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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit . Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit.
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Eine Getriebe-Antriebseinheit ist aus internem Stand der Technik bereits bekannt und ist Bestandteil eines Komfortantriebs, beispielsweise eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs, eines Schiebedachantriebs oder ähnlichem. Eine derartige Getriebe-Antriebseinheit zeichnet sich dadurch aus, dass ein Elektromotor an ein üblicherweise aus Kunststoff bestehendes Getriebegehäuse angeflanscht ist, um die Drehzahl des Elektromotors unter gleichzeitiger Erhöhung des Drehmoments des Elektromotors zu reduzieren. Dadurch lassen sich die benötigten Kräfte zum Betätigen beispielsweise eines Schiebedachs, einer Türscheibe oder ähnlichem erzeugen. Der Elektromotor ist in einem separaten, üblicherweise als Tiefziehteil aus Blech ausgebildeten Gehäuse, dem sogenannten Polgehäuse, aufgenommen und über einen O-Ring mit dem Getriebegehäuse dichtend verbunden, um den Eintritt von Feuchtigkeit, Schmutz oder dergleichen in das Getriebegehäuse und/oder das Polgehäuse zu verhindern. Beim internen Stand der Technik ist der O-Ring in einer ringnutförmigen Aufnahme am Außenumfang eines Anschlussstutzens des Getriebegehäuses aufgenommen bzw. angeordnet. Diese Aufnahme bzw. der Anschlussstutzen ist zusammen mit dem O-Ring am Außenumfang von dem Motorgehäuse radial umschlossen.
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Die Fertigung des Getriebegehäuses folgt aus Kostengründen sowie aus Gründen der Bauteilgenauigkeit üblicherweise im Spritzgussverfahren. Zur Ausbildung der ringnutförmigen Aufnahme für den O-Ring in dem stutzenförmigen Anschlussbereich des Getriebegehäuses ist ein mehrteiliges Werkzeug erforderlich, um die Geometrie im Aufnahmebereich ausbilden zu können. Die gegeneinander bewegbaren Teile des Werkzeugs führen in der Teilungsebene nach dem Entformen des Getriebegehäuses im Bereich der ringnutförmigen Aufnahme zu einem Spritzgussgrat. Dieser Spritzgussgrat kann zur Folge haben, dass der O-Ring nicht vollflächig am Grund der Aufnahme an- bzw. aufliegt, sodass die Gefahr besteht, dass die Dichtigkeit an dieser Stelle durch Unterwandern des O-Rings durch Feuchtigkeit o.ä. nicht gewährleistet ist. Es ist nun zwar möglich, diesen Spritzgussgrat insbesondere durch eine mechanische Nachbearbeitung zu entfernen bzw. zu minimieren, eine derartige Nachbearbeitung erhöht jedoch den Fertigungsaufwand und somit die Kosten an der Getriebe-Antriebseinheit. Weiterhin besteht bei unbearbeitetem Spritzgussgrat die zumindest theoretische Gefahr, dass die Oberfläche des O-Rings durch den Spritzgussgrat (vor-) geschädigt wird, so dass die Zuverlässigkeit der Abdichtung ebenfalls über die Lebensdauer der Getriebe-Antriebseinheit nicht gewährleistet ist.
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Einen Komfortantrieb zur Verstellung von Heckklappen oder Schiebetüren von Fahrzeugen zeigt die Patentschrift
US 7 339 299 B2 .
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2008 043 173 A1 zeigt einen Komfortantrieb der beispielsweise als Fensterheber-, Schiebedach-, Wischer- oder Sitzantrieb zum Einsatz kommt.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem internen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Getriebe-Antriebseinheit derart weiterzubilden, dass die Bildung von Spritzgussgraten im Bereich der Aufnahme für den O-Ring bzw. das Dichtelement vermieden werden soll. Dadurch wird die Dichtigkeit der Getriebe-Antriebseinheit, auch ohne eine Nachbearbeitung, über deren gesamte Lebensdauer sichergestellt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Aufnahme als eine im Querschnitt stufenförmige Aufnahme mit einem zylindrischen ersten Wandabschnitt und einem auf der dem Getriebegehäuse zugewandten Seite ausgebildeten zweiten Wandabschnitt ausgebildet ist, wobei der zweite Wandabschnitt als erster Axialanschlag für das Dichtelement wirkt. Eine derartige Ausbildung der Aufnahme, die lediglich - im Gegensatz zu einer ringnutartigen Aufnahme beim internen Stand der Technik - eine einzige axiale Anschlagfläche für den O-Ring ausbildet, wird die Möglichkeit geschaffen, auf ein mehrteiliges Werkzeug zur Bildung des Getriebegehäuses mit einer Teilungsebene im Bereich der Aufnahme verzichten zu können, so dass die Ausbildung eines Spritzgussgrates vermieden werden kann. Neben den bereits geschilderten Vorteilen hat diese Lösung darüber hinaus zur Folge, dass die Werkzeugkosten zur Ausbildung des Getriebegehäuses gegenüber dem internen Stand der Technik durch den Verzicht auf ein zusätzliches, bewegbares Teil reduziert werden können.
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Um eine exakte axiale Positionierung des O-Rings in der Aufnahme zu gewährleisten, die insbesondere ein Wandern des Dichtelements über der Betriebsdauer der Getriebe-Antriebseinheit verhindert, ist es vorgesehen, dass die Länge des ersten Wandabschnitts in etwa der axialen Länge bzw. der Dicke des Dichtelements entspricht, und dass die Aufnahme auf der dem ersten Axialanschlag abgewandten Seite einen zweiten Axialanschlag aufweist, der durch ein von dem Getriebegehäuse separates Element gebildet ist.
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Weiter ist es vorgesehen, dass das erwähnte separate Element durch ein an dem Motorgehäuse zumindest mittelbar befestigtes Element gebildet ist. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass beim Montageprozess beim Anflanschen des Motorgehäuses bzw. des Antriebsmotors an das Getriebegehäuse das Element ohne einen zusätzlichen, separaten Montageschritt in Wirkverbindung mit dem Dichtelement gelangt. Dadurch wird ein besonders einfacher und sicherer Montageprozess des separaten Elementes ermöglicht.
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Zur Reduzierung der Bauteileanzahl und damit zur Senkung der Produktionskosten ist es vorgesehen, dass das separate Element ein Kugellagerhut zur Aufnahme eines Lagerelements für eine Ankerwelle des Elektromotors ist.
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Das separate Element dient somit nicht nur der axialen Positionierung bzw. Fixierung des Dichtelements in der Aufnahme, sondern gleichzeitig auch als funktionales Element für ein üblicherweise bei derartigen Antriebsmotoren verwendetes Kugel- bzw. Wälzlager zur radialen Abstützung der Ankerwelle.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung des Elements, die sicherstellt, dass das als Axialanschlag wirkende Element einerseits einen sicheren Axialanschlag ausbildet, und andererseits hinsichtlich seiner Größe minimiert ist, wird vorgeschlagen, dass das Element einen Anschlussflansch aufweist, dessen Größe derart ist, dass er radial zumindest bis zur Mitte des Dichtelements reicht und vom Dichtelement radial überragt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass der Dichtring bzw. das Dichtelement stets an einer dem Dichtelement bzw. dem O-Ring zugewandten Fläche des als Axialanschlag dienenden Elements anliegt.
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Bevorzugt besteht das Getriebegehäuse aus Kunststoff und ist als Spritzgussteil ausgebildet. Eine derartige Ausbildung ermöglicht bei hohen Stückzahlen eine rationale Fertigung des Getriebegehäuses und hat darüber hinaus den Vorteil, dass das Getriebegehäuse ein relativ geringes Gewicht aufweist.
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Aus Gründen einer besseren Entformbarkeit bei der Herstellung des Getriebegehäuses kann es vorgesehen sein, dass der zweite Wandabschnitt in einem schrägen Winkel zum ersten Wandabschnitt angeordnet 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:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit mit deren wesentlichen Bestandteilen,
- 2 einen Teillängsschnitt durch eine montierte Getriebeantriebseinheit gemäß 1 im Übergangsbereich vom Motorgehäuse zum Getriebegehäuse und
- 3 eine vereinfachte Darstellung eines Formwerkzeugs zur Herstellung eines Getriebegehäuses, wie es bei der Getriebeantriebseinheit gemäß 1 und 2 verwendet wird.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit der gleichen Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist eine erfindungemäße Getriebe-Antriebseinheit 10 dargestellt, wie sie insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug dient. Unter einem Komfortantrieb wird dabei beispielhaft, jedoch nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb ein Sitzverstellungsantrieb, ein Schiebedachantrieb, ein Scheibenwischerantrieb o.ä. verstanden.
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Die Getriebe-Antriebseinheit 10 besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor 11 mit einem Motorgehäuse 12, das an einer Stirnseite des Motorgehäuses 12 an einem Getriebegehäuse 13 angeflanscht bzw. befestigt ist. Das Motorgehäuse 12 ist insbesondere als Tiefziehteil ausgebildet und besteht aus Blech. Der Elektromotor 11 ist in sogenannter Flachbauweise ausgebildet, d.h., dass das Motorgehäuse 12 auf einander gegenüberliegenden Seiten jeweils zumindest bereichsweise flach ausgebildete Gehäuseabschnitte bzw. Seitenwände 14 aufweist. Zur Befestigung des Motorgehäuses 12 an dem Getriebegehäuse 13 weist das Motorgehäuse 12 einen Befestigungsflansch 15 mit beispielhaft zwei Durchgangsöffnungen 16 auf, über die das Motorgehäuse 12 mittels Befestigungsschrauben 17 mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden werden kann.
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Aus dem Motorgehäuse 12 des Elektromotors 11 ragt eine Ankerwelle 18 heraus, die eine Schneckenverzahnung 19 aufweist. Die Schneckenverzahnung 19 ragt bei montiertem Elektromotor 11 in das Getriebegehäuse 13 hinein und kämmt dort mit der Verzahnung eines in den Figuren nicht dargestellten Getrieberades, das Bestandteil eines Untersetzungsgetriebes ist. Das Untersetzungsgetriebe dient dazu, die Drehzahl des Elektromotors 11 unter gleichzeitiger Steigerung dessen Drehmomentes herabzusetzen. Das Getrieberad ist auf einer Achse 21 des Getriebegehäuses 13 drehbar gelagert.
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Das Getriebegehäuse 13, das zusätzlich einen in der 1 nicht dargestellten Deckel zur Abdeckung des Untersetzungsgetriebes aufweist, besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist als Spritzgussteil ausgebildet. Es umfasst einen Befestigungsbereich 22, an dem das Motorgehäuse 12 mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden ist. Darüber hinaus ist an dem Getriebegehäuse 13 neben dem Befestigungsbereich 22 ein Steckerbereich 23 angeformt, über den die Getriebe-Antriebseinheit 10 bzw. der Elektromotor 11 elektrisch kontaktiert bzw. angesteuert wird.
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Der flanschförmige Befestigungsbereich 22 des Getriebegehäuses 13 weist, wie aus einer Zusammenschau der 1 und 2 erkennbar ist, eine umlaufende Wand 24 auf, deren Form der Form des Motorgehäuses 12 im Verbindungsgebereich zum Getriebegehäuse 13 angepasst ist. Insbesondere weist die Wand 24 daher entsprechend der Flachbauweise des Elektromotors 11 bzw. des Motorgehäuses 12 auf einander gegenüberliegenden Seiten ebene Wandbereiche 25 auf, die mittels gerundet ausgebildeter Wandbereiche 26 verbunden sind. Bei an dem Getriebegehäuse 13 befestigtem Motorgehäuse 12 umgreift das Motorgehäuse 12 die Wand 24 des Getriebegehäuses 13 an deren Außenumfang.
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Um ein Eindringen von Feuchtigkeit, Schmutz oder ähnlichem in das Getriebegehäuse 13 und/oder das Motorgehäuse 12 zu vermeiden, ist der Verbindungsbereich zwischen dem Motorgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 13 abgedichtet ausgebildet. Hierzu dient ein Dichtelement 28 in Form eines O-Rings 29, der zwischen der Wand 24 des Getriebegehäuses 13 und dem Motorgehäuse 12 angeordnet ist.
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Wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, ist das Dichtelement 28 bzw. der O-Ring 29 in einer im Längsschnitt stufenförmigen Aufnahme 30 angeordnet, die Bestandteil des Getriebegehäuses 13 ist und am Außenumfang der Wand 24 ausgebildet ist. Die Aufnahme 30 umfasst einen ersten Wandabschnitt 31, der den Grund der Aufnahme 30 ausbildet, und der zylindrisch ausgebildet ist, wobei die Länge L des Wandabschnitts 31 der Dicke D des O-Rings 29 angepasst ist. An den ersten Wandabschnitt 31 schließt sich auf der dem Getriebegehäuse 13 zugewandten Seite ein zweiter Wandabschnitt 32 an, der einen Axialanschlag für das Dichtelement 28 ausbildet. Der zweite Wandabschnitt 32 verläuft dabei entweder rechtwinklig zu einer Symmetrieachse 33 der Aufnahme für die Ankerwelle 18 oder, wie dargestellt, in einem schrägen Winkel α von beispielsweise 5° bis 20° hierzu. Das Dichtelement 28 bzw. der O-Ring 29 überragt den zweiten Wandabschnitt 32 in radialer Richtung nach außen hin.
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Eine derartige Aufnahme 30 für das Dichtelement 28 lässt sich, wie anhand der 3 erkennbar ist, mittels eines einen einteiligen, runden Schieber 35 umfassenden Spritzgusswerkzeugs 40 im Bereich der Aufnahme 30 herstellen, wobei insbesondere der erste Wandabschnitt 31 nach dem Entformen des Getriebegehäuses 13 auf der dem Dichtelement 28 zugewandten Anlagefläche mit einer homogenen, d.h. keinerlei Spritzgrate aufweisenden Oberfläche ausgebildet werden kann.
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Um das Dichtelement 28 bzw. den O-Ring 29 in der Aufnahme 30 bei montiertem Motorgehäuse 12 auf der dem zweiten Wandabschnitt 32 gegenüberliegenden Seite axial zu positionieren, dient ein in den 1 und 2 erkennbares separates Element 36 in Form eines sogenannten Kugellagerhutes 37. Der insbesondere als Tiefziehteil ausgebildete und aus Blech bestehende Kugellagerhut 37 dient beispielsweise der Aufnahme eines in den Figuren nicht dargestellten Lagerelements für die Ankerwelle 18 (das sogenannte B-Lager). Der Kugellagerhut 37 weist auf der dem Getriebegehäuse 13 abgewandten Seite einen umlaufenden Anschlussflansch 38 auf, der beispielsweise mit dem Motorgehäuse 12 verrastet oder auf sonstige Art und Weise verbunden werden kann. Wesentlich ist, dass der Kugellagerhut 37 im Bereich des Anschlussflansches 38 eine derartige Erstreckung aufweist, dass der Kugellagerhut 37 entsprechend der 2 den ersten Wandabschnitt 31 des Getriebegehäuses 13 radial überragt und dadurch in Wirkverbindung mit dem Dichtelement 28 angeordnet ist. Der Kugellagerhut 37 bildet somit mit dem Anschlussflansch 38 ein zweites Anschlagelement für das Dichtelement 28 in axialer Richtung aus. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der O-Ring 29 einen größeren Durchmesser auf als der Anschlussflansch 38.
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Zur Montage der Getriebe-Antriebseinheit 10 wird das Dichtelement 28 in die Aufnahme 30 des Getriebegehäuses 13 eingesetzt und anschließend der Elektromotor 11 mit dem Motorgehäuse 12 und dem Kugellagerhut 37 mit dem Getriebegehäuse 13 verbunden, derart, dass beim Gegeneinanderbewegen des Motorgehäuses 12 und des Getriebegehäuses 13 der Kugellagerhut 37 entsprechend der 2 mit dem Anschlussflansch 38 an der Stirnfläche des Wandabschnitts 31 der Aufnahme 30 anliegt und den Axialanschlag für das Dichtelement 28 ausbildet.
