DE19805316A1 - Kopf für Scheibenwischer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kopf für Scheibenwischer.

Zink war bislang das Material der Wahl für die meisten Wischerarm­ kopf-Anwendungsbereiche im Hinblick auf die Kostenwirksamkeit und die einfache Herstellung. Mit der Zunahme der Länge des Kopfbereiches des Armes infolge stilistischer Veränderungen des Fahrzeuges schließen die physikalischen Eigen­ schaften von Zink den Einsatz in diesen Anwendungsbereichen aus. Die Menge wird bestimmt durch das Maß des Kopfes von dem Schwenkstift bis zum Haltela­ ger. Ein längerer Kopf, der aus Zink besteht, erfüllt nicht die Härteerfordernisse infolge der Materialkriechcharakteristika. Zink kann an kurzen Köpfen (2 ½ bis 6 ½ cm) eingesetzt werden, da bei dieser Länge die Kriechcharakteristika kein Pro­ blem darstellen.

Aluminium ersetzt Zink bei Köpfen über 7 ½ cm Länge infolge der besseren Ei­ genschaften. Die gegenwärtige Produktion von Aluminiumköpfen reicht in Län­ genbereiche von 7 ½ bis mehr als 25 cm. Während Aluminium strukturell besser ist, liegen die Kosten merklich über denjenigen für Zink, während darüber hinaus Probleme entstehen einschließlich der Gießporosität und Komplikationen beim Farbauftrag.

Gegossene Kopfaufbauten, gleichgültig aus welchem Material, werden mit dem Wischerschwenkstift verbunden, bei welchem es sich üblicherweise um eine DIN-Verbindung handelt. Diese besteht aus einer konischen Ausnehmung in dem ge­ gossenen Teil, welche auf ein konisches Ende des Schwenkstiftes oder Antriebs­ stiftes paßt mit einem Gewindeendbereich, um die beiden Komponenten unter Einsatz einer Mutter miteinander zu verbinden. Der konische Bereich des An­ triebsschachtes ist in Längsrichtung gezahnt, um die strukturelle Integrität der Verbindung zu verbessern.

Angesichts dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kopf für einen Scheibenwischer zur Verfügung zu stellen, der von den Materialkriech­ charakteristika unabhängig ist und eine strukturelle Integrität bei relativ geringem Kostenaufwand gestattet.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausge­ staltungen des erfindungsgemäßen Kopfes auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Gemäß der Erfindung ist ein Kopf für einen Scheibenwischerarm vorgesehen mit einem Kopfabschnitt, der aus einem Blech hergestellt ist mit einem Querschnitt, welcher allgemein die Form eines umgekehrten Kanals besitzt, wobei der Endbe­ reich eine Ausnehmung aufweist und ein äußerer Armbereich sich von dieser Ausnehmung weg erstreckt. Ein Ring aus einem Weichstahl besitzt eine konische durchgehende Öffnung und wird innerhalb des Endbereiches mit dem dünneren Ende der konischen Ausnehmung befestigt und zwar angrenzend an und ausge­ richtet auf die Ausnehmung in dem Endbereich.

Damit stellt die Erfindung einen Wischerarmkopf zur Verfügung, der durch einen Stahlstampfvorgang hergestellt ist zum Ersatz der aus gegossenem Aluminium hergestellten bekannten Scheibenwischerarmköpfe. Während das Gießen einer langen konischen Halterung nicht schwierig ist, läßt sich die Herstellung der glei­ chen Geometrie bei einem Stampfvorgang nicht leicht erreichen. Gemäß der Er­ findung kann diese Geometrie jedoch erreicht werden durch die Herstellung eines Sekundärteiles oder Ringes (bekannt als DIN-Paßteil), wobei dieses Teil an den gestanzten Kopf angeschweißt wird. Solch ein Ring kann aus einem dickeren Material bestehen, um eine lange konische Ausnehmung einzuschließen, wobei dieser Sekundärteil auf unterschiedliche Weise hergestellt werden kann, wie etwa unter Einsatz von Schraubenmaschinen oder einem Kaltstanzverfahren. Ein wei­ cher Stahl wird für die Herstellung des Ringes eingesetzt, um es zu ermöglichen, daß die Verzahnungen des Antriebsstiftes sich in das Material des Sekundärteiles eingraben. Das weiche Material erleichtert auch das Herstellungsverfahren.

Durch den Einsatz eines gestanzten Stahlkopfes in der beschriebenen Weise las­ sen sich lange Stahlköpfe ökonomischer als Aluminiumgüsse herstellen unter Bei­ behaltung der erforderlichen strukturellen Eigenschaften. Außerdem besitzt ein gestanzter Stahlkopf merkliche Kostenvorteile gegenüber einem zu langen Kopf, der aus Zink hergestellt ist, wobei ein Material mit verbesserten Eigenschaften erforderlich ist. Ein typischer Kostenvergleich hat gezeigt daß ein gegossener Kopf durch ein gestanztes Stahlteil ersetzt werden kann für weniger als die Hälfte der Gesamtkosten bei vergleichbaren Werkzeugkosten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein gestanztes Teil mit einem als Vorsprung aufgeschweißten DIN-Adapterring, wobei zwei Aus­ nehmungen an dem Lagerende vorgesehen sind mit einer Größe zur Aufnahme einer eingepreßten Lagerung. Eine Endelementanalyse des so hergestellten Kopfaufbaus zeigt, daß die Betriebsbelastungen innerhalb akzeptabler Grenzen liegen. Von besonderer Bedeutung ist, daß der geschweißte Bereich des Ringes mit dem Stanzteil beim Einsatz unter Druck steht, so daß die Integrität der Schweißung nicht kritisch ist.

Die Erfindung läßt sich auf unterschiedlichen Wegen zur Ausführung bringen, wo­ bei eine bevorzugte Ausführungsform nachfolgend beispielhaft beschrieben wer­ den soll unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Scheibenwischerarmes mit einem gemäß der Erfindung gestanzten Kopf,

Fig. 2 eine Darstellung des Kopfes in größerem Detail und ausgerichtet auf ein gezahntes Antriebsstiftende vor der Montage, und

Fig. 3 eine Ansicht der Kopfmontage von unten.

Fig. 1 zeigt einen Wischerarm mit einem Kopf 10 (von welchem lediglich der End­ bereich gezeigt ist), der in einem typischen hin- und hergehenden Zyklus von einer Antriebswelle 12 gedreht wird (Fig. 2) und an welchem ein länglicher Halteteil 14 angelenkt ist. Ein Endbügel oder Armvorderteil 15 ist an den Halteteil 14 ange­ schlossen. Der Kopf 10 umfaßt Laschen 20 an seinem äußeren Ende, die eine Schwenkstütze für einen Schwenkstift 22 bilden, der sich durch Komplementärla­ schen 24 des Halteteils 14 hindurcherstreckt. Eine Feder 25 ist mit ihrem äußeren Ende an dem Halteteil 14 befestigt, während das innere Ende an einem Querstift 26 angreift, der in den Kopflaschen 20 gehalten wird über eine geeignete C-förmige Klammer 27.

Die beschriebene bevorzugte Ausführungsform stellt einen Wischerarmkopfab­ schnitt 40 zur Verfügung mit einem Körper, der durch ein Stahlstanzverfahren her­ gestellt und in der Lage ist, die übliche Aluminiumgußherstellung der Scheibenwi­ scherarmköpfe zu ersetzen. Um eine lange konische Ausnehmung zur Verfügung zu stellen, die vergleichbar ist mit einem Gußkopf, wird ein Sekundärteil oder Ring 30 (oft als DIN-Paßstück bezeichnet) hergestellt und (beispielsweise durch Schweißen) mit dem gestanzten Kopfabschnitt verbunden. Der Ring 30 kann aus einem dickeren Material bestehen, um eine lange konische Halterung 32 (Fig. 2) zu ermöglichen, wobei dieser Sekundärteil mittels unterschiedlicher Verfahren hergestellt werden kann, wie beispielsweise durch den Einsatz von Schraubenma­ schinen oder durch einen Kaltstanzvorgang. Ein weicher Stahl wird für die Her­ stellung des Ringes 30 eingesetzt, um zu ermöglichen, daß sich die Zähne 13 an der Antriebswelle 12 in das Material des Ringes 30 eingraben.

Bei dem bevorzugten aufgeschweißten Ring (DIN-Einsatz) 30 handelt es sich um ein kaltgestanztes weiches Material, wie etwa SAE 1006 oder 1008 Stahl. Dieses Material ermöglicht es, daß die Zähne 13 an der Welle 12 einen positiven Eingriff bilden mit der Innenfläche der konischen Ausnehmung 32. Drehmomenteingriffe bis zu 140 Nm wurden erzielt mit guten scharfen Zahnausbildungen an der Welle. Bei der Untersuchung von Wellen mit unvollständig ausgebildeten Zähnen erga­ ben die verminderten Drehmomentwerte immer noch einen akzeptablen Durch­ schnitt von 107 Nm.

Der Ring 30 mit einem konzentrisch ausgebildeten nach oben gerichteten Rand 33 wird auf die Unterseite des gestanzten Kopfes 10 aufgeschweißt mittels einer Wi­ derstandsschweißung oder einer anderen Verschweißung. Da der Ring 30 auf die Unterseite des gestanzten Elementes aufgeschweißt wird, führt das Aufdrehen der Mutter 34 dazu, daß der Kopf 10 auf der Welle 12 gehalten wird, wobei die Naht unter Druck steht, so daß sich hierdurch die Lastübertragungsfähigkeit erhöht.

Der Aufbau des gestanzten Kopfes umfaßt einen "C"-Abschnitt 40 mit einem ge­ schlossenen Ende 42. An diesem geschlossenen Ende 42 sind Voraussetzungen geschaffen zur Aufnahme des Ringes 30 einschl. einer Ausnehmung 31 in dem gestanzten Element 40, welche den Rand 33 aufnimmt. Falls erwünscht, können die Ausnehmung 31 und der Rand 33 als sich jeweils entsprechende nicht kreis­ förmige Ausgestaltungen ausgebildet sein. Der Armbereich oder das äußere Ende 43 umfaßt Laschen 20 mit Ausnehmungen 21 zur Aufnahme und Halterung der Enden einer Buchse 44, die wiederum einen Gelenkstift 22 aufnimmt. Kleine Vor­ sprünge 45 am anderen Ende 43 erstrecken sich in das Ende der Halterung 14 und begrenzen die Schwenkbewegung der Halterung relativ zum Kopf 10 unter der Spannung der Feder 25. Der Armbereich 43 kann in das geschlossene Ende 42 durch einen nach oben geformten Übergangsbereich 46 eingreifen, der dazu dient, das äußere Ende oder den Armstützbereich 43 anzuheben in einem ge­ wünschten Abstand oberhalb der Lage der Welle 12 in Übereinstimmung mit den Charakteristika und den Dimensionen einer besonderen Ausgestaltung des Wi­ scheraufbaues.

Das am besten geeignete Material für den Stanzvorgang ist Stahl vom Typ HSLA 950 oder 980, 2 mm dick, wobei es sich bei diesem Material um ein solches han­ delt, welches üblicherweise in der Automobilindustrie zum Einsatz kommt. Die spezielle Güte kann variieren mit den Festigkeitserfordernissen individueller An­ wendungen und läßt sich bestimmen über Berechnungen sowie eine Endelement­ analyse (FEA).

Die empfohlene Stanzausgestaltung für das Wellenende ist in Fig. 2 und 3 wie­ dergegeben. Die hier dargestellte Ausbildung verwendet eine "DIN 16"-Welle und ist so ausgebildet, daß sie zum Einsatzring 30 in der beschriebenen Weise paßt. Die Stärke der Antriebswelle ist so bemessen, daß sie den Bogenradius am Ende 42 aufzunehmen vermag unter Freilassung eines flachen Bereiches für die Schweißung.

Zusammenfassend wird ein Kopf für einen Scheibenwischer zur Verfügung ge­ stellt, wobei der Kopf 10 auf einer Antriebswelle 12 montiert ist. Der Kopf 10 um­ faßt einen Kopfabschnitt 40 mit kanalförmigem Querschnitt. Eine Ausnehmung 31 ist an einem Ende des Kopfabschnittes 40 ausgebildet. Ein Ring 30 ist aus einem weichen Stahl hergestellt und trägt einen Rand 33, der in die Ausnehmung 31 paßt. Der Ring 30 wird auf die Unterseite des ausgestanzten Kopfabschnittes 40 aufgeschweißt. Eine lange konische Ausnehmung 32 ist zur Aufnahme des koni­ schen Kopfbereiches 13 der Antriebswelle 12 ausgebildet.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beispielhaften Cha­ rakters handelt und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. Kopf (10) für einen Scheibenwischerarm mit einem Kopfabschnitt (40), der aus Blech hergestellt ist und im Querschnitt die Form eines umgekehrten Kanals besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfabschnitt einen Endbereich (42) mit einer Ausnehmung (31) und ei­ nem äußeren Armbereich (43) umfaßt, welcher sich von der Ausnehmung weger­ streckt, und daß ein Ring (30), der aus weichem Stahl gebildet ist und eine koni­ sche Ausnehmung (32) aufweist, am Endbereich (42) befestigt ist, wobei das klei­ nere Ende der konischen Ausnehmung (32) an die Ausnehmung (31) im Endbe­ reich angrenzt und hiermit fluchtet.

2. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (30) an den Endbereich (42) des Kopfabschnittes (40) angeschweißt ist.

3. Kopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Armbe­ reich (43) Anschlüsse zur Halterung eines Wischerblattarmes angeordnet sind.

4. Kopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am kleineren Ende der konischen Ausnehmung (32) des Ringes (30) eine Schulter (33) ausgebildet ist, die in die Ausnehmung (31) des Endbereiches ein­ greift.

5. Kopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Kopfabschnittes (40) Laschen (20) an dem vom Endbereich (42) abgewandten Teil ausgebildet sind, wobei die Laschen mit Ausnehmungen (21) versehen sind, die auf den Kopfabschnitt ausgerichtet sind und eine Einrich­ tung zur Halterung eines Wischerblattarmes (14) aufnehmen.