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Die Erfindung betrifft eine Wischerwellenanordnung mit einer mittels Rasverbindung realisierten axialen Sicherung der Wischerwelle. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Wischervorrichtung mit wenigstens einer solchen Wischerwellenanordnung.
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Stand der Technik
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Wischeranlagen kommen u. a. zum Reinigen von Front- und Heckscheiben bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Solche Wischeranlagen umfassen dabei wenigstens einen an einer Wischerwelle montierten Wischerarm. Die in einem Lagergehäuse drehbar gelagerte Wischerwelle wird dabei über ein Kurbelgestänge von einer elektrischen Antriebseinrichtung angetrieben. Die axiale Sicherung der Wischerwelle innerhalb des Lagergehäuses erfolgt dabei typischerweise mithilfe eines auf die Welle montierbaren Sicherungselements, wie z. B. einer Speed-Nut oder eines C-Clips. Bei der Speed-Nut handelt es sich um eine Klemm- bzw. Federscheibe, welche auf die Welle gesteckt und in der gewünschten Montageposition auf der Welle arretiert wird. Hierfür werden auf der Welle typischerweise wellenförmige Abstützstrukturen benötigt. Hingegen handelt es sich bei dem C-Clip um einen Sicherungs- bzw. Nutenring, welcher seitlich auf eine mit einer Umfangsnut versehenen Welle aufgesteckt wird. Die Verwendung zusätzlicher Sicherungselemente, wie der Speed-Nut und des C-Clips, erfordern ein präzises Anbringen des Sicherungselements auf die Welle, um die gewünschte axiale Sicherung der Welle zu erreichen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine axiale Sicherung der Lagerwelle bereitzustellen, welche eine einfache Montage ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Wischerlageranordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Wischervorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den untergeordneten Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der Erfindung ist eine Wischerwellenanordnung umfassend eine Wischerwelle, ein Lagergehäuse zur drehbaren Lagerung der Wischerwelle und eine Sicherungseinrichtung zur Beschränkung einer Axialbewegung der Wischerwelle innerhalb des Lagergehäuses vorgesehen. Dabei umfasst das Lagergehäuse wenigstens ein Rastelement, welches als Teil der Sicherungseinrichtung in einer in der Lagerwelle ausgebildete Umfangsnut eingreift, um die Axialbewegung der Wischerwelle innerhalb des Lagergehäuses zu beschränken. Mithilfe von am Lagergehäuse angeordneten Rastelementen lässt sich eine einfache und effektive axiale Sicherung der Wischerwelle realisieren, ohne dass zusätzliche Sicherungselemente montiert werden müssten. Hierdurch wird der Montageaufwand reduziert, was u. a. mit einer Reduktion der Herstellungskosten der Wischerwellenanordnung bzw. der übergeordneten Wischervorrichtung einhergeht. Dabei kann die Anzahl und Form der Rastelemente der im Betrieb auftretenden Belastung und Umfangsgeschwindigkeit beliebig angepasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Rastelement bzw. sind die Rastelemente im Bereich einer Ein- bzw. Austrittsöffnung des Lagergehäuses für die Wischerwelle angeordnet. Die Anordnung der Rastelemente außerhalb des Lagergehäuses ermöglicht eine optische Kontrolle des Montageergebnisses. Ferner wird somit eine Zugänglichkeit zur axialen Sicherung und damit verbunden auch die Möglichkeit zum nachträglichen Lösen der Verrastung ermöglicht.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Rastelement als eine zur Mitte des Lagergehäuses gebogene Rastnase ausgebildet ist. Durch diese Bauweise wird der Platzbedarf der Rastelemente reduziert.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Lagergehäuse mehrere entlang des Umfangs der Wischerwelle verteilt angeordnete Rastelemente umfasst. Mithilfe mehrerer Rastelemente lässt sich die maximale Belastung der axialen Sicherung erhöhen. Dabei können durch eine gleichmäßige Verteilung der Rastelemente entlang des Umfangs der Wischerwelle, die auf die Wischerwelle und die Rastelemente auftretenden axialen Kräfte optimal verteilt werden.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Lagergehäuse auf einem Kunststoffmaterial gebildet ist, welchem Additive zur Verbesserung der Gleitfähigkeit zugesetzt wurden. Die so erzielte höhere Gleitfähigkeit erlaubt eine verlustarme Übertragung des Drehsmoments auf den an der Wischerwelle befestigten Wischerarm auch ohne zusätzliche Lagerhülsen. Ferner wird hierdurch auch die Lebensdauer des Wischerlagers verbessert.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Lagergehäuse wenigstens im Bereich des Rastelements aus einem mittels Glas- und/oder Kohlestofffasern verstärkten Kunststoffmaterial gebildet ist. Hierdurch wird die Stabilität der Rastelemente und damit die Belastbarkeit der damit realisierten axialen Sicherung der Wischerwelle erhöht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wischerwelle einen auf einer ersten Seite des Lagergehäuses angeordneten Befestigungsabschnitt für ein Kurbelelement umfasst, wobei die Sicherungseinrichtung auf einer der ersten Seite des Lagergehäuses gegenüberliegenden zweiten Seite des Lagergehäuses angeordnet ist. Hierdurch wird eine Entlastung der Rastelemente der Sicherungseinrichtung erreicht, da ein auf der Wischerwelle im Befestigungsabschnitt montiertes Kurbelelement bereits als axiale Sicherung der Welle dient.
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Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Rastelement als integraler Bestandteil des Wischergehäuses ausgebildet ist. Bei einem solchen beispielsweise mithilfe eines Spritzgußverfahrens erzeugten integralen Bauteils sind keine weiteren Montageschritte zum Anbringen zusätzlicher Elemente der Sicherungseinrichtung notwendig. Hierdurch wird insbesondere der Zusammenbau bzw. die Montage des Wischerlagers vereinfacht.
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Eine alternative Ausführungsform sieht hingegen vor, dass das Rastelement als Teil eines am Wischergehäuses befestigten Bauteils ausgebildet ist. Diese Ausführung erlaubt eine besonders hohe Flexibilität, da ein Lagergehäuse auch nach seiner Herstellung im Spritzgußverfahren mittels beliebiger Rastelemente ausgestattet und somit relativ einfach an verschiedene Anwendungen angepasst werden kann.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung durch eine typische Wischerwellenanordnung mit einer mittels einer Federscheibe realisierten axialen Sicherungseinrichtung;
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2 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Wischerwellenanordnung mit einer über Rastelemente am Lagergehäuse realisierten Sicherungseinrichtung;
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3 eine Schnittdarstellung durch eine weitere erfindungsgemäß ausgebildete Wischerwellenanordnung mit einer modifizierten Anordnung der axialen Sicherungseinrichtung;
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4 eine Schnittdarstellung durch eine weitere erfindungsgemäß ausgebildete Wischerwellenanordnung, wobei die Rastelemente als Teil eines auf dem Lagergehäuse montierten Bauteils ausgebildet sind;
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5 eine perspektivische Ansicht einer mehrere Rastelemente umfassenden Sicherungseinrichtung gemäß der Erfindung;
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6 schematisch eine Wischervorrichtung mit zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Wischerwellenanordnungen; und
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7 eine erfindungsgemäße Wischeranlage mit zwei Wischerwellenanordnungen.
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Die 1 verdeutlicht die Lagerung einer Wischerwelle einer typischen Scheibenwischanlage in einem Fahrzeug. Die Wischerwellenanordnung 100 umfasst dabei ein Lagergehäuse 120 und eine darin drehend gelagerte Wischerwelle 110. Die in einer zentralen Bohrung des Lagergehäuses 120 untergebrachte Wischerwelle 110 durchsetzt das Lagergehäuse 120 vollständig. Im vorliegenden Beispiel ist in jedem der beiden Endabschnitte der Bohrung jeweils eine Lagerhülse 140 eingesetzt, welche die Gleiteigenschaften der Wischerwelle 110 bei der Rotation in dem Lagergehäuse 120 verbessert. Dies ist insbesondere angezeigt, wenn das Lagergehäuse 120 aus einem zur Realisierung eines Gleitlagers weniger geeigneten Material besteht, wie z. B. Aluminium.
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In einem aus dem Lagergehäuse 120 herausragenden unteren Teil der Wischerwelle 110 ist ein Kurbelelement 180 drehfest an der Wischerwelle 110 befestigt. Das hier als Kurbelplatte ausgebildete Kurbelelement 180 ist Teil eines Antriebsgestänges (hier nicht gezeigt), über welches das Drehmoment des Wischermotors auf die Wischerwelle 110 übertragen wird. Zwischen der Kurbelplatte 180 und dem Lagergehäuse 120 ist ferner eine Zwischenscheibe 181 angeordnet, welche eine Anlauffläche für die Kurbelplatte 180 bildet. Die auf der Wischerwelle 110 fest montierte Kurbelplatte 180 verhindert das Durchrutschen der Wischerwelle 110 durch das Lagergehäuse 120 und bildet somit zusammen mit der Zwischenscheibe 181 eine axiale Sicherung der Wischerwelle 110 innerhalb des Lagergehäuses 120. Um auch das Herausfallen der Wischerwelle 110 aus dem Lagergehäuse 120 aufgrund einer axiale Verschiebung nach unten zu verhindern, weist die Wischerwellenanordnung 100 eine zusätzliche Sicherungseinrichtung 130 auf. Diese Sicherungseinrichtung 130 wird im folgenden Fall mittels einer Speed-Nut 190 realisiert, welche von oben auf die Wischerwelle 110 aufgesteckt und in einer im oberen Abschnitt der Wischerwelle 110 ausgebildeten wellenförmigen Abstützstruktur 115 verankert wird. Die Speed-Nut 190 stützt sich dabei an einer auf der Wischerwelle 110 sitzenden Anlaufscheibe 160 ab, welche gleichzeitig als Abdeckung für das Gleitlager dient. Zum Abdichten des Gleitlagers dient ferner ein Dichtungsring 150, welcher in der zentralen Bohrung des Lagergehäuses zwischen der oberen Gleithülse 140 und der Anlaufscheibe 160 angeordnet ist. Gegen das Eindringen von Spritzwasser in das Gleitlager ist ferner eine schirmartige Abdeckung 170 auf der Wischerwelle 110 montiert, wobei die Abdeckung 170 sich über die obere Kante des Lagergehäuses 120 erstreckt.
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Oberhalb der schirmartigen Abdeckung 170 weist die Wischerwelle 110 einen konusförmigen Abschnitt auf, welcher zur Befestigung eines Wischerarms dient.
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Wischerwellenanordnung 100 mit einer in einem Lagergehäuse 120 drehbar gelagerten Wischerwelle 110. Erfindungsgemäß ist die axiale Sicherung der Wischerwelle 110 innerhalb des Lagergehäuses 120 mithilfe einer Rastverbindung realisiert. Hierzu weist die Wischerwelle 110 in einem oberen Abschnitt eine sich vorzugsweise entlang des gesamten Umfangs erstreckende Umfangsnut 114 auf. Das modifizierte Lagergehäuse 120 weist in einem oberen Abschnitt 121 vorzugsweise mehrere Rastelemente 124 auf. Die im vorliegenden Fall gleichmäßig entlang des Umfangs angeordneten Rastelemente 124 greifen in montiertem Zustand in der Wischerwellenanordnung 100 in die Umfangsnut 114 der Wischerwelle 110 ein. Die so gebildete formschlüssige Verbindung stellt eine axiale Sicherung dar, welche eine axiale Verschiebung der Wischerwelle 110 im Lagergehäuse 120 durch den Eingriff der Rastelemente 124 in die Umfangsnut 114 wirkungsvoll unterbindet. Die so gebildete Sicherungseinrichtung 130 erlaubt hingegen auch weiterhin eine Rotation der Wischerwelle 110 relativ zum Lagergehäuse 120. Im vorliegenden Beispiel sind die Rastelemente 124 in Form von nach innen zur Mittelachse gebogenen Rastnasen realisiert. Die vorzugsweise integral mit dem Gehäuse 120 ausgebildeten Rastnasen 124 entspringen dabei aus der oberen Stirnfläche 123 des Lagergehäuses 120. Um eine Rastverbindung zu realisieren, ragen die Rastnasen 124 dabei etwas über den Umfang der Aufnahmebohrung für die Wischerwelle hinaus, sodass sie beim Einsetzen der Wischerwelle 110 in das Lagergehäuse 120 von der Wischerwelle 110 zunächst leicht elastisch aufgebogen werden und beim Erreichen der Endposition der Wischerwelle 110 in die Umfangsnut 114 einrasten. Um eine ausreichend Elastizität der Rastelemente 124 zu gewährleisten, ist das Lagergehäuse 120 vorzugsweise aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gebildet. Bei Verwendung geeigneter Kunststoffe kann dabei auf den Einsatz zusätzlicher Lagerbuchsen verzichtet werden. Das Gleitlager für die Wischerwelle wird dann durch das Lagergehäuse 120 selbst gebildet. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften können dem Kunststoffmaterial des Lagergehäuses 120 geeignete Additive zugesetzt werden. Ferner kann die Belastbarkeit des Lagergehäuses 120 und insbesondere der Rastelemente 124 durch Zugabe geeigneter Faserstoffe, wie z. B. Glas- oder Kohlenstofffasern, erhöht werden.
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Die in der 2 gezeigte Wischerwellenanordnung 100 umfasst ferner eine auf der Wischerwelle 110 montierte schirmartige Abdeckung 170, um das Eindringen von Fremdstoffen, wie z. B. Wasser oder Dreck, in das Innere des Gleitlagers zu verhindern. Die schirmartige Abdeckung 170 wird vorzugsweise dicht am Lagergehäuse 120 bis unterhalb der Sicherungseinrichtung 130 geführt. Mithilfe zusätzlicher Maßnahmen, wie z. B. Lamellendichtung, kann die Abdichtung des Gleitlagers noch weiter verbessert werden (hier nicht gezeigt).
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Wie bereits im Zusammenhang mit der 1 erläutert, blockiert die auf der Wischerwelle montierte Kurbelplatte 180 gemeinsam mit der zwischen Lagergehäuse 120 und Kurbelplatte 180 angeordneten Anlaufscheibe 181 eine axiale Bewegung der Wischerwelle 110 in einer bestimmten Richtung (in 2 nach oben), wodurch bereits eine einfache Axialsicherung realisiert ist. Die durch die Rastverbindung zwischen Lagergehäuse 120 und Wischerwelle 110 realisierte axiale Sicherung verhindert somit insbesondere die axiale Bewegung der Wischerwelle 110 in der entgegen gesetzten Richtung (in 2 nach unten). Aus diesem Grund kann die Rastverbindung zwischen Wischerwelle 110 und Lagergehäuse 120 so ausgebildet werden, dass das Einschieben der Wischerwelle in das Lagergehäuse und das Einrasten der Rastnasen 124 in die Umfangsnut 114 erleichtert und gleichzeitig das Herausziehen der Wischerwelle in die entgegengesetzte Richtung deutlich erschwert wird. Dies kann insbesondere durch die Gestaltung der Rastnasen 124 und des Profils der zugehörigen Umfangsnut 114 erfolgen.
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Aufgrund der bereits durch die montierte Kurbelplatte 180 realisierten axialen Sicherung ist es sinnvoll, die mithilfe der Rastverbindung realisierte axiale Sicherung 130 jeweils auf der der Kurbelplatte 180 gegenüberliegenden Seite des Lagergehäuses 120 vorzusehen. Die 3 zeigt eine Variante der erfindungsgemäßen Wischerwellenanordnung 100, bei der die Kurbelplatte im Unterschied zu der in 2 gezeigten Ausführung wischerarmseitig auf der Wischerwelle 110 montiert ist. Entsprechend ist die mittels der in der Umfangsnut 114 eingreifenden Rastnasen 124 realisierte axiale Sicherungseinrichtung 130 auf der dem Wischerarm gegenüberliegenden Seite des Lagergehäuses 120 angeordnet. Auch die schirmartige Abdeckung 170 ist in diesem Fall auf der dem Wischerarm abgewandten Seite des Lagergehäuses 120 angeordnet. Die Montage erfolgt im vorliegenden Fall vorzugsweise durch Einstecken der Wischerwelle 110 von oben in das Lagergehäuse 120.
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Wie bereits im Zusammenhang mit der 2 erläutert, kann die Festigkeit des Lagergehäuses 120 und insbesondere der Rastelemente 124 durch Verwendung eines Kunststoffmaterials mit zugesetzten Glas- oder Kohlenstofffasern oder ähnlichen verbessert werden. Sofern die erhöhte Stabilität lediglich im Bereich der Rastelemente 124 notwendig ist, kann die Zugabe der Glas- bzw. Kohlenstofffasern lediglich auf den entsprechenden Gehäuseabschnitt beschränkt werden.
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Dieses lässt sich beispielsweise mithilfe eines zweistufigen Spritzgußverfahrens erreichen. Die 4 zeigt hierzu beispielhaft eine Wischerwellenanordnung 100 mit einem im Bereich der Rastelemente 124 verstärkten Lagergehäuse 120. Die Wischerlageranordnung 100 ist im Wesentlichen analog zu der in der 2 gezeigten Wischerlageranordnung ausgebildet. Das Lagergehäuse 120 ist hier jedoch als ein Zweikomponenten-Spritzgußteil ausgebildet, wobei der die Rastelemente 124 umfassende obere Gehäuseabschnitt 121 gegenüber dem unteren Gehäuseabschnitt 122 zusätzlich Glas- oder Kohlenstofffasern enthält. Alternativ zu einem als Zweikomponenten-Spritzgußteil ausgebildeten Lagergehäuse lässt sich grundsätzlich auch ein aus zwei miteinander verbundenen Bauteilen gebildetes Lagergehäuse verwenden. In diesem Fall ist der die Rastelemente 124 enthaltende obere Gehäuseteil 125 an dem unteren Gehäuseteil 126 befestigt.
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Die 5 zeigt eine perspektivische Detaildarstellung der Sicherungseinrichtung 130 der erfindungsgemäßen Wischerwellenanordnung 100. Im vorliegenden Beispiel weist das Lagergehäuse 120 insgesamt acht aus der Stirnfläche 123 herausragende Rastnasen 124 auf. Die äquidistant entlang des Umfangs des Lagergehäuses 120 bzw. der Wischerwelle 110 verteilt angeordneten Rastelemente greifen jeweils von unterschiedlichen Seiten in die Umfangsnut 114 in der Wischerwelle 110 ein. Das Lagergehäuse 120 umfasst ferner typische Stabilisierungsrippen 126, welche ebenfalls im Spritzgußprozess erzeugt werden.
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Die 6 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Wischervorrichtung 200 mit insgesamt zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Wischerlageranordnungen 100 zur Befestigung jeweils eines Wischerarms. Die Wischervorrichtung 200 umfasst einen Wischerantrieb 210 mit einem Elektromotor 211 und einem daran angeschlossenen Umsetzgetriebe 212 sowie ein daran angeschlossenes Wischergestänge 220. Das Wischergestänge 220 weist jeweils einen Haltearm 221 für die beiden Wischerwellenanordnungen 100 sowie Kurbelstangen bzw. Kurbelplatten 222, 223, 224, 180 zur Übertragung der Drehbewegung vom Wischerantrieb 210 auf die beiden Wischerwellen 110 auf. Dabei ist jede der beiden Wischerwellenanordnungen 100 mit einer entsprechend der Erfindung ausgebildeten Sicherungseinrichtung 130 ausgestattet.
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Die 7 zeigt schließlich eine Scheibenwischeranlage 300 in einem Fahrzeug. Die Wischeranlage 300 umfasst eine erfindungsgemäße Wischervorrichtung 100 mit einem Wischerantrieb 210, einem Wischergestänge 220 und zwei erfindungsgemäß ausgebildeten Wischerlageranordnungen 100 mit jeweils einem an der jeweiligen Wischerwelle angeschlossenen Wischerarm 320. Die Wischerwellen der beiden Wischerlageranordnungen 100 sind dabei jeweils mittels einer erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 130 axial gesichert. Ferner umfasst die Wischeranlage 300 ein Steuergerät 310 zur Steuerung der Bewegung der Wischerarme 320 auf der Fahrzeugscheibe 330.
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Obwohl das erfinderische Konzept in der vorstehenden Beschreibung lediglich im Zusammenhang mit nach innen gebogenen Rastnasen beschrieben wurde, bezieht sich die Erfindung grundsätzlich auch auf andere Rastverbindungen. Je nach Anwendung können verschieden gestaltete Rastelemente bzw. Rastnasen verwendet werden. Ferner können für die Wischerwelle und das Lagergehäuse bzw. für den die Rastelemente enthaltenden Teil des Lagergehäuses neben den hier offenbarten Materialien grundsätzlich auch andere geeignete Materialien verwendet werden.
