DE102017204835A1 - Transmission drive device and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Getriebeantriebseinrichtung (10), insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, mit einer Antriebswelle (11), die zumindest in einem Verzahnungsbereich (13) aus Metall besteht, und mit einer mit dem Verzahnungsbereich (13) zusammenwirkenden Gegenverzahnung (16), die an einem aus Kunststoff bestehenden Getrieberad (15) ausgebildet ist, wobei in einem Reibbereich (20) zwischen dem Verzahnungsbereich (13) und der Gegenverzahnung (16) durch einen zusätzlichen Fertigungsschritt eine raue Oberfläche (21) zur Ausbildung eines Schmiermitteldepots ausgebildet ist.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Getriebeantriebseinrichtung, insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinrichtung.The invention relates to a transmission drive device, in particular as part of a comfort drive in a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a transmission drive device according to the invention.
Eine Getriebeantriebseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der
Weiterhin ist es aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Getriebeantriebseinrichtung, insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie besonders wirtschaftlich und mit hoher Qualität hergestellt werden kann.The transmission drive device according to the invention, in particular as part of a comfort drive in a motor vehicle, with the features of claim 1 has the advantage that it can be produced particularly economically and with high quality.
Dies wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch erreicht, dass die raue Oberfläche zumindest am Verzahnungsbereich der Antriebswelle ausgebildet ist. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass bei einer zur Diskussion stehenden Getriebeantriebseinrichtung die Antriebswelle zumindest im Verzahnungsbereich, vorzugsweise vollständig, aus Metall bzw. Stahl besteht, während das Getrieberad üblicherweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Die Ausbildung einer gewünschten rauen Oberfläche an dem aus Metall bestehenden Verzahnungsbereich lässt sich auf unterschiedliche Art und Weise besonders einfach, kostengünstig und reproduzierbar herstellen. Dadurch, dass die raue Oberfläche, im Gegensatz zum Stand der Technik, an einer metallischen Oberfläche ausgebildet ist, ergibt sich der Vorteil, dass diese über die Lebensdauer betrachtet, zumindest im Wesentlichen stets die gleiche Rauigkeit aufweist und somit die Eigenschaften der Getriebeantriebseinrichtung ebenfalls zumindest nahezu konstant sind.This is inventively achieved essentially in that the rough surface is formed at least on the toothed portion of the drive shaft. The invention is based on the idea that in a gear drive device under discussion, the drive shaft at least in the toothed region, preferably completely, made of metal or steel, while the gear is usually formed of plastic. The formation of a desired rough surface on the metal-made toothing region can be produced in a particularly simple, cost-effective and reproducible manner in different ways. The fact that the rough surface, in contrast to the prior art, is formed on a metallic surface, there is the advantage that it considered over the life, at least substantially always has the same roughness and thus also at least almost the properties of the transmission drive device are constant.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the transmission drive device according to the invention are listed in the subclaims.
Zur Ausbildung eines Schmiermitteldepots, wobei als Schmiermittel üblicherweise Fett verwendet wird, genügt es, wenn die mittlere Rautiefe mehr als 1 µm beträgt. Andererseits soll die Rautiefe, insbesondere aus Verschleißgründen beim Zusammenwirken mit der aus Kunststoff ausgebildeten Gegenverzahnung des Getrieberads, möglichst nicht mehr als 5µm betragen.To form a lubricant depot, wherein grease is usually used as a lubricant, it is sufficient if the average surface roughness is more than 1 micron. On the other hand, the roughness, especially for reasons of wear when interacting with the formed of plastic counter teeth of the gear, should not be more than 5 .mu.m as possible.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinrichtung, wobei am Verzahnungsbereich der Antriebswelle durch einen zusätzlichen Fertigungsschritt eine raue Oberfläche ausgebildet wird. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zumindest der Verzahnungsbereich der Antriebswelle durch Rollieren geformt wird. Rollieren hat den Vorteil, dass es eine besonders wirtschaftliche Herstellung eines Verzahnungsbereichs, insbesondere in Form einer Schneckenverzahnung, ermöglicht, wobei durch den Fertigungsprozess gleichzeitig eine relativ glatte Oberfläche im Verzahnungsbereich erzeugt wird, deren mittlere Rautiefe typischerweise weniger als 1µm beträgt.The invention also relates to a method for producing a transmission drive device according to the invention described so far, wherein a rough surface is formed at the toothing region of the drive shaft by an additional manufacturing step. According to the invention, it is provided that at least the toothed region of the drive shaft is formed by rolling. Rolling has the advantage that it allows a particularly cost-effective production of a toothed area, in particular in the form of a worm toothing, whereby a relatively smooth surface in the toothed area is produced by the manufacturing process, whose average surface roughness is typically less than 1 micron.
Als besonders wirtschaftlich zur Herstellung der rauen Oberfläche im Verzahnungsbereich hat es sich herausgestellt, wenn die raue Oberfläche durch Brünieren erzeugt wird. Ein derartiger Brünierprozess lässt sich verfahrenstechnisch relativ einfach und reproduzierbar beherrschen, wobei sich die Rauigkeit ebenfalls relativ einfach einstellen lässt. Beim Brünieren bildet sich eine schwarze Eisenoxydschicht mit einer Rauigkeit von etwa 1µm aus. Beim Brünieren wird der Verzahnungsbereich (13) in ein Säuren-, Laugen- oder Salzschmelzen-Bad eingetaucht - und je nach Verfahrensprozess entsprechend erhitzt. Will man eine erhöhte Rauigkeit erzeugen, kann auch ein mehrstufiger Brünierprozess vorgesehen sein, bei dem wenigstens ein Beizschritt zwischengeschaltet ist, bei dem die Antriebswelle in einem Beizbad behandelt wird.It has been found to be particularly economical to produce the rough surface in the toothing area when the rough surface is produced by burnishing. Such a burnishing process can be controlled relatively simply and reproducibly in terms of process engineering, whereby the roughness can likewise be set relatively easily. When burnishing, a black iron oxide layer with a roughness of about 1 μm forms. When blackening the toothed area (13) is immersed in an acid, alkali or molten salt bath - and heated according to the process process accordingly. If you want to produce an increased roughness, a multi-stage burnishing process can be provided in which at least one pickling step is interposed, in which the drive shaft is treated in a pickling bath.
Das Vorsehen einer derartigen Brünier-Oberfläche bietet zudem den Vorteil, dass sie eine verbesserte Wärmeabfuhr und eine schützende Schicht gegen Umwelteinflüsse und Feuchtigkeit ausbildet.The provision of such a burnishing surface also has the advantage that it forms an improved heat dissipation and a protective layer against environmental influences and moisture.
Zur Verbesserung der angesprochenen Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen bzw. Feuchtigkeit kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass dem Brünieren ein Ölbad als Korrosionsschutz nachgeschaltet ist. To improve the mentioned robustness against environmental influences or moisture, it may also be provided that the burnishing an oil bath is connected downstream as corrosion protection.
Obwohl, wie oben erläutert, bevorzugt das Brünierverfahren zur Ausbildung der rauen Oberfläche - vorzugsweise an der Schnecke - Anwendung findet, soll die Getriebeantriebseinrichtung bzw. das Verfahren zu dessen Herstellung nicht auf Brünierverfahren beschränkt sein. Vielmehr ist es auch denkbar, anstelle des Brünierprozesses zur Ausbildung der rauen Oberfläche eine mechanische Bearbeitung wie Fräsen, Drehen, Perlstrahlen, Sandstrahlen, eine Laserstrahlbehandlung oder eine chemische Behandlung wie Ätzen oder Phosphatieren vorzusehen.Although, as explained above, preferably the burnishing method is used to form the rough surface, preferably on the screw, the gear drive device or the method for its production should not be limited to blackening methods. Rather, it is also conceivable, instead of the burnishing process for forming the rough surface, to provide mechanical processing such as milling, turning, bead blasting, sand blasting, laser beam treatment or chemical treatment such as etching or phosphating.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Getriebeantriebseinrichtung sowie des Verfahrens zu deren Herstellung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the transmission drive device according to the invention and of the method for their production will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in der einzigen Figur einen Ausschnitt aus einer Getriebeantriebseinrichtung, bestehend aus einer Antriebswelle und einem mit der Antriebswelle zusammenwirkenden Getrieberad.This shows in the single figure a detail of a gear drive device consisting of a drive shaft and a cooperating with the drive shaft gear.
In der einzigen Figur ist ein Ausschnitt einer Getriebeantriebseinrichtung 10 gezeigt, wie sie als Bestandteil insbesondere eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug dient. Insbesondere kann der Komfortantrieb in Form eines Fensterheberantriebs, eines Sitzverstellungsantriebs, eines Schiebedachsantriebs oder ähnlichem ausgebildet sein.In the single FIGURE, a detail of a
Die Getriebeantriebseinrichtung 10 weist eine aus Stahl bestehende Antriebswelle 11 auf, die um eine Drehachse 12 drehbar und mittels eines nicht dargestellten Elektromotors antreibbar ist. Insbesondere ist die Antriebswelle 11 Teil einer Ankerwelle des Elektromotors und ragt in ein nicht dargestelltes Getriebegehäuse der Getriebeantriebseinrichtung 10 hinein. Die Antriebswelle 11 weist einen Verzahnungsbereich 13 in Form einer Schneckenverzahnung 14 auf. Der Verzahnungsbereich 13 ist vorzugsweise durch Rollieren an der Antriebswelle 11 als Schnecke ausgebildet.The
Der Verzahnungsbereich 13 wirkt mit einer Gegenverzahnung 16 eines aus Kunststoff, vorzugsweise POM oder PA bestehenden Getrieberads 15 zusammen. Das Getrieberad 15 ist in einer senkrecht zur Drehachse 12 und zur Zeichenebene der Figur angeordneten Drehachse drehbar gelagert und dient zum zumindest mittelbaren Antreiben eines nicht dargestellten Abtriebselements der Getriebeantriebseinrichtung 10, welches wiederum zumindest mittelbar mit dem zu verstellenden Element (Sitz, Fensterscheibe, Schiebedach usw.) verbunden ist. Das Kämmen zwischen dem Verzahnungsbereich 13 der Antriebswelle 11 und der Gegenverzahnung 16 am Getrieberad 15 erfolgt in einem Reibbereich 20 zwischen den Zahnflanken der Zähne 18 des Getrieberads 15 und den mit den Zahnflanken zusammenwirkenden Bereichen der Schneckenverzahnung 14.The toothing region 13 cooperates with a counter toothing 16 of a
Der Reibbereich 20 zeichnet sich durch die Ausbildung einer rauen Oberfläche 21 an der Antriebswelle 11 aus, deren mittlere Rautiefe wenigstens 1µm, und vorzugsweise weniger als 5µm beträgt. Zur Erzeugung einer derartigen rauen Oberfläche 21 an dem Verzahnungsbereich 13 der Antriebswelle 11 ist es vorgesehen, dass die Antriebswelle 11 nach der Ausbildung des Verzahnungsbereichs 13 durch Rollieren einem nachfolgenden Brünierprozess unterzogen wird. Dieser Brünierprozess kann ggf. in mehreren Schritten erfolgen, um die gewünschte Rauigkeit einzustellen. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass zwischen den einzelnen Brünierschritten wenigstens ein Beizschritt vorgesehen ist, bei dem zumindest der Verzahnungsbereich 13 in ein Beizbad eingetaucht wird. Zuletzt kann es vorgesehen sein, dass sich an den Brünierprozess ein Eintauchen zumindest des Verzahnungsbereichs 13 in ein Ölbad anschließt, um einen erhöhten Korrosionsschutz an dem Verzahnungsbereich 13 bzw. der Antriebswelle 11 auszubilden.The
Bei allen angesprochenen Prozessschritten zur Erzeugung der rauen Oberfläche 21 an der Antriebswelle 11 ist es denkbar, entweder wenigstens an dem Verzahnungsbereich 13 oder an der kompletten Antriebswelle 11, zumindest in dem axialen Abschnitt, an dem der Verzahnungsbereich 13 angeordnet ist, die entsprechenden Prozessschritte vorzunehmen.In all of the mentioned process steps for producing the
Die soweit beschriebene Getriebeantriebseinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.The
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