DE69102123T2 - Scheibenwischer mit variabler Schwenkbewegung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheibenwischer für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, der über einen Übertragungsmechanismus mit einem Scheibenwischerarm verbunden ist, um den Arm zwischen zwei Endlagen hin- und herzubewegen, und welcher über eine Einstellvorrichtung zum Variieren der Frequenz, mit der der Scheibenwischerarm hin- und herbewegt wird, durch Verändern der Drehzahl des Motors und über Steuervorrichtungen zur Veränderung von mindestens einer der Endlagen in dem Maße, daß der Winkel der Hin- und Herbewegung des Armes reduziert wird, verfügt.
• Scheibenwischer für Kraftfahrzeuge der oben erwähnten Art sind aus der DE-A-3 839 862 bekannt, in der Anordnungen zur Verringerung des Verlaufswinkels des Wischarmes beschrieben sind, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen gegebenen Wert übersteigt, um zu verhindern, daß das Wischblatt unter dem Druck des Windes über die Endlage hinaus geht.
• Bekannte Scheibenwischer verfügen normalerweise über Einstellvorrichtungen, die es dem Fahrer ermöglichen, die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Armes gemäß der Sichtbedingungen durch Betätigung eines Schalters mit mehreren Stellungen im Fahrzeuginnenraum auszuwählen. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei gewissen schlechten Bedingungen (zum Beispiel bei heftig strömendem Regen oder bei Hochspritzen von Wasser auf das Fahrzeug durch ein vorausfahrendes Fahrzeug) der Wischarm immer noch nicht in der Lage ist, bei der Höchstfrequenz seiner Hin- und Herbewegung eine ausreichende Sicht zu gewährleisten.
• Dieses Problem läßt sich nicht einfach durch eine Erhöhung der Frequenz der Hin- und Herbewegung des Armes beheben. In der Tat würde bei bekannten Scheibenwischern nämlich eine Erhöhung der Frequenz der Hin- und Herbewegung des Wischarmes eine Erhöhung seiner Winkelgeschwindigkeit mit sich bringen. Dies würde zu einer Erhöhung der auf den Wischarm wirkenden Zentrifugalkräfte proportional zu dem Quadrat der Geschwindigkeitserhöhung führen, was bedeutet, daß sowohl der Arm und das Wischblatt übergroß ausgeführt sein müßten. In jedem Fall ließe sich sogar bei einem teuren, übergroßen Wischarm die Geschwindigkeit des Armes nicht über einen Schwellenwert hinaus erhöhen, über dem ein hydrodynamisches Abheben auftritt, wodurch die Wischkante des Wischblattes von der Oberfläche der Windschutzscheibe abgehoben würde. Oberhalb dieser Grenzgeschwindigkeit wäre die Wischwirkung des Wischblattes fast null.
• Um diese Probleme zu lösen, betrifft der Gegenstand der vorliegenden Erfindung einen Scheibenwischer der oben genannten Gattung, der sich dadurch auszeichnet, daß die Einstellvorrichtungen derart ausgelegt sind, daß sie die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Armes um den Betrag erhöhen, um den sein Winkel der Hin- und Herbewegung verringert wird, um die Geschwindigkeit des Wischarmes im wesentlichen konstant zu halten.
• Die vorliegende Erfindung beruht auf der Tatsache, daß die Scheibenwischer normalerweise auf Wischbereiche ausgelegt sind, die etwas größer sind als der minimale Sicherheitsbereich, wie er durch die Normen der Typenprüfung (den SAE-Normen) vorgegeben ist. Der Winkel, in dem der Arm sich hin- und herbewegt (und daher der durch das Blatt freigewischte Bereich), läßt sich somit bei schlechten Sichtbedingungen verringern, während der gewischte Bereich gleichzeitig groß genug bleibt, um noch die aufgestellten Sicherheitsnormen zu erfüllen. Da die mittlere Winkelgeschwindigkeit des Wischarmes das Produkt aus der Frequenz seiner Hin- und Herbewegung und dem Winkel, in dem er sich hin- und herbewegt, ist, ist es bei Verringerung des Winkels möglich, die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Armes im selben Maße zu erhöhen, ohne seine mittlere Winkelgeschwindigkeit zu verändern.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Verlauf der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die lediglich als nichteinschränkendes Beispiel angegeben sind, in denen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einem Scheibenwischer gemäß vorliegender Erfindung zeigt;
• Fig. 2 eine schematische Ansicht zeigt, die den Betrieb des kinematischen Übertragungsmechanismus eines bekannten Scheibenwischers darstellt,
• Fign. 3 und 4 schematische Ansichten sind, die den kinematischen Übertragungsmechanismus eines Scheibenwischers gemäß vorliegender Erfindung unter zwei verschiedenen Betriebsbedingungen darstellen, und
• Fign. 5 und 6 eine Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtungen unter zwei verschiedenen Betriebsbedingungen zeigen.
• Es wird nunmehr auf die Zeichnungen Bezug genommen. Ein Fahrzeug, das mit 1 bezeichnet ist, hat eine Windschutzscheibe 2, die von einem Wischblatt 4 gewischt wird, welches von einem Wischarm 6 gehalten wird. In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen ist auf einen einzigen Wischarm Bezug genommen, die Erfindung läßt sich jedoch natürlich sowohl auf Scheibenwischer mit einem Wischarm als auch auf Scheibenwischer mit zwei oder mehr Wischarmen anwenden. Unter normalen Betriebsbedingungen bewegt sich der Wischarm 6 zwischen zwei Grenzstellungen, die mit 8 und 10 bezeichnet sind, hin- und her. Die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Wischarmes 6 kann vom Fahrer durch Betätigung eines Schalters im Fahrzeuginnenraum ausgewählt werden, welcher mittels einer herkömmlichen Steuereinheit die Drehzahl des den Wischarm 6 antreibenden Elektromotors variiert. Die vorliegende Erfindung sieht eine weitere mögliche Einstellung vor, die der Fahrer bei schlechten Sichtbedingungen nutzen kann. Diese Einstellung verringert den Winkel der Hin- und Herbewegung des Wischarmes 6 von seinem ursprünglichen Wert A auf einen Wert B, der 60-70 % seines ursprünglichen Winkels ist. Gleichzeitig mit der Verringerung des Winkels seiner Hin- und Herbewegung wird die Frequenz der Hin- und Herbewegung des Wischarmes 6 in dem Maße erhöht, in dem der Winkel der Hin- und Herbewegung durch eine Erhöhung der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors verringert wird. Die Geschwindigkeit des Wischblattes 4 bezüglich der Windschutzscheibe 2 wird somit im wesentlichen konstant und in jedem Fall unter einem Grenzwert gehalten, über dem das hydrodynamische Abheben auftritt, aufgrund dessen das Wischblatt 4 von der Windschutzscheibe 2 abhebt. Der unter diesen schlechten Sichtbedingungen gewischte Bereich der Windschutzscheibe 2 ist kleiner als der normalerweise vom Wischblatt 4 gewischte Bereich, reicht aber noch aus, um die Sicherheitsnormen zu erfüllen. Der vom Wischblatt 4 bei Hin- und Herbewegung des Armes zwischen den neuen Grenzstellungen 12 und 14 erfaßte Bereich wird aufgrund der höheren Frequenz der Hin- und Herbewegung des Armes 6 effizienter gewischt.
• Die Figur 2 zeigt schematisch einen bekannten kinematischen Übertragungsmechanismus. Ein Elektromotor, der mit 20 bezeichnet ist, dreht einen Stift 22, an dem eine Kurbel 24 angelenkt ist. Die Drehzahl des Motors 20 kann durch eine herkömmliche Steuereinheit 26 variiert werden, welche durch einen vom Fahrer zu betätigenden Hebel 28 (oder einen Drehschalter) geschaltet wird. Eine L-förmige Pleuelstange 30, die an der Kurbel 24 gelagert ist, ist an ihrem Ende an einer Stange 32 aufgehängt. Ein Ende eines ersten Übertragungselementes 34 ist an einem Ende der Stange 32 aufgehängt und sein anderes Ende ist um eine feste Achse 36 herum schwenkbar gelagert. Der Wischarm 6 ist durch einen (nicht dargestellten), um die Achse 36 drehbaren Stift an dem Übertragungselement 34 befestigt. Ein Ende eines zweiten Übertragungselementes 38 ist an dem Winkel der Pleuelstange 30 schwenkbar aufgehängt und sein anderes Ende ist um eine zweite feste Achse 40 herum schwenkbar aufgehängt. Der beschriebene kinematische Mechanismus wandelt die Drehbewegung des Motors 20 in eine Hin- und Herbewegung des Wischarmes 6 um.
• In den Figuren 3 und 4 ist eine Variante des oben beschriebenen bekannten kinematischen Mechanismus dargestellt, der eine Variierung des Winkels der Hin- und Herbewegung des Wischarmes 6 ermöglicht. Die den oben beschriebenen Teilen entsprechenden Elemente sind in den Figuren 3 und 4 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In dieser Variante wird die Achse 40 von einem Ring 42 getragen, der um die Achse 36 herum drehbar ist. Der Ring 42 hat eine Spiralverzahnung 44, die mit einem von der Welle eines Elektromotors 48 getragenen Schneckenrad 46 in Eingriff geht.
• Unter normalen Betriebsbedingungen befindet sich die Achse 40 in der in Figur 3 gezeigten Stellung. Wenn der Fahrer mittels des Hebels 28 die Stellung für schlechte Sichtverhältnisse wählt, steuert die Steuereinheit 26 den Motor 48, der den Ring 44 dreht, bis die Achse 40 in die in Figur 4 gezeigte Stellung gebracht ist. In diesem Zustand verändert sich der Winkel, unter dem das Übertragungselement 34 sich hin- und herbewegt, vom Wert A zum Wert B und der Winkel der Hin- und Herbewegung des Armes 6 verringert sich somit. Gleichzeitig mit dem Betrieb des Motors 48 erhöht die Steuereinheit 26 die Drehzahl des Motors 20 in dem Maße, in dem der Winkel der Hin- und Herbewegung des Armes 6 verringert wurde.
• In der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Variante ist der Wischarm 6 an einem Stift 50 befestigt, der parallel zur festen Achse 36 verläuft, um die herum sich das Übertragungselement 34 hin- und herbewegt. Das Element 34 ist zur Drehung mit einem Element 52 verbunden, das durch ein elektromagnetisches Stellglied 54 entlang der Achse 36 verschiebbar ist. Ein Paar Leerlaufzahnräder 56, 58, die auf dem Element 52 angeordnet sind, befinden sich in permanentem Eingriff mit entsprechenden Zahnrädern 60, 62, die an dem Stift 50 befestigt sind. Das Element 52 hat einen radialen Zahn 64, der selektiv in innere Zähne 66, 68 der Zahnräder 56, 58 eingreifen kann. In der in Figur 5 dargestellten Konfiguration ist das Paar Zahnräder 56, 60, deren Übertragungsverhältnis derart ist, daß der Stift 50 durch einen Winkel A dreht, aktiv.
• Der Betrieb des elektromagnetischen Stellglieds 54 (durch die Steuereinheit 26) bringt das Element 52 in die Konfiguration aus Figur 6. In diesem Fall sind die Zahnräder 58, 62 aktiv, wobei ihr Übertragungsverhältnis derart ist, daß der Stift 50 durch einen Winkel B dreht.

Claims (6)

1. Ein Scheibenwischer für Kraftfahrzeuge mit einem Elektromotor (20), welcher über einen Übertragungsmechanismus mit einem Scheibenwischerarm (6) verbunden ist, um den Arm (6) zwischen zwei Endlagen (8, 10) hin- und herzubewegen, und welcher über eine Einstellvorrichtung (26) zum Variieren der Frequenz, mit der der Scheibenwischerarm (6) hin- und herbewegt wird, durch Verändern der Drehzahl des Motors (20) und über Steuervorrichtungen (48, 54) zur Veränderung von mindestens einer der Endlagen in dem Maße, daß der Winkel der Hin- und Herbewegung des Armes (6) reduziert wird, verfügt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (26) so angelegt ist, daß die Frequenz, mit der der Arm (6) hin- und herbewegt wird, um das Maß, um das dessen Winkel der Hin- und Herbewegung (A, B) reduziert wird, derart vergrößert wird, daß die Geschwindigkeit des Scheibenwischerarms (6) im wesentlichen konstant bleibt.

2. Ein Scheibenwischer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus mindestens zwei Übertragungselemente (34, 48) umfaßt, die um entsprechende Achsen (36, 40) schwingen, deren Positionen während der Benutzung der Vorrichtung fest sind, bei dem der Scheibenwischerarm (6) auf einer ersten Achse (36) montiert ist, bei dem die Position der zweiten Achse (40) relativ zu der ersten Achse (36) die Amplitude der Hin- und Herbewegung des Armes bestimmt und bei dem die Steuervorrichtungen ein Stellglied (48) zur Variierung der Position der zweiten Schwingungsachse (40) relativ zu der ersten (36) umfassen.

3. Ein Scheibenwischer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schwingungsachse (40) durch einen Kranz (42) getragen wird, welcher um die erste Achse (36) drehbar ist, und dadurch, daß das Stellglied (48) so angeordnet ist, daß es den Kranz (42) aus einer ersten Position in mindestens eine zweite Position dreht, wobei die Positionen der normalen Amplitude der Hin- und Herbewegung des Armes (6) und dessen reduzierter Amplitude entsprechen.

4. Ein Scheibenwischer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Stellglied (48) um einen Elektromotor handelt, welcher mit einer Schneckenschraube (46) verbunden ist, die mit schneckenförmigen Zähnen (44) in den Kranz (42) greift.

5. Ein Scheibenwischer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsmechanismus ein Element (52) umfaßt, welches mit einer Schwingungsbewegung drehbar ist und selektiv an einen Stift (50) angeschlossen werden kann, welcher den Scheibenwischerarm (6) mittels eines ersten und eines zweiten Paars von Zahnrädern (56, 60; 58, 62) mit verschiedenen Übersetzungen trägt, wobei die Steuervorrichtungen ein Stellglied (54) zur Auswahl des Paars von Zahnrädern zur Übertragung der Bewegung auf den Stift (50) des Scheibenwischerarms (6) umfassen.

6. Ein Scheibenwischer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei leerlaufende Zahnräder (56, 58) auf dem Element (52) montiert sind und in zwei entsprechende Zahnräder (60, 62), welche an dem Stift (50) des Scheibenwischerarms (6) befestigt sind, eingreifen, wobei das Element (52) einen Stirnzahn (64) zum selektiven Eingreifen der Zahnräder (56, 58), die auf dem Element (52) montiert sind, umfaßt und das Stellglied (54) angepaßt ist, um das Element (52) axial zwischen zwei Endlagen zu verschieben, in welchen der Stirnzahn (64) das erste oder zweite Zahnrad (56, 68) mit dem Element (50) festmacht.