-
Stand der Technik
-
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, was potenziell die Gefahr von Undichtigkeiten mit sich bringt. Darüber hinaus verursacht eine von außen mit dem Getriebegehäuse verbundene Befestigungsschraube eine erhöhte Baugröße bzw. -höhe der Getriebe-Antriebseinheit sowie einen relativ hohen Montage- und damit Kostenaufwand.
-
Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Bremselement in Form einer Bremstrommel zur Axialsicherung mit dem Getriebegehäuse zu verkleben.
-
Nachteilig dabei ist, dass die Verklebung einen zusätzlichen Arbeitsschritt darstellt, der den Fertigungsaufwand der Getriebe-Antriebseinheit ebenfalls erhöht und darüber hinaus zur Absicherung der Qualität der Klebeverbindung diese prozesstechnisch überwacht werden muss.
-
Offenbarung der Erfindung
-
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 einfache 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 in der Wand der Bremstrommel wenigstens eine Ausnehmung ausgebildet ist, und dass die Bremstrommel zumindest im Bereich der wenigstens einen Ausnehmung mit dem Material des Getriebegehäuses zur Ausbildung einer Formschlussverbindung umspritzt ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass, im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik, keine zusätzlichen separaten Befestigungselemente (Befestigungsschraube) oder ein zusätzliches Medium (Klebstoff) erforderlich ist, sondern dass das Getriebegehäuse zusammen mit dem Bremselement (Bremstrommel) in einem einzigen Fertigungsschritt hergestellt wird. Dies erfolgt dadurch, dass die Bremstrommel in ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug eingelegt wird und der verflüssigte Kunststoff zur Ausbildung des Getriebegehäuses in das Spritzgußwerkzeug eingespritzt wird, wobei die Bremstrommel zumindest im Bereich der einen Ausnehmung mit dem Material des Kunststoffes umspritzt wird und dadurch nach dem Erstarren die gewünschte Formschlussverbindung zum Getriebegehäuse ausgebildet wird. Eine derartige Formschlussverbindung hat den Vorteil, dass über sie sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung auf die Bremstrommel wirkende Kräfte in das Getriebegehäuse eingeleitet werden können.
-
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.
-
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Ausnehmung ist es vorgesehen, dass diese als Durchbruch ausgebildet ist. Dadurch lässt sich die Ausnehmung zum einen fertigungstechnisch besonders einfach herstellen, z.B. durch einen Stanzvorgang, und zum anderen kann das Material (Kunststoff) des Getriebegehäuses den Durchbruch durchdringen, wodurch eine besonders feste Formschlussverbindung zwischen dem Getriebegehäuse und der Bremstrommel ausgebildet werden kann, die eine Übertragung von besonders großen Kräften ermöglicht.
-
Um es zu ermöglichen, dass insbesondere in Umfangsrichtung der Bremstrommel besonders hohe Kräfte in das Getriebegehäuse eingeleitet werden können, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Ausnehmung in Form eines Langlochs oder einer Längsnut ausgebildet ist, deren größere Erstreckung in Umfangsrichtung der Bremstrommel verläuft.
-
Aus fertigungstechnischen Gründen kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Ausnehmung in Form eines Lochs oder Sacklochs ausgebildet ist. Vorteilhaft bei der Ausbildung sowohl als Langloch bzw. Längsnut, als auch bei einer Ausbildung als Loch oder Sackloch ist es darüber hinaus, dass durch die Rundungen der Ausnehmungen eine relativ geringe Kerbwirkung vorhanden ist, die die Kraftübertragung zwischen der Bremstrommel und dem Getriebegehäuse begünstigt.
-
Besonders große Kräfte können übertragen werden, wenn mehrere, vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen zueinander angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sind. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen in Bezug zur Längsachse der Bremstrommel auf derselben Höhe angeordnet sind. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass das Getriebegehäuse konstruktiv insofern optimiert werden kann, dass beispielsweise ein entsprechend in der Wanddicke verstärkter Abschnitt vorgesehen ist, in dessen Bereich die Ausnehmungen von dem Material des Getriebegehäuses umspritzt sind. In anderen Bereichen des Getriebegehäuses weist dieses demgegenüber eine geringere Wandstärke auf, da in diesem Bereich keine Kräfte übertragen werden müssen. Dadurch lässt sich insbesondere der Materialbedarf zur Ausbildung des Getriebegehäuses minimieren.
-
Insbesondere im Zusammenhang mit der zuletzt genannten Ausführungsform ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Bremstrommel in Bezug zu deren Längsachse lediglich an einem einem Gehäuseboden zugewandten Teilbereich, vorzugsweise einem Teilbereich von etwa einem Drittel, von dem Kunststoff am Innenumfang und am Außenumfang umspritzt ist. Dadurch lässt sich eine weitere Optimierung bzw. Verringerung des Materialbedarfs für das Getriebegehäuse erzielen.
-
In dem Getriebegehäuse ist darüber hinaus in einer Achse ein Getriebeelement drehbar angeordnet. Um zum einen eine mechanisch besonders hohe Kräfte aufnehmende Achse zu ermöglichen, die darüber hinaus sich fertigungstechnisch besonders einfach bei der Herstellung der Getriebe-Antriebseinheit herstellen lässt, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Achse aus Metall besteht, und dass die Achse im Getriebegehäuse durch eine Formschlussverbindung verankert ist, die durch Umspritzen eines Teilbereichs der Achse mit dem Kunststoff des Getriebegehäuses ausgebildet ist, und dass das Umspritzen der Achse und der Bremstrommel in einem gemeinsamen Fertigungsschritt erfolgt. In der Praxis bedeutet dies, dass die Achse im Bereich der Formschlussverbindung beispielsweise eine radial umlaufende Nut aufweist, wobei die Achse zusammen mit der Bremstrommel in das Spritzgusswerkzeug zur Herstellung des Getriebegehäuses eingelegt wird und anschließend gemeinsam in ein und demselben Spritzvorgang von dem Material des Getriebegehäuses umspritzt werden.
-
Eine fertigungstechnisch besonders bevorzugte Ausgestaltung für das Bremselement sieht vor, dass die Bremstrommel als Stanz-/Biegeteil ausgebildet ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
-
Diese zeigt in:
-
1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit,
-
2 eine bei einer Getriebe-Antriebseinheit gemäß der 1 verwendete Bremstrommel in perspektivischer Einzeldarstellung,
-
3 eine teilweise aufgeschnittene, perspektivische Darstellung der Getriebe-Antriebseinheit gemäß 1 und
-
4 einen Schnitt durch die Getriebe-Antriebseinheit im Bereich der Bremstrommel.
-
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
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 anwendbar, insbesondere für beliebige Hilfs- und Komfortaggregate in einem Kraftfahrzeug, wie z.B. für Schiebedachantriebe, Sitzverstellungsantriebe, Scheibenwischerantriebe, Getriebe- und Kupplungssteller, elektrische Lenkungen 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.
-
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 Gehäuse bzw. Getriebegehäuse
15 der Getriebe-Antriebseinheit
10 aufgenommen, wobei das Getriebegehäuse
15 als Spritzgussteil ausgebildet ist.
-
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. In dem Getriebegehäuse 15 ist ein aus Metall bestehender, als Achse dienender Lagerzapfen 18 angeordnet, 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.
-
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 ebenen Oberseite 27 des Antriebszahnrads 11 ausgebildete Ausnehmungen 28, 29 hinein.
-
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 ein Sperrelement in Form einer Schlingfeder 31, die radial innerhalb des Abtriebszahnrads 11 angeordnet ist. 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.
-
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.
-
Die aus Metall bestehende Bremstrommel 34 ist innerhalb des Grundteils 16 des Getriebegehäuses 15 sowohl axial, als auch radial fixiert aufgenommen. Wie insbesondere aus der 2 erkennbar ist, besteht die Bremstrommel 34 aus einem als Stanz-/Biegeteil oder als Tiefziehteil ausgebildeten Blechteil mit konstanter Wanddicke, das an seiner Oberseite am Außenumfang eine Fase 36 aufweist. Auf der einem Gehäuseboden 38 (4) zugewandten Seite sind in der Wand der Bremstrommel 34 eine Vielzahl von vorzugsweise in gleichgroßen Winkelabständen zueinander angeordneten Ausnehmungen 40 ausgebildet, die sich in Bezug zur Längsachse der Bremstrommel 34 alle auf derselben axialen Position bzw. Höhe befinden.
-
Die Ausnehmungen 40 sind bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als identisch ausgebildete Langlöcher 41 ausgebildet, deren größere Erstreckung in Umfangsrichtung verläuft. Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, anstelle von Langlöchern 41 (runde) Durchgangslöcher auszubilden. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, anstatt von als Durchbrüchen ausgebildeten Ausnehmungen 40 die Ausnehmungen 40 in Form einer Längsnut bzw. einer Sacklochbohrung auszubilden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine derart ausgebildete Bremstrommel 34 beim Herstellungsprozess des Getriebegehäuses 15 im Spritzgussverfahren zur Aufnahme von Axialkräften und Verdrehmomenten von dem Material des Getriebegehäuses 15 (Kunststoff) zumindest bereichsweise umspritzt wird. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Bereich der Ausnehmungen 40 von dem Material des Getriebegehäuses 15 umspritzt ist, wobei die Umspritzung in etwa bis zu einem Drittel (an der Innenseite der Bremstrommel 34) bzw. in etwa bis zur Mitte (an der Außenseite der Bremstrommel 34) ausgebildet ist. Wie besonders deutlich anhand der 3 und 4 erkennbar ist, ragt der Kunststoff durch die Ausnehmung 40 hindurch und bildet eine (starre) Verbindung zwischen einem am Innenumfang der Bremstrommel 34 ausgebildeten Innenring 39 des Getriebegehäuses 15 und einer radial den Außenumfang der Bremstrommel 34 bereichsweise umgebenden Außenwand 42 des Getriebegehäuses 15 aus. Ferner erkennt man anhand der 4, dass das Material des Getriebegehäuses 15 bzw. des Außenrings 42, wie bereits erwähnt, in etwa bis zur Hälfte der Bremstrommel 34 reicht, während der Innenring 41 in Axialrichtung der Bremstrommel 34 betrachtet lediglich etwas über die Ausnehmungen 40 hinausragt. Weiterhin erkennt man anhand der 4 noch eine ringförmig umlaufende Nut 43 im Übergangsbereich zwischen einem Zwischenboden 45 zur Außenwand 42.
-
Zuletzt ist anhand der 4 noch erkennbar, dass der Lagerzapfen 18 eine radial umlaufende Ringnut 46 im Bereich eines domartig in den Innenraum des Getriebegehäuses 15 hineinragenden Fortsatzes 47 aufweist. Beim Umspritzen der Bremstrommel 34 mit dem Material des Getriebegehäuses 15 wird nicht nur eine Formschlussverbindung zwischen der Bremstrommel 34 und dem Getriebegehäuse 15, sondern gleichzeitig auch eine Formschlussverbindung zwischen dem Lagerzapfen 18 im Bereich der Ringnut 46 und dem Fortsatz 47 ausgebildet. Hierzu wird der Lagerzapfen 18 zusammen mit der Bremstrommel 34 in das Spritzgußwerkzeug zum Herstellen des Getriebegehäuses 15 eingelegt und beim Herstellen des Getriebegehäuses 15 wird sowohl die Bremstrommel 34, als auch das Lagerzapfen 18 mit dem Material des Getriebegehäuses 15 umspritzt.
-
Die soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinheit 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
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
-
- DE 102009046080 A1 [0001]
- DE 102005012938 A1 [0022]
