Die folgende Animation zeigt das Gestänge einer Scheibenwischeranlage – eine Kurbelschwinge, die die Drehbewegung des Wischermotors in die Schwingbewegung zweier gleichlaufender Wischerarme umsetzt. Kurbelradius, Hebellänge und Wischwinkel lassen sich in Echtzeit verändern.
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Beschreibung der Animation
Die Animation zeigt eine Tandem-Wischeranlage, wie sie in fast jedem Pkw verbaut ist. Der Wischermotor unten links treibt eine Kurbel (gelb) an. Über die Schubstange (blau) wird der Hebel auf der Fahrerseite (grün) hin- und hergeschwenkt. Die Koppelstange (orange) überträgt diese Schwenkbewegung auf die zweite Wischerwelle, sodass beide Wischerarme parallel und synchron laufen.
Der Play-Button startet den Motor. Über die Checkbox lässt sich der überstrichene Wischbereich einblenden; angezeigt wird zusätzlich der Wischwinkel in Grad.
Interaktive Steuerung
Über die Schieberegler können folgende Parameter eingestellt werden:
- Kurbelwinkel φ (0–360°): Stellung der Motorkurbel für manuelle Positionierung
- Kurbelradius r (16–37): Radius der Motorkurbel, bestimmt den Ausschlag
- Hebellänge h (54–84): Länge des Hebels auf der Wischerwelle
Der Play/Pause-Button startet bzw. stoppt den Umlauf der Kurbel.
Physikalischer Hintergrund
Das Wischergestänge ist ein viergliedriges Getriebe – eine Kurbelschwinge. Die Motorkurbel läuft vollständig um, der Hebel auf der Wischerwelle kann dagegen nur schwingen. Die Schubstange verbindet beide Glieder.
Der Wischwinkel, also der Schwenkbereich des Wischerarms, hängt in guter Näherung nur vom Verhältnis aus Kurbelradius und Hebellänge ab:
\[ \psi = 2 \cdot \arcsin\left(\frac{r}{h}\right) \]
Mit den Größen:
- \( \psi \) – Wischwinkel
- \( r \) – Kurbelradius am Motor
- \( h \) – Hebellänge auf der Wischerwelle
Ein großer Kurbelradius oder ein kurzer Hebel vergrößern also den Wischwinkel. Damit die Kurbel vollständig umlaufen kann, muss stets \( r < h \) gelten – andernfalls blockiert das Getriebe in einer Strecklage.
Die Winkelgeschwindigkeit des Wischers ist trotz gleichförmiger Motordrehzahl nicht konstant: In den Umkehrpunkten wird der Arm abgebremst und wieder beschleunigt, in der Mitte des Wischbereichs ist er am schnellsten. Diese ungleichförmige Übertragung ist typisch für Kurbelschwingen.
Die Koppelstange bildet zusammen mit den beiden gleich langen Hebeln auf den Wischerwellen eine Parallelkurbel. Beide Wischerwellen führen dadurch exakt dieselbe Schwenkbewegung aus – das ist der charakteristische Gleichlauf einer Tandem-Wischeranlage. Der Befestigungswinkel der Arme auf der Kerbverzahnung der Welle legt fest, wo die Wischer in Ablagestellung stehen.
Hinweis: Kurbelradius und Hebellänge sind in der Darstellung gegenüber dem realen Vorbild vergrößert. Da der Wischwinkel nur vom Verhältnis \( r/h \) abhängt, bleibt die Kinematik davon unberührt.
Praktische Anwendungen
- Scheibenwischeranlagen: Umwandlung der Motordrehung in die Schwenkbewegung der Wischerarme
- Schwingsiebe und Schüttelrutschen: Erzeugung oszillierender Bewegungen aus einem Antriebsmotor
- Textilmaschinen: Antrieb von Webladen und Fadenführern
- Rührwerke und Mischer: Hin- und hergehende Bewegung von Rührorganen
Verwandte Animationen
HD-Animationen
Web-Animationen
Überblick
| Titel | Scheibenwischer-Gestänge |
| Zielgruppe | Lehrer/innen und Vortragende |
| Features | Vollbildmodus verlustfreie Vergrößerung Großbildschirme und Leinwände unterstützt |
| Lizenz | MIT |