DE102010043974A1

DE102010043974A1 - Getriebe-Antriebseinheit

Info

Publication number: DE102010043974A1
Application number: DE102010043974A
Authority: DE
Inventors: Christof Angerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2012-05-16
Also published as: CN102468707B; US8511194B2; US20120118089A1; CN102468707A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit (1) umfassend einen Antriebsmotor (2) mit einer Abtriebswelle (3) und einer Abtriebsverzahnung (4), eine Gewindespindel (8) mit einem Schneckenrad (5), welches sich mit der Abtriebsverzahnung (4) in Eingriff befindet, ein aus Kunststoff hergestelltes erstes Gehäuseteil (6) mit axialen Lagerstellen (65, 66) und radialen Lagerstellen (63, 64) zur Lagerung der Gewindespindel (8), und ein aus Metall hergestelltes zweites Gehäuseteil (7) mit einer Durchgangsöffnung (75) zur Durchführung der Gewindespindel (8) und wenigstens einem Anbindungsbereich (76, 77) zur Fixierung der Getriebe-Antriebseinheit (1) an einem Bauteil.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit mit einer verbesserten Übertragung von Kräften, welche insbesondere bei einem Unfall auftreten können.
Getriebe-Antriebseinheiten sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise werden derartige Antriebe in Kraftfahrzeugen zur Verstellung beweglicher Einrichtungen, beispielsweise zur Sitzverstellung, verwendet. Derartige Getriebe-Antriebseinheiten weisen mindestens eine Schnittstelle zum Fahrzeug auf, bei Spindelmotoren werden üblicherweise zwei Schnittstellen zur Kundenstruktur benötigt. Hierbei sind je nach Fahrzeug verschiedene Schnittstellen vorzusehen. Ferner ergeben sich in Abhängigkeit vom Fahrzeug verschiedene Einbausituationen. Dies führt dazu, dass eine Vielzahl von individuellen Bauteilen an der Getriebe-Antriebseinheit vorgesehen werden muss, um für den jeweiligen Einsatzzweck richtig angepasst zu sein. Dadurch ergeben sich eine Vielzahl von Konstruktionen, wodurch die Herstellungskosten derartiger Antriebseinheiten verteuert werden. Es wäre daher wünschenswert, eine Getriebe-Antriebseinheit zu haben, welche möglichst einfach an verschiedene Einbausituationen angepasst werden kann und möglichst viele Gleichteile aufweist. Ein weiteres Problem ergibt sich bei der Materialwahl verschiedener Bauteile der Getriebe-Antriebseinheiten. Grundsätzlich können höhere Kräfte durch Verwendung von Metallgehäusen erreicht werden. Aus Gewichtsgründen wird hierbei gerne Aluminium verwendet. Trotzdem muss, da bei den Herstellverfahren derartiger Metallgehäuse die geforderten Toleranzen nicht erreicht werden können, eine spanende Bearbeitung von Funktionsflächen vorgenommen werden. Alternativ könnten Getriebegehäuse aus Kunststoff vorgesehen werden, welche jedoch nur kleinere Kräfte übertragen können. Bei einem Unfall brechen daher häufig derartige Kunststoffgehäuse, was zur Gefährdung von Personen, beispielsweise auf einem Fahrzeugsitz, führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Trennung von Funktionsflächen und von Schnittstellen, z. B. zu einem Fahrzeug, möglich wird. Hierbei wird das Schnittstellenbauteil aus Metall hergestellt und die Funktionsflächen aufweisenden Bauteile können aus Kunststoff hergestellt werden. Als Funktionsflächen sind hierbei insbesondere Lagerflächen für ein Schneckenrad, eine Spindel, Bürstenträger und Motorausgangswelle vorhanden. Somit wird erfindungsgemäß eine Kombination von Gehäuseteilen aus Kunststoff und aus Metall vorgeschlagen. Hierbei übernehmen die Kunststoffteile insbesondere Lageraufgaben für Motor und Getriebe, wobei die Kunststoffteile ohne Nachbearbeitung, z. B. in einem Spritzgussverfahren, unmittelbar hergestellt werden können. Das Metallgehäuse übernimmt die Übertragung von Kräften an den Schnittstellen der Getriebe-Antriebseinheit, wobei für die Schnittstellen keine spanende Nachbearbeitung, auch beispielsweise bei einer Aluminium-Druckgussherstellung des metallischen Gehäuseteils, notwendig ist. Alternativ ist das Metallgehäuse ein Stanz-Biegeteil. Die erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit weist vorzugsweise eine zweite Schnittstelle an einer Spindelmutter auf, welche an einer Gewindespindel angeordnet ist. Alternativ ist eine Tauchspindelanordnung vorgesehen.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise weist das aus Kunststoff hergestellte erste Gehäuseteil einen Gehäusegrundkörper und einen vom Grundkörper vorzugsweise lösbaren Gehäusedeckel auf. Hierdurch kann insbesondere die Montage der Getriebe-Antriebseinheit deutlich vereinfacht werden. Der Gehäusedeckel weist weiter bevorzugt eine Lasche auf, an welcher das aus Metall hergestellte zweite Gehäuseteil angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das zweite, metallische Gehäuseteil umlaufend geschlossen ausgebildet und umschließt das erste Kunststoffgehäuseteil teilweise. Besonders bevorzugt weist das metallische Gehäuseteil dabei vier Seitenflächen auf, so dass das zweite metallische Gehäuseteil eine viereckige Form besitzt. Besonders bevorzugt sind dabei Schnittstellen an Laschen vorgesehen, welche von einer oder von mehreren der Seitenflächen des zweiten Gehäuseteils nach außen abstehen.
Weiter bevorzugt weist das erste aus Kunststoff hergestellte erste Gehäuseteil wenigstens eine radiale Lagerstelle und eine axiale Lagerstelle für eine Gewindespindel auf. Hierdurch kann die Gewindespindel an einem Bauteil sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gelagert werden. Weiter bevorzugt ist hierbei für die axiale Lagerung ein gehärtetes Plattenelement vorgesehen, welches an dem ersten Gehäuseteil anliegt und die axiale Lagerung der Gewindespindel übernimmt. Vorzugsweise ist das gehärtete Plattenelement dabei in einer Nut im Gehäusegrundkörper des ersten Gehäuseteils angeordnet.
Weiter bevorzugt umfasst die Getriebe-Antriebseinheit ein Federelement, welches die Gewindespindel in axialer Richtung vorspannt.
Weiter bevorzugt sind das erste aus Kunststoff hergestellte Gehäuseteil und/oder das zweite, metallische Gehäuseteil symmetrisch zu einer Ebene ausgebildet, welche eine Spindelachse umfasst und welche senkrecht zu einer Abtriebswelle des Antriebsmotors ist. Weiter bevorzugt sind das erste und/oder zweite Gehäuseteil symmetrisch zu einer zweiten Symmetrieebene, welche senkrecht zur Spindelachse ist. Hierdurch kann insbesondere eine Anordnung der Gewindespindel, ausgehend von der Abtriebswelle nach links oder nach rechts, ausgeführt werden, ohne dass hierfür andere Teile notwendig sind. Dadurch kann somit die Gleichteileanzahl signifikant erhöht werden.
Besonders bevorzugt bilden das erste und zweite Gehäuseteil ein Getriebegehäuse, in welchem eine Abtriebsverzahnung und ein Scheckenrad der Gewindespindel aufgenommen sind.
Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung vorgesehen.
Vorzugsweise ist das metallische zweite Gehäuseteil derart ausgebildet, dass eine Überlappung vorhanden ist und das zweite Gehäuseteil aufbiegbar ist. Hierdurch kann insbesondere eine Montage des zweiten Gehäuseteils an das erste Gehäuseteil sehr einfach vorgenommen werden. Die Überlappung am zweiten Gehäuseteil ist vorzugsweise mittels eines Verbindungselements, z. B. einer Schraube, gesichert. Alternativ weist das zweite Gehäuseteil zwei senkrecht zu einem Seitenteil nach außen vorstehende Flansche auf, an welchen das zweite Gehäuseteil aufbiegbar ist. Die Flansche können z. B. ebenfalls mittels eines Verbindungselements gesichert werden.
Die erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit wird besonders bevorzugt in Fahrzeugen, beispielsweise bei elektrischen Sitzverstellungen, verwendet.
Zeichnung
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Getriebe-Antriebseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit,
3 eine Schnittansicht entlang einer um 90° zu 2 gezeigten Schnittebene,
4 eine perspektivische Ansicht der montierten Getriebe-Antriebseinheit der vorhergehenden Figuren, und
5 eine perspektivische Ansicht der Getriebe-Antriebseinheit, bei der eine Gewindespindel in eine um 180° entgegengesetzte. Richtung zu 4 montiert ist.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 eine Getriebe-Antriebseinheit 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Getriebe-Antriebseinheit 1 einen Antriebsmotor 2 mit einer Abtriebswelle 3, an welcher eine Abtriebsverzahnung 4 vorgesehen ist. Die Getriebe-Antriebseinheit 1 umfasst ferner eine Gewindespindel 8, welche im rechten Winkel zur Abtriebswelle 3 angeordnet ist. An der Gewindespindel 8 ist ein Schneckenrad 5 angeordnet, welches sich mit der Abtriebsverzahnung 4 der Abtriebswelle 3 im Eingriff befindet. An der Gewindespindel 8 ist ferner eine Spindelmutter 9 vorgesehen. Die Spindelmutter 9 bildet eine erste Schnittstelle, beispielsweise zu einem Fahrzeugsitz.
Die Getriebe-Antriebseinheit 1 umfasst ferner ein erstes Gehäuseteil 6 aus Kunststoff und ein zweites Gehäuseteil 7 aus Metall, vorzugsweise aus Aluminium. Das erste Gehäuseteil 6 ist seinerseits wieder zweiteilig mit einem Gehäusegrundkörper 61 und einem Gehäusedeckel 62 gebildet. Zwischen Gehäusegrundkörper 61 und Gehäusedeckel 62 kann beispielsweise eine Clipverbindung vorgesehen sein. Der Gehäusedeckel 62 umfasst ferner eine Lasche 68, welche zur Deckelfläche im 90°-Winkel angeordnet ist (siehe 1). Das erste und zweite Gehäuseteil 6, 7 bilden ein Getriebegehäuse, in welchem die Abtriebsverzahnung 4 und das Schneckenrad 5 aufgenommen ist.
Am ersten Gehäuseteil 6 sind alle Funktionsflächen zur Lagerung der Gewindespindel 8 vorgesehen. Genauer sind am ersten Gehäuseteil 6 ein erstes Radiallager 63, ein zweites Radiallager 64, ein erstes Axiallager 65 und ein zweites Axiallager 66 vorgesehen. Am aus Metall hergestellten zweiten Gehäuseteil 7 sind weitere Schnittstellen zur Anbindung, beispielsweise an eine Fahrzeugkarosserie, in Form eines ersten Flansches 76 und eines zweiten Flansches 77 vorgesehen. Hierzu weisen die beiden Flansche 76, 77 jeweils eine Durchgangsöffnung auf, in welche eine Distanzhülse 13 eingeführt ist. Das zweite, metallische Gehäuseteil 7 weist eine umlaufend geschlossene Gestalt auf und umfasst ein erstes Seitenteil 71, ein zweites Seitenteil 72, ein drittes Seitenteil 73 und ein viertes Seitenteil 74. Im vierten Seitenteil 74 ist eine Durchgangsöffnung 75 zur Durchführung der Gewindespindel 8 vorgesehen. Ferner ist am vierten Seitenteil 74 eine Überlappung 70 vorgesehen. Das zweite Gehäuseteil 7 kann dabei im Bereich der Überlappung 70 geöffnet werden und so über die Gewindespindel 8 gefügt werden. Anschließend wird die Überlappung 70 wieder hergestellt und die beiden Teilbereiche des zweiten Seitenteils 74 werden mittels zweier Schrauben 12 miteinander verbunden.
Im montierten Zustand umgibt somit das zweite Gehäuseteil 7 einen Teilbereich des ersten, aus Kunststoff hergestellten Gehäuseteils 6. Das zweite Gehäuseteil 7 wird dabei insbesondere zur Fixierung der Getriebe-Antriebseinheit 1 an beispielsweise einer Karosserie eines Fahrzeugs, verwendet.
Ferner umfasst die Getriebe-Antriebseinheit 1 ein Plattenelement 11, welches in axialer Richtung der Gewindespindel 8 an einem ersten Ende 81 der Gewindespindel 8 angeordnet ist. Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, liegt das Plattenelement 11 dabei parallel zur Lasche 68 des Gehäusedeckels 62 und befindet sich in Anlage mit dieser Lasche. Das Plattenelement 11 ist dabei in einer Nut 67 im Gehäusegrundkörper 61 angeordnet. Ferner ist eine Anlaufscheibe 14 vorgesehen, welche unmittelbar benachbart zum Schneckenrad 5 angeordnet ist und an welcher das Federelement 10 anliegt.
Somit können erfindungsgemäß Schnittstellen der Getriebe-Antriebseinheit 1 an der Spindelmutter 9 sowie den Flanschen 76, 77 von Funktionsflächen, welche ausschließlich am ersten Gehäuseteil 6 angeordnet sind, getrennt werden. Somit kann das erste Gehäuseteil 6 aus Kunststoff gespritzt werden, wobei direkt auch die jeweiligen Funktionsflächen mitgespritzt werden können, ohne dass eine Nachbehandlung der Funktionsflächen nötig ist. Die Kraft aufnehmenden Schnittstellen am zweiten Gehäuseteil 7 können dabei aus Metall geformt werden, so dass z. B. Kräfte bei einem Unfall nicht unmittelbar zu einer Zerstörung der Getriebe-Antriebseinheit 1 führen. Die Kräfte können insbesondere über die Flansche 76, 77 in eine Kundenstruktur weitergeleitet werden.
In 2 sind Druckkräfte an den mechanischen Schnittstellen durch die Pfeile A angedeutet und Zugkräfte durch die Pfeile B. Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, erfolgt dabei eine Abstützung der Gewindespindel 8 bzw. des Schneckenrads 5 in axialer Richtung immer an einem der Axiallager am Gehäusegrundkörper 61 bzw. dem Gehäusedeckel 62. Eine radiale Abstützung erfolgt an den Radiallagern 63, 64 des Gehäusegrundkörpers 61. Wie aus 1 und 3 ersichtlich ist, ist dabei ein sowohl am ersten Gehäuseteil 6 als auch am zweiten Gehäuseteil 7 ein achssymmetrischer Aufbau zu einer Symmetrieebene Y-Y und zu einer Mittelachse X-X der Gewindespindel 8 in einer Ebene senkrecht zur Abtriebswelle 3 gegeben. Die Symmetrieebene Y-Y ist dabei senkrecht zur Mittelachse X-X. Hierdurch ist es möglich, dass die Gewindespindel 8, wie in 1 und 4 gezeigt, an einer ersten Seite des Antriebsmotors 2 oder, wie in 5 gezeigt, zur um 180° entgegengesetzten Seite am Antriebsmotor 2 angeordnet werden kann. Hierbei sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig, lediglich der Deckel 62, die Feder 10 und die Platte 11 müssen in entsprechend um 180° gedrehter Weise montiert werden. Dadurch kann erfindungsgemäß eine hohe Gleichteileanzahl erreicht werden. Die Gewindespindel 8 kann dabei in Blickrichtung der Abtriebswelle links oder rechts oder oberhalb oder unterhalb der Abtriebswelle, angeordnet werden. Da ferner Schnittstellen der Getriebe-Antriebseinheit 1 zu externen Bauteilen lediglich an der Spindelmutter 9 sowie dem zweiten Gehäuseteil 7 vorgesehen sind, müssen beispielsweise im Fahrzeugbereich nur Varianten dieser beiden Bauteile für verschiedene Kunden vorgehalten werden. Da dies jedoch nur zwei Bauteile der gesamten Getriebe-Antriebseinheit 1 betrifft, können insbesondere Herstellungs- und Lagerkosten signifikant reduziert werden.
Wenn über die Schnittstellen (Spindelmutter 9 oder Laschen 76, 77) eine Druckkraft auf die Getriebe-Antriebseinheit übertragen wird, wird die Platte 11 in axialer Richtung gegen die Lasche 68 des Gehäusedeckels 62 gedrückt, wobei sich die Lasche 68 am zweiten Gehäuseteil 7 abstützt. Bei Auftreten einer Zugkraft (Pfeile B) erfolgt eine axiale Lagerung über das Schneckenrad 5 und die Anlaufscheibe 14, welche sich an einer Hinterschneidung im ersten Gehäuseteil 6 abstützt. Das erste Gehäuseteil 6 leitet dann die Zugkräfte in das zweite Gehäuseteil 7 weiter.
Es sei angemerkt, dass das zweite, metallische Gehäuseteil 7 mittels einer Pressverbindung am ersten Gehäuseteil 6 gehalten wird. Besonders bevorzugt ist dabei eine Kombination aus einer formschlüssigen und kraftschlüssigen Verbindung. Es sei weiterhin angemerkt, dass durch die Verwendung der Distanzhülse 13 an den beiden Flanschen 76, 77 die Modularität weiter gesteigert werden kann, da es hierdurch möglich ist, unter Verwendung eines jeweils gleichen zweiten Gehäuseteils 7 durch Vorsehen unterschiedlicher Anschlussbreiten und Bohrungsdurchmesser der Distanzhülse 13 jeweils eine Anpassung an individuelle Schnittstellen eines Kunden zu ermöglichen.
Weiterhin ermöglicht die Trennung von Funktionsflächen und mechanischen Schnittstellen auch ohne zusätzliche Bauteile eine erhöhte Variabilität bei der Anordnung der Gewindespindel, wie aus den 4 und 5 deutlich ist.

Claims

Getriebe-Antriebseinheit (1) umfassend: – einen Antriebsmotor (2) mit einer Abtriebswelle (3) und einer Abtriebsverzahnung (4), – eine Gewindespindel (8) mit einem Schneckenrad (5), welches sich mit der Abtriebsverzahnung (4) in Eingriff befindet, – ein aus Kunststoff hergestelltes erstes Gehäuseteil (6) mit axialen Lagerstellen (65, 66) und radialen Lagerstellen (63, 64) zur Lagerung der Gewindespindel (8), und – ein aus Metall hergestelltes zweites Gehäuseteil (7) mit einer Durchgangsöffnung (75) zur Durchführung der Gewindespindel (8) und wenigstens einem Anbindungsbereich (76, 77) zur Fixierung der Getriebe-Antriebseinheit (1) an einem Bauteil.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) einen Gehäusegrundkörper (61) und einen Gehäusedeckel (62) umfasst.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (62) eine Lasche (68) umfasst, welche am zweiten Gehäuseteil (7) anliegt.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (7) umlaufend geschlossen ist und vorzugsweise vier Seitenteile (71, 72, 73, 74) aufweist, wobei das zweite Gehäuseteil (7) das erste Gehäuseteil (6) teilweise umschließt.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (7) eine Überlappung (70) aufweist, an welcher das zweite Gehäuseteil aufbiegbar ist, oder dass das zweite Gehäuseteil zwei senkrecht zu einem Seitenteil nach außen vorstehende Flansche aufweist, an welchen das zweite Gehäuseteil aufbiegbar ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, ferner umfassend ein insbesondere gehärtetes Plattenelement (11), welches an der Lasche (68) des Gehäusedeckels (62) anliegt.
Getriebe-Antriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (11) in einer Nut (67) im Gehäusegrundkörper (61) angeordnet ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Federelement (10), welches die Gewindespindel (8) in Axialrichtung (X-X) vorspannt.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Gehäuseteil (6) und/oder das zweite Gehäuseteil (7) symmetrisch zu einer Ebene ist, welche eine Spindelachse (X-X) umfasst und welche senkrecht zur Abtriebswelle (3) ist.
Getriebe-Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (6) und das zweite Gehäuseteil (7) ein Getriebegehäuse bilden, in welchem die Abtriebsverzahnung (4) und das Schneckenrad (5) aufgenommen sind.