专利名称：刮水器轴承的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的刮水器轴承。
刮水器轴承壳体用于支承刮水器轴、定位刮水器轴线以及安装在汽车中时的固定容纳。特别是在雪载荷或者卡锁情况下，主要在刮水器轴承壳体和薄板管之间的过渡区域中会产生大的力和扭矩。
在DE 199 25 292 A1中公开了一种刮水器装置，其中薄板管在过渡区域中具有一个增大的横截面，其降低了在重要的过渡区域中的特殊载荷，并且提高了弯曲和扭转强度。
发明内容
在本发明的刮水器轴承中，在设置的用于固定薄板管的轴颈外面设置一个与轴颈同轴布置的环形元件。该轴颈与刮水器轴承的构成轴承壳体的外管固定连接，或者和一与外管同心布置的内管固定连接。通过薄板管与轴颈的形状配合连接，力以及扭应力由轴承壳体传递到轴颈。现在轴颈主要承受拉力、压力和扭应力。该环形元件和其连接支杆承受弯矩和弯曲应力。轴颈所受机械载荷较小并且总体来说是均匀的。环形元件主要承受弯曲应力，其作用在一个平面内，该平面由轴承轴线和轴颈构成。薄板管由环形元件支承并且相应地为轴颈减轻负载。在轴颈上本身只出现很小的弯曲载荷。也可以设置两个同轴布置的环形元件。在此外环形元件具有很高的稳定性并且简化了薄板管与轴颈的连接。在轴颈连接在内管上时，结构形式特别紧凑。在此力不仅传递到内管上，还传递到外管上。
由于载荷很小，在轴颈与薄板管之间的连接区域和轴颈在轴承壳体的内管或者外管上的轴承区域之间的距离缩短的情况下，轴颈和其在轴承壳体上的支承位置之间的过渡几何形状可以设计得简单。刮水器轴承、特别是塑料制成的刮水器轴承可以设计的比迄今为止的塑料刮水器轴承更短且更紧凑，其中必须注意长的、均匀的过渡区域，以便减小在那里出现的机械应力峰值。通过刮水器轴承紧凑的结构形式，薄板管可以移近刮水器轴线的轴承区域，由此可以使得整个系统刚度更大。由于轴承壳体承受均匀的机械载荷，该轴承壳体可以设计成均匀薄壁，这对于用塑料制造刮水器轴承的方案是特别有利的，可以避免在制造时塑料中出现缩孔。另外在制造时可以实现更短的冷却时间和生产周期。与自重降低相关，带有环形元件的刮水器轴承的制造和装配成本也比较低廉。薄板管的横截面可以设计的较小，这意味着重量的减小以及更小的结构空间需求。例如在卡锁的情况下，带有具有较小横截面的薄板管的刮水器支架通过弹性变形来使刮水器系统的所有构件-包括刮水臂-减轻负荷，由此可以进一步节约成本，因为这些构件可以设计得更简单。
在刮水器装置工作时，由于环形元件的布置以及薄板管支承的改善，在轴承区域中出现较小的运动，并且即使在高负荷下接合点也不会失效。刮水器轴的定向实际上保持不变，这样根据设计确定的刮水片相对于汽车玻璃的定位角保持不变，由此保证了优良的刮水质量。
尽管优选使用未加强的塑料用于刮水器轴承，但是通过特殊的几何形状可以实现高的结构刚度并改善整个系统的刚度。由此可以拓展具有塑料刮水器轴承的刮水器驱动机构的应用范围。
轴承壳体抗弯刚度较高，尽管如此还是用未加强的、廉价的塑料来制造。在制造时可以用非常简单的滑块来加工。由于刮水器轴承的构造以及由此引起的模具的结构，作为原料除了未加强的塑料以外，原则上不能简单拔模的原料也是合适的，例如加强的塑料或者金属压铸材料，特别是锌、镁、铝。
环形元件与轴颈无连接地设置在轴承壳体上，由此可以使得弯曲载荷基本上远离轴颈。另外环形元件用支杆固定在轴承壳体上，通过支杆至少在一个连接区域中可以从外面触及到轴颈，在这个连接区域中薄板管与轴颈相连接。一方面优选的使用上下支杆的固定实现了环形元件-支杆装置高的刚度，另一方面既简化了刮水器轴承的制造，也简化了薄板管与轴颈的连接，因为轴颈对于相应的模具，例如卷曲模具来说可以简单的从外面触及。
如果环形元件在轴向上布置在轴颈的前面，特别是与轴颈在其端面上没有重叠，那么该刮水器轴承可以用优选的没有环形芯的模具以及一种相应的简单且稳固的滑动模具来制造。这也实现了在优选的压铸或者注塑工艺中更良好的模具冷却和芯部冷却。如果在一种替代方案中轴颈以一个端部伸入环形元件，那么空心型材芯部和环形芯可以在相同的方向上进行拔模，为此只需要一个唯一的滑动模具。
如果轴颈相对于轴承壳体的轴向长度布置在大致中间，那么该环形元件在轴承壳体上的支承得较宽，并且在制造后进行冷却时构件上只出现很小的翘曲，这就带来了高的几何质量以及良好的工艺能力。作为替代方案，轴颈也可以相对于轴承壳体的轴向长度偏心布置，例如布置在轴承壳体的下端。由此可以实现在轴承壳体上宽地支承。
当轴颈具有空心横截面时，刮水器轴承的刚度可以特别大。这种结构刚度特别大。对于这种空心型材必要的模具芯可以对准方向，使得其在轴颈的方向上可以被拉，也就是与环形模具芯同时用于环形元件的制造。作为替代方案该轴颈具有一个T型梁或者双T型梁结构的横截面。连接几何形状可以以两个模具半体制造或者拔模。这种模具结构特别简单。
特别优选在制造时可将环形元件和支承位置之间的构件几何形状侧向拔模。这除了上面所述的简化了模具以外，还可以在薄板管套上后将其围住，以使该薄板管用一种优选的所谓的卷曲与轴颈连接。由此保证了薄板管和轴颈之间良好的形状配合连接以及高质量的连接。在此薄板管塑性变形，并且被压入为此设置的刮水器轴承壳体或者轴颈的槽中。可以使用一般的卷曲模具。
下面借助于附图以一个实施例对本发明进行详细说明。
附图示出图1示出了一个刮水器轴承，具有短的环形元件，并通过梁型材不对称连接；图2示出了一个刮水器轴承，具有短的环形元件，并用空心型材横截面对称连接；图3a、b示出了纵向(a)上的断面视图以及垂直于轴颈对称线(b)的断面视图；图4a、b示出了模具结构以及具有空心型材(a)横截面和T型梁型材(b)横截面的模具半体的分离；图5a、b示出了模具结构(a)和具有环形芯的模具芯(b)；图6示出了刮水器轴承的横截面，轴颈和环形元件重叠；图7a、b示出了模具结构(a)以及没有环形芯的模具芯(b)；
图8示出了刮水器轴承的横截面，轴颈和环形元件没有重叠；图9a-f示出了根据轴颈的横截面，在套上薄板管之前(a)以及之后(b)、模具的移近(c)、薄板管用模具围住(d)、冲头移入薄板管和轴颈之间的连接区域(e)以及连接完成(f)的卷曲过程的工艺流程；图10a、b示出了优选的刮水器轴承(a)与已知的刮水器轴承(b)的尺寸比较；图11示出了刮水器轴承的剖视图，具有双环形结构的环形元件；图12示出了刮水器轴承和薄板管的组装图；图13示出了根据本发明优选的刮水器轴承的刚度与两种已知的具有空心型材轴颈和T型梁轴颈的刮水器轴承的刚度的比较。
具体实施例方式
本发明特别适用于塑料制成的刮水器轴承。在图中一般对于相同的零件使用相同的附图标记。
图1示出了一个用于刮水器装置的刮水器轴承10，具有一个轴承壳体12以及一个布置在轴承壳体12轴承区14上的轴颈30以及一个短的环形元件16。由外管构成的轴承壳体12同心地围住一内管24。短的环形元件16在轴颈其端面36区域中同轴地布置在轴颈30外面。轴颈30和环形元件16相对于轴承壳体12的轴向长度偏心布置。
环形元件16用上支杆18和下支杆20固定在轴承壳体12上，通过支杆，轴颈30至少在一个连接区域32中可以从外面触及到。在这个连接区域32中以后还要将一个未示出的薄板管与轴颈30连接。支杆18、20在这里是T型梁。环形元件16与轴颈30没有直接连接，从而未示出的的薄板管可以套在轴颈30上的轴颈30和环形元件16内圆周面之间的微小自由空间中。自由空间的尺寸，使得薄板管不仅可以贴靠在轴颈30上，还可以贴靠在环形元件16的内圆周面上。
图2示出了一个刮水器轴承10，具有短的环形元件16，轴颈30和环形元件16对称连接在轴承壳体12上。固定环形元件16的下和上支杆18、20具有空心横截面。轴颈30和环形元件16相对于轴承壳体12的轴向长度大致布置在中间。
图3a、b中示出了刮水器轴承10的断面视图。图3a示出了轴颈30纵向剖视图。可以看出，轴颈30与环形元件16是没有连接的。图3b示出了垂直于轴颈对称线的剖视图。轴颈30是空心型材，其具有布置在中间的加强件，固定环形元件16的下和上支杆18、20同样是空心型材。
图4a、b示出了用于制造支杆18、20和轴颈30的优选的模具的横截面以及拆开的模具的模具半体50、52。根据本发明的支杆18、20和轴颈30的布置优选允许使用一种模具，其在两个模具半体50、52的中间可以分开。图4a示出了带有用空心型材构成的支杆18、20以及空心型材构成的轴颈30的模具。图4b示出了作为变型方案的用于T型梁型材构成的支杆18、20和轴颈30的模具。
图5a、b示出了用于构造空心型材形式的支杆18、20和轴颈30的模具60(图5a)的优选的模具结构以及所属的优选的滑动模具62(图5b)。为了拔模四个空心型材芯，例如如图4所示，优选只需要一个唯一的滑动模具62，其中环形芯64和空心型心可以在同一个方向上拔模。当轴颈30和环形元件16重叠时，也就是轴颈30的端面36伸入环形元件16中时，环形芯64是必要的。图6示出了这种轴颈30与环形元件16重叠的具有插入的薄板管40的刮水器轴承10的剖视图。在重叠区，薄板管40稳定地夹紧在环形元件16和轴颈30之间。
图7a、b示出了没有环形芯的模具结构。模具70的模具结构显示出了用于比图5a中更短的轴颈30的形状(图7a)以及没有环形芯的模具芯(图7b)的形状。由此可以实现稳固的滑动模具结构，另外模具和模具芯可以更好地冷却。这种刮水器轴承10的变型方案在图8中示出了横截面。薄板管40套在轴颈30上并同时被环形元件16围住。轴颈30比图6中的实施例中短并且没有伸入环形元件30，其在轴线方向位于轴颈30前面。
图9a-f根据轴颈30和支杆18、20的横截面示出了作为卷曲过程实施的轴颈30和薄板管40之间的连接过程的工艺流程。图9a示出了在连接开始时的轴颈30和支杆18、20。图9b还示出了套在轴颈30上的薄板管40。接着在轴颈30两侧分别将带有冲头对74、76的模具部分70、72移近轴颈30(图9c)，直到由薄板管40包围的轴颈30被模具部分70、72围住(图9d)。这通过刮水器轴承特殊的几乎形状实现并且非常有利于轴颈30和薄板管40之间的连接质量。接着用于建立刮水器轴承或者轴颈30和薄板管40之间形状配合连接的冲头对74、76压入薄板管40。冲头对74、76将管材料压入轴颈30的为此设置的槽中(图9e)。图9f示出了在连接过程结束后的成品装置。薄板管40在连接区域(相应于图1和图2中的连接区域32)与轴颈30形状配合连接。
图10a、b示出了优选的刮水器轴承10(图10a)与已知的刮水器轴承80(图10b)的尺寸比较。优选的刮水器轴承10具有一个轴颈30，其连接在刮水器轴承10的内管24上，这样力不仅传递到内管24上，而且还传递到由外管构成的轴承壳体12上。轴颈30的轴承区26以及环形元件16或者将环形元件16固定在内管24上的元件的轴承区28优选是同心的，以便保证两个轴承区26、28良好的圆度。相反，已知的刮水器轴承80有一个轴颈82，其必须比本发明的结构明显的长，并且具有相应小的弯曲刚度以及在加载时会出现应力过大。
图11示出了刮水器轴承10的剖视图，其中环形元件16是双环。双环提高了环形元件16的稳定性。另外由此在轴颈30和支杆18、20之间提供了更大的自由空间，从而在薄板管40与轴颈30连接时具有更多的用于模具，特别是用于卷曲模具的空间。
图12示出了刮水器轴承10和薄板管40的组装视图。薄板管40在连接区域32与轴颈30形状配合连接。支杆18、20固定环形元件16，环形元件围住薄板管40。支杆18、20是空心型材。
按本发明的刮水器轴承10的结构方案明显改善了构件的刚度。图13示出了优选的刮水器轴承10和两种已知的类似于图10b中方案的具有空心型材轴颈和T型梁轴颈的刮水器轴承的结构刚度比较。
已知的具有T型梁轴颈的刮水器轴承的结构刚度最小，这从曲线C中可以明显地看出。已知的具有空心型材轴颈的刮水器轴承虽然显示出了更好的结构刚度(曲线B)，但是按本发明的刮水器轴承10在结构刚度方面改善了大于2倍。另外在此需要提到的是，这里弹性应力在轴颈上的分布是非常均匀的，而在已知的刮水器轴承中会出现局部应力过大，这可以借助于有限元方法(FEM)的分析获得。
附图标记10 刮水器轴承12 轴承壳体14 轴承区16 环形元件18 支杆20 支杆24 内环26 轴承区28 轴承区30 轴颈32 连接区域34 支杆36 端面40 薄板管50 模具部分52 模具部分54 模具部分56 模具部分60 模具62 模具芯64 模具66 模具芯70 模具部分72 模具部分74 冲头对76 冲头对
权利要求
1.用于刮水器装置的刮水器轴承，其具有轴承壳体(12)，轴承壳体带有构成该轴承壳体(12)的外管以及与外管同心布置的内管(24)，还具有布置在轴承壳体(12)上的轴承区域(14)上的用于容纳薄板管(50)的轴颈(30)，其特征在于在轴颈端面(36)区域在轴颈外设置与轴颈(30)同轴布置的环形元件(16)。
2.按权利要求1所述的刮水器轴承，其特征在于所述环形元件(16)与轴颈(30)无连接地布置在轴承壳体(12)上。
3.按权利要求1或者2所述的刮水器轴承，其特征在于所述环形元件(16)用支杆(18、20)固定在轴承壳体(12)上，通过支杆，该轴颈(30)至少在一个连接区域(32)中可以从外面触及到。
4.按权利要求1或者2所述的刮水器轴承，其特征在于所述环形元件(16)在轴线方向上布置在轴颈(30)前面。
5.按权利要求4所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)以其端面(36)伸入环形元件(16)中。
6.按前述权利要求中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)相对于轴承壳体(12)的轴向长度布置在大致中间。
7.按权利要求1至5中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)相对于轴承壳体(12)的轴向长度偏心布置。
8.按前述权利要求中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)连接在内管(24)上。
9.按前述权利要求中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)具有由空心型材构造的横截面。
10.按权利要求1至7中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于所述轴颈(30)具有由双T型梁构造的横截面。
11.按前述权利要求中任一项所述的刮水器轴承，其特征在于环形元件(16)和轴承区(14)之间的构件几何形状在制造时可侧向拔模。
全文摘要
本发明涉及一种用于刮水器装置的刮水器轴承，具有一个轴承壳体(12)，其具有一个构成轴承壳体(12)的外管以及一个与其同心布置的内管(24)以及一个布置在轴承壳体(12)轴承区(14)上的用于容纳薄板管(40)的轴颈(30)。提出，在轴颈(30)外在其端部(36)区域设置一个与轴颈(30)同轴布置的环形元件(16)。
文档编号B60S1/04GK1878690SQ200480032772
公开日2006年12月13日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月6日
发明者J·齐默 申请人:罗伯特·博世有限公司