-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Getriebeantriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Eine derartige Getriebeantriebseinheit ist aus der
EP 1 412 603 B1 bekannt. Bei der bekannten Getriebeantriebseinheit ist auf einer Antriebswelle eines Elektromotors ein eine Verzahnung aufweisendes Antriebsrad drehfest angeordnet, das mit der Verzahnung eines Abtriebsrads zusammenwirkt. Auf der dem Abtriebsrad gegenüberliegenden Seite der Antriebsverzahnung ist ein Stützrad vorgesehen, das ebenfalls mit der Verzahnung des Antriebsrads zusammenwirkt. Hierbei ist das Stützrad gleichzeitig als Sensorrad mit einem Sensor ausgebildet, um insbesondere die Winkellage des Abtriebsrads erfassen zu können. Mittels eines derartigen Stützrades lassen sich quer zur Längsrichtung der Antriebswelle wirkende Kraftkomponenten aufnehmen bzw. abstützen, die infolge einer Schrägverzahnung der Antriebsverzahnung zu einem Ausweichen der Antriebswelle führen. Nachteilig dabei ist, dass durch die starre Anordnung des Stützrades die Verzahnung des Stützrades und die Antriebsverzahnung sehr genau gefertigt sowie die Bauteile genau zueinander positioniert werden müssen, um insbesondere im Normalbetrieb, bei denen relativ geringe Querkräfte auftreten, Reibverluste zu vermeiden, die zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades der Getriebeantriebseinheit führen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeantriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass diese relativ einfach und kostengünstig gefertigt werden kann sowie einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Diese Aufgabe wird bei einer Getriebeantriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch eine in Richtung der Antriebswelle veränderbare Stützkraft der Ankerwellenabstützung je nach Belastungsfall der Antriebswelle stets nur die Stützkraft bereit zu stellen, die infolge des Lastfalles erforderlich ist. Dadurch wird eine relativ geringe Reibung zwischen der Verzahnung der Antriebswelle und der Ankerwellenabstützung bewirkt, so dass der Wirkungsgrad relativ hoch ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinheit 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 Figuren offenbarten Merkmalen.
-
In einer konstruktiv vorteilhaft ausgestalteten Anwendung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ankerwellenabstützung ein Zahnrad aufweist, dessen Drehachse senkrecht zur Antriebswelle elastisch beweglich angeordnet ist.
-
Um einen möglichst großen Verschiebweg des Zahnrades zu ermöglichen, bei der dieser jedoch hinsichtlich seines Weges auf einfache Art und Weise begrenzt werden kann, ist es darüber hinaus besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Zahnrad in einer Lagereinrichtung aufgenommen ist, dass die Lagereinrichtung in einer Führung senkrecht zur Antriebswelle verschiebbar ist und, dass die Lagereinrichtung mit einem Einstellmittel zur Einstellung der Stützkraft zusammenwirkt.
-
In einer bevorzugten Ausbildung des Einstellmittels ist dieses als Federelement ausgebildet. Ein Federelement hat dabei den Vorteil, dass die Stützkraft in Abhängigkeit der Auslenkung der Antriebswelle veränderbar ist, derart, dass bei einer relativ großen Auslenkung auch eine relativ große Stützkraft als Gegenkraft auf die Antriebswelle wirkt.
-
Hierbei kann das Federelement je nach Anwendungsfall, erforderlicher Stützkraft oder Raumangebot als Druckfeder, Bügelfeder, Blattfeder oder Tellerfeder ausgebildet sein.
-
Darüber hinaus ist es auch besonders vorteilhaft, wenn das Einstellmittel ein Anschlagelement umfasst, das in Richtung der Antriebswelle wirkt. Dadurch lässt sich die maximal zulässige Auslenkung der Antriebswelle beschränken, um insbesondere unzulässige Belastungen bzw. eine Überlastung der Antriebswelle mit gegebenenfalls damit einhergehenden Beschädigungen der Antriebswelle oder des Abtriebselements zu vermeiden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Abtriebselement bzw. das Zahnrad als Halbgloboid ausgebildet ist. Mittels einer derartigen Ausbildung des Abtriebselements bzw. des Zahnrades lassen sich auch Querkräfte abstützen, welche senkrecht zur Anordnung bzw. zur Richtung des Abtriebselements bzw. des Zahnrades wirken.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebswelle einen Bereich mit einer reduzierten Biegesteifigkeit aufweist und, dass der Bereich zwischen einer Lagereinrichtung und der Schrägverzahnung angeordnet ist. Mittels einer derartigen Ausbildung lassen sich Querkräfte, welche ansonsten zum Beispiel auf die Lagerstelle des Abtriebselements oder der Antriebswelle wirken würden, reduzieren.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
-
Diese zeigen in:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinheit,
-
2 einen Ausschnitt aus der Getriebeantriebseinheit nach der 1 im Bereich der Wellenabstützung und
-
3 einen Schnitt in der Ebene III-III der 2.
-
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
In den Figuren ist eine Getriebeantriebseinheit 10 dargestellt, wie sie insbesondere Bestandteil eines Komfortantriebs, z. B. eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs oder aber eines Scheibenwischerantriebs o. ä. in einem Kraftfahrzeug ist. Eine derartige Getriebeantriebseinheit 10 ist bereits allgemein bekannt und dient dazu, beispielsweise einen Sitz oder eine Fensterscheibe (nicht dargestellt) mittels eines Antriebsmotors 11, insbesondere mittels eines Elektromotors, zu verstellen.
-
Der Antriebsmotor 11 weist eine Antriebswelle 12 auf, die beidseitig des Antriebsmotors 11 in jeweils einer Lagereinrichtung 13, 14 gelagert ist. Hierbei sind die beiden Lagereinrichtungen 13, 14 insbesondere in einem Gehäuse 15 der Getriebeantriebseinheit 10 ortsfest angeordnet. Auf der der einen Lagereinrichtung 13 abgewandten Seite des Antriebsmotors 11 weist die Antriebswelle 12 eine Antriebsverzahnung auf. Hierbei ist die Antriebsverzahnung insbesondere als Schrägverzahnung 18 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schrägverzahnung 18 durch einen spanlosen Fertigungsschritt, insbesondere durch Rollieren, in der Antriebswelle 12 ausgebildet.
-
Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Antriebsverzahnung durch ein separates Bauteil, beispielsweise ein Antriebsritzel, das auf die Antriebswelle 12 drehfest verbunden ist, auszubilden.
-
Die Schrägverzahnung 18 wirkt mit einer Verzahnung 19 eines Abtriebselements 20, insbesondere eines Schneckenrades, zusammen. Das Abtriebselement 20 dient wiederum zumindest mittelbar der Verstellung des angesprochenen Elementes, beispielsweise eines Sitzes. Insbesondere aufgrund der Größe bzw. des Durchmessers des Abtriebselements 20 ist es erforderlich, die Schrägverzahnung 18 auf der Antriebswelle 12 in einem gewissen Abstand von dem Antriebsmotor 11 bzw. der einen Lagereinrichtung 13 anzuordnen. Dieser Abstand kann beispielsweise der ein- bis zweifachen Länge des Antriebsmotors 11 entsprechen. Zwischen der einen Lagereinrichtung 13 und der Schrägverzahnung 18 ist in der Antriebswelle 12 weiterhin eine radial umlaufende Einschnürung 21 in Form einer gerundeten Ringnut ausgebildet, die die Biegesteifigkeit der Antriebswelle 12 in einer Richtung quer zur Längsachse 23 der Antriebswelle 12 reduziert.
-
Bei der Übertragung eines Drehmomentes von der Antriebswelle 12 bzw. der Schrägverzahnung 18 auf die Verzahnung 19 des Abtriebselements 20 wirkt aufgrund der Schrägverzahnung 18 eine in Richtung des Pfeils 24 wirkende Querkraft, welche senkrecht zur Längsachse 23 der Antriebswelle 12 von dem Abtriebselement 20 weggerichtet ist. Damit trotz der wirkenden Querkraft die Schrägverzahnung 18 mit der Verzahnung 19 des Abtriebselements 20 in Eingriff bleibt bzw. der Eingriffspunkt auf der Schrägverzahnung 18 radial nicht zu sehr nach außen wandert, ist die Getriebeantriebseinheit 10 besonders eingerichtet.
-
Hierzu weist die Getriebeantriebseinheit 10 erfindungsgemäß auf der dem Abtriebselement 20 gegenüberliegenden Seite der Antriebswelle 12 eine Abstützeinrichtung 25 auf.
-
Die Abstützeinrichtung 25 umfasst ein Zahnrad 27, das in einer Achse 28 drehbar gelagert ist. Insbesondere ist die Anordnung der Achse 28 des Zahnrads 27 derart, dass diese achsparallel mit der Drehachse 29 des Abtriebselements 20 ausgerichtet ist. Weiterhin verläuft eine Verbindungsgerade 26 zwischen der Achse 28 und der Drehachse 29 senkrecht zur Längsachse 23 der Antriebswelle 12.
-
Das Zahnrad 27 weist eine Verzahnung 31 auf, die mit der Schrägverzahnung 18 der Antriebswelle 12 in Eingriff ist. Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, kann das Zahnrad 27 und das Abtriebselement 20 hierbei jeweils in Form eines Halbgloboid-Zahnrades ausgebildet sein, so dass auch in Richtung des Doppelpfeils 33 wirkende Querkräfte von den Verzahnungen 19 und 31 aufgenommen werden können.
-
Das Zahnrad 27 ist mit seiner Achse 28 in einem Lagerkäfig 35 aufgenommen. Der beispielsweise aus Kunststoff als Spritzgussteil hergestellte Lagerkäfig 35 ist wiederum in einer Aufnahme 36 senkrecht zur Längsachse 23 in Richtung des Doppelpfeils 37 beweglich angeordnet, wobei die Aufnahme 36 insbesondere in dem Gehäuse 15 der Getriebeantriebseinheit 10 ausgebildet ist. Um ein Verkippen des Zahnrades 27 zu vermeiden ist der Lagerkäfig 35 insbesondere durch Formschluss in der Aufnahme 36 geführt. Weiterhin weist der Lagerkäfig 35 an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Anschlagszapfen 38 auf, der in jeweils einer Erweiterung 39 der Aufnahme 36 angeordnet sind und die den Verstellweg des Lagerkäfigs 35 in Richtung des Doppelpfeils 37 begrenzen, d. h. als Anschlagelement wirken.
-
Der Lagerkäfig 35 wirkt mit einer Druckfeder 40 zusammen, die sich zwischen dem Lagerkäfig 35 und dem Grund 41 der Aufnahme 36 abstützt. Mittels der Druckfeder 40 wird der Lagerkäfig 35 und somit auch das Zahnrad 27 mit einer bestimmten, definierten Stützkraft F elastisch in Richtung der Antriebswelle 12 gedrückt.
-
Ergänzend wird erwähnt, dass zusätzliche, nicht dargestellte, Einstellmittel vorgesehen sein können, die die Vorspannung der Druckfeder 40 verändern, um diese dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen. Eine derartige Einstellvorrichtung kann beispielsweise in einer Einstellschraube bestehen, die mit der Druckfeder 40 zusammenwirkt und diese auf einen bestimmten Wert vorspannt.
-
Die soweit beschriebene Getriebeantriebseinheit 10 arbeitet wie folgt: Bei einer Drehung der Antriebswelle 12 wird von der Antriebswelle 12 über deren Schrägverzahnung 18 ein Antriebsmoment in die Verzahnung 19 des Abtriebselements 20 übertragen. Infolge der Schrägverzahnung 18 wird dabei eine Querkraft in Richtung des Pfeils 24 erzeugt, die zu einer Auslenkung der Antriebswelle 12 in Richtung des Pfeils 24 führt, welche durch die Einschnürung 21 sogar verstärkt wird. Da jedoch die Verzahnung 31 der Abstützeinrichtung 25 bzw. des Zahnrads 27 in Eingriff mit der Schrägverzahnung 18 der Antriebswelle 12 ist, wirkt von der Abstützeinrichtung 25 infolge der von der Druckfeder 40 hervorgerufenen Anlagekraft eine Gegenkraft entgegen der Richtung des Pfeils 24, welche die Auslenkung der Antriebswelle 12 im Bereich deren Schrägverzahnung 18 begrenzt. Infolge dessen bleibt auch beim Vorhandensein einer Querkraft in Richtung des Pfeils 24 die Verzahnung 19 des Abtriebselements 20 stets in einem bestimmten radialen Bereich mit der Schrägverzahnung 18 der Antriebswelle 12.
-
Die soweit beschriebene Getriebeantriebseinheit 10 kann in vielfältiger Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. So ist es beispielsweise auch denkbar, anstelle des Zahnrades 27 ein anders Stützelement, zum Beispiel einen Stützblock mit einer eine niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisenden Beschichtung vorzusehen, der gegen die Schrägverzahnung 18 der Antriebswelle 12 anliegt. Auch können mehrere Druckfedern 40 vorgesehen sein. Anstelle einer Druckfeder 40 sind auch andere Federmittel, zum Beispiel Bügelfedern, Blattfedern oder Tellerfedern möglich.
-
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
-
