DE10312982A1

DE10312982A1 - Scheibenwischvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10312982A1
Application number: DE2003112982
Authority: DE
Inventors: Jochen Moench; Johannes Mossmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-07
Also published as: FR2852904A1

Abstract

Es wird eine Scheibenwischvorrichtung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgeschlagen, mit einer Antriebseinrichtung, die zumindest eine Abtriebswelle (16) und einen Motor (14) mit einer Ankerwelle (28) zum Antreiben der Abtriebswelle (16) aufweist, wobei die Drehrichtung der Ankerwelle (28) umkehrbar ist, so dass die Abtriebswelle (16) im Betrieb eine oszillierende Bewegung vollführt. Erfindungsgemäß ist ein Energiespeichermittel (36) vorgesehen, welches bei einer Drehung der Abtriebswelle (16) in der einen Drehrichtung Energie aufnimmt und in der anderen Drehrichtung wieder abgibt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Scheibenwischvorrichtung nach Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Es sind schon zahlreiche Scheibenwischvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Antriebseinrichtung aufweisen, die über eine Abtriebswelle verfügt, die durch einen Motor angetrieben wird. Der Motor weist eine Ankerwelle auf, deren Drehrichtung umkehrbar ist, sodass die mit der Ankerwelle verbundene Abtriebswelle im Betrieb eine oszillierende Hin- und Herbewegung vollführt. Derartige sogenannte „reversierende" Elektromotoren werden insbesondere bei Zwei-Motoren-Wischanlagen eingesetzt, bei denen direkt an der Abtriebswelle drehfest ein Wischerarm mit einem Wischblatt befestigt ist und auf ein umfangreiches Kurbelgetriebe zur Erzeugung der oszillierenden Bewegung verzichtet wird.
Problematisch ist hierbei, dass durch das Wegfallen des Kurbelgetriebes auch die durch das Kurbelgetriebe verursachte Selbsthemmung wegfällt. Dies hat zur Folge, dass Drehmomente, die auf die Abtriebswelle wirken – beispielsweise durch die Anströmung des Wischerarms und des Wischblatts durch den Fahrtwind – an die Ankerwelle und damit an den Motor weitergegeben werden, da das Schneckengetriebe nur eine . unzureichende Selbsthemmung aufweist. Da die Ankerwelle des Motors im Ruhezustand aber nicht bestromt und damit frei drehbar ist, besteht die Gefahr, dass der Wischerarm samt Wischblatt durch den Fahrtwind in das Wischfeld bewegt wird.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch ein Energiespeichermittel, welches bei einer Drehung der Abtriebswelle in der einen Drehrichtung Energie aufnimmt und in der anderen Drehrichtung diese wieder abgibt, Energie aufgewendet werden muss, um die Abtriebswelle bei einem nicht bestromten Motor zu bewegen. Dadurch wird eine Selbsthemmung erzeugt, die die Abtriebswelle in ihrer Position hält, wenn der Motor nicht bestromt ist. Im Gegensatz zu einer durch Reibung verursachten Selbsthemmung ist die erfindungsgemäße Selbsthemmung unabhängig von einer den quasistatischen Belastungen überlagerten Schwingung, da die Energiespeicherung nicht auf einem frequenz- und amplitudenabhängigen Reibwert beruht. Darüber hinaus wird die Abtriebswelle bei einem Ausfall des Motors wieder in ihre definierte Ruheposition geführt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale.
Wenn die Abtriebswelle mit einem Wischerarm direkt oder indirekt verbunden ist, der an seinem freien Ende ein Wischblatt trägt, welches im Betrieb zwischen einer unteren Umkehrlage und einer oberen Umkehrlage pendelt, und das Energiespeichermittel derart ausgebildet ist, dass die Energie bei einer Aufwärtsbewegung von der unteren Umkehrlage zur oberen Umkehrlage vom Energiespeichermittel aufgenommen werden muss, so wird vorteilhafterweise Energie benötigt, um den Wischerarm mit dem Wischblatt in das Wischfeld bewegen zu lassen. Durch eine geeignete Wahl der aufzuwendenden Energie ist sichergestellt, dass bei normalem Fahrtwind der Wischer in seiner unteren Umkehrlage bzw. in seiner Parklage bleibt. Weiterhin ist hierbei vorteilhaft, daß der aus Wischerarm und Wischblatt bestehende Wischer bei einem Ausfall des Motors langsam in die untere Umkehrlage bzw. in die Parklage zurückkehrt. Auf diese Weise ist der Wischer in einem solchen Störungsfall in einer definierten Position, wodurch eventuell vorhandene weitere Wischer, die von anderen Motoren angetrieben werden, nicht blockiert werden.
Vorteilhafterweise ist das Energiespeichermittel derart ausgebildet, dass bei einer Drehung der Abtriebswelle zur Speicherung der Energie dieser ein Drehmoment entgegenwirkt. Besonders vorteilhaft ist es hier, wenn das entgegenwirkende Drehmoment zwischen 2 und 20 Nm beträgt. Insbesondere muss vom Wischermotor nicht zuviel Energie aufgewendet werden, wenn das Drehmoment zwischen 2 und 12 Nm beträgt. Bei durchschnittlichen Kraftfahrzeugen dürften etwa 8 Nm Drehmoment ein ideales Maß darstellen.
Greift das Energiespeichermittel an der Abtriebswelle oder an dem mit der Abtriebswelle drehfest verbundenen Schneckenrad an, so ist keine aufwändige, umfangreiche und kostenintensive Mechanik notwendig.
In einer besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführung ist das Energiespeichermittel als Feder, insbesondere als Spiralfeder, ausgebildet. Spiralfedern weisen eine geringe Alterung durch Werkstoffveränderungen auf und verschleißen kaum durch tribologische Effekte. Üblicherweise sind derartige Spiralfedern aus gehärtetem Federstahl ausgebildet und verlieren über ihre Lebenszeit nicht an Spannkraft. Weiterhin ist das von einer Spiralfeder erzeugte Moment über einen weiten Drehwinkelbereich konstant, so daß bei einer Vorspannung der Feder über einen großen Winkelbereich ein annähernd konstantes Drehmoment wirkt. In einer einfachen Form der Erfindung greift ein Ende der Feder an der Abtriebwelle oder am drehfest mit der Abtriebswelle verbundenen Schneckenrad an. Das andere Ende der Feder kann dann am Gehäuse der Scheibenwischvorrichtung angreifen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein Begrenzungsmittel vorgesehen ist, das eine Drehung der Abtriebswelle unter die untere Umkehrlage begrenzt oder verhindert. Auf diese Weise kann sehr einfach vermieden werden, dass der Wischer sich in Richtung des Scheibenrandes bewegt. Dadurch werden Beschädigungen am Wischblatt und an der Fahrzeugkarosserie vermieden, wenn versucht wird – beispielsweise durch eine kleine Schneelawine – den Wischer über den Scheibenrand hinaus zu bewegen.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn das Begrenzungsmittel eine Drehung der Abtriebswelle unter eine Parklage verhindert, die unterhalb der Umkehrlage angeordnet ist, da genau in dieser Parklage der Motor in der Regel nicht bestromt ist und diese aus ästhetischen und sicherheitstechnischen Gründen am untersten Scheibenrand angeordnet ist.
Das Begrenzungsmittel bietet darüber hinaus den Vorteil, dass in der Parklage keine Kräfte auf das Getriebe wirken und somit keine Verformungen, die das Geräuschbild und den Wirkungsgrad verschlechtern, auftreten.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung auf der Scheibe eines Kraftfahrzeugs in perspektivischer Darstellung und
2 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Scheibenwischvorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung 10 auf einer Scheibe 12 eines Kraftfahrzeugs. Die Scheibe 12 ist hier der Übersichtlichkeit halber nur zur Hälfte dargestellt. Die Scheibenwischvorrichtung 10 umfasst einen Motor 14, der eine Abtriebswelle 16 antreibt, mit der drehfest ein Wischer 18 verbunden ist. Der Wischer 18 umfasst im wesentlichen einen Wischerarm 20, an dessen freien Ende ein Wischblatt 22 angelenkt ist. Im Betrieb vollführt die Abtriebswelle 16 eine pendelnde Bewegung, sodass der Wischer 18 sich pendelnd über die Scheibe bewegt. Der vom Wischblatt 22 überstrichene Bereich auf der Scheibe 12 bildet hierbei das Wischfeld 24.
Im Ruhezustand befindet sich der Wischer 18 in der unteren Umkehrlage U und pendelt bei einer Bestromung des Motors 14 zwischen der unteren Umkehrlage U und einer oberen Umkehrlage O.
Fährt das Kraftfahrzeug, so wirkt der Fahrtwind auf den Wischer 18 und drückt ihn – aufgrund der Neigung der Scheibe 12 – nach oben. Diese Luftströmung ist durch den Strömungspfeil S symbolisiert. Dadurch wirkt auf die Abtriebswelle 16 ein Drehmoment. Ist der Motor 14 nicht bestromt, so wandert der Wischer 18 nach oben in das Wischfeld 24, da ohne Selbsthemmung dem durch den Fahrtwind erzeugten Drehmoment kein ausgleichendes Drehmoment entgegenwirkt. Dieser Effekt ist unerwünscht, da der Wischer 18 dadurch in das Sichtfeld des Fahrers gerät.
In 2 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Motors 14 einer erfindungsgemäßen Scheibenwischvorrichtung 10 gezeigt. Der Motor umfasst ein im Wesentlichen zylinderförmiges Polgehäuse 26, aus dem eine Ankerwelle 28 ragt, die an ihrem freien Ende eine Schnecke 30 trägt. Die Schnecke 30 ist typischerweise auf die Ankerwelle 28 aufrolliert und kämmt mit einem Schneckenrad 32, welches drehfest mit der Abtriebswelle 16 verbunden ist. Natürlich kann zwischen Abtriebswelle 16 und Schneckenrad 32 auch ein Getriebe, insbesondere Zahnrad- oder Planetengetriebe, vorgesehen sein. Das Polgehäuse 26 ist mit einem weiteren Gehäuse 34 verbunden, in dem das Schneckenrad 32 und die Ankerwelle 28 mit der Schnecke 30 aufgenommen sind.
Weiterhin ist im Gehäuse 34 eine Spiralfeder 36 als Energiespeichermittel angeordnet. Die Spiralfeder 36 ist mit ihrem einen Ende, das etwa im Zentrum der Spiralfeder 36 angeordnet ist, drehfest mit dem Schneckenrad 32 oder mit der Abtriebswelle 16 verbunden und mit ihrem anderen Ende am Gehäuse 34 befestigt, so daß die Spiralfeder 36 konzentrisch um die Abtriebswelle 34 und das Schneckenrad 32 angeordnet ist. Natürlich ist auch in einer Variation der Erfindung eine andere geeignete Anordnung möglich.
Das Schneckenrad 32 und die Spiralfeder 36 als Energiespeichermittel sind hierbei derart eingestellt, dass sich der Wischer 18 in der Parkposition P – die auch mit der unteren Umkehrlage U identisch sein kann – befindet, wenn die Spiralfeder 36 sich in ihrer Ruhelage befindet. In dieser Ruhelage ist die Spiralfeder 36 vorgespannt, so dass ein vorbestimmtes Drehmoment eingestellt ist und einer Bewegung des Wischers 18 in das Wischfeld entgegenwirkt. Die Spiralfeder 36 ist hierbei derart ausgebildet, daß sich über den beanspruchten Winkelbereich von etwa 90 Grad das Drehmoment in erster Näherung nicht ändert. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Winkelbereich von 90 Grad klein gegenüber dem gesamt möglichen Drehwinkelbereich der Spiralfeder 36 ist, innerhalb dem das Drehmoment zwangsweise linear mit steigendem Drehwinkel ansteiegt.
Als Sicherung gegen ein Bewegen des Wischers 18 unter die Parkposition P ist ein Anschlag 38 als Begrenzungsmittel vorgesehen, der einen einfachen Bolzen umfasst, der sich parallel zur Drehachse des Schneckenrades 32 erstreckt. Der Bolzen 38 kann hierbei in das Schneckenrad 32 eingegossen sein, oder einstückig mit dem Schneckenrad 32 ausgebildet sein und wirkt mit einem hier nicht gezeichneten Element am Gehäuse 34 zusammen. Natürlich kann auch eine Nute im Schneckenrad 32 vorgesehen sein, die mit einem am Gehäuse 34 befestigten Bolzen zusammenwirkt. In einer weiteren Variation kann auch dieser Bolzen einstückig mit dem Gehäuse 34 ausgebildet sein.
In ihrer Ruhelage drückt die Spiralfeder 36 die Abtriebswelle 16 bzw. das Schneckenrad 32 gegen den Anschlag 38. In dieser Position wird die Abtriebswelle 16 damit vom Anschlag 38 und nicht von der Schnecke 30 blockiert. So wirkt zwischen Schneckenrad 32 und Schnecke 30 keine Dauerlast, wodurch das Schneckenrad 32 aus unverstärktem Kunststoff wie etwa POM ausgeführt werden kann, der bei einer Dauerlast kriechen würde.
Im Betrieb, bei Bestromung des Motors 14, dreht sich die Ankerwelle 28 beispielsweise nach rechts. Da sich die Schnecke 30 der Ankerwelle 28 und das Schneckenrad 32 kämmen, drehen sich das Schneckenrad 32 und die mit dem Schneckenrad drehfest verbundene Abtriebswelle 16 beispielsweise im Uhrzeigersinn. Hierdurch wird einerseits der Wischer 18 von der Parklage oder der unteren Umkehrlage U in Richtung der oberen Umkehrlage O bewegt. Weiterhin wird aber auch die Spiralfeder 36 als Energiespeichermittel vorgespannt. Hierfür ist vom Motor 14, bzw. von dessen Ankerwelle 28, ein zusätzliches Moment aufzubringen. Hat der Wischer 18 die obere Umkehrlage O erreicht, so wird die Drehrichtung der Ankerwelle 28 umgedreht und dreht somit nach links. Dadurch wird das Schneckenrad 32 gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Der Wischer 18 bewegt sich von der oberen Umkehrlage O in Richtung der unteren Umkehrlage U, wobei die Spiralfeder 36 die in ihr gespeicherte Energie wieder abgibt. Hierbei ist es völlig unproblematisch, dass der Motor 14 bei der Aufwärtsbewegung des Wischers 18 zusätzliche Energie zur Vorspannung der Spiralfeder 36 aufbringen muss, da die hier aufgebrachte Energie wieder abgegeben wird. Dies geschieht genau dann, wenn die größte Last auf den Wischer 18 und damit die Abtriebswelle 16 wirkt, nämlich dann, wenn der Wischer 18 von der oberen Umkehrlage O zur unteren Umkehrlage U bewegt wird, da ihm hierbei die durch den Fahrtwind verursachte Strömung S entgegenwirkt.

Claims

Scheibenwischvorrichtung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebseinrichtung die zumindest eine Abtriebswelle (16) und einen Motor (14) mit einer Ankerwelle (28) zum Antreiben der Abtriebswelle (16) aufweist, wobei die Drehrichtung der Ankerwelle (28) umkehrbar ist, so dass die Abtriebswelle (16) im Betrieb eine oszillierende Bewegung vollführt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Energiespeichermittel (36) vorgesehen ist, welches bei einer Drehung der Abtriebswelle (16) in der einen Drehrichtung Energie aufnimmt und in der anderen Drehrichtung wieder abgibt.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (16) mit einem Wischerarm (20) direkt oder indirekt verbunden ist, der an seinem freien Ende ein Wischblatt (22) trägt welches im Betrieb zwischen einer unteren Umkehrlage (U) und einer oberen Umkehrlage (O) pendelt und das Energiespeichermittel (36) derart ausgebildet ist, dass die Energie bei einer Aufwärtsbewegung von der unteren Umkehrlage (U) zur oberen Umkehrlage (O) vom Energiespeichermittel (36) aufgenommen wird.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermittel (36) derart ausgebildet ist, dass bei einer Drehung der Abtriebswelle (16) zur Speicherung der Energie, dieser ein Drehmoment entgegenwirkt.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (14) drehfest mit einem Schneckenrad (32) verbunden ist, das mit einer Schnecke (30) kämmt, die insbesondere Teil einer Ankerwelle (28) des Motors (14) ist.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermittel (36) an der Abtriebswelle (16) oder am Schneckenrad (32) angreift.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energiespeichermittel (36) als Feder, insbesondere als Spiralfeder ausgebildet ist.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Begrenzungsmittel (38) vorgesehen ist, das eine Drehung der Abtriebswelle (16) unter die untere Umkehrlage (U) verhindert.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsmittel (38) eine Drehung der Abtriebswelle (16) unter eine Parklage (P) verhindert, die unterhalb der unteren Umkehrlage (U) angeordnet ist.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder vorgespannt ist.
Scheibenwischvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder einerseits am Schneckenrad (32) oder der Abtriebswelle (16), andererseits an einem das Schneckenrad (32) zumindest teilweise umschließenden Gehäuse (34) angreift.