DE4033216A1 - Schwenklagerverbindung fuer eine antriebsvorrichtung, insbesondere fuer eine hubwischeranlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schwenklagerverbindung für eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für eine Hubwischeranlage für Kraftfahrzeuge, die die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist.

In der DE-OS 33 24 634 (Fig. 2) ist eine Hubwischeranlage dieser Art beschrieben. Die Hubstange ist dort einstückig zylindrisch mit zwei unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt und innerhalb zweier Lager in einem Gehäuse längsverschiebbar geführt gehalten. An der Hubstange ist an ihrem hinteren Ende ein in entgegengesetzten Richtungen radial von dieser abstehender Schlitten befestigt, der innerhalb des Hubwischergehäuses längs geführt ist, wodurch an der Hubstange angreifende Torsionskräfte auf das Gehäuse übertragen und sowohl die Schwenklagerverbindung zwischen Hubstange und Koppelstange als auch das Kugelgelenk zwischen Koppelstange und einer diese antreibenden Kurbel geschont werden könnnen. Die einen Kreisquerschnitt aufweisende Hubstange ist hierbei oberhalb der Koppelstange angeordnet, die doppelt gekröpft ausgeführt ist; dies ermöglicht ein Ineinanderschachteln der Kurbel und der Koppelstange.

Um eine flachere und für die Schlittenführung einfachere Bauweise zu ermöglichen, ist es denkbar, die Hubstange zweiteilig auszubilden, wobei ein hinterer Teil bezüglich einem mit diesem verdrehfest verbundenen vorderen zylindrischen Schaft stufenförmig so abgesetzt ist, daß ein Bereich der Koppelstange zwischen den am hinteren Ende gelegenen Schlitten und dem vorderen Schaft verlaufend angeordnet werden kann. Dabei stellt sich das Problem, daß der Kugelbolzen des die Koppelstange und die Hubstange verbindenden Schwenkgelenks im Bereich der Verbindung zwischen den Hubstangenteilen angeordnet ist. Da der zur Verfügung stehende Befestigungsbereich zwischen den Hubstangenteilen in seinen Abmessungen klein bzw. kurz ist, stellt die Unterbringung und Befestigung des Kugelbolzens zusätzlich zu den notwendigen Verbindungselementen für die Hubstangenbestandteile wie bspw. Schrauben oder Nieten konstruktiv ein Problem dar.

Auch bei anderen Kurbelstangenantrieben, bestehend aus zwei in parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordneten Stabelementen, welche zur Krafteinleitung mittels Kugelbolzen und Kugelschalenaufnahme schwenkgelagert miteinander verbunden sind, und bei welchen eine der Stangen zweigeteilt und im Bereich der Schwenklagerung verbunden ist, stellt sich oben genanntes Problem.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Schwenklagerverbindung für eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für eine Hubwischeranlage der genannten Art, in platzsparender und einfacher Weise in einem Bereich sowohl das Schwenkgelenk als auch die Verbindung zweier die Hubstange bildender Teile unterzubringen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schwenklagerverbindung der genannten Art durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demnach ist das Besondere darin zu sehen, daß der Kugelbolzen nicht nur seine Funktion als Krafteinleitungs- und Schwenklagerungselement erfüllt, sondern vielmehr eine zusätzliche Funktion besitzt, nämlich die des Verbindungselements zwischen einer die Torsionskräfte übertragenden hinteren Hubstangenplatte und einem vorderen Kolbenschaft, an welchem der eigentliche Scheibenwischer befestigt ist und in dem die eigentliche Krafteinleitung aus der Koppelstange erfolgt. Dies ist platzsparend und herstellungstechnisch einfach. Hierdurch kann ggf. auf zusätzliche separate Befestigungs- und Verbindungselemente, wie bspw. Schrauben, Bolzen oder Niete Verzichtet werden. Die Krafteinleitung oder Kraftüberleitung zwischen beiden zu verbindenden Teilen erfolgt außer durch Kraftschluß zwischen den Teilen durch den Kugelbolzen.

Eine konstruktiv besonders kostengünstige Ausführungsvariante sieht vor, daß der Kugelbolzen als Niet ausgebildet ist, wobei der kugel- oder kugelkalottenförmige Kopfbereich den Setzkopf und der Schaftbereich den Nietschaft bildet, und der stirnseitige Endbereich des Nietschafts, insbesondere durch Taumelnieten zum Schließkopf des Niets umgeformt ist.

Um eine absolute Spielfreiheit zwischen den drei zu verbindenden Teilen (Niet, Hubstangenteile) zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß der Nietschaft vor Bildung des Schließkopfes in den diesen aufnehmenden koaxialen und durchmessergleichen Bohrungen der Teile der Hubstange mit Preßsitz aufgenommen ist. Hierzu kann der Nietschaft gerändelt ausgeführt sein, so daß bereits vor der Vernietung ein Preßsitz über die gesamte Nietschaftlänge gegeben ist.

Dadurch, daß der Niet zwischen Nietschaft und Setzkopf einen planen Anlagebund aufweisen kann, ist eine Verbesserung der Reibschlußwirkung zwischen den zu verbindenden Hubstangenteilen aufgrund planer Anlage-Klemmflächen der Nietköpfe gegeben; dabei wird insbesondere eine konusförmige plastische Verformung (Einkerbung) der setzkopfseitigen Bohrung des Hubstangenteils während der Setzkopfbildung vermieden.

Um auch Hubstangenbestandteile aus unterschiedlichen Materialien zusammenfügen zu können, ohne daß eine Beschädigung während dem Verbinden auftritt, kann der Niet ein Halbhohl- oder Vollniet mit taumelgenietetem Schließkopf sein, so daß bei Verformung des Nietschafts zum Schließkopf keine oder nur eine unbedeutende Schaftaufweitung auftritt.

Eine andere kostengünstige Ausführungsvariante sieht vor, daß der Kugelbolzen als Spannschraubenbolzen ausgebildet ist, wobei der kugel- oder kugelkalottenförmige Kopfbereich den Bolzenkopf bildet, der einen stirnseitigen Innensechskant aufweist, und der Schaftbereich ein dem Bolzenkopf gegenüberliegenden Gewindeendbereich besitzt, der gering von der Hubstange in Querrichtung hervorsteht und mit einer Mutter zusammenwirkt.

Um eine Kerbwirkung des Bolzenkopfs auf die Bohrungskante der den Kugelbolzen aufnehmenden Bohrung zu verhindern und somit ein selbsttätiges Lockern des Kugelbolzens von der Hubstange aufgrund wechselnder Belastung zu unterbinden, kann vorteilhafterweise der Spannschraubenbolzen zwischen Schaftbereich und Bolzenkopf einen planen Anlagebund aufweisen. Ferner kann die Verbindung zwischen Gewindeendbereich und Mutter gegen Lösen gesichert sein, bspw. durch Vorsehen einer selbstsichernden Mutter oder einer Unterlagezahnscheibe zwischen Mutter und Hubstange.

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

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein über eine Wischerwelle pendelnd antreibbares Gehäuse einer Hubwischeranlage, mit einer im Gehäuse aufgenommenen Antriebsvorrichtung für eine geradlinig längsverschiebbare Hubstange,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die am Gehäuseboden angeordneten Teile der Antriebsvorrichtung gemäß Pfeil II aus Fig. 1, bei abgenommenem Gehäusedeckel und teilweise geschnitten,

Fig. 3 in teilweise geschnittener und vergrößerter Darstellung eine Einzelheit gemäß Kreis III in Fig. 1.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Hubwischeranlage ist auf einer Wischerwelle 10 ein Wischergehäuse 12 verdrehsicher befestigt, das Teil eines Wischerarms ist und sich aus einem Gehäuseboden 14 und einem diesen schalenartig abdeckenden Gehäusedeckel 16 zusammensetzt. Die Wischerwelle 10 ist innerhalb einer Führungsbuchse 18 drehbar gelagert, welche Bestandteil eines Rahmens 20 ist, der dem Gehäuseboden 14 gegenüberliegt. Innerhalb eines vom Gehäuseboden 14 zum Rahmen 20 vorstehenden, hülsenartigen Fortsatzes 22 ist eine Antriebswelle 24 drehbar gelagert, die an einem stirnseitig von dem Fortsatz 22 vorstehenden gerändelten Bereich ein Zahnrad 26 verdrehsicher trägt, das mit einem halbkreisförmig um die Achse der Wischerwelle 10 verlaufenden Zahnkranz 28 des Rahmens 20 kämmt, so daß bei pendelndem Antrieb des Gehäuses 12 die parallel zur Wischerwelle 10 angeordnete Antriebswelle 24 ebenfalls hin- und hergehend rotiert. An dem in das Gehäuse 12 hineinragenden gerändelten Ende der Antriebswelle 24 ist verdrehsicher ein Ende einer Kurbel 30 aufgenommen, an deren anderem freien Ende ein mit einem gerändelten Schaft versehener Kugelbolzen 32 eingepaßt ist. Auf diesem Kugelbolzen 32 ist über eine Lagerschale 34, in welcher der Kugelbolzen 32 mit begrenztem Schwenkspiel aufgenommen liegt, eine abgewinkelt ausgebildete Koppelstange 36 angelenkt befestigt.

Innerhalb des Wischergehäuses 12 ist ferner eine zweiteilige, senkrecht zur Wischerwelle 10 verlaufende Hubstange 40 angeordnet, deren vorderes freies Ende durch das abgedichtete Wischergehäuse 12 ragt und an der der eigentliche Wischerarm mit Wischerblatt befestigbar ist. Die Hubstange 40 ist innerhalb des Gehäuses 12 in dessen Längserstreckungsrichtung geradlinig verschiebbar geführt gelagert. Hierzu ist an einem vorderen Ende des Wischergehäuses 12 ein Gleitlager 42 in einer Aufnahme des Gehäusebodens 14 eingepreßt, in welchem ein den vorderen Bereich der Hubstange 40 bildender zylindrischer Kolbenschaft 44 verschiebbar geführt ist. Die Hubstange 40 ist ferner mit einer den hinteren Bereich bildenden Lagerplatte 46 in zwei weiteren Lagerstellen axial verschiebbar geführt gelagert. Hierzu weist die Lagerplatte 46 zwei nach beiden Seiten senkrecht abstehende Ausleger 48 auf (Fig. 2), in welchen, wie hier nur angedeutet dargestellt ist, momentenfreie Führungslagerelemente 50, 50′, aus einem abriebfesten Kunststoff eingesetzt sind. Das Führungslager 50 50′ besteht aus einer ringförmigen Kugelschale, in der begrenzt schwenkbar ein kugelkalottenförmiger Körper mit durchgehender Führungsbuchse aufgenommen ist. Mit den Führungslagern 50, 50′ wirken parallel zur Hubstange 40 verlaufende Führungsstäbe 52, 52′ zusammen, die beiderseits der Hubstange 40 von am Gehäuseboden 14 vorstehend vorgesehenen Lagerböcken 54, 54′, 55, 55′ aufgenommen und mittels nicht näher gezeigter Spannplättchen 56, 56′, 57, 57′ und Schrauben 58, 58′, 59, 59′ befestigt sind. Das Zusammenwirken der beidseitigen Ausleger 48 der Lagerplatte 46 mit den beidseitig angeordneten Führungsstäben 52, 52′ verhindert, daß sich die Hubstange 40 um ihre Längsachse drehen kann, und bewirkt, daß die Hubstange 40 verspannungsfrei verschiebbar ist.

Wie insbbesondere aus Fig. 3 zu sehen ist, ist der einen Kreisquerschnitt aufweisende Kolbenschaft 44 am einen Ende (dem der Befestigung mit der Lagerplatte 46) an diametralen Seiten abgeflacht, so daß eine obere ebene Anlagefläche 60 sowie eine parallel hierzu verlaufende untere ebene Bodenfläche 61 ausgebildet sind. Die Lagerplatte 46 weist im Befestigungsbereich einen prismatisch gewölbten Aufnahmebereich 62 auf, mit einer in Längsrichtung der Hubstange 40 sich erstreckenden ebenen Gegenfläche 63, an welcher die Anlagefläche 60 des Kolbenschafts 44 passend plan anliegt. Sowohl die Lagerplatte 46 als auch der Kolbenschaft 44 weisen im einander überlappenden Befestigungsbereich je zwei radial zur Hubstangenlängsrichtung verlaufende Bohrungen 66, 66′ bzw. 68, 68′ auf, die im Abstand voneinander angeordnet senkrecht zur Anlagefläche 60 bzw. Gegenfläche 63 verlaufen und bei zusammengesetzter Hubstange 40 jeweils miteinander fluchten. In dem näher zum Ausleger 48 gelegenen durchmessergleichen Bohrungspaar 66′, 68′ ist als Verbindungselement zwischen den Hubstangenteilen 46, 44 ein erster Niet 70 mit gerändeltem Nietschaft 72 und Senksetzkopf 74 aufgenommen, dessen Schließkopf 76 durch Taumelnieten gebildet ist. In dem anderen ebenfalls durchmessergleichen Bohrungspaar 66, 68 ist ein als Niet ausgebildeter Kugelbolzen 80 aufgenommen, der einen ebenfalls gerändelten Schaftbereich 82 besitzt. Der den Setzkopf des Niets bildende Kopfbereich 84 des Kugelbolzens 80 ist kugel- bzw. kugelkalottenförmig ausgebildet und steht von der Bodenfläche 61 des Kolbenschafts 44 vor. Zwischem dem Kopfbereich 84 und dem in dem Bohrungspaar 66, 68 aufgenommenen Schaftbereich 82 weist der Kugelbolzen (Niet) 80 einen planen Anlagebund 86 auf, der eine Anlageschulter mit der Bodenfläche 61 des Kolbenschafts 44 bildet. Der Schließkopf 88 wird wiederum durch Taumelnieten gebildet. Die Durchmesser der Bohrungen 66, 68 und des Schaftbereichs 82 sind dabei so zueinander gewählt, daß der Kugelbolzen (Niet) 80 bzw. dessen Schaftbereich 82 bereits vor Bildung des Schließkopfes 88 mit Preßsitz im Kolbenschaft 44 und der Lagerplatte 46 aufgenommen ist. Die Rändelung des Schaftbereichs 82 bewirkt in Zusammenspiel mit den Bohrungen 66, 68 eine weitestgehende Spielfreiheit zwischen den zu verbindenden Hubstangenteilen 44, 46, wodurch schon während der Montage eine genaue Ausrichtung entlang der Längsachse erzielbar ist, welche auch während des Nietprozesses, d. h. dem eigentlichen Verbindungsprozeß, erhalten bleibt.

Bei einer nicht gezeigten weiteren Ausführungsvariante ist der Kugelbolzen in Form eines Spannschraubenbolzens ausgebildet, wobei der kugel- oder kugelkalottenförmige Kopfbereich ebenfalls in einen planen Anlagebund übergeht, welcher an der Bodenfläche 61 des Kolbenschafts 44 plan anliegt. Der Schaftbereich ist hier glattflächig zylindrisch ausgebildet, wobei dieser mit leichtem Preßsitz in dem den Kugelbolzen aufnehmenden Bohrungspaar 66, 68 der Lagerplatte 46 und des Kolbenschafts 44 aufnehmbar ist. In Verlängerung des Schaftbereichs ist ein Gewindeendbereich ausgebildet, welcher gering über die Lagerplattenoberseite vorsteht und der mit einer Mutter zusammenwirkt, die mit einem bestimmten Drehmoment angezogen ist, um die kraftschlüssige Verbindung der Hubstangenteile 44, 46 zueinander zu bewirken. Zur Sicherung kann die Mutter selbstsichernd ausgebildet oder eine zwischen Mutter und Oberfläche der Lagerplatte 46 angeordnete Scheibe in Form eines Federrings oder einer Zahnscheibe vorgesehen sein. Zum Festziehen, d. h. Verspannen des Spannschraubenbolzens mit der Mutter, weist dieser in der abgeflachten Fläche des Bolzenkopfes bspw. einen Innensechskant auf, in den ein Imbusschlüssel als Gegenwerkzeug einsetzbar ist.

Wie in Fig. 1 weiter zu sehen ist, verläuft der Kugelbolzen 80 im wesentlichen parallel zur Achse der Wischerwelle 10 und der Antriebswelle 24 und ist mit dem vorstehenden Kopfbereich 84, in das eine Ende der zwischen der Kurbel 30 und der Hubstange 40 liegenden Koppelstange 36 in einer Gelenkaufnahme 38 in Form eines Kugelschalensegments aus Kunststoff spielfrei eingedrückt, welches innerhalb einer Aufnahmebohrung der Koppelstange 36 passend eingesetzt ist.

Während des Betriebs der Hubscheibenwischeranlage wird die pendelnde Drehbewegung des Gehäuses 12 um die Wischerwelle 10 bzw. der Antriebswelle 24 über den hiermit verbundenen Koppeltrieb (Kurbel 30, Koppelstange 36) in eine hin- und hergehende axiale Bewegung der Hubstange 40 entlang seiner Längsachse umgewandelt. Dabei dient der Kugelbolzen 80 gleichzeitig als Krafteinleitungs- und Schwenklagerungselement zwischen Koppelstange 36 und Hubstange 40 und als Verbindungselement zwischen den Hubstangenteilen (Lagerplatte 46, Kolbenschaft 44), das eine drehfeste und kraftschlüssig/reibschlüssige Verbindung der Teile 44, 46 bewirkt. Ein Vorteil der Ausgestaltung des Kugelbolzens 80 als Verbindungselement, sei es in Form eines Niets oder eines Spannschraubenbolzens ist darin zu sehen, daß zum einen auf ein zum Niet 70 gesondertes zusätzliches Verbindungselement zur Schaffung einer Biegungsmomente aufnehmenden Verbindung zwischen den Hubstangenteilen 44, 46 verzichtet werden kann und zum anderen eine Krafteinleitung in beide miteinander verbundene Hubstangenteile 44, 46 erfolgt.

Claims (10)

1. Schwenklagerverbindung für eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für eine Hubwischeranlage für Kraftfahrzeuge, mit einer in einem Gehäuse (12) längsverschiebbar gelagerten Hubstange (40) und einer diese antreibenden Koppelstange (36), die in einer im wesentlichen parallel zur Hubstange (40) verlaufenden Ebene angeordnet ist und um eine hierzu senkrechte Achse (24) pendelnd oder kreisend antreibbar ist, wobei zur angelenkten Verbindung der Hubstange (40) mit der Koppelstange (36) ein Kugelbolzen (80) vorgesehen ist, der einen in einer Bohrung (66, 68) der Hubstange (40) befestigten Schaftbereich (82) und einen kugel- oder kugelkalottenförmigen Kopfbereich (84) aufweist, der in einer kugelschalenförmigen Gelenkaufnahme (38) der Koppelstange (36) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelbolzen (80) als Verbindungselement ausgelegt ist und zwei die Hubstange (40) bildende Teile (44, 46) drehfest und kraftschlüssig miteinander verbindet.

2. Hubwischeranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelbolzen (80) als Niet ausgebildet ist, wobei der kugel- oder kugelkalottenförmige Kopfbereich (84) den Setzkopf und der Schaftbereich (82) den Nietschaft bildet und der stirnseitige Endbereich des Nietschafts, insbesondere durch Taumelnieten zum Schließkopf (88) umgeformt ist.

3. Hubwischeranlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftbereich (82) vor Bildung des Schließkopfes (88) in den diesen aufnehmenden koaxialen und durchmessergleichen Bohrungen (66, 68) der Teile (44, 46) der Hubstange (40) mit Preßsitz aufgenommen ist.

4. Hubwischeranlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Bohrungen (66, 68) aufgenommene Schaftbereich (82) gerändelt ist.

5. Hubwischeranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet zwischen Schaftbereich (82) und Setzkopf (Kopfbereich 84) einen planen Anlagebund (86) aufweist.

6. Hubwischeranlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet ein Halbhohl- oder Vollniet ist.

7. Hubwischeranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelbolzen als Spannschraubenbolzen ausgebildet ist, wobei der kugel- oder kugelkalottenförmige Kopfbereich den Bolzenkopf bildet und stirnseitig bspw. einen Innensechskant aufweist, und daß der Schaftbereich einen dem Bolzenkopf gegenüberliegenden Gewindeendbereich besitzt, der gering von der Hubstange (40) in Querrichtung hervorsteht und mit einer Mutter zusammenwirkt.

8. Hubwischeranlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Gewindeendbereich und Mutter gegen Lösen gesichert ist.

9. Hubwischeranlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannschraubenbolzen zwischen Schaftbereich und Kopfbereich einen planen Anlagebund aufweist.

10. Hubwischeranlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftbereich in den diesen aufnehmenden koaxialen und durchmessergleichen Bohrungen (66, 68) der Teile (44, 46) der Hubstange (40) mit Preßsitz aufgenommen ist.