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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Komfortantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung.
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Eine Getriebe-Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der
DE 10 2013 209 845 A1 der Anmelderin bekannt. Die als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Fensterheberantrieb, einem Schiebedachantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder ähnlichem dienende Getriebe-Antriebseinrichtung weist ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebes auf. Das Getriebegehäuse ist an einem Motor- bzw. Poltopfgehäuse eines Elektromotors angeflanscht und beispielsweise über Schraubverbindungen mit dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse verbunden. Der Elektromotor weist eine Antriebswelle mit einem Verzahnungsbereich auf, wobei die Antriebswelle aus dem Motor- bzw. Poltopfgehäuse des Elektromotors herausragt und in das Getriebegehäuse hineinragt. Dort kämmt der Verzahnungsbereich der Antriebswelle mit einer an dem Umfang eines Getrieberads ausgebildeten Gegenverzahnung. Die Antriebswelle des Elektromotors ist motorseitig in zwei Radiallagern gelagert, wobei das eine Radiallager zum Beispiel auf der dem Getriebegehäuse abgewandten Seite des Poltopfgehäuses angeordnet ist. Das andere Radiallager ist im Bereich einer Bürstenträgereinrichtung des Elektromotors angeordnet und ragt im Anbauzustand an dem Getriebegehäuse bereichsweise in das Getriebegehäuse hinein, ist jedoch dem Elektromotor zugeordnet. Zuletzt ist innerhalb des Getriebegehäuses ein drittes Radiallager vorgesehen, das den dem Poltopfgehäuse abgewandten Endbereich der Antriebswelle radial abstützt, so dass der Bereich der Antriebswelle, in dem der Verzahnungsbereich mit der Gegenverzahnung des Getrieberads kämmt, beidseitig in je einem Radiallager gelagert ist.
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Insbesondere bei Komfortantrieben ist es erforderlich, dass die Getriebe-Antriebseinrichtung ein Selbsthemmverhalten aufweist, wenn über die Abtriebswelle der Getriebe-Antriebseinrichtung von dem zu verstellenden Element (Fensterscheibe, Schiebedach usw.) ein auf die Getriebe-Antriebseinrichtung wirkendes Rückstellmoment eingeleitet wird. Durch Veränderung des Vorwärtswirkungsgrades des Untersetzungsgetriebes der Getriebe-Antriebseinrichtung wird gleichzeitig der Rückwärtswirkungsgrad beim passiven Antreiben der Getriebe-Antriebseinrichtung von der Abtriebswelle her beeinflusst. Bei Schnecken- oder Schraubradgetrieben wird dieses Verhalten z.B. durch den Schneckensteigungswinkel oder durch den Teilkreisdurchmesser der Antriebsschnecke beeinflusst. Bei den angesprochenen Schnecken- bzw. Schraubradgetrieben ist je nach Dimensionierung der Unterschied zwischen dem Vorwärtswirkungsgrad und dem Rückwärtswirkungsgrad relativ groß. Wesentlich dabei ist jedoch, dass der Rückwärtswirkungsgrad nicht kleiner oder gleich Null sein darf, da ansonsten der Elektromotor nicht mehr das zum Lösen notwendige Antriebsdrehmoment aufbringen kann. Die Selbsthemmeigenschaften werden bei den gattungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtungen in der Praxis dadurch eingestellt, dass die Reibung an der Antriebswelle verändert wird, z.B. in der axialen oder radialen Lagerung der Antriebswelle, oder aber das magnetische Rastmoment oder die Reibung der Kohlebürsten am Kommutator bei Gleichstrommotoren beeinflusst werden. Bei den angesprochenen Lagereinrichtungen können z.B. durch geeignete Lagermaterialien, den Schmierstoff oder die Reibdurchmesser die Selbsthemmeigenschaften bzw. die Reibung verändert werden. Da jedoch eine Veränderung des Reibmoments gleichzeitig den Vorwärtswirkungsgrad des Getriebes in unerwünschter Weise negativ beeinflusst, sind derartigen Beeinflussungen jedoch Grenzen gesetzt.
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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-Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass bei relativ geringem Einfluss auf das Blockiermoment bzw. auf den Vorwärtswirkungsgrad der Getriebe-Antriebseinrichtung ein vorteilhaftes Selbsthemmverhalten erzielbar ist. Unter einem vorteilhaften Selbsthemmverhalten wird dabei verstanden, dass relativ große Momente bzw. Kräfte von dem mit der Getriebe-Antriebseinrichtung in Wirkverbindung angeordneten Element erforderlich sind, um die Getriebe-Antriebseinrichtung in Bewegung zu setzen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Getriebe-Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch eine zumindest mittelbar künstliche Fehlausrichtung der die Antriebswelle bzw. Ankerwelle radial lagernden Lagereinrichtungen die Längs- bzw. Drehachse der Antriebswelle zu verspannen bzw. zu krümmen, um dadurch das Reibmoment und somit die Selbsthemmeigenschaften der Getriebe-Antriebseinrichtung zu beeinflussen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass dieses erhöhte Reibmoment durch die Fehlausrichtung in erster Näherung konstant bzw. unabhängig von dem Lastmoment der Getriebe-Antriebseinrichtung ist. Das bedeutet, dass bei entsprechender Dimensionierung der Fehlausrichtung der Lagereinrichtungen das Blockiermoment nur geringfügig niedriger wird und die Getriebe-Antriebseinrichtung trotzdem beim passiven Verdrehen von der Abtriebswelle (von dem zu verstellenden Element) bis zu dem für die Anwendung geforderten Drehmoment nicht beweglich ist. Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung, auf zusätzliche Bauteile bei einer Getriebe-Antriebseinrichtung zu verzichten. Vielmehr wird die Fehlausrichtung durch die Beeinflussung der für die Lagerung der Antriebswelle relevanten geometrischen Maße ohne erhöhte Fertigungskosten eingestellt. Darüber hinaus kann das Selbsthemmverhalten auch skaliert werden, indem das Maß der Fehlausrichtung der Lagereinrichtungen verändert wird bei gleichzeitig relativ geringem Einfluss auf das Blockiermoment bzw. auf den Vorwärtswirkungsgrad des Elektromotors. Wesentlich ist es somit, durch eine nicht fluchtende und/oder in einem schrägen Winkel zueinander angeordnete Lage von wenigstens zwei Lagereinrichtungen für die Krümmung bzw. Verspannung der Antriebswelle um deren Längs- bzw. Drehachse zu sorgen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In einer besonders bevorzugten konstruktiven Umsetzung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die wenigstens zwei Lagereinrichtungen für die Antriebswelle in unterschiedlichen Bauteilen der Getriebe-Antriebseinrichtung angeordnet sind, dass die beiden Bauteile miteinander verbunden sind, und dass die nicht fluchtende und/oder in einem Winkel zueinander angeordnete Lage der Lagerelemente für die Antriebswelle durch eine zwischen den beiden Bauteilen ausgebildete Schnittstelle gebildet ist. Eine derartige konstruktive Umsetzung hat insbesondere den Vorteil, dass durch eine entsprechende Gestaltung der Schnittstelle bei ansonsten gleich angeordneten Lagereinrichtungen in den einzelnen Bauteilen das Reibmoment in der oben angesprochenen Art und Weise sehr genau eingestellt und an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann.
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In konkreter Ausgestaltung der eben beschriebenen besonders bevorzugten konstruktiven Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das erste Bauteil eine erste Anbaufläche für das zweite Bauteil und das zweite Bauteil eine zweite Anbaufläche für das erste Bauteil aufweist, dass die beiden Anbauflächen die Schnittstelle zwischen den beiden Bauteilen ausbilden, und dass wenigstens eine der beiden Anbauflächen in Bezug zu einer senkrecht zur Längsachse einer Lagereinrichtung für die Antriebswelle verlaufenden Ebene in einem schrägen Winkel angeordnet ist. Konkret ist dabei gedacht, die Schnittstelle im Bereich zwischen dem Getriebegehäuse und dem Elektromotor bzw. dessen Pol- bzw. Motorgehäuse zu nutzen und an wenigstens einer der beiden miteinander in Kontakt stehenden Anbauflächen diese derart auszurichten bzw. auszubilden, dass diese in einem leicht schrägen Winkel (gegenüber der Längsachse der Antriebswelle) angeordnet ist.
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In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass bei der schräge Winkel zur Beeinflussung des gewünschten Selbsthemmverhaltens weniger als 1°, vorzugsweise weniger als 0,5° betragen soll. Die Größe des schrägen Winkels ist jedoch stark vom Abstand zwischen den einzelnen Lagereinrichtungen sowie vom Wellendurchmesser abhängig und kann daher von dem angegebenen Wertebereich abweichen.
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Um eine soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinrichtung bzw. deren Elektromotor in einem Zustand, in dem dessen Motor- bzw. Poltopfgehäuse noch nicht mit dem Getriebegehäuse verbunden ist, montieren und testen zu können, ist es vorgesehen, dass der Elektromotor ein Motorgehäuse aufweist, aus dem die Antriebswelle herausragt, dass die Antriebswelle im Bereich des Elektromotors in zwei Lagereinrichtungen radial gelagert ist, und dass ein in ein Getriebegehäuse hineinragender Abschnitt der Antriebswelle im Bereich eines Wellenendes in einer dritten Lagereinrichtung radial gelagert ist. Insbesondere sind die beiden im Bereich des Elektromotors angeordneten Lagereinrichtungen in Bezug zur Längsachse der Antriebswelle fluchtend zueinander angeordnet, um den Elektromotor im noch nicht mit dem Getriebegehäuse verbundenen Zustand separat hinsichtlich seiner elektrischen bzw. funktionellen Eigenschaften testen zu können.
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Die Erfindung umfasst auch einen Komfortantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinrichtung. Der Komfortantrieb weist die oben beschriebenen Vorteile auf, die im Rahmen der Getriebe-Antriebseinrichtung beschrieben wurden. Unter einem Komfortantrieb wird im Rahmen der Erfindung insbesondere, und nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb, Schiebedachantrieb, Sitzverstellungsantrieb oder ähnliches verstanden.
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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 der einzigen Figur eine erfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinrichtung in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
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Die in der Figur gezeigte Getriebe-Antriebseinrichtung 10 ist Bestandteil eines nicht gezeigten Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, wie einem Fensterheberantrieb, einem Schiebedachantrieb, einem Sitzverstellungsantrieb oder ähnlichem. Die Getriebe-Antriebseinrichtung 10 weist einen Elektromotor 11 auf, der im Wesentlichen in einem Motor- bzw. Poltopfgehäuse 12 angeordnet ist. Der Elektromotor 11 weist eine Antriebswelle 13 mit einer Längsachse (Drehachse) 14 auf. Die Antriebswelle 13 ist innerhalb des Elektromotors 11 in zwei Lagereinrichtungen 16, 17 radial gelagert. Die erste Lagereinrichtung 16 ist in einem durch einen formlosen Umformvorgang ausgebildeten Fortsatz 18 des Poltopfgehäuses 12 angeordnet und dient der Lagerung eines ersten Endbereichs 19 der Antriebswelle 13. Die zweite Lagereinrichtung 17 ragt etwas aus dem Poltopfgehäuse 12 heraus und ist im Bereich einer im Einzelnen nicht dargestellten Bürstenträgereinrichtung 20 des Elektromotors 11 angeordnet. Die beiden Lagereinrichtungen 16, 17 weisen jeweils an ihrem Innenumfang einen Aufnahmebereich 21, 22 auf, der einen (kurzen) Teilbereich der axialen Länge der Antriebswelle 13 radial umfasst. Die beiden Lagereinrichtungen 16, 17 sind in Bezug zur Längsachse 14 der Antriebswelle 13 fluchtend zueinander angeordnet, so dass die Längsachse 14 im Bereich 23 zwischen den beiden Lagereinrichtungen 16, 17 geradlinig ausgebildet ist bzw. geradlinig verläuft.
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Der Elektromotor 11 bzw. das Poltopfgehäuse 12 ist an ein Getriebegehäuse 25 der Getriebe-Antriebseinrichtung 10 anflanschbar. Das Getriebegehäuse 25 ist in der Praxis zumindest zweiteilig ausgebildet und weist ein Getriebegehäusegrundteil 26 zur Aufnahme eines Getriebes 27 auf. Das Getriebegehäusegrundteil 26 ist beispielsweise topfartig ausgebildet und mittels eines Gehäusedeckels 28 verschließbar. Das Getriebegehäuse 25 ist durch einen spanlosen Fertigungsprozess hergestellt und besteht insbesondere aus Kunststoff oder aber beispielsweise aus Aluminium. Das Getriebe 27 weist zumindest ein Getrieberad 29 in Form eines Stirnrades auf, an dessen Umfang eine Verzahnung 31 ausgebildet ist. Die Verzahnung 31 kämmt mit einer an der Antriebswelle 13 ausgebildeten Schneckenverzahnung 32. Hierzu ragt die Antriebswelle 13 mit einem Abschnitt 33 in das Getriebegehäuse 25 hinein. Aus dem Getriebegehäuse 25 ragt eine Abtriebswelle 35 heraus, die zumindest mittelbar mit einem zu verstellenden Element, beispielsweise einer Fensterscheibe des Komfortantriebs verbunden ist.
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Innerhalb des Getriebegehäuses 25 ist auf der der ersten Lagereinrichtung 16 abgewandten Seite der Antriebswelle 13 eine dritte Lagereinrichtung 36 angeordnet, die den zweiten Endbereich 37 der Antriebswelle 13 mit einem Aufnahmebereich 38 an ihrem Innenumfang umfasst und radial lagert. Die Schneckenverzahnung 32 ist in einem Bereich zwischen den beiden Lagereinrichtungen 17 und 36 angeordnet.
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Die Befestigung des Elektromotors 11 bzw. dessen Poltopfgehäuses 12 an das Getriebegehäuse 25 erfolgt im Bereich einer zwischen den beiden genannten Bauteilen ausgebildeten Schnittstelle 40. Die Schnittstelle 40 umfasst eine an dem Poltopfgehäuse 12 stirnseitig ausgebildete erste Anbaufläche 41, die mit einer an dem Getriebegehäuse 25 ausgebildeten zweiten Anbaufläche 42 zusammenwirkt. Im Bereich der beiden Anbauflächen 41, 42 erfolgt die Befestigung zwischen dem Poltopfgehäuse 12 und dem Getriebegehäuse 25 beispielhaft mittels mehrerer Befestigungsschrauben 43.
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Erfindungswesentlich ist, dass eine der beiden Anbauflächen 41, 42, im dargestellten Ausführungsbeispiel die zweite Anbaufläche 42 an dem Getriebegehäuse 25 in Bezug zu einer senkrecht zur Längsachse 14 der Antriebswelle 13 verlaufenden Ebene um einen Winkel α schräg angeordnet ist. Der Winkel α beträgt weniger als 1°, vorzugsweise weniger als 0,5°. Demgegenüber ist die erste Anbaufläche 41 in Bezug zur Längsachse 14 der Antriebswelle 13 rechtwinklig angeordnet bzw. verläuft in einer rechtwinklig zur Längsachse 14 verlaufenden Ebene. Die leichte Schrägstellung der zweiten Anbaufläche 42 des Getriebegehäuses 25 bewirkt, dass die Antriebswelle 13 beispielhaft in dem Bereich 24 zwischen der zweiten Lagereinrichtung 17 und der dritten Lagereinrichtung 36 leicht gekrümmt angeordnet ist bzw. deren Längsachse 14 in einem leichten Bogen verläuft. Dadurch findet eine Verspannung der Antriebswelle 13 zwischen den beiden Lagereinrichtungen 17, 36 mit einer Erhöhung des Reibmomentes statt.
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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 einen Winkel α zwischen den beiden Anbauflächen 41, 42 zu verzichten, und beispielsweise die dritte Lagereinrichtung 36 nicht fluchtend, beispielsweise seitlich versetzt, zu den beiden Lagereinrichtungen 16, 17 anzuordnen. Auch ist es denkbar, alternativ beispielsweise die dritte Lagereinrichtung 36 innerhalb des Getriebegehäuses 25 in einem geringen Winkel schräg zu einer senkrecht zur Längsachse 14 verlaufenden Ebene anzuordnen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013209845 A1 [0002]
