DE102014209825B4

DE102014209825B4 - Temperaturkompensation für Finray-Wischer

Info

Publication number: DE102014209825B4
Application number: DE102014209825.4A
Authority: DE
Inventors: Viktor Hackl; Peter Deak; Michael Weiler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2034-05-24
Also published as: DE102014209825A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung (100) für ein Fahrzeug umfassend ein Wischblatt (2) mit einem langgestreckten Oberteil (10) und einem langgestreckten Unterteil (12), welche zumindest teilweise biegbar ausgestaltet sind. Des Weiteren sind mehrere Verbindungselemente (18) zum Verbinden des Oberteils (10) und des Unterteils (12) vorgesehen, die entlang einer Längserstreckung (8) des Wischblatts (2) voneinander beabstandet und ausgelegt sind, um eine Bewegung des Oberteils (10) und des Unterteils relativ zu einander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung (8) des Wischblatts (2) zu ermöglichen. An dem Unterteil (12) ist eine Kompensationsschicht (13) angebracht, welche einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Oberteils (10) und des Unterteils (12) verschieden ist, wobei die Kompensationsschicht (13) zu einer Krümmungsänderung des Unterteils (12) und des mit dem Unterteil (12) verbundenen Oberteils (10) bei sich ändernder Temperatur führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Scheibenwischvorrichtungen haben typischerweise einen Wischarm oder Wischhebel, wobei ein Wischblatt auf der Scheibe eines Kraftfahrzeugs bewegt wird. Dabei wird das Wischblatt zwischen einer ersten Wendelage und einer zweiten Wendelage bewegt. Zu diesem Zweck ist der Wischerarm über die Antriebswelle mit einem Wischermotor verbunden. Insbesondere auf Windschutzscheiben mit starken Krümmungsänderungen und bei großen Temperaturschwankungen verliert das Wischblatt leicht den Kontakt zur Scheibe. Hierdurch kann es, insbesondere bei stark gekrümmten Scheiben zu ungewischten Wischbereichen bzw. zu Schleierbildung kommen.
Als Stand der Technik sind hier die DE 10 2013 214 064 A1 und die EP 0 283 849 A2 bekannt geworden.
Da ein Wischvorgang auf eine Vielzahl von Parametern optimiert werden muss, wie zum Beispiel eine Regenmenge auf der Scheibe, eine eventuell auftretende Schneelast auf der Scheibe, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und damit einhergehender Winddruck auf den Wischarm, kann eine Schleierbildung nicht auf einfache Weise durch Anpassung des Drucks des Wischarms auf die Windschutzscheibe zuverlässig verhindert werden. Zudem ist die Scheibenwischvorrichtung großen Temperaturschwankungen ausgesetzt, die sich wiederum auf die Steifigkeit der eingesetzten Materialien auswirken. Daher ist es eine Bedürfnis, Scheibenwischvorrichtungen weiter zu verbessern.
Bei der Verbesserung gibt es eine Mehrzahl von Randbedingungen, die zusätzlich berücksichtigt werden sollten. Dabei ist es auch ein Bedürfnis, die Handhabung bzw. die Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten bzw. zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges, weitgehend schlierenfreies Wischen einer Scheibe eines Fahrzeugs auch bei einem Auftreten von großen Temperaturschwankungen zu gewährleisten, wobei ein Anpressdruck des Wischblatts auf die Scheibe möglichst konstant gehalten wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Scheibenwischvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen. Die Scheibenwischvorrichtung umfasst ein Wischblatt mit einem langgestreckten Oberteil und einem langgestreckten Unterteil, welche zumindest teilweise biegbar ausgestaltet sind. Des Weiteren sind mehrere Verbindungselemente zum Verbinden des Oberteils und des Unterteils vorgesehen, wobei die Verbindungselemente entlang einer Längserstreckung des Wischblatts voneinander beabstandet und beweglich an dem Oberteil und/oder dem Unterteil angebracht sind. Die Verbindungselemente sind ausgelegt, um eine Bewegung des Oberteils und des Unterteils relativ zueinander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung des Wischblatts zu ermöglichen. An dem Unterteil ist eine Kompensationsschicht angebracht, welche einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Oberteils und des Unterteils verschieden ist, wobei die Kompensationsschicht zu einer Krümmungsänderung des Unterteils und des mit dem Unterteil verbundenen Oberteils bei sich ändernder Temperatur führt.
Bevorzugte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Zeichnungen und der vorliegenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können Scheibenwischvorrichtung für Fahrzeuge auf besonders günstige Weise und für eine Mehrzahl unterschiedlicher Einsatzgebiete hergestellt werden. Weiterhin ermöglichen es die Ausführungsformen der Erfindung, ein zuverlässiges, weitgehend schlierenfreies Wischen einer Scheibe eines Fahrzeugs auch bei einem Auftreten von großen Temperaturschwankungen zu gewährleisten, wobei ein Anpressdruck des Wischblatts auf die Scheibe nahezu konstant gehalten wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen. Die Scheibenwischvorrichtung umfasst ein Wischblatt mit einem langgestreckten Oberteil und einem langgestreckten Unterteil, welche zumindest teilweise biegbar ausgestaltet sind. Des Weiteren sind mehrere Verbindungselemente zum Verbinden des Oberteils und des Unterteils vorgesehen, wobei die Verbindungselemente entlang einer Längserstreckung des Wischblatts voneinander beabstandet und beweglich an dem Oberteil und/oder dem Unterteil angebracht sind. Die Verbindungselemente sind ausgelegt, um eine Bewegung des Oberteils und des Unterteils relativ zueinander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung des Wischblatts zu ermöglichen. An dem Unterteil ist eine Kompensationsschicht angebracht, welche einen Temperaturausdehnungskoeffizienten (auch als thermischer Ausdehnungskoeffizient bezeichnet) aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Oberteils und des Unterteils verschieden ist, wobei die Kompensationsschicht zu einer Krümmungsänderung des Unterteils und des mit dem Unterteil verbundenen Oberteils bei sich ändernder Temperatur führt. Somit kann der Wischvorgang auch bei großen Temperaturschwankungen zuverlässig und mit einem nahezu konstanten Anpressdruck des Wischblatts auf die Scheibe aufrechterhalten werden.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen kann die die Kompensationsschicht einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der niedriger als der Temperaturausdehnungskoeffizient des Oberteils und des Unterteils ist. Dabei kann die Kompensationsschicht so ausgelegt sein, dass bei steigender Temperatur eine zunehmende Krümmung des Unterteils und des mit dem Unterteil verbundenen Oberteils bewirkt wird. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Gesamt-Steifigkeit des Wischblatts nahezu konstant gehalten werden kann, da eine mit einer Temperaturerhöhung einhergehende Reduktion der Steifigkeit durch die durch die Kompensationsschicht hervorgerufene Krümmungszunahme zumindest teilweise ausgeglichen wird. Hierbei erfolgt die Krümmungszunahme in zweckmäßiger Weise zu der Scheibe hin, d.h. von der Scheibe aus gesehen wird das Wischblatt bei Temperaturerhöhung zunehmend konkav.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen kann die Kompensationsschicht aus einem Material mit einem niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten ausgeführt sein, wobei das Material aus der Gruppe gewählt ist, welche besteht aus Glas, Glasfaser, Polyäthylen, Verbundwerkstoffe (zum Beispiel mit Carbon), oder jedweder Kombination davon. Auf diese Weise ist eine flexible Anpassung des Temperaturausdehnungskoeffizienten der Kompensationsschicht möglich. Somit kann ein vorgebbarer Unterschied in den Temperaturausdehnungskoeffizienten der Kompensationsschicht einerseits und des Unterteils und Oberteils andererseits realisiert werden.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen kann der Temperaturausdehnungskoeffizient der Kompensationsschicht in einem Bereich von 0,5 * 10^-6 K^-1 bis 120 * 10^-6 K^-1, insbesondere in einem Bereich von 1,0 * 10^-6 K^-1 bis 5 * 10^-6 K^-1, und ferner insbesondere auf einen Wert von ungefähr 2,0 * 10^-6 K^-1 ausgelegt werden. Die Kompensationsschicht kann hierbei eine Schichtdicke aufweisen, welche in einem Bereich von 0,2 mm bis 5 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, und ferner insbesondere bei ungefähr 1 mm liegt.
Gemäß Ausführungsformen kann das Unterteil der Scheibenwischvorrichtung, auf welchem die Kompensationsschicht angebracht ist, mindestens ein Material enthalten aus der Gruppe, welche besteht aus POM, PA, TPE, insbesondere TPE-S, TPE-O, TPE-U, TPE-A TPE-V und TPE-E, oder jedweder Kombination davon. Damit wird der Vorteil erzielt, dass durch eine geeignete Materialauswahl physikalische, und insbesondere mechanische Eigenschaften der Scheibenwischvorrichtung eingestellt werden können.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen kann mindestens eine weitere Kompensationsschicht an der Kompensationsschicht angebracht sein. Die weitere Kompensationsschicht kann hierbei einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Kompensationsschicht verschieden ist. Somit können die Kompensationsschicht und die weitere Kompensationsschicht eine mit einer Temperaturänderung einhergehende Krümmungsänderung in gewünschter Weise beeinflussen. Insbesondere kann die weitere Kompensationsschicht einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der niedriger als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Kompensationsschicht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Kompensationsschicht und die weitere Kompensationsschicht ein Bimetallelement bilden, welches je nach Steifigkeit des Unterteils und/oder des Oberteils eine Krümmung des Wischblatts in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur vorgibt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Wischblatts in einer Längsschnittansicht, gemäß Ausführungsformen der Erfindung, in einer an die Scheibe angelegten Stellung,
2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Wischblatts, wobei ein teilweises Abheben von einer Scheibe gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert ist,
3 eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Wischblatts, wobei eine erste Deformationsposition gestrichelt veranschaulicht ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
4 eine schematische Darstellung des in 3 gezeigten Wischblatts, wobei zusätzlich zu der ersten Deformationsposition eine zweite Deformationsposition gestrichelt veranschaulicht ist, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
5A schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung in Form eines Wischerarms mit integriertem Wischblatt in einer Grundstellung,
5B eine schematische Darstellung des Wischerarms mit integriertem Wischblatt nach 5A in einer an eine Scheibe angelegten Stellung,
6 eine schematische Darstellung eines Wischblatts gemäß Ausführungsformen vorliegenden Erfindung in einer Grundstellung, und
7 eine schematische Darstellung eines Wischblatts gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer an eine Scheibe angelegten Stellung.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Wischblatts 2 einer Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in einer an eine Scheibe 4 angelegten Stellung. Das Wischblatt 2 umfasst ein langgestrecktes Oberteil 10 und einem langgestrecktes Unterteil 12, welche zumindest teilweise biegbar ausgestaltet sind. Des Weiteren sind mehrere Verbindungselemente 18 zum Verbinden des Oberteils 10 und des Unterteils 12 vorgesehen, wobei die Verbindungselemente 18 entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 voneinander beabstandet sind. Die Verbindungselemente 18 sind ausgelegt, um eine Bewegung des Oberteils 10 und des Unterteils 12 relativ zu einander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 zu ermöglichen.
An dem Unterteil 12 ist eine Kompensationsschicht 13 angebracht, welche einen Temperaturausdehnungskoeffizienten α aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Unterteils 12 und optional auch des Oberteils 10 verschieden ist. Da Unterteil 12 und Kompensationsschicht 13 fest miteinander verbunden sind, entsteht bei einer Temperaturänderung eine Krümmungsänderung nach Art eines Bimetall-Streifens. Hierbei bewirkt die Kompensationsschicht 13 eine Krümmungsänderung des Unterteils 12 und des mit dem Unterteil 12 verbundenen Oberteils 10 bei sich ändernder Temperatur. Das heißt, dass beispielsweise bei einer Temperaturerhöhung des Gesamtsystems Oberteil 10 - Unterteil 12 - Kompensationsschicht 13 eine Krümmungsänderung des Wischblatts 2 nach unten in 1, in die durch einen Pfeil 32 dargestellte Richtung bewirkt wird. Hierbei erfolgt die Krümmungszunahme in zweckmäßiger Weise zu der Scheibe hin, d.h. von der Scheibe aus gesehen wird das Wischblatt 2 bei Temperaturerhöhung zunehmend konkav. In umgekehrter Weise bewirkt dann eine Temperaturverringerung eine Krümmungsänderung des Wischblatts 2 in die durch einen Pfeil 33 in 1 dargestellte Richtung, d.h. eine Krümmungsabnahme erfolgt in zweckmäßiger Weise derart, dass, von der Scheibe aus gesehen, wird das Wischblatt 2 bei Temperaturverringerung weniger konkav wird.
Die bei einer Temperaturänderung ΔT bei bekanntem Temperaturausdehnungskoeffizienten α hervorgerufene Längenänderung Δl eines Materials der Länge l ergibt sich nach folgender Gleichung: $Δ l = Δ T * α * l_{o}$
Sind nun die beiden Materialien, wie beispielsweise Unterteil 12 und Kompensationsschicht 13, fest verbunden und weisen unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten α auf, so führt eine Temperaturänderung ΔT der Materialkombination zwangsläufig, nach Art des Bimetall-Effekts, zu einer Krümmungsänderung, welche untenstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher erläutert ist.
Gemäß einer Ausführungsform, die mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden kann, ist die Kompensationsschicht 13 aus einem Material mit einem niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten α ausgeführt ist, wobei das Material aus der Gruppe gewählt ist, welche besteht aus Glas, Glasfaser, Polyäthylen, ...., oder jedweder Kombination davon. der Temperaturausdehnungskoeffizient α der Kompensationsschicht 13 kann in einem Bereich von 0,5 * 10^-6 K^-1 bis 20 * 10^-6 K^-1, insbesondere in einem Bereich von 1,0 * 10^-6 K^-1 bis 5 * 10^-6 K^-1, und ferner insbesondere bei ungefähr 2,0 * 10^-6 K^-1 liegen.
2 zeigt eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Wischblatts 2, wobei ein teilweises Abheben von einer Scheibe 4 illustriert ist. Die Gesamt-Steifigkeit, auch als E-Modul bezeichnet, des Wischblatts 2 hängt stark von der Betriebstemperatur ab, welche sich typischerweise in einem Bereich von -20°C bis +70°C bewegen kann. Damit kann sich der Anpress- bzw. Kontaktdruck des Wischblatts 2 an die Scheibe 4 mit sich ändernder Betriebstemperatur beträchtlich verändern. Hierbei bedeutet hohe Temperatur - beispielsweise 50°C - eine geringe Steifigkeit und einen geringen Anpressdruck, während eine niedrigere Temperatur - beispielsweise -20°C - zu höherer Steifigkeit und damit höherem Anpressdruck führt. Die Qualität des Wischvorgangs hängt insbesondere beim Finray-Wischer stark vom Anpressdruck des Wischblatts 2 an die Scheibe 4 des Fahrzeugs ab, wobei der Anpressdruck wiederum das erforderliche Antriebsdrehmoment der Scheibenwischvorrichtung bestimmt. In einer Näherung ist das Antriebsdrehmoment proportional zu dem Anpress- bzw. Kontaktdruck von Wischblatt 2 an die Scheibe 4.
Die Kompensationsschicht 13 kann eine Schichtdicke aufweisen, welche in einem Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere in einem Bereich von 1 mm bis 3 mm, und ferner insbesondere bei ungefähr 1,5 mm liegt. Insbesondere bei einer Materialkombination von einem aus Plastik (Temperaturausdehnungskoeffizient α von ungefähr 1,4 * 10^-4 K^-1) ausgeführten Unterteil 12 und einer aus Glas/Glasfaser ausgebildeten Kompensationsschicht 13 (Temperaturausdehnungskoeffizient α von 0,5 * 10^-6 K^-1 bis 120 * 10^-6 K^-1, insbesondere in einem Bereich von 1,0 * 10^-6 K^-1 bis 5 * 10^-6 K^-1, und ferner insbesondere bei ungefähr 2,0 * 10^-6 K^-1) können somit große Temperaturausdehnungs-Unterschiede und damit Krümmungen bereitgestellt werden.
3 zeigt eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Wischblatts, wobei eine erste Deformationsposition 26 gestrichelt veranschaulicht ist. 4 zeigt eine schematische Darstellung des in 3 gezeigten Wischblatts 2, wobei zusätzlich zu der ersten Deformationsposition 26 eine zweite Deformationsposition 28 gestrichelt veranschaulicht ist. Die 2, 3 und 4 veranschaulichen insgesamt unterschiedlich Zustände eines Wischblatts 2 bei unterschiedlichen Temperaturen. Die unterschiedlichen Zustände betreffen Deformationen aufgrund des oben erwähnten Bimetall-Effekts. So zeigt 2 das Wischblatt 2 bei einer Betriebstemperatur von 23°C ohne Last. Wird 2 als Referenzposition herangezogen, so lassen sich in den 3 und 4 Deformationspositionen in Bezug auf die in 2 dargestellte Position erkennen, d.h. eine erste Deformationsposition 26 bei 0°C ohne Last (3), und eine Deformationsposition 28 bei einer Betriebstemperatur von -20°C ohne Last (4).
Ein Vergleich der Wischblattpositionen, wie sie in den 2, 3 und 4 dargestellt sind, macht deutlich, dass eine mit der Temperaturzunahme verringerte Steifigkeit durch ein engeres Anlegen und damit durch einen höheren Anpressdruck des Wischblatts 2 an die Scheibe 4 wenigstens teilweise ausgeglichen wird.
Gemäß noch weiteren Ausführungsformen, die mit hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist mindestens eine weitere Kompensationsschicht 13' an der Kompensationsschicht 13 angebracht, 4. Die weitere Kompensationsschicht 13' kann hierbei einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Kompensationsschicht 13 verschieden ist. Somit können die Kompensationsschicht 13 und die weitere Kompensationsschicht 13' eine mit einer Temperaturänderung einhergehende Krümmungsänderung in gewünschter Weise beeinflussen. Insbesondere kann die weitere Kompensationsschicht 13' einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweisen, der niedriger als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Kompensationsschicht 13 ist. Die Kompensationsschicht 13 und die weitere Kompensationsschicht 13' können ein Bimetallelement bilden, welches je nach Steifigkeit des Unterteils 12 und/oder des Oberteils 10 eine Krümmung des Wischblatts 2 in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur vorgibt.
Ausführungsformen können die Kraft, die auf die Welle wirkt stabilisieren, da eine höhere Kraft bei niedrigeren Temperaturen und eine niedrigere Kraft bei höheren Temperaturen kompensieren kann. Dies kann durch eine variable Selbst-Vorspannung wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ermöglicht werden.
Im Folgenden werden Aspekte einer beispielhafte Scheibenwischvorrichtung beschrieben, für welche die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Scheibenwischvorrichtung, insbesondere die hierin beschriebene Kompensationsschichten, besonders vorteilhaft sind.
5A und 5B zeigen schematische Darstellungen eines Wischblatts 2 in einer Grundstellung und in einer an eine Scheibe angelegten Stellung gemäß Ausführungsformen der Scheibenwischvorrichtung der Offenbarung. Es werden hier Fin-Ray-Wischer beschrieben, für die eine Kompensationsschicht 13 gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen besonders nützlich ist. Die Kompensationsschicht 13 ist in den 5A, 5B, 6 und 7 nicht erneut dargestellt und kann auch in diesen Ausführungsformen wie zuvor beschrieben zur Verfügung gestellt werden. Das Wischblatt 2 dient zum Wischen einer Scheibe 4 eines Fahrzeugs, das zum Beispiel ein Kraftfahrzeug ist, insbesondere ein Auto. Das Wischblatt 2 hat eine Längserstreckung 8 und weist ein langgestrecktes Oberteil 10 und ein ebenfalls langgestrecktes Unterteil 12 auf. Die Längserstreckungen des Oberteils 10 und des Unterteils 12 entsprechen im Wesentlichen der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2.
Sowohl das Oberteil 10 als auch das Unterteil 12 sind biegbare Balken oder können als biegbare Balken ausgestaltet sein Es ist ebenso möglich, nur jeweils einen Teil des Oberteils 10 und/oder des Unterteils 12 biegbar auszugestalten. Gemäß manchen Ausführungsformen, die mit den anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, wird für das Oberteil 10 und/oder das Unterteil 12 ein Material eingesetzt, das einen Elastizitätsmodul hat, der in einem Bereich zwischen 0,005 kN/mm² und 0,5 kN/mm², insbesondere 0,01 kN/mm² und 0,1 kN/mm², liegt. Dies ermöglicht eine geeignete Biegefähigkeit des Oberteils 10 und des Unterteils 12. Zusammen mit einer geeignet ausgestalteten Querschnittsfläche des Oberteils 10 und des Unterteils 12 ergibt sich so eine optimale Biegesteifigkeit.
Das Oberteil 10 und das Unterteil 12 sind an einem Befestigungsteil 30 befestigt. Die Scheibenwischvorrichtung kann mittels des Befestigungsteils 30 zum Beispiel mit einer Quickfix-Befestigung am Fahrzeug verbunden sein. An der Seite, die dem Befestigungsteil 30 entlang der Längserstreckung der Scheibenwischvorrichtung gegenüberliegt, ist das Oberteil 10 und das Unterteil 12 an einer Verbindungsposition 34 verbunden. Die Verbindungselemente sind derart ausgestaltet, dass sich der Abstand der Verbindungsposition mit dem Oberteil und der Abstand der Verbindungsposition mit dem Unterteil um maximal +-1 mm ändert, insbesondere um maximal +. 0,3 mm ändert (zum Beispiel durch Wärmeausdehnung und/oder Zug und Druckbelastung). Die Verbindungselement können somit im Wesentlichen nicht elastisch ausgebildet bzw. der Effekt der Verbindungselemente beruht auf deren Kraftübertragung zwischen Oberteil und Unterteil und nicht auf deren Elastizität.
Das Oberteil 10 und das Unterteil 12 sind durch Verbindungselemente 18 miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 18 sind an einander zugewandten inneren Längsseiten des Oberteils 10 und des Unterteils 12 mittels Drehgelenken 20 befestigt. Typischerweise sind die Drehgelenke 20 Scharniere. Insbesondere können die Drehgelenke 20 als Filmscharniere ausgebildet sein. Dies ist vor allem dann vorteilhaft, wenn das Oberteil 10, das Unterteil 12 und/oder die Verbindungselemente 18 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt oder mit einem geeigneten Kunststoffmaterial überzogen sind.
Gemäß typischen hier beschriebenen Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist ein Drehgelenk aus der folgenden Gruppe ausgewählt, die besteht aus: einem Scharnier, einem Filmscharnier, einer Verjüngung des Materials zur Erzeugung geringerer Steifigkeit entlang einer Torsionsachse, einem Gelenk mit einer Rotationsachse, einem Mittel zur Verbindung des Oberteils mit dem Verbindungselement oder zur Verbindung des Unterteils mit dem Verbindungselement, das die Verschiebung des Unterteils in Bezug auf das Oberteil entlang der Längserstreckung erlaubt, etc.
Ausführungsformen, bei denen die Gelenke durch Filmscharniere zur Verfügung gestellt sind, stellen somit eine sehr einfache Art und Weise zur Verfügung, um die Gelenke für einen Fin-Ray-Wischer zur Verfügung zu stellen. Das Wischblatt 2 kann einteilige, insbesondere werkzeugfallend, zur Verfügung gestellt werden. Gemäß typischen Ausführungsformen haben die Filmscharniere eine hohe Dehnbarkeit. Dies kann zum Beispiel durch ein Material ausgewählt aus der Gruppe PP, PE, POM, und PA, zur Verfügung gestellt werden. Alternativ können die Filmscharniere aus einem oder mehreren Materialen aus einer Gruppe bestehend aus: TPE (Thermoplastischem Elastomer), beispielsweise TPE-S, TPE-O, TPE-U, TPE-A TPE-V und TPE-E hergestellt sein.
Die Verbindungselemente 18 sind entlang der Längserstreckung des Wischblatts 2 voneinander beabstandet. Die Abstände sind vorteilhafterweise kleiner als 50 mm, insbesondere kleiner als 30 mm. Dadurch kann eine besonders hohe Flexibilität der Scheibenwischvorrichtung, insbesondere ihres Unterteils, und gute Anpassung an die Krümmung und Krümmungsänderungen der zu wischenden Scheibe gewährleistet werden.
5B zeigt eine schematische Darstellung des Wischblatts 2 nach 5A in einer an die Scheibe 4 angelegten Stellung. Da die Scheibe 4 eine Krümmung hat, wirken beim Anlegen des Wischblatts 2 an die Scheibe 4 Kontaktdruckkräfte auf das Unterteil 12. Da das Oberteil 10 und das Unterteil 12 biegbare Balken und die Verbindungselemente 12 drehbar an Oberteil 10 und Unterteil 12 gelagert sind, sind das Oberteil 10 und das Unterteil 12 gegeneinander verschiebbar. Durch die von unten auf das Unterteil 12 wirkenden Druckkräfte biegt sich das Wischblatt 2 in diejenige Richtung, aus der die Druckkräfte kommen, und legt sich genau an die Krümmung der Scheibe 4 an.
Durch den Aufbau der hier beschriebenen Ausführungsformen, findet bei einer Krafteinwirkung auf das Unterteil (durch die Scheibe 4) eine Biegung des Unterteils in die Richtung statt, aus der die Kraft wirkt. Dies ist durch die Verbindung des Oberteils 10 und des Unterteils an der Verbindungsposition 34, die Form, und durch Drehgelenke an der Verbindung zwischen den Verbindungselementen und dem Ober- bzw. Unterteil gegeben. Eine Scheibenwischvorrichtung gemäß hier beschriebener Ausführungsformen nutzt den Effekt von Schwanzflossen bestimmter Fische, die bei seitlichem Druck nicht in Druckrichtung ausweichen, sondern sich in entgegengesetzte Richtung wölben, d. h. in die Richtung, aus der der Druck kommt. Dieses Prinzip wird auch als Flossenstrahl-Prinzip oder „Fin Ray“-Prinzip bezeichnet. Dadurch hat eine Scheibenwischvorrichtung gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen den Vorteil einer verbesserten Anpassung an eine Scheibe eines Kraftfahrzeugs. Bei einem herkömmlichen Scheibenwischblatt ist dessen Oberteil üblicherweise starr, d. h. es ist nicht biegbar ausgebildet.
6 und 7 zeigen schematische Darstellungen eines Wischblatts 2 einer Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in einer Grundstellung (6), d.h. in einem unbelastetem Zustand, und in einer an eine Scheibe 4 angelegten Stellung (7) gemäß den hierein beschrieben Ausführungsformen. Das Wischblatt 2 umfasst ein langgestrecktes Oberteil 10 und ein langgestrecktes Unterteil 12, welche zumindest teilweise biegbar ausgestaltet sind. Des Weiteren sind mehrere Verbindungselemente 18 zum Verbinden des Oberteils 10 und des Unterteils 12 vorgesehen, wobei die Verbindungselemente 18 entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 voneinander beabstandet sind. Die Verbindungselemente 18 sind ausgelegt, um eine Bewegung des Oberteils 10 und des Unterteils 12 relativ zu einander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 zu ermöglichen. Des Weiteren sind die Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 so angeordnet, dass sich in einem unbelasteten Zustand des Wischblatts 2 ein Winkel α_n der jeweiligen Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 zumindest teilweise entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 verändert, insbesondere stetig verändert bzw. monoton oder streng monoton verändert.
In dem in 6 dargestellten Wischblatt im unbelastetem Zustand sind die Winkel α_n der jeweiligen Längsachsen der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12, die sich entlang der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 ändern, mit α₁, α₂, α₃, ... α_n-1, α_n bezeichnet. In einem belasteten Zustand des Wischblatts, d.h. in einer an die Scheibe angelegten Stellung, wie sie beispielhaft in 7 dargestellt ist, verändern sich die Winkel α_n der jeweiligen Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 im Vergleich zum unbelasteten Zustand. Um dies zum Ausdruck zu bringen sind die Winkel α_n der jeweiligen Längsachsen der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12, die sich entlang der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 ändern, in dem in 2 dargestellten Wischblatt, welches sich in einer an die Scheibe angelegten Position befindet, mit α'₁, α'₂, α'₃, ... α'_n-1, α'_n bezeichnet.
Gemäß Ausführungsformen der Scheibenwischvorrichtung, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, weist das Wischblatt 2 zumindest einen ersten Bereich auf, in dem der Winkel α_n der Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 zu einem Wischblattende hin abnimmt, insbesondere monoton, insbesondere streng monoton, abnimmt. Ferner kann das Wischblatt 2 zumindest einen zweiten Bereich aufweisen, in dem der Winkel α_n der Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 zu einem Wischblattende hin zunimmt, insbesondere monoton, insbesondere streng monoton, zunimmt. Gemäß Ausführungsformen, wie beispielhaft in den 6 und 7 dargestellt, ist der zweite Bereich des Wischblatts, in dem der Winkel α_n der Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 relativ zum Unterteil 12 entlang der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 zu einem Wischblattende hin zunimmt, an einer inneren Position des Wischblatts angeordnet, welche sich in der Nähe einer Befestigungsvorrichtung 30 des Wischblatts befindet. Dadurch kann eine Scheibenwischvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, welche eine besonders gute Anpassung an die Krümmung einer Scheibe ermöglicht. Ferner kann ein weitgehend gleichmäßiger Anpressdruck der Scheibenwischvorrichtung auf der Scheibe als auch eine homogene Kraftverteilung der Scheibenwischvorrichtung bereitgestellt werden, so dass eine hohe Wischqualität bereitgestellt wird.
Gemäß Ausführungsformen des Wischblatts, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, sind die Verbindungselemente 18, insbesondere in einem unbelastetem Zustand des Wischblatts 2, so an dem Unterteil 12 befestigt, dass die Längsachsen 24 der Verbindungselemente 18 in Winkeln α_n zum Unterteil 12 verlaufen, die zwischen einem unteren Winkelgrenzwert α_n, und einem oberen Grenzwert α_no liegen. Gemäß Ausführungsformen, ist der untere Winkelgrenzwert α_nu = 10°, insbesondere α_nu = 15°, insbesondere α_nu = 20° und der obere Winkelgrenzwert α_no = 80°, insbesondere α_no = 90° insbesondere α_no = 100°. Dies gewährleistet vorteilhafterweise eine besonders gute Übertragung einer auf das Unterteil wirkenden Kraft auf das Oberteil.
Gemäß Ausführungsformen der Scheibenwischvorrichtung, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, sind die Verbindungselemente 18 derart konfiguriert sind, dass sich der Abstand zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 12 zumindest teilweise entlang einer Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 verändert, insbesondere in einem ersten Bereich stetig verkleinert und in einem zweiten Bereich stetig vergrößert. Der Abstand zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 12 entlang der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 kann auch einen Bereich umfassen, in welchem der Abstand zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 12 entlang der Längserstreckung 8 des Wischblatts 2 im Wesentlichen konstant ist. Der Abstand zwischen dem Oberteil 10 und dem Unterteil 12 ist am Befestigungsteil größer als am gegenüberliegenden Ende.
Gemäß Ausführungsformen des Wischblatts, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, beträgt der innere (dem Befestigungsteil zugewandte) Abstandswert mindestens 15 mm, insbesondere mindestens 25 mm, insbesondere mindestens 35 mm. Gemäß Ausführungsformen, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, beträgt der äußere Abstandswert mindestens 10 mm, insbesondere mindestens 12,5 mm, insbesondere mindestens 15 mm. Gemäß Ausführungsformen, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, beträgt der mittlere Abstandswert mindestens 7,5 mm, insbesondere mindestens 9 mm, insbesondere mindestens 12,5 mm.
Wie in den 6 bis 7 beispielhaft dargestellt, sind die Verbindungselemente 18 gemäß Ausführungsformen, welche mit anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, gelenkig mit dem Unterteil 12 und/oder dem Oberteil 10 verbunden. Insbesondere sind die Verbindungselemente 18 mit dem Unterteil 12 und/oder dem Oberteil 10 mittels eines ersten Filmscharniers 20 verbunden. Das erste Filmscharnier 20 kann einteilig mit dem Verbindungselement 18 und dem Oberteil 10 und/oder dem Unterteil 12 ausgebildet sein. Die einteilige Ausgestaltung der Filmscharniere erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung.
Gemäß Ausführungsformen des Wischblatts, welche mit anderen hierin beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, umfasst das Wischblatt einen ersten Bereich mit einer ersten Krümmung ω<0 und einen zweiten Bereich mit einer zweiten Krümmung ω>0. Ferner kann das Wischblatt gemäß Ausführungsformen einen dritten Bereich mit einer dritten Krümmung ω<0 aufweisen, wobei der zweite Bereich des Wischblatts mit der zweiten Krümmung ω>0 zwischen dem ersten Bereich mit der ersten Krümmung ω<0 und dem dritten Bereich mit der dritten Krümmung ω<0 angeordnet ist, wie es beispielhaft in 6 gezeigt ist. Somit kann eine Scheibenwischvorrichtung zur Verfügung gestellt werden mit welcher ein weitgehend gleichmäßiger Anpressdruck auf die Scheibe 4 realisiert werden kann. Ferner kann eine Scheibenwischvorrichtung bereitgestellt werden, welche eine verbesserte Anpassung an die Scheibe 4 und eine hohe Wischqualität aufweist.
Gemäß weitern Ausführungsformen kann zusätzlich zu einem für Fin-Ray-Wischer verwendbaren Quickfix-Befestigungsverschluss, bei dem die gesamte Scheibenwischvorrichtung von einer Antriebsachse am Fahrzeug entfernt wird, einen Mechanismus zur Verfügung gestellt werden, um das Wischblatt 2 einer Scheibenwischvorrichtung von der Scheibe 4 abzuheben bzw. auf diese aufzusetzen. Dies vereinfacht weiter die Benutzung, zum Beispiel für eine manuelle Reinigung der Scheibe 2.

Claims

Scheibenwischvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Wischblatt (2) mit - einem langgestreckten Oberteil (10), das zumindest teilweise biegbar ausgestaltet ist, - einem langgestreckten Unterteil (12), das zumindest teilweise biegbar ausgestaltet ist, und - mehreren Verbindungselementen (18) zum Verbinden des Oberteils (10) und des Unterteils (12), wobei die Verbindungselemente (18) entlang einer Längserstreckung (8) des Wischblatts (2) voneinander beabstandet und an dem Oberteil (10) und/oder dem Unterteil (12) mittels eines Drehgelenks angebracht sind, wobei die Verbindungselemente (18) ausgelegt sind, um eine Bewegung des Oberteils (10) und des Unterteils relativ zueinander mit einer Bewegungskomponente entlang einer Längserstreckung (8) des Wischblatts (2) zu ermöglichen, wobei an dem Unterteil (12) eine Kompensationsschicht (13) angebracht ist, welche einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten des Oberteils (10) und des Unterteils (12) verschieden ist, wobei die Kompensationsschicht (13) zu einer Krümmungsänderung des Unterteils (12) und des mit dem Unterteil (12) verbundenen Oberteils (10) bei sich ändernder Temperatur führt.
Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kompensationsschicht (13) einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der niedriger als der Temperaturausdehnungskoeffizient des Oberteils (10) und des Unterteils (12) ist.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Kompensationsschicht (13) ausgelegt ist, bei steigender Temperatur eine zunehmende Krümmung des Unterteils (12) und des mit dem Unterteil (12) verbundenen Oberteils (10) zu bewirken.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kompensationsschicht (13) aus einem Material mit einem niedrigen Temperaturausdehnungskoeffizienten ausgeführt ist, wobei das Material aus der Gruppe gewählt ist, welche besteht aus Glas, Glasfaser, Polyäthylen, Verbundwerkstoffe, oder jedweder Kombination davon.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Temperaturausdehnungskoeffizient (α) der Kompensationsschicht (13) in einem Bereich von 0,5 * 10^-6 K^-1 bis 120 * 10^-6 K^-1, insbesondere in einem Bereich von 1,0 * 10^-6 K^-1 bis 5 * 10^-6 K^-1, und ferner insbesondere bei ungefähr 2,0 * 10^-6 K^-1 liegt.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kompensationsschicht (13) eine Schichtdicke aufweist, welche in einem Bereich von 0,2 mm bis 5 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,5 mm bis 3 mm, und ferner insbesondere bei ungefähr 1 mm liegt.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Unterteil (12) der Scheibenwischvorrichtung, auf welchem die Kompensationsschicht (13) angebracht ist, mindestens ein Material enthält aus der Gruppe, welche besteht aus POM, PA, TPE, insbesondere TPE-S, TPE-O, TPE-U, TPE-A TPE-V und TPE-E, oder jedweder Kombination davon.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend mindestens eine weitere Kompensationsschicht (13'), welche an der Kompensationsschicht (13) angebracht ist und einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der von dem Temperaturausdehnungskoeffizienten der Kompensationsschicht (13') verschieden ist.
Scheibenwischvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die weitere Kompensationsschicht (13') einen Temperaturausdehnungskoeffizienten aufweist, der niedriger als der Temperaturausdehnungskoeffizient der Kompensationsschicht (13) ist.
Scheibenwischvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Kompensationsschicht (13) und die weitere Kompensationsschicht (13') ein Bimetallelement bilden.