DE19858242A1 - Scheibenwischanlage - Google Patents

Abstract

Bei einer Scheibenwischanlage ist am Wischarm (1) im Abstand (a) von dessen Drehachse (5) eine Antriebsstange (11) angelenkt, die beispielsweise von einem Linearmotor (14) quer zum Wischarm (1) hin- und herbewegt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenwischanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den heutigen Kraftwagen werden Wischanlagen in verschiedenen Anordnungen verbaut. Bei PKW ist ein deutlicher Trend zu Vans einhergehend mit sehr großen Frontscheiben zu erkennen. Für diese Scheiben eignet sich eine Schmetterlingsan­ ordnung (Gegenlaufanlage) zur Erfüllung der Sichtgesetze besonders. Dabei wird im allgemeinen ein Elektroumlaufmotor auf einer Konsole verwendet, der mit einer Motorkurbel über je eine Koppelstange eine Kurbel an der auf der Konsole gelager­ ten Welle des einen bzw. anderen Wischarms antreibt. Die Auslegung der Kinematik stellt bei der Gegenlaufanlage in Verbindung mit einem solchen Kurbelbetrieb eine schwierige und kompromißbehaftete Aufgabe dar. Neben einer Kollisionsfreiheit der Wischarme und einem harmonischen Bewegungsablauf bedeutet der Wunsch nach einer erweiterten Parkposition, in der die Wischarme aus dem Blickfeld des Fahrers herausgefahren sind, eine weitere Erschwernis.

Ferner ist es bekannt, bei Schmetterlingsanlagen jeden Wischarm durch einen re­ versierenden Motor anzutreiben. Trotz Entfall der großen schweren Wischerkonsole führen diese Anlagen aufgrund des hohen Gewichts der beiden Motoren zu einer deutlichen Gewichtszunahme. Zudem müssen die Motoren auch für Betriebszu­ stände ausgelegt sein, beispielsweise die Abwärtsbewegung des Wischarmes bei hoher Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die einen besonders hohen Kraftbedarf er­ fordern. Dies gilt insbesondere, wenn in allen Betriebszuständen eine harmonische, gleich schnelle Auf- und Abbewegung des Wischarmes erfolgen soll. Zudem besteht ein Trend, den Wischermotor in Abhängigkeit von den verschiedensten Betriebszu­ ständen, beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und anderen Kenngrößen elektronisch anzusteuern ("wipe by wire"). Der damit verbundene hohe Kraftbedarf erfordert besonders große schwere Motoren. Falls keine reversierenden Motoren verwendet werden, erfordert zudem die erweiterte Parkposition einen ho­ hen mechanischen Aufwand durch Kreuzgelenke, Jojo-Gelenke und dergleichen. Zudem sind meist auch für die reversierenden Motoren Kurbeltriebe mit Gestänge und Lagerstellen erforderlich, die zu Spiel- und Toleranzproblemen führen.

Ferner wird nach dem Stand der Technik die Wischbewegung über ein Drehmoment in die Wischarmachse eingeleitet. Damit wird ein hohes Moment von der Wisch­ armachse auf den Wischarm übertragen, was eine aufwendige Kerbkonusverbin­ dung zwischen Wischarmachse und Wischarm erfordert. Zudem entstehen insbe­ sondere in den Umkehrpunkten des Kurbeltriebs durch die ungünstigen Hebelver­ hältnisse hohe Kräfte in den Getriebebestandteilen. Dies bedingt entsprechend aus­ gelegte und damit schwere Getriebegestänge, Kurbeln, Lager und Konsolen sowie ggf. Versteifungsmaßnahmen an der Karosserie. Weiterhin haben die heutigen Kur­ belgetriebe aufgrund ihrer höheren Positioniergenauigkeit und eines harmonischen Bewegungsverlaufs ihre Strecklage in der Parkposition, wo der Kurbelbetrieb sein maximal abzugebendes Moment hat. Im Wischbetrieb fallen darüber hinaus die Be­ triebspunkte mit dem höchsten Kraftbedarf, beispielsweise bei Hochgeschwindigkeit des Fahrzeugs und Stellung der Wischarme im mittleren bis oberen Bereich der Frontscheibe, bei den bekannten Scheibenwischanlagen mit den schlechteren Ge­ triebeverhältnissen zusammen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten, leichten Antrieb für eine Scheibenwischanlage mit großen Wischfeld bereitzustellen, der neben einer tiefen Parkposition eine harmonische Auf- und Abbewegung der Wischarme ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten Scheiben­ wischanlage erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Scheibenwischanlage wiedergegeben.

Im Gegensatz zu den bekannten Scheibenwischanlagen, bei denen ein Moment in die Wischarmachse eingeleitet wird, wird erfindungsgemäß in den drehbar gelager­ ten Wischarm über eine Schub- oder Antriebsstange, z. B. durch einen Linearan­ trieb, eine Querkraft in den Wischarm eingeleitet. Der Linearantrieb kann ein von einem Elektromotor angetriebenes Schraubengetriebe sein, an deren Mutter die Antriebsstange befestigt ist.

Insbesondere kann der Motor als elektrischer Linearmotor ausgebildet sein, der eine Magnetisierungseinrichtung als Ständer oder Primärteil und ein Sekundärteil aus einem elektrisch und magnetisch gut leitenden Material als Läufer aufweist, an dem die Antriebsstange befestigt ist oder der die Antriebsstange bildet. Ein solcher Line­ armotor ist praktisch weder reibungs- noch spielbehaftet.

Vorzugsweise ist der Wischarm in die Parkposition belastet, insbesondere federbe­ lastet. Dadurch wird ein Energiespeicher gebildet, der bei Betrieb der Wischanlage überschüssige Kräfte speichert und der Wischanlage bei erhöhtem Kraftbedarf wie­ der zuführt.

So ist beispielsweise nach dem Austritt aus dem Windlauf, insbesondere bei Hoch­ geschwindigkeit des Fahrzeugs, also hoher Windlast, die Kraft, die der Motor in den Wischarm einleitet, gering und unter Umständen sogar negativ. Durch Speichern dieser überschüssigen Motorkraft, z. B. in einer Feder, kann diese Energie dem Wischarm bei seiner Abwärtsbewegung, bei der im allgemeinen die höchste Kraft erforderlich ist, wieder zugeführt, also die Abwärtsbewegung des Wischarms durch die Feder unterstützt werden.

Bei einem Linearmotor ist allerdings auch eine Stromzufuhr in Abhängigkeit von der Wischarmstellung und dem Betriebszustand denkbar. Da ein Linearmotor keine Selbsthemmung besitzt, kann bei einem Linearmotor die Feder auch dazu dienen, den Wischarm in der Parkposition zu halten.

Die Feder kann eine Spiralfeder sein, die von der Antriebsstange durchsetzt wird und sich einerseits an der Karosserie bzw. dem Ständer des Linearmotors und an­ dererseits an der Antriebsstange abstützt.

Die Feder kann jedoch beispielsweise auch eine Blattfeder sein, die sich z. B. einer­ seits am Wischarm und andererseits an der Karosserie abstützt. Auch eine an der Wischarmachse angreifende Torsionsfeder ist denkbar, ferner kann ein Druckspei­ cher zur Wischarmbelastung in Parkposition verwendet werden.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Scheibenwischanlage besteht vor allem darin, daß durch den Hebelarm zwischen der Wischarmdrehachse und der Drehachse, mit der die Antriebsstange an den Wischarm angelenkt ist, sich aufgrund des Hebelge­ setzes eine wesentlich günstigere Krafteinleitung ergibt, als bei den bekannten An­ lagen. Hierdurch werden die Kräfte im Wischarm und im Wischarmlager wesentlich reduziert. Deshalb kann auf eine konventionelle Wischerkonsole bzw. Karosserie­ versteifungsmaßnahmen verzichtet und der Wischarm leichter gestaltet werden, was sich wiederum auf die Dimensionierung des Antriebs auswirkt.

Die Länge des Hebelarms zwischen der Wischarmdrehachse und der Anlenkung der Antriebsstange soll möglichst groß sein. Dem kommt erfindungsgemäß entge­ gen, daß für die Wischarmdrehachse keine Konsole erforderlich ist. Die Drehachse kann damit denkbar einfach und entsprechend platzsparend ausgebildet werden, z. B. durch einen Zapfen, an dem der Wischarm drehbar gelagert ist. Durch ihre klei­ nen Abmessungen kann die Wischarmdrehachse auch tief in dem Windlauf ange­ ordnet werden. Damit kann die Antriebsstange auch bei langem Hebelarm in der Parkposition im Windlauf angeordnet werden.

Der Nachteil der Antriebsstange im Sichtbereich wird dadurch abgeschwächt, daß sich dieses Gestänge im nicht gewischten Bereich der Scheibe befindet und sowohl die Antriebsstange als auch der Wischarm erfindungsgemäß mit geringem Durch­ messer ausgebildet werden können.

Durch die Möglichkeit, die Drehachse des Wischarms sehr tief legen zu können, kann erfindungsgemäß der Wischarm im Umkehrpunkt seiner Wischbewegung eine Stellung sehr nahe und nahezu parallel zur A-Säule des Kraftwagens einnehmen, so daß sich erfindungsgemäß ein minimaler A-Säulenkeil verwirklichen läßt.

Im Gegensatz zu den heutigen mechanischen Getrieben kann erfindungsgemäß der Linearantrieb so positioniert werden, daß die Antriebsstange in einem Winkel senk­ recht zur Wischarmachse in der Wischarmstellung angeordnet ist, in der der Motor die maximale Kraft aufzubringen hat. Diese Stellung liegt im allgemeinen vor, wenn sich der Wischarm im mittleren bis oberen Bereich der Frontscheibe befindet. Ein senkrechter Winkel der Antriebsstange zum Wischarm, wenn der maximale Kraftbe­ darf der Wischanlage mit der maximal abzugebenden Kraft des Antriebs überein­ stimmt, läßt sich durch entsprechende Anbindung des Linearantriebs bzw. der An­ triebsstange erfindungsgemäß ohne größere Probleme verwirklichen.

Die Antriebsstange ist zur Auf- und Abbewegung des Wischarms um eine zur Wi­ scharmachse parallele Achse angelenkt. Zudem kann sie am Wischarm um eine zur Wischarmlängsachse parallele zweite Drehachse, also kardanisch angelenkt sein. Die zweite Drehachse liegt außerhalb der Wischarmlängsachse, ist also gegenüber der Wischarmlängsachse zur Frontscheibe hin oder von ihr weg versetzt, d. h. ent­ weder oben auf dem Wischarm oder unterhalb des Wischarms angeordnet.

Durch diese außermittige Krafteinleitung erfolgt eine Torsion des Wischarms um seine Längsachse, wodurch z. B. der Torsion des Wischarms durch Windkräfte ent­ gegengewirkt und damit die Wischqualität beispielsweise bei Hochgeschwindigkeit des Fahrzeugs gezielt beeinflußt werden kann. Ebenso ist damit eine gezielte Be­ einflussung des Umlegeverhaltens des Wischblatts möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Antrieb ist eine erweitere Parkposition durch entspre­ chende Anbindung des Linearmotors ohne Mehraufwand problemlos realisierbar. Darüber hinaus lassen sich durch eine entsprechende Ansteuerung des Linearmo­ tors, beispielsweise eine Kraftbegrenzung, eine Bewegungsumkehr sowie erneutes Anfahren mit Schwung im Blockierfall, eine Wischblattwechselstellung und fahrge­ schwindigkeitsabhängige Endlagen des Antriebs ("wipe by wire") verwirklichen. Auch kann der Linearmotor beispielsweise durch entsprechende Ausbildung der Wicklungen des Primärteils dem Kraftbedarf angepasst werden, den der Wischarm bei der Auf- und Abbewegung benötigt.

Da erfindungsgemäß die Wischanlage lediglich aus dem Wischarm, einem Motor und einer Antriebsstange besteht, ist sie aufgrund der geringen Bauteilanzahl und der wenigen Lagerpunkte auch wesentlich unempfindlicher in Bezug auf Spiel und Toleranzen. Demgemäß kann beispielsweise die aufwendige Kerbkonusverbindung zwischen Wischarmdrehachse und Wischarm bei den heutigen Anlagen durch eine einfache Drehachse ersetzt werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 und 2 eine Draufsicht auf eine Scheibenwischanlage mit teilweise wegge­ brochenem Windlauf, wobei nur ein Wischarm in der Parkposition bzw. im oberen Bereich der Frontscheibe dargestellt ist;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Wischarmdrehachse entlang III-III in Fig. 1; und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 durch den Wischarm im Be­ reich der Anlenkung der Antriebsstange.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Wischarm 1 mit einem Wischblatt 2 um eine hinter dem Windlauf 3 nahe der A-Säule 4 des Pkw angeordnete Drehachse 5 drehbar gelagert.

Die Drehachse 5 wird gemäß Fig. 3 durch eine an der Karosserie 6 befestigten Zapfen 7 gebildet, auf den der Wischarm 1 mit einem Auge gesteckt und durch eine Mutter 8 gehalten ist. Ferner ist eine Gleitbuchse 9 oder dgl. Lager zwischen dem Zapfen 7 und dem Wischarm 1 vorgesehen. Die Drehachse 5 ist damit denkbar einfach ausgebildet.

An dem Wischarm 1 ist in einem Abstand a von der Wischarmdrehachse 5 eine Schub- oder Antriebsstange 11 um eine zur Wischarmdrehachse 5 parallele Dreh­ achse 12 verschwenkbar angelenkt.

Die Antriebsstange 11 ist an dem Läufer 13 eines Linearmotors 14 befestigt, dessen Magnetisierungseinrichtung 15 an der Karosserie 6 hinter dem Windlauf 3 befestigt ist.

Bei Bewegung des Läufers 12 in die eine Endposition des Linearmotors 14 gemäß Fig. 1 ist die Antriebsstange 11 soweit eingefahren, daß der gesamte Wischarm 1 in der Parkposition hinter dem Windlauf 3 verschwindet. In der anderen Endposition des Linearmotors 14 gemäß Fig. 2 ist die Antriebsstange 11 soweit ausgefahren, daß sich der Wischarm 1 in seiner Umkehrposition nahe der A-Säule 4 befindet.

Durch eine Druckfeder 15, die sich einerseits am Gehäuse 16 des Linearmotors 14 und damit karosseriefest abstützt, und andererseits am Läufer 13 bzw. der Antriebs­ stange 11 kann überschüssige Motorkraft, beispielsweise beim Austritt des Wi­ scharms 1 aus dem Windlauf 3 bei Hochgeschwindigkeit des Fahrzeugs gespeichert und bei hohem Kraftbedarf, beispielsweise bei der Abwärtsbewegung des Wi­ scharms 1 wieder zugeführt werden. Zudem wird durch die Feder 15 der Wischarm 1 bei abgeschalteter Wischanlage in der Parkposition gemäß Fig. 1 gehalten.

Wenn der Winkel ( zwischen der Antriebsstange 11 und dem Wischarm 190° be­ trägt, wird vom Motor 14 die maximale Kraft auf den Wischarm 1 aufgebracht.

Gemäß Fig. 4 ist die Antriebsstange 11 neben der Schwenkachse 12 am Wischarm 1 um eine zweite dazu senkrechte Achse 16 verschwenkbar gelagert. Die Achse 16 verläuft parallel zum Wischarm, ist jedoch außermittig versetzt, und zwar von der Frontscheibe 18 weg. Es ist jedoch auch möglich, die Drehachse 16 zur Frontscheibe 18 hin versetzt außermittig am Wischarm 1 anzubringen.

Durch die Drehachse 16 erfolgt eine außermittige Krafteinleitung in den Wischarm 1, und damit eine Torsion des Wischarms 1 um seine Längsachse, wodurch beispiels­ weise der Verformung des Wischarms 1 durch Windkräfte gezielt entgegengewirkt werden kann.

Claims (6)

1. Scheibenwischanlage, bei der jeder Wischarm durch einen Motor angetrie­ ben wird, gekennzeichnet durch eine am Wischarm (1) im Abstand (a) von dessen Drehachse (5) angelenkte, vom Motor quer zum Wischarm (1) hin- und herbewegbare Antriebsstange (11).

2. Scheibenwischanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (11) in einem senkrechten Winkel zum Wischarm (1) in der Wischarmstellung mit der vom Motor maximal aufzubringenden Kraft ange­ ordnet ist.

3. Scheibenwischanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Linearmotor (14) ausgebildet ist.

4. Scheibenwischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischarm (1) in die Parkposition belastet ist.

5. Scheibenwischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstange (11) am Wischarm (1) zur Front­ scheibe (18) hin oder von ihr weg versetzt um eine zum Wischarm (1) paral­ lele Drehachse (16) angelenkt ist.

6. Scheibenwischanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wischarm (1) an einem Drehzapfen (7) drehbar gelagert ist.