DE102013010461A1

DE102013010461A1 - Motor mit Schneckenrad und Verfahren

Info

Publication number: DE102013010461A1
Application number: DE102013010461.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Waldmann
Original assignee: Kiekert AG
Current assignee: Kiekert AG
Priority date: 2013-06-22
Filing date: 2013-06-22
Publication date: 2014-12-24
Also published as: WO2014202060A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einer Welle und einem an der Welle befestigten Schneckenrad. Die Welle weist zumindest eine Ausnehmung, insbesondere eine Rille auf, in die das Schneckenrad für eine formschlüssige Verbindung hineinreicht. Höhere Kräfte können so selbst dann übertragen werden, wenn das Schneckenrad aus Kunststoff besteht. Die Ausnehmung oder Rille wird insbesondere durch Umformen hergestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit einer Welle und einem an der Welle befestigten Schneckenrad für eine Verwendung in einer Stelleinheit eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellungsverfahren.
Zur Erzielung von Stellbewegungen in Kraftfahrzeugschlössern, Zuzieheinrichtungen oder Linearantrieben werden häufig Stelleinheiten mit Schneckengetrieben eingesetzt. Zum Einsatz kommen hierbei Motoren mit einer verlängerten Ausgangswelle, wobei ein Schneckenrad mit der Ausgangswelle des Elektromotors verbunden ist. Die Druckschriften DE 10 2009 036 834 A1 , WO 12 028 120 A1 , WO 12 028 121 A1 sowie WO 13 000 454 A1 offenbaren solche Stelleinheiten mit Schneckengetrieben in Kraftfahrzeugen zu verwenden.
Um ein Schneckenrad zuverlässig an der Welle eines Motors zu befestigen, werden zur Kraftübertragung bevorzugt Wellen eingesetzt, die im Querschnitt eine D-Form aufweisen. Diese Form ist auch als D-Cut bekannt. Eine Ausnehmung im Schneckenrad ist im Querschnitt ebenfalls dazu korrespondierend D-förmig. Ein so bewirkter Formschluss sorgt für eine zuverlässige Kraftübertragung.
Im Fall von Stelleinheiten für eine Verwendung in Kraftfahrzeugschlössern kommt es auf eine besonders kleine Bauform und ein geringes Gewicht an. Entsprechend klein sind die Komponenten einer Stelleinheit beschaffen. Ein Durchmesser einer Welle eines eingesetzten Elektromotors ist daher ebenfalls besonders klein. Die Komponenten einer solchen Stelleinheit werden zwecks Gewichtseinsparung nach Möglichkeit aus Kunststoff gefertigt.
Eine Übertragung von Kräften mittels des Schneckenrades kann dazu führen, dass sich die Motorwelle in das bevorzugt aus Kunststoff gefertigte Schneckenrad hineinschält. Versuche haben gezeigt, dass punktuell auftretende Spannungen, also Spannungsspitzen, für ein solches Hineinschälen verantwortlich sind. In einem derartigen Fall, in dem relativ hohe Kräfte zu übertragen sind, werden dann zumeist Schneckenräder aus metallischen Werkstoffen eingesetzt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Motor mit Welle und Schneckenrad bereitzustellen, mit dem höhere Kräfte auch dann übertragen werden können, wenn das Schneckenrad aus Kunststoff besteht.
Die Aufgabe wird durch einen Motor mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Ein Verfahren zur Herstellung umfasst die Merkmale des Nebenanspruchs.
Zur Lösung der Aufgabe ist ein Motor mit einer Welle und einem an der Welle befestigten Schneckenrad vorgesehen. Die Welle weist zumindest eine Ausnehmung, vorzugsweise eine Rille auf, in die das grundsätzlich einstückig hergestellte Schneckenrad für eine formschlüssige Verbindung hineinreicht. Genauer gesagt reicht ein Vorsprung der Schneckenwelle in die Ausnehmung bzw. Rille hinein, der nach innen in Richtung Ausnehmung bzw. Rille absteht. Die Form und Dimensionierung des Vorsprungs entspricht grundsätzlich der Form und Dimensionierung der Ausnehmung bzw. Rille, um Spannungsspitzen weiter verbessert zu vermeiden. Die Welle ist nun mit der Welle in Drehrichtung der Welle formschlüssig verbunden.
Versuche haben gezeigt, dass es so gelingt, Spannungsspitzen – wie diese im Fall eines D-cut-Querschnitts auftreten – zu vermeiden. Das eingangs geschilderte Problem des Hineinschälens wird verbessert vermieden. Es können relativ hohe Kräfte selbst dann übertragen werden, wenn das Schneckenrad aus üblichem Kunststoff besteht. Eine Rille ist gegenüber einer einfachen Ausnehmung zu bevorzugen, da sich weiter verbessert relativ hohe Kräfte übertragen lassen.
Die Rille erstreckt sich vorzugsweise parallel zur Achse der Welle, was die Fertigung der Welle vereinfacht.
Es hat sich herausgestellt, dass zur Lösung der genannten Aufgabe vorzugsweise drei Rillen in der Welle vorzusehen sind, die grundsätzlich parallel verlaufen, und in die das Schneckenrad für eine formschlüssige Verbindung hineinreicht. Durch die drei Auflagepunkte der Motorwelle zentriert sich die Motorwelle im Schneckenrad vorteilhaft selbst. Hinzu kommt eine sehr zuverlässige Kraftübertragung von höheren Kräften, auch wenn das Schneckenrad aus Kunststoff besteht.
Die ein oder mehreren Rillen reichen vorzugsweise bis zu einem Ende der Welle und weisen einen derartigen Verlauf auf, dass ein Wellenrad auf die Welle aufgeschoben und so mit der Welle verbunden werden kann. Eine Montage wird dadurch vereinfacht. Dennoch gelingt eine zuverlässige Verbindung selbst dann, wenn die Welle darüber hinaus lediglich aufgrund von stoffschlüssiger Verbindung (durch einen Klebstoff) und/oder aufgrund von kraftschlüssiger Verbindung (aufgrund einer Presspassung) daran gehindert ist, sich von der Welle wieder zu lösen.
Die Rillen sind im Schnitt vorzugsweise V-förmig, um weiter verbessert eine zuverlässige Kraftübertragung auch bei höheren Kräften zwischen Welle des Motors und Schneckenrad zu ermöglichen.
Das Schneckenrad besteht vorzugsweise aus Kunststoff, um das Gewicht gering zu halten und eine einfache Fertigung zu ermöglichen.
Es kann aber auch aus Metall bestehen, wenn noch höhere Kräfte übertragen werden sollen.
Der Motor wird insbesondere in einer Stelleinheit für ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Insbesondere ist der Motor mit einem Kraftfahrzeugschloss so verbunden oder in ein Kraftfahrzeugschloss so eingebaut, dass der Motor eine Komponente des Kraftfahrzeugtürverschlusses zu betätigen, also zu bewegen vermag. Vor allem im Fall eines Kraftfahrzeugtürverschlusses sind aus eingangs genannten Gründen besonders problematische Randbedingungen zu beachten, die mit der vorliegenden Erfindung besonders gut erfüllt werden können.
Vorzugsweise werden die ein oder mehreren Ausnehmungen bzw. Rillen in der Welle durch Umformung hergestellt. Im einfachsten Fall wird die Motorwelle von zwei sich gegenüber liegenden Seiten verformt, so dass sich eine im Wesentlichen als paddelförmig beschreibbare Form der Motorwelle ergibt. Bevorzugt wird die Motorwelle mittels dreier Stempel derart verformt, so dass sich ein Querschnitt als Propeller beschreibbare Form der Motorwelle ergibt.
Der Bereich mit ein oder mehreren Rillen bzw. Ausnehmungen beschränkt sich vorteilhaft auf den Abschnitt der Welle, der mit dem Wellenrad verbunden ist. Eine Destabilisierung der Welle wird so vermieden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei Figuren näher verdeutlicht.
Es zeigen:
1: Welle mit Schneckenrad;
2: Schnitt durch eine Welle mit Schneckenrad;
3: Welle.
Die 1 zeigt eine Welle 1 mit drei Rillen 2, in die ein Schneckenrad 3 aufgrund von drei Vorsprüngen hineinreicht. Es liegt so eine formschlüssige Verbindung zwischen der Welle 1 und dem Schneckenrad 3 vor. Im Schnitt ist die Welle 1 im Bereich ihrer Rillen 2 propellerförmig. Die Rillen 2 sind V-förmig gestaltet. Die Vorsprünge stehen dazu korrespondierend nach innen V-förmig wie gezeigt hervor.
Die 2 verdeutlicht im Schnitt das Hineinreichen des Schneckenrades 3 in eine der Rillen 2.
Die 3 zeigt den Verlauf von Rillen 2 parallel zur Längsachse der Welle 1. Die 3 verdeutlicht, dass eine jede Rille 2 bis zum Ende 4 der Welle 1 reicht, um so die Welle 1 in die entsprechende Öffnung des Wellenrads 3 hineinschieben zu können. Die Rillen 2 erstrecken sich wie die 3 gezeigt nicht über die gesamte Länge der Welle 1. Zumindest 50% der Welle 1 ist entlang der Längserstreckung gesehen frei von Rillen 2
Die Welle 1 weist einen Durchmesser von vorzugsweise 2 mm auf. Es werden Werkzeuge mit einem Radius vom 0,1 mm an die Spitzen von Stauchwerkzeugen eingesetzt, um durch Umformen die Rillen 2 zu erhalten. Die Welle 3 wird vorzugsweise durch Spritzguss aus Kunststoff einstückig gefertigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009036834 A1 [0002]
WO 12028120 A1 [0002]
WO 12028121 A1 [0002]
WO 13000454 A1 [0002]

Claims

Motor mit einer Welle (1) und einem an der Welle (1) befestigten Schneckenrad (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) zumindest eine Ausnehmung, insbesondere eine Rille (2) aufweist, in die das Schneckenrad (3) für eine formschlüssige Verbindung hineinreicht.
Motor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rille (2) parallel zur Drehachse der Welle (1) erstreckt.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch drei Rillen (2) in der Welle, die parallel verlaufen, und in die das Schneckenrad (1) für eine formschlüssige Verbindung aufgrund von drei Vorsprüngen hineinreicht.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (3) aus Kunststoff und/oder die Welle (1) aus Metall besteht.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Rillen (2) bis zu einem Ende der Welle reichen und einen derartigen Verlauf aufweisen, dass das Wellenrad (3) auf die Welle (1) aufgeschoben und so mit dem Welle (1) verbunden werden kann.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Wellenrad (3) verbunden ist.
Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rille (2) im Schnitt V-förmig ist.
Stelleinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Schloss für ein Kraftfahrzeug mit einer Stelleinheit nach dem vorhergehenden Anspruch.
Verfahren zur Herstellung eines Motors mit einer Welle (1) und einem an der Welle (1) befestigten Schneckenrad (3), dadurch gekennzeichnet, dass durch Umformen in der Welle (1) parallel verlaufende Rillen hergestellt werden, die bis zu einem Ende (4) der Welle (1) reichen, und auf die Welle (1) ein Schneckenrad mit innen liegenden Vorsprüngen derart auf die Welle (1) aufgeschoben wird, dass in Drehrichtung der Welle ein formschlüssige Verbindung vorliegt.