DE102009046517A1 - Getriebeantriebseinheit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebeantriebseinheit (10; 40; 50; 70) mit einem aus Kunststoff bestehenden Adapterelement (22; 22a; 53; 73), über das ein Drehmoment von einem Eingangselement (29) eingeleitet wird und einem aus Metall bestehenden Antriebselement (12; 12a; 51; 72) zur Weiterleitung des Drehmoments, wobei das Adapterelement (22; 22a; 53; 73) und das Abtriebselement (12; 12a; 51; 72) unmittelbar miteinander gekoppelt und starr verbunden sind, wobei das Adapterelement (22; 22a; 53; 73) ein Spritzgussteil ist, das durch zumindest teilweises Umspritzen des Abtriebselements (12; 12a; 51; 72) gebildet ist und wobei das Abtriebselement (12; 12a; 51; 72) als Lagerelement dient.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Getriebeantriebseinheit. Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2009 000 760 A1 der Anmelderin ist eine Getriebeantriebseinheit bekannt, welche ein aus Metall, insbesondere aus Sintermetall, hergestelltes Abtriebselement aufweist, das zumindest teilweise von einem als Schneckenrad ausgebildeten Adapterelement umspritzt ist. Das Adapterelement ist innerhalb eines Getriebegehäuses aufgenommen. Das Adapterelement ist auf einem Achsstummel des Gehäusebodens drehbar gelagert, wobei sowohl der Achsstummel als auch das Adapterelement aus Kunststoff bestehen. Die insbesondere als Schiebedachantrieb ausgebildete vorbekannte Getriebeantriebseinheit lässt sich durch das Anspritzen des Adapterelementes relativ preiswert herstellen. Die Verschleißfestigkeit der bekannten Getriebeantriebseinheit ist insbesondere bei hohen Belastungen verbesserungswürdig. Darüber hinaus erfolgt die Krafteinleitung von dem Adapterelement auf das Abtriebselement auf einer relativ geringen axialen Länge, so dass das übertragbare Antriebsmoment beschränkt ist. - Offenbarung der Erfindung
- Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeantriebseinheit derart weiterzubilden, dass sie bei wirtschaftlicher Herstellbarkeit gute Lagereigenschaften bzw. die Möglichkeit der Übertragung relativ hoher Drehmomente ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einer Getriebeantriebseinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelost. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, zur Verbesserung der Lagereigenschaften das Abtriebselement gleichzeitig als Lagerelement zu nutzen. Da das Abtriebselement aus Metall besteht, ergibt sich somit die Möglichkeit, eine Metall/Kunststoff-Lagerstelle auszubilden, welche sich gegenüber einer Kunststoff/Kunststoff-Lagerstelle durch eine verbesserte Verschleißfestigkeit auszeichnet.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinheit ergeben sich aus den Unteransprüchen. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
- Die Übertragung besonders hoher Drehmomente lässt sich bewirken, wenn das Abtriebselement bis in eine Symmetrieebene des Adapterelementes verlängert ausgebildet ist. Dadurch erfolgt die Einleitung des Drehmoments von dem Adapterelement in der Ebene des Abtriebselementes.
- Eine kostengünstige radiale Lagerung des Abtriebselementes lässt sich bewirken, wenn das Abtriebselement wenigstens einen Bereich aufweist, in die ein der Lagerung dienender Zapfen hineinragt.
- In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung nach den Merkmalen des zweiten unabhängigen Anspruchs wird eine besonders kostengünstige Herstellbarkeit der Getriebeantriebseinheit ermöglicht, wobei sich gleichzeitig ebenfalls relativ hohe Drehmomente übertragen lassen. Dabei liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, durch ein mit dem Adapterelement verbindbares Abtriebselement, welches als Tiefziehteil ausgebildet ist, eine besonders einfache und preisgünstige Herstellbarkeit des Abtriebselementes zu ermöglichen.
- Die Fertigung lässt sich hierbei besonders einfach gestalten, wenn das Abtriebselement auf das Adapterelement aufgepresst ist. Das Aufpressen stellt somit einen einzigen Montageschritt dar, welcher sich sehr einfach in die Fertigung integrieren lässt.
- Alternativ ist es vorgesehen, dass das Adapterelement durch zumindest teilweises Umspritzen des Abtriebselements gebildet ist. Eine derartige Ausbildung ermöglicht eine besonders innige Verbindung zwischen dem Adapterelement und dem Abtriebselement, so dass sich besonders hohe Drehmomente übertragen lassen.
- Um die Übertragung der Drehmomente zu ermöglichen ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Abtriebselement topf- oder hülsenförmig ausgebildet ist und an seiner Innenfläche wenigstens eine Anformung aufweist, die mit einer am Adapterelement angeformten Gegenanformung zusammenwirkt und das Abtriebselement mit dem Adapterelement drehfest verbindet.
- Hierbei wird im Falle des Aufpressens eine besonders einfache Montage ermöglicht, wenn die wenigstens eine Anformung und die wenigstens eine Gegenanformung gegenüber der Längsachse des Abtriebselements schräg angeordnet ist.
- Eine axiale Sicherung zwischen dem Adapterelement und dem Abtriebselement, welche insbesondere im Falle des Aufpressens des Abtriebselements auf dem Adapterelement sinnvoll ist, wird ermöglicht, wenn das Abtriebselement an einer Innenfläche wenigstens eine Rastgeometrie aufweist, die mit einer an dem Adapterelement ausgebildeten Gegengeometrie zusammenwirkt und dabei das Abtriebselement auf dem Adapaterelement axial sichert.
- Eine besonders zuverlässige und relativ hohe Radialkräfte aufnehmende Lagerung wird bewirkt, wenn die radiale Lagerung der aus Adapterelement und Abtriebselement bestehenden Einheit zwei, unterschiedliche Durchmesser aufweisende Lagerstellen aufweist.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
- Diese zeigen in:
-
1 eine erste erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit in einem Längsschnitt, -
2 eine Explosionsdarstellung eines Adapterelements und eines Abtriebselements, wie sie bei der ersten Getriebeantriebseinheit gemäß der1 verwendet werden, -
3 eine zweite erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit im Längsschnitt mit gegenüber der1 geändertem Adapterelement, -
4 eine Explosionsdarstellung von Abtriebselement und Adapterelement, wie sie bei einer Getriebeantriebseinheit gemäß der3 verwendet werden, -
5 eine dritte erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit im Längsschnitt, -
6 eine aus Abtriebselement und Adapterelement bestehende Einheit, wie sie bei der dritten Getriebeantriebseinheit gemäß der5 verwendet wird in perspektivischer Ansicht, -
7 eine vierte erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit im Längsschnitt, -
8 eine Explosionsdarstellung eines Adapterelements und eines Abtriebselements, wie sie bei der Getriebeantriebseinheit gemäß der7 verwendet werden, -
9 eine fünfte Getriebeantriebseinheit mit einem tiefgezogenen Abtriebselement im Längsschnitt, -
10 eine Explosionsdarstellung eines Adapterelements und Abtriebselements, wie sie bei der Getriebeantriebseinheit gemäß der9 verwendet werden, -
11 eine perspektivische Ansicht auf ein Abtriebselement gemäß der10 , -
12 eine sechste erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit, bei der das Adapterelement durch Umspritzen eines tiefgezogenen Abtriebselements gebildet ist und -
13 eine perspektivische Ansicht auf ein Abtriebselement, wie dies bei der Getriebeantriebseinheit gemäß der12 verwendet wird. - Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit derselben Bezugsziffer versehen.
- In der
1 ist eine erste Getriebeantriebseinheit10 dargestellt, wie sie insbesondere, aber nicht einschränkend, zur Verwendung in einem Schiebedachantrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Getriebeantriebseinheit10 weist ein aus Metall, insbesondere aus Sintermetall bestehendes, als Abtriebsritzel12 ausgebildetes Abtriebselement auf. Das Abtriebsritzel12 stellt hierbei die Schnittstelle zu einem Schiebedachsystem dar, das sich über eine am Abtriebsritzel12 ausgebildete schräge Außenverzahnung13 im Eingriff mit einem nicht dargestellten Übertragungsmittel befindet. Über das Übertragungsmittel wird die Verstellung des Dachmechanismus realisiert. - Das Abtriebsritzel
12 weist gemäß der2 drei Abschnitte14 bis16 auf. An dem ersten Abschnitt14 ist die Außenverzahnung13 ausgebildet. An den ersten Abschnitt14 schließt sich ein zweiter Abschnitt15 an, der im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist. Der zweite Abschnitt15 ist in etwa mittig von einem ringförmigen dritten Bereich16 umgeben, der einen umlaufenden, stegartigen Rand17 aufweist. An der Unterseite bzw. Oberseite (nicht dargestellt) des dritten Abschnitts15 sind strahlenförmig angeordnete Formrippen18 einstückig angeformt. Wie insbesondere aus der1 erkennbar ist, weist der erste Abschnitt14 an seiner Innenwand im Bereich der Außenverzahlung13 einen ersten Aufnahmebereich19 auf, an den sich im Bereich des zweiten Abschnitts15 an der Innenwand ein zweiter Aufnahmebereich20 anschließt. - Das soweit beschriebene Abtriebsritzel
12 ist mit einem aus Kunststoff bestehenden, als Schneckenrad22 ausgebildeten Adapterelement umspritzt und mit diesem durch Formschluss verbunden. Wie insbesondere anhand der1 erkennbar ist, nimmt dabei der zweite Abschnitt15 des Abtriebsritzels12 vorzugsweise die gesamte Höhe des Schneckenrades22 ein, wobei sich der dritte, ringförmige Abschnitt16 des Abtriebsritzels12 in etwa in der Symmetrieebene23 des Schneckenrades22 befindet. - Der Formschluss zwischen dem Schneckenrad
22 und dem Abtriebsritzel12 wird insbesondere durch den umlaufenden Rand17 und die Formrippen18 des Abtriebsritzels12 verstärkt, so dass das Abtriebsritzel12 drehfest mit dem Schneckenrad22 verbunden ist. Das Schneckenrad22 weist einen inneren Bereich24 auf, an dessen Unterseite ein Lagerbund25 angeformt ist. Über einen ringförmigen mittleren Bereich26 schließt sich am Schneckenrad22 die Außenverzahnung27 an. Die Außenverzahnung27 des Schneckenrades22 ist im Eingriff mit einem als Schneckenwelle29 ausgebildeten Eingangselement, die das Antriebsmoment eines nicht dargestellten Antriebsmotors für den Schiebedachantrieb an das Schneckenrad22 bzw. das Abtriebsritzel12 weiterleitet. - Die soweit beschriebene Einheit
30 , bestehend aus dem Abtriebsritzel12 und dem an dem Abtriebsritzel12 angespritzten Schneckenrad22 ist mit Ausnahme eines Bereichs des Abtriebsritzels12 innerhalb eines aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuses31 angeordnet. Das Getriebegehäuse31 umfasst ein Gehäuseunterteil32 , das mittig einen angeformten Lagerzapfen33 aufweist. Der Lagerzapfen33 weist zwei Bereiche34 und35 auf, die der radialen Lagerung des Schneckenrades22 im Getriebegehäuse31 dienen, wozu der erste Bereich34 mit dem ersten Aufnahmebereich19 des Abtriebsritzels12 und der zweite Bereich35 mit dem zweiten Aufnahmebereich20 des Abtriebsritzels12 in Anlagekontakt ist. Die axiale Lagerung des Schneckenrades22 im Getriebegehäuse31 erfolgt über einen am Boden des Gehäuseunterteils32 angeformten, ringförmig umlaufenden Steg36 , der mit dem Lagerbund25 an der Unterseite des Schneckenrades22 zusammenwirkt. Ein weiterer, ringförmig umlaufender Steg37 auf der Oberseite des Schneckenrades22 stützt sich an einem Gehäusedeckel38 ab, der mit dem Gehäuseunterteil32 z. B. durch eine Rast- oder Klebeverbindung verbunden ist. Hierbei weist der Gehäusedeckel38 einen mittig angeordneten Durchbruch39 auf, durch den das Abtriebsritzel12 aus dem Getriebegehäuse31 ragt. - In den
3 und4 ist eine zweite erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit40 dargestellt. Die zweite Getriebeantriebseinheit40 unterscheidet sich von der ersten Getriebeantriebseinheit10 im Wesentlichen lediglich durch die Ausbildung des Abtriebsritzels12a bzw. des Schneckenrades22a . Hierbei weist das Abtriebsritzel12a im Bereich des zweiten Abschnitts15a einen dritten Abschnitt16a auf, der zahnradartige Vorsprünge42 aufweist. Die Vorsprünge42 befinden sich, wie insbesondere anhand der3 erkennbar ist, ebenfalls im Wesentlichen in Höhe der Symmetrieebene23a des Schneckenrades22a . Die Vorsprünge42 dienen der Ausbildung eines Formschlusses zwischen dem Abtriebsritzel12a und dem Schneckenrad22a zur Erhöhung der übertragbaren Drehmomente. Die Lagerung des Abtriebsritzels12a erfolgt analog zur Lagerung des Abtriebsritzels12 über eine Metall/Kunststoff-Paarung zwischen dem Abtriebsritzels12a und dem Lagerzapfen33a des Gehäuseunterteils32a . - In den
5 und6 ist eine dritte erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit50 dargestellt. Die dritte Getriebeantriebseinheit50 umfasst ein hülsenförmiges Abtriebsritzel51 mit einer Innenverzahnung52 , die dem Formschluss zwischen dem Abtriebsritzel51 und dem Schneckenrad53 dient. Ferner ist im mittleren Bereich des Abtriebsritzels51 ein Lagerbund54 ausgebildet, dessen Außenwand55 als erste radiale Lagerung des Abtriebsritzels51 bzw. der aus Abtriebsritzel51 und Schneckenrad53 bestehenden Einheit57 im Getriebegehäuse58 dient. Hierbei wirkt der Lagerbund54 mit einer Durchgangsbohrung59 des aus Kunststoff bestehenden Gehäusedeckels60 zusammen. Eine zweite radiale Lagerung der Einheit57 wird zwischen dem Lagerzapfen61 im Gehäuseunterteil62 und einer durch eine im Schneckenrad53 ausgebildeten Bohrung63 gebildet. Zusätzlich ist mittig im Abtriebsritzel51 noch ein Innensechskant64 ausgebildet, der der Hilfsbetätigung des Schiebedachantriebs dient, sollte dessen Antriebsmotor defekt sein. Die dritte Getriebeantriebseinheit50 weist somit zwei radiale Lagerstellen für die Einheit57 auf, wovon die eine Lagerstelle als Metall/Kunststoff-Paarung ausgebildet ist, während die andere Lagerstelle als Kunststoff/Kunststoff-Lagerstelle ausgebildet ist. - In den
7 und8 ist eine vierte Getriebeantriebseinheit70 dargestellt, die sich von der dritten Getriebeantriebseinheit50 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass die Hilfsbetätigung für den Schiebedachantrieb mittels des Innensechskants71 nicht im Abtriebsritzel72 , sondern im Schneckenrad73 ausgebildet ist. Auch die vierte Getriebeantriebseinheit70 weist eine erste radiale Lagerung des Abtriebsritzels72 im Gehäusedeckel74 auf, während das aus Kunststoff bestehende Schneckenrad73 im Bereich eines Lagerzapfens75 des Gehäuseunterteils76 radial gelagert ist. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Abtriebsritzel72 und dem Schneckenrad73 erfolgt insbesondere durch an der Innenwand des Abtriebsritzels72 im Bereich der ersten Lagerung ausgebildeten, stegartigen Fortsätzen. - In den
9 bis11 ist eine fünfte erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit80 dargestellt. Bei der fünften Getriebeantriebseinheit80 besteht dessen Abtriebsritzel81 aus einem tiefgezogenen, topfförmigen Blechteil82 , das im Bereich seiner Verzahnung83 radial nach innen ragende, schräg angeordnete Abschnitte84 aufweist, welche auf der dem Schneckenrad85 zugewandten Seite mit Schneiden86 ausgebildet sind. Weiterhin erkennt man an einem dem Schneckenrad85 zugewandten, unteren ringförmig umlaufenden Abschnitt87 des Abtriebsritzels81 an der Innenwand ausgebildete Verrastungsabschnitte88 . Die Verrastungsabschnitte88 wirken mit einer am Schneckenrad85 ausgebildeten Umfangsnut89 zusammen. Die aus Abtriebsritzel81 und Schneckenrad86 gebildete Einheit wird derart gefertigt, dass das Schneckenrad85 und das Abtriebsritzel81 in separaten Prozessen hergestellt werden. Anschließend wird das Abtriebsritzel81 auf das Schneckenrad85 aufgepresst, wobei die Verrastungsabschnitte88 in der Endposition des Abtriebsritzels81 mit der Umfangsnut89 zusammenwirken, so dass das Abtriebsritzel81 auf dem Schneckenrad85 axial gesichert ist. - In den
12 und13 ist eine sechste erfindungsgemäße Getriebeantriebseinheit90 dargestellt. Die sechste Getriebeantriebseinheit90 unterscheidet sich von der fünften Getriebeantriebseinheit80 im Wesentlichen dadurch, dass dessen Schneckenrad92 durch Umspritzen des ebenfalls als Tiefziehteil ausgebildeten Abtriebsritzels93 gebildet wird. Hierbei weist das Abtriebsritzel93 entsprechend der13 auf der dem Schneckenrad92 zugewandten Seite einen ringförmig umlaufenden Bund94 auf, der, nachdem er von Kunststoff des Schneckenrades92 umspritzt ist, eine axiale Fixierung des Abtriebsritzels93 im Schneckenrad92 bewirkt. Ebenfalls erkennt man an der Innenwand des Abtriebsritzels93 ausgebildete, schräg angeordnete Vertiefungen95 , die, nachdem sie von Kunststoff ausgespritzt sind, die Verdrehsicherheit zwischen dem Abtriebsritzel93 und dem Schneckenrad92 gewährleisten. Die radiale und axiale Lagerung des Schneckenrades92 erfolgt ebenfalls an zwei unterschiedlichen Durchmessern eines Lagerzapfens96 . - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009000760 A1 [0001]
Claims (10)
- Getriebeantriebseinheit (
10 ;40 ;50 ;70 ) mit einem aus Kunststoff bestehenden Adapterelement (22 ;22a ;53 ;73 ), über das ein Drehmoment von einem Eingangselement (29 ) eingeleitet wird und einem aus Metall bestehenden Abtriebselement (12 ;12a ;51 ;72 ) zur Weiterleitung des Drehmoments, wobei das Adapterelement (22 ;22a ;53 ;73 ) und das Abtriebselement (12 ;12a ;51 ;72 ) unmittelbar miteinander gekoppelt und starr verbunden sind, wobei das Adapterelement (22 ;22a ;53 ;73 ) ein Spritzgußteil ist, das durch zumindest teilweises Umspritzen des Abtriebselements (12 ;12a ;51 ;72 ) gebildet ist und wobei das Abtriebselement (12 ;12a ;51 ;72 ) als Lagerelement dient. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (
12 ;12a ) bis in eine Symmetrieebene (23 ;23a ) des Adapterelements (22 ;22a ) verlängert ausgebildet ist. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (
12 ;12a ;51 ;72 ) an einer Innenwand wenigstens einen Bereich (19 ,20 ;63 ) aufweist, in den ein der Lagerung dienender Zapfen (33 ;33a ;61 ;75 ) hineinragt. - Getriebeantriebseinheit (
80 ;90 ), mit einem aus Kunststoff bestehenden Adapterelement (85 ;92 ), über das ein Drehmoment von einem Eingangselement (29 ) eingeleitet wird und einem aus Metall bestehenden Abtriebselement (81 ;93 ) zur Weiterleitung des Drehmoments, wobei das Adapterelement (85 ;92 ) und das Abtriebselement (81 ;93 ) unmittelbar miteinander gekoppelt und starr verbunden sind, wobei das Adapterelement (85 ;92 ) ein Spritzgußteil ist, und wobei das Abtriebselement (81 ;93 ) als Tiefziehteil ausgebildet ist. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (
81 ) auf das Adapterelement (85 ) aufgepresst ist. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Adapterelement (
92 ) durch zumindest teilweises Umspritzen des Abtriebselements (93 ) gebildet ist. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (
81 ;93 ) topf- oder hülsenförmig ausgebildet ist und an einer Innenfläche wenigstens eine Anformung (84 ;95 ) aufweist, die mit einer am Adapterelement (85 ;92 ) angeformten Gegenanformung (83 ) zusammenwirkt und das Abtriebselement (81 ;93 ) mit dem Adapterelement (85 ;92 ) drehfest verbindet. - Getriebeantriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Anformung (
84 ;95 ) und die wenigstens eine Gegenanformung (83 ) gegenüber der Längsachse des Abtriebselements (81 ;93 ) schräg angeordnet ist. - Getriebeantriebseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (
81 ) an einer Innenfläche wenigstens eine Rastgeometrie (88 ) aufweist, die mit einer an dem Adapterelement (85 ) ausgebildeten Gegengeometrie (89 ) zusammenwirkt und dabei das Abtriebselement (81 ) auf dem Adapterelement (85 ) axial sichert. - Getriebeantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Lagerung der aus Adapterelement (
22 ;22a ;53 ;73 ;85 ;92 ) und Abtriebselement (12 ;12a ;51 ;72 ;81 ;93 ) bestehenden Einheit (30 ;57 ) zwei, unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Lagerstellen aufweist.
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