Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einem Scheibenwischer nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 aus.
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Aus der DE 10 11 3680 A1 ist ein gelenkfreies Wischblatt für
einen Scheibenwischer bekannt, dessen Wischleiste aus einem
elastomeren Werkstoff besteht und an ihrer Oberseite einen
Spoiler besitzt. Dieser kann unmittelbar angeformt und aus
dem gleichen Werkstoff bestehen wie die Wischleiste oder als
separates Bauteil aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt
sein. Der Spoiler kann allein oder zusammen mit
Federschienen, die in seitliche Längsnuten des Profils der Wischleiste
eingelegt sind, als Tragelement des Wischblatts dienen. An
den Enden des Wischblatts sind Endkappen aufgesetzt, deren
Leitflächen in Längsrichtung des Wischblatts verlaufen und
sich mit einem geringen Absatz an die Leitfläche des Spoilers
anschließen. Durch die Leitflächen des Spoilers und der
Endkappen presst der Fahrtwind das Wischblatt vermehrt gegen die
Fahrzeugscheibe, wenn er das Wischblatt im Wesentlichen quer
zur Längsrichtung anströmt. Die Endkappen und ein Adapter,
mit dem das Wischblatt gelenkig mit einem Wischarm verbunden
wird, halten das Wischblatt und die Federschienen zusammen.
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Die FR 2 646 801 A zeigt einen Scheibenwischer mit einem
Wischarm und einem Wischblatt aus Kunststoff. Der Wischarm
besitzt ein Hohlprofil und ist durch ein
Gasinnendruckverfahren hergestellt. Eine Ausführung zeigt ein Gelenkteil mit
einer angeformten, hohlen Wischstange, wobei der Hohlraum Teil
einer Scheibenwaschanlage ist und Spritzlöcher aufweist, die
zur Windschutzscheibe gerichtet sind. Bei einer Varianten
besitzt der Wischarm kein Gelenkteil, sondern die Wischstange
ist unmittelbar an dem Befestigungsteil angeformt. Hierbei
wird das Waschwasser durch die Antriebswelle zugeführt. Das
Hohlprofil des Wischarms verjüngt sich zum freien Ende der
Wischstange hin und das Gelenkteil und/oder die angeformte
Wischstange weisen örtlich unterschiedliche Querschnitte
und/oder Materialstärken auf. Bei der Ausführung nach Fig. 8
ist an der Wischstange ein Spoiler angeformt, der ebenfalls
ein Hohlprofil besitzt, von dem Spritzlöcher ausgehen.
Schließlich zeigt die Variante nach Fig. 11 einen einteiligen
Scheibenwischer, bei dem ein Wischblatt aus Kunststoff an dem
Wischarm angeformt ist.
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Aus der GB 2 140 287 B ist ein Scheibenwischer mit einem
Wischblatt und einem Wischarm bekannt. Das Wischblatt weist
ein mehrgliedriges Tragbügelsystem auf, das einen Hauptbügel,
zwei Zwischenbügel und zwei Krallenbügel umfasst, die
gelenkig miteinander verbunden sind. Die Zwischenbügel und die
Krallenbügel halten mit ihren Krallen eine Wischleiste an
deren Kopfleiste. Das mehrgliedrige Tragbügelsystem und zwei
seitlich in die Kopfleiste der Wischleiste eingelegte
Federschienen ermöglichen, dass sich die Wischleiste mit einem
gleichmäßigen Auflagedruck einer gebogenen Windschutzscheibe
beim Wischen anpasst. Damit das Wischblatt bei schneller
Fahrt nicht durch den Fahrtwind von der Fahrzeugscheibe
abgehoben wird, sind an dem Hauptbügel in Längsrichtung
zueinander versetzt zwei Spoiler angebracht, die die Strömung des
Fahrtwinds umlenken und so eine Kraftkomponente in Richtung
senkrecht zur Fahrzeugscheibe erzeugen. Ferner besitzt der
Wischarm ein Gelenkteil, an das sich zum Wischblatt hin eine
Wischstange mit einem rechteckigen Querschnitt anschließt.
Die Wischstange ist im Bereich des Wischblatts so verdrillt,
dass die längere Seite des Rechtecks geneigt zur
Strömungsrichtung des Fahrtwinds verläuft. Durch die Umlenkung des
Fahrtwinds an der Wischstange wird ebenfalls eine
Kraftkomponente in Richtung senkrecht zur Fahrzeugscheibe erzeugt.
Diese Kraftkomponente addiert sich zur Kraftkomponente der
Spoiler, sofern die Kraftkomponenten der Spoiler durch den
Windschatten der Wischstange nicht vermindert werden.
Vorteile der Erfindung
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Nach der Erfindung weist der Wischarm mindestens im Bereich
des Wischblatts ein Tragflächenprofil auf, dessen
Unterdruckzone dem Wischblatt zugewandt ist. Bei einem
Tragflächenprofil teilt sich die Strömung an einem Staupunkt, wobei ein
Teil an einer längeren Seite des Tragflächenprofils und ein
anderer Teil an einer kürzeren Seite des Tragflächenprofils
vorbeiströmen. Auf Grund der höheren Strömungsgeschwindigkeit
an der längeren Seite des Tragflächenprofils entsteht an
dieser Seite ein Überdruck, während an der anderen Seite ein
Unterdruck auftritt. Durch die Druckdifferenz wirkt eine Kraft
senkrecht zum Tragflächenprofil und im vorliegenden Fall in
Richtung auf die Fahrzeugscheibe. Die Kraftkomponente
unterstützt die Kraftkomponenten des Spoilers am Wischblatt. Da
sie über das Gelenk zwischen dem Wischarm und dem Wischblatt
übertragen wird, ist sie im Bereich des Adapters wirksam, in
dem die Anpresskraft des Spoilers wegen der gestörten
Strömungsverhältnisse am Adapter gering ist. Durch die
erfindungsgemäße Gestaltung wird erreicht, dass der Kontakt
zwischen dem Wischblatt und der Fahrzeugscheibe in allen
Betriebsbereichen gewährleistet ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Lage des
Wischarms relativ zum Spoiler so gewählt, dass die Strömung
des Fahrtwinds zwischen dem Spoiler und dem Wischarm die
Anpresskraft des Wischarms in Richtung auf die Fahrzeugscheibe
unterstützt. Da sich der Zwischenraum düsenförmig verengt,
wird die Strömung beschleunigt, so dass die Unterdruckzone am
Wischarm, die dem Wischblatt zugewandt ist, verstärkt wird.
Gleichzeitig erhöht sich der Staudruck auf der Anströmseite
des Spoilers. Durch die Einflüsse verbessern die Anpresskraft
des Wischblatts und des Wischarms, so dass relativ schmale
Elemente genügen, die die Sicht des Fahrers nur minimal
beeinträchtigen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung kann die Wirkung noch durch eine Abreißkante erhöht
werden, die in Strömungsrichtung am Ende des Tragflächenprofils
vorgesehen ist. Sie wird in der Flugzeugtechnik als "Gurney
Flap" bezeichnet.
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Der Wischarm bzw. seine Wischstange können vorzugsweise aus
Kunststoff hergestellt und selbst als Tragflächenprofil
ausgebildet sein. Es kann aber auch zweckmäßig sein, ein
separates, gespritztes oder extrudiertes Profil herzustellen und
dieses auf den Wischarm bzw. seine Wischstange zu schieben
oder zu klipsen.
Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden
Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und
die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.
Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln
betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen
zusammenfassen.
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Scheibenwischers
mit einem Wischarm und einem Wischblatt,
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Fig. 2 einen Schnitt durch ein Wischblatt und einen Wischarm
im Fahrtwind entsprechend der Linie II-II,
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Fig. 3 eine Variante entsprechend Fig. 2,
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Fig. 4 ein Diagramm der Anpresskraft in Abhängigkeit von
einem Anstellwinkel des Wischarms und
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Fig. 5 ein Diagramm entsprechend Fig. 4 mit einem anderen
Abstand zwischen dem Wischarm und dem Spoiler.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Ein Scheibenwischer 10 umfasst einen Wischarm 12, an dem über
einen Adapter 16 ein Wischblatt 14 angelenkt ist. Das
Wischblatt 14 gleitet mit einer Wischlippe 42 über eine
Fahrzeugscheibe 44. Es besitzt als Tragelement Federschienen 40, die
entweder seitlich in der Wischlippe 42 in das Gummiprofil
eingelassen (Fig. 2) oder als Einzelelement zentral im
Gummiprofil eingebettet sind (Fig. 3). Die Federschienen 40 werden
durch den Adapter 16 und Endkappen 18 am Gummiprofil fixiert.
An der der Wischlippe 42 oder der Fahrzeugscheibe 44
abgewandten Seite weist das Wischblatt 14 einen Spoiler 34 auf.
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Der Wischarm 12 verläuft in einem geringen Abstand oberhalb
des Spoilers 34 und ist als Tragflächenprofil gestaltet, das
in der Anströmung des Fahrtwinds 20 vorne einen Staupunkt 22
hat, an dem sich die Strömung teilt und danach an einer
Oberseite 24 bzw. Unterseite 28 des Wischarms 12 vorbeiströmt. Da
die der Fahrzeugscheibe 44 bzw. dem Spoiler 34 zugewandte
Unterseite 28 länger ist als die Oberseite 24, bilden sich auf
Grund der Strömungsverhältnisse an der Oberseite 24 eine
Überdruckzone 26 und an der Unterseite 28 eine Unterdruckzone
30 aus. Die Druckdifferenz, die auf den Wischarm 12 wirkt,
erzeugt eine Kraftkomponente, die über den Adapter 16 auf das
Wischblatt 14 übertragen wird und das Wischblatt 14 in diesen
kritischen Bereich in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des
Fahrtwinds 20 gegen die Fahrzeugscheibe 44 drückt, so dass
die Wischlippe 42 unter allen Betriebsbedingungen an der
Fahrzeugscheibe 44 anliegt.
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Der Fahrtwind 20 wird ferner an einer Anströmseite 36 des
Spoilers 34 von der Fahrzeugscheibe 44 weg umgelenkt und
erzeugt an der Anströmseite 36 eine Überdruckzone 38, die das
Wischblatt 14 mit seiner Wischlippe 42 über die gesamte Länge
gegen die Fahrzeugscheibe 44 drückt. Da sich der Zwischenraum
zwischen dem Spoiler 34 und dem Tragflächenprofil des
Wischarms 12 in Strömungsrichtung düsenförmig verengt, wird die
Strömung des Fahrtwinds 20 beschleunigt, wodurch einerseits
der Unterdruck an der Unterseite 28 des Wischarms 12 und
andererseits der Überdruck auf der Anströmseite 36 des Spoilers
34 verstärkt werden, so dass die einzelnen Effekte des
Spoilers 34 und des Wischarms 12 synergetisch zusammenwirken. Um
die Wirkung des Fahrtwinds 20 auf den Wischarm 12 zu
verstärken, besitzt dieser in Strömungsrichtung an seinem hinteren
Ende eine Abreißkante 32.
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Die Größe der vom Fahrtwind 20 erzeugten Anpresskraft hängt
von seiner Geschwindigkeit sowie von einem Anstellwinkel α
und einem Abstand 50 zwischen einem Staupunkt 22 am Wischarm
12 und einem Staupunkt 48 am Wischblatt 14 ab (Fig. 3). In
Fig. 4 ist für einen Abstand 50 von 27,8 mm die Anpresskraft
52 pro Länge des Tragflächenprofils des Wischarms 12 und die
Anpresskraft 54 pro Länge des Spoilers 34 für Anstellwinkel
α = 16,9°, 17,9° und 18,9° in einem Diagramm dargestellt,
während Fig. 5 die gleichen Parameter für einen Abstand 50 von
25,8 mm zeigt. Daraus ergibt sich, dass durch die
erfindungsgemäße Gestaltung und Anordnung des Wischarms 12 relativ zum
Spoiler 34 die Anpresskraft deutlich erhöht werden kann.
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Fig. 2 zeigt einen Wischarm 12 mit einem Vollflächenprofil
aus Kunststoff, das in üblichen Fertigungsverfahren
hergestellt werden kann. Anstelle des Vollflächenprofils kann auch
ein Hohlprofil verwendet werden. Bei der Ausführung nach
Fig. 3 ist eine übliche Wischstange 46 eines Wischarms 12 von
einem Tragflächenprofil aus Kunststoff umgeben. Dieses kann
auf die Wischstange 46 aufgespritzt oder als separates
Bauteil in einem Spritzverfahren oder Extrudierverfahren
hergestellt werden. Das separate Bauteil kann dann auf die
Wischstange 46 aufgeschoben oder aufgeklipst werden.
Bezugszeichen
10 Scheibenwischer
12 Wischarm
14 Wischblatt
16 Adapter
18 Endkappe
20 Fahrtwind
22 Staupunkt
24 Oberseite
26 Überdruckzone
28 Unterseite
30 Unterdruckzone
32 Abreißkante
34 Spoiler
36 Anströmseite
38 Überdruckzone
40 Federschiene
42 Wischlippe
44 Fahrzeugscheibe
46 Wischstange
48 Staupunkt
50 Abstand
52 Anpresskraft am Wischblatt
54 Anpresskraft am Wischarm
α Anstellwinkel