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Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenwischeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Scheibenwischeinrichtungen mit einem Wischarm, der Träger eines Wischblattes ist und eine motorisch angetriebene Wischbewegung auf der zu reinigenden Fahrzeugscheibe ausführt. Der Antrieb kann als Wischerdirektantrieb ausgeführt sein, bei dem eine Abtriebswelle einer Motor-Getriebe-Einheit unmittelbar den Wischarm antreibt. Eine Scheibenwischeinrichtung mit einem Wischerdirektantrieb wird beispielsweise in der
DE 102 59 154 A1 beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine Scheibenwischeinrichtung so auszubilden, dass über eine lange Betriebsdauer eine gute Reinigungsleistung gegeben 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 Scheibenwischeinrichtung wird in Fahrzeugen zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe eingesetzt, beispielsweise zum Reinigen der Frontscheibe oder der Heckscheibe. Die Scheibenwischeinrichtung weist einen gelenkig gelagerten Wischarm auf, der im Betrieb der Scheibenwischeinrichtung eine Schwenk- bzw. Drehbewegung um eine Drehachse ausführt. Unmittelbar oder mittelbar am Wischarm greift ein Antriebsmotor an, der dem Wischarm die gewünschte Wischbewegung aufprägt. Der Wischarm ist an einem Kugelgelenk gehalten, welches mehrere Drehachsen aufweist, wobei über den Antriebsmotor eine Wischbewegung um mindestens eine Drehachse des Kugelgelenks erzeugt wird.
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Die Lagerung des Wischarms über das Kugelgelenk hat den Vorteil, dass der Wischarm zusätzlich zu der Wischbewegung um eine der Drehachsen des Kugelgelenks mindestens eine weitere Bewegung ausführen kann, insbesondere in Richtung auf die Fahrzeugscheibe, so dass der Wischarm während der Wischbewegung sich an eine gewölbte Scheibenkontur anpassen und dieser folgen kann. Dies ermöglicht es, die Scheibenwischeinrichtung so auszuführen, dass zwischen dem Drehgelenk und dem Wischblatt am Wischarm kein zusätzliches Gelenk erforderlich ist. Dadurch kann ohne Einschränkung der Funktionalität die Scheibenwischeinrichtung und insbesondere der Wischarm verhältnismäßig einfach ausgeführt sein. Im Stand der Technik ist es dagegen erforderlich, zusätzlich zu einem ersten Gelenk, welches für die Wischbewegung erforderlich ist, ein hierzu beabstandetes, zweites Gelenk vorzusehen, um die gewünschte Andrückbewegung des Wischblattes auf die Scheibe zu ermöglichen. Mittels der erfindungsgemäßen Ausführung mit der Lagerung des Wischarms am Kugelgelenk können dagegen zwei verschiedene Bewegungen des Wischarms über das gleiche Gelenk ausgeführt werden, nämlich zum einen die Wischbewegung und zum anderen die Andrückbewegung in Richtung auf die Fahrzeugscheibe. Dies kann insbesondere mit einem starr ausgebildeten Wischarm erreicht werden, bei dem zwischen der Drehachse für die Wischbewegung und dem Kopplungspunkt des Wischblattes am Wischarm kein zusätzliches Gelenk angeordnet ist.
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Zur Erzeugung der Bewegung des Wischarms ist mindestens ein Antriebsmotor vorgesehen, der zumindest die Wischbewegung um eine Drehachse des Kugelgelenks ermöglicht. Der Antriebsmotor greift entweder unmittelbar am Wischarm an, so dass es sich um einen Wischerdirektantrieb handelt, oder über ein zwischengeschaltetes Übertragungsgestänge. Der elektrische Antriebsmotor kann als ein Linearmotor ausgebildet sein, dessen Stellbewegung eine axiale Verschiebebewegung ist, welche auf den Wischarm mit Abstand zu dem Kugelgelenk wirkt. Grundsätzlich genügt ein einziger Antriebsmotor für die Erzeugung der Wischbewegung. Gleichwohl kann es zweckmäßig sein, insbesondere in der Ausführung als Linearmotor, zwei Antriebsmotoren für die Erzeugung der Wischbewegung mittelbar oder unmittelbar am Wischarm angreifen zu lassen. Die Linearmotoren sind hierbei auf gegenüberliegenden Seiten des Wischarms angeordnet und auf der dem Wischarm abgewandten Seite vorteilhafterweise auf Abstand zueinander an einem Trägerbauteil gehalten. Bei diesem Trägerbauteil handelt es sich vorzugsweise um die Fahrzeugkarosserie bzw. ein mit der Fahrzeugkarosserie verbundenen Bauteil.
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Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, den Wischarm um eine zweite Drehachse des Kugelgelenks in Richtung der zu reinigenden Scheibe mit einer Anpresskraft zu beaufschlagen. Die Anpresskraft kann grundsätzlich auf passivem Wege dadurch erzeugt werden, dass ein Federelement den Wischarm in Richtung auf die Fahrzeugscheibe kraftbeaufschlagt. Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist dagegen vorgesehen, dass die Anpresskraft über einen weiteren Antriebsmotor erzeugt wird, welcher den Wischarm um die zweite Drehachse des Kugelgelenks in Richtung der zu reinigenden Scheibe beaufschlagt. Einen weiteren Antriebsmotor vorzusehen hat den Vorteil, dass in aktiver Weise die Anpresskraft beeinflusst werden kann. Damit ist es z.B. möglich, während der Wischbewegung in Abhängigkeit des aktuellen Wischwinkels die Anpresskraft zu beeinflussen, z.B. in der Weise, dass in den Umkehrlagen die Anpresskraft reduziert ist und in der zwischenliegenden Position die Anpresskraft erhöht ist. Des Weiteren ist es möglich, die Anpresskraft von sonstigen Zustands- bzw. Kenngrößen abhängig zu machen, beispielsweise von der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit zum Vermeiden eines unerwünschten Abhebens die Anpresskraft des Wischarms erhöht wird.
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Bei dem zusätzlichen Antriebsmotor, welcher für die Erzeugung der Anpresskraft herangezogen wird, kann es sich ebenfalls um einen Linearmotor mit axialer Verstellbewegung handeln, der unmittelbar oder mittelbar am Wischarm angreift. Die Längs- bzw. Wirkachse des für die Anpresskraft verantwortlichen Linearmotors liegt winklig zu den Längs- bzw. Wirkachsen des oder der Linearmotoren, der bzw. die die Wischbewegung bewirken.
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Über die Ausführung der Scheibenwischeinrichtung mit einem im Kugelgelenk gehaltenen Wischarm kann außerdem ein Fußgängeraufprallschutz realisiert werden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Kugelgelenk lösbar an einem Trägerbauteil gehalten ist, so dass mit dem Erreichen bzw. Überschreiten eines Kraftschwellenwerts das Kugelgelenk sich aus seiner Halterung löst und der Wischarm sich aus dem den Fußgänger bei einem Aufprall gefährdenden Bereich entfernt. Das Lösen des Kugelgelenks vom Trägerbauteil wird durch den Aufprall einer Person bewirkt, die jedoch durch das Wegtauchen des Wischarms weniger verletzungsgefährdet ist. Über die Festlegung des Kraftschwellenwertes kann im Normalzustand ein sicherer Betrieb der Scheibenwischeinrichtung gewährleistet werden, da erst mit dem Überschreiten des Kraftschwellenwerts das Lösen des Kugelgelenks von Trägerbauteil erfolgt.
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Das Kugelgelenk weist einen Kugelzapfen auf, der in einer zugeordneten Kugelschale drehbar aufgenommen ist, Die Kugelschale befindet sich vorzugsweise im Trägerbauteil, der Kugelzapfen am Wischarm, wobei grundsätzlich auch eine umgekehrte Ausführung in Betracht kommt. Zur Realisierung des Fußgängeraufprallschutzes kann mit dem Erreichen bzw. Überschreiten des Kraftschwellenwerts der Kugelzapfen sich aus der Kugelschale lösen.
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Bei dem Trägerbauteil, an welchem das Kugelgelenk abgestützt ist, handelt es sich zweckmäßigerweise ebenso wie bei dem Trägerbauteil, an welchem sich die Antriebsmotoren abstützen, um die Fahrzeugkarosserie bzw. ein mit der Fahrzeugkarosserie fest verbundenes Bauteil.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Scheibenwischeinrichtung in einem Kraftfahrzeug,
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2 der über ein Kugelgelenk gelagerte Wischarm mit insgesamt drei Linearmotoren zur Erzeugung der Wischbewegung sowie der gewünschten Anpresskraft an die Fahrzeugscheibe,
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3 der Wischarm mit Antriebsmotoren in Draufsicht,
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4 eine Darstellung der Antriebsbewegung des Wischarms an der Fahrzeugscheibe,
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5 der Wischarm in Seitenansicht,
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6 der Wischarm in einer zweiten Seitenansicht,
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7 eine 6 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Kugelzapfen des Kugelgelenks, der aus der zugeordneten Kugelschale gelöst ist.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Scheibenwischeinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe dargestellt, bei der es sich beispielsweise um die Frontscheibe oder die Heckscheibe des Fahrzeugs handelt. Die Scheibenwischvorrichtung 1 umfasst einen Antriebsvorrichtung 3, einen Wischarm 4 sowie ein am Wischarm 4 befestigtes Wischblatt 5, welches auf der Fahrzeugscheibe 2 aufliegt. Die Antriebsvorrichtung 3 besteht aus mehreren elektrischen Antriebsmotoren, über die zum einen die Drehpendelbewegung des Wischarms erzeugt wird und zum anderen der Wischarm mit der benötigten Anpresskraft auf die Fahrzeugscheibe 2 kraftbeaufschlagt wird.
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In 2 ist der Wischarm 4 mit seiner Lagerung und der Antriebsvorrichtung 3 im Detail dargestellt. Der Wischarm 4 ist über ein Kugelgelenk 6 an einem Trägerbauteil 7 gelenkig gelagert, bei dem es sich vorzugsweise um die Fahrzeugkarosserie bzw. ein mit der Fahrzeugkarosserie fest verbundenes Bauteil handelt. Die Lagerung über das Kugelgelenk 6 ermöglicht eine Drehbewegung des Wischarms 4 um insgesamt drei verschiedene Drehachsen. Für die Drehpendelbewegung wird der Wischarm 4 um eine erste Drehachse verschwenkt, so dass das am Wischarm befestigte Wischblatt auf der Fahrzeugscheibe die hin und her gehende, reinigende Bewegung gemäß Pfeil 11 ausführen kann. Des Weiteren kann der Wischarm 4, wie mit Pfeil 12 dargestellt, eine Anpressbewegung auf die Fahrzeugscheibe ausführen. Schließlich ist es auch möglich, eine Rotationsbewegung um die Wischarmlängsachse zum Erzeugen einer Ausgleichbewegung 13 durchzuführen; bei der Ausgleichbewegung folgt der Wischarm 4 sowie das daran befestigte Wischblatt der Krümmung der Fahrzeugscheibe während der Wischbewegung.
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Sämtliche Bewegungen des Wischarms 4 werden über die Antriebsvorrichtung 3 erzeugt, die insgesamt drei Antriebsmotoren 8, 9, 10 umfasst, welche jeweils als elektrischer Linearmotor ausgeführt sind. Die beiden ersten Linearmotoren 8, 9 greifen an gegenüberliegenden Seitenflächen des Wischarms 4 an und sind für die Drehpendelbewegung des Wischarms verantwortlich. Der dritte Linearmotor 10 greift an einer weiteren Seitenfläche des Wischarms 4 an und erzeugt die Anpressbewegung 12 und ist damit für die Anpresskraft des Wischarms bzw. Wischblatts auf die Fahrzeugscheibe verantwortlich. Über eine entsprechende Ansteuerung und ein Zusammenwirken der beiden ersten Linearmotoren 8 und 9 kann außerdem die Ausgleichsbewegung gemäß Pfeil 13 um die Längsachse des Wischarms 4 zum Kompensieren der Scheibenkrümmung erzeugt werden.
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Sämtliche Linearmotoren 8, 9 sind an ihren beiden gegenüberliegenden Stirnseiten gelenkig mit dem Trägerbauteil 7 bzw. dem Wischarm 4 gekoppelt. Die Linearmotoren 8 bis 10 erzeugen als Stellbewegung eine axiale Verschiebebewegung in beide Richtungen entlang ihrer Längs- bzw. Wirkachse. Es ist somit sowohl eine axial zusammenziehende als auch eine axial ausdehnende Stellbewegung über jeden Linearmotor möglich.
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Die beiden Linearmotoren 8, 9, welche für die Drehpendelbewegung des Wischarms verantwortlich sind, sind, wie den 2 und 3 zu entnehmen, auf gleicher Höhe am Trägerbauteil 7 angeordnet und weisen jeweils den gleichen Abstand zum Wischarm 4 bzw. dem Kugelgelenk 6 auf. Die Längs- bzw. Wirkachsen der beiden Linearmotoren 8, 9 verlaufen in jeder Position des Wischarms 4 winklig zueinander.
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Der dritte Linearmotor 10 ist gegenüber den beiden ersten Linearmotoren 8, 9 versetzt am Trägerbauteil 6 gelagert, die Längs- bzw. Wirkachse des Linearmotors 10 verläuft gegenüber den beiden Längs- bzw. Wirkachsen der weiteren Linearmotoren 8 und 9 jeweils winklig.
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In 3 ist die Scheibenwischvorrichtung mit dem Wischfeld auf der Fahrzeugscheibe 2 dargestellt. Der Wischarm 4 weist ausschließlich das Kugelgelenk 6 auf, über das der Wischarm am Trägerbauteil 7 gelagert ist; zwischen dem Drehgelenk 6 und der Anbindung des Wischblattes 5 im Bereich der Stirnseite des Wischarms 4 befindet sich kein weiteres Gelenk und somit keine weitere Bewegungsmöglichkeit, der Wischarm 4 ist in diesem Abschnitt starr ausgebildet. Die Bewegung des Wischarms 4 wird ausschließlich über das Kugelgelenk 6 ermöglicht.
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In 4 ist der Wischarm 4 in einer mittleren Position während der Drehpendelbewegung sowie im strichlierten Zustand gemäß 4' und 4'' in den beiden gegenüberliegenden Umkehrlagen dargestellt. Die Wischbewegung wird über die beiden Linearmotoren 8 und 9 erzeugt.
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In 5 ist der Wischarm 4 in Seitenansicht dargestellt. Über den dritten Linearmotor 10 wird die gewünschte Anpresskraft an die Fahrzeugscheibe bewirkt.
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In den 6 und 7 ist dargestellt, wie ein Fußgängeraufprallschutz realisiert werden kann. Das Kugelgelenk 6 besteht aus einem Kugelzapfen 14, welcher am Wischarm 4 angeordnet ist, und einer Kugelschale 15 am Trägerbauteil 7. Der Kugelzapfen 14 ist mit einer definierten Haltekraft in der Kugelschale 15 aufgenommen. Sobald auf den Wischarm 4 eine Aufprallkraft 16 einwirkt, die unter Berücksichtigung der Hebelverhältnisse eine Lösekraft zur Folge hat, welche auf den Kugelzapfen 14 wirkt und größer ist als ein definierter Kraftschwellenwert, kann sich der Kugelzapfen 14 aus der Kugelschale 15 lösen, woraufhin der Wischarm 4 sich aus dem unmittelbaren Verletzungsbereich entfernen kann. Auf Grund der gelenkigen Lagerung der Linearmotoren sowohl am Trägerbauteil 7 als auch am Wischarm kann die Lösebewegung des Wischarms in gewünschter Weise ausgeführt werden. Gegebenenfalls elongieren hierbei ein oder mehrere Linearmotoren, damit sich der Wischarm 4 aus dem verletzungsgefährdenden Bereich entfernen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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