WO2001063150A1 - Getriebe-antriebseinheit sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Getriebe-antriebseinheit sowie verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2001063150A1
WO2001063150A1 PCT/DE2000/004658 DE0004658W WO0163150A1 WO 2001063150 A1 WO2001063150 A1 WO 2001063150A1 DE 0004658 W DE0004658 W DE 0004658W WO 0163150 A1 WO0163150 A1 WO 0163150A1
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axis
housing part
drive unit
axle
gearbox
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Georg Stark
Roland Birnbrreier
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Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel

Definitions

  • the invention relates to a transmission drive unit, in particular for motor vehicle adjustment devices according to the type of the independent claims.
  • Window panes or sunroofs is used with this drive device, the torque of the electric motor is transmitted to the worm of the armature shaft.
  • the worm drives an output gear via a toothing, which effects the adjustment of the window pane or the sliding roof.
  • the hub of the output gear is freely rotating on a freely projecting bearing axis.
  • the other end of the bearing axis is non-rotatably received on the inside in the bottom of the pot-shaped gearbox. To do this, the bearing axis is milled when the gearbox is sprayed
  • the bearing axle has a corrugation at one end.
  • the driven gear is on the one hand by a stop collar on the side of the bottom of the gear housing and on the other hand by a Snap ring, which is inserted into a groove of the bearing axis, guided axially.
  • the production of the metal bearing axle and its injection into the gear housing is a complex and costly process.
  • the transmission drive unit according to the invention with the features of independent claim 1 has the advantage that the axle and the at least one transmission housing part can be manufactured as one part. In particular, the time-consuming injection of the axle into the transmission housing part is saved, which significantly reduces the manufacturing costs of the transmission drive unit.
  • housing part and the axle are made of plastic, the additional complex and costly manufacture of the metal axle is not necessary. It is advantageous that the housing part and the axle are made of the same material, because this avoids thermal stress during operation and increases the mechanical strength at the connection point between the axle and the housing part. In addition, the weight of the gear drive unit is reduced due to the production from plastic.
  • the manufacture of the axle and the housing part by means of injection molding technology proves to be particularly advantageous, since this represents a particularly inexpensive and easy-to-use manufacturing process.
  • the production of the one-piece housing-axis unit is less complex than the injection of the metal axis, and on the other hand the manufacturing costs of the axis are saved.
  • the driven gear is axially attached to the free end of the axle by means of a clamping disc, in particular a Speednu disc fixed, the manufacture of a groove m of the axis can advantageously be dispensed with. This also allows the use of driven wheels of variable thickness.
  • the ratio of the axis length to the thickness of the housing part is at most 8: 1. This ensures - with an axle diameter that is customary for the application - a particularly high mechanical load capacity.
  • a stiffening of the axle at your foot area towards the housing part has a very positive effect on a higher possible shear stress on the axle. A crack formation is prevented, so that the gear unit can also be used for larger power transmissions.
  • this core does not have to conform to a bearing - that is. H. in particular, dimensionally accurate and surface-processed - so that a certain saving effect remains.
  • the method according to the invention with the features of independent claim 8 has the advantage that the effort and the costs for the production of the transmission drive unit according to the invention are reduced by the one-piece production of the axle and the housing part by means of injection molding processes.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention in section along the axis
  • Figure 2 shows an alternative embodiment in the same representation.
  • Exemplary embodiment shows a window drive, the electric drive motor is not shown in detail.
  • a molded plastic housing part 12 accommodates a worm 16 as the drive wheel 20 and a worm wheel as the driven wheel 18.
  • the worm 16 is firmly fixed on an armature shaft of the electric motor, which cannot be seen here.
  • the worm 16 meshes with the driven gear 18, which is freely supported on an axis 22.
  • the driven wheel 18 has recesses 26 in the form of longitudinal segments, in which steam elements 28 are accommodated.
  • a driver 30 grips the recesses 26 of the driven wheel 18 and protrudes at the free end 32 of the axis 22 through an opening 34 in the cover 36 of the transmission housing 12.
  • On the driver 30 there is a drive element 38 which is designed, for example, as a pulley or as a pinion.
  • the driver 30 presses the driven wheel 18 against the housing part 12 and is axially secured at the free end 32 of the axis 22 by means of a clamping ring 40.
  • the clamping ring 40 is designed as a speed groove disk 42 which is pushed over the smooth axis 22.
  • the speed nut disc 42 cantles with the surface of the axis 22 and thereby presses a thrust washer 44 against an end face of the driver 30.
  • the axis 22 has no groove that Speednut disc 42 can engage axially at any point on the smooth surface of axis 22.
  • the axis 22 and the housing part 12 are made in one piece from plastic. In the exemplary embodiment, this is achieved by means of an injection molding process. However, other methods can also be used with which the axis 22 and the housing part 12 can be produced in one piece from plastic.
  • the wall thickness 48 of the housing part 12 is made thicker in order to increase the mechanical strength of the axis 22.
  • the axle length 50 is dimensioned in this exemplary embodiment such that the ratio of the
  • Axis length 50 to the wall thickness 48 of the housing part 12 is at most 8: 1. In other embodiments (e.g. axis with hard core), this ratio can also assume different values.
  • FIG. 2 shows an alternative exemplary embodiment, in which the axis 22 has a stiffening 54 in the foot region.
  • the stiffening 54 is designed here as a fillet. In variations of the embodiment, this stiffening 54 can also have any other shape, such as. B. a rib structure in the circumferential direction of the axis 22.
  • the stiffening 54 effectively prevents notching between the axis 22 and the housing part 12.
  • a thrust ring 58 is formed on the bottom of the housing part 12 such that it protrudes axially beyond the stiffening 54.
  • the axis 22 made of plastic has a hard core 56 made of metal in its interior. This extends from the Axis 22 down to the bottom of the housing part 12.
  • This metal core 56 is very easy to manufacture, since it does not place high demands on dimensional accuracy and surface quality.
  • the mechanical strength against bending and shear is significantly increased by the hard core. The production takes place by inserting the hard core 56 in the injection molding process.
  • Such a hard core 56 can of course also be used in an embodiment according to the first exemplary embodiment. It can also be made from other, non-metallic materials such as glass fiber reinforced plastic.
  • the driven wheel 18 can also be chamfered to cut out the stiffening 54 in such a way that the axial guidance takes place directly on the bottom of the transmission housing part 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere für Kraftfahrzeug-Verstelleinrichtungen, mit mindestens einem Gehäuseteil (12), einem Antriebsrad (20) und einem Abtriebsrad (18), von denen mindestens eines auf einer festen, nicht drehbaren Achse (22) gelagert ist. Dabei ist die Achse (22) einteilig mit dem Gehäuseteil (12) ausgebildet.

Description

Getπebe-Antriebsemheit sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit , insbesondere für Kraftfahrzeug-Verstellvorπchtungen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Mit der DE 197 06 872 AI ist eine Vorrichtung bekannt geworden, die beispielsweise zum Verschieben von
Fensterscheiben oder Schiebedachern eingesetzt wird Bei dieser Antriebsvorrichtung wird das Drehmoment des Elektromotors auf die Schnecke der Ankerwelle übertragen. Die Schnecke treibt über eine Verzahnung ein Abtriebsrad an, das die Verstellung der Fensterscheibe bzw. des Schiebedachs bewirkt Die Nabe des Abtriebsrades ist dabei auf eine frei auskragende Lagerachse freidrehend aufgesetzt. Das andere Ende der Lagerachse ist im Boden des topfformigen Getriebegehauses inseitig drehfest aufgenommen Dazu wird die Lagerach.se beim Spritzen des Getriebegehauses m den
Boden mitemgespritzt . Zur besseren Verbindung mit dem Kunststoff des Getriebegehauses tragt die Lagerachse an ihrem einen Ende eine Riffeiung. Das Abtriebsrad wird einerseits durch einen Anschlagbund auf der Seite des Boden des Getriebegehauses und andererseits durch einen Sprengring, der in eine Nut der Lagerachse eingesetzt wird, axial geführt. Die Herstellung der metallenen Lagerachse, und deren Einspritzen in das Getriebegehäuse ist ein aufwendiger und kostenintensiver Prozess.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Getriebe -Antriebseinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Achse und das mindestens eine Getriebegehäuseteil als ein Teil gefertigt werden kann. Es wird insbesondere das aufwendige Einspritzen der Achse in das Getriebegehäuseteil eingespart, wodurch sich die Herstellungskosten der Getriebe-Antriebseinheit deutlich verringern.
Wird das Gehauseteil und die Achse aus Kunststoff gefertigt, entfällt die zusätzliche aufwendige und kostenintensive Fertigung der Metallachse. Vorteilhaft ist dabei, dass das Gehauseteil und die Achse aus demselben Werkstoff bestehen, weil dadurch thermische Spannung während des Betriebs vermieden und die mechanische Belastbarkeit an der Verbindungsstelle zwischen Achse und dem Gehauseteil erhöht werden. Außerdem reduziert sich durch die Herstellung aus Kunststoff das Gewicht der Getriebe-Antriebseinheit.
Besonders vorteilhaft erweist sich die Fertigung der Achse und des Gehäuseteils mittels Spritzgusstechnik, da diese ein besonders günstiges und einfach handhabbares Herstellungsverfahren darstellt. Damit ist zum einen das Herstellen der einteiligen Gehäuse-Achseneinheit weniger aufwendig, als das Einspritzen der Metallachse, und zum anderen werden die Herstellungskosten der Achse eingespart.
Wird das Abtriebsrad am freien Ende der Achse mittels einer Klemmscheibe, insbesondere einer Speednu -Scheibe axial fixiert, kann vorteilhafter Weise auf die Fertigung einer Nut m der Achse verzichtet werden. Dies erlaubt auch den Einsatz von Abtriebsrädern variabler Dicke.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung beträgt das Verhältnis der Achslänge zur Dicke des Gehäuseteils höchstens 8:1. Dabei wird - bei einem für die Anwendung üblichen Achsdurchmesser - eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit gewährleistet.
Eine Versteifung der Achse an Ihrem Fußbereich zum Gehauseteil hin wirkt sich sehr positiv auf eine höhere mögliche Scherbeanspruchung der Achse aus. Eine Kerbrissbildung wird verhindert, sodass die Getriebeeinheit auch für größere Kraftübertragungen eingesetzt werden kann.
Wird im Inneren der Achse und m der Verlängerung im Boden des Gehäuseteils ein fester Kern aus härterem Material eingebracht, erhöht sich die mechanische Stabilität und die Belastbarkeit der Achse gegenüber Verbiegung und Scherung.
Hierdurch erhöhen sich zwar die Herstellungskosten, aber gegenüber der bekannten zusätzlichen Metallachse muß dieser Kern nicht einer Lagerstelle konform - d. h. insbesondere maßgenau und oberflächenbearbeitet - ausgebildet sein, sodass ein gewisser Spareffekt verbleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8 hat den Vorteil, dass durch die einstückige Herstellung der Achse und des Gehäuseteils mittels Spπtzgussverfahren der Aufwand und die Kosten für die Herstellung der erfindungsgemäßen Getriebe- Antriebsemheit reduziert werden.
Zeichnung In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und m der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt längs der Achse, Figur 2 eine alternative Ausführungsform in der gleichen Darstellung.
Beschreibung
Das m Figur 1 dargestellte erfindungsgemaße
Ausfuhrungsbeispiel zeigt einen Fensterheberantrieb, dessen elektrischer Antriebsmotor nicht naher dargestellt ist. Ein aus Kunststoff gespritztes, topfformiges Getriebegehauseteil 12 nimmt eine Schnecke 16 als Antriebsrad 20 und ein Schneckenrad als Abtriebsrad 18 auf. Die Schnecke 16 ist auf einer Ankerwelle des hier nicht zu sehenden Elektromotors fest fixiert. D e Schnecke 16 kämmt mit dem Abtriebsrad 18, das frei auf einer Achse 22 gelagert ist. Das Abtriebsrad 18 weist nngsegmentformige Aussparungen 26 auf, m denen Dampfelemente 28 untergebracht sind. Ein Mitnehmer 30 greift m die Aussparungen 26 des Abtriebsrades 18 und ragt am freien Ende 32 der Achse 22 durch eine Öffnung 34 im Deckel 36 des Getriebegehauses 12. Auf dem Mitnehmer 30 sitzt ein Antriebselement 38, das beispielsweise als Seilrolle oder als Zahnritzel ausgebildet ist.
Der Mitnehmer 30 druckt das Abtriebsrad 18 gegen das Gehauseteil 12 und ist am freien Ende 32 der Achse 22 mittels eines Klemmrings 40 axial gesichert. Der Klemmring 40 ist als Speednut-Scheibe 42 ausgeführt, die über die glatte Achse 22 geschoben wird. Dabei verkantet sich die Speednut-Scheibe 42 mit der Oberfläche der Achse 22 und presst dadurch eine AnlaufScheibe 44 gegen eine Stirnseite des Mitnehmers 30. Die Achse 22 weist keine Nut auf, die Speednut-Scheibe 42 kann axial an jeder Stelle der glatten Oberfläche der Achse 22 angreifen.
Die Achse 22 und das Gehäuseteil 12 sind in einem Stück aus Kunststoff gefertigt. Dies wird im Ausführungsbeispiel mittels eines Spritzgussverfahren realisiert. Es können aber auch andere Verfahren angewandt werden, mit denen die Achse 22 und das Gehäuseteil 12 einstückig aus Kunststoff hergestellt werden können. Im Übergangsbereich 46 zwischen Achse 22 und Gehäuseteil 12 ist die Wandstärke 48 des Gehäuseteils 12 dicker ausgeführt, um die mechanische Belastbarkeit der Achse 22 zu erhöhen. Um unter Belastung das Drehmoment der Achse 22 gegenüber dem Gehäuseteil 12 zu begrenzen, ist die Achslänge 50 in diesem Ausführungsbeispiel so bemessen, dass das Verhältnis der
Achslänge 50 zur Wandstärke 48 des Gehäuseteils 12 höchstens 8:1 beträgt. Dieses Verhältnis kann bei anderen Ausführungsformen (z. B. Achse mit hartem Kern) auch abweichende Werte annehmen.
Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem die Achse 22 im Fußbereich eine Versteifung 54 aufweist. Dadurch wird der Übergang von dem Gehäuseteil 12 zur Achse 22 stabilisiert. Die Versteifung 54 ist hier als Hohlkehle ausgeführt. In Variationen des Ausführungsbeispiels kann diese Versteifung 54 auch beliebige andere Ausformungen aufweisen, wie z. B. eine Rippenstruktur in Umlaufrichtung der Achse 22. Durch die Versteifung 54 wird wirksam eine Kerbrißbildung zwischen Achse 22 und Gehäuseteil 12 verhindert. Zur axialen Führung des Abtriebrades 18 ist ein Anlaufring 58 am Boden des Gehäuseteils 12 so ausgebildet, dass er axial über die Versteifung 54 vorsteht.
Die Achse 22 aus Kunststoff weist in ihrem Innern einen harten Kern 56 aus Metall auf. Dieser erstreckt sich von der Achse 22 bis in den Boden des Gehäuseteils 12. Dieser metallene Kern 56 ist sehr einfach zu fertigen, da an ihn keine hohen Anfordeungen bezüglich Maßgenauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit gestellt werden. Die mechanische Belastbarkeit gegen Biegung und Scherung wird duch den harten Kern deutlich erhöht. Die Herstellung erfolgt durch Einlegen des harten Kerns 56 beim Spritzgußverfahren.
Ein solch harter Kern 56 kann natürlich auch bei einer Ausbildung nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden. Er kann auch aus anderen, nichtmetallenen Materialien wie beispielseie glasfaserverstärkter Kunststoff gefertigt sein. Anstelle eines Anlaufrings 58 kann auch das Abtriebsrad 18 zur Aussparung der Versteifung 54 derart angephast werden, dass die axiale Führung direkt am Boden das Getriebegehäuseteils 12 erfolgt.

Claims

Ansprüche
1 Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere für
Kraftfahrzeugverstelleinrichtungen, mit mindestens einem Gehauseteil (12), einem Antriebsrad (20) und einem Abtriebsrad (18), von denen mindestens eines auf einer festen nicht drehbaren Achse (22) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) einteilig mit dem Gehauseteil (12) ausgebildet ist.
2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehauseteil (12) aus Kunststoff gefertigt sind
3 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehauseteil (12) mittels Spritzgusstechnik gefertigt sind.
4 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs- bzw Abtriebsrad (20,18) auf der Achse (22) mit einem Klemmring (40), insbesondere einer Speednut-Scheibe (42), axial gesichert ist.
5 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Achslange (50) zur Wandstärke (48) des Gehäuseteils (12) höchstens 8 1 beträgt
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) im Fußbereich zum Gehäuseteil (12) hin eine Versteifung (54) aufweist, die vorzugsweise von einem Anlaufring (58) umgeben ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Achse (22) und des Gehäuseteils (12) ein harter Kern (56) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Getriebe-Antriebseinheit
(10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (22) und das Gehäuseteil (12) einstückig im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
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