Lagergehäuse bei Wischeranlagen, sowie Wischeranlage, insbesondere zur Scheibenreinigung eines Kraftfahrzeugs

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fixieren einer Welle in deren Lagergehäuse bei Wischeranlagen, insbesondere zur Scheibenreinigung eines Kraftfahrzeugs, wobei zwischen der Welle und dem Lagergehäuse ein Ringspalt vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft außerdem eine Wischeranlage, insbesondere zur Scheibenreinigung eines Kraftfahrzeugs, mit einer Antriebsvorrichtung und einem mit der AntriebsVorrichtung gekoppelten Gelenkgetriebe, wobei die AntriebsVorrichtung und/oder das Gelenkgetriebe jeweils wenigstens eine in einem Gehäuse gelagerte, rotierende oder pendelnde Welle aufweist, und zwischen der Welle und dessen Gehäuse ein Ringspalt vorhanden ist.

Mit der DE 40 28 892 AI ist eine Antriebsvorrichtung, insbesondere für Scheibenwischer an Kraftfahrzeugen bekannt geworden, die eine aus einer Stirnseite eines Lagergehäuses herausragende Welle aufweist, wobei ein zylindrisches Gleitlager an das Lagergehäuse mit geringem Abstand zu dessen Stirnseite eingesetzt ist. Durch das Gleitlager ist zwischen dem Lagergehäuse und der Welle ein Ringspalt begrenzt. Zur Abdichtung des Ringspalts gegenüber der Umgebung ist eine am Lagergehäuse festsitzende, aus elastischem Kunststoff gefertigte Buchse vorgesehen, die den Ringspalt vor dem Gleitlager verschließt und an ihrem dem Lagergehäuse abgewandten Ende einen radial nach innen vorspringenden Dichtflansch aufweist, welcher in eine Ringnut der Welle eingreift. Eine derartige Wellenlagerung weist zwar den Vorteil auf, daß sie außerordentlich robust ist. Jedoch ist der Aufbau und der Zusammenbau der Wellenlagerung aufwendig und in der Regel müssen für eine optimale Lagerung und Abdichtung mehrere Bauteile verwendet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugirunde, ein Verfahren sowie eine Wischeranlage der eingangs genannten Art bereitszustellen, bei denen die Welle auf einfache Art und Weise im Lagergehäuse gelagert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Einsetzen und Ausrichten der Welle in deren Lagergehäuse der Ringspalt

wenigstens abschnittsweise mit plasifiziertem

Kunststoffmaterial oder Metall ausgepritzt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei der Ringspalt mit Kunststoffmaterial ausgespritzt ist. Er kann aber auch mit einer Kupfer-, Blei- und/oder Zinnlegierung ausgespritzt sein. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden also zwischen die Welle und das Lagergehäuse weder Dichtungen noch Gleit- oder Wälzlager eingesetzt, sondern lediglich der Ringraum mit Kunststoff aterial ausgespritzt. Nachdem das Kunststoffmaterial 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. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß außer dem Kunststoffmaterial keine weiteren zusätzlichen Bauteile in den Ringspalt zur Lagerung und Abdichtung der Welle eingesetzt werden müssen. Ferner ist die Herstellung einer derartigen Wellenfixierung 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 Kunststoff aterial kann die Welle auch in versetzten bzw. gekippten Positionen im Lagergehäuse fixiert werden. Ferner hat das Einspritzen von Kunststoffmaterial in den Ringspalt den Vorteil, 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 zu erhalten, wird die Welle vor dem Ausspritzen des Ringspalts insbesondere auf eine Temperatur von 200 ^* C, +/~ 30 ^* C erwärmt. Da das Kunststoffmaterial nach dem Ausspritzen 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.

Vorteilhaft wird das Kunststoffmaterial axial und/oder radial in den Ringspalt eingespritzt. Abhängig von der Form und Zugänglichkeit des Ringspaltes sowie von dessen Länge und der Temperatur der den Ringspalt begrenzenden Materialien, sowie vom verwendeten Kunststoffmaterial wird dieses entweder radial in den Ringspalt eingespritzt, wobei es nach beiden Seiten gepreßt wird, oder es erfolgt eine axiale Einspritzung, die insbesondere dann von Vorteil ist, wenn das Lagergehäuse von außen nicht oder nur schwer zugänglich ist.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß verschiedene

Kunststoffmaterialien gleichzeitig oder nacheinander in den

Ringspalt eingespritzt werden. Dabei können z.B. für niedrigen

Reibwert, für eine gute Abdichtung, für eine hohe

Widerstandsfähigkeit gegen bestimmte Stoffe, z.B. Fette, Öle,

Wasser oder agressive Medien geeignete Materialien verwendet werden. Diese können dann über entsprechende Angußöffnungen nacheinander oder gleichzeitig in den Ringspalt eingespritzt werden. Auf diese Weise können die Eigenschaften der unterschiedlichen Kunststoffmaterialien kombiniert werden.

Um ein Austreten des in den Ringspalt eingespritzten Kunststoffamterials aus diesem zu verhindern, wird der Ringspalt während des Einspritzvorgangs axial z.B. mittels eines Werkzeugs verschlossen. Über dieses Werkzeug kann vorteilhaft die aus dem Ringspalt austretende Materialfront so umgelenkt werden, daß dieses wenigstens teilweise um das axiale Ende des Lagergehäuses herumgespritzt wird. Hierdurch wird eine Verankerung des Kunststoffmaterials am Lagergehäuse erzielt und ein axiales Verrutschen vermieden.

Eine Fixierung des Kunststoffmaterials in Umfangsrichtung am Lagergehäuse wird dadurch erzielt, daß das Kunststoffmaterial in an der Innenseite des Lagergehäuses vorgesehene Ausnehmungen eingespritzt wird. Diese Ausnehmungen können auch Hinterschneidungen aufweisen und sind insbesondere schwalbenschwanzförmig ausgeführt. Eine Fixierung der Welle in

axialer Richtung wird dadurch erzielt, daß das

Kunststoffmaterial in an der Umfangsfläche der Welle vorgesehene Ausnehmungen eingespritzt wird. Diese Ausnehmungen können als zylinderischer oder als kugelförmiger Einstich ausgeführt sein. Andere Formen sind möglich, solange sie in Umfangsrichtung rotationssymmetrisch sind.

Die oben genannte Aufgabe wird bei einer Wischeranlage der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringspalt zwischen der Welle und dessen Gehäuse wenigstens abschnittsweise mit einem Kunststoffmaterial oder Metall ausgespritzt ist.

Hierdurch werden die o.g. Vorteile erzielt. Nachfolgend wird auf die Kunststoffausspritzung Bezug genommen, wobei die Metallausspritzung gleichermaßen vorteilhaft einsetzbar ist.

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

Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial ein Thermoplast oder ein Duroplast. Bei der Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffes wird dieser durch Erwärmung plastifiziert und in den Ringspalt eingespritzt. Die Wischerwelle wird gegenüber

dem Lagergehäuse durch Hilfswerkzeuge so lange fixiert, bis der eingespritzte thermoplastische Kunststoff abgekühlt und ausgehärtet ist. Bei der Verwendung eines Duroplasts wird dieser z.B. durch Zusatz eines Härters aktiviert und in plastischem Zustand in den Ringspalt eingespritzt.

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 eingespritzte Kunststoffmaterial in ausgehärtetem Zustand eine Lagerung und eine Abdichtung für die Welle. Es bedarf, wie bereits erwähnt, keiner weiteren Bauteile für die Lagerungs- und Dichtfunktionen.

Bevorzugt ist die Welle und/oder die Innenfläche des Lagergehäuses mit Absätzen, Ausnehmungen, Schultern oder dgl. versehen, die vom Kunststoffmaterial ausgespritzt sind. Diese Formänderungen der Welle bzw. der Innenfläche des Lagergehäuses bieten für das Kunststoffmaterial Verankerungspunkte, so daß dieses einerseits fest mit dem Lagergehäuse verbunden ist, andererseits die Welle in axialer Richtung starr vom Kunststoffmaterial gehalten wird.

Eine axiale Verankerung des Kunststoffmaterials im Lagergehäuse wird ferner dadurch erzielt, daß das Kunststoffmaterial das Lagergehäuse axial und insbesondere radial überragt. Ferner kann das Kunststoffmaterial in dem das

Lagergehäuse axial überragenden Bereich über ein geeignetes

Werkzeug auf die Wellenoberfläche während des Aushärtvorganges aufgepreßt werden. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung erzielt. Dabei läuft das Kunststoffmaterial auf der Welle an seinen axialen Enden konusförmig zu.

Eine weitere Optimierung der Abdichtung kann dadurch erzielt werden, daß im Kunststoffmaterial 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. durch den O-Ring erzielt wird, der in das Kunststoffmaterial eingespritzt, d.h. integriert ist. Auf diese Weise können die Eigenschaften des O-Rings und die Eigenschaften des Kunststoffmaterials kombiniert werden.

Eine weitere Abdichtung sowie eine bessere Verankerung des Kunststoffmaterials wird dadurch erzielt, daß das Lagergehäuse an seinen axialen Enden eine umlaufende Axialnut aufweist. In diese umlaufende Axialnut kann das Kunststoffmaterial eingespritzt oder das axial austretende Kunststoffmaterial eingepreßt werden, so lange dieses noch plastisch verformbar ist.

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 aufnehmenden Lagerbuchse gebildet.

Weitere Vorteile, Merkmal und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Wischmotors mit in

Längsrichtung aufgeschnittenem Getriebe;

Figur 2 eine Seitenansicht eines Wischlagers mit in

Längsrichtung aufgeschnittener Lagerbuchse;

Figuren 3a und 3b einen Schnitt III-III gemäß Figur 2;

Figur 4a-c Ausführungsformen der axialen Stirnfläche der

Lagerbuchse; und

Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Einstichs der Wischerwelle.

In der Figur 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete

Antriebsvorrichtung wiedergegeben, die ein Motorengehäuse 2 aufweist, in dem sich im wesentlichen die stationären und rotierenden elektrischen Teile eines Elektromotors (nicht gezeigt) befinden. An das Motorengehäuse 2 ist ein topfförmiges Getriebegehäuse 3 angeflanscht, das von einem

Deckel 4 verschlossen wird. An der dem Deckel 4 gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuses 3 ist dieses als

Lagergehäuse 5 ausgebildet, in dem eine Wischerwelle 6 drehbar gelagert ist. Die Wischerwelle 6, welche aus einer dem

Getriebegehäuse 3 abgewandten Stirnseite 7 des Lagergehäuses 5 herausragt, wird von dem Elektromotor über in dem

Getriebegehäuse 3 untergerbachte Getriebeglieder rundlaufend oder pendelnd angetrieben.

Zur Lagerung der Wischerwelle 6 im Lagergehäuse 5 ist in einen Ringspalt 9 zwischen der Wischerwelle 6 und dem Lagergehäuse 5 ein Kunststoffmaterial 8 eingespritzt. Dieses Kunststoffmaterial 8 füllt den Ringspalt 9 über die ganze Länge des Lagergehäuses 5 aus und dringt in Ausnehmungen 10 des Lagergehäuses 5 sowie in Ausnehmungen 11 und 12 der Wischerwelle 6 ein. Die Ausnehmung 10 ist als Radialnut in der Innenfläche des Lagergehäuses 5 und die Ausnehmungen 11 und 12 sind als kugelförmiger Einstich in der Wischerwelle 6 ausgeführt. Außerdem übergreift das Kunststoffmaterial 8 die Stirnseite 7 des Lagergehäuses 5 axial und radial und ist über eine gewisse Wegstrecke axial über die Außenseite des Lagergehäuses 5 gezogen. Hierdurch wird das Kunststoffmaterial

8 nach dem Erhärten am Lagergehäuse 5 fixiert und hält dadurch die Wischerwelle 6 in der momentanen Lage fest. Das

Kunststoffmaterial 8 dient dabei gleichzeitig als Lagerung und als Dichtung gegen ein Eintreten von Schmutz bzw. ein

Austreten von Schmiermittel aus dem Inneren des

Getriebegehäuses 3.

Die Wischerwelle 6 muß gegenüber dem Lagergehäuse 5 lediglich insoweit ausgerichtet sein, daß sie die Innenseite des Lagergehäuses nicht berührt. Eine exakte koaxiale Ausrichtung wird zwar angestrebt, ist jedoch nicht erforderlich. Ferner wird durch das erhärtete Kunststoffmaterial 8 die Wischerwelle 6 in axialer Richtung fixiert, so daß auch hierfür keine weiteren Elemente erforderlich sind.

In der Figur 2 ist ein Wischlager wiedergegeben, bei dem im Lagergehäuse 5 die Wischerwelle 6 ebenfalls über das Kunststoffmaterial 8 fixiert ist. An dem einem Rändelkonus 13 gegenüberliegenden Ende 14 ist ein Lenker 15 mit aufgepreßtem Kugelbolzen 16 zur Krafteinleitung bzw. zur Einleitung der Schwenkbewegung angeordnet. Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist das Kunststoffmaterial 8 axial und radial um die Stirnseiten 7 des Lagergehäuses 5 herumgezogen. Auf diese Weise wird das erhärtete Kunststoffmaterial 8 axial im Lagergehäuse 5 fixiert. Ferner weist die Wischerwelle 6 einen zylindrischen Einstich 17 auf, der der Ausnehmung 11 bzw. 12 der Wischerwelle 6 der Figur 1 entspricht. Ober diesen Einstich 17

wird die Wischerwelle 6 ebenfalls in axialer Richtung im

Kunststoffmaterial 8 und somit im Lagergehäuse 5 fixiert, wohingegen keine Fixierung in Umfangsrichtung stattfindet.

Ferner ist erkennbar, daß das Lagergehäuse 5 einen Anguß 18 aufweist, durch den das plastifizierte Kunststoffmaterial 8 eingespritzt werden kann, so daß dieses sich im zylindrischen

Einstich 17 radial und entlang des Ringspalts 9 axial bis zu den Stirnseiten 7 ausbreiten kann. An den Stirnseiten 7 angebrachte Werkzeuge verhindern ein Austreten des

Kunststoff aterials 8 aus dem Ringspalt 9 bzw. lenken dieses in radialer und in axialer Richtung um, so daß die Stirnseiten

7, wie in der Figur 2 dargestellt, umspritzt werden.

In der Figur 4a ist ein Ausschnitt der Stirnseite 7 dargestellt, in der eine ringförmige Axialnut 19 vorgesehen ist. In diese Axialnut 19 ist das Kunststoffmaterial 8 eingespritzt. Durch die Axialnut 19 wird das Kunststoffmaterial 8 an die Oberfläche der Wischerwelle 6 gedrängt. Hierdurch wird eine besonders gute Abdichtung erzielt. Die Figur 4b zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem in dem die Stirnseite 7 axial übergreifenden Abschnitt des Kunststoffmaterials 8 ein O-Ring 20 integriert ist, der seinerseits auf der Oberfläche der Wischerwelle 6 aufliegt. Insgesamt ist der die Stirnseite 7 übergreifende Abschnitt des Kunststoffmaterials 8 zusammen mit dem O-Ring 20 von einer Ringschutzkappe 21 übergriffen. Über diese Ringschutzkappe 21 werden sowohl das Kunststoffmaterial 8 als auch der O-Ring 20

an die Oberfläche der Wischerwelle 6 gepreßt, wodurch eine optimale Abdichtung erzielt wird.

Bei dem in der Figur 4c wiedergegebenen Ausführungsform ist das Kunststoffmaterial 8 nach außen hin konisch zulaufend ausgeführt. Durch das Nachschwinden des Kunststoffmaterials 8 wird hierdurch eine weitere Möglichkeit einer optimalen Abdichtung z.B. gegen Wassereintritt geschaffen.

In den Figuren 3a und 3b sind zwei Ausführungsformen einer Ausgestaltung der Innenfläche des Lagergehäuses 5 wiedergegeben, wobei beide Figuren den Schnitt III-III gemäß Figur 2 darstellen. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3a ist die Innenfläche des Lagergehäuses 5 mit schwalbenschwanzförmigen Nuten 22 versehen, wohingegen beim Ausführungsbeispiel der Figur 3b die Innenfläche des Lagergehäuses 5 mit Hinterschneidungen 23 aufweisenden Nuten 24 versehen ist. Die Nuten 22 bzw. 24 verlaufen insbesondere über die ganze Länge des Lagergehäuses 5 in axialer Richtung. Durch die Nuten 22 und 24, in die das plastifizierte Kunststoffmaterial 8 eingespritzt wird, wird nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials 8 dieses in Umfangsrichtung fixiert, so daß bei der Bewegung der Wischerwelle 6 im Lagergehäuse 5 ein Mitdrehen des Kunststoffmaterials 8 verhindert wird. Die die Nuten 22 bzw. 24 voneinander trennenden Stege 25 dienen nicht als Lager für die Wischerwelle 6, sondern lediglich zur Verankerung des

Kunststoffmaterials 8 an der Innenoberfläche des Lagergehäuses

5.

In der Figur 2 ist die Wischerwelle 6 mit einem zylinderför igen Einstich 17 versehen, wobei diese Ausführungsform lediglich beispielhaft wiedergegeben ist. In der Figur 5 ist ein kugelförmiger Einstich 26 dargestellt, der eine andere Ausführungsform repräsentiert.