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Die Erfindung bezieht sich auf eine Welle in einem Wellenlager, insbesondere auf eine Antriebswelle für eine Scheibenwischvorrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der
DE 10 2006 013 696 A1 ist eine Scheibenwischerantriebsanordnung bekannt, die eine Antriebswelle für den Scheibenwischer umfasst, welche in, zwei axial beabstandeten Lagern in einem Befestigungsdom drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle ist durch eine Öffnung in einem Fahrzeugbauteil hindurchgeführt, wobei zur axialen Sicherung der Antriebswelle ein als Speednut ausgeführtes Sicherungselement die Antriebswelle mit einer axialen Stützkraft beaufschlagt. Das Sicherungselement stützt sich an einer Schutzhülse ab, welche in einem Dichtring gehalten ist, der in die Öffnung des Fahrzeugbauteils eingesetzt ist. Die Schutzhülse umgreift einen weiteren, innen liegenden Dichtring, der zur Abdichtung unmittelbar an der Antriebswelle anliegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen, eine Welle und eine Scheibenwischvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit solch einer Welle, die drehbar in einem Wellenlager aufgenommen ist, in kompakter Weise axial abzustützen sowie abzudichten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Welle mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Scheibenwischvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Welle ist in einem Wellenlager aufgenommen, wobei zur axialen Sicherung der Welle gegenüber dem Wellenlager eine Wellensicherungseinrichtung vorgesehen ist. Des Weiteren liegt ein Dichtungselement an der Mantelfläche der Welle an, um ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Wellenlager zu verhindern. Bei der Welle handelt es sich insbesondere um eine Antriebswelle für einen Wischarm einer Scheibenwischvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
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Um eine kompakte Ausführung zu erzielen, ist die Wellensicherungseinrichtung in das Dichtungselement integriert, was neben der axial reduzierten Baulänge den weiteren Vorteil einer vereinfachten Montage aufweist, da die Einheit, bestehend aus Wellensicherungseinrichtung und Dichtungselement, in einem einzigen, gemeinsamen Montageschritt montiert werden kann.
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Des Weiteren ist ein die Wellensicherungseinrichtung beaufschlagendes Kontaktelement im Dichtungselement vorgesehen, welches sich in Achsrichtung durch das Dichtungselement erstreckt. Das Kontaktelement hat die Funktion einer Fügehilfe und wird für den Montageprozess zur Übertragung der Montagekraft von der Fertigungseinrichtung auf die Wellensicherungseinrichtung benötigt. Das Kontaktelement dient somit zur Übertragung einer Montagekraft, welche über das Dichtungselement allein nicht übertragen werden kann. Dem Kontaktelement kommt darüber hinaus eine Stütz- bzw. Stabilisierungsfunktion des Dichtungselementes und/oder der Wellensicherungseinrichtung zu.
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Insgesamt wird eine kompakte Ausführung erreicht, da sich sowohl die Wellensicherungseinrichtung als auch das Kontaktelement im Inneren des Dichtungselementes befinden. Das Kontaktelement erstreckt sich zumindest teilweise durch den Dichtungskörper hindurch, insbesondere vollständig durch den Dichtungskörper und erlaubt eine Kraftübertragung während des Montierens in Achsrichtung.
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Die Wellensicherungseinrichtung ist vorzugsweise als eine Federscheibe ausgeführt, beispielsweise als Speednut, die um die Mantelfläche der Welle gelegt ist und diese mit einer Klemmkraft hält. Die Wellensicherungseinrichtung weist vorzugsweise eine Geometrie auf, die die Verbindung mit dem Dichtungselement unterstützt, beispielsweise durch eine gewellte Struktur oder durch Hinterschneidungen, die von dem Material des Dichtungselementes ausgefüllt sind. Die Verbindung zwischen Dichtungselement und Wellensicherungseinrichtung wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass die Wellensicherungseinrichtung von dem Material des Dichtungselementes umspritzt wird. Als Material für das Dichtungselement kommen sowohl gummielastische Werkstoffe als auch Kunststoffe in Betracht. Das Kontaktelement wird entweder ebenfalls im gleichen Spritzprozess wie die Wellensicherungseinrichtung von dem Dichtungsmaterial umspritzt oder nachträglich in das Dichtungselement eingesetzt.
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Bei dem Kontaktelement handelt es sich vorzugsweise um ein separat von der Wellensicherungseinrichtung ausgeführtes Bauteil, das entweder ohne feste Verbindung im Dichtungselement gehalten ist oder fest mit der Wellensicherungseinrichtung verbunden wird. Grundsätzlich möglich ist aber auch eine einteilige Ausführung von Wellensicherungseinrichtung und Kontaktelement, beispielsweise dergestalt, dass sich eine Erhebung an der Wellensicherungseinrichtung in Achsrichtung durch das Dichtungselement hindurch erstreckt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Anzahl der Bauteile reduziert ist, welche für die axiale Sicherung der Welle sowie für die Abdichtung erforderlich sind.
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Das Dichtungselement, in welchem die Wellensicherungseinrichtung aufgenommen ist, stützt sich vorzugsweise sowohl dichtend an der Mantelfläche der Welle als auch dichtend an dem Wellenlager ab, wobei für die Abstützung am Wellenlager verschiedene Ausführungsvarianten in Betracht kommen, beispielsweise eine Abstützung in Achsrichtung oder eine Abstützung in Radialrichtung an der Außenseite des Wellenlagers oder der Innenseite eines überstehenden Kragens am Wellenlager.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist vorgesehen, dass über den Umfang verteilt eine Mehrzahl von Kontaktelementen an einem Haltering gehalten sind, wobei der Haltering einschließlich der daran angeordneten Kontaktelemente in das ringförmige Dichtungselement integriert ist. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass über den Umfang verteilt gleichmäßig eine axiale Kraft über die Kontaktelemente in die Einheit aus Dichtungselement und Wellensicherungseinrichtung eingeleitet werden kann.
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Das Kontaktelement bzw. die Kontaktelemente, die gegebenenfalls auch einzeln über den Umfang verteilt angeordnet sein können, verbleiben zweckmäßigerweise auch nach Beendigung der Montage im Dichtungselement. Gleichwohl ist es auch möglich, das Kontaktelement bzw. die Kontaktelemente nach Beendigung des Montageprozesses aus dem Dichtungselement zu entfernen.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Scheibenwischvorrichtung in einem Kraftfahrzeug,
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2 eine Antriebswelle der Scheibenwischvorrichtung, die in einem Wellenlager drehbar aufgenommen ist und über eine Baueinheit, bestehend aus einem Dichtungselement und einer Wellensicherungseinrichtung einschließlich einem Kontaktelement axial am Wellenlager abgestützt sowie gegenüber diesem abgedichtet ist,
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3 bis 9 verschiedene Ausführungsvarianten des Wellenlagers und der Wellensicherungseinrichtung, des Dichtungselements und des Kontaktelements,
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10 eine Draufsicht auf einen Haltering mit einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Kontaktelementen,
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11 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie XI-XI aus 10.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 dargestellte Scheibenwischvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug dient zum Reinigen einer Fahrzeugscheibe 2 und umfasst eine Antriebsvorrichtung 3, welche vorzugsweise mit einem elektrischen Antriebsmotor versehen ist und die über eine Antriebswelle 6 einen Wischarm 4 in eine pendelnde Drehbewegung versetzt, wobei der Wischarm 4 Träger eines auf der Fahrzeugscheibe 2 aufliegenden Wischblattes 5 ist.
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Wie 2 zu entnehmen, ist die Antriebswelle 6 drehbar in einem Wellenlager 7 aufgenommen und über eine Baueinheit, bestehend aus einer Wellensicherungseinrichtung 8, einem Dichtungselement 9 sowie einem Kontaktelement 10, axial an dem Wellenlager 7 abgestützt sowie gegenüber dem Wellenlager 7 abgedichtet. Die Wellensicherungseinrichtung 8 ist als Federscheibe ausgeführt, beispielsweise als Speednut, die axial auf die Antriebswelle 6 aufgeschoben ist und diese mit einer Klemmkraft beaufschlagt und dadurch axial gegenüber dem Wellenlager 7 abstützt, an dem die Federscheibe 8 anliegt. Die Federscheibe 8 weist einen radial innen liegenden Randabschnitt 8a auf, der an der Mantelfläche der Antriebswelle 6 anliegt und diese mit einer axialen Klemmkraft beaufschlagt. Ein mittlerer Abschnitt 8b liegt an einer Stirnseite des Wellenlagers 7 auf, ein radial außen liegender Abschnitt 8c ist vollständig in das Dichtungselement 9 integriert. Der mittlere Abschnitt 8b sowie der radial innen liegende Abschnitt 8a befinden sich dagegen an der Mantelfläche des Dichtungselementes 9. Der mittlere Abschnitt 8b ist gegenüber dem radial innen liegenden Abschnitt 8a und dem radial außen liegenden, abgekröpften Abschnitt 8c axial versetzt und bildet den Boden einer Ringnut in der Federscheibe 8.
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In diese Ringnut ist axial das Kontaktelement 10 eingesetzt, welches als Kontaktstift bzw. Kontaktbolzen ausgeführt ist und das Dichtungselement in Achsrichtung vollständig durchragt. Das Kontaktelement 10 hat die Funktion einer Fügehilfe, indem während des Montageprozesses eine axiale Fügekraft von einer Montagevorrichtung über das Kontaktelement 10 auf die Wellensicherungseinrichtung 8 und aufgrund der festen Verbindung zwischen Wellensicherungseinrichtung 8 und Dichtungselement 9 auch auf Letzteres überträgt. Die feste Verbindung zwischen Wellensicherungseinrichtung 8 und Dichtungselement 9 wird dadurch erreicht, dass die Wellensicherungseinrichtung 8 von dem Material des Dichtungselementes umspritzt ist. Auch das Kontaktelement 10 ist von dem Dichtungsmaterial umspritzt. Über den Umfang verteilt können eine Mehrzahl einzelner Kontaktelemente 10 in das Dichtungselement 9 integriert sein.
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Das Dichtungselement 9 ist als Dichtring ausgebildet und weist einen ersten, radial innen liegenden Dichtabschnitt 9a, der an der Mantelfläche der Antriebswelle 6 dichtend anliegt, sowie einen zweiten, radial außen liegenden Dichtabschnitt 9b an, der dichtend an einer zugeordneten Dichtfläche des Wellenlagers 7 anliegt. Der zweite Dichtabschnitt 9b befindet sich an der radialen Innenseite eines axial vom Hauptkörper des Dichtungselementes 9 überstehenden Armes und beaufschlagt die zugeordnete Dichtfläche am Wellenlager 7 in Radialrichtung mit einer Radialkraft, die von außen nach innen gerichtet ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die Wellensicherungseinrichtung 8 in gleicher Weise wie bei 2 ausgeführt und in das Dichtungselement 9 integriert. Auch das stiftförmige Kontaktelement 10 ist analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel ausgebildet.
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Unterschiedlich ist die Anordnung der zweiten Dichtfläche 9b am Dichtungselement 9, die sich axial an einer Stirnfläche des Wellenlagers 7 abstützt. Der mittlere Abschnitt 8b der Wellensicherungseinrichtung 8 und der zweite Dichtabschnitt 9b des Dichtungselementes stützen sich somit an der gleichen Stirnfläche des Wellenlagers 7 ab, jedoch mit radialem Abstand zueinander, wobei die zweite Dichtfläche 9b zur Längsachse der Antriebswelle 9 einen größeren radialen Abstand aufweist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 weist das Dichtungselement nur eine dichtende Kontaktfläche auf, nämlich den Dichtabschnitt 9a, der an der Mantelfläche der Antriebsfläche 6 dichtend anliegt. Dagegen besteht zum Wellenlager 7 nur über den mittleren Abschnitt 8b der Wellensicherungseinrichtung 8 ein Kontakt, jedoch im Normalfall kein Kontakt zwischen dem Dichtungselement 9 und dem Wellenlager 7. Das Wellenlager 7 weist radial außen liegend einen axial über die Stirnfläche überstehenden Kragen 7a auf, der von einem nutförmigen Abschnitt des Dichtungselementes übergriffen wird, wobei das Dichtungselement auf Abstand zum Kragen 7a liegt. Bei axialer Kraftbeaufschlagung gelangt jedoch das Dichtungselement in Kontakt mit der Stirnseite des Kragens 7a am Wellenlager und kann sich an dem Kragen abstützen.
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Auch im Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist das Wellenlager 7 einen radial außen liegenden, axial über die Stirnseite überstehenden Kragen 7a auf, der von einer radial außen liegenden Dichtfläche 9b des Dichtungselementes in Radialrichtung kraftbeaufschlagt wird, so dass an dieser Stelle ein Dichtkontakt besteht.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 6 und 7 liegt das stiftförmige Kontaktelement 10 unmittelbar auf Kontakt mit der Stirnfläche des Wellenlagers 7. Auf der dem Wellenlager 7 abgewandten Seite besteht ein Kontakt zwischen dem Kontaktelement 10 und dem mittleren Abschnitt 8b der Wellensicherungseinrichtung8. Das Dichtungselement 9 befindet sich zwischen der Stirnseite des Wellenlagers 7 und der Wellensicherungseinrichtung 8, wobei ein radial außen liegender Abschnitt 8b der Wellensicherungseinrichtung in den Dichtkörper des Dichtungselementes 9 integriert ist.
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Gemäß 6 ist an einem axial überstehenden Arm des Dichtungselementes 9 ein Dichtabschnitt 9b gebildet, der die radial außen liegende Mantelfläche des Wellenlagers 7 mit einer radial nach innen gerichteten Dichtkraft beaufschlagt. Gemäß 7 ist dagegen das Dichtungselement 9 lediglich scheibenförmig ausgebildet, der zweite Dichtabschnitt 9b des Dichtungselementes liegt auf Kontakt zur axialen Stirnseite des Wellenlagers 7.
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Auch in den Ausführungsbeispielen gemäß den 8 und 9 liegen das Kontaktelement 10 und das Dichtungselement 9 axial zwischen der Wellensicherungseinrichtung 8 und der axialen Stirnseite des Wellenlagers 7. Gemäß 8 ist das Dichtungselement 9 scheibenförmig ausgebildet und weist zwei radial gegenüberliegende Dichtabschnitte 9a und 9b auf, von denen der radial innen liegende Dichtabschnitt 9a die Mantelfläche der Antriebswelle 6 und der radial außen liegende Dichtabschnitt 9b den umlaufenden Kragen 7a des Wellenlagers 7 kontaktiert.
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Gemäß 9 besitzt das Dichtungselement 9 keine unmittelbare Dichtfläche mit dem Wellenlager 7. Das Dichtungselement 9 ist scheibenförmig ausgebildet und weist radial außen liegend einen abgeschrägten Randabschnitt auf, der den Außenmantel des Wellenlagers 7 radial überragt.
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In den 10 und 11 ist eine ringförmige Anordnung mit einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Kontaktelemente 10 dargestellt, die an einem Haltering 11 gehalten sind. Die bolzenförmigen Kontaktelemente 10 weisen parallele Achsen auf, im Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht über den Umfang verteilte Kontaktelemente 10 am Haltering 11 gehalten. Der Haltering 11 mit den Kontaktelementen 10 wird in das Dichtungselement 9 eingesetzt bzw. bei der Herstellung von dem Material des Dichtungselementes umspritzt.
