DE102004044863A1

DE102004044863A1 - Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen von Kraftfahrzeugen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102004044863A1
Application number: DE200410044863
Authority: DE
Inventors: Uwe Klippert
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen von Kraftfahrzeugen zur Erzeugung eines Drehmoments, insbesondere für elektrische Seil-Fensterheber. Die Antriebseinheit umfasst einen Getriebegehäuseabschnitt (1), der eine Achse (15-17; 6, 21-23) aufweist, an welcher ein angetriebenes Element (7, 9) gelagert ist. Eine Außenumfangswand (6, 21) der Achse ist aus einem Kunststoff ausgebildet. Die Außenumfangswand der Achse bildet zumindest abschnittsweise einen axialen Hohlraum (23). Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum (23) zumindest abschnittsweise eine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse vorgesehen. DOLLAR A Je nach angestrebter mechanischer Auslegung der Antriebseinheit kann in dem Hohlraum wahlweise eine geeignete Versteifungseinlage zur Versteifung der Kunststoffachse angeordnet werden, ohne dass dies größere Modifikationen eines Herstellungsverfahrens oder einer Herstellungsvorrichtung erfordern würde. DOLLAR A Bei einem Verfahren zur Herstellung der Antriebseinheit wird die Versteifungseinlage wahlweise dann in den Hohlraum der Achse eingebracht, wenn ein Betriebs-Drehmoment der Antriebseinheit oder eine Lastaufnahme der Achse einen vorbestimmten Minimumwert überschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Eine derartige Antriebseinheit ist beispielsweise in DE 198 54 993 A1 der Anmelderin offenbart. Diese Antriebseinheit dient als Antrieb für elektrische Fensterheber von Kraftfahrzeugen. Die Antriebseinheit weist einen Getriebegehäuseabschnitt auf, an welchem ein Elektromotor befestigt ist. Ein Getriebe in dem Getriebegehäuseabschnitt überträgt eine Drehantriebskraft des Elektromotors auf ein angetriebenes Element, nämlich einen Mitnehmer, der koaxial über einer Lagerbuchse angeordnet ist. Die angetriebenen Elemente sind auf einer Achse des Getriebegehäuseabschnittes gelagert. Bei solchen Antriebseinheiten ist die Achse als Metallbolzen ausgebildet, der in den Kunststoff des Getriebegehäuseabschnittes eingespritzt sein muss. Die angetriebenen Elemente sind unmittelbar auf dem Metallbolzen gelagert.

Der Metallbolzen sitzt fest in dem Kunststoffgehäuse und ist insbesondere verwindungssteif, so dass auch große radiale Bewegungskomponenten der angetriebenen Elemente aufgenommen werden können. Allerdings erfordert das Einspritzen des Metallbolzens in das Kunststoffgehäuse einen zusätzlichen Arbeitsschritt, was die Herstellungskosten erhöht. Ferner ist es vergleichsweise aufwendig, Maschinen zur Herstellung solcher Antriebseinheiten auf andere Metallbolzen umzurüsten, insbesondere auf solche, die schwächer ausgelegt sind, jedoch kostengünstiger und leichter sind. Insgesamt ist die Fertigung einer derartigen Antriebseinheit vergleichsweise unflexibel, so dass es schwierig ist, mit ein und derselben Maschine unterschiedlich ausgelegte Antriebseinheiten herzustellen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, die möglichst noch kostengünstiger und gewichtsparender hergestellt und ausgelegt werden kann. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll ferner eine solche Antriebseinheit noch variabler und flexibler bereitgestellt werden, so dass auch unterschiedlich ausgelegte Antriebseinheiten ohne größere Umrüstung von Herstellungsvorrichtungen hergestellt werden können. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Antriebseinheit bereitgestellt werden.

Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Antriebseinheit mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.

Eine Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Getriebegehäuseabschnitt, der eine Achse aufweist, an welcher ein angetriebenes Element, beispielsweise ein Schneckenrad, ein Zahnrad, eine Seiltrommel oder dergleichen, gelagert ist. Eine Außenumfangswand der Achse ist aus einem Kunststoff ausgebildet, wobei die Außenumfangswand zumindest abschnittsweise einen axialen Hohlraum ausbildet. Erfindungsgemäß ist in dem Hohlraum zumindest abschnittsweise eine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse vorgesehen.

Weil die Achse erfindungsgemäß nicht vollständig aus einem vergleichsweise schweren und kostspieligen Metall, sondern aus einem leichten und kostengünstigen Kunststoff hergestellt ist, kann eine bedeutende Kosten- und Gewichtsersparnis erzielt werden. Ferner kann erfindungsgemäß ein zusätzlicher Arbeitsschritt, bei dem ein Metallbolzen oder dergleichen, umspritzt und in eine Herstellungsvorrichtung eingeführt werden muss, entfallen. Weil die Kunststoffachse hohl ausgebildet ist, führt dies zu einer Material- und Gewichtsersparnis. Der in der Achse ausgebildete Hohlraum hat ferner den Vorteil, dass die Achse präzise und mit einer vergleichsweise dünnen Außenumfangswand ausgebildet werden kann, sodass sich die Außenumfangswand beim Abkühlen des Kunststoffs im Rahmen der Fertigung des Gehäuses, beispielsweise beim Spritzgießen des Gehäuses, nur wenig verzieht.

Ein weiterer bedeutender Vorteil besteht darin, dass die Antriebseinheit erfindungsgemäß sehr variabel ausgelegt werden kann, ohne dass eine andere Auslegung größere Modifikationen des Herstellungsverfahrens bzw. der Herstellungsvorrichtung erfordern würde. Denn weil die Achse nicht massiv sondern hohl ausgebildet ist, kann erfindungsgemäß eine Versteifungseinlage, insbesondere ein Metallbolzen, zur Versteifung der Achse ohne weiteres eingebracht werden, wenn die mechanische Auslegung der Antriebseinheit dies erfordert. Ein solches Einbringen einer zusätzlichen Versteifungseinlage bedingt jedoch im Vergleich zum Stand der Technik keinen weiteren Arbeitsschritt. Vielmehr kann erfindungsgemäß ein Arbeitsschritt eingespart werden, sofern keine Versteifungseinlage in dem axialen Hohlraum eingebracht werden soll.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb eine Versteifungseinlage in den axialen Hohlraum der Achse nur dann eingebracht, wenn ein Betriebs-Drehmoment der Antriebseinheit oder eine Lastaufnahme der Achse in einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Antriebseinheit einen vorbestimmten Minimumwert überschreitet. Bei Auslegung der Antriebseinheit bis zu diesem vorbestimmten Minimumwert, der durch die Materialeigenschaften und die Geometrie des Getriebegehäuseabschnittes festgelegt ist, können radiale Bewegungskomponenten, die zu einer Verbiegung der Achse führen würden, auch von der hohl ausgebildeten Kunststoffachse in ausreichendem Maße aufgenommen werden. Erst dann, wenn die Antriebseinheit für höhere Betriebs-Drehmomente bzw. für eine höhere Lastaufnahme der Achse ausgelegt werden soll, beispielsweise für den Fall, dass vergleichsweise starke Elektromotoren eingesetzt oder vergleichsweise schwere Elemente verstellt werden sollen, wird erfindungsgemäß in dem axialen Hohlraum eine Versteifungseinlage vorgesehen, um zu gewährleisten, dass auch bei höheren Betriebs-Drehmomenten radiale Bewegungskomponenten in ausreichendem Maße von der Achse aufgenommen werden können.

Die Versteifungseinlage kann aus einem beliebigen Material ausgebildet sein, das für eine Versteifung der Außenumfangswand der Achse geeignet ist. Dabei braucht auf einen niedrigen Haft- oder Gleitreibungskoeffizienten des Materials der Versteifungseinlage keine Rücksicht genommen werden, da erfindungsgemäß die Außenumfangswand der Achse, an welcher das Schneckenrad unmittelbar gelagert ist, aus einem reibungsarmen Kunststoffmaterial gebildet ist.

Die Versteifungseinlage kann aus einem Metall gebildet sein, beispielsweise in Form eines hohlen oder massiven Metallstifts. Die Versteifungseinlage kann auch aus einem Kunststoff ausgebildet sein, der eine höhere Festigkeit als der Kunststoff aufweist, aus dem das Gehäuse der Antriebseinheit ausgebildet ist. Eine solche versteifende Kunststoffeinlage kann in den Hohlraum der Achse spritzgegossen werden oder kann beispielsweise aus einem stark glasfaser-haltigen Kunststoff-Verbundmaterial ausgebildet sein.

Bei weiteren Ausführungsformen sind der Getriebegehäuseabschnitt und die Außenumfangswand der Achse einstückig aus dem Kunststoff ausgebildet. Somit kann das gesamte Gehäuse der Antriebseinheit in einem Arbeitsschritt kostengünstig spritzgegossen werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der axiale Hohlraum auf einem Boden des Getriebegehäuseabschnittes offen. Vorteilhaft ist, dass Versteifungseinlagen, beispielsweise Metallbolzen und dergleichen auch nachträglich ohne weiteres in den axialen Hohlraum der Achse eingeführt werden können, sofern dies gewünscht ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die vorgenannte Entscheidung, ob in den axialen Hohlraum eine Versteifungseinlage eingebracht werden soll oder nicht, von dem Abtriebs-Drehmoment im Normalbetrieb abhängig gemacht werden. So kann beispielsweise für Abtriebsdrehmomente im Bereich zwischen etwa 8,5 Nm und etwa 10 Nm vorgesehen sein, dass in dem Hohlraum keine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse eingebracht werden soll und dass für höhere Abtriebs-Drehmomente eine Versteifungseinlage in dem Hohlraum für eine Versteifung der Achse sorgen soll.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die vorgenannte Entscheidung auch von dem Einsatzzweck der Antriebseinheit abhängig gemacht werden. Soll die Antriebseinheit beispielsweise für elektrische Fensterheber verwendet werden, so kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass im Falle der Verwendung für einen Seil-Fensterheber keine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse eingebracht werden soll und dass für den Fall der Verwendung für einen Arm-Fensterheber eine Versteifungseinlage in dem Hohlraum die Achse versteifen soll. Denn bekanntermaßen wird im Falle eines Arm-Fensterhebers an dem vorderen Ende der Achse ein Zahnrad mit einem vergleichsweise kleinen Außendurchmesser gelagert, was entsprechend höhere Abtriebs-Drehmomente und somit die Aufnahme größerer radialer Bewegungskomponenten der angetriebenen Elemente durch die Achse erfordert. Dagegen werden im Falle eines Seil-Fensterhebers üblicherweise angetriebene Elemente mit einem vergleichsweise großen Außendurchmesser auf der Achse gelagert, beispielsweise ein Schneckenrad und/oder eine Seiltrommel, auf die ein Seil aufgewickelt bzw. abgewickelt wird, was entsprechend kleinere Abtriebs-Drehmomente des Elektromotors und die Aufnahme entsprechend kleinerer radialer Bewegungskomponenten der angetriebenen Elemente durch die Achse ermöglicht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in dem Hohlraum der Achse ein Metallbolzen aufgenommen sein. Dabei kann der Metallbolzen von dem Kunststoff des Getriebegehäuseabschnittes umspritzt sein. Oder der Metallbolzen kann Gebilde aufweisen, die einen Formschluss mit der Kunststoffwand der Achse ermöglichen. Der Metallbolzen kann in dem Hohlraum der Achse drehfest aufgenommen sein, wenngleich dies nicht zwingend notwendig ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Metallbolzen form- oder reibschlüssig in dem von der Außenumfangswand der Achse ausgebildeten Hohlraum aufgenommen sein. Insbesondere kann der Metallbolzen auch in die Außenumfangswand der Achse eingeclipst sein. Beim Einclipsen des Metallbolzens kommt es dabei kurzzeitig zu einer elastischen Verformung der Außenumfangswand der Achse, bis schließlich Gebilde auf der Außenumfangswand der Achse in korrespondierend auf dem Metallbolzen ausgebildete Gebilde eingreifen und die Außenumfangswand der Achse in ihren Ausgangszustand zurückkehren kann, in welchem der Metallbolzen dann drehfest in dem Hohlraum der Achse aufgenommen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Metallbolzen unter Erwärmung der Außenumfangswand der Achse in den Hohlraum eingepresst sein. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Außenumfangswand der Achse auch vergleichsweise stark ausgebildet sein, so dass der eingebrachte Metallbolzen nach dem Abkühlen der Außenumfangswand sehr stabil in dem Hohlraum der Achse aufgenommen ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Metallbolzen mit Hilfe von Verbindungselementen, wie beispielsweise Gewinden, Schraubverbindungen oder dergleichen, mit der Außenumfangswand der Achse fest verbunden sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform unterteilt eine Trennwand den axialen Hohlraum der Achse, so dass ein vorderer Hohlraum und ein hinterer Hohlraum, der einer Bodenplatte des Getriebegehäuseabschnittes zugewandt ist, ausgebildet werden. Dabei kann der vordere Hohlraum geschlossen sein. Oder der vordere Hohlraum kann auf einer vorderen Stirnseite der Achse eine Öffnung aufweisen, die insbesondere zur Befestigung von Elementen an dem Getriebegehäuseabschnitt oder zur Befestigung des Getriebegehäuseabschnittes an anderen Elementen verwendet werden kann. Ein solcher vorderer Hohlraum kann mit einem Lagerbereich eines angetriebenen Elements an der Achse im Wesentlichen zusammenfallen, dessen radiale Bewegungskomponenten von der Achse aufgenommen werden sollen. In einem solchen Fall kann auch nur in dem vorderen Hohlraum eine Metalleinlage zur Versteifung der Achse in dem genannten Lagerbereich vorgesehen sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an dem vorderen Ende der Achse Sicherungsmittel vorgesehen, um das angetriebene Element axial zu sichern. Bei einem solchen Sicherungsmittel kann es sich um einen Sicherungsring, eine Sicherungsklammer, einen Sicherungsbolzen oder dergleichen handeln, um zu verhindern, dass das angetriebene Element axial von der Achse abspringt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann ein solches Sicherungsmittel von einem Befestigungselement ausgebildet werden, das in das vordere Ende der Achse eingreift. Als Sicherungsmittel kommen dabei insbesondere Schraub- oder Nietverbindungen in Betracht, um das angetriebene Element mittels einer Schraubverbindung oder einer Nietverbindung auf der Achse zu halten.

Ein solches Befestigungsmittel kann unmittelbar in die Kunststoff-Außenumfangswand der Achse eingreifen, beispielsweise in Form einer Mutter, die in ein auf der Außenumfangswand der Achse ausgebildetes Gewinde eingreift, oder in Form einer Schraube bzw. eines Nietbolzens, die bzw. der in den Hohlraum an dem vorderen Ende der Achse hineinragt und mit den Innenumfangswänden der Achse zusammen wirkt, um das angetriebene Element zu sichern. Oder an dem vorderen Ende der Achse kann ein Sicherungsstift axial vorstehen, der mit einem weiteren Sicherungsmittel zum Sichern des angetriebenen Elements zusammenwirkt. Solche Sicherungsmittel können durch eine beliebige Schraub- oder Nietverbindung ausgebildet werden.

Solche Sicherungsmittel, die in den Hohlraum an dem vorderen Ende der Achse hineinragen, können insbesondere aus einem Metall ausgebildet sein und somit als Metalleinlage, wie vorstehend beschrieben, die Außenumfangswand der Achse ausreichend versteifen. Durch Variieren der Länge des Sicherungsmittels kann somit die Steifigkeit am vorderen Ende der Achse variabel ausgelegt werden. Zweckmäßig wird sich dabei das Sicherungsmittel im Wesentlichen über den gesamten Lagerbereich, an welchem das angetriebene Element an der Außenumfangswand der Achse gelagert ist, entlang der Achse erstrecken, wenngleich auch andere Längen grundsätzlich denkbar sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherungsmittel in die Metalleinlage bzw. in den Metallbolzen in dem Hohlraum der Achse eingreifen. Zu diesem Zweck kann an dem Metallbolzen ein Innen- oder Außengewinde ausgebildet sein, das mit einer korrespondierenden Schraube bzw. Mutter zur Sicherung des angetriebenen Elements zusammenwirkt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Sicherungstechniken möglich, beispielsweise Nietverbindungen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Sicherungsmittel eine Abdeckung umfassen, die einerseits der axialen Sicherung des angetriebenen Elements dient und die andererseits zumindest das angetriebene Element, zweckmäßig zusätzlich auch den gesamten Getriebegehäuseabschnitt, abdeckt. Eine solche Abdeckung kann aus beliebigen Materialien, insbesondere aus Metall, ausgebildet sein und mittels beliebiger Verbindungstechniken, insbesondere den vorstehend genannten Verbindungstechniken, mit der Achse verbunden sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine solche Abdeckung auch von einem Trägerelement, insbesondere einer Trägerplatte, ausgebildet sein, das bzw. die an der Fahrzeugkarosserie zu befestigen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, woraus sich weitere Merkmale, Vorteile und zu lösende Aufgaben ergeben werden und worin:
1 in einer schematischen Perspektivansicht und im Teilschnitt eine Antriebseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 in einem Querschnitt die Antriebseinheit gemäß der 1 darstellt;
3 in einem schematischen Querschnitt eine Antriebseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 in einem schematischen Querschnitt eine Antriebseinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 und 6 zwei weitere Modifikationen der Ausführungsform gemäß der 4 darstellen;
7 in einem schematischen Querschnitt eine Antriebseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
8 und 9 zwei weitere Modifikationen der Ausführungsform gemäß der 7 darstellen.
In den Figuren bezeichnen identische Bezugszeichen identische oder im Wesentlichen gleich wirkende Elemente oder Elementgruppen.
Zunächst soll anhand der 1 der allgemeine Aufbau einer Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wobei als Beispiel eine Antriebseinheit für einen elektrischen Seil-Fensterheber für Kraftfahrzeuge dargestellt ist, wenngleich die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezielle Verwendung beschränkt sein soll. Gemäß der 1 umfasst die Antriebseinheit einen Getriebegehäuseabschnitt 1 und einen Motor-Gehäuseabschnitt 30. In die Motor-Einführöffnung 31 kann ein Elektromotor eingeführt werden, durch die Elektronik-Einführöffnung 32 kann eine Einschubelektronik und/oder ein mechanischer Bürstenträger zum Tragen von Bürsten, die an Kommutator-Lamellen des Elektromotors anliegen, eingeführt werden. In dem Getriebegehäuseabschnitt 1 ist eine zylindrische Aufnahme vorgesehen, die von dem flachen Boden 2 und der umlaufenden Seitenwand 3 ausgebildet wird und zur Aufnahme von angetriebenen Elementen, nämlich des Schneckenrads 7 und der Seiltrommel 9, dient. Ein an dem vorderen Ende der Motorwelle (nicht gezeigt) gelagertes Schneckenrad kämmt mit dem Schneckenrad 7, in welches die Seiltrommel 9 formschlüssig eingreift. Schneckenrad 7 und Seiltrommel 9 sind unmittelbar auf den Aussenumfangswänden 21, 6 einer zentralen Achse in der Aufnahme gelagert.
Anhand der 3 soll nachfolgend zunächst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, bei der die Achse hohl ausgebildet ist. Gemäß der 3 wird die Achse von einer zylindrischen Umfangswand 6 gebildet, die einen zylindrischen Hohlraum einschließt. Das vordere Ende 5 des Hohlraums ist schlanker als das hintere Ende des Hohlraums, in den eine Öffnung 4 in der Bodenplatte 2 mündet. Das Schneckenrad 7 und die Seiltrommel 9 sind lose auf der so ausgebildeten Achse gelagert, so dass ein zusätzliches Sicherungsmittel erforderlich ist, um axiale Bewegungskomponenten der angetriebenen Elemente 7, 9 aufzunehmen, beispielsweise eine Abdeckung, die mit dem Getriebegehäuseabschnitt verbunden ist, um die angetriebenen Elemente 7, 9 abzudecken, wie nachfolgend anhand der 4 bis 9 beschrieben.
Gemäß der 3 ist die Steifigkeit der Achse im Wesentlichen durch das Material der Achsen-Umfangswand, durch deren Wandstärke sowie durch Höhe und Durchmesser der Achse bzw. des darin ausgebildeten Hohlraums bestimmt. Erfindungsgemäß ist die Achse gemäß einer Basisversion der Antriebseinheit stets hohl ausgebildet und wird, sofern dies durch die mechanische Auslegung der Antriebseinheit erforderlich wird, in den Hohlraum eine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse eingebracht, wie nachfolgend beschrieben. Weil eine Vielzahl unterschiedlicher Versteifungseinlagen in dem Hohlraum eingebracht werden können, kann die Antriebseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung sehr flexibel ausgelegt werden, wobei für solche Modifikationen stets dasselbe Gehäuse verwendet werden kann. Aufwendige Modifikationen an der Spritzgussmaschine bzw. Spritzgussform zum Herstellen des Kunststoffgehäuses der Antriebseinheit sind somit erfindungsgemäß nicht erforderlich.
Wie dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich sein wird, kann die Außenumfangswand der Achse grundsätzlich vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sein, sodass sich der Kunststoff beim Abkühlen, beispielsweise wenn das Gehäuse gemeinsam mit der Achse spritzgegossen wird, allenfalls in vernachlässigbarer Weise verziehen wird.
Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die zur Aufnahme größerer radialer Bewegungskomponenten der angetriebenen Elemente ausgelegt ist. Zu diesem Zweck ist in den zylindrischen Hohlraum der Achse ein Metallbolzen 15 eingebracht. Der Metallbolzen 15 kann drehfest in dem Getriebegehäuseabschnitt gehalten sein. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Metallbolzen 15 formschlüssig in dem axialen Hohlraum der Achse aufgenommen. Zu diesem Zweck sind auf dem Metallbolzen 15 zwei beabstandete Umfangsnuten 16 ausgebildet, zwischen denen ein Umfangssteg 17 ausgebildet ist. Ein abgeschrägter Abschnitt 18 verbindet mit dem vorderen Ende 19 des Metallbolzens 15. Durch den Formschluss ist der Metallbolzen 15 axial gesichert in dem Hohlraum der Achse aufgenommen.
Wie dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich sein wird, kann der Metallbolzen 15 gemäß der ersten Ausführungsform von dem Kunststoff des Getriebegehäuseabschnittes umspritzt sein. Selbstverständlich kann der Metallbolzen 15 auch nachträglich durch die Öffnung im Boden 2 hindurch in den Hohlraum der Achse eingeschoben werden. Beispielsweise kann der Metallbolzen 15 unter elastischer Verformung der Außenumfangswände 6, 21 der Achse eingeclipst werden. Zur vorübergehenden Aufweitung der Außenumfangswände 6, 21 der Achse kann auch eine Erwärmung und anschließende Abkühlung des Getriebegehäuseabschnittes vorgesehen sein.
Wie dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich sein wird, kann der Metallbolzen 15 in beliebiger Weise reibschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig in dem Hohlraum der Achse aufgenommen sein.
Die 4 zeigt eine weitere Modifikation der Antriebseinheit gemäß der 3. Gemäß der 4 unterteilt eine Trennwand 24 den Hohlraum der Achse in einen vorderen Achsenhohlraum 23 und in einen hinteren Hohlraum, in den die Öffnung 4 in der Bodenplatte 2 einmündet. Der Lagerbereich der Seiltrommel 9 erstreckt sich im Wesentlichen nur über die Länge des vorderen Achsenhohlraums 23, während das Schneckenrad 7 im Wesentlichen nur im Bereich des hinteren Hohlraums gelagert ist.
Gemäß der 4 greift das Außengewinde 45 der Schraube 46 unmittelbar in ein Innengewinde der Umfangswand 6 der Achse ein. Die Schraube 46 dient einer axialen Sicherung der angetriebenen Elemente, nämlich der Seiltrommel 9 und des Schneckenrads 7, an der Achse der Antriebseinheit. Mit dem Bezugszeichen 40 ist eine Abdeckung, beispielsweise ein Lagerdeckel oder Träger, bezeichnet, um den Getriebegehäuseabschnitt mit der darin aufgenommenen Seiltrommel 9 nach außen hin abzudecken. Gemäß der 4 dient die Schraube 46 gleichzeitig der Befestigung der Antriebseinheit an dem Lagerdeckel bzw. dem Träger 40.
Wie der 4 entnommen werden kann, versteift die in den vorderen Achsenhohlraum 23 eingreifende Schraube 46 die Außenumfangswand 6 der Achse zusätzlich. Durch Variieren der Länge der Schraube 46 kann die Steifigkeit der Achse verändert werden.
Dies ist beispielhaft in der 5 dargestellt, wonach ein metallischer Nietbolzen 48 einer Niete 47 praktisch vollständig in den vorderen Achsenhohlraum 23 eindringt, um die Außenumfangswand 6 der Achse zu versteifen. Gemäß der 5 wird die Abdeckung bzw. der Lagerdeckel 40 mittels einer Nietverbindung an der Antriebseinheit befestigt.
Gemäß der 6 ist an dem vorderen Ende der Achse ein Gewindebolzen 49 ausgebildet, der eine Öffnung in der Abdeckung bzw. in dem Lagerdeckel 40 durchragt. Eine Mutter 46 dient der Befestigung der Abdeckung bzw. des Lagerdeckels 40 an der Antriebseinheit und zugleich der axialen Sicherung der angetriebenen Elemente 7, 9. Der Gewindebolzen 49 gemäß dieser Ausführungsform kann unmittelbar an das vordere Ende der Kunststoffachse angespritzt sein. Wie dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich sein wird, kann auch ein vergleichsweise kurzer Metall-Gewindebolzen in den von der Außenumfangswand 6 der Achse ausgebildeten Hohlraum, wie in der 6 gezeigt, eingebracht werden, an dessen vorderem Ende ein Gewinde zur Befestigung der Abdeckung bzw. des Lagerdeckels 40 vorgesehen ist.
Gemäß den 7 bis 9 wird nachfolgend eine Antriebseinheit gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Gemäß der 7 ist ein Metallbolzen 15 in der Art wie vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben, in den von der Außenumfangswand 6 der Achse ausgebildeten Hohlraum eingebracht. Anders als bei der ersten Ausführungsform ist auf der Stirnseite am vorderen Ende der Achse eine Öffnung vorgesehen und ist in dem vorderen Ende des Metallbolzens 15 ein Innengewinde vorgesehen, in das eine Schraube 45 eingreift. Die Schraube 45 dient einerseits einer Verbindung von Antriebseinheit und Abdeckung bzw. Lagerdeckel 40 und andererseits der axialen Sicherung der angetriebenen Elemente 7, 9. Bei der Variante gemäß der 8 ragt das vordere Ende des Metallbolzens 15 über die Außenumfangswand 6 der Achse hinaus. An dem vorderen Ende des Metallbolzens 15 ist ein Außengewinde 49 ausgebildet, in das eine Mutter 46 zur Verbindung der Antriebseinheit mit der Abdeckung bzw. dem Lagerdeckel 40 und zur axialen Sicherung der angetriebenen Elemente 7, 9 eingreift.
Gemäß der 9 ist der Metallbolzen 15 vergleichsweise kurz ausgebildet. Ein Nietbolzen 48 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Seiltrommel 9, um in diesem Bereich die Außenumfangswand 6 der Achse zu versteifen, und greift in das vordere, kegelstumpfförmige Ende des Metallbolzens 15 ein, um die Antriebseinheit mit der Abdeckung bzw. mit dem Lagerdeckel 40 zu verbinden und die angetriebenen Elemente 7, 9 axial zu sichern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Antriebseinheit, wie vorstehend beschrieben, sehr flexibel ausgelegt werden, ohne dass größere Modifikationen an einer Herstellungsvorrichtung vorgenommen werden müssten. Zum Variieren der mechanischen Auslegung der Antriebseinheit braucht bei unveränderter Geometrie und Ausbildung des Getriebegehäuseabschnittes nur eine geeignet gewählte Versteifungseinlage in den Hohlraum der Achse eingebracht werden, um die Außenumfangswand der Achse geeignet zu versteifen. Beispielhaft sei angeführt, dass eine Antriebseinheit, wie vorstehend beschrieben, ohne eine Versteifungseinlage in der Achse für Betriebs-Drehmomente von kleiner als etwa 10 Nm ausgelegt ist, etwa für Abtriebs-Drehmomente des Elektromotors im Bereich von etwa 8,5 – 10 Nm für den Fall eines elektrischen Fensterhebers, und dass eine Versteifungseinlage nur dann vorzusehen ist, wenn das Betriebs-Drehmoment oberhalb von etwa 10 Nm liegt, beispielsweise im Falle von elektrischen Fensterhebern im Bereich von etwa 10 Nm bis etwa 14 Nm. Insgesamt kann so gewährleistet werden, dass die Achse im Normalbetrieb die Lasten, für welche der Getriebegehäuseabschnitt ausgelegt ist, aufnehmen kann, ohne dass sich die Achse in nennenswertem Umfangs verbiegt.
Da davon auszugehen ist, dass zukünftig überwiegend elektrische Seil-Fensterheber in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, braucht eine massive Stahlachse, wie diese für Arm-Fensterheber zur Lagerung eines Zahnrads mit vergleichsweise kleinem Außendurchmesser erforderlich ist, erfindungsgemäß nicht als weitere Option zur Auslegung der Antriebseinheit vorgesehen werden. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit, wie vorstehend beschrieben eignet sich deshalb als universelle Antriebseinheit insbesondere für elektrische Seil-Fensterheber von Kraftfahrzeugen.

1: Getriebegehäuseabschnitt
2: Boden
3: Seitenwand
4: Öffnung des Achsenhohlraums
5: Vorderes Ende des Achsenhohlraums
6: Umfangswand des Achsenhohlraums
7: Schneckenrad
8: Vertiefung auf Oberseite des Schneckenrads
9: Seiltrommel
10: Vorsprung
11: Nippelkammer
12: Seil- bzw. Kabeleinlaufbereich
13: Dichtung
14: Dichtung
15: Achsbolzen
16: Vertiefung/Umfangsnut
17: Zwischenbereich
18: Abgeschrägter Abschnitt
19: Vorderes Ende des Achsbolzens
21: Umfangswand des Achsenhohlraums
22: Umfangswand des Achsenhohlraums
23: Achsenhohlraum
24: Trennwand
30: Motorgehäuseabschnitt
31: Motor-Einführöffnung
32: Elektronik-Einführöffnung
35: Innenumfangswand der Seiltrommel
40: Lagerdeckel/Träger/Modulträger
41: Gestufter Abschnitt
42: Seitenbereich
45: Schraube
46: Mutter
47: Niete
48: Nietbolzen
49: Gewindebolzen

Claims

Antriebseinheit für Verstelleinrichtungen von Kraftfahrzeugen zur Erzeugung eines Drehmoments, insbesondere für elektrische Seil-Fensterheber, mit einem Getriebegehäuseabschnitt (1), der eine Achse (15 – 17; 6, 21 – 23) aufweist, an welcher ein angetriebenes Element (7, 9) gelagert ist, wobei eine Außenumfangswand (6, 21) der Achse aus einem Kunststoff ausgebildet ist und die Außenumfangswand zumindest abschnittsweise einen axialen Hohlraum (23) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum (23) zumindest abschnittsweise eine Versteifungseinlage zur Versteifung der Achse vorgesehen ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, bei der die Versteifungseinlage als metallische Verstärkung oder aus einem Kunststoff ausgebildet ist, der eine höhere Festigkeit aufweist als der Kunststoff, aus dem die Außenumfangswand ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Getriebegehäuseabschnitt (1) und die Außenumfangswand (6, 21) der Achse einstückig aus dem Kunststoff ausgebildet sind.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Getriebegehäuseabschnitt und die Achse für ein Abtriebs-Drehmoment im Bereich von etwa 8,5 – 10 Nm ausgelegt sind.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Hohlraum ein Metallbolzen (15) drehfest aufgenommen ist, um die Außenumfangswand (6, 21) der Achse zu versteifen.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, wobei der Metallbolzen (15) von dem Kunststoff umspritzt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 6, wobei der Metallbolzen Formschlussgebilde (16, 31) aufweist und von dem Kunststoff formschlüssig umspritzt ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5, wobei der Metallbolzen form- oder reibschlüssig in dem Hohlraum aufgenommen ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 8, wobei der Metallbolzen unter Erwärmung der Außenumfangswand (6, 21) in den Hohlraum eingepresst ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 5 oder 8, wobei der Metallbolzen mittels Verbindungselementen mit der Umfangswand der Achse verbunden ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Trennwand (24) vorgesehen ist, um den axialen Hohlraum zu unterteilen.
Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einem vorderen Ende der Achse Sicherungsmittel (40, 46 – 49) vorgesehen sind, um das angetriebene Element (7, 9) axial zu sichern.
Antriebseinheit nach Anspruch 12, wobei die Sicherungsmittel in den Metallbolzen (15) oder in die Umfangswand der Achse eingreifen.
Antriebseinheit nach Anspruch 13, wobei die Sicherungsmittel (45, 48) sich zumindest über einen Lagerbereich des angetriebenen Elements (7, 9) entlang der Umfangswand der Achse erstrecken, um die Umfangswand zusätzlich zu versteifen.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Sicherungsmittel ferner eine Abdeckung (40) umfassen, um zumindest das angetriebene Element abzudecken.
Antriebseinheit nach Anspruch 15, wobei die Abdeckung (40) das angetriebene Element unmittelbar sichert und von einem Befestigungsmittel (46 – 49) an dem vorderen Ende der Achse gehalten wird.
Verfahren zum Herstellen einer Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem Verfahren die Antriebseinheit bereitgestellt wird und eine Versteifungseinlage (15) zum Versteifen der Achse in dem von der Außenumfangswand der Achse gebildeten Hohlraum (23) aufgenommen wird, wenn ein Betriebs-Drehmoment der Antriebseinheit oder eine Lastaufnahme der Achse einen vorbestimmten Minimumwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem der Minimumwert größer als etwa 10 Nm ist.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Betriebs-Drehmoment der Antriebseinheit in dem Bereich zwischen etwa 10 Nm und etwa 14 Nm liegt.