DE102014114781A1

DE102014114781A1 - Fahrzeugscheibenwischersystem mit energieabsorbierendem merkmal

Info

Publication number: DE102014114781A1
Application number: DE201410114781
Authority: DE
Inventors: Thomas W. Jozwiak; Jay H. Ovenshire
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-04-16
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: US20150102626A1; US9187062B2; CN104554174A; DE102014114781B4; CN104554174B

Abstract

Ein Scheibenwischersystem für ein Fahrzeug umfasst eine Wischerarm-Schwenkwelle mit einer Schwenkachse, die sich durch die Schwenkwelle erstreckt. Ein energieabsorbierendes Merkmal ist angeordnet, um Energie einer externen Kraft zu absorbieren, die auf die Wischerarm-Schwenkwelle aufgebracht wird. Das energieabsorbierende Merkmal ermöglicht der Wischerarm-Schwenkwelle, sich von der externen Kraft weg zu bewegen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren beziehen sich allgemein auf ein Scheibenwischersystem für ein Fahrzeug, das ein energieabsorbierendes Merkmal aufweist, um Energie von einer externen Kraft zu absorbieren, die auf eine Wischerarm-Schwenkwelle aufgebracht wird.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge weisen typischerweise vor dem Fahrgastraum eine Windschutzscheibe auf. Ein Scheibenwischersystem ist benachbart zu der Windschutzscheibe angeordnet und umfasst Wischerarme, die Wischerblätter tragen. Die Wischerarme schwenken über einem vordefinierten Bewegungsbereich an Schwenkwellen, so dass sich die Blätter über der Windschutzscheibe hin- und herbewegen, um Niederschlag zu entfernen. Die Schwenkwelle wird durch eine Leistungsquelle, wie beispielsweise einen Elektromotor, oftmals über ein Gestängesystem angetrieben, welches die Rotation der Motorwelle in eine Hin- und Her-Bewegung der Wischerarme übersetzt. Die Schwenkwelle kann sich weiter nach vorne erstrecken als andere freigelegte Abschnitte des Scheibenwischersystems und kann somit externe Kräfte aufnehmen, die in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs aufgebracht werden. Ein bekanntes Scheibenwischersystem weist einen Schwenkwellenhalter mit einem Spannungskonzentrationsmerkmal auf, das bewirkt, dass sich der Schwenkwellenhalter und die Schwenkwelle von der externen Kraft weg bewegen. Der Schwenkwellenhalter muss dann jedoch ersetzt werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Scheibenwischersystem für ein Fahrzeug umfasst eine Wischerarm-Schwenkwelle mit einer Schwenkachse, die sich durch die Schwenkwelle erstreckt. Ein energieabsorbierendes Merkmal ist angeordnet, um Energie von einer externen Kraft zu absorbieren, die auf die Wischerarm-Schwenkwelle aufgebracht wird. Das energieabsorbierende Merkmal ermöglicht der Wischerarm-Schwenkwelle, sich von der externen Kraft weg zu bewegen.
Bei einer Ausführungsform weist die Wischerarm-Schwenkwelle einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt auf, der funktional mit dem ersten Wellenabschnitt verbunden ist, so dass der erste und der zweite Wellenabschnitt gemeinsam um die Schwenkachse der Schwenkwelle schwenken. Bei dieser Ausführungsform ist das energieabsorbierende Merkmal ein Vorspannungselement, das derart ausgestaltet ist, dass der zweite Wellenabschnitt von dem ersten Wellenabschnitt weg vorgespannt wird. Dies ermöglicht, dass sich der zweite Wellenabschnitt entlang der Schwenkachse in Richtung des ersten Wellenabschnitts bewegt, wenn die externe Kraft aufgebracht wird. Das Vorspannungselement kann eine Feder sein. Alternativ kann das energieabsorbierende Merkmal eine Fluidkammer zwischen den Wellenabschnitten sein.
Andere Ausführungsformen umfassen eine Feder, die sich entlang eines Bauelements einer konstruktiven Unterstützung zwischen den Schwenkwellenhaltern der ersten und der zweiten Schwenkwelle erstreckt. Alternativ kann das Bauelement einer konstruktiven Unterstützung eine Matrix einer Kunststoffbasis mit angeordneten Fasern sein, um zu bewirken, dass das Bauelement einer konstruktiven Unterstützung als Blatffeder dient, wobei der Schwenkwelle oder den Schwenkwellen, auf die die externe Kraft aufgebracht wird, ermöglicht wird, sich von der Kraft weg zu bewegen. Diese Ausführungsformen können den Bauteilen des Scheibenwischersystems ermöglichen, zu ihrer anfänglichen Position zurückzukehren, wenn die Kraft weggenommen wird, und erfordern nicht unbedingt einen Ersatz irgendwelcher der Bauteile. Eine andere Ausführungsform verwendet einen Scherstift zwischen dem Schwenkwellenhalter und einem Befestigungsmerkmal. Der Scherstift bricht, wenn die aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Betrag aufweist, was der Schwenkwelle ermöglicht, sich von der aufgebrachten Kraft entlang der Schwenkachse weg zu bewegen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Lehren in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung in fragmentarischer perspektivischer Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Scheibenwischersystem.
2 ist eine schematische Darstellung in fragmentarischer perspektivischer Ansicht des Fahrzeugs von 1, wobei die Motorhaube des Fahrzeugs entfernt ist.
3 ist eine schematische perspektivische Darstellung des Scheibenwischersystems von 1, wobei die Wischerarme entfernt sind.
4 ist eine schematische Darstellung in perspektivischer auseinandergezogener Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Wischerarm-Schwenkwelle zur Verwendung bei dem Scheibenwischersystem der 1–3.
5 ist eine schematische Darstellung in Teilquerschnitts- und auseinandergezogener Seitenansicht der Schwenkwelle von 4.
6 ist eine schematische Darstellung in Teilquerschnitts- und auseinandergezogener Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer Wischerarm-Schwenkwelle zur Verwendung bei dem Scheibenwischersystem der 1–3 gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
7 ist eine schematische Darstellung in fragmentarischer perspektivischer Ansicht eines Abschnitts eines alternativen Scheibenwischersystems für das Fahrzeug von 1 gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
8 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines alternativen Scheibenwischersystems für das Fahrzeug von 1 gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
9 ist eine schematische perspektivische fragmentarische Ansicht eines Abschnitts des Scheibenwischersystems von 8.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines alternativen Scheibenwischersystems für das Fahrzeug von 1 gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
11 ist eine schematische Darstellung in fragmentarischer Nahansicht eines alternativen Materials für ein Bauelement einer konstruktiven Unterstützung des Scheibenwischersystems von 10.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 ein Fahrzeug 10, das eine Windschutzscheibe 12 aufweist, die von einer Fahrzeugkarosserie 14 getragen wird. Ein Scheibenwischersystem 16 wird durch ein oder mehrere Bauelemente einer konstruktiven Unterstützung, wie beispielsweise die Karosserie 14, oder durch den Fahrzeugrahmen getragen. Das Scheibenwischersystem befindet sich teilweise unter der Fahrzeugmotorhaube 18. Das Scheibenwischersystem 16 ist in 2 ausführlicher gezeigt und wird hierin weiter beschrieben. Das Scheibenwischersystem 16 umfasst einen ersten und einen zweiten Wischerarm 20A, 20B, die an Wischerarm-Schwenkwellen 22A, 22B befestigt sind, welche hierin als erste Schwenkwelle 22A und zweite Schwenkwelle 22B bezeichnet sind. Die Wischerarme 20A, 20B sind ausgestaltet, um sich relativ zu der Windschutzscheibe 12 hin- und herzubewegen, wenn die Schwenkwellen 22A, 22B schwenken. Jeder Wischerarm 22A, 22B weist ein Wischerblatt 24 auf, das mit der Windschutzscheibe 12 in Kontakt steht, um Niederschlag oder andere Materialien von der Windschutzscheibe 12 zu entfernen.
Die Schwenkwellen 22A, 22B erstrecken sich von dem Fahrzeug 10 im Wesentlichen nach außen und nach oben. Bei der Ausführungsform von 1 befinden sich beide Schwenkwellen 22A, 22B unter der Motorhaube 18. Alternativ könnten die Schwenkwellen 22A, 22B freigelegt sein und sich direkt hinter der Motorhaube 18 und vor der Windschutzscheibe 12 befinden. Die Schwenkwellen 22A, 22B schwenken jeweils um eine erste bzw. zweite Schwenkachse P1, P2 (gezeigt in 3). Die erste Schwenkachse P1 erstreckt sich entlang der Länge der ersten Schwenkwelle 22A. Die zweite Schwenkachse P2 erstreckt sich entlang der Länge der zweiten Schwenkwelle 22B. Das Scheibenwischersystem 16 ist in 3 relativ zu 1 von einer entgegengesetzten Seite gezeigt, und die Wischerarme 20 sind von den Schwenkwellen 22A, 22B entfernt.
Wie es hierin weiter beschrieben wird, umfasst das Scheibenwischersystem 16 ein energieabsorbierendes Merkmal, das relativ zu einer oder beiden der Schwenkwellen 22A, 22B angeordnet ist, so dass eine externe Kraft F von mindestens einem vorbestimmten Betrag, die auf eine der Schwenkwellen 22A, 22B entlang der jeweiligen Schwenkachse P1, P2 aufgebracht wird, bewirkt, dass sich Schwenkwelle 22A, 22B von der Kraft F weg bewegt. Die externe Kraft F wird in 1 über die Fahrzeugmotorhaube 18 auf eine oder beide Schwenkwellen 22A, 22B aufgebracht. Obwohl die externe Kraft F in 1 und 3 als mit der Schwenkachse P1 der Schwenkwelle 22A (Schwenkachse P1 ist in 3 gezeigt) ausgerichtet gezeigt ist, kann sie nur die Komponente einer Kraft darstellen, die in eine andere Richtung aufgebracht wird, wobei die Komponentenkraft entlang der Schwenkachse P1 verläuft. Hierin sind viele verschiedene energieabsorbierende Merkmale beschrieben. Das energieabsorbierende Merkmal absorbiert somit Energie der externen Kraft F und ermöglicht der Schwenkwelle 22A, sich entlang der Schwenkachse P1 in Richtung der externen Kraft F zu bewegen. Bei vielen Ausführungsformen ermöglicht das energieabsorbierende Merkmal auch dem Scheibenwischersystem, zu seinem ursprünglichen Zustand zurückzukehren, wenn die Kraft F weggenommen wird, ohne dass ein Ersatz irgendeiner der Bauteile des Scheibenwischersystems erforderlich ist.
Bezug nehmend auf 2 und 3 weist das Scheibenwischersystem 16 ein Antriebssystem auf, das eine Leistungsquelle umfasst, wie beispielsweise einen Elektromotor 25. Die Rotationsbewegung einer Motorwelle des Elektromotors 25 treibt die Schwenkwellen 22A, 22B an, um wiederholt um einen vordefinierten Bewegungsbereich zu schwenken, um die alternierende Schwenkbewegung der Wischerarme 20A, 20B bereitzustellen. Eine Reihe von Gestängen verbindet eine Motorwelle des Motors 25 mit den Schwenkwellen 22A, 22B. Bei der gezeigten Ausführungsform wird ein Antriebsbindeglied 26 durch ein durch den Motor 25 angetriebenes Getriebe hin und her geschoben. Das Antriebsbindeglied 26 schwenkt wiederum die Schwenkwelle 22B über einen Schwenkhebel 28B, mit dem sie an einer Kugelpfanne 29A mit dem Antriebsbindeglied 26 verbunden ist. Der Schwenkhebel 28B überträgt eine Bewegung über ein Schwenkbindeglied 30 und einen zweiten Schwenkhebel 28A, welche jeweils durch eine jeweilige Kugelpfanne 29B, 29C verbunden sind, an die andere Schwenkwelle 22A. Es sei angemerkt, dass die vorliegenden Lehren nicht auf ein Scheibenwischersystem mit dem spezifischen Motor 25 und den spezifischen Gestängen wie gezeigt beschränkt sind. Beispielsweise können bei anderen Ausführungsformen Scheibenwischersysteme mit zwei separaten Motoren zum Antreiben der separaten Wischerarm-Schwenkwellen 22A, 22B verwendet werden, und es können unterschiedliche Gestängeanordnungen verwendet werden. Stattdessen können andere Gestängeanordnungen verwendet werden, und die in 2 gezeigte Gestängeanordnung ist ein nicht einschränkendes Beispiel für nur eine Gestängeanordnung.
Ein feststehendes Trägerbauelement 32 trägt den Motor 25 über eine Motorträgerhalterung 34 wie in 2 gezeigt. das feststehende Trägerbauelement 32 trägt auch teilweise die Schwenkwellen 22A, 22B und beabstandet sie in einer vorbestimmten Anordnung relativ zu dem Motor 25. Jede Schwenkwelle 22A, 22B wird ferner durch einen Schwenkwellenhalter 36A, 36B getragen. Die erste Schwenkwelle 22A wird in einem Hohlraum 37A des ersten Schwenkwellenhalters 36A wie in 3 gezeigt getragen. Die zweite Schwenkwelle 22B wird in einem Hohlraum 37B des zweiten Schwenkwellenhalters 36B getragen. Die Schwenkwellen 22A, 22B können in die Hohlräume 37A, 37B von einem unteren Ende jedes Hohlraums benachbart zu den Schwenkhebeln 28A, 28B in 3 eingesetzt werden. Die Schwenkhebel 28A, 28B werden dann unter den Schwenkwellenhaltern 36A, 36B eingesetzt um die Schwenkwellen 22A, 22B in den Hohlräumen 37A, 37B zu halten. Die Schwenkwellen 22A, 22B werden ferner durch einen Flansch 46, wie es in 4 an der Schwenkwelle 22A gezeigt ist, in den Hohlräumen 37A, 37B gehalten, welcher von unten her in den Hohlraum 37A passt, jedoch nicht durch eine Öffnung in dem Schwenkwellenhalter 36A am Ende des Hohlraums 37A passen kann. Die Schwenkwellenhalter 36A, 36B können auch eine Nut 48 benachbart zu dem Flansch 46 aufweisen oder können mit nur der Nut 48 und ohne Flansch 46 ausgestaltet sein. Es kann ein Sicherungsring um die Nut 48 herum angeordnet werden, nachdem die Schwenkwellen 22A, 22B in den Hohlräumen 37A, 37B angeordnet wurden, so dass der Sicherungsring die Schwenkwelle 22A oder 22B an einer axialen Position relativ zu dem Schwenkwellenhalter 36A oder 36B hält, wie es Fachleute verstehen werden.
Die Schwenkwellenhalter 36A, 36B werden jeweils an einem Befestigungsmerkmal 38 wie hierin beschrieben angebracht. Das Befestigungsmerkmal 38 wird mit einem Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung, wie beispielsweise einem Fahrzeugrahmenbauelement oder einem Abschnitt der Fahrzeugkarosserie 14, verschraubt oder auf andere Weise an diesem befestigt, um die Schwenkwellen 22A, 22B relativ zu der Fahrzeugkarosserie 14 von 1 zu befestigen. 2 zeigt das Befestigungsmerkmal 38 und den Schwenkwellenhalter 36A, der durch eine Wand 40 getragen ist, die den Motorraum von dem Fahrgastraum trennt. 2 zeigt auch das Befestigungsmerkmal 38 und den Schwenkwellenhalter 36B, getragen über eine Halterung 42, die mit einem Querträgerbauelement 44 verbunden ist.
4 und 5 zeigen eine Ausführungsform einer Schwenkwelle 22A. Die Schwenkwelle 22A weist einen ersten Wellenabschnitt 50 und einen zweiten Wellenabschnitt 52 auf. Der zweite Wellenabschnitt 52 kann funktional mit dem ersten Wellenabschnitt 50 verbunden sein, so dass der erste und der zweite Wellenabschnitt 50, 52 gemeinsam um die Schwenkachse P1 schwenken. 3 stellt die Schwenkwelle 22A dar, wenn der zweite Wellenabschnitt 52 in den ersten Wellenabschnitt 50 eingesetzt ist. Der erste Wellenabschnitt 50 ist in 3 nicht sichtbar, da er in dem Hohlraum 37A gehalten wird. 4 und 5 zeigen, dass der erste Wellenabschnitt 50 röhrenförmig ist und einen Hohlraum 51 bildet und eine innere Kerbverzahnung 54 aufweist. Der zweite Wellenabschnitt 52 weist eine äußere Kerbverzahnung 56 auf und ist derart bemessen, dass der zweite Wellenabschnitt 52 in den Hohlraum 51 passt und die äußere Kerbverzahnung 56 mit dem ersten Wellenabschnitt 50 an der inneren Kerbverzahnung 54 zusammenpasst. Der Hohlraum 51 des ersten Wellenabschnitts 50 ist ausgestaltet, um das energieabsorbierende Merkmal zu enthalten, das bei dieser Ausführungsform ein Vorspannungselement ist, das eine Druckfeder 58 ist. Die Druckfeder 58 wird zwischen einer Endfläche 60 des zweiten Wellenabschnitts 52 und einer Endwand 62 des ersten Wellenabschnitts 50 zusammengedrückt, wenn die externe Kraft F auf den zweiten Wellenabschnitt 52 aufgebracht wird. Die Druckfeder 58 spannt den zweiten Wellenabschnitt 52 von dem ersten Wellenabschnitt 50 weg vor, der zweite Wellenabschnitt 52 überwindet jedoch die Vorspannung, um sich entlang der Schwenkachse P1 in Richtung des ersten Wellenabschnitts 50 zu bewegen, wenn die externe Kraft F aufgebracht wird. Wenn beispielsweise die Feder 58 von einer Höhe H1 zu einer Höhe H2 in 4 zusammengedrückt wird, würde sich das distale Ende 64 des zweiten Wellenabschnitts 52 von der in 3 gezeigten Position zu einer zweiten Position 64A bewegen. Die Bewegung des zweiten Wellenabschnitts 52 und die Kompression der Feder 58 absorbieren zumindest einen Teil der Energie der Kraft F. Die Schwenkwelle 22B kann identisch zu der Schwenkwelle 22A, die in 4 und 5 gezeigt ist, sein und kann ebenfalls eine Druckfeder 58 aufweisen.
6 zeigt eine andere Ausführungsform einer Schwenkwelle 122, die anstatt der Schwenkwellen 22A, 22B in dem Scheibenwischersystem 16 von 1–3 verwendet werden kann. Die Schwenkwelle 122 ist in vielen Aspekten gleich wie die in 1–3 gezeigte Schwenkwelle 22A, wie es durch gleiche Bezugszeichen angegeben ist. Beispielsweise ist der erste Wellenabschnitt 50 innen kerbverzahnt und ist der zweite Wellenabschnitt 52 außen kerbverzahnt, um mit dem ersten Wellenabschnitt 50 zusammenzupassen, um bei einem Antreiben durch den Motor 25 über das Gestängesystem von 1 gleichzeitig um Schwenkachse P1 zu schwenken. Anstatt der Feder 58 von 3 und 4 ist das energieabsorbierende Merkmal eine Fluidkammer 70, die zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt 50, 52 entlang der Schwenkachse P1 definiert ist. Im Speziellen wird, wenn der zweite Wellenabschnitt 52 in den ersten Wellenabschnitt 50 eingesetzt ist, die Endfläche 60 des zweiten Wellenabschnitts 52 an einer axialen Position 72 in dem Hohlraum 51 angeordnet. Die Fluidkammer 70 unterhalb der axialen Position 72 wird mit gasförmigem oder flüssigem Fluid gefüllt, das den zweiten Abschnitt 52 entlang der Schwenkachse P1 von dem ersten Abschnitt 50 weg vorspannt. Das heißt, der zweite Abschnitt 52 wird in die axiale Position 72 vorgespannt, wobei die Endfläche 60 von der unteren Wand 62 durch das enthaltene Fluid weg vorgespannt wird. Es kann ein Dichtungsring 73 um die Außenseite des kerbverzahnten zweiten Wellenabschnitts 52 in der Nähe der Endfläche 60 herum verwendet werden, um zu verhindern, dass das Fluid zwischen dem zweiten Wellenabschnitt 52 und dem ersten Wellenabschnitt 50 an der Kerbverzahnung aus dem Hohlraum 51 gelangt, wenn der zweite Wellenabschnitt 52 in den ersten Wellenabschnitt 50 eingesetzt ist.
Wenn die Kraft F entlang der Schwenkachse P1 aufgebracht wird, wird das Fluid komprimiert, wenn es komprimierbar ist, um zu ermöglichen, dass sich der zweite Wellenabschnitt 52 entlang der Schwenkachse P1 in Richtung der unteren Wand 62 bewegt. Der erste Wellenabschnitt 50 weist eine Öffnung 74 in einer ringförmigen Wand 76 (d. h. der innen kerbverzahnten Wand) auf. Ein Stopfen 78 ist ausgestaltet, um die Öffnung 74 zu verschließen, und ist ausgestaltet, um aus der Öffnung 74 ausgestoßen zu werden, wenn die externe Kraft F zumindest einen vorbestimmten Betrag aufweist. Mit anderen Worten, wenn das Fluid nicht komprimierbar ist, oder wenn die Kraft F das Fluid ausreichend komprimiert, wird der Stopfen 78 aus der Öffnung 74 herausgedrückt, und das Fluid wird durch die Öffnung 74 in der ringförmigen Wand 76 des ersten Wellenabschnitts 50 ausgestoßen. Eine Kompression des Fluids und eine Austreibung des Fluids, wenn diese stattfinden, ermöglichen, dass sich der zweite Wellenabschnitt 52 entlang der Schwenkachse P1 in Richtung des ersten Wellenabschnitts 50 bewegt, und Energie der aufgebrachten Kraft F absorbiert.
7 zeigt einen Abschnitt eines alternativen Scheibenwischersystems 216, das anstelle des Scheibenwischersystems 16 in dem Fahrzeug 10 von 1 verwendet werden kann. Das Scheibenwischersystem 216 weist die gleichen Bauteile auf wie das Scheibenwischersystem 16, außer, dass die Schwenkwellen 22A, 22B durch eine feste Schwenkwelle 222 ersetzt sind und ein Scherstift 258 als energieabsorbierendes Merkmal verwendet wird. Die Schwenkwelle 222 ist ein einheitliches festes Bauteil, das bei einem Antreiben durch den Motor 25 und das Gestängesystem, gezeigt in 1, um Schwenkachse P2 schwenkbar ist. Alternativ kann eine der Schwenkwellen 22A, 122 in dem Scheibenwischersystem 216 verwendet werden.
Der Scherstift 258 befestigt das Befestigungsmerkmal 38 an dem Schwenkwellenhalter 36B und verhindert eine wesentliche Bewegung dieser Bauteile relativ zueinander. An einer Aussparung 270 des Befestigungsmerkmals 36B wird ein geringer Grad an Schwenkung des Befestigungsmerkmals 38 an einer Grenzfläche des Befestigungsmerkmals 38 und des Schwenkwellenhalters 36B zugelassen. Der Scherstift 258 verhindert jedoch eine wesentliche axiale Bewegung des Schwenkwellenhalters 36B in der Richtung der Kraft F, wenn der Scherstift 258 unbeschädigt ist. Der Scherstift 258 kann sich durch Öffnungen in Wänden 274 des Befestigungsmerkmals 38 in eine Aussparung 270 in der Innenfläche der Seitenwände 272 (eine Seitenwand 272 ist in 7 sichtbar) des Schwenkwellenhalters 36B erstrecken. Die Seitenwände 272 sind zu den Wänden 274 des Befestigungsmerkmals 38 benachbart. Alternativ kann der Schwenkwellenhalter 36B auch Öffnungen aufweisen, die mit den Öffnungen in den Wänden 274 des Befestigungsmerkmals 38 ausgerichtet sind.
Wenn die Kraft F, die auf ein distales Ende 264 der Schwenkwelle 222 aufgebracht wird, zumindest einen vorbestimmten Betrag aufweist, bricht der Scherstift 258 und rutscht er aus den Seitenwänden 272, 274, wodurch sowohl der Schwenkwelle 272 als auch dem Schwenkwellenhalter 36B ermöglicht wird, sich von der externen Kraft F weg zu bewegen. Das heißt, die Schwenkwelle 222 und der Schwenkwellenhalter 36B bewegen sich in Richtung der Kraft F entlang der Schwenkachse P2. Ferner absorbiert das Brechen des Scherstifts 258 einen Teil der Energie der externen Kraft F. Der Schwenkwellenhalter 36B und das Befestigungsmerkmal 38 können erneut an ihren ursprünglichen Positionen angeordnet werden, wenn die externe Kraft F weggenommen wurde, und der relativ kostengünstige Scherstift 258 kann durch einen neuen Scherstift ersetzt werden.
8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Scheibenwischersystems 316 zur Verwendung in dem Fahrzeug 10 von 1 anstelle des Scheibenwischersystems 16. Das Scheibenwischersystem 316 ist in allen Aspekten gleich wie das Scheibenwischersystem 16, außer, dass die Schwenkwellen 22A, 22B durch die festen Schwenkwellen 222, die in Bezug auf 7 beschrieben wurden, ersetzt sind, und ein energieabsorbierendes Merkmal in Form einer internen Feder 358 verwendet wird, um den Schwenkwellen 222 zu ermöglichen, sich in Richtung der Kraft F entlang den Schwenkachsen P1, P2 zu bewegen, wenn die Kraft F zumindest einen vorbestimmten Betrag aufweist. Mit anderen Worten ermöglicht die Feder 358 den Schwenkwellen 222, sich von der aufgebrachten Kraft F weg zu bewegen. Wenn die Kraft F nur auf eine der Schwenkwellen 222 aufgebracht wird, bewegt sich nur diese Schwenkwelle 222 maßgeblich von der Kraft F weg. Alternativ kann jede der Schwenkwellen 22A, 122 in dem Scheibenwischersystem 316 verwendet werden.
Die interne Feder 358 erstreckt sich entlang einer Länge des feststehenden Trägerbauelements 32. Das feststehende Trägerbauelement 32 ist ein hohles Rohr, und die Feder 358 ist innerhalb des feststehenden Trägerbauelements 32 angeordnet. Ein erstes Ende 360A der Feder 358 ist an einer Erweiterung 362 des Schwenkwellenhalters 36A befestigt, die sich in das feststehende Trägerbauelement 32 erstreckt. Ein zweites Ende 360B der Feder 358 ist an einer ähnlichen Erweiterung 362 des Schwenkwellenhalters 36B befestigt, die sich in das feststehende Trägerbauelement 32 erstreckt. Die Feder 358 kann vor der Aufbringung der externen Kraft F entweder verlängert oder komprimiert sein, wenn sie sich an der Position von 8 befindet. Der Sitz jeder der Erweiterungen 362 in dem feststehenden Trägerbauelement 32 ist relativ locker, was eine Bewegung des feststehenden Trägerbauelements 32 relativ zu den Erweiterungen 362 ermöglicht, wenn eine Kraft F auf eine der oder beide Schwenkwellen 222 aufgebracht wird, wie es hierin beschrieben ist. Wenn eine externe Kraft F auf eine oder beide der Schwenkwellen 222 aufgebracht wird, ermöglicht die Feder 358 der Schwenkwelle 222, auf die die Kraft F aufgebracht wird, sich in Richtung der Kraft F entlang der jeweiligen Schwenkachse P1 oder P2, von der Kraft F weg, zu bewegen. Die Feder 358 biegt sich, um einen Teil der Energie der aufgebrachten Kraft F zu absorbieren und ist elastisch, wodurch die Schwenkwellen 222 und die Schwenkwellenhalter 36A, 36B an ihre anfänglichen Positionen zurückkehren, wenn die Kraft F weggenommen wird.
9 zeigt einen Abschnitt des Scheibenwischersystems 316 von 8. Es wird eine Drehfeder 358A als zusätzliches energieabsorbierendes Merkmal verwendet. Die Drehfeder 358A weist ein Ende 361A auf, das an der Innenseite der Wand 274 des Befestigungsmerkmals 38 oder an einer anderen Stelle an dem Befestigungsmerkmal 38 befestigt ist. Die Drehfeder 358A weist ein anderes Ende 361B auf, das an der Innenseite der Wand 272 des Schwenkwellenhalters 36B oder an einer anderen Stelle an dem Schwenkwellenhalter 36B befestigt ist. Die Drehfeder 358A spannt den Schwenkwellenhalter 36B in die Position vor, die in 9 gezeigt ist, so dass, wenn die Kraft F von der Schwenkwelle 222 weggenommen wird, die Drehfeder 358A die Feder 358 beim Zurückbringen des feststehenden Trägerbauelements 32, des Schwenkwellenhalters 36B und der Schwenkwelle 222 zu den anfänglichen Positionen, die in 9 gezeigt sind, unterstützt, welche die Positionen vor der Aufbringung der externen Kraft F sind. Der Schwenkwellenhalter 36A und das Befestigungsmerkmal 38, das daran angebracht ist, könnten auch eine dazwischen befestigte Drehfeder wie die Drehfeder 358A aufweisen. Die Drehfeder 358A könnte auch in jedem der anderen hierin beschriebenen Scheibenwischersysteme verwendet werden oder könnte mit einem herkömmlichen Scheibenwischersystem verwendet werden.
10 zeigt eine andere Ausführungsform eines Scheibenwischersystems 416 zur Verwendung in dem Fahrzeug 10 von 1 anstelle des Scheibenwischersystems 16. Das Scheibenwischersystem 416 ist in allen Aspekten gleich wie das Scheibenwischersystem 316 von 8, außer, dass anstatt des feststehenden Trägerbauelements 32 und der Feder 358 ein anderes feststehendes Trägerbauelement 432 verwendet wird. Das feststehende Trägerbauelement 432 ist ein relativ flaches, langgestrecktes Bauelement, das einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann. Das [engl.: ”TH”] Bauelement 432 einer konstruktiven Unterstützung umfasst ein Material, das eine Matrix mit einem Kunststoffbasismaterial 480, dargestellt durch einen gepunkteten Abschnitt, mit direktional ausgerichteten Glasfasern 482 ist, wie es in Kreis 10-10 vergrößert gezeigt ist. Das Bauelement 432 einer konstruktiven Unterstützung kann durch Spritzgießen hergestellt sein, wobei die Glasfasern 482 angeordnet sind, um sich längsgerichtet im Wesentlichen quer verlaufend in einem Fahrzeug (d. h. quer durch das Fahrzeug, was als die Y-Achse des Fahrzeugs bezeichnet wird) zu erstrecken, wenn das Scheibenwischersystem 416 in dem Fahrzeug eingebaut ist. Die direktionale Ausrichtung der Fasern 482 erfolgt im Wesentlichen entlang der Länge des feststehenden Trägerbauelements 432. Mit anderen Worten ist die Länge L1 der Fasern 482 im Wesentlichen parallel zu der Länge L des feststehenden Trägerbauelements 432. Die Länge L verläuft entlang einer nichtlinearen Mittelachse des feststehenden Trägerbauelements 432, wie es in 10 angegeben ist.
Wie es Fachleute verstehen werden, stellt das derartige Anordnen der Glasfasern 482 dem feststehenden Trägerbauelement 432 eine ausreichende Schub- und Zugbeanspruchungsstärke bereit und ermöglicht es dem feststehenden Trägerbauelement 432 auch, als Blattfeder zu fungieren, wobei das Vermögen des Biegens in Ansprechen auf die externe Kraft F, die auf eine oder beide der Schwenkwellen 222 aufgebracht wird, bereitgestellt wird. Wenn beispielsweise Kraft F auf die Schwenkwelle 222, die in dem Schwenkwellenhalter 36B getragen ist, und nicht auf die Schwenkwelle 222, die in dem Schwenkwellenhalter 36A getragen ist, aufgebracht wird, bewegen sich die Schwenkwelle 222 und der Schwenkwellenhalter 36B in 10 entlang der Schwenkachse P2 in Richtung der Kraft F nach unten. Das Ende des feststehenden Trägerbauelements 432 benachbart zu dem Schwenkwellenhalter 36B biegt sich mit dem Schwenkwellenhalter 36B nach unten, und das feststehende Trägerbauelement 432 kehrt in seine Position von 10 zurück, wenn die Kraft F weggenommen wird. Die direktional ausgerichteten Glasfasern 482 ermöglichen dem feststehenden Trägerbauelement 432, als Blattfeder zwischen den Schwenkwellenhaltern 36A, 36B zu wirken.
11 zeigt alternative Materialien, die in dem Bauelement 432 einer konstruktiven Unterstützung verwendet werden können. Das Bauelement 432 einer konstruktiven Unterstützung kann eine Matrix eines Kunststoffbasismaterials 480 mit gewobenen Schichten aus Karbonfasern umfassen. Eine erste Schicht aus Karbonfasern 483 ist angeordnet, um sich in Längsrichtung im Wesentlichen quer in einem Fahrzeug zu erstrecken (d. h. quer durch das Fahrzeug, was als die Y-Achse des Fahrzeugs bezeichnet wird), wenn das Scheibenwischersystem 416 in dem Fahrzeug eingebaut ist. Eine zweite Schicht aus Karbonfasern 485 ist mit der ersten Schicht verwoben, so dass sich die Karbonfasern 485 der zweiten Schicht im Wesentlichen von vorn nach hinten in dem Fahrzeug erstrecken, wenn das Scheibenwischersystem 416 an einem Fahrzeug eingebaut ist (d. h. entlang der X-Achse des Fahrzeugs). Es können ähnliche erste und zweite Schichten aus Karbonfasern in dem Kunststoffbasismaterial 480 wiederholt sein, was dem Bauelement 432 einer konstruktiven Unterstützung eine ausreichende Schub- und Zugbeanspruchungsstärke verleiht und dem feststehenden Trägerbauelement 432 auch ermöglicht, als Blattfeder zu wirken, wobei das Vermögen des Biegens in Ansprechen auf die externe Kraft F, die auf eine oder beide der Schwenkwellen 222 aufgebracht wird, bereitgestellt wird.
Während die geeignetsten Ausführungsformen zum Ausführen der vielen Aspekte der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, werden Fachleute, die diese Lehren betreffen, verschiedene alternative Aspekte zum Ausführen der vorliegenden Lehren, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche liegen, erkennen.

Claims

Scheibenwischersystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Wischerarm-Schwenkwelle mit einer Schwenkachse, die sich durch die Schwenkwelle erstreckt; und ein energieabsorbierendes Merkmal, das angeordnet ist, um Energie einer externen Kraft zu absorbieren, die auf die Wischerarm-Schwenkwelle aufgebracht wird, wodurch der Wischerarm-Schwenkwelle ermöglicht wird, sich von der externen Kraft weg zu bewegen.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, wobei die Wischerarm-Schwenkwelle einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt, der funktional mit dem ersten Wellenabschnitt verbunden ist, aufweist, so dass der erste und der zweite Wellenabschnitt gemeinsam um die Schwenkachse schwenken; und wobei das energieabsorbierende Merkmal ein Vorspannungselement ist, das ausgestaltet ist, um den zweiten Wellenabschnitt von dem ersten Wellenabschnitt weg vorzuspannen, so dass sich der zweite Wellenabschnitt in Richtung des ersten Wellenabschnitts entlang der Schwenkachse bewegt, wenn die externe Kraft aufgebracht wird.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 2, wobei der erste Wellenabschnitt innen kerbverzahnt ist und ausgestaltet ist, um zumindest teilweise das Vorspannungselement zu enthalten; und wobei der zweite Wellenabschnitt außen kerbverzahnt ist und ausgestaltet ist, um an der inneren Kerbverzahnung in den ersten Abschnitt zu passen.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, wobei die Wischerarm-Schwenkwelle einen ersten Wellenabschnitt und einen zweiten Wellenabschnitt, der funktional mit dem ersten Wellenabschnitt verbunden ist, aufweist, so dass der erste und der zweite Wellenabschnitt gemeinsam um die Schwenkachse schwenken; und wobei das energieabsorbierende Merkmal eine Fluidkammer ist, die zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenabschnitt entlang der Schwenkachse definiert ist.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 4, wobei der erste Wellenabschnitt eine Wand mit einer Öffnung aufweist, die sich zu der Fluidkammer erstreckt; und ferner umfassend: einen Stopfen, der ausgestaltet ist, um die Öffnung zu verschließen, und ausgestaltet ist, um durch Fluid in der Fluidkammer aus der Öffnung ausgestoßen zu werden, wenn die externe Kraft zumindest einen vorbestimmten Betrag aufweist.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Schwenkwellenhalter mit einem Hohlraum; wobei der Schwenkwellenhalter ausgestaltet ist, um die Schwenkwelle in dem Hohlraum zu tragen, so dass die Schwenkwelle um die Schwenkachse relativ zu dem Schwenkwellenhalter schwenkbar ist; ein Befestigungsmerkmal, das für eine Anbringung an einem Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung geeignet ist; wobei das energieabsorbierende Merkmal ein Scherstift ist, der den Schwenkwellenhalter funktional an dem Befestigungsmerkmal befestigt; und wobei der Scherstift ausgestaltet ist um zu reißen, wenn die externe Kraft zumindest einen vorbestimmten Betrag aufweist.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, wobei die Wischerarm-Schwenkwelle eine erste Wischerarm-Schwenkwelle ist und die Schwenkachse eine erste Schwenkachse ist; und ferner umfassend: eine zweite Wischerarm-Schwenkwelle; einen ersten Schwenkwellenhalter mit einem ersten Hohlraum; wobei der erste Schwenkwellenhalter ausgestaltet ist, um die erste Schwenkwelle in dem ersten Hohlraum zu tragen, so dass die erste Schwenkwelle um die erste Schwenkachse relativ zu dem ersten Schwenkwellenhalter schwenkbar ist; einen zweiten Schwenkwellenhalter mit einem zweiten Hohlraum; wobei der zweite Schwenkwellenhalter ausgestaltet ist, um die zweite Schwenkwelle in dem zweiten Hohlraum zu tragen, so dass die zweite Schwenkwelle um die zweite Schwenkachse relativ zu dem zweiten Schwenkwellenhalter schwenkbar ist; ein Trägerbauelement, das im Wesentlichen orthogonal zu den Schwenkachsen funktional mit dem ersten und dem zweiten Schwenkwellenhalter verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt; und wobei das energieabsorbierende Merkmal eine Feder ist, die sich in dem Trägerbauelement zwischen dem ersten und dem zweiten Schwenkhalter erstreckt.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 7, ferner umfassend: ein Befestigungsmerkmal, das für eine Anbringung an einem Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung geeignet ist; eine Drehfeder, die mit dem Befestigungsmerkmal und dem Schwenkwellenhalter verbunden ist; und wobei die Drehfeder derart ausgestaltet ist, dass der Schwenkwellenhalter zu einer anfänglichen Position zurückkehrt, wenn die Kraft weggenommen wird.
Scheibenwischersystem nach Anspruch 1, wobei die Wischerarm-Schwenkwelle eine erste Wischerarm-Schwenkwelle ist und die Schwenkachse eine erste Schwenkachse ist; und ferner umfassend: eine zweite Wischerarm-Schwenkwelle; einen ersten Schwenkwellenhalter mit einem ersten Hohlraum; wobei der erste Schwenkwellenhalter ausgestaltet ist, um die erste Schwenkwelle in dem ersten Hohlraum zu tragen, so dass die erste Schwenkwelle um die erste Schwenkachse relativ zu dem ersten Schwenkwellenhalter schwenkbar ist; einen zweiten Schwenkwellenhalter mit einem zweiten Hohlraum; wobei der zweite Schwenkwellenhalter ausgestaltet ist, um die zweite Schwenkwelle in dem zweiten Hohlraum zu tragen, so dass die zweite Schwenkwelle um die zweite Schwenkachse relativ zu dem zweiten Schwenkwellenhalter schwenkbar ist; ein Trägerbauelement, das funktional mit dem ersten und dem zweiten Schwenkwellenhalter verbunden ist und sich zwischen diesen erstreckt; und wobei das Trägerbauelement eine Kunststoffbasis ist, die Fasern enthält, welche in dem Trägerbauelement derart angeordnet sind, dass das Trägerbauelement als Blattfeder zwischen dem ersten und dem zweiten Schwenkwellenhalter wirkt, wenn die externe Kraft auf einen von dem ersten und dem zweiten Schwenkwellenhalter aufgebracht wird.
Fahrzeug, umfassend: zumindest ein Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung; eine Windschutzscheibe, die durch das zumindest eine Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung getragen ist; ein Scheibenwischersystem, das funktional an dem Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung befestigt ist und aufweist: einen Wischerarm-Schwenkwellenhalter, der funktional an dem Fahrzeugbauelement einer konstruktiven Unterstützung befestigt ist; eine Wischerarm-Schwenkwelle, die schwenkbar durch den Wischerarm-Schwenkwellenhalter getragen ist und ausgestaltet ist, um um eine Schwenkachse durch die Wischerarm-Schwenkwelle zu schwenken; einen Wischerarm, der an der Wischerarm-Schwenkwelle befestigt ist und derart ausgestaltet ist, dass sich die Wischerarm-Schwenkwelle relativ zu der Windschutzscheibe hin- und herbewegt, wenn die Schwenkwelle schwenkt; und ein energieabsorbierendes Merkmal, das angeordnet ist, um Energie einer externen Kraft zu absorbieren, die auf die Wischerarm-Schwenkwelle aufgebracht wird, so dass sich die Wischerarm-Schwenkwelle von der externen Kraft weg bewegt.