DE19649230A1

DE19649230A1 - Wischarm mit winkelabhängiger Anpreßkraft für eine Fahrzeugscheibenwischervorrichtung

Info

Publication number: DE19649230A1
Application number: DE19649230A
Authority: DE
Inventors: Bruno Egner-Walter
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-04
Also published as: WO1998023471A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wischarm mit wischwin kelabhängiger Anpreßkraft für eine Fahrzeugscheibenwischer Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist allgemein bekannt, daß viele Fahrzeugmodelle mit Fahrzeugscheiben ausgestattet sind, die eine auswärts ge richtete Wölbung aufweisen. Beim Betrieb von auf derartige Fahrzeugscheiben einwirkenden Wischervorrichtungen ist fest zustellen, daß durch die Scheibenwölbung insbesondere der fahrerseitig angeordnete Wischarm ausgehend von der Parkpo sition bzw. der inneren Umkehrposition angehoben und in der äußeren Umkehrposition wieder gesenkt wird. Diese Schwenkbe wegung übt einen Einfluß auf die Anpreßkraft des Wischarmes aus. Bisher ging das Bestreben jedoch dahin, die Anpreßkraft über den gesamten Wischwinkel, d. h. über das gesamte Wisch feld möglichst konstant zu halten. Deshalb werden bisher auch überwiegend solche Wischarme eingesetzt, bei denen die Zugfeder zur Erzeugung der Anpreßkraft am Befestigungsteil an einem Einhängepunkt eingehängt ist, der hinter der Schwenkachse des Gelenkteiles und unterhalb dieser Schwenk achse angeordnet ist. Die Verschwenkung des Gelenkteiles hat deshalb nur relativ geringfügige Längenänderungen der vor gespannten Zugfeder und Lageänderungen der Wirkungslinie der Zugfeder, welche durch die beiden Einhängepunkte der Zugfe der verläuft, gegenüber der Neutrallinie des Gelenkteiles, welche durch die Schwenkachse des Gelenkteiles und durch den Einhängepunkt der Zugfeder am Gelenkteil verläuft, zur Fol ge. Deshalb sind die durch die Schwenkbewegung des Gelenk teiles verursachten Änderungen der Federkraft und des die Anpreßkraft erzeugenden Momentes als geringfügig zu bewer ten.

Ein weiterer wesentlicher Grund für die Anordnung des Ein hängepunktes am Befestigungsteil hinter der Schwenkachse des Gelenkteiles besteht darin, daß dadurch eine stabile Ab klappstellung des Wischarmes von der Fahrzeugscheibe er reichbar ist. Beim Hochklappen des Wischarmes von der Fahr zeugscheibe überquert die Wirkungslinie der Feder die Neu trallinie des Wischarmes und zieht das Gelenkteil in die der Fahrzeugscheibe entgegengesetzten Richtung, bis es an einem dafür bestimmten Anschlag am Befestigungsteil anschlägt.

Es ist auch bekannt, daß bei höheren Fahrgeschwindigkeiten, insbesondere der fahrerseitige Wischarm aufgrund seiner An ordnung in bezug auf die Hauptströmungsrichtung des anströ menden Fahrtwindes dazu neigt, von der Fahrzeugscheibe ab zuheben, wodurch eine wesentliche Verschlechterung der Wischqualität eintritt. Um dieser nachteiligen Erscheinung zu begegnen, wurden Vielfältige Anstrengungen unternommen, um die Anpreßkraft, insbesondere des fahrerseitigen Wischar mes, zu erhöhen. Eine generelle Erhöhung der Anpreßkraft ist aber wiederum nachteilig wegen einer übermäßig starken Abla geverformung des Wischgummis beim Stillstand der Scheibenwi schervorrichtung und wegen einer verstärkten Geräuschbildung beim Umschlagen der Wischlippe in den Umkehrpositionen beim Wischerbetrieb.

Ein bekannter Kompromiß besteht darin, die Anpreßkraft wi schwinkelabhängig zu regulieren, das heißt, im mittleren Bereich des Wischfeldes, welches für die Fahrsicherheit maß geblich ist, einen erhöhten Anpreßdruck aufzubringen als in der Parkposition bzw. inneren Umkehrposition und in der äu ßeren Umkehrposition. Zur Realisierung dieses Kompromisses sind Scheibenwischervorrichtungen bekannt, bei denen ein komplizierter Verstellmechanismus auf die Anpreßfeder ein wirkt, der durch eine separate Antriebseinrichtung oder durch das Abfahren der Steuerkurve einer Kulisse mit einem am Wischarm gelagerten Verstellhebel beim Betrieb des Schei benwischers betätigt wird.

Ohne bezug auf eine beabsichtigte wischwinkelabhängige Ände rung der Anpreßkraft sind auch Wischarme bekannt, bei denen der am Befestigungsteil vorgesehene Einhängepunkt für die Anpreßfeder vor der Schwenkachse des Befestigungsteiles an geordnet ist (beispielsweise DE 39 10 404 C1). Diese Anord nung des Federeinhängepunktes am Befestigungsteil vor der Schwenkachse des Gelenkteiles ist aber in den bekannten Fäl len deshalb gewählt worden, um eine geringe Bauhöhe des Wi scharmes bzw. des Gelenkteiles und Befestigungsteiles zu er möglichen. In dem zitierten Dokument DE 39 10 404 C1 ist diese Anordnung des Federeinhängepunktes lediglich aus der Zeichnung ersichtlich, im Dokument selbst ist diese Anord nung weder konkret beschrieben noch sind Gründe für diese gewählte Anordnung angegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wischarm der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß mit einfachen Mit teln seine Anpreßkraft in bezug auf den Wischwinkel optimal angepaßt ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Wischarm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß der Einhängepunkt für die Zugfeder am Befesti gungsteil nun in einem Abstand vor der Schwenkachse des Ge lenkteiles und dabei auch noch unterhalb dieser Schwenkachse angeordnet ist, wird durch die beim Betrieb der Scheibenwi schervorrichtung von der Scheibenwölbung verursachte Schwenkbewegung des Gelenkteiles gegenüber dem Befestigungs teil zielgerichtet eine wesentlich größere Veränderung der Anpreßkraft über den Wischwinkel erreicht. Und zwar kommt die zumeist vorhandene Art der Scheibenwölbung dem ange strebten Kompromiß der Änderung der Anpreßkraft über den Wischwinkel entgegen, wobei der Anpreßdruck in dem für die Fahrsicherheit ausschlaggebenden mittleren Bereich des Wischfeldes größer sein soll als in den Umkehrpositionen des Wischarmes bzw. in seiner Parkposition.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des besagten Federein hängepunktes tritt gegenüber der herkömmlichen Anordnung hinter der Schwenkachse des Gelenkteiles bei gleicher Ände rung des Schwenkwinkels des Gelenkteiles eine wesentlich größere Längenänderung der Zugfeder ein, wodurch die Zug kraft dieser Zugfeder zwischen den beiden Endpunkten der Schwenkbewegung des Gelenkteiles eine wesentlich größere Änderung erfährt als bei einem herkömmlichen Wischarm. Au ßerdem verändert sich der Abstand der Wirkungslinie der Zug feder von der Schwenkachse des Gelenkteiles wesentlich stär ker, so daß auch die Längenänderung der wirksamen Hebelarme und damit die erreichbare Änderung der die Anpreßkraft er zeugenden Momente wesentlich stärker ausfällt als bei einem herkömmlichen Wischarm mit Federeinhängepunkt hinter der Schwenkachse des Gelenkteiles.

In vorteilhafter Weise ist also in einem mittleren Wischwin kelbereich des Wischarmes, d. h. im mittleren Bereich des Wischfeldes, die Anpreßkraft deutlich größer als bei einem herkömmlichen Wischarm und außerdem deutlich größer als in seiner Parkposition bzw. inneren Umkehrposition und der äu ßeren Umkehrposition des Wischarmes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter ansprüchen entnehmbar.

Eine Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 sieht vor, daß der Schwenkwinkel des Gelenkteiles in der äußeren Umkehrposition des Wischarmes in bezug auf den an genommenen Grundwert von 0 Grad in der Parkposition bzw. in der inneren Umkehrposition auch einen negativen Wert anneh men kann. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die Wöl bung der Fahrzeugscheibe an den äußeren Rändern sehr stark ist und im Wischerbetrieb der, insbesondere fahrerseitige, Wischarm bis in den stark gewölbten Randbereich bewegt wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 sieht vor, daß in bezug auf den in der Parkposition bzw. inneren Um kehrposition angenommene Grundwert der Schwenkwinkel des Gelenkteiles im mittleren Bereich des Wischfeldes einen ma ximalen Wert annimmt, der 3-10 Grad beträgt. In diesem Bereich liegt nach derzeitigen Erkenntnissen die günstigste Abstimmung der wischwinkelabhängigen Anpreßkraft des Wi scharmes vor.

Bevorzugt wird eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 4, wobei der am Befestigungsteil des Wischar mes vorgesehene Einhängepunkt der Zugfeder ca. 3,5 cm vor der Schwenkachse des Gelenkteiles und dabei ca. 1 cm unter halb dieser Schwenkachse angeordnet ist.

Da bei einer erfindungsgemäßen Anordnung des am Be festigungsteil vorgesehenen Einhängepunktes für die Zugfeder beim Hochklappen des Wischarmes die Wirkungslinie der Zugfe der nicht die Neutrallinie des Wischarmes überschreiten kann, ist auch keine stabile Abklappstellung des Wischarmes an der Fahrzeugscheibe möglich. Deshalb sieht eine vorteil hafte Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 vor, daß der Wischarm Mittel für eine zeitweise Arretierung des Wischarmes in ei ner von der Fahrzeugscheibe hochgeklappten Stellung auf weist. Vorzugsweise werden diese Mittel von einem am Befe stigungsteil angebrachten mechanischen Riegel gebildet, wel cher mit dem Gelenkteil in Eingriff gebracht wird und dieses in der entsprechenden Abklappstellung arretiert.

Anhand der Zeichnung wird nachfolgend die Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise geschnittener Darstellung einen auf einer Wischerwelle drehfest befestigten Wischarm und

Fig. 2 einen Verriegelungsmechanismus zur Arretierung des Wischarmes in einer Abklappstellung.

In Fig. 1 ist ein Wischarm 10 nicht vollständig, sondern nur mit den für die Erfindung wesentlichen Teilen dargestellt. Der Wischarm 10 ist mit einem Befestigungsteil 11 in bekann ter Weise drehfest auf einer pendelnd antreibbaren Wischer welle 12 befestigt. Weiterhin gehört zu dem Wischarm 10 ein Gelenkteil 13, das in bekannter Weise um die Schwenkachse 14 auf die zu wischende Fahrzeugscheibe zu bzw. von der Fahr zeugscheibe weg schwenkbar mit dem Befestigungsteil 11 ver bunden ist. Das Gelenkteil 13 besitzt im wesentlichen einen kanalartigen, in Richtung auf die Fahrzeugscheibe offenen Querschnitt, in den der vordere Teil des Befestigungsteiles 11 hineinragt. Innerhalb des Gelenkteiles 13 ist weiterhin eine Zugfeder 15 zu erkennen, welche die Anpreßkraft er zeugt, mit der das Wischblatt gegen die zu wischende Fahr zeugscheibe gedrückt wird. Im Einhängepunkt P₁ ist die Zugfe der 15 am Gelenkteil 13 eingehängt. Im vorliegenden Fall befindet sich der Einhängepunkt P₁ jedoch am Ende einer zum Wischarm 10 gehörenden Wischstange 16, die fest mit dem Ge lenkteil 13 verbunden ist und in den kanalartigen Quer schnitt des Gelenkteiles 13 hineinragt.

Der zweite Einhängepunkt P₂ für die Zugfeder 15 ist am Be festigungsteil 1 Vorgesehen. Er kann in bekannter Weise von einem Federeinhängestift gebildet sein, der in entsprechende Bohrungen im Befestigungsteil 11 eingepreßt ist. Der Ein hängepunkt P₂ ist in einem Abstand A vor der Schwenkachse 14 und dabei in einem Abstand a unterhalb der Schwenkachse 14 angeordnet. Die Definition vor der Schwenkachse 14 bedeutet im Zusammenhang mit der Erfindung, daß sich dieser Einhänge punkt P₂ zwischen der Schwenkachse 14 und dem freien Ende des Wischarmes 10, an welchem das Wischblatt angebracht ist, befindet. Die Bezeichnung unterhalb der Schwenkachse 14 be deutet, daß sich der Einhängepunkt P₂ in einem Bereich zwi schen der Schwenkachse 14 und der zu wischenden Fahrzeug scheibe befindet. Jedenfalls soll im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel der Abstand A ca. 3,5 cm betragen, und der Abstand a soll ca. 1 cm betragen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Wischarm 10 in derjenigen Stellung, welche er in der Parkposition bzw. in der inneren Umkehrposition ein nimmt. Die Zugfeder 15 ist mit Vorspannung eingehängt, wobei eine Federkraft F₁ von 284 N gewählt wurde. Die Länge l₁ der eingehängten Zugfeder, welche dem Abstand zwischen den Ein hängepunkten P₁ und P₂ entspricht, beträgt 70 mm. Weiterhin wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegan gen, daß das Gelenkteil 13 beim Wischerbetrieb durch die Wölbung der Fahrzeugscheibe mit einem Schwenkwinkel α von 7 Grad um seine Schwenkachse 14 verschwenkt wird. Das bedeu tet, daß der Schwenkwinkel α, welcher in der in Fig. 1 dar gestellten Position des Wischarmes einen Grundwert von 0 Grad einnimmt, auf einen maximalen Wert von 7 Grad anwächst, welcher im mittleren Bereich des Wischfeldes erreicht wird. Zur äußeren Umkehrposition hin fällt der Schwenkwinkel α wieder auf einen niedrigeren Wert ab, der demjenigen in der Parkposition zumindest nahekommt. Als Bezugslinie für den Schwenkwinkel α wird dabei die Neutrallinie N bzw. N' des Wischarmes 10 benutzt, welche durch die Schwenkachse 14 und den Einhängepunkt P₁ Verläuft. In Fig. 1 ist aus Übersichts gründen das Gelenkteil 13 in seiner maximalen Schwenkposi tion nicht dargestellt. Die mit N' dargestellte Wirkungs linie soll jedoch die maximale Schwenkposition des Gelenk teiles 13 andeuten. Außerdem ist in Fig. 1 die beim Ver schwenken des Gelenkteiles 13 eintretende Positionsverände rung des Einhängepunktes P₁ zu P₁' und umgekehrt angegeben. Mit dieser Positionsveränderung ist ein Verschwenken der Wirkungslinie W der Zugfeder 15 um den fixen Einhängepunkt P₂ in die Position W' Verbunden. Da beim Verschwenken des Ge lenkteiles 13 die Neutrallinie N bzw. N' um die Schwenkachse 14, dahingegen die Wirkungslinie W bzw. W' der Zugfeder 15 um den vor und unterhalb der Schwenkachse 14 angeordneten Einhängepunkt P₂ verschwenkt wird, wird die Zugfeder 15 in der Stellung ihrer Wirkungslinie W' auf eine Länge l₂ ausge dehnt, welche dem Abstand zwischen dem Einhängepunkt in der Stellung P₁' und dem Einhängepunkt P₂ entspricht. Durch diese Längenänderung der vorgespannten Zugfeder 15 wird die Zug kraft F₁ in die wesentlich größere Zugkraft F₂ der Zugfeder 15 beim maximalen Schwenkwinkel α von 7 Grad überführt.

Wenn man davon ausgeht, daß die Federkonstante der verwende ten Zugfeder 15 C = 32,3 N/mm beträgt, so ergibt sich bei einer Längenänderung Δl = 2,5 mm der Zugfeder 15 eine Ände rung der Zugkraft ΔF = 81 N der Zugfeder 15. Da in der Park position die Zugkraft F₁ = 284 N gewählt wurde, beträgt die Zugkraft F₂ bei einem maximalen Schwenkwinkel α von α = 7° nunmehr F₂ = 365 N. Diese Werte berechnen sich wie folgt:

ΔF = Δl.C = 2,5 mm.32,3 N/mm

ΔF = 81 N

F₂ = F₁ + ΔF = 284 N + 81 N

F₂ = 365 N.

Bei einer Änderung des Schwenkwinkels α zwischen dem Grund wert α = 0° und dem maximalen Wert α = 7° ändert sich der Abstand h₁ der Wirkungslinie W von der Schwenkachse 14 von h₁ = 13 mm in den Abstand h₂ zwischen der Wirkungslinie W' und der Schwenkachse 14 von h₂ = 19 mm. Dadurch ändert sich das die Anpreßkraft erzeugende Moment M₁ für die Parkposition bzw. die innere Umkehrposition in das bedeutend größere Mo ment M₂ für den mittleren Bereich des Wischfeldes bzw. für den maximalen Schwenkwinkel α = 7° wie folgt:

M₁ = F₁.h₁ = 284 N.13 mm

M₂ = 3 692 Nmm

M₂ = F₂.h₂ = 365 N.19 mm

M₂ = 6 935 Nmm.

Diese beispielhafte Rechnung zeigt, daß das die Anpreßkraft erzeugende Moment M₂ beinahe doppelt so groß ist wie das Mo ment M₁.

Durch das Ausführungsbeispiel wird also deutlich, daß die Von der Fachwelt angestrebte Kompromißlösung hinsichtlich einer wischwinkelabhängigen Anpreßkraft des Wischarmes gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine äußerst einfache Kon struktion ohne zusätzliche Bauteile und ohne zusätzlichen Antrieb, also ohne zusätzliche Kosten erreichbar ist. Wegen dieser einfachen Konstruktion unter Verzicht auf zusätzliche Bauteile oder Antriebe kann kein zusätzlicher Verschleiß eintreten und die Wischervorrichtung wird dadurch weniger störanfällig. Trotzdem erfüllt eine Wischervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Wischarm die angestrebten Bedingun gen einer höheren Anpreßkraft im mittleren Bereich des Wischfeldes und einer geringeren Anpreßkraft in der Parkpo sition bzw. in den Umkehrpositionen, wodurch einerseits kei ne erhöhte Ablageverformung des Wischgummis in der Parkposi tion auftritt und andererseits durch ein leichteres Umschla gen der Wischlippe in den Umkehrpositionen weniger Umschlag geräusche erzeugt werden.

In Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf einen Wischarm dar gestellt. Wesentlich an diesem Ausführungsbeispiel ist ein mechanischer Riegel 17, der in Richtung des Doppelpfeiles, d. h. quer zu dem Wischarm verstellbar ist. Dieser Riegel 17 ist am Befestigungsteil 11 gehalten und ist dazu bestimmt, den Wischarm in einer von der Fahrzeugscheibe hochgeklappten Stellung zu arretieren, damit verschiedene Handhabungen, beispielsweise ein Wechsel des Wischblattes oder eine manu elle Reinigung der Fahrzeugscheibe, durchführbar sind. In Fig. 2 ist zu sehen, daß der herausgezogene Riegel 17 mit dem Gelenkteil 13 zusammenwirkt, welches um die Schwenkachse 14 nach oben geschwenkt ist, und das Gelenkteil 13 in der Abklappstellung arretiert. Wenn der Riegel 17 in bezug auf Fig. 2 nach unten geschoben wird, wird das Gelenkteil 13 wieder freigegeben, so daß der Wischarm seine normale Funk tion ausüben kann. Ein zusätzlicher Vorteil der Möglichkeit zur manuellen Arretierung des Wischarmes in einer Abklapp stellung ergibt sich im Winter. Um das Anfrieren der Wisch blätter an der Fahrzeugscheibe zu vermeiden, kann bei abge stelltem Fahrzeug der Wischarm in der Abklappstellung arre tiert werden. Es wird noch darauf hingewiesen, daß der Fede reinhängepunkt P₂ von einem Federeinhängestift 18 gebildet wird, der an dem Befestigungsteil 11 gehalten ist. Das ha kenförmig gebogene Ende der Zugfeder 15 ist in diesen Fede reinhängestift 18 eingehängt.

Bezugszeichenliste

10

Wischarm

11

Befestigungsteil

12

Wischerwelle

13

Gelenkteil

14

Schwenkachse

15

Zugfeder

16

Wischstange

17

Riegel

18

Federeinhängestift
A Abstand
F₁

Federkraft
F₂

Federkraft
M₁

Moment
M₂

Moment
N Neutrallinie
N' Neutrallinie
P₁

Einhängepunkt
P₁

' Einhängepunkt
P₂

Einhängepunkt
W Wirkungslinie
W' Wirkungslinie
a Abstand
h₁

Abstand
h₂

Abstand
l₁

Länge
l₂

Länge
α Schwenkwinkel

Claims

1. Wischarm mit wischwinkelabhängiger Anpreßkraft für eine Fahrzeugscheibenwischervorrichtung, wobei der Wischarm (10) drehfest auf einer pendelnd antreibbaren Wischer welle (12) befestigt ist und an seinem freien Ende mit einem Wischblatt verbunden ist, welches durch eine ei nerseits am Gelenkteil (13) und andererseits am Befesti gungsteil (11) eingehängte Zugfeder (15) gegen die Fahr zeugscheibe gedrückt wird und bei Wischerbetrieb von einer Parkposition bzw. inneren Umkehrposition zu einer äußeren Umkehrposition und zurück über ein Wischfeld auf der Fahrzeugscheibe bewegt wird, wobei wiederum durch die nach auswärts gerichtete Wölbung der Fahrzeugscheibe das Gelenkteil (13) um seine mit dem Befestigungsteil (11) gebildete Schwenkachse (14) verschwenkt wird und der Schwenkwinkel (α) ausgehend von einem angenommenen Grundwert von 0 Grad in der Parkposition bzw. inneren Umkehrposition auf einen dem mittleren Bereich des Wischfeldes zugeordneten Maximalwert ansteigt und zur äußeren Umkehrposition hin wieder abnimmt, dadurch ge kennzeichnet, daß der am Befestigungsteil (11) vorgese hene Einhängepunkt (P₂) für die Zugfeder (15) in einem Abstand (A) vor der Schwenkachse (14) des Gelenkteiles (13) und dabei in einem Abstand (a) unterhalb der Schwenkachse (14) angeordnet ist.

2. Wischarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel (α) des Gelenkteiles (13) in der äuße ren Umkehrposition des Wischarmes (10) in bezug auf den Grundwert von 0 Grad einen negativen Wert annehmen kann.

3. Wischarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der maximale Schwenkwinkel (α) des Gelenkteiles (13) im mittleren Bereich des Wisch feldes in bezug auf den Grundwert 3-10 Grad beträgt.

4. Wischarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Abstände (A) bzw. (a) des Einhängepunktes (P₂) von der Schwenkachse (14) des Ge lenkteiles (13) ca. 3,5 cm bzw. ca. 1 cm betragen.

5. Wischarm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Wischarm (10) Mittel zur zeitweisen Arretierung in einer von der Fahrzeugscheibe hochgeklappten Stellung aufweist, vorzugsweise einen am Befestigungsteil (11) angebrachten mechanischen Riegel (17).