-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Scheibenwischgestängeeinrichtung für eine Scheibenwischvorrichtung eines Kraftfahrzeugs und eine Scheibenwischgestängeeinrichtung, mit einer ersten Komponente, insbesondere einer Lagereinrichtung und einer weiteren Komponente, insbesondere einer Hülse, wobei die erste Komponente einen Grundkörper und ein Befestigungselement aufweist, die den Grundkörper umfangsseitig zumindest teilweise umgreift und mit der weiteren Komponente verbindet.
-
Stand der Technik
-
Eine Vielzahl von Gestängeeinrichtungen für Scheibenwischvorrichtungen besitzt einen rohrförmigen Träger zwischen den Lagereinrichtungen für ein Übertragungsgestänge und/oder an einem Antriebsmotor. Hierbei sind die Lagereinrichtungen und ein Gehäuse des Antriebsmotors bevorzugt aus einem Aluminium-Werkstoff und der rohrförmige Träger aus einem Stahl-Werkstoff hergestellt. Eine mechanische Verbindung innerhalb der Scheibenwisch-Gestängeeinrichtung zwischen dem rohrförmigen Träger und z. B. einem Montagezapfen einer Lagereinrichtung erfolgt im Stand der Technik mittels einer Crimpung, wobei der rohrförmige Träger auf im Montagezapfen vorgesehene Crimpkerben gecrimpt wird. Solche Crimpkerben benötigen enge Toleranzen, um später eine ordnungsgemäße Crimpung sicherzustellen, und schwächen darüber hinaus den Montagezapfen, da diese tief in den Montagezapfen hineingehend vorgesehen sein müssen. Die engen Toleranzen der Crimpkerben machen eine solche Crimpverbindung vergleichsweise teuer, und die Crimpkerben erfordern vergleichsweise große Abmessungen des Montagezapfens und somit auch des Trägers zumindest in dessen Verbindungsabschnitt, um eine mechanisch ausreichend stabile Gestängeeinrichtung zu erhalten, was den Träger zusätzlich strukturell schwächt. Der Antriebsmotor bzw. dessen Gehäuse ist dabei bevorzugt an den rohrförmigen Träger geklemmt.
-
Alternativ kann die Crimpverbindung durch eine stoffschlüssige Verbindung ersetzt werden, die mittels eines Magnetimpulsschweißens oder eines elektromagnetischen Umformens hergestellt wird. Hierbei sind die Komponenten jedoch hohen Fertigungskräften in der Herstellung der Verbindung zwischen den Komponenten ausgesetzt.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Scheibenwischgestängeeinrichtung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gemäß dem Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Scheibenwischgestängevorrichtung wenigstens eine erste und eine weitere Komponente aufweist, wobei die erste Komponente ein Befestigungselement und einen Grundkörper umfasst, wobei das Befestigungselement den Grundkörper umfangsseitig zumindest teilweise umgreift und den Grundkörper mit der weiteren Komponente verbindet. Das Befestigungselement umfasst wenigstens einen Kragen und der Grundkörper umfasst eine korrespondierende Aufnahme, in die der Kragen zumindest teilweise eingreift. Auf diese Weise kann ein axiales Verschieben des Grundkörpers gegenüber dem Befestigungselement vermieden werden. Ferner kann auf diese Weise eine stabile Scheibenwischgestängevorrichtung bereitgestellt werden, die eine hohe Stabilität auch über einen breiten Temperaturbereich aufweist.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kragen nach innen in Richtung einer Rotationsachse des Befestigungselements ausgerichtet und bildet eine Öffnung aus. Auf diese Weise kann eine Verbindung zwischen einem von dem Befestigungselement ausgebildeten Innenraum zu einem weiteren außerhalb des Befestigungselements liegenden Abschnitt des Grundkörpers hergestellt werden, so dass in einem Spritzgussvorgang Material durch die Öffnung hindurch in den durch das Befestigungselement gebildeten Innenraum dringen kann.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist die Öffnung des Befestigungselements einen Durchmesser auf, der das 0,25- bis 0,8-fache des Außendurchmessers des Befestigungselements ist. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Durchtreten des Werkstoffs durch die Öffnung des Befestigungselements während eines Spritzgussverfahrens der ersten Komponente von einem Abschnitt außerhalb des Befestigungselements hinein in den durch das Befestigungselement umschlossenen Innenraum bewerkstelligt werden. Ferner wird durch die Öffnung eine erhöhte Festigkeit des Grundkörpers bzw. der ersten Komponente bereitgestellt.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Befestigungselement der ersten Komponente durch die weitere Komponente umfangsseitig vollständig umfasst. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Befestigungselement der ersten Komponente und der weiteren Komponente bereitgestellt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform besteht der Grundkörper wenigstens im Bereich des Befestigungselements aus einem Vollmaterial und ist bevorzugterweise zylindrisch oder konisch ausgebildet. Auf diese Weise kann eine besonders stabile erste Komponente bereitgestellt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die erste Komponente in dem Verbindungsabschnitt zapfen- oder rohrförmig und die weitere Komponente in ihrem Verbindungsabschnitt rohrförmig ausgebildet. Auf diese Weise kann die erste Komponente einfach in die weitere Komponente eingesteckt werden.
-
Gelöst wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Herstellen der oben genannten Scheibenwischgestängeeinrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Kragen des Befestigungselements mittels eines Tiefziehverfahrens hergestellt wird, wobei der Grundkörper der zweiten Komponente durch ein zumindest teilweises Umspritzen des tiefgezogenen Befestigungselements an einer inneren Umfangsfläche des Befestigungselements und am Kragen hergestellt wird und dabei mit dem Befestigungselement verbunden wird und wobei das Befestigungselement mittels eines metallurgischen Verbindungsverfahrens, insbesondere mittels Magnetimpulsschweißens oder mittels elektromagnetischen Umformens mit der weiteren Komponente verbunden wird.
-
Auf diese Weise kann auch bei kleinen Abmessungen der beteiligten Verbindungsabschnitte eine starke und dauerfest haltbare Komponentenverbindung bei gleichzeitig geringen Kosten bereitgestellt werden. Ferner ergeben sich kurze Herstellungszeiten, so dass bei einer Herstellung in Großserie hohe Taktraten erfüllbar sind.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Scheibenwischvorrichtung gemäß dem Stand der Technik für eine Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs;
-
2 in einer zweidimensionalen Schnittansicht eine erfindungsgemäße mechanische Verbindung zweier Komponenten einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung;
-
3 in einer zweidimensionalen Detailansicht einen Ausschnitt einer der in 2 gezeigten Komponenten;
-
4 in einer Draufsicht ein Befestigungselement der in 3 gezeigten Komponente; und
-
5 ebenfalls in einer zweidimensionalen Schnittansicht eine alternative Ausführungsform der in 2 und 3 gezeigten mechanischen Verbindung.
-
Die in 1 dargestellte Scheibenwischvorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl von Scheibenwischgestängeeinrichtungen 2, nachfolgend als Gestängeeinrichtung 2 bezeichnet, wobei in jeder Gestängeeinrichtung 2 wenigstens zwei Komponenten 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 der Scheibenwischvorrichtung 1 zusammengefasst sind. Eine bevorzugt zentrale Komponente 30 der Scheibenwischvorrichtung 1 ist ein insbesondere rohrförmiger und den Gegebenheiten des betreffenden Kraftfahrzeugs entsprechend angepasster Träger 30, mittels welchem die anderen Komponenten 10, 20, 40, 50, 60, 70, 80 gehaltert bzw. an diesen mechanisch angebunden sind.
-
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an einem Längsendabschnitt 34 des Trägers 30 eine Lagereinrichtung 20, insbesondere ein innerhalb des Kraftfahrzeugs festlegbares erstes Wischerlager 20, und an einem diesem gegenüberliegenden Längsendabschnitt 34 eine Lagereinrichtung 40, insbesondere eine innerhalb des Kraftfahrzeugs festlegbare Schubstangen-Lagereinrichtung 40, festgelegt. In einem Mittelabschnitt des Trägers 30 ist ein elektrischer Antriebsmotor 50 an diesen mittels eines Halters geklemmt. Eine Lagereinrichtung 10, die bevorzugt ebenfalls als ein innerhalb des Kraftfahrzeugs festlegbares zweites Wischerlager 10 ausgebildet ist, ist der Lagereinrichtung 20 gegenüberliegenden an einem Ende der Scheibenwischvorrichtung 1 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese Lagereinrichtung 10 nicht direkt mit dem Träger 30 verbunden, sondern wird ausschließlich an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs festgelegt. Andere Ausführungsformen, z. B. eine solche, bei der die Lagereinrichtung 10 am Träger 30 festgelegt ist, sind natürlich anwendbar. Es ist bevorzugt, dass wenigstens eine, bevorzugt jedoch zwei oder drei der Lagereinrichtungen 10, 20, 40 auch direkt an der Karosserie des Kraftfahrzeugs festgelegt werden können.
-
Der ggf. mit einem Getriebe versehene, am Träger 30 montierte elektrische Antriebsmotor 50 treibt in seinem Betrieb eine Abtriebskurbel 52 an, welche über eine Schubstange 60 eine auf der Schubstangen-Lagereinrichtung 40 dreh- oder schwenkbar gelagerte Koppelschwinge 42 zu einer pendelnden Bewegung antreibt. Auf der Koppelschwinge 42 sind zwei Schubstangen 70, 80 montiert, die in voneinander wegweisende Richtungen jeweils eine Antriebsschwinge 12, 22 einer Wischerwelle 11, 21 eines betreffenden Wischerlagers 10, 20 pendelnd antreiben. Die Schubstangen 60, 70, 80 zusammen mit der Abtriebskurbel 52, der Koppelschwinge 42 und den Antriebsschwingen 12, 22 bilden dabei ein Übertragungsgestänge für die Scheibenwischvorrichtung 1. Auf der jeweiligen Wischerwelle 10, 20 ist ein Scheibenwischer (in der Zeichnung nicht dargestellt) montierbar.
-
Eine mechanische Verbindung der Lagereinrichtungen 20, 40 mit dem Träger 30 erfolgt im Stand der Technik mittels jeweils einer Crimpung 39 in einem betreffenden Crimpabschnitt 38 des Trägers 30. Alternativ ist ein Schweißverfahren zur stoffschlüssigen Verbindung des Trägers 30 mit der Lagereinrichtung anstatt einer Crimpung 39 anwendbar.
-
Gemäß der Erfindung soll eine alternative Verbindung zweier Komponenten 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 (Gestängeeinrichtung 2) der Scheibenwischvorrichtung 1, insbesondere des Trägers 30 mit einer Lagereinrichtung 10, 20, 40 und/oder einem elektrischen Antriebsmotor 50 bzw. dessen Gehäuse 51 zur Verfügung gestellt werden. Diese Verbindung ist detailliert in den 2 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt 2 eine zweidimensionale Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform der Komponenten. 3 zeigt eine Detailansicht der in 2 gezeigten Schubstangen-Lagereinrichtung 40. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Befestigungselement 105 der in 3 gezeigten Schubstangen-Lagereinrichtung 40.
-
Die in den 2 bis 4 gezeigte Ausführungsform umfasst als erste Komponente eine Hülse 90, die rohrförmig ausgebildet ist und einen Verbindungsabschnitt 94 aufweist. In dem Verbindungsabschnitt 24, 44 ist innenseitig der Hülse 90 linksseitig die Lagereinrichtung 20 bzw. alternativ die Schubstangenlagereinrichtung 40 als zweite Komponente angeordnet. Rechtsseitig ist der Träger 30 durch die Hülse 90 umfangsseitig umfasst. Der Träger 90 ist bevorzugterweise zapfen- oder rohrförmig ausgeführt. Zur Verbindung des Trägers 30 mit der Hülse 90 sind diese über eine stoffschlüssige Verbindung 95, insbesondere eine Schweißverbindung, miteinander mechanisch verbunden.
-
Die zweite Komponente bzw. die Lagereinrichtung 20 bzw. die Schubstangenlagereinrichtung 40 weisen einen Grundkörper 100 und ein Befestigungselement 105 auf. Das Befestigungselement 105 ist umfangsseitig des Grundkörpers 100 angeordnet. Das Befestigungselement 105 umfasst einen Kragen 115 und einen ringförmigen Abschnitt 120. Die zweite Komponente 20, 40 ist dabei rotationssymmetrisch zu einer Rotationsachse 125 ausgebildet. Der Kragen 115 des Befestigungselements 105 ist nach innen zu der Rotationsachse 125 hin ausgerichtet. In der Ausführungsform ist der Kragen 115 durchgehend über den Umfang hin ausgebildet. Denkbar ist auch, dass der Kragen segmentweise über den Umfang hin ausgebildet ist (vgl. 4). Das Befestigungselement 105 wird vorteilhafterweise in einem Tiefziehverfahren hergestellt, bei dem der Kragen 115 und der ringförmige Abschnitt 120 durch Kaltumformen ausgebildet werden. Alternativ zu der rotationssymmetrischen Ausbildung der ersten bzw. zweiten Komponente sind auch andere nicht rotationssymmetrische Querschnitte denkbar. Der Kragen 115 ist derart nach innen zur Rotationsachse 125 ausgerichtet und in seiner Länge definiert, dass sich eine Öffnung 130 ausbildet. Der ringförmige Abschnitt 120 des Befestigungselements 105 umschließt umfangsseitig einen Montagezapfen 26, 46 der korrespondierenden Lagereinrichtung 20 bzw. der Schubstangen-Lagereinrichtung 40. Der ringförmige Abschnitt 120 ist radial außenliegend zumindest teilweise über einem Verbindungsabschnitt 24, 44 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 95, die mittels eines Schweißverfahrens herstellbar ist, mit der Hülse 90 mechanisch verbunden. Durch das Umgreifen des Grundkörpers 100 der zweiten Komponente 20, 40 durch das Befestigungselement 105 wird der Grundkörper 100 in seiner radialen Position festgelegt.
-
Ein axiales Verschieben des Grundkörpers 100 gegenüber der Hülse 90 wird durch das Eingreifen des Kragens 115 in den Grundkörper 100 bzw. in eine zum Kragen 115 korrespondierende Aufnahme 135 verhindert. Die Aufnahme 135 ist dabei als radial umlaufende Nut mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet. Durch die Verbindung des Montagezapfens 26, 46 mit dem linksseitig vom Kragen 115 angeordneten Grundkörper 100 durch die Öffnung 130 kann ein besonders stabiler Grundkörper bereitgestellt werden.
-
Herstellbar ist die zweite Komponente 20, 40 dadurch, dass das Befestigungselement 105 tiefgezogen wird und dabei der Kragen 115 und die Öffnung 130 ausgebildet wird. Im Anschluss daran wird das Befestigungselement 105 in eine nichtdargestellte Gussform eingelegt und im Befestigungselement 105 innenseitig und sonst innerhalb der Gussform mit Kunststoff umspritzt, so dass der Grundkörper 100 durch die Form des Befestigungselements 105, insbesondere einer inneren Umfangsfläche 145 des Befestigungselements 105, und durch die Form der Gussform ausgebildet wird. Hierbei ist wesentlich, dass die äußere Umfangsseite des Befestigungselements 105 beim Spritzgussvorgang nicht mit Kunststoff bedeckt wird, um eine stoffschlüssige Verbindung 95, insbesondere eine metallurgische Verbindung, mit der Hülse 90 zu ermöglichen. Beim Spritzgießen tritt Kunststoff durch die Öffnung 130 in den Innenraum 110 des ringförmigen Abschnitts 120 zur Ausbildung des Montagezapfens 26, 46. Besonders von Vorteil ist hierbei, wenn das Verhältnis des Durchmessers DO der Öffnung 130 zu dem Außendurchmesser des Befestigungselements 105 das 0,25- bis 0,8-fache des Außendurchmessers DA des Befestigungselements 105 beträgt (vgl. 4). Auf diese Weise wird ein sicherer Durchtritt von Kunststoff während des Spritzgussverfahrens gewährleistet. Ferner wird hierbei auch eine zuverlässige Verbindung von dem im Innenraum 110 angeordneten Montagezapfen 26, 46 zu dem axial linksseitig vom Kragen 115 angeordneten Abschnitt der Lagereinrichtung 20 bzw. der Schubstangen-Lagereinrichtung 40 gewährleistet. Durch den Spritzgussvorgang ist der Grundkörper 100 der zweiten Komponente 20, 40 aus einem Vollmaterial und im Wesentlichen zylindrisch oder konisch ausgebildet. Hierbei ist die Form des Grundkörpers 100 im Bereich des Befestigungselements 105 von der radial innenseitig ausgebildeten Form der inneren Umfangsfläche 145 des Befestigungselements 105 abhängig, da dieses bereits während des Spritzgussvorgangs, wie oben erläutert, in der Form mit eingelegt ist, um eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Befestigungselement 105 und dem Grundkörper 100 bereitzustellen.
-
Um eine zuverlässige stoffschlüssige Verbindung 95 zwischen der zweiten Komponente 20, 40 und der ersten Komponente 90 bzw. der Hülse 90 bereitzustellen, ist das Befestigungselement 105 aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Hierzu bietet sich insbesondere ein Leichtmetallwerkstoff, insbesondere Aluminium an. Die Hülse 90 kann ebenso aus Metall gefertigt sein. Hierbei bietet sich ebenso sowohl Aluminium als auch ein Stahlwerkstoff an. Der Grundkörper 100 ist abweichend von dem Befestigungselement 105, um einen einfachen Spritzgussvorgang zu ermöglichen, aus Kunststoff als Werkstoff hergestellt, welcher gegebenenfalls durch eingelegte Fasern verstärkt wird. Die stoffschlüssige Verbindung 95 kann nach einem Einstecken der gegossenen zweiten Komponente 20, 40 in die erste Komponente 90 mittels eines Magnetimpulsschweißverfahrens oder eines elektromagnetischen Umformens hergestellt werden. Durch diese Schweißverfahren können unterschiedliche Werkstoffe wie etwa Aluminium und Stahl miteinander verbunden werden. Alternativ zu den genannten Schweißverfahren ist auch eine Klebverbindung für die stoffschlüssige Verbindung 95 denkbar. Dabei ist von Vorteil, wenn sowohl das Befestigungselement 105 als auch die Hülse 90 Metall als Werkstoff aufweisen, da Metall besonders einfach klebbar ist. Auf diese Weise kann ein schlecht oder nur mit aufwändiger Vorbereitung klebbarer Grundkörper bzw. Kern aus Kunststoff einfach mit der Hülse 90 verbunden werden.
-
Durch die Verbindung des Grundkörpers 100 über das Befestigungselement 105 können somit unterschiedliche Materialen eingesetzt werden, die jeweils optimal an die gewünschten Einsatzbedingungen angepasst werden können. Selbstverständlich können auch andere als die genannten Werkstoffkombinationen eingesetzt werden. Ferner kann durch den Einsatz von Kunststoff für den Grundkörper 100 das Gewicht der zweiten Komponente 20, 40 reduziert werden. Des Weiteren sind für das erläuterte Herstellungsverfahren geringere Anforderungen an die Fertigungstoleranzen notwendig als bei einer Verbindung der Komponenten 20, 40, 30, 90 mittels Crimpen.
-
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Befestigungselement 105 im Wesentlichen vollständig axial in die Hülse 90 eingeschoben wird, so dass das Befestigungselement 105 im Wesentlichen vollständig durch die Hülse 90 radial umfasst wird. Auf diese Weise kann ein besonders langer bzw. breiter Verbindungsabschnitt 24, 44 bereitgestellt werden, so dass hohe Kräfte über die stoffschlüssige Verbindung 95 übertragbar sind.
-
5 zeigt eine alternative Ausführungsform der in 3 und 4 gezeigten Verbindung der zweiten Komponente 20, 40 mittels der ersten Komponente 90. Hierbei wird die zweite Komponente 20, 40 mit einem Verbindungsstück 140 einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie verbunden. Das Verbindungsstück 140 ist zylinderförmig ausgebildet und ragt rechtsseitig in die erste Komponente 90 hinein. Das Verbindungsstück 140 weist ferner umfangsseitig eine Sollbruchstelle 150 auf, um bei einem Unfallkontakt der Scheibenwischvorrichtung mit einem Fußgänger ein Abbrechen der Scheibenwischvorrichtung im Bereich der Sollbruchstelle und somit eine Trennung der Scheibenwischvorrichtung 1 von der Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen, so dass der Fußgänger vor zu hohen auf ihn wirkenden Unfallkräften geschützt ist.
-
An seinem linksseitigen axialen Ende ragt das Verbindungsstück 140 in die erste Komponente 20, 40 bzw. Hülse 90 hinein und wird radial umfangsseitig von der Hülse 90 umgriffen. Das Verbindungsstück 140 ist, wie oben der Träger 30 mittels der stoffschlüssigen Verbindung 95 mit der Hülse 90 verbunden, die auf gleiche Art und Weise mittels eines Magnetimpulsschweißverfahrens oder mittels elektromagnetischen Umformens herstellbar ist. Dabei kann das Verbindungsstück 140 einen anderen Werkstoff als die erste Komponente 20, 40 bzw. die zweite Komponente 90 aufweisen. Linksseitig von dem Verbindungsstück 140 ist die bereits in den 2 und 3 erläuterte zweite Komponente 20, 40 mit dem Befestigungselement 105 und dem Grundkörper 100 angeordnet, wobei die zweite Komponente 20, 40, wie mit Bezug auf 2 und 3 bereits geschildert, über die stoffschlüssige Verbindung 95 mit der Hülse 90 verbunden ist. Auf diese Weise kann die zweite Komponente 20, 40 über die Hülse 90 mit dem Verbindungsstück 140 zuverlässig und dauerschwingungsfest mit der Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs verbunden werden.
-
Die in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsformen sind beispielhaft und sollen das Anmeldebegehren nicht einschränken. Wesentlich dabei ist insbesondere, dass die zweite Komponente 20, 40 ein Befestigungselement 105 mit einem Kragen 115 aufweist, wobei der Kragen 115 radial nach innen zu der Rotationsachse 125 ausgerichtet ist, um ein axiales Verschieben des Befestigungselements 115 gegenüber dem Grundkörper 100 zu verhindern und gleichzeitig eine zuverlässige Anbindung des Grundkörpers 100 aus Kunststoff mit der Hülse 90 zu ermöglichen. Ferner wird die Verbindung durch die Verstärkung durch die Hülse 95 besonders stabil, so dass auch ein Knicken im Bereich der Verbindungen 95 vermieden wird.
