DE102013209845A1

DE102013209845A1 - Getriebe-Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102013209845A1
Application number: DE201310209845
Authority: DE
Inventors: Andreas Wehrle; Holger Thoene; Dieter Depner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2014-11-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinrichtung (10) für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen Verzahnungsbereich (14) aufweisenden Antriebswelle (13), wobei der Verzahnungsbereich (14) aus Metall besteht und mit einer Gegenverzahnung (15) eines aus Kunststoff bestehenden Getrieberads (16) kämmt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Kontaktbereich zwischen dem Verzahnungsbereich (14) der Antriebswelle (13) und der Gegenverzahnung (15) an dem Getrieberad (16) schmiermittelfrei ausgebildet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung.
Eine Getriebe-Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2010 002 793 A1 der Anmelderin bekannt. Sie findet Verwendung in einem Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Fensterheberantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder einem Schiebedachantrieb. Die bekannte Getriebe-Antriebseinrichtung umfasst eine über einen als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor angetriebene Antriebswelle mit einem Verzahnungsbereich, der mit der Verzahnung eines als Stirnrad ausgebildeten Getrieberads kämmt. Das Getrieberad besteht dabei aus Kunststoff und dient als Bestandteil des Getriebes zur Reduzierung der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors unter gleichzeitiger Erhöhung des Antriebsmomentes. Die Getriebe-Antriebseinrichtung ist ausgangsseitig mit dem zu verstellenden Element, beispielsweise einer Fensterscheibe, verbunden. Derartige Getriebe-Antriebseinrichtungen müssen unterschiedlichen Anforderungen Rechnung tragen: Zum einen sollen sie aus Komfortgründen möglichst leise arbeiten, wozu beispielsweise die Materialpaarung zwischen dem aus Metall bestehenden Verzahnungsbereich der Antriebswelle und dem aus Kunststoff bestehenden Getrieberad beiträgt. Zum anderen müssen sie funktionell dazu in der Lage sein, in die Getriebeantriebseinrichtung eingeleitete Drehmomente, beispielsweise hervorgerufen durch das Gewicht einer Fensterscheibe, zu sperren, um eine unerwünschte Bewegung des zu verstellenden Elements zu vermeiden. Dadurch findet eine (mechanische) Belastung der Verzahnung des Getrieberads statt.
Zur Verminderung des Verschleißes zwischen dem Verzahnungsbereich der Antriebswelle und dem Stirnrad ist es darüber hinaus üblich, diesen Bereich mit Fett zu schmieren. Eine derartige Schmierung dient insbesondere dazu, einen möglichen Materialabtrag an den Bauteilen zu reduzieren. Die oben angesprochene mechanische Belastung des Getrieberades bzw. dessen Verzahnung führt über die Lebensdauer betrachtet oftmals zu einer Zahnverformung des Getrieberades, die zu einem Verklemmen bzw. zu einem Bruch der Verzahnung führen kann.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe-Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser unter typischen Einsatzbedingungen hinsichtlich der Gefahr des Zahnbruchs des Getrieberads verbesserte Eigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebe-Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Kontaktbereich zwischen dem Verzahnungsbereich der Antriebswelle und der Gegenverzahnung an dem Getrieberad schmiermittelfrei ausgebildet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass auf den aus dem Stand der Technik bekannten Einsatz von Schmiermittel, das den Verschleiß an der Verzahnung bzw. an der Gegenverzahnung vermindern soll, verzichtet wird. Es hat sich überraschender Weise beim Durchführen von Dauerversuchen herausgestellt, dass durch den Verzicht auf Schmiermittel die Lebensdauer der Getriebeantriebseinrichtung deutlich erhöht werden kann. Diese Erhöhung der typischen Lebensdauer wird dadurch verursacht, dass die oben angesprochene Zahnverformung mit der einhergehenden Gefahr des Verklemmens bzw. des Bruchs der Verzahnung drastisch reduziert wird. Verantwortlich dafür ist die durch den Verzicht von Schmiermittel deutlich reduzierte Neigung zu sogenannter Spannungsrisskorrosion, welche typischerweise durch hohe Lasten bzw. hohe Temperaturen verstärkt wird. Es wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Getriebe-Antriebseinrichtung ein erhöhter Verschleiß der Bauteile in Form von erhöhtem Abtrieb in Kauf genommen, da sich herausgestellt hat, dass dieser im Bezug auf die erzielbare Lebensdauer der Getriebe-Antriebseinrichtung unkritischer ist als die angesprochene Verformung der Zähne des Getrieberads.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Zur Kraftübertragung von der Antriebswelle auf das Getrieberad findet bevorzugt eine Antriebswelle Verwendung, bei der der Verzahnungsbereich als Antriebsschnecke ausgebildet ist, wobei die Gegenverzahnung an dem Getrieberad als Stirnverzahnung ausgebildet ist.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Antriebswelle beidseitig des Verzahnungsbereichs in zwei Lagereinrichtungen gelagert ist. Dadurch wird eine Deformation bzw. ein Ausweichen der Antriebswelle beim Eingriff mit dem Stirnrad, insbesondere bei relativ hohen Lasten, sicher vermieden.
Die Anforderung hinsichtlich der erforderlichen Kraftübertragung bzw. der Lebensdauer lassen sich insbesondere dann besonders zuverlässig erfüllen, wenn die Antriebswelle im Verzahnungsbereich aus Stahl und/oder Messing und der Kunststoff des Getrieberads aus einem Thermoplast besteht.
Die erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinrichtung findet bevorzugt Verwendung als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere ist die Verwendung als Fensterheberantrieb vorgesehen, da dort in Folge des Gewichts der Fensterscheibe relativ hohe statische Lasten auf die Getriebeantriebseinrichtung und somit auf den Verzahnungsbereich zwischen dem Getrieberad und der Antriebswelle übertragen werden, die die erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Vermeidung der Verformung der Zähne erfordern. Weiterhin treten bei einem Fensterhaberantrieb über die Lebensdauer betrachtet relativ viele Lastwechsel auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in einer vereinfachten, teilweise geschnittenen perspektivischen Darstellung Teile eines Komfortantriebs eines Kraftfahrzeugs in Form eines Fensterheberantriebs mit einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung.
Die in der einzigen Figur dargestellte Getriebe-Antriebseinrichtung 10 ist Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise eines Sitzverstellungsantriebs, eines Fensterheberantriebs, eines Schiebedachantriebs oder ähnlichem. Ganz besonders bevorzugt ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung 10 als Fensterheberantrieb.
Die Getriebe-Antriebseinrichtung 10 ist in einem lediglich angedeutet dargestellten Gehäuse 11 angeordnet und umfasst einen als Elektromotor ausgebildeten, drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor 12, dessen Anker- bzw. Antriebswelle 13 einen Verzahnungsbereich 14 in Form einer Antriebsschnecke aufweist. Die Antriebswelle 13 bzw. zumindest deren Verzahnungsbereich 14 bestehen dabei insbesondere aus Stahl und/oder Messing. Der Verzahnungsbereich 14 der Antriebswelle 13 kämmt mit einer Gegenverzahnung 15 eines aus Kunststoff, vorzugsweise aus einem Thermoplast (z.B. POM, PA66GF oder ähnlichem) bestehenden Getrieberads 16. Das Getrieberad 16 ist Bestandteil eines ein- oder mehrstufigen Getriebes 18, das zur Drehzahlreduzierung der Antriebsdrehzahl des Antriebsmotors 12 bei gleichzeitiger Erhöhung dessen Drehmoments dient. Ausgangsseitig weist das Getriebe 18 ein Abtriebselement 19 auf, das mit dem zu betätigenden Element, also beispielsweise der Fensterscheibe, über wenigstens ein nicht dargestelltes Verbindungselement gekoppelt ist.
Die Gegenverzahnung 15 des Getrieberads 16 weist eine Vielzahl von Zähnen 21 auf, wobei die Gegenverzahnung 15 entweder als Geradverzahnung oder als Schrägverzahnung ausgebildet sein kann. Darüber hinaus ist die Antriebswelle 13 beidseitig des Verzahnungsbereichs 14 in zwei Lagereinrichtungen 22, 23 vorzugsweise in relativ geringem Abstand zum Verzahnungsbereich 14 gelagert, um die Auslenkung bzw. Biegung der Antriebswelle 13 im Lastfall bzw. in dem Fall, dass über das Getriebe 18 eine Last auf die Antriebswelle 13 übertragen wird, zu minimieren.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass weder im Bereich der Gegenverzahnung 15 des Getrieberads 16, noch im Bereich des Verzahnungsbereichs 14 der Antriebswelle 13 Schmiermittel vorhanden ist. Das Kämmen des Verzahnungsbereichs 14 mit der Gegenverzahnung 15 erfolgt somit schmiermittelfrei.
Die soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, auf die Lagereinrichtung 23 zu verzichten, so dass die Antriebswelle 13 nach des Verzahnungsbereichs 14 lediglich in der einen Lagereinrichtung 22 gelagert ist.
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 102010002793 A1 [0002]

Claims

Getriebe-Antriebseinrichtung (10) für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen Verzahnungsbereich (14) aufweisenden Antriebswelle (13), wobei der Verzahnungsbereich (14) aus Metall besteht und mit einer Gegenverzahnung (15) eines aus Kunststoff bestehenden Getrieberads (16) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich zwischen dem Verzahnungsbereich (14) der Antriebswelle (13) und der Gegenverzahnung (15) an dem Getrieberad (16) schmiermittelfrei ausgebildet ist.
Getriebe-Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzahnungsbereich (14) der Antriebswelle (13) als Antriebsschnecke und die Gegenverzahnung (15) an dem Getrieberad (16) als Schneckenradverzahnung oder Schraubradverzahnung ausgebildet ist.
Getriebe-Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle beidseitig des Verzahnungsbereichs in zwei Lagereinrichtungen gelagert ist.
Getriebe-Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (13) im Verzahnungsbereich (14) aus Stahl und/oder Messing und der Kunststoff des Getrieberads (16) aus einem Thermoplast besteht.
Getriebe-Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (13) mit einem drehrichtungsumkehrbaren Antrieb (12) verbunden ist.
Getriebe-Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (16) mit einem Abtriebselement (19) wirkverbunden ist, das ein zu verstellendes Teil antreibt, und die Getriebe-Antriebseinrichtung selbsthemmend ausgebildet ist, wenn über das Abtriebselement (19) ein lastseitiges Drehmoment einwirkt.
Verwendung einer Getriebe-Antriebseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug.
Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Komfortantrieb ein Fensterheberantrieb ist, bei dem insbesondere bei geschlossenen Fenstern durch ein Verklemmen derselben im Fensterrahmen über den größten Teil der Lebensdauer permanent ein hohes Lastmoment anliegt, das zu einer hohen Kriechbelastung des Getrieberads (16) führt.