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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der
DE 10 2009 046 080 A1 der Anmelderin bekannt ist. Die bekannte Getriebe-Antriebseinheit weist ein Getriebegehäuse auf, in dessen Innenraum u.a. ein als Schlingfeder ausgebildetes Sperrelement sowie eine mit der Schlingfeder zusammenwirkende Bremstrommel angeordnet sind. Mittels der Schlingfeder lässt sich in bekannter Art und Weise ein über ein Abtriebselement in die Getriebe-Antriebseinheit eingeleitetes Drehmoment in beide Richtungen sperren, indem sich die Schlingfeder radial aufweitet und mit ihrem Außenumfang am Innenumfang der Bremstrommel anliegt. Die Bremstrommel ist innerhalb des Getriebegehäuses sowohl radial als auch axial fixiert aufgenommen. Die radiale Aufnahme erfolgt mittels an der Bremstrommel angeformter Befestigungslaschen, die in entsprechende Ausnehmungen im Getriebegehäuse formschlüssig eingreifen. Zusätzlich ist es vorgesehen, dass mittels wenigstens einer Befestigungsschraube die Bremstrommel bzw. die Befestigungslasche am Getriebegehäuse axial befestigt wird. Hierzu wird von der Außenseite des Getriebegehäusebodens eine Befestigungsschraube durch den Getriebegehäuseboden hindurchgeschraubt, so dass der Gewindebereich der Schraube in Eingriff mit einer Öffnung an der Befestigungslasche der Bremstrommel kommt. Nachteilig dabei ist, dass es zur Befestigung der Bremstrommel mittels der Befestigungsschraube erforderlich ist, den Getriebegehäuseboden mit einer Durchgangsbohrung auszustatten, die potenziell die Gefahr von Undichtigkeiten mit sich bringt, wenn das Getriebegehäuse mittels eines Deckelelementes verschlossen ist. Darüber hinaus verursacht eine von außen mit dem Getriebegehäuse verbundene Befestigungsschraube eine erhöhte Baugröße bzw. -höhe der Getriebe-Antriebseinheit.
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Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Bremselement in Form einer Bremstrommel zur Axialsicherung in dem Getriebegehäuse mit dem Getriebegehäuse zu verkleben, oder aber, das Sperrelement mit dem Kunststoff des Getriebegehäuses zu umspritzen.
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Die beiden letztgenannten Ausgestaltungen haben zwar den Vorteil, dass keinerlei Feuchtigkeit, verursacht durch die Befestigung der Bremstrommel im Getriebegehäuse, in das Getriebegehäuseinnere dringen kann, sie haben jedoch einen relativ hohen Fertigungsaufwand zur Folge.
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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 Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Gefahr des Eindringens von Feuchtigkeit bei einem geschlossenen Getriebegehäuse durch die Art der Befestigung des Bremselements vermieden wird, wobei gleichzeitig eine fertigungstechnisch besonders einfach und daher kostengünstig anwendbare Befestigungsmethode ausgebildet werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Schraube zur Axialsicherung des Bremselements mit ihrem Schraubenkopf im Getriebegehäuseinnenraum angeordnet ist, und dass die Aufnahme für den Gewindebereich der Schraube sacklochförmig ausgebildet ist, d.h., das Getriebegehäuse nicht durchdringt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Montage der Schraube zur axialen Fixierung des Bremselements von der Gehäuseinnenseite her erfolgt, wobei der Gewindebereich der Schraube lediglich eine Länge aufweist, die derartig kurz ist, dass das Getriebegehäuse in seiner Dichtigkeit nicht beeinträchtigt wird, wozu die Aufnahme für den Gewindebereich der Schraube sacklochförmig ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Befestigungsart für das Bremselement hat darüber hinaus den Vorteil, dass durch die Anordnung der Schraube im Getriebegehäuseinnenraum eine relativ kurze Bauhöhe der Getriebe-Antriebseinheit ermöglicht wird, da der Kopf der Schraube, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht an der Unter- bzw. Außenseite des Getriebegehäuses angeordnet ist. Darüber hinaus lassen sich durch die Anordnung der Schraube im Getriebegehäuseinnenraum etwaige Manipulationen, die zu einem Lösen der Bremstrommel führen könnte, vermeiden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit 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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In besonders bevorzugt Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schraube als selbstschneidende Schraube ausgebildet ist. Bei der Verwendung einer selbstschneidenden Schraube ist es somit nicht erforderlich, vorab, beispielsweise durch eine entsprechende Gestaltung des Spritzgusswerkzeuges zur Herstellung eines Getriebegehäuses, oder in einem separaten Fertigungsschritt, einen Gewindegang für die Schraube auszubilden. Dadurch wird der Herstellungsaufwand für das Befestigen des Bremselements zusätzlich verringert.
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Bevorzugt erfolgt die Befestigung der Schraube in einem Bodenbereich des Getriebegehäuses. Dadurch wird ein besonders einfaches Handling erzielt, da ein derartiges Getriebegehäuse üblicherweise ein das Bremselement überdeckendes Deckelelement aufweist, das nach der Montage der einzelnen Bauteile auf das Getriebegehäuse aufgesetzt wird. Solange dies noch nicht erfolgt ist, ist somit bei einer Anordnung der Schraube im Bodenbereich eine gute Erreichbarkeit der Schraube möglich, was beispielsweise einen vollautomatischen Montageprozess bzw. Schraubprozess erleichtert.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Bremselementes ist dieses als eine aus Metall bestehende Bremstrommel ausgebildet, wobei vom Außenumfang der Bremstrommel wenigstens eine Befestigungslasche radial absteht, die in einem Befestigungsbereich eine Durchgangsöffnung für den Gewindebereich der Schraube aufweist. Es ist somit im Gegensatz zum eingangs erwähnten Stand der Technik nicht erforderlich, eine Befestigungslasche entweder mit einem Gewinde auszustatten, oder aber (beim Einsatz einer selbstschneidenden Schraube) die Durchgangsöffnung in der Befestigungslasche an den Durchmesser der Schraube anzupassen.
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Um zusätzlich neben der axialen Fixierung der Bremstrommel eine radiale Fixierung der Bremstrommel in dem Getriebegehäuse zu ermöglichen, ist es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Befestigungslasche einen gegenüber dem Befestigungsbereich abgesenkten Haltebereich aufweist, der in eine Ausnehmung des Getriebegehäuses formschlüssig eingreift und das Bremselement in tangentialer Richtung im Getriebegehäuse fixiert. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die axiale und tangentiale bzw. radiale Befestigung des Bremselements bzw. der Bremstrommel über ein und dasselbe Element (Befestigungslasche) erfolgt.
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In alternativer Gestaltung zur letztgenannten Auslegung ist es jedoch auch denkbar, dass die Bremstrommel zusätzlich zur Befestigungslasche wenigstens eine von der Befestigungslasche separate Haltelasche umfasst, die in eine Ausnehmung des Getriebegehäuses formschlüssig eingreift und das Bremselement in tangentialer Richtung fixiert. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sowohl die Befestigungslasche, als auch die Haltelasche für sich genommen jeweils optimiert werden kann.
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Eine bessere Übertragung von tangentialen Kräften auf das Getriebegehäuse wird ermöglicht, wenn die Haltelasche zwei umgebogene Anlagebereiche aufweist, die an Seitenwänden der Ausnehmung anliegen.
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Aus Gewichtsgründen sowie aus Gründen der Materialersparnis ist es tendenziell vorteilhaft, ein Getriebegehäuse mit relativ geringen Wandstärken, auch im Bodenbereich des Getriebegehäuses, auszustatten. Um nichtsdestotrotz eine sichere Befestigung der Schraube für die Bremstrommel zu ermöglichen, ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Bodenbereich im Bereich der Aufnahme für die Schraube gegenüber einem neben dem Bereich der Aufnahme angeordneten Bereich verdickt ausgebildet ist.
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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 Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit,
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2 und 3 in perspektivischer Ansicht bzw. in Draufsicht eine Bremstrommel zur Verwendung bei einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit,
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4 die Bremstrommel gemäß 2, wobei die Bremstrommel in dem Getriebegehäuse befestigt ist, in perspektivischer Ansicht,
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5 einen Schnitt durch die Anordnung gemäß 4 im Befestigungsbereich der Bremstrommel und
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6 in perspektivischer Ansicht eine gegenüber der 2 abgewandelte Bremstrommel.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheit 10 für einen Verstellantrieb in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Bei dem Verstellantrieb kann es sich beispielsweise um einen Fensterheberantrieb handeln, der zur Verstellung einer Fensterscheibe dient. Die Erfindung ist jedoch auch im Rahmen anderer Anwendungen denkbar, insbesondere für beliebige Hilfs- und Komfortaggregate in einem Kraftfahrzeug, z.B. für Schiebedachantriebe, Sitzverstellungsantriebe, Scheibenwischerantriebe, Getriebe- und Kupplungssteller, elektrische Lenkungen, Stellantriebe oder sonstige Anwendungen. Auch ist die Art des verwendeten elektrischen Antriebmotors unabhängig von der nachfolgenden Beschreibung, d.h., dass sowohl herkömmliche Bürstenmotoren, als auch bürstenlose Antriebsmotoren Verwendung finden können.
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Die Getriebe-Antriebseinheit
10 umfasst ein mit einer Schrägverzahnung ausgestattetes, aus Kunststoff bestehendes und als Getriebeelement ausgebildetes Abtriebszahnrad
11. Das Abtriebszahnrad
11 ist in Wirkverbindung mit einer in der
1 nicht dargestellten, eine Schneckenverzahnung aufweisenden Antriebswelle verbunden, die üblicherweise Bestandteil einer Ankerwelle eines Elektromotors ist. Diesbezüglich wird auf die
DE 10 2005 012 938 A1 der Anmelderin verwiesen, die insofern Bestandteil dieser Anmeldung sein soll. Das Abtriebszahnrad
11 ist in einem aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuse
15 der Getriebe-Antriebseinheit
10 aufgenommen, wobei das Getriebegehäuse
15 bevorzugt als Spritzgussteil ausgebildet ist.
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Das Getriebegehäuse 15 umfasst ein topfförmiges Grundteil 16 und einen an der Oberseite des Grundteils 16 angeordneten Gehäusedeckel 17. Der Gehäusedeckel 17 ist ringförmig ausgebildet und mit dem Grundteil 16 insbesondere mittels einer Formschlussverbindung verrastbar. An dem Getriebegehäuse 15 ist beispielsweise einstückig ein Lagerzapfen 18 angeformt, dessen eine Ende bei montierter Getriebe-Antriebseinheit 10 aus dem Gehäusedeckel 17 herausragt. Auf dem Lagerzapfen 18 ist ein als Kupplungselement dienendes Abtriebselement 20 drehbar gelagert. Das Abtriebselement 20 ist beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Wellenspannrings axial auf dem Lagerzapfen 18 gesichert.
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Das Abtriebselement 20 weist auf der dem Abtriebszahnrad 11 abgewandten Seite eine Verzahnung 23 auf, über die das Antriebsdrehmoment des Elektromotors bzw. des Abtriebszahnrads 11 auf eine nicht dargestellte Mechanik oder Kinematik zur Verstellung des Elements übertragbar ist, wobei beispielsweise bei der Verwendung als Fensterheberantrieb das bewegliche Teil eine Fensterscheibe ist, die mittels der Getriebe-Antriebseinheit 10 verstellt werden soll. Ferner weist das Abtriebselement 20 zwei sich parallel und mit radialem Abstand zum Lagerzapfen 18 erstreckende Mitnehmer 25, 26 auf, die in das Innere des Getriebegehäuses 15 hineinragen. Insbesondere ragen die Mitnehmer 25, 26 in zwei, in der scheibenförmigen Oberseite 27 des Antriebszahnrads 11 ausgebildete Ausnehmungen 28, 29 hinein.
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Die Getriebe-Antriebseinheit 10 weist eine Lastdrehmomentsperre 30 auf, die es einerseits ermöglicht, ein antriebsseitiges Drehmoment über das Abtriebszahnrad 11 auf das Abtriebselement 20 zu übertragen, andererseits jedoch eine Einleitung eines abtriebsseitigen Drehmoments über das Abtriebselement 20 auf das Abtriebszahnrad 11 verhindert. Die Lastdrehmomentsperre 30 umfasst beispielhaft ein Sperrelement in Form einer Schlingfeder 31, die radial innerhalb des Abtriebszahnrads 11 angeordnet werden kann. Die Schlingfeder 31 weist an ihrem jeweiligen Federende einen radial nach innen umgebogenen Endabschnitt 32 auf, wobei in der Darstellung der 1 lediglich der eine, obere Endabschnitt 32 der Schlingfeder 31 erkennbar ist. Die beiden Endabschnitte 32 wirken innerhalb des Abtriebszahnrads 11 mit den Mitnehmern 25, 26 des Abtriebselements 20 zusammen.
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Die Schlingfeder 31 ist radial in einem als Bremstrommel 34 ausgebildeten Bremselement 35 aufgenommen und wirkt dort im Sperrfall mit einer am Innenumfang der Bremstrommel 34 ausgebildeten Reibfläche zusammen. Die Bremstrommel 34 ist radial von dem Verzahnungsbereich des Abtriebszahnrads 11 umgeben und weist eine Höhe auf, die zumindest der Höhe der Schlingfeder 31 entspricht.
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Die aus Metall bestehende Bremstrommel 34 ist beispielsweise als tiefgezogenes Bauteil ausgebildet und innerhalb des Grundteils 16 des Getriebegehäuses 15 sowohl axial, als auch radial fixiert aufgenommen. Hierzu weist die Bremstrommel 34, wie insbesondere auch an einer Zusammenschau der 2 bis 5 erkennbar ist, beispielhaft drei, in gleichmäßigen Winkelabständen, d.h. um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete Befestigungslaschen 37 auf. Die Befestigungslaschen 37 sind einstückig an der Bremstrommel 34 angeformt.
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Für den Fall, dass die Bremstrommel 34 beispielsweise aus einem Rohrabschnitt ausgebildet ist, ist es selbstverständlich denkbar, die Befestigungslaschen 37 beispielsweise am Außenumfang der Bremstrommel 34 anzuschweißen.
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Die radial nach außen ragenden Befestigungslaschen 37 weisen einen in Höhe der Unterkante 38 der Bremstrommel 34 angeordneten Haltebereich 39 auf, der in zwei senkrecht in Richtung zur Oberkante 40 der Bremstrommel 34 ragende Halteabschnitte 41, 42 übergeht. Der eine Halteabschnitt 41 geht wiederum in einen parallel zur Oberkante 40 der Bremstrommel 34 angeordneten Befestigungsbereich 43 über, in dem eine Durchgangsbohrung 44 ausgebildet ist.
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Die soweit beschriebene Bremstrommel 34 ist in den Innenraum des Grundteils 16, das heißt in den Getriebegehäuseinnenraum einsetzbar, wobei die Befestigungslaschen 37 mit ihren Haltebereichen 39 und den gegenüberliegenden Halteabschnitten 41, 42 formschlüssig in im Grundteil 16 ausgebildete Ausnehmungen 45 eingreifen, wie besonders deutlich anhand der 4 erkennbar ist. Die Halteabschnitte 41, 42 wirken dabei zumindest bereichsweise durch Anlagekontakt mit den Seitenwänden 46, 47 der Ausnehmung 45 zusammen, wie dies in der 5 erkennbar ist. Die drei Befestigungslaschen 37 werden mittels jeweils einer Schraube 48 mit dem Grundteil 16 des Getriebegehäuses 15 verbunden. Wie am besten anhand der 5 erkennbar ist, ist hierzu in dem Bereich, in dem die Schraube 48 angeordnet ist, der Bodenbereich 49 des Grundteils 16 bzw. des Getriebegehäuses 15 mit einem verdickten Bereich 51 ausgestattet. In dem verdickten Bereich 51 ist fluchtend zur Durchgangsbohrung 44 der Befestigungslasche 37 eine Ausnehmung 52 in Form einer Sacklochbohrung ausgebildet, derart, dass die Ausnehmung 52 bzw. die Sacklochbohrung den Bodenbereich 49 nicht vollständig durchdringt bzw. durchstößt, so dass zumindest zwischen dem Grund der Ausnehmung 52 und der Unterseite des Grundteils 16 ein Wandabschnitt 53 stehen bleibt.
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Die Ausnehmung 52 kann, je nach Art der Schraube 48, entweder ein Gewinde aufweisen, oder aber bei Verwendung einer selbstschneidenden Schraube 48 lediglich als Bohrung ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es, je nach Art der Schraube 48 bzw. des verwendeten Materials für das Grundteil 16, auch denkbar, vollständig auf eine Ausnehmung 48 zu verzichten und durch eine selbstschneidende Schraube 48 beim Montieren der Schraube 48 für eine entsprechende Ausnehmung 52 zu sorgen. Wesentlich ist, dass der Schraubenkopf 50 innerhalb des Getriebegehäuses 15 angeordnet ist.
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Während die beiden Halteabschnitte 41, 42 der (radialen) Verdrehsicherung der Bremstrommel 34 dienen, wird über die Befestigungslasche 37 die axiale Fixierung der Bremstrommel 34 in dem Getriebegehäuse 15 sichergestellt.
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In der 6 ist eine gegenüber der 2 abgewandelte Bremstrommel 34a dargestellt. Die Bremstrommel 34a unterscheidet sich von der Bremstrommel 34 dadurch, dass jeweils zwei, um 180° zueinander versetzt angeordnete Befestigungslaschen 37a und zwei, ebenfalls um 180° zueinander versetzt angeordnete Haltelaschen 55 vorgesehen sind. Die Haltelaschen 55 sind wiederum um 90° versetzt zu den Befestigungslaschen 37a angeordnet. Während die Befestigungslaschen 37a lediglich einen parallel zur Unterkante 38 der Bremstrommel 34a verlaufenden Befestigungsbereich 43a mit einer Durchgangsbohrung 44 aufweisen, umfassen die Haltelaschen 55 in Analogie zu den Halteabschnitten 41, 42 bei der Bremstrommel 34 zwei Halteabschnitte 41a, 42a, die sich senkrecht zur Längsachse der Bremstrommel 34a erstrecken. Bei der Bremstrommel 34a werden die Funktionen der axialen Sicherung der Bremstrommel 34a und der drehfesten Fixierung der Bremstrommel 34a auf die Befestigungslaschen 37a bzw. die Haltelaschen 55 aufgeteilt. Die Bremstrommel 34a benötigt zur Aufnahme der Haltelaschen 55 entsprechend zwei Ausnehmungen, während die Befestigungslaschen 37a lediglich eine Auflagefläche benötigen, um die Befestigungslaschen 37a mittels der Schrauben 48 mit dem Getriebegehäuse 15 zu verbinden.
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Die soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinheit 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009046080 A1 [0001]
- DE 102005012938 A1 [0022]
