmungsverlauf K bestimmt und dann das Trage­ lement 12 mit der Wischleiste 14 und dem Verbindungselement 16 zusammengefügt. Ist das Tragelement aus zwei parallelen Flachbalken aufgebaut, können diese bevorzugt miteinander, d. h. direkt nebeneinander vorgebogen werden, was einen sehr symmetrischen und damit verwindungsstabilen Aufbau des Wischblatts gewährleistet. Die beiden Tragelementhälften sind dann im laufenden Verfahren gemeinsam weiter zu verar­ beiten, um eine versehentliche Separation zu vermeiden. Nach dem das Tragelements gebogen ist, wird entweder zuerst die Wischleiste angebracht, beispielsweise durch Ankleben oder Anvulkanisieren, oder auch insbesondere bei zwei Tragele­ menthälften durch Einlegen der Tragelementhälften in Längs­ nuten der Wischleiste und dann das Verbindungselement aufge­ bracht. Insbesondere, wenn das Verbindungselement aufge­ schweißt wird, ist die Wischleiste erst nachträglich anzu­ bringen, um thermische Schäden am Wischgummi zu vermeiden.

Claims (18)

1. Wischblatt für Scheiben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischer­ arm (18), wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbalken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Ver­ bindungsmittel (16) befestigt sind, dadurch gekennzeich­ net, dass das Tragelement (12) ein Querschnittsprofil aufweist, bei dem
sind, wenn F_wf die vom Wischerarm (18) auf das Wischblatt ausgeübte Auflagekraft oder die Auflagekraft ist, für die das Wischblatt ursprünglich ausgelegt wurde und L die Länge des Tragelements (12), E der Elastizitätsmodul des Tragelements (12), I_zz das Trägheitsmoment des Quer­ schnittsprofils um die z-Achse senkrecht auf eine mit dem Tragelement (12) mitlaufende s-Achse sowie senkrecht auf eine y-Achse ist.

2. Wischblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
ist.

3. Wischblatt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das Tragelement (12) ein im wesentlichen recht­ eckiges Querschnittsprofil (40) aufweist, mit einer im wesentlichen konstanten Breite b und einer im wesentli­ chen konstanten Dicke d.

4. Wischblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass das Tragelement (12) aus min­ destens zwei Einzelbalken (42, 44) besteht und dass sich die Breiten (b1, b2) der Einzelbalken (42, 44) zu einer Gesamtbreite b addieren.

5. Wischblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Breite b und die Dicke d des Tragelements (12) so ausgewählt sind, dass
ist.

6. Wischblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Breite b und die Dicke d des Flachbalkens so ausgewählt sind, dass
ist.

7. Wischblatt für Scheiben, insbesondere für Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischer­ arm (18), wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbalken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Ver­ bindungsmittel (16) befestigt sind, insbesondere nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeich­ net, dass das Tragelement (12) ein Querschnittsprofil (40) aufweist, das einen seitlichen Auslenkungswinkel mindestens eines der Tragelementenden bezogen auf die Längserstreckung des Tragelements von γ < 0,5° insbeson­ dere < 0,3° auf der Scheibe (26) erzeugt, wenn das Wischblatt auf der Scheibe (26) quer zu seiner Längser­ streckung bewegt wird und der Reibungskoeffizient zwi­ schen Scheibe (26) und Wischleiste (14) ungefähr 1 ist.

8. Wischblatt für Scheiben, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischer­ arm (18), wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbalken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Ver­ bindungsmittel (16) befestigt sind, insbesondere nach ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement eine Länge L, eine Breite b und eine Dicke d aufweist, derart, dass
20L² < bd² < 40L²
wenn L in Meter und b und d in Millimeter angegeben wer­ den.

9. Wischblatt nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement aus mindestens zwei Federbalken besteht, deren Breiten sich addieren.

10. Wischblatt für Scheiben (15) insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit mindestens einem langgestreckten Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischerarm (18), der in einer Betriebs­ stellung das Wischblatt (10) auf die Scheibe (15) drückt, wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbal­ ken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Verbindungs­ mittel (16) befestigt sind und der in einer vom Wischer­ arm (18) unbelasteten Stellung eine Krümmung aufweist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Krümmung entlang einer der Längserstreckung des Tragelements (12) folgenden Koordi­ nate (s) solche Werte aufweist, dass die zweite Ableitung der Krümmung nach dieser Koordinate (s) im wesentlichen proportional zu einer Auflagekraftverteilung p(s) ist, die entsteht, wenn das Wischblatt (10) auf eine ebene Scheibe (15) gedrückt ist und dass die Auflagekraftver­ teilung zu mindestens zu einem Ende hin abnimmt.

11. Wischblatt nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
s = Koordinate entlang dem Tragelement
K(s) = Krümmung des Tragelements
M(s) = Biegemoment
E = Elastizitätsmodul
I = Flächenträgheitsmoment des Tragelements bezüglich der neutralen Achse
p(s) = spezifische Kraft pro Längeneinheit = Auf­ lagekraftverteilung.

12. Wischblatt für Scheiben (15) insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit mindestens einem langgestreckten Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischerarm (18), der in einer Betriebs­ stellung das Wischblatt (10) auf die Scheibe (15) drückt, wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbal­ ken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Verbindungs­ mittel (16) befestigt sind und der in einer vom Wischer­ arm (18) unbelasteten Stellung eine Krümmung aufweist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Krümmung entlang einer der Längserstreckung des Tragelements (12) folgenden Koordi­ nate (s) solche Werte aufweist, dass die zweite Ableitung der Krümmung nach dieser Koordinate (s) minus der zweiten Ableitung der Krümmung der Scheibe (15) von einem mittle­ ren Bereich (40) zu den Enden hin abnimmt.

13. Wischblatt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich (40) der Ort des Verbindungsmittels (16) ist.

14. Wischblatt nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass
s = Koordinate entlang dem Tragelement
K(s) = Krümmung des Tragelements
M(s) = Biegemoment
E = Elastizitätsmodul
I = Flächenträgheitsmoment des Tragelements bez. der neutralen Achse
p(s) = spezifische Kraft pro Längeneinheit = Auf­ lagekraftverteilung

15. Wischblatt für Scheiben (15) insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit mindestens einem langgestreckten Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischerarm (18), der in einer Betriebs­ stellung das Wischblatt (10) auf die Scheibe (15) drückt, wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbal­ ken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Verbindungs­ mittel (16) befestigt sind und der in einer vom Wischer­ arm (18) unbelasteten Stellung eine Krümmung aufweist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Krümmung entlang einer der Längserstreckung des Tragelements (12) folgenden Koordi­ nate (s) solche Werte aufweist, dass die Auflagekraftver­ teilung p(s), die vorherrscht, wenn das Wischblatt (10) auf eine ebene Scheibe (15) gedrückt ist, in einem Be­ reich (40) ungefähr hälftig zwischen Mitte und Ende des Wischblatts (10) höher ist als am Ende des Wischblatts (10).

16. Wischblatt für Scheiben (15) insbesondere für Kraftfahr­ zeuge, mit mindestens einem langgestreckten Tragelement (12), einer Wischleiste (14) und einem Verbindungsmittel (16) für einen Wischerarm (18), der in einer Betriebs­ stellung das Wischblatt (10) auf die Scheibe (15) drückt, wobei das Tragelement (12) ein langgestreckter Flachbal­ ken ist, an dem die Wischleiste (14) und das Verbindungs­ mittel (16) befestigt sind und der in einer vom Wischer­ arm (18) unbelasteten Stellung eine Krümmung aufweist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die Krümmung entlang einer der Längserstreckung des Tragelements (12) folgenden Koordi­ nate (s) solche Werte aufweist, dass die Auflagekraftver­ teilung p(s), die vorherrscht, wenn das Wischblatt (10) auf die zu wischende Scheibe (15) gedrückt ist in einem Bereich (40) ungefähr hälftig zwischen Mitte und Ende des Wischblatts (10) höher ist als am Ende des Wischblatts (10).

17. Verfahren zum Herstellen eines Wischblatts nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Ermitteln der für die zu wischenden Scheibe notwendigen Länge L und angepaßten Auflagekraft F_wf,
Ermitteln der Breite b und der Dicke d,
Ermitteln des Krümmungsverlaufs K(s),
Biegen des Tragelements,
Verbinden von Tragelement, Wischleiste und Verbindungs­ mittel.

18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Festlegen der Länge L und des Querschnittprofils, ins­ besondere die Breite b und die Dicke d über Erfah­ rungswerte,
• - Festlegen einer Auflagekraft F_wf bzw. einer Auflage­ kraftverteilung p für eine ebene Scheibe, die eine gu­ te Wischqualität gewährleistet, ebenfalls über Erfah­ rungswerte,
• - Ausmessen des Krümmungsverlaufes K_Scheibe der Scheibe,
• - Zweifaches Ableiten dieses Krümmungsverlaufes K_Scheibe der Scheiben nach einer mit der Krümmung mitlaufenden Koordinate s,
• - Berechnung der zweiten Ableitung des Krümmungsverlau­ fes K(s) des Tragelements nach obiger Beziehung,
• - Zweifaches Integrieren ergibt den gesuchten Krümmungs­ verlauf K(s) des Tragelements.