DE102010042741B4 - Windscreen wiper device made of a plastic composite - Google Patents
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Abstract
Scheibenwischvorrichtung (1) aus einem Kunststoffverbund mit einem Crimpzapfen (2) und einem Wellenlagergehäuse (3) mit einem Wellenlager (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenwischvorrichtung (1) ein Kernelement (5), gespritzt aus einem ersten Kunststoff, und eine mindestens auf einem Teilbereich der Oberfläche des Kernelements (5) aufgetragene Materialschicht (6), gespritzt aus einem vom ersten Kunststoff verschiedenen zweiten Kunststoff, aufweist, und wobei das Kernelement (5) vom Wellenlagergehäuse (3) in den Crimpzapfen (2) übergeht und einstückig ausgebildet ist. Windscreen wiper device (1) made of a plastic composite with a crimping pin (2) and a shaft bearing housing (3) with a shaft bearing (4), characterized in that the windshield wiper device (1) has a core element (5) injected from a first plastic and at least one On a partial region of the surface of the core element (5) applied material layer (6), injected from a different plastic material from the first plastic, and wherein the core element (5) from the shaft bearing housing (3) in the crimping pin (2) merges and integrally formed is.
Description
Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung mit einem Wellenlagergehäuse und einem Crimpzapfen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung.The invention relates to a windshield wiper device with a shaft bearing housing and a crimp pin and a method for producing a windshield wiper device according to the invention.
Scheibenwischvorrichtungen, die aus einem Verbund von Kunststoffen bestehen, sind aus dem Stand der Technik zahlreich bekannt. In der Regel besteht eine Scheibenwischvorrichtung aus einem härteren Kunststoff, worin ein Entkopplungselement aus weicherem Gummi am Befestigungsauge eingespritzt ist.Windscreen wiper devices, which consist of a composite of plastics, are well known in the art. In general, a windshield wiper device consists of a harder plastic, wherein a decoupling element of softer rubber is injected at the fastening eye.
Aus der
Ferner beinhalten die
In der
Nachteilig an den bekannten Scheibenwischvorrichtungen und Wischerlagergehäusen ist, dass die Materialeigenschaften des Verbundaufbaus nicht den an der Scheibenwischvorrichtung örtlich unterschiedlich auftretenden Druck- und Zugbelastungen genügen und es zu leicht zu irreversiblen Deformationen bis hin zu Zerstörungen der Scheibenwischvorrichtung kommen kann.A disadvantage of the known windshield wiper devices and wiper bearing housings is that the material properties of the composite structure do not satisfy the locally occurring on the windshield wiper device different compressive and tensile loads and it can easily lead to irreversible deformations to destruction of the windshield wiper device.
Daher lautet die Aufgabe, welche durch die vorliegende Erfindung gemäß des Hauptanspruchs und des Nebenanspruchs gelöst wird, bereitstellen einer robusten Scheibenwischanlage.Therefore, the object, which is solved by the present invention according to the main claim and the secondary claim, provide a robust windscreen wiper system.
Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass eine belastungsgerechte Ausgestaltung der aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoffen gefertigten Scheibenwischvorrichtung realisiert wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The windshield wiper device according to the invention with the features of the main claim has the advantage that a design of the windshield wiper device made of at least two different plastics is realized. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung ist, dass die Scheibenwischvorrichtung ein Kernelement, das aus einem ersten Kunststoff gespritzt ist, und eine mindestens auf einem Teilbereich der Oberfläche des Kernelements aufgetragene Materialschicht, die aus einem vom ersten Kunststoff verschiedenen zweiten Kunststoff gespritzt ist, aufweist und bei dem das Kernelement vom Wellenlagergehäuse in den Crimpzapfen übergeht und einstückig ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltungsform kann auf die unterschiedlichen Anforderungen hinsichtlich der Zug- und Druckbelastung der Scheibenwischvorrichtung sowie auf die Funktionalität einzelner Bauteile in Hinsicht auf deren Lager- und Gehäuseanforderungen optimal eingegangen werden.An advantage of the windshield wiper device according to the invention is that the windshield wiper device comprises a core element which is injection-molded from a first plastic, and a material layer applied at least on a partial area of the surface of the core element and injected from a second plastic other than the first plastic the core element passes from the shaft bearing housing in the crimp and is integrally formed. By this embodiment can be optimally addressed to the different requirements with respect to the tensile and compressive load of the windshield wiper device and on the functionality of individual components in terms of their storage and housing requirements.
Je nach Anforderung kann bei diesem aus zwei Kunststoffkomponenten bestehenden Kunststoffverbund die Materialschicht oder das Kernelement aus einem duktilen Kunststoff bestehen. Die Werkstoffpaarung ist so zu treffen, dass die Lageranforderungen und Gehäuseanforderungen optimal erfüllt werden.Depending on the requirement, the material layer or the core element can consist of a ductile plastic in this plastic composite consisting of two plastic components. The material combination must be such that the bearing requirements and housing requirements are optimally fulfilled.
Das Kernelement bildet den inneren Kern der Scheibenwischvorrichtung und ist für die Lagerung der Welle und für die Vertiefungen am Crimpzapfen, an welchem das Trägerrohr aufgepresst wird, ausgelegt.The core element forms the inner core of the windshield wiper device and is designed for the bearing of the shaft and for the recesses on the crimping pin on which the support tube is pressed.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste Kunststoff, aus dem das Kernelement gebildet ist, ein für Wellenlager geeigneter Lager-Werkstoff, vorzugsweise Polyoxymethylen (POM), ist.It is advantageous if the first plastic from which the core element is formed is a bearing material suitable for shaft bearings, preferably polyoxymethylene (POM).
Die Materialschicht schließt das Kernelement nach außen gegenüber der Umgebung zumindest teilweise ab und ist vorzugsweise aus einem härteren, belastungsoptimierten Kunststoff gespritzt. Insbesondere ist der hochbelastbare Kunststoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff. Hierdurch erhält die Scheibenwischvorrichtung eine strapazierfähige Hülle, die vorzugsweise am Anschraubauge und/oder am Übergang des Wellenlagers zum Crimpzapfen hochbelastbar wird.The material layer at least partially closes off the core element from the outside and is preferably injection-molded from a harder, stress-optimized plastic. In particular, the heavy duty plastic is a glass fiber reinforced plastic. As a result, the windshield wiper device obtains a hard-wearing sheath, which preferably can be highly stressed at the attachment eye and / or at the transition of the shaft bearing to the crimping pin.
Die vorgenannte Materialpaarung kann auch invers angeordnet sein, so dass in einer solchen Ausführungsform das Kernelement aus einem hochbelastbaren Kunststoff und die ummantelnde Materialschicht aus einem Lager-Werkstoff gespritzt sind.The aforementioned material pairing can also be arranged inversely, so that in such an embodiment, the core element of a heavy-duty plastic and the sheathing material layer of a bearing material are injected.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung ist, dass auf Einsätze zur Verstärkung des Crimpzapfens sowie auf zusätzliche Lagerbuchsen verzichtet werden kann und somit die Anzahl notwendiger Bauteile reduziert wird, wodurch der Montageprozess vereinfacht wird. Insbesondere verringert sich die Anzahl der zur vollständigen Montage notwendigen Montageeschritte.An advantage of the windshield wiper device according to the invention is that can be dispensed with inserts for reinforcing the crimping pin and on additional bushings and thus the number of necessary components is reduced, whereby the assembly process is simplified. In particular reduces the number of assembly steps necessary for complete assembly.
Vorteilhaft ist auch, dass die Lagerung der Welle durch die Verwendung eines Lager-Werkstoffs hinsichtlich Radialspiel und Verschleiß optimiert wird. Ebenfalls wird durch die erfindungsgemäße Materialpaarung die Ausgestaltung des Crimpzapfens optimiert, wodurch insbesondere ein belastungsgerechter Fügevorgang während des Aufpressens des Trägerrohres ermöglicht wird.It is also advantageous that the bearing of the shaft is optimized by the use of a bearing material in terms of radial play and wear. Also, the design of the crimping pin is optimized by the material pairing according to the invention, whereby in particular a load-compatible joining process during the pressing of the support tube is made possible.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Kernelement im Bereich des Crimpzapfens im Wesentlichen in Form einer skelettartigen Gerüststruktur ausgebildet sein. Vorteilhaft ist auch, wenn die skelettartige Gerüststruktur eine mit Vollmaterial des ersten Kunststoffs ausgefüllte Kanalstruktur aufweist, wobei die Kanäle bis zur Oberfläche des Crimpzapfens geführt sind. Hierdurch können die Eigenschaften des ersten Kunststoffs für die Anbringung des Trägerrohres genutzt werden, insbesondere wenn der erste Kunststoff ein Lager- Werkstoff ist und dessen Oberfläche ausgeprägte Gleiteigenschaften besitzt, wodurch das Einbringen des Crimpzapfens in das Trägerrohr und Ausrichten des Crimpzapfens im Trägerrohr erleichtert wird.In an advantageous embodiment, the core element in the region of the crimping pin can be designed substantially in the form of a skeletal skeleton structure. It is also advantageous if the skeletal framework structure has a filled with solid material of the first plastic channel structure, wherein the channels are guided to the surface of the crimping pin. In this way, the properties of the first plastic for the attachment of the support tube can be used, especially if the first plastic is a bearing material and its surface has pronounced sliding properties, whereby the introduction of the crimping pin is facilitated in the support tube and aligning the crimping pin in the support tube.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Materialschicht des zweiten Kunststoffs ausschließlich auf der Oberfläche des Teils des Kernelementes, die dem Crimpzapfen zu zuordnen ist, aufgetragen. Hierdurch wird verhindert, dass der Kunststoff des Kernelements beim Aufpressen des Trägerrohres beschädigt wird. Gleichzeitig wird ein definierter Füge-/Umformprozess des Trägerrohres ermöglicht.In an advantageous embodiment, the material layer of the second plastic is applied exclusively on the surface of the part of the core element which is to be assigned to the crimping pin. This prevents that the plastic of the core element is damaged when pressing the carrier tube. At the same time a defined joining / forming process of the support tube is made possible.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Materialschicht des zweiten Kunststoffs unter Aussparung der Bereiche des Kernelements, die für die kraftschlüssige Befestigung des Crimpzapfens an oder in einem Trägerrohr hergerichtet sind, ausgebildet ist.In particular, it is advantageous if the material layer of the second plastic is formed with the recesses of the regions of the core element that are prepared for the frictional attachment of the crimping pin on or in a carrier tube.
In weiteren Ausführungsformen kann das Wellenlager des Kernelements zusätzlich mit mindestens einer eingespritzten Dichtung und/oder einer eingespritzten Lagerschale ausgestattet sein. Die Dichtung oder Dichtungen sowie die Lagerschale können aus dem ersten oder zweiten Kunststoff, aber auch aus einem weiteren Kunststoff, der vom ersten und zweiten Kunststoff verschieden ist, gespritzt sein. Auch können die Dichtung bzw. Dichtungen und die Lagerschale aus verschiedenen Kunststoffen, die vom ersten und zweiten Kunststoff verschieden sind, gespritzt sein. Bei diesen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung handelt es sich dann je nach Anzahl der verwendeten Kunststoffe um Drei- oder Mehrkomponentenkunststoffverbunde.In further embodiments, the shaft bearing of the core element can additionally be equipped with at least one injected seal and / or an injected bearing shell. The seal or seals and the bearing shell can be injection-molded from the first or second plastic, but also from a further plastic which is different from the first and second plastic. Also, the gasket or gaskets and the bearing shell may be molded from different plastics other than the first and second plastics. These embodiments of the windshield wiper device according to the invention are then, depending on the number of plastics used, three- or multi-component plastic composites.
Vorzugsweise ist für die Einspritzung von Dichtungen in der Durchgangsöffnung des Wellenlagers durch das Wellenlagergehäuse eine Hohlnut oder ein Absatz eingerichtet, in die das Dichtungsmaterial, welches vorteilhafter Weise ein weiches Gummi ist, eingespritzt wird. Die Dichtungen sind vorteilhafter Weise als Lippendichtung oder Labyrinthdichtung ausgestaltet. Darüber hinaus ist aber jedwede Dichtung, die mittels Spritzgussverfahren herstellbar ist, inbegriffen. Mit den zusätzlich eingespritzten Dichtungen wird erreicht, dass auf die Einrichtung von Wasserschutzkappen und 0-Ring- Dichtungen zum Schutz vor eindringender Feuchtigkeit wie Schmutz- und Spritzwasser verzichtet werden kann.Preferably, for the injection of seals in the through hole of the shaft bearing through the shaft bearing housing, a hollow groove or a step is set, in which the sealing material, which is advantageously a soft rubber, is injected. The seals are advantageously designed as a lip seal or labyrinth seal. In addition, however, any seal that can be produced by injection molding is included. The additionally injected seals ensure that it is possible to dispense with the installation of water protection caps and 0-ring seals for protection against penetrating moisture such as dirt and spray water.
Das Wellenlager des Kernelements kann gegebenenfalls zusätzlich mit einer Lagerschale ausgekleidet sein, um optimale Lagereigenschaften für den Lauf der Welle im Lager zu schaffen, insofern das Kernelement aus einem Kunststoff gespritzt ist, der keine guten Lagereigenschaften aufweist. Hierzu wird dann in das Wellenlager ein für Wellenlager geeigneten Kunststoff, vorzugsweise Polyoxymethylen (POM), eingespritzt.The shaft bearing of the core element may optionally be additionally lined with a bearing shell in order to provide optimum bearing properties for the shaft of the shaft in the bearing, insofar as the core element is injection molded from a plastic which has no good storage properties. For this purpose, a suitable for shaft bearings plastic, preferably polyoxymethylene (POM) is then injected into the shaft bearing.
Das Einspritzen der Lagerschale und/oder der Dichtungen kann in den Herstellungsprozess der Scheibenwischvorrichtung integriert werden, wodurch weitere Montageschritte wie das Einpressen oder Eindrücken solcher Bauteile in das Werkstück entfallen und dadurch Kosten reduziert werden.The injection of the bearing shell and / or the seals can be integrated into the manufacturing process of the windshield wiper device, thereby eliminating further assembly steps such as the pressing or pressing of such components in the workpiece and thereby costs are reduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Scheibenwischvorrichtung birgt den Vorteil, dass durch das Spritzen des Kernelements in einem Spritzgussverfahren mit einem ersten Kunststoff und der anschließenden Ummantelung mindestens eines Teilbereichs der Oberfläche des Kernelements mit einer Materialschicht durch Aufspritzen eines zweiten Kunststoffs die unterschiedlichen Bereiche der Scheibenwischvorrichtung exakt auf deren Belastungssituation eingestellt werden können. Gleichzeitig können mittels des erfinderischen Verfahrens die Prozesskosten aufgrund der Reduzierung der Anzahl notwendiger Verfahrensschritte gesenkt werden.The inventive method for producing a windshield wiper device has the advantage that by spraying the core element in an injection molding process with a first plastic and the subsequent sheathing of at least a portion of the surface of the core element with a layer of material by spraying a second plastic, the different areas of the windshield wiper device exactly their load situation can be adjusted. At the same time, the process costs can be reduced by means of the inventive method due to the reduction of the number of necessary process steps.
Zudem wird durch das Mehrkomponentenspritzgussverfahren eine Gewichtsreduzierung der Scheibenwischvorrichtung gegenüber Einkomponenten-Scheibenwischvorrichtungen oder auch Aluminium-Scheibenwischvorrichtungen erzielt. Gleichzeitig können durch die erfindungsgemäße Verbundlösung die Einsatzgrenzen gegenüber dem genannten Einkomponenten- Scheibenwischvorrichtungen wesentlich erhöht werden, nahezu bis an die Einsatzgrenzen der AluminiumScheibenwischvorrichtungen.In addition, the multi-component injection molding method achieves a reduction in the weight of the windscreen wiper device compared with single-component windscreen wiper devices or also aluminum windscreen wiper devices. At the same time, the operational limits of the inventive one-component windscreen wiper devices can be substantially increased by the composite solution according to the invention, almost to the limits of use of the aluminum wiper devices.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von vier Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 .: Längsquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung, -
2 .: Kernelement, -
3 .: Querschnitt der Scheibenwischvorrichtung mit einem mit einer Materialschicht ummanteltem Crimpzapfen, -
4 .: Scheibenwischvorrichtung mit einem mit einer Materialschicht ummanteltem Crimpzapfen, -
5 .: Längsquerschnitt durch die Scheibenwischvorrichtung mit einem skelettförmig ausgebildeten Gerüststruktur des Kernelements, -
6 .: Darstellung der Schnittebene A-A der5 .
-
1 FIG. 1: longitudinal cross-sectional view of a windshield wiper device according to the invention, -
2 .: Core element, -
3 . Cross section of the windscreen wiper device with a crimping pin sheathed with a material layer. -
4 .: Windscreen wiper device with a crimp pin encased in a material layer, -
5 .: Longitudinal cross section through the windshield wiper device with a skeleton-shaped framework structure of the core element, -
6 .: Representation of the section plane AA of the5 ,
In
Der erste Kunststoff, aus dem das Kernelement
Das Kernelement
Durch die Verwendung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Kunststoffen kann die Scheibenwischvorrichtung in einem Mehrfachkomponentenspritzgussverfahren hergestellt werden. Je nach Werkstoffkombination entsteht dabei eine stoffschlüssige, zumindest jedoch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Kernelement
Die
In der
In der
Die
Vorteilhafter Weise ist die skelettartige Gerüststruktur
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Scheibenwischvorrichtung
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