DE10049463B4

DE10049463B4 - Getriebe-Antriebseinheit sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10049463B4
Application number: DE10049463A
Authority: DE
Inventors: Georg Stark; Roland Birnbreier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2020-10-07
Also published as: DE10049463A1

Abstract

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, wobei die Achse (22) einteilig mit dem Gehäuseteil (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) im Fußbereich zum Gehäuseteil (12) hin eine Versteifung (54) aufweist, die von einem Anlaufring (58) umgeben ist, der axial über die Versteifung vorsteht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit, insbesondere für Kraftfahrzeug-Verstellvorrichtungen nach der Gattung des Anspruchs 1.
Mit der DE 197 06 872 A1 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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit günstiger zu fertigen.
Vorteile der Erfindung
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. 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 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.
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 7 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.
Zeichnung
In der Zeichnung ist eine Ausführung nach dem Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. 1 zeigt eine bekannte Vorrichtung im Schnitt längs der Achse, 2 eine erfindungsgemäße Ausführungsform in der gleichen Darstellung.
Beschreibung
Die in 1 dargestellte bekannte Ausführung 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 Antriebsrad 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.
2 zeigt ein erfindungsgemäßes 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 Anfordeungen 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 beispielseie 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

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, wobei die Achse (22) einteilig mit dem Gehäuseteil (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) im Fußbereich zum Gehäuseteil (12) hin eine Versteifung (54) aufweist, die von einem Anlaufring (58) umgeben ist, der axial über die Versteifung vorsteht.
Getriebe-Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehäuseteil (12) aus Kunststoff gefertigt sind.
Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, 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.
Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Achslänge (50) zur Wandstärke (48) des Gehäuseteils (12) höchstens 8:1 beträgt.
Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifung als Hohlkehle ausgebildet ist, die eine Kerbrißbildung zwischen Achse 22 und Gehäuseteil 12 verhindert.
Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Achse (22) und des Gehäuseteils (12) ein harter Kern (56) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Getriebe-Antriebseinheit (10), nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehäuseteil (12) einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt werden.