DE3720023A1 - Antrieb, insbesondere fuer scheibenwischeranlagen an kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb, insbesondere für Scheibenwischeranlagen an Kraftfahrzeugen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1.

Bei manchen Antrieben soll das Abtriebselement nach dem Abschalten der Anlage eine genau definierte, innerhalb bestimmter Toleranzen liegende Parkstellung einnehmen. Dies gilt beispielsweise auch für Wischeranlagen, bei denen das Wischblatt nach dem Abschalten möglichst nahe am Scheibenrand geparkt werden soll. Bei den in üblicher Weise von einem Elektromotor angetriebenen Scheibenwischeranlagen wird der Elektromotor beim Einfahren der Wischer in die Parklage durch Kurzschluß abgebremst. Diese elektrische Bremse führt nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen. Die Parklage ist immer noch in zu starkem Maße von der Batteriespannung und/oder dem Scheibenzustand abhängig. Man hat deshalb auch bereits Wischeranlagen mit einer zusätzlichen mechanischen Reibungsbremse gebaut. Außerdem sind Wischeranlagen bekannt, bei denen der Wischwinkel durch Gummipuffer oder ähnliche elastische Anschläge begrenzt wird. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß bei derartigen Anlagen die Parkstellung des Wischers nur innerhalb eines Toleranzbereiches von +1,5° gehalten werden kann, was für manche Anwendungsfälle nicht ausreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs erwähnten Art mit möglichst einfachen Mitteln so weiterzubilden, daß nach dem Abschalten des Systems das Abtriebselement, beispielsweise also der Wischer, innerhalb eines sehr engen Toleranzbereiches von beispielsweise ±0,5° geparkt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung basiert dabei auf der Überlegung, daß bei einem solchen Antrieb eine Vorgabe der Parkstellung durch ortsfeste Anschläge möglich ist, wenn man durch federelastische Mittel im Kraftübertragungsweg eine Blockierung des Antriebs wirksam verhindert. Es muß nämlich berücksichtigt werden, daß bei solchen Antrieben auf der Basis eines Koppelgetriebes ein Verklemmen oder sogar eine Blockierung dann auftreten würde, wenn der ortsfeste Anschlag geringfügig in den durch das Getriebe vorgegebenen Bewegungsbereich des Abtriebselements eingreifen würde. Dieses Problem wird aber wirksam dadurch gelöst, daß man gemäß einem wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Gelenk im Kraftübertragungsweg zwischen Antriebselement und Abtriebselement gewissermaßen federelastisch ausbildet.

Diese federelastische Ausbildung im Gelenkbereich kann durch eine Buchse aus einem elastischen Material realisiert werden, in die der Zapfen der Gelenkverbindung eingreift. Bei einer anderen Ausführung ragt der Gelenkzapfen in eine Aufnahme mit einem größeren Querschnitt ein und wird durch ein zusätliches Federelement in der Betriebslage gegen eine Anlagestelle dieser Aufnahme gedrückt. Bei diesen Ausführungen wird im Vergleich zu den bekannten Anlagen wenigstens ein zusätzliches Teil benötigt.

Dieser Nachteil läßt sich aber beheben, wenn man gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung den Randbereich um die Bohrung für den Gelenkzapfen herum wenigstens abschnittsweise durch Materialschwächungen federelastisch ausbildet. Dieser Gedanke läßt sich beispielsweise dann sehr einfach realisieren, wenn man als Antriebselement ein Kurbelrad aus Kunststoff verwendet, bei dem schon während des Spritzvorganges mehrere Durchbrüche ringsum den Rand der den Gelenkzapfen aufnehmenden Bohrung geschaffen werden. Man kann diesen Sachverhalt auch so ausdrücken, daß dieses Kurbelrad um den Randbereich der Bohrung herum gewissermaßen eine wabenartige Struktur aufweist, die zu einer gewissen Elastizität dieses Randbereiches führt. Damit ist auch bei dieser Ausführung eine Verschiebung der Anlenkstelle, d. h. des Gelenkzapfens derart möglich, daß bei einem durch den ortsfesten Anschlag blockierten Abtriebselement das Koppelgetriebe voll umlauffähig bleibt.

Die Erfindung und deren vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Teilbereich eines Antriebs einer Scheibenwischeranlage,

Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 in stark vergrößertem Maßstab eine Teilansicht auf das Antriebselement einer anderen Ausführung und

Fig. 4 in ebenfalls stark vergrößertem Maßstab eine Teilansicht auf das Antriebselement eines dritten Ausführungsbeispiels.

Zu dem Antrieb nach Fig. 1 gehört ein Antriebselement 10 an, das als Schneckenrad ausgebildet ist und in üblicher Weise über eine nicht näher dargestellte Schnecke von einem Elektromotor angetrieben wird. An diesem Antriebselement 10 ist ein Bewegungsübertragungselement 11 schwenkbar angelenkt. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Bewegungsübertragungselement 11 als Zahnstange ausgebildet. Diese Zahnstange kämmt mit einem Ritzel 12, das bei bekannten Ausführungen drehfest auf einer Wischerwelle sitzt und folglich als Abtriebselement anzusehen ist. Bei einem solchen Antrieb wird die in einer Drehrichtung umlaufende Bewegung des Antriebselementes 10 in eine Pendelbewegung des Abtriebselementes oder Ritzels 12 umgesetzt.

Die Verhältnisse liegen also ähnlich wie bei den Kurbelgetrieben, bei denen die Bewegung einer umlaufenden Kurbel über eine Schubstange auf ein Ende einer Schwinge übertragen wird. Derartige Getriebe werden in großem Umfang bei Scheibenwischeranlagen, aber auch bei anderen Verstellantrieben, beispielsweise Türverriegelungsanlagen für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Bei diesen Anlagen kommt es wesentlich darauf an, daß das Abtriebselement oder das davon angetriebene Teil, beispielsweise der Scheibenwischer eine exakt definierte Parklage einnimmt.

Zur Erfüllung dieser Forderung ist nun zunächst ein gehäusefester oder ortsfester Anschlag 20 vorgesehen, der mit einem Anschlagstift 21 in der einen Park- oder Umkehrlage zusammenwirkt, wobei dieser Anschlagstift 21 drehfest mit dem Abtriebselement 12 verbunden ist. Fig. 1 zeigt die Stellung der einzelnen Getriebeelemente in einer Parklage und man erkennt, daß dieser Anschlagstift 21 am ortsfesten Anschlag 20 anliegt. Bei dieser Stellung befindet sich das Getriebe in einer Totlage, in der die Längsachse der Zahnstange 11 den Drehpunkt des Antriebselementes 10 schneidet.

Aus Fig. 2 ist im wesentlichen die Ausbildung des Gelenkes 30 zwischen der Zahnstange 11 und dem Antriebselement 10 ersichtlich. Zu diesem Gelenk 30 gehört ein Gelenkzapfen 31, der in üblicher Weise an der Zahnstange 11 starr fixiert ist. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ragt dieser Gelenkzapfen 31 in eine Buchse 32 hinein, die in eine Aufnahme 33 am Schneckenrad 10 eingesetzt ist. Wichtig für die vorliegende Erfindung ist nun, daß diese Buchse 32 aus einem elastischen Material, beispielsweise aus Gummi hergestellt ist, so daß eine Verschiebung des Gelenkzapfens 31 relativ zur Drehachse des Schneckenrades in geringem Umfang möglich ist. Damit ist gewissermaßen eine Veränderung der wirksamen Kurbellänge möglich.

Fig. 3 zeigt schematisch und stark vergrößert ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Gelenkzapfen 31 in eine Aufnahme 33 im Schneckenrad 10 eingreift, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Gelenkzapfens 31.

An dem Schneckenrad 10 ist ein Federelement 40, beispielsweise eine Blattfeder mit einem Schenkel festgelegt, deren anderer Schenkel den Gelenkzapfen 31 elastisch gegen eine Anschlagstelle der Aufnahme 33 im Schneckenrad 10 drückt. Fig. 3 zeigt die Lage des Gelenkzapfens 31 in der normalen Betriebsstellung während der Wischbewegung.

Anhand von Fig. 3 soll auch das Prinzip der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden. In Fig. 3 ist mit W 1 eine Winkelstellung bezeichnet, bei der der eleketrische Antriebsmotor abgeschaltet und kuzgeschlossen wird. Auf Grund der Bewegungsenergie des Ankers im Elektromotor wird sich das Schneckenrad und damit auch der Gelenkzapfen 31 entgegen dem Uhrzeigersinn weiter drehen und schließlich die in Fig. 3 dargestellte Winkellage W 2 erreichen. In diesem Moment soll bei optimalen Verhältnissen der Anschlagstift 21 am Anschlag 20 anschlagen, wodurch die Parklage des Abtriebselementes bestimmt ist. Da sich zu diesem Zeitpunkt das Ritzel 12 nicht mehr bewegt, ergibt sich nun gewissermaßen ein Drehpunkt für die Zahnstange 11, der im Eingriffsbereich zwischen der Zahnstange und dem Ritzel zu sehen ist und in Fig. 1 durch den Pfeil D angedeutet ist. Das hat zur Folge, daß bei einer weiteren Drehung des Schneckenrades der Gelenkzapfen längs der Kurvenbahn K verstellt wird, die in Fig. 3 angedeutet ist. Ein Verklemmen bzw. ein Blockieren des Antriebs kann vermieden werden, wenn man eine Verschiebung des Kurbelzapfens um das Maß M zuläßt. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gelenkverbindung zwischen der Zahnstange 11 und dem Antriebsrad 10 erreicht. Bei der Ausführung nach Fig. 2 dient die Buchse 32 als elastisches Mittel, bei der Ausführung nach Fig. 3 gehört zu diesen elastischen Mitteln die Blattfeder 40, die während des normalen Bewegungsablaufes die dargestellte Betriebslage des Gelenkzapfens 31 fixiert, in den Parklagen eine Relativbewegung dieses Gelenkzapfens 31 relativ zum Schneckenrad 10 aber zuläßt.

Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und 3 werden zusätzliche Mittel zur Realisierung der vorliegenden Erfindung benötigt, nämlich eine zusätzliche Buchse 32 oder eine Blattfeder 40. Bei der Ausführung nach Fig. 4 werden dagegen keine zusätzlichen Mittel benötigt und die elastischen Mittel werden gewissermaßen ohne Mehrkosten direkt bei der Herstellung des Antriebselementes oder Schneckenrades geschaffen. In Fig. 4 ist wiederum mit 33 die Aufnahme für den Gelenkzapfen 31 bezeichnet, der paßgenau und möglichst spielfrei in diese Aufnahme 33 hineinragen soll. Bei dieser Ausführung ist nun der Randbereich der Aufnahme 33 federelastisch ausgebildet, was im Prinzip dadurch erreicht wird, daß wenigstens abschnittsweise eine Materialschwächung des Schneckenrades 10 vorgenommen wird. Aus Fig. 4 geht hervor, daß ringsum diese Aufnahme 33 für den Gelenkzapfen 31 auf einem inneren Radius mehrere Durchbrüche 50 in das Schneckenrad 10 eingearbeitet sind. Auf einem größeren Radius sind weitere Durchbrüche 51 vorgesehen, die zu den Durchbrüchen auf dem kleineren Radius in Umfangsrichtung versetzt sind. Dadurch wird eine schwammartige oder wabenartige Struktur im Umfangsbereich dieser Aufnahmebohrung 33 für den Gelenkzapfen 31 geschaffen, die zu einer gewissen Elastizität führt und die notwendige Verschiebung des Gelenkzapfens zuläßt. Da das Schneckenrad 10 in üblicher Weise aus Kunststoff gespritzt ist und in Achsrichtung entformt wird, erfordert die Herstellung dieser Durchbrüche 50, 51 unmittelbar beim Spritzvorgang keinerlei Mehrkosten. Aus diesem Grund wird dieser Ausführung gegenüber den vorher beschriebenen Ausführungen der Vorzug gegeben.

In den Zeichnungen sind lediglich einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei denen die elastischen Mittel am Antriebselement, also dem Schneckenrad vorgesehen sind. Man kann sich natürlich ohne weiteres vorstellen, daß diese elastischen Mittel auch im Bereich der Verbindung zwischen Gelenkzapfen und Zahnstange angeordnet sein können. Theoretisch könnte man sich auch vorstellen, daß der Gelenkzapfen selbst in sich in gewissem Umfang federelastisch ausgebildet ist. Schließlich könnte man den Grundgedanken der Erfindung auch dadurch realisieren, daß man beispielsweise bei den üblichen Koppelgetrieben mit einer Schubstange das Gelenk zwischen der Substange und der Abtriebsschwinge elastisch ausbildet. Denkbar sind natürlich auch Ausführungen mit mehreren elastischen Gelenkverbindungen oder allgemein elastischen Mitteln im Kraftübertragungsweg. Es ist natürlich auch nicht unbedingt notwendig, daß die Endlage des Abtriebselementes selbst durch einen Anschlag begrenzt ist. Die korrekte Parklage könnte auch durch einen Anschlag gewährleistet werden, der nur mittelbar, also beispielsweise an einem vorgeschalteten Getriebeteil angreift. Man wird jedoch vorzugsweise eine solche Ausführung wählen, daß die notwendigen Elemente möglichst im Motorgehäuse integriert sind, und deshalb den Anschlagstift an dem Ritzel drehfest festlegen.

In Fig. 1 ist ein zweiter Anschlag 20 a vorgesehen, damit der Wischer auch in der anderen Umkehrlage nicht über einen vorgesehenen Bereich hinausfährt. Insbesondere bei einer solchen Ausbildung müsen die elastischen Mittel im Gelenkbereich in beiden Richtungen wirken. Dies ist ein Grund dafür, daß bei der Ausführung nach Fig. 4 die Durchbrüche ringsum die Bohrung für den Gelenkzapfen angeordnet ist. Eine solche Lösung ist auch vorteilhaft, wenn man Ausführungen für Links- und Rechtsdrehung mit dem gleichen Schneckenrad realisieren will.

Insgesamt wird bei Ausführungen nach der vorliegenden Erfindung eine exakte Parklage definiert durch einen starren Anschlag deshalb erreicht, weil nach dem Anschlagen des Abtriebselementes eine weitere Bewegung des Kurbelrades oder Schneckenrades ermöglicht wird, die nicht notwendiger Weise eine Verstellung des Abtriebselementes zur Folge haben muß. Das Abtriebselement verharrt nach dem Anschlagen also in der vorgegebenen Parklage, sofern man durch die elektrische, gegebenenfalls auch durch eine zusätzliche mechanische Bremse dafür sorgt, daß der Elektromotor und damit auch das drehfeste damit gekoppelte Abtriebsrad im Winkelbereich zwischen W 2 und W 2 still gesetzt wird. Dieser Winkelbereich ist ausreichend groß, wenn man die üblichen Dimensionen vom Schneckenrad, Zahnstange, Abtriebsritzel, etc. voraussetzt. Er liegt - wie Fig. 3 zeigt - im Bereich von 45°. Mit einer solchen Ausführung wird also die Parklage eines Scheibenwischers mit größerer Genauigkeit definiert. Eine solche Ausführung ist dabei insbesondere für Scheinwerferreinigungsanlagen geeignet, bei denen der Wischer auf Grund einer geringen Masse nur eine kleine Bewegungsenergie aufweist und daher also das gesamte Nachlaufmoment nach dem Abschalten des Systems im wesentlichen von dem sich noch weiter drehenden Anker herrührt.

Claims (9)

1. Antrieb, insbesondere für Scheibenwischeranlagen an Kraftfahrzeugen, mit einem umlaufenden Antriebselement und einem zwischen zwei Endlagen pendelnden Abtriebselement sowie mit wenigstens einem Bewegungsübertragungselement, das über ein Gelenk mit einem Gelenkzapfen schwenkbar am Antriebs- und/oder Abtriebselement angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Endlage des Abtriebselementes (12) direkt oder indirekt durch einen ortsfesten Anschlag (20) vorbestimmt ist und daß das Gelenk (30) elastische Mittel (32, 40, 50, 51) derart aufweist, daß eine Verschiebung der Anlenkstelle möglich ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (31) in eine Bohrung einer Buchse (32) aus elastischem Mate­ rial hineinragt, die in einer Aufnahme (33) an einem der beiden Elemente (10) festgelegt ist.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (31) in eine Aufnahme (33) in einem der beiden Elemente (10) hineinragt, deren Querschnitt größer ist als der Querschnitt des Gelenkzapfens (31), wobei ein Federelement (40) in der normalen Betriebslage den Gelenkzapfen (31) gegen eine Anlagestelle der Aufnahme (33) drückt.

4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (31) spielfrei in eine Aufnahme (33) in einem der beiden Elemente (10) hineinragt und der Randbereich der Aufnahme (33) wenigstens abschnittsweise durch Materialschwächung federelastisch ausgebildet ist.

5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Abstand zur Aufnahme (33) für den Gelenkzapfen (31) in das Element (10) mehrere Durchbrüche (50, 51) eingearbeitet sind.

6. Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß rundum der Aufnahme (33) für den Gelenkzapfen (31) auf unterschiedlichen Radien Durchbrüche (50, 51) eingearbeitet sind, wobei die Durchbrüche (51) auf einem Radius vorzugsweise in Umfangsrichtung versetzt zu den Durchbrüchen (50) auf dem anderen Radius angeordnet sind.

7. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (31) am Bewegungsübertragungselement (11) starr fixiert ist und die elastischen Mittel am Antriebselement (10) ausgebildet sind.

8. Antrieb nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (10) ein Schneckenrad ist, das aus Kunststoff gespritzt ist, wobei die parallel zur Drehachse ausgerichteten Durchbrüche (50, 51) unmittelbar beim Spritzvorgang geschaffen werden.

9. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewegungsübertragungselement (11) eine Zahnstange dient, die mit einem Ritzel (12) als Abtriebselement zusammen wirkt, und daß ein Anschlagstift (21) mit diesem Ritzel (12) drehfest gekoppelt ist, der mit dem orstfesten Anschlag (20) zusammenwirkt.