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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenwischervorrichtung insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Wischermotor, der über eine Abtriebswelle ein Wischergestänge antreibt, wobei das Wischergestänge mindestens eine Gelenkstange aufweist, in der mindestens eine Kugelschale vorgesehen ist, in die ein Kugelzapfen eingesetzt ist, der an einer auf die Abtriebswelle aufgeschobenen Motorkurbel angeordnet ist, um die Gelenkstange mit der Abtriebswelle zu verbinden.
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Derartige Scheibenwischervorrichtungen sind allgemein bekannt. Ein Antriebsdrehmoment des Wischermotors einer solchen Scheibenwischervorrichtungen wird so ausgelegt, dass die durch die Abtriebswelle angetriebenen Wischhebel auch unter schwierigsten Bedingungen wie beispielsweise hohem Wischergummireibwert, hoher Wischerarmauflagekraft, größten Getriebeübersetzungsverhältnissen des Gestänges oder großer Windlast auf der Windschutzscheibe hin und her bewegbar sind. Aufgrund von Fertigungsstreuungen und Umwelteinflüssen wie Temperatur und gegebenenfalls auch elektrischen Spannungen kann das in der Praxis maximal auftretende Antriebsdrehmoment wesentlich größer sein als das minimale Antriebsdrehmoment, welches einen störungsfreien Betrieb gewährleistet. Ein sich aus diesen Nebenbedingungen ergebendes Auslegungsdrehmoment muss entsprechend um bis zu 50% größer gewählt werden, als das eigentlich notwendige Antriebsdrehmoment.
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Gerade die hohen Drehmomente erzeugen beim Blockieren des Wischergestänges in der Wendelage beispielsweise aufgrund von Schnee große Stangenkräfte in den Gelenkstangen der Scheibenwischervorrichtung bedingt durch einen unvermeidbaren Kniehebeleffekt. Ein Blockieren des Gestänges in der Wendelage ist dabei in der Regel durch das Aufbauen beispielsweise von Schneekeilen bei Schneefall zurückzuführen. Je steifer der Wischerantrieb ausgelegt ist und je genauer dessen Getriebegestänge gewählt ist, desto größer wird die auf den Wischerantrieb wirkende Stangenkraft.
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Um eine Beschädigung des Wischerantriebs bei derartig großen Stangenkräften zu vermeiden, wird im Stand der Technik vorgeschlagen, die Motorkurbel mit einem elastischen Element, insbesondere einem Federelement auszustatten, welches mit einem Gelenkzapfen zum Festlegen des Wischergestänges derart zusammenwirkt, dass der Gelenkzapfen bei Überschreiten einer maximal zulässigen Kraftbelastung entgegen der Federkraft des Federelementes rotatorisch um eine Schwenkachse verschwenkt wird. Nachteilig bei der bekannten Motorkurbel ist deren komplexer Aufbau sowie deren aufwendige Montage.
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Die Anmelderin hat in einer vorangegangenen Anmeldung daher vorgeschlagen, den Kurbelaufbau dadurch zu vereinfachen, dass auf ein Schwenkgelenk zum Erzielen einer teilkreisförmigen Bewegungsbahn des Gelenkzapfens der Kurbel entgegen dieser Kraft der Feder verzichtet wird. Dies wird bei einer nach dem Konzept der Anmeldung ausgebildeten, um eine Drehachse rotierbaren Kurbel dadurch gelöst, dass der Gelenkzapfen derart angeordnet ist, dass er entgegen der Kraft der Feder auf einer translatorischen Bahn aus der Betriebsposition in die Entlastungsposition verstellbar ist. Insgesamt wird also durch die Realisierung einer ausschließlich translatorischen Verstellbewegung des Gelenkzapfens eine besonders robuste und einfach aufgebaute Überlast gesicherte Kurbel für einen Wischerantrieb erhalten. Allerdings ist auch dieser Aufbau sehr aufwendig und erfordert eine genaue Abstimmung.
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Aus der
DE 196 46 886 C2 ist eine Scheibenwischervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Als weiterer, bekannter Stand der Technik ist die
DE 43 03 114 A1 sowie die
FR 2 706 833 A1 anzusehen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Scheibenwischervorrichtung bereitzustellen, die auf einfache Weise einen weiteren alternativ zu der vorangegangenen Anmeldung ausgebildeten Überlastschutz aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kugelschale derart in einem in der Gelenkstange vorgesehen Langloch geführt ist, dass sie bei Überschreitung einer maximal von der Gelenkstange zu übertragenen Kraft Ausgleichsbewegungen innerhalb des Langlochs ausführen kann. Das Vorsehen eines solchen Überlastschutzes führt dazu, dass die Gelenkstangen kleiner dimensioniert werden können. Die durch die Überlast hervorgerufene Feldausfälle werden so vermindert.
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Mit anderen Worten wird die Kugelschale und damit der darin eingesetzte Gelenkzapfen durch Vorsehen mindestens eines Langlochs in der Gelenkstange in Richtung des Langlochs beweglich gehalten. Bei Überschreitung einer maximal von der Gelenkstange zu übertragenen Kraft, wird eine der Bewegung der Kugelschale innerhalb des Langlochs entgegenwirkende Haltekraft überwunden, so dass sich die Kugelschale innerhalb des Langlochs verschieben kann.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die maximal zu übertragende Kraft durch Einsetzen eines elastischen Elementes in das Langloch einstellbar. Um eine Ausgleichsbewegung durchführen zu können, muss die auf die Kugelschale wirkende Kraft größer sein als die durch die Federkonstante des elastischen Elementes auf die Kugelschale aufgebrachte Haltekraft.
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Alternativ kann natürlich auch eine sich zwischen dem Langloch und der Kugelschale aufgrund der Wahl der Materialkombination einstellende Reibkraft die Haltekraft der Kugelschale bilden und so gewählt werden, dass sie leicht größer ist als die maximal von der Gelenkstange zu übertragende Kraft, was dazu führt, dass bei Überschreitung der maximal von der Gelenkstange zu übertragenden Kraft die zwischen Gelenkstange und Kugelschale herrschende Haftreibung in eine Gleitreibung übergeht, so dass die Kugelschale innerhalb des Langlochs der Gelenkstange Ausgleichsbewegungen entsprechend der auf die Gelenkstange wirkenden Überlast ausführen kann.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das elastische Element als Feder ausgebildet. Dabei kann die Feder als Zug-, Druck- oder Blattfeder ausgeführt sein. Bei einer definierten Kraftbeaufschlagung gibt das vorgespannte Federelement nach und die Kugelschale führt eine Bewegung in der Gelenkstange aus. Die beim Blockieren der Scheibenwischervorrichtung auftretenden Kräfte und Momente gehen somit nicht in eine Verformung und Deformation der einzelnen Bauteile über, was zu einer Zerstörung der Bauteile führen könnte, sondern werden definiert von dem Federelement aufgenommen bzw. durch die Ausgleichsbewegung in Längsrichtung abgeschwächt.
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Zur Reduzierung der Teilvielfalt und zur Erleichterung der Montage kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel das elastische Element einteilig mit der Kugelschale ausgebildet sein. Dazu können Kugelschale und elastisches Element beispielsweise im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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Um eine definierte Ausgleichsbewegung innerhalb des Langlochs zu erreichen, ist in einem Ausführungsbeispiel in dem Langloch ein Anschlag zur Begrenzung der Ausgleichsbewegung der Kugelschale entgegen der Haltekraft bzw. der Federkraft des elastischen Elementes vorgesehen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Kugelschale so in das Langloch eingesetzt, dass sie beidseitig innerhalb des Langlochs verschiebbar gehalten ist. Dadurch wird eine besonders große Flexibilität bezüglich der Ausführbarkeit der Ausgleichsbewegung erreicht.
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Es kann dabei zweckmäßig sein, jeweils mindestens ein Federelement zwischen die Kugelschale und eine jeweilige Anschlagfläche des Langlochs einzusetzen, um eine möglichst homogene und eventuell auch gedämpfte Bewegung der Kugelschale innerhalb des Langlochs zu erreichen.
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Die verschiebbaren Kugelschalen können in einem Mehrfachwerkzeug gespritzt werden und anschließend in die Gelenkstange montiert werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung zu entnehmen.
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Es zeigen
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1 eine schematische Teildarstellung einer Scheibenwischervorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine perspektivische Teildarstellung einer Gelenkstange mit eingespritzter Kugelschale gemäß dem Stand der Technik;
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3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Gelenkstange mit verschiebbarer Kugelschale und einem elastischen Federelement;
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4 eine erfindungsgemäße Gelenkstange mit beidseitig verschiebbarer Kugelschale; und
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5 eine schematische Darstellung einer Gelenkstange mit verschiebbarer Kugelschale mit einem angespritzten Federelement.
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1 zeigt eine schematische Teildarstellung einer Scheibenwischervorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik.
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Die Scheibenwischervorrichtung 1 weist einen Wischermotor 2 auf, der über eine Abtriebswelle 3 ein nicht näher dargestelltes Wischergestänge antreibt. Das Wischergestänge weist eine Gelenkstange 4 mit einer Aussparung 5 auf. In die Aussparung 5 ist eine Kugelschale 6 formschlüssig eingespritzt und fest mit der Gelenkstange 4 verbunden. In die Kugelschale 6 ist ein Kugelzapfen 7 eingesetzt, der an einer auf die Abtriebswelle 3 aufgeschobenen Motorkubel 8 angeordnet ist, um die Gelenkstange 4 mit der Abtriebswelle 3 zu verbinden. Die Motorkurbel 8 wird über eine Befestigungsmutter 9 zur Übertragung der oszillierenden Bewegung der Abtriebswelle 3 auf das Wischergestänge drehfest verbunden. Wird nun eine maximal über das Wischergestänge zu übertragende Kraft überschritten, so kann es zur einer Übertragung der Kraft über die Gelenkstange 4, die Kugelschale 6, den Gelenkzapfen 7 auf die Motorkurbel 8 und somit über die Abtriebswelle 3 auf den Wischermotor 2 erfolgen, was an jedem dieser Bauteile zu einer irreversiblen Schädigung führen kann.
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Um einer solchen Schädigung der Scheibenwischervorrichtung entgegen zu wirken, wird erfindungsgemäß eine Modifizierung des Verbindungsbereiches zwischen Gelenkstange 4 und Kugelzapfen 7 bzw. Motorkubel 8 wie in 3 gezeigt, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weist die Gelenkstange 4 im Befestigungsbereich der Kugelschale 6 ein Langloch 10 auf. Die Kugelschale 6 ist erfindungsgemäß derart in dem Langloch 10 der Gelenkstange 4 geführt, dass sie bei Überschreitung einer maximal von der Gelenkstange 4 zu übertragenen Kraft Ausgleichsbewegungen innerhalb des Langlochs 10 ausführen kann. Die maximal zu übertragende Kraft wird in diesem Ausführungsbeispiel durch Einsetzen des elastischen Elementes – hier in Form einer Feder 11 auf 1000 N eingestellt. Die Kugelschale 6 wird zur Übertragung der von der Abtriebswelle 3 aufgebrachten Kraft durch das Federelement 11 in Position gehalten. Bei einer definierten Kraftbeaufschlagung, die in dem hier gezeigten Fall 1000 N überschreitet, wird die Federkonstante des Federelementes 11 überschritten, so dass das vorgespannte Federelement 11 nachgiebt und die Kugelschale 6 eine Ausgleichsbewegung in Richtung des Federelements 11 in dem Langloch 10 der Gelenkstange 4 ausführt und das Federelement 11 entsprechend der Überlast kompromiert. Dadurch wird erreicht, dass beispielsweise bei einem Blockieren der Wischhebel auf einer Windschutzscheibe des Kraftfahrzeuges auftretende Kräfte und Momente nicht zu einer Verformung und Deformation der einzelnen Bauteile der Scheibenwischervorrichtung 1 führen, sondern durch die Ausgleichsbewegungen der Kugelschale 6 innerhalb des Langlochs 10 über das Federelement 11 definiert aufgenommen werden. Diese Form von Überlastschutz macht es somit möglich, das Wischergestänge der Scheibenwischervorrichtung 1 kleiner zu dimensionieren, da so durch Überlast hervorgerufene Feldausfälle minimiert oder sogar ganz vermieden werden können. Dies führt neben einer Gewichtsersparnis auch zu einer Reduktion der Materialkosten.
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Die Kugelschale 6 muss nicht mehr, wie im Stand der Technik notwendig, in die Gelenkstange 4 eingespritzt werden, sondern kann kostensparend, beispielsweise in einem Mehrfachwerkzeug gespritzt werden und anschließend in das Langloch 10 der Gelenkstange 4 montiert werden. So ist es auch möglich, die Kugelschale 6 an den jeweiligen Scheibenwischertyp und die damit verbundene Belastung angepasst auszubilden.
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Die 4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Kugelschale 6 zur Durchführung von Ausgleichsbewegungen in zwei Richtungen verschiebbar in dem Langloch 10 gehalten ist. Um die Kugelschale 6 innerhalb des Langlochs 10 in der Gelenkstange 4 in Position zu halten, sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils ein Federelement 11 in den Endbereichen des Langlochs 10 rechts und links von der Kugelschale 6 vorgesehen. Die Kugelschale 6 führt bei Überschreitung der maximal zu übertragenden Kraft als Überlastschutz Linearbewegungen aus, die entweder gerade sein können oder auf einem Kreisbogen verlaufen.
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Eine besonders kostengünstige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der 5 gezeigt. Hier ist das Federelement 11 direkt an die Kugelschale 6 angespritzt und ist somit einteilig ausgebildet, was eine Montage der Baugruppe in die Gelenkstange 4 erheblich erleichtert. Sowohl Kugelschale 6 als auch das Federelement 11 sind aus Kunststoff im Wege eines Spritzgussprozesses einteilig ausgeführt gefertigt. Natürlich ist es auch möglich, Kugelschale 6 und Federelement 11 aus unterschiedlichen Materialien zu erstellen.
