專利名稱：刮水器軸承的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的刮水器軸承。
刮水器軸承殼體用于支承刮水器軸、定位刮水器軸線以及安裝在汽車中時的固定容納。特別是在雪載荷或者卡鎖情況下，主要在刮水器軸承殼體和薄板管之間的過渡區(qū)域中會產(chǎn)生大的力和扭矩。
在DE 199 25 292 A1中公開了一種刮水器裝置，其中薄板管在過渡區(qū)域中具有一個增大的橫截面，其降低了在重要的過渡區(qū)域中的特殊載荷，并且提高了彎曲和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的刮水器軸承中，在設(shè)置的用于固定薄板管的軸頸外面設(shè)置一個與軸頸同軸布置的環(huán)形元件。該軸頸與刮水器軸承的構(gòu)成軸承殼體的外管固定連接，或者和一與外管同心布置的內(nèi)管固定連接。通過薄板管與軸頸的形狀配合連接，力以及扭應(yīng)力由軸承殼體傳遞到軸頸?，F(xiàn)在軸頸主要承受拉力、壓力和扭應(yīng)力。該環(huán)形元件和其連接支桿承受彎矩和彎曲應(yīng)力。軸頸所受機(jī)械載荷較小并且總體來說是均勻的。環(huán)形元件主要承受彎曲應(yīng)力，其作用在一個平面內(nèi)，該平面由軸承軸線和軸頸構(gòu)成。薄板管由環(huán)形元件支承并且相應(yīng)地為軸頸減輕負(fù)載。在軸頸上本身只出現(xiàn)很小的彎曲載荷。也可以設(shè)置兩個同軸布置的環(huán)形元件。在此外環(huán)形元件具有很高的穩(wěn)定性并且簡化了薄板管與軸頸的連接。在軸頸連接在內(nèi)管上時，結(jié)構(gòu)形式特別緊湊。在此力不僅傳遞到內(nèi)管上，還傳遞到外管上。
由于載荷很小，在軸頸與薄板管之間的連接區(qū)域和軸頸在軸承殼體的內(nèi)管或者外管上的軸承區(qū)域之間的距離縮短的情況下，軸頸和其在軸承殼體上的支承位置之間的過渡幾何形狀可以設(shè)計得簡單。刮水器軸承、特別是塑料制成的刮水器軸承可以設(shè)計的比迄今為止的塑料刮水器軸承更短且更緊湊，其中必須注意長的、均勻的過渡區(qū)域，以便減小在那里出現(xiàn)的機(jī)械應(yīng)力峰值。通過刮水器軸承緊湊的結(jié)構(gòu)形式，薄板管可以移近刮水器軸線的軸承區(qū)域，由此可以使得整個系統(tǒng)剛度更大。由于軸承殼體承受均勻的機(jī)械載荷，該軸承殼體可以設(shè)計成均勻薄壁，這對于用塑料制造刮水器軸承的方案是特別有利的，可以避免在制造時塑料中出現(xiàn)縮孔。另外在制造時可以實現(xiàn)更短的冷卻時間和生產(chǎn)周期。與自重降低相關(guān)，帶有環(huán)形元件的刮水器軸承的制造和裝配成本也比較低廉。薄板管的橫截面可以設(shè)計的較小，這意味著重量的減小以及更小的結(jié)構(gòu)空間需求。例如在卡鎖的情況下，帶有具有較小橫截面的薄板管的刮水器支架通過彈性變形來使刮水器系統(tǒng)的所有構(gòu)件-包括刮水臂-減輕負(fù)荷，由此可以進(jìn)一步節(jié)約成本，因為這些構(gòu)件可以設(shè)計得更簡單。
在刮水器裝置工作時，由于環(huán)形元件的布置以及薄板管支承的改善，在軸承區(qū)域中出現(xiàn)較小的運(yùn)動，并且即使在高負(fù)荷下接合點(diǎn)也不會失效。刮水器軸的定向?qū)嶋H上保持不變，這樣根據(jù)設(shè)計確定的刮水片相對于汽車玻璃的定位角保持不變，由此保證了優(yōu)良的刮水質(zhì)量。
盡管優(yōu)選使用未加強(qiáng)的塑料用于刮水器軸承，但是通過特殊的幾何形狀可以實現(xiàn)高的結(jié)構(gòu)剛度并改善整個系統(tǒng)的剛度。由此可以拓展具有塑料刮水器軸承的刮水器驅(qū)動機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍。
軸承殼體抗彎剛度較高，盡管如此還是用未加強(qiáng)的、廉價的塑料來制造。在制造時可以用非常簡單的滑塊來加工。由于刮水器軸承的構(gòu)造以及由此引起的模具的結(jié)構(gòu)，作為原料除了未加強(qiáng)的塑料以外，原則上不能簡單拔模的原料也是合適的，例如加強(qiáng)的塑料或者金屬壓鑄材料，特別是鋅、鎂、鋁。
環(huán)形元件與軸頸無連接地設(shè)置在軸承殼體上，由此可以使得彎曲載荷基本上遠(yuǎn)離軸頸。另外環(huán)形元件用支桿固定在軸承殼體上，通過支桿至少在一個連接區(qū)域中可以從外面觸及到軸頸，在這個連接區(qū)域中薄板管與軸頸相連接。一方面優(yōu)選的使用上下支桿的固定實現(xiàn)了環(huán)形元件-支桿裝置高的剛度，另一方面既簡化了刮水器軸承的制造，也簡化了薄板管與軸頸的連接，因為軸頸對于相應(yīng)的模具，例如卷曲模具來說可以簡單的從外面觸及。
如果環(huán)形元件在軸向上布置在軸頸的前面，特別是與軸頸在其端面上沒有重疊，那么該刮水器軸承可以用優(yōu)選的沒有環(huán)形芯的模具以及一種相應(yīng)的簡單且穩(wěn)固的滑動模具來制造。這也實現(xiàn)了在優(yōu)選的壓鑄或者注塑工藝中更良好的模具冷卻和芯部冷卻。如果在一種替代方案中軸頸以一個端部伸入環(huán)形元件，那么空心型材芯部和環(huán)形芯可以在相同的方向上進(jìn)行拔模，為此只需要一個唯一的滑動模具。
如果軸頸相對于軸承殼體的軸向長度布置在大致中間，那么該環(huán)形元件在軸承殼體上的支承得較寬，并且在制造后進(jìn)行冷卻時構(gòu)件上只出現(xiàn)很小的翹曲，這就帶來了高的幾何質(zhì)量以及良好的工藝能力。作為替代方案，軸頸也可以相對于軸承殼體的軸向長度偏心布置，例如布置在軸承殼體的下端。由此可以實現(xiàn)在軸承殼體上寬地支承。
當(dāng)軸頸具有空心橫截面時，刮水器軸承的剛度可以特別大。這種結(jié)構(gòu)剛度特別大。對于這種空心型材必要的模具芯可以對準(zhǔn)方向，使得其在軸頸的方向上可以被拉，也就是與環(huán)形模具芯同時用于環(huán)形元件的制造。作為替代方案該軸頸具有一個T型梁或者雙T型梁結(jié)構(gòu)的橫截面。連接幾何形狀可以以兩個模具半體制造或者拔模。這種模具結(jié)構(gòu)特別簡單。
特別優(yōu)選在制造時可將環(huán)形元件和支承位置之間的構(gòu)件幾何形狀側(cè)向拔模。這除了上面所述的簡化了模具以外，還可以在薄板管套上后將其圍住，以使該薄板管用一種優(yōu)選的所謂的卷曲與軸頸連接。由此保證了薄板管和軸頸之間良好的形狀配合連接以及高質(zhì)量的連接。在此薄板管塑性變形，并且被壓入為此設(shè)置的刮水器軸承殼體或者軸頸的槽中?？梢允褂靡话愕木砬＞摺?br>

下面借助于附圖以一個實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
附圖示出圖1示出了一個刮水器軸承，具有短的環(huán)形元件，并通過梁型材不對稱連接；圖2示出了一個刮水器軸承，具有短的環(huán)形元件，并用空心型材橫截面對稱連接；圖3a、b示出了縱向(a)上的斷面視圖以及垂直于軸頸對稱線(b)的斷面視圖；圖4a、b示出了模具結(jié)構(gòu)以及具有空心型材(a)橫截面和T型梁型材(b)橫截面的模具半體的分離；圖5a、b示出了模具結(jié)構(gòu)(a)和具有環(huán)形芯的模具芯(b)；圖6示出了刮水器軸承的橫截面，軸頸和環(huán)形元件重疊；圖7a、b示出了模具結(jié)構(gòu)(a)以及沒有環(huán)形芯的模具芯(b)；
圖8示出了刮水器軸承的橫截面，軸頸和環(huán)形元件沒有重疊；圖9a-f示出了根據(jù)軸頸的橫截面，在套上薄板管之前(a)以及之后(b)、模具的移近(c)、薄板管用模具圍住(d)、沖頭移入薄板管和軸頸之間的連接區(qū)域(e)以及連接完成(f)的卷曲過程的工藝流程；圖10a、b示出了優(yōu)選的刮水器軸承(a)與已知的刮水器軸承(b)的尺寸比較；圖11示出了刮水器軸承的剖視圖，具有雙環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形元件；圖12示出了刮水器軸承和薄板管的組裝圖；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的刮水器軸承的剛度與兩種已知的具有空心型材軸頸和T型梁軸頸的刮水器軸承的剛度的比較。
具體實施例方式
本發(fā)明特別適用于塑料制成的刮水器軸承。在圖中一般對于相同的零件使用相同的附圖標(biāo)記。
圖1示出了一個用于刮水器裝置的刮水器軸承10，具有一個軸承殼體12以及一個布置在軸承殼體12軸承區(qū)14上的軸頸30以及一個短的環(huán)形元件16。由外管構(gòu)成的軸承殼體12同心地圍住一內(nèi)管24。短的環(huán)形元件16在軸頸其端面36區(qū)域中同軸地布置在軸頸30外面。軸頸30和環(huán)形元件16相對于軸承殼體12的軸向長度偏心布置。
環(huán)形元件16用上支桿18和下支桿20固定在軸承殼體12上，通過支桿，軸頸30至少在一個連接區(qū)域32中可以從外面觸及到。在這個連接區(qū)域32中以后還要將一個未示出的薄板管與軸頸30連接。支桿18、20在這里是T型梁。環(huán)形元件16與軸頸30沒有直接連接，從而未示出的的薄板管可以套在軸頸30上的軸頸30和環(huán)形元件16內(nèi)圓周面之間的微小自由空間中。自由空間的尺寸，使得薄板管不僅可以貼靠在軸頸30上，還可以貼靠在環(huán)形元件16的內(nèi)圓周面上。
圖2示出了一個刮水器軸承10，具有短的環(huán)形元件16，軸頸30和環(huán)形元件16對稱連接在軸承殼體12上。固定環(huán)形元件16的下和上支桿18、20具有空心橫截面。軸頸30和環(huán)形元件16相對于軸承殼體12的軸向長度大致布置在中間。
圖3a、b中示出了刮水器軸承10的斷面視圖。圖3a示出了軸頸30縱向剖視圖?？梢钥闯?，軸頸30與環(huán)形元件16是沒有連接的。圖3b示出了垂直于軸頸對稱線的剖視圖。軸頸30是空心型材，其具有布置在中間的加強(qiáng)件，固定環(huán)形元件16的下和上支桿18、20同樣是空心型材。
圖4a、b示出了用于制造支桿18、20和軸頸30的優(yōu)選的模具的橫截面以及拆開的模具的模具半體50、52。根據(jù)本發(fā)明的支桿18、20和軸頸30的布置優(yōu)選允許使用一種模具，其在兩個模具半體50、52的中間可以分開。圖4a示出了帶有用空心型材構(gòu)成的支桿18、20以及空心型材構(gòu)成的軸頸30的模具。圖4b示出了作為變型方案的用于T型梁型材構(gòu)成的支桿18、20和軸頸30的模具。
圖5a、b示出了用于構(gòu)造空心型材形式的支桿18、20和軸頸30的模具60(圖5a)的優(yōu)選的模具結(jié)構(gòu)以及所屬的優(yōu)選的滑動模具62(圖5b)。為了拔模四個空心型材芯，例如如圖4所示，優(yōu)選只需要一個唯一的滑動模具62，其中環(huán)形芯64和空心型心可以在同一個方向上拔模。當(dāng)軸頸30和環(huán)形元件16重疊時，也就是軸頸30的端面36伸入環(huán)形元件16中時，環(huán)形芯64是必要的。圖6示出了這種軸頸30與環(huán)形元件16重疊的具有插入的薄板管40的刮水器軸承10的剖視圖。在重疊區(qū)，薄板管40穩(wěn)定地夾緊在環(huán)形元件16和軸頸30之間。
圖7a、b示出了沒有環(huán)形芯的模具結(jié)構(gòu)。模具70的模具結(jié)構(gòu)顯示出了用于比圖5a中更短的軸頸30的形狀(圖7a)以及沒有環(huán)形芯的模具芯(圖7b)的形狀。由此可以實現(xiàn)穩(wěn)固的滑動模具結(jié)構(gòu)，另外模具和模具芯可以更好地冷卻。這種刮水器軸承10的變型方案在圖8中示出了橫截面。薄板管40套在軸頸30上并同時被環(huán)形元件16圍住。軸頸30比圖6中的實施例中短并且沒有伸入環(huán)形元件30，其在軸線方向位于軸頸30前面。
圖9a-f根據(jù)軸頸30和支桿18、20的橫截面示出了作為卷曲過程實施的軸頸30和薄板管40之間的連接過程的工藝流程。圖9a示出了在連接開始時的軸頸30和支桿18、20。圖9b還示出了套在軸頸30上的薄板管40。接著在軸頸30兩側(cè)分別將帶有沖頭對74、76的模具部分70、72移近軸頸30(圖9c)，直到由薄板管40包圍的軸頸30被模具部分70、72圍住(圖9d)。這通過刮水器軸承特殊的幾乎形狀實現(xiàn)并且非常有利于軸頸30和薄板管40之間的連接質(zhì)量。接著用于建立刮水器軸承或者軸頸30和薄板管40之間形狀配合連接的沖頭對74、76壓入薄板管40。沖頭對74、76將管材料壓入軸頸30的為此設(shè)置的槽中(圖9e)。圖9f示出了在連接過程結(jié)束后的成品裝置。薄板管40在連接區(qū)域(相應(yīng)于圖1和圖2中的連接區(qū)域32)與軸頸30形狀配合連接。
圖10a、b示出了優(yōu)選的刮水器軸承10(圖10a)與已知的刮水器軸承80(圖10b)的尺寸比較。優(yōu)選的刮水器軸承10具有一個軸頸30，其連接在刮水器軸承10的內(nèi)管24上，這樣力不僅傳遞到內(nèi)管24上，而且還傳遞到由外管構(gòu)成的軸承殼體12上。軸頸30的軸承區(qū)26以及環(huán)形元件16或者將環(huán)形元件16固定在內(nèi)管24上的元件的軸承區(qū)28優(yōu)選是同心的，以便保證兩個軸承區(qū)26、28良好的圓度。相反，已知的刮水器軸承80有一個軸頸82，其必須比本發(fā)明的結(jié)構(gòu)明顯的長，并且具有相應(yīng)小的彎曲剛度以及在加載時會出現(xiàn)應(yīng)力過大。
圖11示出了刮水器軸承10的剖視圖，其中環(huán)形元件16是雙環(huán)。雙環(huán)提高了環(huán)形元件16的穩(wěn)定性。另外由此在軸頸30和支桿18、20之間提供了更大的自由空間，從而在薄板管40與軸頸30連接時具有更多的用于模具，特別是用于卷曲模具的空間。
圖12示出了刮水器軸承10和薄板管40的組裝視圖。薄板管40在連接區(qū)域32與軸頸30形狀配合連接。支桿18、20固定環(huán)形元件16，環(huán)形元件圍住薄板管40。支桿18、20是空心型材。
按本發(fā)明的刮水器軸承10的結(jié)構(gòu)方案明顯改善了構(gòu)件的剛度。圖13示出了優(yōu)選的刮水器軸承10和兩種已知的類似于圖10b中方案的具有空心型材軸頸和T型梁軸頸的刮水器軸承的結(jié)構(gòu)剛度比較。
已知的具有T型梁軸頸的刮水器軸承的結(jié)構(gòu)剛度最小，這從曲線C中可以明顯地看出。已知的具有空心型材軸頸的刮水器軸承雖然顯示出了更好的結(jié)構(gòu)剛度(曲線B)，但是按本發(fā)明的刮水器軸承10在結(jié)構(gòu)剛度方面改善了大于2倍。另外在此需要提到的是，這里彈性應(yīng)力在軸頸上的分布是非常均勻的，而在已知的刮水器軸承中會出現(xiàn)局部應(yīng)力過大，這可以借助于有限元方法(FEM)的分析獲得。
附圖標(biāo)記10 刮水器軸承12 軸承殼體14 軸承區(qū)16 環(huán)形元件18 支桿20 支桿24 內(nèi)環(huán)26 軸承區(qū)28 軸承區(qū)30 軸頸32 連接區(qū)域34 支桿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 沖頭對76 沖頭對
權(quán)利要求
1.用于刮水器裝置的刮水器軸承，其具有軸承殼體(12)，軸承殼體帶有構(gòu)成該軸承殼體(12)的外管以及與外管同心布置的內(nèi)管(24)，還具有布置在軸承殼體(12)上的軸承區(qū)域(14)上的用于容納薄板管(50)的軸頸(30)，其特征在于在軸頸端面(36)區(qū)域在軸頸外設(shè)置與軸頸(30)同軸布置的環(huán)形元件(16)。
2.按權(quán)利要求1所述的刮水器軸承，其特征在于所述環(huán)形元件(16)與軸頸(30)無連接地布置在軸承殼體(12)上。
3.按權(quán)利要求1或者2所述的刮水器軸承，其特征在于所述環(huán)形元件(16)用支桿(18、20)固定在軸承殼體(12)上，通過支桿，該軸頸(30)至少在一個連接區(qū)域(32)中可以從外面觸及到。
4.按權(quán)利要求1或者2所述的刮水器軸承，其特征在于所述環(huán)形元件(16)在軸線方向上布置在軸頸(30)前面。
5.按權(quán)利要求4所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)以其端面(36)伸入環(huán)形元件(16)中。
6.按前述權(quán)利要求中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)相對于軸承殼體(12)的軸向長度布置在大致中間。
7.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)相對于軸承殼體(12)的軸向長度偏心布置。
8.按前述權(quán)利要求中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)連接在內(nèi)管(24)上。
9.按前述權(quán)利要求中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)具有由空心型材構(gòu)造的橫截面。
10.按權(quán)利要求1至7中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于所述軸頸(30)具有由雙T型梁構(gòu)造的橫截面。
11.按前述權(quán)利要求中任一項所述的刮水器軸承，其特征在于環(huán)形元件(16)和軸承區(qū)(14)之間的構(gòu)件幾何形狀在制造時可側(cè)向拔模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于刮水器裝置的刮水器軸承，具有一個軸承殼體(12)，其具有一個構(gòu)成軸承殼體(12)的外管以及一個與其同心布置的內(nèi)管(24)以及一個布置在軸承殼體(12)軸承區(qū)(14)上的用于容納薄板管(40)的軸頸(30)。提出，在軸頸(30)外在其端部(36)區(qū)域設(shè)置一個與軸頸(30)同軸布置的環(huán)形元件(16)。
文檔編號B60S1/04GK1878690SQ200480032772
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者J·齊默 申請人:羅伯特·博世有限公司