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Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenwischervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bekannt sind Scheibenwischervorrichtungen, die als sogenannte Wischerdirektantriebe ausgebildet sind, bei denen eine Abtriebswelle einer Motor-Getriebe-Einheit unmittelbar einen Wischerarm antreibt. Eine derartige Scheibenwischervorrichtung wird beispielsweise in der
DE 102 59 154 A1 beschrieben. Die Abtriebswelle als Teil der Motor-Getriebe-Einheit sitzt in einem Getriebegehäuse, in welchem auch ein Lager für die Ankerwelle des Antriebsmotors aufgenommen ist, welche die Abtriebswelle antreibt.
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Bekannt sind außerdem Scheibenwischervorrichtungen, bei denen die Drehbewegung der Abtriebswelle über ein Schubgestänge auf eine Wischerwelle übertragen wird, die drehbar in einem Wischerlager aufgenommen ist. Eine derartige Scheibenwischervorrichtung wird beispielsweise in der
DE 10 2004 005 065 A1 beschrieben.
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In beiden Fällen, also sowohl bei Wischerdirektantrieben als auch bei Scheibenwischervorrichtungen mit einer Umsetzung der Drehbewegung über ein Kurbelgestänge, müssen die den Wischerarm tragenden Wellen im jeweiligen Lager mittels geeigneter Befestigungsmaßnahmen gesichert werden. Dies erfolgt vorzugsweise über axial federnde Klemmscheiben, die auf die jeweilige Welle aufgeschoben werden und die Welle axial im jeweiligen Lager bzw. Gehäuse sichern.
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Allgemein müssen Scheibenwischervorrichtungen, welche insbesondere für Frontscheiben in Fahrzeugen eingesetzt werden, erhöhten Sicherheitsbestimmungen genügen, um auch im Fall eines Fußgänger-Frontaufpralls das Verletzungsrisiko für den Fußgänger zu reduzieren. Starre Bauteile der Scheibenwischervorrichtung müssen unter dem Impuls des Aufpralles abtauchen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Scheibenwischervorrichtung so auszuführen, dass das Verletzungsrisiko für Fußgänger reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Scheibenwischervorrichtung wird in Fahrzeugen zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe, insbesondere der Frontscheibe eingesetzt. Die Scheibenwischervorrichtung weist eine Antriebseinrichtung mit einem üblicherweise elektrisch ausgeführten Antriebsmotor auf, über den eine Abtriebswelle in eine Drehbewegung versetzt wird. Im Falle einer Ausführung als Wischerdirektantrieb sitzt der Wischerarm, welcher das Wischblatt aufnimmt, unmittelbar auf der Abtriebswelle auf und wird von dieser angetrieben. Möglich ist aber auch eine Ausführung der Scheibenwischervorrichtung mit einer separat in einem Wischerlager drehbar aufgenommenen Wischerwelle, welche Träger des Wischerarms ist und die über ein Kurbelgestänge von der Abtriebswelle der Antriebseinrichtung angetrieben und in eine Drehpendelbewegung versetzt wird. Der Verbindungsabschnitt weist eine reduzierte Festigkeit auf.
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Damit wird erreicht, dass das betreffende Fixiersegment aufgrund des Verbindungsabschnittes mit reduzierter Festigkeit bereits vor den weiteren Fixiersegmenten in der Klemmscheibe unter der Wirkung des axialen Impulses sich verformt, wodurch die Haltekraft insgesamt signifikant reduziert wird. Andererseits wird im Normalfall, wenn die Klemmscheibe ihre axial sichernde Funktion ausübt, das betreffende Fixiersegment nicht bzw. nur im linear-elastischen Bereich verformt, so dass die Soll-Haltekraft von der Klemmscheibe in vorgesehener Weise ausgeübt werden kann. Erst mit der Verformung des Verbindungsabschnitts mit reduzierter Festigkeit wird die Haltekraft der Klemmscheibe insgesamt erheblich herabgesetzt.
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Die Wischerwelle, welche im Falle eines Wischerdirektantriebs mit der Abtriebswelle identisch ist, ist in einem Wischerlager aufgenommen und mittels einer auf die Wischerwelle aufgesetzten Klemmscheibe (Speednut) in einer axialen Sollposition im Wischerlager gehalten. Die Klemmscheibe ist in der Weise ausgeführt, dass die Wischerwelle mit einer Haltekraft axial im Wischerlager gehalten wird. Wirkt auf die Wischerwelle ein axialer Impuls, der die Haltekraft der Klemmscheibe übersteigt, so wird die Haltekraft überwunden und die Wischerwelle kann im Wischerlager axial verschoben werden. Damit ist es insbesondere möglich, einen Fußgänger-Aufprallschutz zu realisieren, welcher voraussetzt, dass bei einem Aufprall des Fußgängers im Bereich der Scheibenwischervorrichtung die Wischerwelle axial in das Wischerlager hineinverlagert wird, so dass die Verletzungsgefahr für den Fußgänger erheblich reduziert ist.
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Zur Realisierung mit kostengünstigen Mitteln eines derartigen Fußgänger-Aufprallschutzes ist die Klemmscheibe zusätzlich zu ihrer die Wischerwelle axial im Wischerlager sichernden Funktion auch als Auslöseelement ausgebildet, das im Falle eines axial auf die Wischerwelle wirkenden Impulses die Haltekraft signifikant reduziert und gegebenenfalls vollständig aufhebt, so dass die Wischerwelle unter der Wirkung des Impulses axial abtauchen kann. Das Reduzieren der Haltekraft wird dadurch erreicht, dass die Klemmscheibe einen Trägerring umfasst, an dem mehrere, radial nach innen weisende Fixiersegmente angeordnet sind, welche in montierter Position an der Mantelfläche der Wischerwelle anliegen. Mindestens eines dieser Fixiersegmente ist zumindest teilweise mittels eines Verbindungsabschnittes mit dem Trägerring bzw. mit einem benachbarten Fixiersegment verbunden.
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Mit der erfindungsgemäßen Ausführung kann die Halte- bzw. Auslösekraft innerhalb eines verhältnismäßig kleinen Toleranzbereichs mit hoher Genauigkeit festgelegt werden. Hierfür bzw. für die Herabsetzung der Haltekraft reicht es aus, lediglich ein Bauteil - die Klemmscheibe - in der erfindungsgemäßen Weise auszubilden.
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Grundsätzlich genügt es, im Trägerring der Klemmscheibe eine Mehrzahl von Fixiersegmenten vorzusehen und lediglich eines dieser Fixiersegmente mit einem Verbindungsabschnitt reduzierter Festigkeit zu versehen. Gleichwohl kann es aber zweckmäßig sein, mehrere Fixiersegmente oder gegebenenfalls sämtliche Fixiersegmente mit entsprechenden Verbindungsabschnitten mit reduzierter Festigkeit auszustatten. Bevorzugt wird jedoch nur eine Teilmenge sämtlicher Fixiersegmente mit einem derartigen Verbindungsabschnitt reduzierter Festigkeit versehen.
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Des Weiteren genügt es grundsätzlich, dass lediglich der Verbindungsabschnitt des Fixiersegments zum Trägerring und/oder zu einem benachbarten Fixiersegment mit einer reduzierten Festigkeit versehen ist, wohingegen der Grundkörper des betreffenden Fixiersegments die gleiche Festigkeit wie die übrigen Fixiersegmente aufweisen kann. Möglich ist es aber auch, das gesamte Fixiersegment mit reduzierter Festigkeit zu versehen.
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Die Reduzierung der Festigkeit des Verbindungsabschnitts kann auf verschiedene Arten durchgeführt werden. Möglich ist es beispielsweise, dass der Verbindungsabschnitt eine verringerte Wandstärke aufweist, beispielsweise durch Anprägen, so dass bei einem axial auf die Wischerwelle wirkenden Impuls und einer dadurch ausgelösten, geringfügigen Axialbewegung der Wischerwelle das Fixiersegment sich verformen kann, wobei im verformten Zustand das Fixiersegment keinen signifikanten Beitrag zur Haltekraft leistet. Durch die Verformung des Fixiersegments ist keine rotationssymmetrische Kraftverteilung zwischen der Klemmscheibe und der Wischerwelle einerseits sowie dem Wischerlager bzw. dem Wischergehäuse andererseits mehr gewährleistet, so dass auch die weiteren Fixiersegmente unter der Wirkung der axial auf der die Wischerwelle wirkenden Kraft nachgeben können und die Haltekraft weiter reduziert wird. Dieser Verformungsmechanismus kann grundsätzlich bei sämtlichen Varianten verschiedener Verbindungsabschnitte mit reduzierter Festigkeit auftreten.
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Die Reduzierung der Wandstärke erfolgt in Radialrichtung und/oder in Achsrichtung der Klemmscheibe bzw. der Wischerwelle. Bei einer Reduzierung der Wandstärke in Radialrichtung ist im Bereich der Anbindung des Verbindungsabschnittes zum umgreifenden Trägerring, welcher einteilig mit den Fixiersegmenten ausgebildet ist, die Wandstärke reduziert. Bei einer Herabsetzung der Wandstärke in Achsrichtung ist die axiale Dicke des betreffenden Verbindungsabschnittes geringer als in sonstigen Bereichen der Klemmscheibe.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist im Bereich des Verbindungsabschnitts eine stegförmige Ausnehmung zwischen zwei benachbarten Fixiersegmenten ausgebildet. Zur Erzeugung einer Kerbwirkung ist die stegförmige Ausnehmung spitzwinklig ausgeführt, so dass das verbindende Material in der Klemmscheibe einer erhöhten Kerbwirkung unterliegt und insbesondere im Bereich des Trägerrings schneller einreißen kann.
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Des Weiteren sind auch Ausführungen zweckmäßig, in denen der Verbindungsabschnitt im Bereich des radial außen liegenden Rands des Trägerrings in Achsrichtung eine reduzierte Wandhöhe aufweist. Der Trägerring ist beispielsweise im Bereich des radial außen liegenden Rands topfförmig in Achsrichtung umgebogen, wobei die sich in Achsrichtung erstreckende Wandung im Bereich des Verbindungsabschnittes zu dem Fixiersegment die reduzierte Wandhöhe aufweist. Die reduzierte Wandhöhe beschränkt sich hierbei zweckmäßigerweise auf ein verhältnismäßig kleines Winkelsegment, das lediglich den Verbindungsabschnitt im Bereich zwischen dem Fixiersegment und einem angrenzenden Fixiersegment überbrückt.
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Über den Umfang der Klemmscheibe können mehrere Fixiersegmente vorgesehen sein, beispielsweise sechs Fixiersegmente, die jeweils durch eine stegförmige, sich in Radialrichtung erstreckende Ausnehmung voneinander separiert sind. Die stegförmige Ausnehmung erstreckt sich zwischen dem radial innen liegenden Rand der ringförmigen Klemmscheibe und dem Verbindungsabschnitt, der dem umgreifenden Trägerring benachbart ist, welcher einteilig mit den Fixiersegmenten ausgebildet ist, wobei die stegförmige Ausnehmung mit Abstand zum radial außen liegenden Rand des Trägerringes liegt. Durch eine radial verlängerte Ausführung der stegförmigen Ausnehmung kann zumindest ein Fixiersegment in der Festigkeit reduziert werden.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt aus einer Scheibenwischervorrichtung mit einer Wischerwelle, die in einem Wischerlager in einem Wischerlagergehäuse drehbar gelagert ist,
- 2 eine Antriebseinrichtung für einen Wischerdirektantrieb, mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer Abtriebswelle in einem unmittelbar an den Wischermotor angeflanschten Getriebegehäuse,
- 3 in vergrößerter Darstellung eine Wischerwelle, die in einem Gehäuse über eine Klemmscheibe axial gesichert ist,
- 4 eine Prinzipdarstellung der Wischerwelle, die über eine Klemmscheibe in einem Wischerlagergehäuse gesichert ist, wobei die Klemmscheibe sich unter der Wirkung einer axial auf die Wischerwelle wirkenden Kraft verformt,
- 5 eine Klemmscheibe in Draufsicht mit eingerissenem Verbindungssteg,
- 6 eine Klemmscheibe in einer Ausführungsvariante, bei der ein Verbindungssteg eines Fixiersegmentes eine reduzierte radiale Wandstärke aufweist,
- 7 eine Klemmscheibe in einer weiteren Ausführung, bei der zur Erhöhung einer Kerbwirkung ein Verbindungssteg einen kleineren Radius aufweist,
- 8 eine Klemmscheibe in einer weiteren Ausführung, bei der der Verbindungssteg eine in Achsrichtung reduzierte Wandstärke aufweist,
- 9 die Klemmscheibe gemäß 8 im Schnitt,
- 10 eine Klemmscheibe in einer weiteren Ausführung, bei der der radial außen liegende Trägerring in Achsrichtung eine reduzierte Wandhöhe aufweist,
- 11 die Klemmscheibe gemäß 10 im Schnitt.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Ausschnitt aus einer Scheibenwischervorrichtung für ein Fahrzeug dargestellt, mit einer Wischerwelle 2, welche Träger eines Wischerarms mit einem Wischblatt ist, wobei die Wischerwelle 2 in einem Wischerlager 3 drehbar gelagert ist, das in einem Wischerlagergehäuse 4 ausgebildet ist. Die Wischerwelle 2 wird über ein Kurbelgestänge von einer Antriebseinrichtung mit einem elektrischen Antriebsmotor in eine pendelnde Drehbewegung versetzt. Zur axialen Sicherung der Wischerwelle 2 im Wischerlager 3 des Wischerlagergehäuses 4 dient eine ringförmige Klemmscheibe 5 (Speednut), die auf die Wischerwelle 2 aufgeschoben wird und mit radial nach innen weisenden Fixiersegmenten sich an der Mantelfläche der Wischerwelle 2 festkrallt. Die Klemmscheibe 5 stützt die Wischerwelle 2 in Achsrichtung am Wischerlagergehäuse 4 ab.
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In 2 ist eine Antriebseinrichtung 6 für einen Wischerdirektantrieb einer Scheibenwischervorrichtung 1 dargestellt, mit einem elektrischen Antriebsmotor 7, an den ein Getriebegehäuse 8 mit einem Getriebe 9 angeflanscht ist, wobei über das Getriebe 9 eine Abtriebswelle 2 angetrieben wird, die zugleich die Wischerwelle als Träger des Wischerarms bildet. Die Wischerwelle 2 ist auch in diesem Fall in einem Wischerlagergehäuse drehbar aufgenommen, welches sich im Getriebegehäuse 8 befindet.
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In 3 ist die Lagerung der Wischerwelle 2 im Wischerlagergehäuse 4 und die Fixierung mithilfe der Klemmscheibe 5 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die Klemmscheibe 5 weist eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Fixiersegmenten 10 auf, die jeweils über stegförmige Ausnehmungen 11 voneinander separiert sind. Die Klemmscheibe 5 besteht aus einem Kunststoffmaterial oder aus Metall, wobei die Fixiersegmente 10 in Achsrichtung eine Federkraft auf die Wischerwelle 2 ausüben, die zugleich die Haltekraft zur Fixierung der Wischerwelle 2 im Wischerlagergehäuse 4 bildet. Die Fixiersegmente 10 liegen mit ihrer radial innen liegenden Stirnseite an der Mantelfläche der Wischerwelle 2 an und können sich in Achsrichtung verformen. Soweit sich die Verformung im linear-elastischen Bereich bewegt, wird eine axiale Haltekraft von der Klemmscheibe 5 auf die Wischerwelle 2 übertragen. Mit Überschreiten des elastischen Bereichs verformen sich die Fixiersegmente 10 plastisch, wodurch die axiale Haltekraft signifikant herabgesetzt wird. Dieser Effekt kann gezielt eingesetzt werden, indem ein einzelnes Fixiersegmente mit reduzierter axialer Festigkeit ausgebildet wird, so dass sich dieses Fixiersegment bereits bei einer geringeren Krafteinwirkung plastisch verformt. Dadurch wird die rotationssymmetrische Kraftübertragung in Achsrichtung gestört, was insgesamt zu einer Herabsetzung der Haltekraft führt.
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In 4 ist schematisch die Welle 2 im Wischerlagergehäuse 4 unter der Einwirkung einer Axialkraft 12 dargestellt, welche auf die Wischerwelle 2 einwirkt. Die Axialkraft 12 hat zur Folge, dass sich die Wischerwelle 2 axial in ihrem Sitz im Wischerlagergehäuse 4 bewegt, wodurch die Kräfte in den Fixiersegmenten 10 der Klemmscheibe 5 geändert werden. Dasjenige Fixiersegment 10, welches mit einem Verbindungsabschnitt mit reduzierter Festigkeit versehen ist, wird hierdurch plastisch verformt, wodurch eine Schädigung der Klemmscheibe 5 erfolgt, was zu der oben beschriebenen, signifikanten Herabsetzung der Haltekraft führt.
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In 5 ist eine Klemmscheibe 5 in Draufsicht dargestellt. Zu erkennen ist der radial außen liegende Trägerring 13, von dem aus sich radial nach innen die Fixiersegmente 10 erstrecken, wobei jeweils zwei benachbarte Fixiersegmente 10 über eine stegförmige Ausnehmung 11 voneinander separiert sind. Die Verbindung zwischen den Fixiersegmenten 10 und dem Trägerring 5 im Bereich der Ausnehmungen 11 erfolgt über Verbindungsabschnitte bzw. -stege 14, deren radiale Erstreckung sich aufgrund der radialen, stegförmigen Ausnehmungen 11 signifikant kleiner ist als die radiale Erstreckung der Fixiersegmente 10.
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Dargestellt ist in 5 ein Bruch im Bereich eines Verbindungssteges, so dass eine radial durchgehende Ausnehmung 11 gebildet ist, die sich durch die Klemmscheibe 5 hindurch erstreckt.
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Über den Umfang verteilt sind insgesamt sechs Fixiersegmente 10 der Klemmscheibe 5 angeordnet, die jeweils über eine Ausnehmung 11 voneinander separiert sind.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 6 weist ein Verbindungssteg 14 eine radiale Erstreckung b auf, welche geringer ist als die radiale Erstreckung B der übrigen fünf Verbindungsstege 14. Daher ist die Festigkeit der Klemmscheibe im Bereich des Verbindungssteges 14 mit radialer Erstreckung b herabgesetzt.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist eine in Radialrichtung sich erstreckende Ausnehmung 11 mit sich spitzwinklig nach außen verjüngenden Seitenwänden versehen, so dass der Grund der Ausnehmung einen kleinen Radius r aufweist, der geringer ist als der Radius R der übrigen Ausnehmungen 11, welche parallel verlaufende Seitenwände aufweisen. Dadurch ist die Kerbwirkung im Bereich der Ausnehmung 11 mit kleinerem Radius r signifikant erhöht.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 8 und 9 ist die Wandstärke d im Bereich eines Verbindungssteges 14 gegenüber der sonstigen Wandstärke D der Klemmscheibe 5 reduziert, so dass auch die Festigkeit im Bereich des Verbindungssteges 14 herabgesetzt ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 10 und 11 ist die axiale Wandhöhe h des Trägerrings 13, der axial umgebogene Seitenwände aufweist, im Bereich eines Verbindungssteges 14 gegenüber der sonstigen Höhe H des Trägerrings herabgesetzt. Auch hierdurch ist die Festigkeit des Verbindungssteges 14, der unmittelbar dem Randbereich mit der reduzierten Höhe h benachbart ist, reduziert.
