Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum axialen Fixieren einer Welle in deren Lagergehäuse bei Wischeranlagen, insbesondere zur Scheibenreinigung eines Kraftfahrzeugs, wobei der aus dem Lagergehäuse axial heraustretende Wellenabschnitt der Welle mit einer Ringnut versehen ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Wischeranlage mit einer Antriebsvorrichtung und einem mit Antriebsvorrichtung gekoppelten Gelenkgetriebe, wobei die Antriebsvorrichtung und/oder das Gelenkgetriebe wenigstens eine in einem Gehäuse gelagerte, rotierende oder pendelnde Welle aufweist und die Welle das Gehäuse wenigstens einseitig mit einem Wellenabschnitt überragt, wobei der Wellenabschnitt eine Ringnut aufweist.

Mit der DE 40 28 892 AI ist eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für Scheibenwischer an Kraftfahrzeugen bekannt geworden, die eine aus einer Stirnseite des Lagergehäuses heraustretende Welle aufweist, wobei die Welle mit einer Radialnut versehen ist. Zwischen der Welle und dem Lagergehäuse befindet sich außerdem ein Ringspalt. Die axiale Fixierung der Welle am Lagergehäuse erfolgt über eine am Lagergehäuse festsitzende, aus elastischem Kunststoff gefertigte Buchse, die in den Ringspalt eingeschoben ist. Außerdem besitzt die Buchse einen radial nach innen vorspringenden Dichtflansch, der in die Ringnut der Welle eingreift. Diese Buchse ersetzt den sonst üblichen Sicherungs¬ oder C-Ring, der in die Ringnut eingesetzt wird und über den die Welle am Lagergehäuse fixiert wird.

Bei der eingangs genannten Antriebsvorrichtung muß die Bohrung des Lagergehäuses, der Durchmesser der Welle und die Ausrichtung der Welle bzgl. des Lagergehäuses exakt aufeinander abgestimmt sein, so daß die hochgenau gefertigte Buchse mit geringem Spiel in den Ringspalt zwischen die Welle und dem Lagergehäuse eingesetzt werden kann. Wird das Spiel zu gering bemessen, so läßt sich die Buchse nicht mehr einsetzen und bei zu großem Spiel besteht die Gefahr, daß Feuchtigkeit von außen in die Wellenlagerung eindringt und Schäden herbeiführt. Auch bei nicht koaxialer Ausrichtung der Welle bzgl. dem Lagergehäuse ist ein Einsetzen der Buchse nicht möglich. Wird die Welle für das Einsetzen der Buchse unter

Krafteinwirkung ausgerichtet, die Buchse eingesetzt und anschließend die die Welle ausrichtende Kraft entfernt, entstehen zwischen der Welle und der Buchse partiell hohe Drücke, die zu einem erhöhten Verschleiß führen, was u.U. einen vorzeitigen Funktionsausfall zur Folge hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Wischeranlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei denen die Welle auf einfache Art und Weise axial im Lagergehäuse gelagert werden kann, wobei die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalls verringert sein soll.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Einsetzen und ggf. nach dem Ausrichten der Welle in deren Lagergehäuse die Ringnut wenigstens abschnittsweise mit einem plastifizierten Kunststoffmaterial oder Metall umspritzt wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also der das Lagergehäuse überragende Wellenabschnitt nach dem Einsetzen der Welle in das Lagergehäuse mit einem plastifizierten und aushärtenden Material umspritzt. Dieses plastifizierte Material kann entweder ein Kunststoffmaterial oder ein Metall sein. Dabei dringt das Material in die Ringnut der Welle ein und liegt außerdem am stirnseitigen Ende des Lagergehäuses an. Hierdurch wird die Welle axial bzgl. des Lagergehäuses fixiert. Nachdem das Material erhärtet ist, dient dieses

sowohl als Lagerung für die Welle als auch als Dichtung gegen ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit aus der Umgebung in die Lagerstelle bzw. gegen ein Austreten von Schmiermittel aus der Lagerstelle. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß weder die Bohrung des Lagegehäuses, noch der Durchmesser der Welle zur Bildung eines exakt definierten Ringspalts maßlich hochgenau gefertigt sein müssen, außerdem kann der Abstand der Radialnut der Welle zur Stirnfläche des Lagergehäuses beliebig gewählt werden und schließlich ist eine koaxiale Ausrichtung der Welle bzgl. der Bohrung des Lagergehäuses nicht erforderlich. Es werden für die axiale Fixierung der Welle außerdem keine hochgenauen Bauteile wie einzuschiebende Buchsen oder dgl. benötigt. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Wellenfixierung ist schnell und einfach auszuführen. Zwar wird die Welle nach dem Einsetzen in das Lagergehäuse in der Regel ausgerichtet, d.h. zentriert, jedoch ist dieser Vorgang nicht unbedingt erforderlich. Durch das eingespritzte Material kann die Welle auch in versetzten bzw. gekippten Positionen im Lagergehäuse fixiert werden. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß die Innenform des Lagergehäuses auch konisch ausgestaltet sein kann, was insbesondere für gegossene Gehäuse von Vorteil ist. Ferner muß die Innenform nach der Herstellung des Lagergehäuses nicht nachbearbeitet, insbesondere auf ein vorbestimmtes Maß aufgeweitet werden. Insbesondere bei aus Aluminium-Druckguß hergestellten Lagergehäusen sind trotz erheblichen Abmessungstoleranzen, die durch das Erkalten des

Lagergehäuses bedingt sind, keine mechanischen Nachbearbeitungen erforderlich.

Um ein definiertes Spiel zwischen der Welle und dem ausgehärteten Kunststoffmaterial bzw. Metall zu erhalten, wird die Welle vor dem Umspritzen, insbesondere auf eine Temperatur von 200'C, +/- 30°C erwärmt. Da das Material nach dem Umspritzen schneller erhärtet als die Welle abkühlt, wird durch das Schrumpfmaß der Welle ein definiertes Spiel erzeugt, durch welches eine leichtgängige Drehbarkeit der Welle gewährleistet ist. Wird ein strammer Sitz des erkalteten Materials auf der Welle gewünscht, so kann in diesem Falle die Welle vor dem Umspritzen auf eine unterhalb der Raumtemperatur bzw. Betriebstemperatur liegende Temperatur abgekühlt werden.

Vorteilhaft wird das Kunststoffmaterial bzw. das Metall axial und/oder radial an den Wellenabschnitt angepritzt. Abhängig von der Form und Zugänglichkeit des Wellenabschnitts sowie von dessen Länge und dem verwendeten Kunststoffmaterial bzw. Metall wird dieses entweder radial angespritzt, wobei es nach beiden Seiten gepreßt wird oder es erfolgt eine axiale Anspritzung, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn der Wellenabschnitt seitlich nicht oder nur schwer zugänglich ist.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß verschiedene Kunststoffmaterialien oder Metalle gleichzeitig oder nacheinander an den Abschnitt angespritzt werden. Dabei können

z.B. für niedrigen Reibwert, für eine gute Abdichtung, für eine hohe Widerstandsfestigkeit gegen bestimmte Stoffe, z.B. Fette, Öle, Wasser oder agressive Medien geeignete Materialien verwendet werden. Diese können dann über entsprechende Angußöffnungen nacheinander oder gleichzeitig an den Wellenabschnitt angespritzt werden. Auf diese Weise können die Eigenschaften der unterschiedlichen Materialien kombiniert werden.

Um ein Austreten des an den Wellenabschnitt angespritzten Kunststoffmaterials bzw. Metalls aus dem Formraum zu verhindern, wird der Wellenabschnitt wenigstens teilweise während des Anspritzvorganges mittels eines Werkzeugs um- und/oder übergriffen, derart daß zwischen dem Werkzeug und dem Wellenabschnitt ein Hohlraum gebildet wird. Über dieses Werkzeug kann das plastifizierte Material vorteilhaft um die Stirnseite des Lagergehäuses herumgelenkt werden, so daß eine Verankerung des Materials am Lagergehäuse und ein axiales Verrutschen sowie ein Mitdrehen in Umfangsrichtung vermieden wird.

Eine Fixierung des Kunststoffmaterials bzw. Metalls in Umfangsrichtung am Lagergehäuse wird vorteilhaft dadurch erzielt, daß das Material in an der Außenseite des axialen Endes des Lagergehäuses vorgesehene Ausnehmungen eingespritzt wird. Diese Ausnehmungen können auch Hinterschneidungen aufweisen und sind insbesondere schwalbenschwanzförmig

ausgeführt. Hierdurch wird außerdem eine weitere Sicherung gegen ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Wellenlagerung geschaffen.

Bevorzugt wird die Welle solange über ein zusätzliches Werkzeug bzgl. des Lagergehäuses fixiert, bis das Kunststoffmaterial bzw. das Metall ausgehärtet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Axialspiel in der Welle im Lagergehäuse ein bestimmtes Maß nicht überschreitet.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß der zwischen der Welle und dem Lagergehäuse sich befindende Ringspalt wenigstens während der Umspritzung abgedichtet wird. Hierdurch wird verhindert, daß Kunststoffmaterial oder Metall in den Ringspalt eindringt. Ferner wird durch die Abdichtung die Möglichkeit geschaffen, daß das um den Wellenabschnitt herumzuspritzende Material solange unter Druck gehalten werden kann, bis es ausgehärtet ist. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Dichtigkeit erhalten.

Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Wischeranlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ringnut wenigstens abschnittsweise mit einem Kunststoffmaterial oder Metall umspritzt ist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden die o.g. Vorteile erzielt.

Die Reibung zwischen der Welle und dem Kunststoffmaterial bzw. Metall kann vorteilhaft dadurch verhindert werden, daß das Material mit einem Gleitmittelzusatz versehen ist. Dies können metallische Zusätze, Kunststoffe oder Zusätze in flüssiger Form sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Wellenabschnitt mehrere, insbesondere vier Ringnuten auf. Dies hat den Vorteil, daß durch die Vielzahl von Ringnuten eine Art Labyrinthdichtung geschaffen wird, die eine Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Wellenlagerung weitestgehend verhindert. Ferner wird durch die Vielzahl von Ringnuten die an der Welle angreifende Axialkraft gleichmäßig verteilt und über einen großen Bereich in das die Ringnuten umgebende Material eingeleitet. Eine Beschädigung der Axiallagerung der Welle durch axiale Kraftspitzen auf diese Weise vermindert.

Vorteilhaft ist die Breite der Ringnuten größer als deren Abstand zueinander. Demnach ist die Breite der in die Ringnuten eingreifenden Abschnitte des Materials ebenfalls relativ breit, wodurch ein Ausreißen dieser Abschnitte insbesondere bei axialen Kraftspitzen noch weiter verringert wird. Dies ist insbesondere bei der Verwendung eines Kunststoffmaterials von Vorteil, da auf diese Weise relativ dickwandige Abschnitte geschaffen werden.

Insbesondere bei schnellaufenden Wellen werden in der

Axiallagerung durch Reibung entstehende örtliche Temperaturspitzen dadurch vermieden, daß die Ringnut abgerundete Innenkanten aufweist. Hierdurch wird vermieden, daß das in die Ringnut eindringende Material scharfe Kanten besitzt, die sich örtlich übermäßig erwärmen können.

Ein Eindringen von Material in den Ringspalt zwischen der Welle und dem Lagergehäuse wird vorteilhaft dadurch vermieden, daß dieser Ringspalt z.B. mittels einer die Welle umgreifenden und auf der Stirnseite des Lagergehäuses aufliegenden Scheibe abgedichtet ist.

Eine Beschädigungsgefahr des Axiallagers wird vorteilhaft dadurch erzielt, daß die Außenfläche des umgespritzten Kunststoff aterials bzw. Metalls in Richtung auf das Wellenende insbesondere konisch abgeschrägt ist. Diese Abschrägung hat außerdem den Vorteil, daß das Axiallager im Bereich des abgeschrägten Endes aufgrund der verminderten Masse ein geringeres Spiel bezüglich des Wellenumfangs aufweist, wodurch eine verbesserte Abdichtung erzielt wird.

Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial ein Thermoplast, insbesondere ein Polyamid z.B. Polyamid 6/12, oder ein Duroplast, bzw. das Metall eine Kupfer-, Blei- und/oder Zinnlegierung. Bei der Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffes wird dieser durch Erwärmung plastifiziert und um den Wellenabschnitt herumgespritzt. Die Wischerwelle wird

gegenüber dem Lagergehäuse durch Hilfswerkzeuge solange axial fixiert, bis der umgespritzte thermoplastische Kunststoff bzw. das Metall abgekühlt und ausgehärtet ist. Bei der Verwendung eines Duroplasts wird dieser z.B. durch Zusatz eines Härters aktiviert und in plastischem Zustand verarbeitet. Insbesondere durch Zufuhr von Wärme wird der Duroplast ausgehärtet und fixiert die Welle. Die Zufuhr von Wärme an den Duroplast kann z.B. durch eine angewärmte Welle erfolgen.

Vorteilhaft bildet das Kunststoffmaterial bzw. das Metall in ausgehärtetem Zustand eine Axiallagerung und eine Abdichtung für die Welle. Es bedarf, wie bereits erwähnt, keiner weiteren Bauteile für die Lagerungs- und Dichtfunktionen.

Bevorzugt ist die Außenfläche des Lagergehäuses im Bereich dessen axialen Endes mit Ausnehmungen versehen, die vom Kunststoffmaterial bzw. Metall ausgespritzt sind. Diese Formänderungen des Lagergehäuses bieten für das Material Verankerungspunkte, so daß dieses einerseits fest mit dem Lagergehäuεe verbunden ist, andererseits die Welle in axialer Richtung starr vom Kunststoffmaterial bzw. Metall gehalten wird.

Eine weitere Optimierung der Abdichtung kann dadurch erzielt werden, daß im Kunststoffmaterial bzw. im Metall zusätzlich Dichtungen, wie O-Ringe oder dgl. integriert sind. In diesem Fall kann für das Kunststoffmaterial z.B. ein Material für ein

optimales Gleitreibungsverhältnis verwendet werden, wobei eine optimale Abdichtung z.B. über den O-Ring erzielt wird, der in das Kunststoffmaterial eingespritzt, d.h. integriert ist. Auf diese Weise können die Eigenschaften des 0-Rings und die Eigenschaften des Kunststoffmaterials kombiniert werden.

Bei Ausführungsformen ist vorgesehen, daß die Welle eine Abtriebswelle eines Wischermotors ist. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Welle die eines Wischlagers. Bei diesen Ausführungsformen ist das Lagergehäuse das Gehäuse des Wischermotors bzw. dessen Getriebes und beim Wischlager wird das Lagergehäuse von der die Welle aufnehmende Lagerbuchse gebildet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben wird. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Wischlagers;

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt II gemäß Fig. 1; und

Figur 3 die Wischerwelle des Wischlagers gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Wiεchlager

wiedergegeben, bei dem in einem Lagergehäuse 2 eine Wischerwelle 3 drehbar oder pendelnd gelagert ist. An dem einem Rändelkonus 4 gegenüberliegenden Ende 5 der Wischerwelle 3 ist ein Lenker 6 mit aufgepreßtem Kugelbolzen 7 zur Krafteinleitung bzw. zur Einleitung der Schwenkbewegung angeordnet. Zwischen dem Lenker 6 und dem stirnseitigen unteren Ende des Lagergehäuses 2 ist eine Scheibe 8 eingesetzt, über die das Längsspiel der Wischerwelle 3 im Lagergehäuse 2 auf z.B. maximal 0,3 mm eingestellt werden kann. Bevorzugt wird die Wischerwelle 3 über die Scheibe 8 in axialer Richtung geringfügig federnd abgestützt. Im übrigen weist das Lagergehäuse 2 Befestigungsvorrichtungen 9 zum Fixieren z.B. an einer Kraftfahrzeugkarosserie auf.

Die Wischerwelle 3 überragt das Lagergehäuse 2 am oberen stirnseitigen Ende 10 mit einem Wellenabschnitt 11, der abschnittsweise von einem Kunststoffmaterial 12 oder einem Metall umspritzt ist. Zwischen dem oberen stirnseitigen Ende 10 und dem Kunststoffmaterial 12 sind ein oder mehrere Scheiben 13 eingesetzt. Über das Kunststoffmaterial 12, welches den Wellenabschnitt 11 umgreift, wird die Wischerwelle 3 axial im Lagergehäuse 2 fixiert.

Die Fig. 2 zeigt den Ausschnitt II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab. Dabei ist erkennbar, daß der Wellenabschnitt 11 mit vier hintereinander angeordneten Ringnuten 14 versehen ist. Dabei schließt die untere Ringnut 14 vorteilhaft bündig mit

der Oberfläche der obersten Scheibe 13 ab. Das Kunststoffmaterial 12, welches um den Wellenabschnitt 11 herumgespritzt ist, liegt bündig auf der Oberfläche der obersten Scheibe 13 auf und greift in die Ringnuten 14 ein. Eine optimale Verankerung des Wellenabschnitts 11 im Kunststoffmaterial 12 wird dadurch erzielt, daß die Ringnuten in Bezug auf ihren gegenseitigen Abstand eine große Breite aufweisen. Der in die Ringnuten 14 eingreifende Teil des Kunststoffmaterials 12 besitzt dadurch ebenfalls eine große Breite, so daß auch extrem hohe axiale Kräfte von der Wischerwelle 3 auf das Kunststoffmaterial 12 übertragen werden können, ohne daß ein Versagen durch Ausreißen zu befürchten ist.

In Fig. 2 ist ferner erkennbar, daß die Scheiben 13 auf dem oberen stirnseitigen Ende 10 des Lagergehäuses 2 aufliegen, und daß zwischen dem Lagergehäuse 2 und der Welle 3 ein Ringspalt vorgesehen ist, in dem eine Lagerbuchse 16 zur Lagerung der Wischerwelle 3 und ein Dichtring 17 angeorndet sind.

In der Fig. 3 ist die Wischerwelle 3 der Fig. 1 vor dem Einbau ins Lagergehäuse 2 dargestellt. Zu erkennen ist der Aufnahmezapfen 18 am unteren Ende der Wischerwelle 3, auf den der Lenker 6 z.B. aufgenietet wird. Ferner sind die Ringnuten 14 am oberen Wellenabschnitt 11 erkennbar, die bei eingebauter Wischerwelle 3 das Lagergehäuse 2 überragen. Schließlich sind

noch der Rändelkonus 4 und das Schraubgewinde 19 zur Aufnahme und Fixierung eines Befestigungsteils eines Wischerarms dargestellt.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Wischerwelle 3 in einem Lagergehäuse 2 über ein Kunststoffmaterial 12 axial fixiert ist. Die Erfindung soll aber hierauf nicht beschränkt sein sondern es sollen z.B. auch Wellen von Antriebsvorrichtungen bzw. deren axiale Fixierung mit in den Schutzbereich fallen.