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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei einer derartigen, aus der Praxis bekannten Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit ist die Antriebswelle eines Elektromotors über ein Antriebsritzel mit einem Schneckenrad verbunden, welches Teil einer Getriebeeinrichtung ist. Mit dem Schneckenrad wird wiederum zum Beispiel die Verstellung eines Fensterhebers oder eines Sitzes in einem Kraftfahrzeug bewirkt. Insbesondere bei kleinen Durchmessern der Antriebswelle kann es bei einer Belastung mit einem Drehmoment von Seiten des Schneckenrades bzw. der Antriebswelle zu einem Ausweichen des Berührpunktes zwischen dem Antriebsritzel und der Verzahnung des Schneckenrades senkrecht zur Längsachse der Antriebswelle kommen, was sich sowohl geräuschmäßig als auch verschleißmäßig negativ auswirkt. Aus diesem Grund ist es beim Stand der Technik bereits bekannt, auf der dem Antriebsmotor abgewandten Seite des Antriebsritzels bzw. des Schneckenrades ein drittes, zusätzliches Lager für die Antriebswelle einzusetzen, welches insbesondere ein Ausweichen bei relativ dünnen Antriebswellen bei einer Belastung verhindert. Dadurch, dass die Antriebswelle dann in drei Lagern gelagert ist, ist die Lagerung der Antriebswelle überbestimmt. Daher ist eine sehr genaue Ausrichtung bzw. Positionierung der Lager sowie eine sehr genaue Fertigung erforderlich, um die mit einer Überbestimmung einhergehenden Nachteile wie erhöhter Lagerverschleiß, erhöhte Reibung, usw. soweit als möglich zu reduzieren. In der Praxis sind daher die Lagereinrichtungen auf Durchmesser der Antriebswelle bis etwa vier Millimeter beschränkt. Darüber hinaus wird die Fertigung aus den oben genannten Gründen sehr kostenintensiv.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass deren Fertigung unter Beibehaltung günstiger Betriebseigenschaften auch bei im Durchmesser relativ dicken Antriebswellen möglichst einfach bzw. kostengünstig gestaltet werden kann. Diese Aufgabe wird bei einer Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch die Schaffung eines Bereiches mit reduzierter Biegesteifigkeit der Antriebswelle eine einfachere Verformbarkeit der Antriebswelle zu ermöglichen, sodass die Belastungen insbesondere auf die Lager relativ gering sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für eine Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarten Merkmalen.
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In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die geringere Biegesteifigkeit in einem örtlich begrenzten Bereich der Antriebswelle ausgebildet ist und, dass der örtlich begrenzte Bereich auf der dem zweiten Lager zugewandten Seite nahe dem zweiten Lager ausgebildet ist. Insbesondere durch die Ausbildung eines örtlich begrenzten Bereichs mit geringerer Biegesteifigkeit lässt sich dieser Bereich mit relativ geringem Fertigungsaufwand herstellen. Gleichzeitig ist durch die örtlich nahe Anordnung des Bereichs mit geringerer Biegesteifigkeit nahe dem zweiten Lager gewährleistet, dass insbesondere der Bereich, in dem beispielsweise ein Antriebsritzel mit der Antriebswelle verbunden bzw. eine Verzahnung auf der Antriebswelle ausgebildet ist, mechanisch weiterhin hoch belastbar ist.
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Wenn das Antriebsritzel als separates Bauteil ausgebildet ist, ist es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der örtlich begrenzte Bereich zwischen dem zweiten Lager und dem Antriebsritzel angeordnet ist. Dadurch findet keine Schwächung des Antriebsritzels statt.
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Besonders einfach lässt sich der örtlich mit geringerer Biegesteifigkeit ausgestattete Bereich ausbilden, wenn dort wenigstens eine radial umlaufende Einschnürung vorgesehen ist. Eine derartige Einschnürung benötigt auch eine relativ geringe Länge bzw. sie beansprucht auf der Antriebswelle einen relativ geringen axialen Bauraum.
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Um trotz der Ausbildung einer Einschnürung eine Kerbwirkung zu minimieren, ist es in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Einschnürung als Ringnut ausgebildet ist und zumindest im Grund eine gerundete Kontur mit einem Radius aufweist.
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Je nach bevorzugter Antriebsrichtung der Antriebswelle kann es aus mechanischen Gründen günstig sein, wenn die wenigstens eine Einschnürung zur Längsachse der Antriebswelle geneigt angeordnet ist. In diesem Fall lassen sich besonders hohe Drehmomente in einer Richtung übertragen.
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Besonders bevorzugt ist weiterhin, wenn die wenigstens eine Einschnürung durch einen Rolliervorgang gebildet ist. Eine derartige Rollierung lässt sich fertigungstechnisch relativ einfach verwirklichen.
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Besonders bevorzugt ist weiterhin, wenn die Antriebsverzahnung ebenfalls als Rollierung ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass sowohl die Antriebsverzahnung als auch der örtlich begrenzte Bereich geringerer Biegesteifigkeit vorteilhafterweise während ein- und desselben Prozessschrittes durch eine Rollierung ausgebildet werden kann, wodurch zusätzliche Prozessschritte entfallen und die Produktionskosten sich besonders günstig darstellen.
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Die Erfindung umfasst auch einen Verstellantrieb, insbesondere Fensterverstellantrieb oder Sitzverstellantrieb in einem Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung. Ein derartiger Verstellantrieb weist bei relativ kostengünstiger Fertigung einen geräuscharmen Betrieb sowie einen relativ geringen Verschleiß auf.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit in einer Seitenansicht,
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2 ein Detail der Antriebswelle bei der Antriebseinheit gemäß der 1 zur Darstellung des örtlich begrenzten Bereichs mit geringerer Biegesteifigkeit,
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3 eine vereinfachte Seitenansicht auf eine in drei Lagern gelagerte Antriebswelle mit einer rollierten Antriebsverzahnung,
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4 ein Detail eines geschwächten Bereichs der Antriebswelle gemäß der 3 in einer ersten Ausführung und
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5 ein Detail eines geschwächten Bereichs der Antriebswelle gemäß der 3 in einer gegenüber der 3 abgewandelten Ausführung, ebenfalls in Seitenansicht.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist stark vereinfacht eine Lagereinrichtung 10 für eine Antriebseinheit 1 dargestellt. Die Antriebseinheit 1 dient bevorzugt dem Betrieb eines Verstellantriebs, insbesondere eines Komfortantriebs, wie einem Fensterheberantrieb oder einem Sitzverstellungsantrieb, in einem Kraftfahrzeug.
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Die Antriebseinheit 1 weist insbesondere einen als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor 11 auf, der über eine Antriebswelle 12 (die zum Beispiel einen Durchmesser von etwa sechs Millimetern aufweist) ein in der 1 als separates Antriebsritzel 13 ausgebildetes Bauteil antreibt. Hierzu ist das Antriebsritzel 13 insbesondere auf der Antriebswelle 12 aufgepresst und weist an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung 14 auf. Die Außenverzahnung 14 bzw. das Antriebsritzel 13 ist in Wirkverbindung mit einem als Abtriebselement ausgebildeten Getriebeelement, insbesondere einem Schneckenrad 15, angeordnet, das an seinem Außenumfang eine Außenverzahnung aufweist, die mit der Außenverzahnung 14 kämmt. Weiterhin wird erwähnt, dass die gesamte Antriebseinheit 1 in einem (nicht dargestellten) Gehäuse aufgenommen ist, welches die Antriebseinheit 1 bzw. die Lagereinrichtung 10 umschließt.
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Die Lagereinrichtung 10 weist drei Lager 16 bis 18 zur Lagerung der Antriebswelle 12 auf. Hierbei ist das erste Lager 16 insbesondere auf der dem Antriebsritzel 13 abgewandten Seite des Antriebsmotors 11 angeordnet. Das zweite Lager 17 ist zwischen dem Antriebsmotor 11 und dem Antriebsritzel 13 angeordnet, während das dritte Lager 18 auf der dem zweiten Lager 17 abgewandten Seite des Antriebsritzels 13 angeordnet ist. Alle drei Lager 16 bis 18 sind bevorzugt in dem erwähnten Gehäuse durch Formschluss aufgenommen bzw. fixiert.
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Erfindungswesentlich ist, dass der Bereich der Antriebswelle 12 zwischen dem zweiten Lager 17 und dem dritten Lager 18 in seiner Biegesteifigkeit zumindest lokal herabgesetzt ist. Dazu ist es vorgesehen, dass die Antriebswelle 12 nahe dem zweiten Lager 17 eine Einschnürung 20 aufweist. Die Einschnürung 20 ist insbesondere als umlaufende Kerbe bzw. Ringnut 21 ausgebildet, wobei entsprechend der 2 die Ringnut 21 zumindest an ihrem Grund 22 mit einem Radius 23 versehen ist, um die Kerbwirkung herabzusetzen. Besonders bevorzugt ist, wie ebenfalls besonders deutlich aus der 2 erkennbar ist, dass die Einschnürung 20 in der Nähe des zweiten Lagers 17 angeordnet ist. Der maximale Abstand der Einschnürung 20 vom zweiten Lager 17 beträgt bevorzugt maximal der halben Entfernung zwischen dem zweiten Lager 17 und dem Antriebsritzel 13 auf der Antriebswelle 12.
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Bei der Antriebseinheit 1 bzw. der Lagereinrichtung 10 wird ein separates Antriebsritzel 13 verwendet. Im Gegensatz dazu ist bei der 3 eine modifizierte Antriebseinheit 1a bzw. Lagereinrichtung 10a mit einer modifizierten Antriebswelle 12a dargestellt. Hierbei ist wesentlich, dass die Antriebswelle 12a in dem Bereich, in dem bei der Antriebswelle 12 das Antriebsritzel 13 angeordnet ist, die Antriebswelle 12a eine Antriebsverzahnung 24 aufweist, welche durch einen Rolliervorgang der Antriebswelle 12a ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Antriebsverzahnung 24 durch einen Warm- oder Kaltumformprozess durch Einprägen der entsprechenden Geometrie ausgebildet ist.
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Besonders bevorzugt ist, dass die bei der Antriebswelle 12a vorgesehene Einschnürung 20a ebenfalls durch einen Rolliervorgang ausgebildet ist. Hierbei kann in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass ein gemeinsames Rollierwerkzeug zur Ausbildung sowohl der Einschnürung 20a als auch zur Ausbildung der Antriebsverzahnung 24 an der Antriebswelle 12a verwendet wird.
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Während in den 1 bis 3 jeweils eine einzige Einschnürung 20 bzw. 20a in Form einer umlaufenden Ringnut 21 dargestellt ist, kann es insbesondere bei einer Ausbildung im Rollierverfahren auch in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass mehrere Einschnürungen 20a vorgesehen sind, die auf der Antriebswelle 12a in Längsrichtung nebeneinander angeordnet bzw. ausgebildet sind. Hierzu wird auf die 4 und 5 verwiesen. So zeigt die 4 bei einer Antriebswelle 12a die Ausbildung zweier, nebeneinander angeordneter Einschnürungen 20a, wobei wesentlich ist, dass die umlaufenden Einschnürungen 20a zur Längsachse 25 der Antriebswelle 12a geneigt angeordnet sind. Demgegenüber ist bei der 5 der Fall dargestellt, bei dem drei Einschnürungen 20a vorgesehen sind, die unmittelbar nebeneinander auf der Antriebswelle 12a angeordnet sind. Durch das Rollieren bei der Antriebswelle 12a zur Ausbildung der Einschnürungen 20a entstehen neben den Einschnürungen 20a darüber hinaus Bereiche 26 mit gegenüber dem Durchmesser der Antriebswelle 12a vergrößertem Durchmesser.
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Die soweit beschriebene Lagereinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser sieht einen insbesondere örtlich begrenzten Bereich der Antriebswelle 12, 12a vor, in dem die Biegesteifigkeit der Antriebswelle 12, 12a herabgesetzt ist.
