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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lagereinrichtung sowie eine Getriebe-Antriebseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung.
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Aus der
DE 10 2014 225 992 A1 der Anmelderin ist eine Getriebe-Antriebseinrichtung als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug bekannt. Der bekannte Komfortantrieb dient beispielsweise dem Verstellen bzw. Betätigen eines Schiebedachs, Sitzes oder einer Fensterscheibe. Die Getriebe-Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromotor, dessen Motorgehäuse mit einer Stirnseite an ein Getriebegehäuse angeflanscht ist. Innerhalb des Getriebegehäuses ist ein einstufig oder mehrstufig ausgebildetes Getriebe angeordnet, das der Betätigung des zu verstellenden Elements dient. Hierzu ragt aus dem Motorgehäuse des Elektromotors ein Abschnitt der Ankerwelle des Elektromotors in das Getriebegehäuse hinein, wobei der in das Getriebegehäuse hineinragende Abschnitt einen Verzahnungsabschnitt aufweist, der mit einer Gegenverzahnung eines Getrieberads kämmt. Zur Lagerung bzw. Abstützung der Ankerwelle ist diese in wenigstens zwei Radiallagern gelagert und zusätzlich in ihrer axialen Richtung durch Anlage der Endabschnitte der Ankerwelle an dem Motorgehäuse oder einem zusätzlichen Element (Anlaufscheibe) axial positioniert. Wesentlich dabei ist, dass die Radiallagerung sowie die Axiallagerung durch unterschiedliche Elemente bzw. Bauteile erfolgt, insbesondere durch ein separates Radiallager und ein separates Abstützelement bzw. einen Gehäuseabschnitt.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auf besonders einfache Art und Weise eine Lagereinrichtung durch ein einziges Bauelement erzeugt wird, das gleichzeitig die radiale Lagerung und die axiale Positionierung der Ankerwelle übernimmt bzw. sicherstellt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Lagereinrichtung bzw. der Lagerkörper als individualisierbarer Lagerkörper ausgebildet ist, d.h., dass beim Herstellen der Lagereinrichtung Bauteiltoleranzen der Getriebe-Antriebseinrichtung bezüglich beispielsweise der Länge der Ankerwelle sowie der Aufnahme in dem Getriebegehäuse bzw. dem Gehäuse des Elektromotors ohne zusätzliche Maßnahmen ausgeglichen werden können.
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Hierzu sieht es die Erfindung sinngemäß vor, einen plastisch deformierbaren Lagerkörper zu verwenden, dessen Material zur Ausbildung der Lagereinrichtung auf eine Temperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur erwärmt wird, und dass durch axiales Fügen zwischen einem Endabschnitt der Ankerwelle und dem Lagerkörper in dem Lagerkörper aufgrund der Erwärmung des Lagerkörpers Material verdrängt wird, sodass eine (Lager-) Aufnahme für den Endabschnitt der Ankerwelle ausbildet wird, wobei die Aufnahme sich formschlüssig um den Endabschnitt der Ankerwelle ausbildet.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Lagereinrichtung für eine Ankerwelle einer Getriebe-Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um das Material des Lagerkörpers auf eine Temperatur oberhalb seiner Schmelztemperatur zu erwärmen, stehen grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen kann der Lagerkörper selbst auf eine entsprechende Temperatur erwärmt werden, wobei der mit dem Lagerkörper in Wirkverbindung angeordnete Endabschnitt der Ankerwelle nicht erwärmt werden muss. Alternativ ist es auch möglich und bevorzugt vorgesehen, dass die Ankerwelle zumindest an dem dem Lagerkörper zugewandten Endabschnitt auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Materials des Lagerkörpers erwärmt wird und durch Anlagekontakt an den Lagerkörper eine Wärmeübertragung von dem Endabschnitt der Ankerwelle auf den Lagerkörper erfolgt, sodass das Material des Lagerkörpers zumindest bereichsweise aufschmelzt. Es ist jedoch auch möglich, sowohl den Lagerkörper als auch die Ankerwelle zu erwärmen. Welche der genannten Methoden Anwendung findet, hängt von der spezifischen Ausbildung der Getriebe-Antriebseinrichtung, den verwendeten Materialien für die Ankerwelle und den Lagerkörper sowie anderer Umstände ab, beispielsweise der Art des Montageprozesses und der Zugänglichkeit zu dem Lagerkörper und zur Ankerwelle. Die Erwärmung des Lagerkörpers durch Wärmeübertragung von dem Endabschnitt der Ankerwelle hat jedoch insbesondere den Vorteil, dass die Ankerwelle typischerweise eine relativ hohe Wärmespeicherkapazität aufweist und ohne Materialbeeinträchtigung auf eine bedeutend über der Schmelztemperatur des Materials des Lagerkörpers liegende Temperatur erwärmt werden kann. Dadurch erfolgt ein sehr schnelles Erwärmen bzw. Aufschmelzen des Materials des Lagerkörpers beim Kontakt des Endabschnitts der Ankerwelle mit dem Lagerkörper.
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Bei der Ausbildung der Aufnahme in dem Lagerkörper für den Endabschnitt der Ankerwelle muss sichergestellt sein, dass die Ankerwelle mit ihrem Endabschnitt um eine gewisse Wegstrecke in den Lagerkörper eindringt, damit eine hinreichend gute radiale Lagerung des Endabschnitts der Ankerwelle erzielt wird. Die Sicherstellung der Eindringtiefe des Endabschnitts der Ankerwelle kann durch eine kraft- oder weggesteuerte Bewegung der Ankerwelle erzielt werden, wenn diese in Richtung des Lagerkörpers bewegt wird.
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Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass beim Ausbilden der Aufnahme die Ankerwelle gegenüber der Umgebung senkrecht angeordnet wird. Hintergrund hierfür ist, dass beim Aufschmelzen des Materials des Lagerkörpers das verdrängte Material in Richtung der der Ankerwelle zugewandten Stirnseite des Lagerkörpers verdrängt wird und dadurch einen Materialaufwurf ausbildet. Infolge der Schwerkraft führt dies dazu, dass sich eine unsymmetrische Ausbildung der Überhöhung bzw. des Materialaufwurfes ergibt, wenn die Ankerwelle bzw. der Lagerkörper beim Verdrängen des Materials des Lagerkörpers horizontal angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ankerwelle gegenüber der Umgebung wird es ermöglicht, dass sich eine rotationssymmetrisch ausgebildete Erhebung durch das von dem Endabschnitt der Ankerwelle verdrängte Material des Lagerkörpers einstellt, die die Ankerwelle an ihrem Außenumfang gleichmäßig umgibt und somit Bestandteil der Radiallagerung ist.
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Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn während der Ausbildung der Aufnahme in dem Lagerkörper die Ankerwelle relativ zum Lagerkörper gedreht wird. Dadurch wird der Wärmeübertrag von der Ankerwelle auf den Lagerkörper unterstützt bzw. eine symmetrische Ausbildung der Aufnahme in dem Lagerkörper ermöglicht. Darüber hinaus ermöglicht es ein derartiges Verfahren, beispielsweise eine einseitig in Bezug zum Endabschnitt der Ankerwelle angeordnete Strahlungsquelle zum Erwärmen des Endabschnitts der Ankerwelle zu verwenden, wobei durch die Drehung der Ankerwelle die Ankerwelle gleichmäßig über ihren gesamten Querschnitt erwärmt wird. Ein derartiges Verfahren ermöglicht es somit insbesondere, zum Ausbilden der Aufnahme in dem Lagerkörper die Ankerwelle innerhalb der Getriebe-Antriebseinrichtung vorzumontieren und beispielsweise in Anlagekontakt mit dem Lagerkörper zu bringen, bevor die Ankerwelle erwärmt wird.
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In bevorzugter Weiterbildung des zuletzt beschriebenen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Relativbewegung zwischen der Ankerwelle und dem Lagerkörper zumindest bis zum Erstarren des Materials des Lagerkörpers durchgeführt wird. Dadurch wird eine Minimierung der Lagerreibung an dem Lagerkörper erzielt.
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Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Ausbildung der Lagereinrichtung sieht vor, dass die Kraftbeaufschlagung der Ankerwelle durch eine Deformation eines mit der Ankerwelle zumindest mittelbar in Anlagekontakt angeordneten Gehäuseabschnitts auf der dem Endabschnitt gegenüberliegenden Seite der Ankerwelle erfolgt. Ein derartiges Vorgehen hat insbesondere den Vorteil, dass gleichzeitig mit der Ausbildung der Aufnahme in dem Lagerkörper das Axialspiel der Ankerwelle eingestellt bzw. auf Null reduziert wird.
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Die Erfindung umfasst auch eine Lagereinrichtung, die nach einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Darüber hinaus zeichnet sich eine derartige Lagereinrichtung dadurch aus, dass der Lagerkörper als zylindrische Scheibe ausgebildet ist, und dass die Aufnahme sacklochförmig ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Lagereinrichtung sieht vor, dass der Endabschnitt der Ankerwelle ballig ausgebildet ist. Dabei kann die Stirnseite gewölbt ausgebildet sein und/oder eine Abrundung zur Mantelfläche der Ankerfläche 11 hin aufweisen. Eine derartige Ausbildung begünstigt insbesondere eine gleichmäßige Verdrängung des Materials des Lagerkörpers beim Eindringen des Endabschnitts der Ankerwelle in den Lagerkörper.
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Zuletzt umfasst die Erfindung auch eine Getriebe-Antriebseinrichtung, insbesondere für einen Komfortantrieb in einem Kraftfahrzeug, mit einer soweit beschriebenen Lagereinrichtung. Eine derartige Getriebe-Antriebseinrichtung hat den Vorteil, dass sie eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung einer Lagereinrichtung ermöglicht, die gleichzeitig der axialen und radialen Lagerung eines Endabschnitts der Ankerwelle dient, wobei die Lagereinrichtung besonders kompakt ausgebildet 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:
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1 eine teilweise aufgeschnittene Darstellung einer Getriebe-Antriebseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung für eine Ankerwelle und
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2 und 3 in schematischer Darstellung die Ausbildung einer Aufnahme in einem Lagerkörper, wie er bei der Getriebe-Antriebseinrichtung gemäß der 1 verwendet wird, während unterschiedlicher Phasen.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist eine Getriebe-Antriebseinrichtung 100 gezeigt, wie sie als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug verwendet wird. Unter einem Komfortantrieb wird dabei insbesondere, und nicht einschränkend, ein Sitzverstellungsantrieb, ein Schiebedachantrieb, ein Fensterheberantrieb oder ähnliches verstanden.
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Die Getriebe-Antriebseinrichtung 100 weist einen Elektromotor 1 auf, dessen als Poltopfgehäuse ausgebildetes Gehäuse 2 mittels mehrerer Befestigungsschrauben 3 mit einer Stirnseite an ein Getriebegehäuse 5 angeflanscht ist. Das beispielsweise als Aluminiumdruckgussteil oder Kunststoffdruckgussteil ausgebildete Getriebegehäuse 5 besteht üblicherweise aus mehreren Teilen, zumindest einem topfförmigen Gehäusegrundteil, das mittels eines Gehäusedeckels verschließbar ist.
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Der Elektromotor 1 weist eine Ankerwelle 11 auf, die mit einem Teilbereich in das Getriebegehäuse 5 hineinragt. Dort weist die Ankerwelle 11 einen Verzahnungsabschnitt 12 auf, der mit einer Gegenverzahnung 13 eines Getrieberads 14 kämmt. Das Getrieberad 14 ist Bestandteil eines ein- oder mehrstufig ausgebildeten Getriebes, das zum Antreiben des zu verstellenden Elements (Schiebedach, Sitz, Fensterscheibe usw.) dient und mit dem Element wirkverbunden angeordnet ist (nicht dargestellt).
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Die Ankerwelle 11 ist innerhalb des Getriebegehäuses 5 in einer ersten Lagereinrichtung 10 gelagert. Darüber hinaus ist die Ankerwelle 11 innerhalb des Gehäuses 2 des Elektromotors 1 auf der dem Getriebegehäuse 5 abgewandten Seite in einer zweiten Lagereinrichtung 15 gelagert. Die zweite Lagereinrichtung 15 ist in Form eines Radiallagers 16 ausgebildet. Die zweite Lagereinrichtung 15 bzw. das Radiallager 16 ist radial von einem napfartigen Fortsatz 18 des Gehäuses 2 umfasst. Darüber hinaus weist der Fortsatz 18 einen Deformationsabschnitt 19 auf, der an einer ballig ausgebildeten Stirnseite 21 der Ankerwelle 11 anliegt.
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Die erste Lagereinrichtung 10 umfasst einen Lagerkörper 25, der in Form einer sogenannten Anlaufscheibe 26 ausgebildet ist. Die in der 2 vor der Ausbildung der Lagereinrichtung 10 dargestellte Anlaufscheibe 26 ist als zylindrische Scheibe ausgebildet und beispielhaft bereichsweise in einer gegengleichen Aufnahme 27 des Getriebegehäuses 5 aufgenommen bzw. befestigt. Der Lagerkörper 25 besteht aus Kunststoff, insbesondere aus PA66, während die Ankerwelle 11 an dem mit der Lagereinrichtung 10 zusammenwirkenden Endabschnitt 28 aus Metall (Stahl) besteht, derart, dass die Schmelztemperatur des Lagerkörpers 25 niedriger ist als die Schmelztemperatur des Endabschnitts 28 der Ankerwelle 11. Weiterhin weist die dem Lagerkörper 25 zugewandte Stirnseite 29 des Endabschnitts 28 der Ankerwelle 11 eine leicht ballige Form auf. Dabei ist die Stirnseite 29 gewölbt ausgebildet und/oder weist eine abgerundete umlaufende Kante zur Mantelfläche der Ankerfläche 11 hin auf.
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Die erste Lagereinrichtung 10 bzw. der Lagerkörper 25 bildet sowohl ein Radiallager als auch ein Axiallager bzw. einen Axialanschlag für die Ankerwelle 11 aus. Die Ausbildung der Lagereinrichtung 10 wird beispielhaft anhand der 2 und 3 wie folgt erläutert: In einem Zustand, bei dem der Lagerkörper 25 bzw. die Anlaufscheibe 26 bereits innerhalb des Getriebegehäuses 5 montiert ist, wird der Endabschnitt 28 der Ankerwelle 11 beispielhaft mit einer Strahlungsquelle 30 auf eine Temperatur erwärmt, die höher ist als die Schmelztemperatur des Materials des Lagerkörpers 25. Dabei wird die Ankerwelle 11 um ihre Längsachse 31 in Richtung des Pfeils 32 gedreht. Die Anordnung der Strahlungsquelle 30 kann beispielsweise derart sein, dass der (nicht gezeigte) Gehäusedeckel des Getriebegehäuses 5 noch nicht montiert ist, so dass eine Zugänglichkeit zum Endabschnitt 28 der Ankerwelle 11 ermöglicht wird. Anschließend bzw. während der Einwirkung der Strahlungsquelle 30 wird die Ankerwelle 11 gegen den Lagerkörper 25 in Richtung des Pfeils 33 gedrückt, so dass die Stirnseite 29 des Endabschnitts 28 in Wirkverbindung bzw. Kontakt mit dem Lagerkörper 25 kommt. Dadurch findet ein Wärmeübertrag von der Ankerwelle 11 auf das Material des Lagerkörpers 25 statt, so dass dieser bereichsweise aufschmilzt. Bei der Bewegung der Ankerwelle 11 in Richtung des Pfeils 33 (wobei die Ankerwelle 11 bevorzugt weiterhin gedreht wird) taucht der Endabschnitt 28 der Ankerwelle 11 entsprechend der Darstellung der 3 in den Lagerkörper 25 ein und bildet eine sacklochförmige Aufnahme 35 in dem Lagerkörper 25 aus, derart, dass das den Endabschnitt 28 umgebende Material auf der der Stirnseite 29 zugewandten Seite des Endabschnitts 28 einen Axialanschlag bzw. eine Axiallagerung der Ankerwelle 11 ausbildet, und das den Endabschnitt 28 radial umgebende Material des Lagerkörpers 25 ein Radiallager. Das bei der Ausbildung der Aufnahme 35 aus dem Lagerkörper 25 verdrängte Material bildet sich als radial umlaufender Materialaufwurf 36 aus. An diesem kann sich die Ankerwelle 11 optional radial abstützten.
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Die Erzeugung der in Richtung des Lagerkörpers 25 wirkenden Axialkraft F auf die Ankerwelle 11 erfolgt bevorzugt über ein stempelförmiges Werkzeug 50, das im Bereich des Fortsatzes 18 des Gehäuses 2 angeordnet ist und den Deformationsabschnitt 19 ausbildet. Das Werkzeug 50 drückt somit den Deformationsabschnitt 19 gegen die Stirnseite 21 der Ankerwelle 11, welche diese Kraft wiederum auf den Lagerkörper 25 überträgt.
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Die soweit beschriebene Getriebe-Antriebseinrichtung 100 bzw. die erste Lagereinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere auch denkbar, die Lagereinrichtung 10 im Bereich des Fortsatzes 18 des Gehäuses 2 Elektromotors 1 anzuordnen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass im Bereich der Aufnahme 35 zwischen dem Lagerkörper 25 und dem Endabschnitt 28 der Ankerwelle 11 ein Schmierstoff zur Reibungsreduzierung vorgesehen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014225992 A1 [0002]
