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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Drehzahl einer Getriebe-Antriebseinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebe-Antriebseinrichtung, die besonders zur Verwendung nach einem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist. Eine derartige Getriebe-Antriebseinrichtung ist insbesondere Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise einem Sitzverstellungsantrieb, einem Fensterheberantrieb oder ähnlichem. Dabei treibt eine Antriebswelle eines Elektromotors über eine Antriebsschnecke ein Getrieberad an. Das Getrieberad ist entweder direkt, oder über weitere Zahnräder über eine Abtriebswelle mit dem zu verstellenden Element, beispielsweise einer Fensterscheibe oder einem Sitz, gekoppelt. Aufgrund der unterschiedlichen Kundenforderungen hinsichtlich der zu verstellenden Elemente sowie der aufzubringenden Verstellkräfte und Verstellgeschwindigkeiten ergeben sich unterschiedliche Anforderungen unter anderem hinsichtlich der Übersetzungsverhältnisse der Getriebe-Antriebseinrichtung. In der Praxis werden daher für jeden Einsatzzweck die Antriebsschnecke und das Getrieberad genau aufeinander abgestimmt. Es ist somit stets erforderlich, sowohl das Getrieberad, das in der Regel als Spritzgussteil aus Kunststoff besteht, als auch die Antriebsschecke speziell auszubilden bzw. mit einer speziellen Geometrie zu versehen.
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Offenbarung der Erfindung
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In Kenntnis des oben genannten Stands der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verfahren zur Anpassung der Drehzahl einer Getriebe-Antriebseinrichtung derart auszubilden, dass verschiedene Drehzahlen bzw. Übersetzungsverhältnisse ermöglicht werden, ohne dass dadurch der erforderliche Investitionsaufwand, insbesondere zur Fertigung unterschiedlicher Getrieberäder, erhöht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass unter Verwendung eines identischen Getrieberads unterschiedliche Drehzahlen des Getrieberads durch Verwendung von Antriebsschnecken mit unterschiedlichen Gangzahlen erzielt werden, wobei die Steigungen der Gewindegänge an den Antriebsschnecken, in Abhängigkeit von der verwendeten Anzahl der Gewindegänge, das n-fache der Steigung einer 1-gängigen Antriebsschnecke beträgt. Das bedeutet, dass es zur Erzielung unterschiedlicher Antriebsdrehzahlen der Getriebe-Antriebseinrichtung und somit auch unterschiedlich großer Antriebsdrehmomente genügt, beispielsweise eine 1-gängige Antriebsschnecke durch eine 2-gängige Antriebsschnecke zu ersetzen, wodurch sich die Antriebsdrehzahl des Getrieberads halbiert und das Antriebsdrehmoment verdoppelt. Je nach geometrischer Ausbildung der Antriebsschnecke und des Getrieberads ist die Verwendung jedoch nicht auf 1- und 2-gängige Antriebsschnecken beschränkt, vielmehr können im Prinzip unterschiedlichste Abstufungen der Antriebsdrehzahl (bezogen auf eine 1-gängige Antriebsschnecke) in Höhe von 1/n erzielt werden, wobei n die Anzahl der Gänge an den Antriebsschnecken bedeutet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung der Drehzahl einer Getriebe-Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn als Antriebsschnecken 1- und 2-gängige Antriebsschnecken verwendet werden. Dies deshalb, weil bei den üblichen Dimensionen einer derartigen Getriebe-Antriebseinrichtung als Teil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug auch bei einer 2-gängigen Antriebsschnecke stets ein Kämmen zumindest eines Ganges an der Verzahnung des Getrieberads ermöglicht wird, ohne dass insbesondere das Getrieberad einen unerwünscht großen Durchmesser aufweisen muss.
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Eine Getriebe-Antriebseinrichtung, die sich bevorzugt zur Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebsschnecke aus Metall und das Getrieberad, zumindest im Bereich der Gegenverzahnung für die Verzahnung der Antriebsschnecke, aus Kunststoff, vorzugsweise aus POM (Polyoxymethylen), besteht. Durch die Ausbildung des Getrieberads aus Kunststoff wird eine Flexibilität bzw. Anpassungsfähigkeit des Getrieberads an unterschiedliche Antriebsschnecken ermöglicht, ohne dass es dadurch zu einem erhöhten Verschleiß bzw. zu einer erhöhten Reibung kommt.
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Um bei einer 2-gängigen Antriebsschnecke eine stetige Anlage der beiden Gänge der Antriebsschnecke an der Gegenverzahnung des Getrieberads zu ermöglichen, ist es bevorzugt vorgesehen, dass gleichzeitig in wenigstens zwei Teilbereichen eines Schneckenganges einer 2-gängigen Antriebsschnecke diese in Eingriff mit der Verzahnung des Getrieberads angeordnet ist.
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Um die Belastung der Gegenverzahnung des Getrieberads zu minimieren bzw. herabzusetzen, ist es darüber hinaus besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Schrägungswinkel der Zähne der Gegenverzahnung des Getrieberads zwischen den jeweils optimalen Schrägungswinkeln der Zähne für die unterschiedlichen Antriebsschnecken liegt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
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1 eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinrichtung in einer Explosionsdarstellung,
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2 den Bereich der Verzahnung zwischen der Antriebsschnecke und dem Getrieberad bei der Getriebe-Antriebseinrichtung gemäß 1 in vergrößerter Darstellung und
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3 eine Darstellung entsprechend der 2 unter Verwendung einer 2-gängigen Antriebsschnecke zur Reduzierung der Antriebsdrehzahl.
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In der 1 ist eine Getriebe-Antriebseinrichtung 10 dargestellt, wie sie insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie beispielsweise, jedoch nicht einschränkend, als Fensterheberantrieb, Sitzverstellungsantrieb oder ähnlichem, dient.
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Die Getriebe-Antriebseinrichtung 10 umfasst einen Elektromotor 11, der eine Ankereinheit 12 und zwei halbschalenförmige Permanentmagnete 13 aufweist. Die Ankereinheit 12 und die Permanentmagnete 13 sind in einem topfförmigen Polgehäuse 14 aufgenommen, welches aus Stahl besteht und als Tiefziehteil ausgebildet ist. Der Elektromotor 11 wirkt auf eine aus Metall bestehende Antriebsschnecke 25, die Bestandteil einer Getriebeeinrichtung 17 ist. Die Getriebeeinrichtung 17 dient der Reduzierung der Drehzahl des Elektromotors 11 unter gleichzeitiger Erhöhung dessen Drehmoments, wobei die Getriebeeinrichtung 17 ein Antriebsdrehmoment auf eine Antriebswelle 18 überträgt.
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Die Getriebeeinrichtung 17 ist in einem zweiteiligen Gehäuse 20 aufgenommen, welches ein aus Kunststoff bestehendes Unterteil 21 und ein aus Aluminium als Gussteil ausgebildetes Oberteil 22 aufweist. Das Unterteil 21 und das Oberteil 22 sind über am Unterteil 21 einstückig angeformte Rastnasen 23 formschlüssig miteinander verbunden. Das so gebildete Gehäuse 20 ist mit dem Polgehäuse 17 an einem Befestigungsflansch 24 des Oberteils 22 verbunden. Hierbei wird das Polgehäuse 17 mit seinem entsprechenden Wandabschnitt gegen den Befestigungsflansch 24 rolliert, um eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Polgehäuse 17 und dem Gehäuse 20 auszubilden.
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Bei dem in der 1 dargestelltem Ausführungsbeispiel ist das Antriebselement 16 in Form der Antriebsschnecke 25 einstückig als Teil der Ankerwelle ausgebildet. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, als separate Bauteile ausgebildete Antriebsschnecken 25 zu verwenden, die mit dem Antriebselement 16 auf geeignete Art und Weise verbunden sind, z.B. durch Aufschrumpfen auf das Antriebselement 16, Verkleben oder durch eine formschlüssige Verbindung, z.B. in Form einer Verzahnung.
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Wie insbesondere aus der 2 hervorgeht, weist die Verzahnung bzw. der Gewindegang 29 der 1-gängigen Antriebsschnecke 25 eine Steigung s auf. Hierbei kämmt die Verzahnung der Antriebsschecke 25 mit der Gegenverzahnung der Getriebeeinrichtung 17, die ein Getrieberad 26 aufweist. Diese Gegenverzahnung des Getrieberads 26 weist hierzu in üblicher Weise eine Schrägverzahnung auf. Das Getrieberad 26 besteht aus Kunststoff, vorzugsweise aus POM (Polyoxymethylen), und ist als Spritzgussteil ausgebildet. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Getriebe-Antriebseinrichtung 10 mit einer 1-gängigen Antriebsschnecke 25 mit der Steigung s wird eine Drehzahl von n1 erzielt.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass entsprechend der 3 anstelle der Antriebsschnecke 25 (wie in 2 dargestellt) alternativ eine Antriebsschnecke 25a verwendet werden kann, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als 2-gängige Antriebsschnecke 25a mit Gewindegängen 31, 32 ausgebildet ist. Wesentlich dabei ist, dass die Steigung S jeder der beiden Gewindegänge 31, 32 der Antriebsschnecke 25a das Doppelte der Steigung s des Gewindegangs 29 der (1-gängigen) Antriebsschnecke 25 beträgt. Somit ergibt sich bei einer gleichen Drehzahl des Elektromotors 11 bzw. der Antriebsschnecke 25, 25a eine Halbierung der Drehzahl, d.h., dass die Drehzahl n2 des Getrieberads 26 die Hälfte im Vergleich zur Drehzahl n1 des Getrieberads 26 unter Verwendung der Antriebsschnecke 25 beträgt. Die sonstigen Dimensionen der beiden Antriebsschnecken 25, 25a, insbesondere deren Durchmesser, Gewindeganghöhen, Breite der Gewindegänge 29, 31, 32 usw. sind zumindest im Wesentlichen identisch ausgebildet. Beim Wechsel zwischen den beiden Antriebsschnecken 25, 25a mit einer unterschiedlichen Anzahl an Gewindegängen 29, 31, 32 weist die als Schrägverzahnung ausgebildete Gegenverzahnung des Getrieberads 26 vorzugsweise einen Schrägungswinkel an ihren Zähnen auf, der zwischen den jeweils optimalen Schrägungswinkel der Gegenverzahnungen vorgesehen ist, wenn entweder nur die Antriebsschnecke 25 oder nur die Antriebsschnecke 25a zur Anwendung kommen würde.
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Vorteilhaft ist auch, dass bei der Ausbildung gemäß der 3 unter Verwendung einer 2-gängigen Antriebsschnecke 25a wenigstens zwei Bereiche 27, 28 eines Ganges der Antriebsschnecke 25a gleichzeitig in Wirkverbindung, d.h. in Eingriff mit der Gegenverzahnung des Getrieberads 26 angeordnet sind.
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Obwohl es bevorzugt vorgesehen ist, eine 1-gängige Antriebsschnecke 25 durch eine 2-gängige Antriebsschnecke 25a zu ersetzen, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die 1-gängige Antriebsschnecke 25 durch eine n-gängige Antriebsschnecke zu ersetzen. Darüber hinaus liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, das Getrieberad 26 zur weiteren Übersetzung der Antriebsdrehzahl des Elektromotors 11 bzw. zur Erhöhung des Drehmoments über zusätzliche, in den Figuren nichtargestellte Getriebezwischenräder zu beeinflussen. Ebenfalls sind weitere konstruktive Variationen der gezeigten Getriebe-Antriebseinrichtung 10 möglich. Wesentlich ist lediglich, dass es vorgesehen ist, die Antriebsdrehzahl bzw. das Abtriebsmoment eines Elektromotors 11 einer Getriebe-Antriebseinrichtung 10 durch eine Variation der Gangzahl der Antriebsschnecke 25, 25a zu beeinflussen.
