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Die Erfindung betrifft den Aufbau
eines Mehrfunktions-Scheibenwischers für Kraftfahrzeuge mit einem
schwenkbar gelagerten Scheibenwischerarm zur Halterung eines Wischergummis
und mit am Scheibenarm angeordneten Austrittsöffnungen für Medien wie Reinigungsflüssigkeit,
Warmluft u.a.m. sowie den zugehörigen
Medienleitungen nach der Patentmeldung
DE 102 21 818.8 .
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Nach dem Hauptpatent
DE 102 21 818.8 besteht ein Mehrfunktionsscheibenwischer
aus einem Antrieb, einem Wischerarm, einem Blatthalter und einem
Wischerblatt. Erfindungsgemäß wurden
dabei der Wischerarm und der Blatthalter so zusammengefasst, dass
beide Bauteile als ein kompaktes Bauteil fungieren und dabei ggf.
Zusatzfunktionen, wie Austrittsöffnungen
in der Nähe
der Wischergummis und zugehörige
Medienzuleitungen, vorgesehen werden.
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Der Grundaufbau des Wischerarms mit
integriertem Blatthalter besteht dabei darin, dass er als durchlaufendes
Hohlkammerprofil mit mindestens drei in Richtung der Längserstreckung
des Hohlkammerprofils ausgebildeten Kammern unterteilt ist und die
Kammern sich voneinander jeweils durch Wände abgrenzen. In mindestens
einer der beiden äußeren Kammern
erfolgt die Medienversorgung mit Reinigungsmitteln, Warmluft und
weiteren fahrzeugspezifischen Medien. Die Austrittsöffnungen
für die
Medien befinden sich an der zur Fahrzeugscheibe weisenden ebenen
Grundfläche
der äußeren Kammern.
Die mittlere Kammer ist in ihrer Längserstreckung als durchgehende
oder teilweise durchgehende Längsnut
ausgebildet, um ein Koppelelement mit einem zur Fahrzeugscheibe
orientierten und angeschlossenen Wischerelement aufzunehmen. Es
wurde angeregt, das aktiv oder passiv wirkende Koppelelement als streifenförmigen Balg
auszuführen,
der in den nutförmigen
Bereich der mittleren Kammer eingebracht ist.
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Im Fall der passiv wirkenden Ausführung wird
ein vorgespanntes Koppelelement verwendet, um das an den Balg angeschlossene
Wischerelement mit der gewünschten
Anpresskraft an die Fahrzeugscheibe zu beaufschlagen. Die Nachteile dieser Ausführungsvariante
bestehen darin, dass einerseits keine variable Verstellmöglichkeit
und damit keine optimale Anpassung an unterschiedlich gekrümmte Fahrzeugscheiben
möglich
ist und andererseits die Wirkung des vorgespannten Koppelelements
in Abhängigkeit
von der Lebensdauer nachlässt.
Als weiterer, nicht zu vernachlässigender
Nachteil ist die Tatsache zu nennen, dass passiv wirkende Koppelelemente
nicht vom Fahrzeugführer
gesteuert und damit unterschiedlichen Betriebssituationen angepasst werden
können.
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In einer weiteren Ausführungsvariante
wurde ein aktives Koppelelement benannt aber nicht näher offenbart,
das mittels Kompression von Druckluft, Öl oder einem anderen geeignetem
Medium senkrecht oder nahezu senkrecht zur Fahrzeugscheibe bewegt und
damit ein- und ausgefahren werden kann.
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Die detaillierte Beschreibung und
Weiterentwicklung dieses aktiv wirkenden Koppelelements und des
zugehörigen
Hohlkammerprofils ist Gegenstand dieses Zusatzpatent.
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Aufgabe dieses Zusatzpatents ist
es deshalb, eine verbesserte Ausführungsform für aktive Koppelelemente
vorzuschlagen, die durch eine bessere Führung einen gleichmäßigeren
Anpressdruck an die Scheibe realisieren, ein Millimeter genaues Justieren
zur Anpassung an unterschiedlich gekrümmte Fahrzeugscheiben gestatten
und vom Fahrzeugführer
individuell und ggf. auch während
der Fahrt verstellt werden können.
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Die neuen Koppelelemente sollen dabei
in einem Wischerarm zum Einsatz kommen, der als Hohlprofil mit mindestens
einer Kammer und dgl. ausgeführt
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Hauptanspruchs gelöst,
die Unteransprüche
zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Nach der Konzeption der Erfindung
besteht der Wischerarm des Mehrfunktions-Scheibenwischers aus einem Hohlkammerprofil,
mit mindestens einer in Richtung der Längserstreckung des Hohlkammerprofils
ausgebildeten Kammer oder einem mediendurchströmten hohlraumbildenden Bauteil. Der
untere Bereich mindestens einer Kammer oder des hohlraumbildenden
Bauteils ist derart ausgebildet, dass Medienzuleitungen, bevorzugt
für ein druckbeaufschlagtes
Medium, angeschlossen werden können.
Die in Einbauposition des Mehrfunktions-Scheibenwischers zur Fahrzeugscheibe
weisende Grundfläche
oder der Träger
des mediendurchströmten
hohlraumbildenden Bauteils ist dabei gerade oder – passfähig zur
Wölbung
der Fahrzeugscheibe – gekrümmt ausgebildet.
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Die Bewegung des Wischerelements
senkrecht zur Frontscheibe wird über
das Koppelelement gesteuert, wobei dieses Koppelelement in einer Kammer
oder einem hohlraumbildenden Bauteil geführt ist. Der Antrieb des Koppelelements
wird dabei über
einen Kolben oder eine Kolben-Zylinder-Anordnung realisiert.
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Erfindungsgemäß werden die Kolben an einer
ihrer Stirnseiten über
einen Medienkanal druckbeaufschlagt und an deren entgegengesetzten
Sirnseite wird ein Wischerelement direkt oder indirekt gehaltert.
In Abhängigkeit
von der Höhe
des eingestellten Drucks erfolgt die Verstellung der Hubhöhe des Kolben
mit dem angeschlossenem Wischerelement und somit der gewünschten
Anpresskraft an die Fahrzeugscheibe.
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Mehrere, in Richtung der Längserstreckung des
Wischerarms, gleichmäßig verteilte
zylinderförmige
Kolben oder zumindest ein streifenförmiger Kolben werden in einer
als Zylinder ausgeformten Kammer geführt oder in einer Führung gehaltert.
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Es ist durchaus vorgesehen, einen
definierten Ringspalt zwischen Kolben und Zylinder bzw. Führung zuzulassen.
Im Betriebszustand kann durch den Ringspalt entweichende Druckluft,
auch technisch aufbereitet, zielgerichtet für bestimmte Anwendungsfälle eingesetzt
werden.
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Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des
Wischerarms als Mehrkammervariante ist ein Koppelelement als Zylinder-Kolben-Kombination
mit außen
liegendem Faltenbalg ausgeführt.
Dabei wird im Zusammenwirken zwischen einem beweglichen Kolben und
dem angeschlossenem Wischerelement eine Bewegung senkrecht zur Fahrzeugscheibe
realisiert. Erfindungsgemäß ist dazu
vorgesehen, dass in der Längserstreckung
der zur Aufnahme der Koppelelemente vorgesehenen Kammer runde oder eckige
Kammerbereiche als Zylinder ausgeformt sind, in deren Innenraum
sich die Kolben mit dem angeschlossenem Wischerelement bewegen.
Die zum Zylinderinneren weisende Kolbenstirnseite kann offen oder
geschlossen ausgeführt
sein.
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Für
den Fall, dass sich der Zylinderfußbereich verjüngt, wird
die Hubbewegung des Kolbens in Richtung der von der Fahrzeugscheibe
abgewandten Seite begrenzt. In dem vom Kolben für seine Hubbewegung nicht nutzbaren
Bereich bzw. Hohlraum kann das Arbeitsmedium, vorzugsweise Druckluft,
geführt werden.
Die Gegenkraft wird durch einen außen liegenden Balg erzeugt,
der auf seiner einen Seite an einer umlaufenden oder teilweise umlaufenden
Nut im Kopfbereich des Kolbens und seiner anderen Seite an der der
Fahrzeugscheibe zugewandten Grundfläche des Wischerarms arretiert
ist.
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In einer alternativen Variante kann
die mittlere Kammer so ausgeformt sein, dass sich unterhalb des
Zylinders ein vorzugsweise rohrförmiger
Kanal befindet, der durch Zuführungskanäle mit dem
Zylinder verbunden ist.
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In Abhängigkeit von der beaufschlagten Druckluft
erfolgt die Verstellung der Hubhöhe
des Kolben mit dem angeschlossenem Wischerelement und somit der
gewünschten
Anpresskraft an die Scheibe. Ohne Druckluftbeaufschlagung wird der Kolben
durch die Kraftwirkung des außen
liegenden Balges in die Zylinder bewegt. Die Eindringtiefe des Kolbens
in den Zylinder kann dabei durch einen Anschlag im Zylinderinneren,
z.B. durch das Verjüngen des
Zylinderfußbereichs
oder durch die Konstruktion des außen liegenden Balgs, begrenzt
werden.
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Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Aufgabe
können
einzelne oder mehrere Kolben-Zylinder-Kombinationen vorgesehen werden
wobei unterschiedliche Querschnittsformen, wie z.B. kreisrunde oder
rechteckige, anwendbar sind. Der Balg ist als Manschette ausgebildet
und umschließt
den Kolben vollständig
unabhängig
von der Querschnittsform der Kolben-Zylinder-Kombinationen im Bereich
des Zylinderkopfes.
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Unabhängig von der Anzahl der eingesetzten
Kolben-Zylinder-Kombinationen erfolgt stets eine gleichverteilte
Anordnung dieser Koppelelemente entlang der Längsverteilung des Wischerelements
im Bereich einer Kammer. Zwischen den Koppelelementen ist im Bereich
dieser Kammer die Grundfläche
verschlossen.
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Des Weiteren kann der Kolben für den Fall, dass
er untrennbar mit der angeschlossenen Wischerlippe verbunden ist,
in dieser kompakten Einheit auswechselbar sein. Hierbei ist der
Balg vom Kolbenkopf zu lösen
und die Kolben den Zylinderkammern zu entnehmen. In einer erweiterten
Variante sind Wischerlippe und Kolben trennbar miteinander verbunden;
bei Verschleißerscheinungen
der Wischerlippe kann kostengünstig
und ohne größeren technischen
Aufwand ein Austausch erfolgen.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung
ist der Wischerarms als Einkammervariante ausgeführt. Hierbei besteht das Koppelelement
aus einem oder mehreren Kolben, die in Wirkverbindung mit einem
druckbeaufschlagten Medienkanal stehen und einer innengeführten Balgfeder,
die die zur Rückstellung
der Kolben erforderliche Gegenkraft sicherstellt. Diese Balgfeder
ist zwischen einem Oberteil und einem Unterteil werkseitig fest
eingespannt. Das Oberteil weist eine Aufnahme oder einen Adapter auf,
um den Wischerarm am Antrieb befestigen zu können. An der nicht druckbeaufschlagten
Seite des Kolbens ist eine Fußleiste
ausgebildet, die eine Aufnahme und eine Führung für das Wischerelement besitzt.
Erfindungsgemäß finden
mehrere zylinderförmige
Kolben, die gleichmäßig über die
Längsausrichtung
des Wischerarms verteilt angeordnet sind, oder ein streifenförmiger Kolben
Verwendung.
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Der mit der üblicherweise thermischen Belastung
einhergehenden unterschiedlichen Längenausdehnung einzelner Komponenten
des Wischerarms wird durch die Auswahl von Materialien mit in etwa
gleich großen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
oder durch Verwendung identischer Werkstoffe wirkungsvoll begegnet.
Aus Fertigungsgründen
und aus Gründen
der geringen Dichte werden bevorzugt Elastomere eingesetzt.
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Die signifikanten Vorteile der Erfindung
sind im Wesentlichen:
- – exaktere Führung und
millimetergenaues Justieren der Wischerlippe für einen über die Längserstreckung des Wischerarms
gleichmäßigeren
Anpressdruck an die Fahrzeugscheibe,
- – externe
Verstellmöglichkeit
des Koppelelements bzw. des Kolbens mit angeschlossnener Fußleiste über pneumatischen,
hydraulischen oder mechanischen Hub,
- – aus
sehr wenigen Einzelbauteilen bestehend und daher optimale Fertigungsmöglichkeiten.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf
die Patentansprüche
verwiesen. Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich beispielhaft anhand nachstehender Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1:
Schnittdarstellung des Wischerarms als Mehrkammer-Lösung mit
einem Koppelelement als Kolben-Zylinder-Kombination und
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2:
Schnittdarstellung des Wischerarms als Einkammer-Lösung mit
zentralem Medienkanal.
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In 1 ist
die erste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung als Mehrkammer-Lösung des Wischerarms im Querschnitt
dargestellt. Erfindungsgemäß wird hierbei
ein aktives Koppelelement, bestehend aus einem Kolben 8.6,
dem außen
liegenden Balg 8.1 und dem als Zylinder ausgeformten Bereich der
mittleren Kammer 3.1 zur Aufnahme und Verstellung des Wischerelements 6 eingesetzt. Über die Längserstreckung
des Wischerarms 1 werden die Koppelelemente im Bereich
der mittleren Kammer 3.1 gleichmäßig und funktionsorientiert
verteilt.
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Die zum Zylinderinneren weisende
Stirnseite des Kolbens 8.6 kann verschlossen oder geöffnet sein.
Unabhängig
von seiner Ausführungsform
erfolgt die Hubbewegung des Kolbens 8.6 mittels Beaufschlagung
durch eine hydraulische, pneumatische oder mechanische Kompression. Über einen Medienkanal,
z. B. realisiert durch den verbleibenden Volumenbereich der Kammer 3.1,
wird das Koppelelement mit vorzugsweise Druckluft versorgt. Sofern mehrere
Koppelelemente Verwendung finden, sind diese jeweils über den
Medienkanal pneumatisch miteinander verbunden. Die mittlere Kammer 3.1 ist im
Fußbereich
des Kolbens 8.6 mit einem konstruktivem Anschlag versehen,
der sich durch die Verjüngung
des Querschnittprofils ausbildet.
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Der Kolben 8.6 ist in seinem
Kopfbereich 8.3 abgestuft und mit einer umlaufenden oder
teilweise umlaufenden Nut 8.2 zur Aufnahme des Balgs 8.1 versehen.
Am oberen Ende des Kopfbereiches 8.3 ist das Wischerelement 6 lösbar oder
unlösbar
mit dem Kolben 8.6 verbunden. Der außerhalb des Zylinders angeordnete
Balg 8.1 ist entsprechend der Formgebung der Kolben-Zylinder-Kombination
in seinem Querschnitt rund oder eckig gefertigt und überdeckt den
Ringspalt 8.5 zwischen dem Kolben 8.6 und dem als
Zylinder ausgeformten Bereich der mittleren Kammer 3.1 vollständig. Durch
die Ausbildung des Balgs 8.1 als aktives Federelement wird
eine Kraft in Richtung des Hubweges des Kolbens 8.6 erzwungen,
die entgegengerichtet derer ist, die über die Kompression der Arbeitsmedien
erzeugt wird. Somit ist sichergestellt, dass gewünschte Hubhöhen durch variable Druckbedingungen
im Zylinder einstellbar sind und das Wischerelement 6 damit
ein- und ausgefahren werden kann.
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Mit der gleitenden Lagerung des Kolbens 8.6 in
der als Zylinder ausgefomrten mittleren Kammer 3.1 entsteht
ein Ringspalt 8.5, durch den gegebenenfalls zielgerichtet
Druckluft entweichen kann. Die Funktionalität der Verstellung der Hubhöhe des Kolbens 8.6 ist
durch die kontinuierliche Druckluftbeaufschlagung gewährleistet.
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In 2 ist
die zweite bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mehrfunktions-Scheibenwischers
im Querschnitt in Form einer Einkammer-Lösung illustriert. Der mehrteilig
aufgebaute Wischerarm 1 besteht aus einem Oberteil 9 und
einem komplementären
Unterteil 10, wobei beide Teile lösbar miteinander gefügt werden.
Das Oberteil 9 und das Unterteil 10 weisen dazu
eine zueinander planparallele Unterseite bzw. Oberseite auf, die
aufeinander liegen.
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Im Oberteil 9 ist ein zentraler
Medienkanal 8.4 vorhanden, der in Richtung der Längserstreckung des
Scheibenwischers ausgebildet ist. Der Medienkanal 8.4 steht
in Wirkverbindung mit einem oder mehreren Kolben 12, die
zusätzlich
in einer Führung 10.1 gehaltert
sind. Der Kolben 12 kann hierbei auch als ein einzelner streifenförmiger Kolben 12,
der sich über
die Länge
des Mehrfunktions-Scheibenwischers erstreckt,
ausgebildet sein. Bei Einsatz mehrerer Kolben 12, sind
diese in vorteilhafter Weise gleichmäßig über die Längserstreckung des Mehrfunktions-Scheibenwischers
verteilt angeordnet.
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Der Kolben 12 kann sich
in Abhängigkeit
der Druckbeaufschlagung durch den Medienkanal 8.4 senkrecht
zu den aufeinander liegenden planparallelen Flächen des Scheibenwischers bewegen.
Die zusätzliche
Führung 10.1 ist
in 2 als separates Bauteil
dargestellt, kann aber vorteilhafter Weise an das Oberteil 9 oder
Unterteil 10 des Scheibenwischers angeformt sein. Die Führung 10.1 umschließt den Kolben 12 an
einem Teil seiner Mantelfläche.
Es versteht sich für
den Fachmann von selbst, dass zur Sicherstellung eines Gleitens
des Kolbens 12 in der Führung 10.1 der
Kolben 12 und die Führung 10.1 im gleichen
Nennmaß mit
Spielpassung ausgeführt sind.
Zwischen der Führung 10.1 und
dem Kolben 12 ist ein nicht zwangsläufig notwendiger Ringspalt 8.5 ausgebildet,
in dem das druckbeaufschlagte Medium strömt.
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Am unteren axialen Ende des zylinderförmig ausgebildeten
Kolbens 12 ist eine Fußleiste 12.1 vorhanden,
die über
eine Aufnahme und Führung
für das daran
angeschlossene Wischerblatt verfügt.
Die Fußleiste 12.1 ist
C-förmig
gefertigt, wobei die Öffnung
des „C" zur Fahrzeugscheibe
weist. Der Kolben 12 und die daran angeschlossene Fußleiste 12.1 sind in
vorteilhafter Weise aus einem Spritzteil gefertigt.
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Die zur Rückstellung des Kolbens 12 benötigte Gegenkraft
wird über
eine Balgfeder 11 erzeugt, die zwischen Oberteil 9 und
Unterteil 10 fest verspannt ist. Hierzu ist das eine Ende
dieser innen liegenden Balgfeder 11 fest mit dem Kolben 12 verbunden
und das andere Ende im Bereich der planparallelen Kontaktflächen des
Oberteils 9 und Unterteils 10 verspannt. Diese
Balgfeder 11 ist in Abhängigkeit der
geometrischen Ausführung
der Kolben 12 zylindrisch, kegelförmig oder streifenförmig ausgebildet.
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Die Oberseite des Oberteils 9 ist
derart ausgebildet, dass der Mehrfunktions-Scheibenwischer am nicht dargestellten
Antrieb befestigt werden kann. Die Befestigung erfolgt hier mittels
einer als Nut ausgebildeten Aufnahme 13.
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Schnittstelle zwischen der Druckmittelaufbereitung
im Motorraum des Kraftfahrzeugs und der Druckmittelverteilung im
Medienkanal 8.4 des Scheibenwischers ist ein nicht dargestellter
Einspeisepunkt im Bereich des Antriebs des Scheibenwischers.
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- 1
- Wischerarm
- 2
- Hohlkammerprofil
- 3
- Kammern
des Hohlkammerprofils
- 3.1
- mittlere
Kammer
- 3.2
- seitliche
Kammer
- 4
- Grundfläche des
Hohlkammerprofils
- 5
- Wandung
- 6
- Wischerelement,
Wischerlippe
- 7
- Austrittsöffnungen
- 8
- Koppelelement
- 8.1
- Balg
- 8.2
- Nut
- 8.3
- Kolbenkopf
- 8.4
- Medienkanal
- 8.5
- Ringspalt
- 8.6
- Kolben
- 9
- Oberteil
- 10
- Unterteil
- 10.1
- Führung
- 11
- Balgfeder
- 12
- Kolben
- 12.1
- Fußleiste
mit Wischerblatt-Führung
und Wischerblatt-Aufnahme
- 13
- Aufnahme