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Die Erfindung bezieht sich auf eine Scheibenwischervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Scheibenwischervorrichtungen umfassen einen elektrischen Antriebsmotor, der einen Kurbelarm antreibt, welcher mit einer Wischerwelle zur Aufnahme eines Wischerarms drehgekoppelt ist. Die Wischerwelle ist an einem Trägergestänge in einem Wischerwellenlager aufgenommen, das in einem aus metallischem Werkstoff geformten Wischerwellenlagergehäuse mit einer darin aufgenommenen Lagerbuchse zur Aufnahme der Wischerwelle gebildet ist. Eine derartige Scheibenwischervorrichtung wird beispielsweise in der
DE 10 2006 027 345 A1 beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen eine Scheibenwischervorrichtung montagefreundlich und betriebssicher auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Scheibenwischervorrichtung wird in Fahrzeugen zum Reinigen der Frontscheibe oder Heckscheibe eingesetzt. Die Scheibenwischervorrichtung weist eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebsmotor auf, über den mithilfe eines Kurbelgestänges eine Wischerwelle in eine drehpendelnde Bewegung versetzt wird, wobei die Wischerwelle Träger eines Wischerarms mit einem Wischblatt ist, das auf der zu reinigenden Scheibe aufliegt. Die Wischerwelle ist in einem Wischerwellenlager drehbar aufgenommen, das in einem Wischer- bzw. Trägergestänge angeordnet ist. Das Wischergestänge trägt üblicherweise auch die Antriebseinrichtung mit dem Antriebsmotor einschließlich Kurbelarm bzw. -gestänge zum Antreiben der Wischerwelle.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Wischerlager in einem als Kunststoff-Spritzgießbauteil ausgeführten Wischerlagergehäuse gebildet ist und dass die Wischerwelle vom Kunststoffmaterial des Wischerlagergehäuses umspritzt ist. Das Wischerlager bildet ein eigenständiges Kunststoffbauteil, welches im Spritzgießverfahren hergestellt wird und auf dem Wischergestänge gehalten ist. Die Wischerwelle wird während des Spritzgießprozesses in das Spritzwerkzeug des Wischerwellenlagers eingesetzt und mit dem Kunststoff umspritzt. Durch den anschließenden Abkühlprozess des Kunststoffes bildet sich durch Schrumpfen des Kunststoffes ein Lagerspiel zwischen der Wischerwelle und dem Wischerlagergehäuse. Damit wird zum einen die Wischerwelle in das Wischerlagergehäuse integriert, zum andern ist durch das radiale Lagerspiel eine zumindest annähernd reibungsfreie Drehbewegung der Wischerwelle im Lager gewährleistet. Auch in Achsrichtung findet eine Schrumpfung des Wischerlagergehäuses statt, so dass auch in Achsrichtung ein Lagerspiel entsteht, das die reibungsfreie Drehbewegung der Wischerwelle ermöglicht. Über die Befestigung des Wischerlagergehäuses am Wischergestänge wird zugleich die Wischerwelle in ihrer vorgesehenen Position auf dem Wischergestänge gelagert.
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Das Umspritzen der Welle und die Integration in das Wischerlagergehäuse bieten den weiteren Vorteil, dass eine nahezu vollständig abgedichtete Lagerung der Wischerwelle in dem Gehäuse gegeben ist. Zudem können Montageprozesse der Welle eingespart werden, da die Welle bereits während des Spritzgießprozesses des Wischerlagergehäuses in das Spritzwerkzeug eingelegt wird. Des Weiteren ist die Anzahl der erforderlichen Bauteile für die Realisierung des Lagers reduziert, da grundsätzlich – bei optimaler Auslegung – auf Lagerbuchsen, O-Ringe, Sicherungsringe, Ausgleichsscheiben und Federscheiben verzichtet werden kann. Schließlich ist durch das Umspritzen auch eine über die axiale Länge gleichmäßige Lagerung der Welle in dem Wischerlagergehäuse gewährleistet. Fehlstellungen der Welle im Gehäuse sind ausgeschlossen, was sich auf das Radialspiel und den Verschleiß positiv auswirkt.
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Des Weiteren ist vorteilhaft, dass gegebenenfalls auch zusätzliche Bauteile während des Spritzgießprozesses in das Wischerlagergehäuse integriert werden können. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, Dichtringe, welche um die Wischerwelle gelegt sind, in das Wischerlagergehäuse mit einzuspritzen, um eine verbesserte Abdichtung der Lagerung der Wischerwelle im Wischerlagergehäuse zu erreichen. Möglich ist es auch, in das Wischerlagergehäuse einen Strömungskanal bereits während des Spritzgießprozesses einzubringen, welcher mit dem Wischerlager im Innern des Wischerlagergehäuses kommuniziert, wobei über den Strömungskanal ein Schmiermittel, beispielsweise Fett eingebracht werden kann, welches für eine verbesserte Schmierung der Welle im Lager sorgt.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Wischerwelle axial formschlüssig im Wischerlager aufgenommen. Der Formschluss wird insbesondere durch Formschlusselemente an der Mantelfläche der Wischerwelle erreicht, welche vom Kunststoffmaterial des Wischerlagergehäuses umspritzt sind. Die Formschlusselemente sind vorzugsweise einteilig mit der Wischerwelle ausgebildet und entweder als eine radiale Erhebung oder als eine radiale Vertiefung an der Mantelfläche der Wischerwelle ausgeführt. Mit dem Umspritzen der Wischerwelle sind die Formschlusselemente vollständig vom Kunststoffmaterial umgeben bzw. dringt Kunststoffmaterial in die als Vertiefung ausgeführten Formschlusselemente ein. Beim Schrumpfen des Kunststoffmaterials während des Abkühlens entsteht das radiale sowie axiale Spiel, welches die reibungsfreie Drehung der Wischerwelle um die Wischerwellenlängsachse ermöglicht. In Achsrichtung ist dagegen aufgrund des die Formschlusselemente umgebenden Kunststoffmaterials ein Formschluss zwischen Wischerwelle und Wischerlagergehäuse gegeben, so dass die Wischerwelle in Achsrichtung am Gehäuse festgelegt ist und nicht versehentlich ihre axiale Position verlassen kann.
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Grundsätzlich kommen, wie vorbeschrieben, sowohl radiale Erhebungen als auch radiale Vertiefungen in Betracht. Über die axiale Länge der Wischerwelle können mehrere derartige Formschlusselemente vorgesehen sein, die entweder gleichartig oder unterschiedlich ausgeführt sind. Die Formschlusselemente können sich entweder über den gesamten Umfang erstrecken oder in Umfangsrichtung nur über ein begrenztes Winkelsegment.
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Der axiale Formschluss kann auch dadurch hergestellt werden, dass axial außerhalb des Wischerlagergehäuses ein Klemmabsatz an der Wischerwelle angeordnet ist, an dem sich eine Stirnseite des Wischerlagergehäuses abstützt. Zweckmäßigerweise sind an der Wischerwelle zwei axial beabstandete Klemmabsätze außerhalb des Wischerlagergehäuses angeordnet, an denen sich jeweils eine axiale Stirnseite des Wischerlagergehäuses abstützt, so dass in beide Achsrichtungen eine Abstützung und damit ein Formschluss gegeben ist. Der Klemmabsatz kann entweder in Form einer radialen Vertiefung in der Mantelfläche ausgeführt sein, welcher von einem radial nach innen weisenden Kragen am Wischerlagergehäuse umgriffen wird, oder als ein radial erweiterter Bund an der Wischerwelle, dessen Stirnseite eine Anschlagfläche für die zugewandte Stirnseite am Wischerlagergehäuse bildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist ein Formschlusselement an der Wischerwelle eine sich in Achsrichtung kontinuierlich verjüngende Querschnittsgeometrie auf. Zur nächstliegenden Stirnseite des Wischerlagergehäuses weist das Formschlusselement vorteilhafterweise den größten Querschnitt auf. Bei einer axialen Relativbewegung zwischen Wischerwelle und Wischerlagergehäuse, beispielsweise ausgelöst durch eine auf die Wischerwelle axial wirkende Kraft, weitet sich das Kunststoffgehäuse aufgrund der sich vom kleinsten Durchmesser zum größten Durchmesser kontinuierlich erweiternden Querschnittsgeometrie des Formschlusselementes auf, wodurch die axiale Bewegung der Wischerwelle im Wischerlagergehäuse deutlich erleichtert wird. Auf diese Weise kann ein Fußgängeraufprallschutz realisiert werden, bei dem die Wischerwelle im Falle eines Aufpralles axial in das Gehäuse hineinverschoben wird.
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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 in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt aus einer Scheibenwischervorrichtung mit einer Wischerwelle, welche drehbar in einem Wischerlagergehäuse aus Kunststoff aufgenommen ist, das auf einem Wischergestänge angeordnet ist,
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2 ein 1 entsprechender Ausschnitt, jedoch in Seitenansicht,
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3 eine Wischerwelle in einem Wischerlagergehäuse im Schnitt, wobei die Wischerwelle Klemmabsätze aufweist, welche zur axial formschlüssigen Verbindung von dem Wischerlagergehäuse umgriffen sind,
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4 eine weitere Ausführungsvariante, bei der in die Mantelfläche der Wischerwelle radiale Vertiefungen eingebracht sind, die von dem Kunststoffmaterial des Wischerlagergehäuses ausgefüllt sind,
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5 eine weitere Ausführungsvariante mit insgesamt drei axial beabstandeten, ringförmigen radialen Vertiefungen in der Mantelfläche der Wischerwelle,
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6 eine weitere Ausführungsvariante mit einer radialen Erhebung an der Mantelfläche der Wischerwelle,
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7 eine Ausführungsvariante mit insgesamt drei axial beabstandeten radialen Erhebungen an der Wischerwelle,
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8 eine Ausführungsvariante, bei der ein Abschnitt der Wischerwelle als Formschlusselement mit einer sich in Achsrichtung kontinuierlich verjüngenden Querschnittsgeometrie ausgebildet ist,
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9 die Ausführung gemäß 8, jedoch in einer axial verschobenen Position der Wischerwelle gegenüber dem Wischerlagergehäuse, wobei aufgrund der sich ändernden Querschnittsgeometrie des Formschlusselementes die umgebenden Wandungen des Wischerlagergehäuses aufgeweitet sind.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 und 2 ist ein Ausschnitt einer Scheibenwischervorrichtung 1 für ein Fahrzeug zum Wischen der Frontscheibe oder Heckscheibe dargestellt. Die Scheibenwischervorrichtung 1 weist auf einem Trägerteil 2 eines Wischergestänges (1) eine in einem Wischerwellenlager 4 drehbar gelagerte Wischerwelle 3 auf, die mit einem Wischerarm zu verbinden ist, an dem ein Wischblatt angeordnet ist, welches auf der zu reinigenden Scheibe aufliegt. Die Wischerwelle 3 wird über eine Antriebseinrichtung der Scheibenwischervorrichtung in eine pendelnde Drehbewegung angetrieben, wobei die Antriebseinrichtung einen elektrischen Antriebsmotor sowie eine Übertragungseinrichtung wie zum Beispiel einen Kurbelarm zur Übertragung der Drehbewegung auf die Wischerwelle umfasst.
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Das Wischerwellenlager 4, in welchem die Wischerwelle 3 aufgenommen ist, ist in einem Wischerlagergehäuse 5 gebildet, das auf dem Trägerteil 2 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mittels eines seitlich auskragenden Armes 6, welcher einteilig mit dem Wischerlagergehäuse 5 ausgebildet ist und ein Befestigungsteil 7 formschlüssig umgreift, das auf dem Trägerteil 2 angeordnet ist.
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Das Wischerlagergehäuse 5 ist als Kunststoff-Spritzgießbauteil ausgeführt. Die Wischerwelle 3 ist von dem Kunststoffmaterial des Wischerlagergehäuses 5 umspritzt, so dass das Wischerlagergehäuse 5 und die Wischerwelle 3 eine zusammenhängende, integrierte Baueinheit bilden. Zur Herstellung wird die Wischerwelle 3 in das Spritzwerkzeug des Wischerlagergehäuses 5 eingesetzt und von dem Kunststoffmaterial umspritzt. Hierdurch wird automatisch das Wischerwellenlager 4 in dem Wischerlagergehäuse 5 als zylindrische, die Wischerwelle 3 aufnehmende Ausnehmung gebildet. Bei dem sich an das Spritzgießen anschließenden Abkühlprozess schrumpft der Kunststoff des Wischerlagergehäuses 5, wodurch ein radiales Lagerspiel zwischen der Mantelfläche der Wischerwelle 3 und dem Innenmantel des Wischerwellenlagers 4 entsteht. Auch in Achsrichtung entsteht ein Lagerspiel zwischen der Wischerwelle 3 und dem Wischerlagergehäuse 5. Dadurch ist eine praktisch reibungsfreie Drehbewegung der Wischerwelle 3 im Wischerwellenlager 4 gewährleistet. Um den Abkühlprozess in einer definierten Weise durchzuführen, kann es zweckmäßig sein, gezielt Einfluss auf die Temperatur der Wischerwelle während des Abkühlens zu nehmen, beispielsweise dergestalt, dass die Wischerwelle gekühlt wird.
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Für eine axial formschlüssige Verbindung zwischen der Wischerwelle 3 und dem Wischerlagergehäuse 5 weist die Wischerwelle 3 Abschnitte 8 und 9 auf, die axial außerhalb des Lagerabschnittes im Wischerlagergehäuse 5 angeordnet sind und einen gegenüber dem Lagerabschnitt der Wischerwelle vergrößerten Radius aufweisen. Die Abschnitte 8 und 9 mit größerem Radius begrenzen den Lagerabschnitt der Wischerwelle axial und bilden jeweils einen Klemmabsatz, an dem je eine Stirnseite 10 bzw. 11 des Wischerlagergehäuses sich abstützt. Beim Schrumpfungsprozess während des Abkühlens schrumpft das Wischerlagergehäuse 5 auch in Achsrichtung, so dass auch ein axiales Spiel zwischen den jeweiligen Stirnseiten 10, 11 des Wischerlagergehäuses und den radial verbreiterten Abschnitten 8 und 9 an der Wischerwelle 3 entsteht. Auch dieses axiale Spiel begünstigt eine zumindest weitgehend reibungsfreie Drehbewegung der Wischerwelle im Wischerlager. Zugleich ist die Wischerwelle 3 in beide Achsrichtungen formschlüssig am Wischerlagergehäuse 5 gehalten.
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Wie 2 zu entnehmen, kann es zweckmäßig sein, in das Wischerlagergehäuse 5 einen Strömungskanal 12 einzubringen, der sich radial zwischen dem Wischerwellenlager 4 im Gehäuse und der Gehäuseaußenwand erstreckt, wobei der Strömungskanal 12 gegebenenfalls auch eine zusätzliche axiale Ausrichtung haben kann. Über den Strömungskanal 12 kann ein Schmiermittel, beispielsweise Fett, in das Wischerlager 4 eingespritzt werden, um eine dauerhafte, reibungsarme Drehbewegung der Wischerwelle im Wischerwellenlager 4 zu gewährleisten. Der Strömungskanal 11 wird entweder bereits während des Spritzgießprozesses hergestellt oder nachträglich in das Wischerlagergehäuse 5 eingebracht, beispielsweise durch Bohren.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 erfolgt die formschlüssige Verbindung in Achsrichtung zwischen der Wischerwelle 3 und dem Wischerlagergehäuse 5 dadurch, dass an der Wischerwelle 3 Absätze 13, 14 gebildet sind, die von einem radial nach innen gerichteten Rand 15 bzw. 16 des Wischerlagergehäuses 5 umgriffen werden. Die Absätze 13 und 14 sind durch radial verjüngte Abschnitte an der Wischerwelle 3 gebildet, welche sich axial an den Lagerbereich anschließen. Die Absätze 13 und 14 haben hierbei die Funktion von Klemmabsätzen, über die die Wischerwelle 3 im Wischerlagergehäuse 5 festgeklemmt ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 erfolgt der axiale Formschluss zwischen der Wischerwelle 3 und dem Wischerlagergehäuse 5 durch radiale Vertiefungen 17 in der Mantelfläche der Wischerwelle 3, die von Kunststoffmaterial des Wischerlagergehäuses 5 ausgefüllt sind. Die radialen Vertiefungen 17 befinden sich innerhalb des Wischerwellenlagers 4.
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Gemäß 5 sind mehrere derartige, ringförmig sich in Umfangsrichtung an der Wischerwelle 3 erstreckende radiale Vertiefungen 17 in die Mantelfläche der Wischerwelle eingebracht.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß den 6 und 7 erfolgt der Formschluss durch radiale Erhebungen 18 an der Mantelfläche der Wischerwelle 3, welche von dem Material des Wischerlagergehäuses 5 umschlossen sind, wobei gemäß 6 eine derartige radiale, ringförmige Erhebung 18 und gemäß 7 mehrere, axial beabstandete Erhebungen 18 vorgesehen sind.
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Die in den 4 bis 7 gezeigten radialen Vertiefungen 17 bzw. Erhebungen 18 an der Wischerwelle 3 bilden jeweils Formschlusselemente für eine axiale, formschlüssige Sicherung der Wischerwelle 3 im Wischerlagergehäuse 5.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 ist in die Wischerwelle 3 ein weiteres Formschlusselement 19 mit einer sich kontinuierlich ändernden Querschnittsgeometrie eingebracht. Das Formschlusselement 19 ist insbesondere kegel- bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet, dessen Querschnitt sich zur nächstgelegenen Stirnseite 10 des Wischerlagergehäuses 5 hin verbreitert. Bei einer axialen Relativverschiebung der Wischerwelle 3 gegenüber dem Wischerlagergehäuse 5 in Verschieberichtung 20 (9) dehnt das Formschlusselement 19 die umgreifenden Wandabschnitte des Wischerlagergehäuses 5 auf, so dass eine weitere axiale Verschiebung in Pfeilrichtung 20 erleichtert wird. Auf diese Weise wird ein Fußgängeraufprallschutz realisiert, da die Wischerwelle 3 bei einem Impuls von oben nach unten wegtauchen kann. Das Formschlusselement 19 ist durch einen Einstich an der Mantelfläche der Wischerwelle 3 gebildet, wobei durch den Spritzgießprozess der Einstich im unverformten Zustand des Wischerlagergehäuses 5 (8) vollständig von dem Material des Wischerlagergehäuses ausgefüllt ist. Bei einer axialen Bewegung der Wischerwelle 3 nach unten bewirkt das Formschlusselement 19 ein radiales Aufweiten der angrenzenden Wandungen des Wischerlagergehäuses.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006027345 A1 [0002]
