DE10049463A1 - Getriebe-Antriebseinheit sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Getriebe-Antriebseinheit sowie Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere für Kraftfahrzeug-Verstelleinrichtungen, mit mindestens einem Gehäuseteil (12), einem Antriebsrad (20) und einem Abtriebsrad (18), von denen mindestens eines auf einer festen, nicht drehbaren Achse (22) gelagert ist. Dabei ist die Achse (22) einteilig mit dem Gehäuseteil (12) ausgebildet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit,
insbesondere für Kraftfahrzeug-Verstellvorrichtungen nach
der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
it der DE 197 06 872 Al ist eine Vorrichtung bekannt
geworden, die beispielsweise zum Verschieben von
Fensterscheiben oder Schiebedächern eingesetzt wird. Bei
dieser Antriebsvorrichtung wird das Drehmoment des
Elektromotors auf die Schnecke der Ankerwelle übertragen.
Die Schnecke treibt über eine Verzahnung ein Abtriebsrad an,
das die Verstellung der Fensterscheibe bzw. des Schiebedachs
bewirkt. Die Nabe des Abtriebsrades ist dabei auf eine frei
auskragende Lagerachse freidrehend aufgesetzt. Das andere
Ende der Lagerachse ist im Boden des topfförmigen
Getriebegehäuses inseitig drehfest aufgenommen. Dazu wird
die Lagerachse beim Spritzen des Getriebegehäuses in den
Boden miteingespritzt. Zur besseren Verbindung mit dem
Kunststoff des Getriebegehäuses trägt die Lagerachse an
ihrem einen Ende eine Riffelung. Das Abtriebsrad wird
einerseits durch einen Anschlagbund auf der Seite des Boden
des Getriebegehäuses und andererseits durch einen
Sprengring, der in eine Nut der Lagerachse eingesetzt wird,
axial geführt. Die Herstellung der metallenen Lagerachse,
und deren Einspritzen in das Getriebegehäuse ist ein
aufwendiger und kostenintensiver Prozess.
Die erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit mit den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass
die Achse und das mindestens eine Getriebegehäuseteil als
ein Teil gefertigt werden kann. Es wird insbesondere das
aufwendige Einspritzen der Achse in das Getriebegehäuseteil
eingespart, wodurch sich die Herstellungskosten der
Getriebe-Antriebseinheit deutlich verringern.
Wird das Gehäuseteil und die Achse aus Kunststoff gefertigt,
entfällt die zusätzliche aufwendige und kostenintensive
Fertigung der Metallachse. Vorteilhaft ist dabei, dass das
Gehäuseteil und die Achse aus demselben Werkstoff bestehen,
weil dadurch thermische Spannung während des Betriebs
vermieden und die mechanische Belastbarkeit an der
Verbindungsstelle zwischen Achse und dem Gehäuseteil erhöht
werden. Außerdem reduziert sich durch die Herstellung aus
Kunststoff das Gewicht der Getriebe-Antriebseinheit.
Besonders vorteilhaft erweist sich die Fertigung der Achse
und des Gehäuseteils mittels Spritzgusstechnik, da diese ein
besonders günstiges und einfach handhabbares
Herstellungsverfahren darstellt. Damit ist zum einen das
Herstellen der einteiligen Gehäuse-Achseneinheit weniger
aufwendig, als das Einspritzen der Metallachse, und zum
anderen werden die Herstellungskosten der Achse eingespart.
Wird das Abtriebsrad am freien Ende der Achse mittels einer
Klemmscheibe, insbesondere einer Speednut-Scheibe axial
fixiert, kann vorteilhafter Weise auf die Fertigung einer
Nut in der Achse verzichtet werden. Dies erlaubt auch den
Einsatz von Abtriebsrädern variabler Dicke.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
beträgt das Verhältnis der Achslänge zur Dicke des
Gehäuseteils höchstens 8 : 1. Dabei wird - bei einem für die
Anwendung üblichen Achsdurchmesser - eine besonders hohe
mechanische Belastbarkeit gewährleistet.
Eine Versteifung der Achse an Ihrem Fußbereich zum
Gehäuseteil hin wirkt sich sehr positiv auf eine höhere
mögliche Scherbeanspruchung der Achse aus. Eine
Kerbrissbildung wird verhindert, sodass die Getriebeeinheit
auch für größere Kraftübertragungen eingesetzt werden kann.
Wird im Inneren der Achse und in der Verlängerung im Boden
des Gehäuseteils ein fester Kern aus härterem Material
eingebracht, erhöht sich die mechanische Stabilität und die
Belastbarkeit der Achse gegenüber Verbiegung und Scherung.
Hierdurch erhöhen sich zwar die Herstellungskosten, aber
gegenüber der bekannten zusätzlichen Metallachse muß dieser
Kern nicht einer Lagerstelle konform - d. h. insbesondere
maßgenau und oberflächenbearbeitet - ausgebildet sein,
sodass ein gewisser Spareffekt verbleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des
unabhängigen Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass durch die
einstückige Herstellung der Achse und des Gehäuseteils
mittels Spritzgussverfahren der Aufwand und die Kosten für
die Herstellung der erfindungsgemäßen Getriebe-
Antriebseinheit reduziert werden.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der
nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt längs der
Achse, Fig. 2 eine alternative Ausführungsform in der
gleichen Darstellung.
Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße
Ausführungsbeispiel zeigt einen Fensterheberantrieb, dessen
elektrischer Antriebsmotor nicht näher dargestellt ist. Ein
aus Kunststoff gespritztes, topfförmiges Getriebegehäuseteil
12 nimmt eine Schnecke 16 als Antriebsrad 20 und ein
Schneckenrad als Abtriebsrad 18 auf. Die Schnecke 16 ist auf
einer Ankerwelle des hier nicht zu sehenden Elektromotors
fest fixiert. Die Schnecke 16 kämmt mit dem Abtriebsrad 18,
das frei auf einer Achse 22 gelagert ist. Das Abtriebsrad 18
weist ringsegmentförmige Aussparungen 26 auf, in denen
Dämpfelemente 28 untergebracht sind. Ein Mitnehmer 30 greift
in die Aussparungen 26 des Abtriebsrades 18 und ragt am
freien Ende 32 der Achse 22 durch eine Öffnung 34 im Deckel
36 des Getriebegehäuses 12. Auf dem Mitnehmer 30 sitzt ein
Antriebselement 38, das beispielsweise als Seilrolle oder
als Zahnritzel ausgebildet ist.
Der Mitnehmer 30 drückt das Abtriebsrad 18 gegen das
Gehäuseteil 12 und ist am freien Ende 32 der Achse 22
mittels eines Klemmrings 40 axial gesichert. Der Klemmring
40 ist als Speednut-Scheibe 42 ausgeführt, die über die
glatte Achse 22 geschoben wird. Dabei verkantet sich die
Speednut-Scheibe 42 mit der Oberfläche der Achse 22 und
presst dadurch eine Anlaufscheibe 44 gegen eine Stirnseite
des Mitnehmers 30. Die Achse 22 weist keine Nut auf, die
Speednut-Scheibe 42 kann axial an jeder Stelle der glatten
Oberfläche der Achse 22 angreifen.
Die Achse 22 und das Gehäuseteil 12 sind in einem Stück aus
Kunststoff gefertigt. Dies wird im Ausführungsbeispiel
mittels eines Spritzgussverfahren realisiert. Es können aber
auch andere Verfahren angewandt werden, mit denen die Achse
22 und das Gehäuseteil 12 einstückig aus Kunststoff
hergestellt werden können. Im Übergangsbereich 46 zwischen
Achse 22 und Gehäuseteil 12 ist die Wandstärke 48 des
Gehäuseteils 12 dicker ausgeführt, um die mechanische
Belastbarkeit der Achse 22 zu erhöhen. Um unter Belastung
das Drehmoment der Achse 22 gegenüber dem Gehäuseteil 12 zu
begrenzen, ist die Achslänge 50 in diesem
Ausführungsbeispiel so bemessen, dass das Verhältnis der
Achslänge 50 zur Wandstärke 48 des Gehäuseteils 12 höchstens
8 : 1 beträgt. Dieses Verhältnis kann bei anderen
Ausführungsformen (z. B. Achse mit hartem Kern) auch
abweichende Werte annehmen.
Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem
die Achse 22 im Fußbereich eine Versteifung 54 aufweist.
Dadurch wird der Übergang von dem Gehäuseteil 12 zur Achse
22 stabilisiert. Die Versteifung 54 ist hier als Hohlkehle
ausgeführt. In Variationen des Ausführungsbeispiels kann
diese Versteifung 54 auch beliebige andere Ausformungen
aufweisen, wie z. B. eine Rippenstruktur in Umlaufrichtung
der Achse 22. Durch die Versteifung 54 wird wirksam eine
Kerbrißbildung zwischen Achse 22 und Gehäuseteil 12
verhindert. Zur axialen Führung des Abtriebrades 18 ist ein
Anlaufring 58 am Boden des Gehäuseteils 12 so ausgebildet,
dass er axial über die Versteifung 54 vorsteht.
Die Achse 22 aus Kunststoff weist in ihrem Innern einen
harten Kern 56 aus Metall auf. Dieser erstreckt sich von der
Achse 22 bis in den Boden des Gehäuseteils 12. Dieser
metallene Kern 56 ist sehr einfach zu fertigen, da an ihn
keine hohen Anforderungen bezüglich Maßgenauigkeit und
Oberflächenbeschaffenheit gestellt werden. Die mechanische
Belastbarkeit gegen Biegung und Scherung wird duch den
harten Kern deutlich erhöht. Die Herstellung erfolgt durch
Einlegen des harten Kerns 56 beim Spritzgußverfahren.
Ein solch harter Kern 56 kann natürlich auch bei einer
Ausbildung nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt
werden. Er kann auch aus anderen, nichtmetallenen
Materialien wie beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff
gefertigt sein. Anstelle eines Anlaufrings 58 kann auch das
Abtriebsrad 18 zur Aussparung der Versteifung 54 derart
angephast werden, dass die axiale Führung direkt am Boden
das Getriebegehäuseteils 12 erfolgt.
Claims (8)
1. Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere für
Kraftfahrzeugverstelleinrichtungen, mit mindestens einem
Gehäuseteil (12), einem Antriebsrad (20) und einem
Abtriebsrad (18), von denen mindestens eines auf einer
festen nicht drehbaren Achse (22) gelagert ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Achse (22) einteilig mit dem
Gehäuseteil (12) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Achse (22) und das Gehäuseteil (12) aus Kunststoff
gefertigt sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehäuseteil (12)
mittels Spritzgusstechnik gefertigt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass das Antriebs- bzw. Abtriebsrad (20,18)
auf der Achse (22) mit einem Klemmring (40), insbesondere
einer Speednut-Scheibe (42), axial gesichert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Achslänge (50) zur
Wandstärke (48) des Gehäuseteils (12) höchstens 8 : 1 beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Achse (22) im Fußbereich zum
Gehäuseteil (12) hin eine Versteifung (54) aufweist, die
vorzugsweise von einem Anlaufring (58) umgeben ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass im Inneren der Achse (22) und des
Gehäuseteils (12) ein harter Kern (56) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Getriebe-Antriebseinheit
(10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehäuseteil (12)
einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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