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    • 专利摘要:
    Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere zum Verstellen von beweglichen Teilen im Kraftfahrzeug, mit einem von einer Schnecke (18) angetriebenen Schneckenzahnrad (12), das einen zentralen axialen Fortsatz (24) aufweist, und mit einem metallenen Abtriebsritzel (34), das eine Innenverzahnung (32) aufweist und mit dem Schneckenzahnrad (12) wirkverbunden ist, wobei der axiale Fortsatz (24) eine mittels Kunststoff-Spritzgussverfahren angeformte Außenverzahnung (30) aufweist, in die die Innenverzahnung (32) des Abtriebsritzels (34) direkt eingreift.
    公开号:DE102004028610A1
    申请号:DE200410028610
    申请日:2004-06-12
    公开日:2005-12-29
    发明作者:Susanne Albrecht；Robert Heitz
    申请人:Robert Bosch GmbH；
    IPC主号:B29C45-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit, insbesondere zumVerstellen von beweglichen Teilen im Kraftfahrzeug nach der Gattungdes unabhängigenAnspruchs 1.
    [0002] Mitder DE 198 04 502A1 ist eine Antriebseinheit bekannt geworden, bei der einElektromotor übereine Getriebestufe, beispielsweise ein Schneckengetriebe ein Zahnradmit einem axialen Fortsatz antreibt. Das Zahnrad ist drehfest miteiner Welle, – üblicherweiseaus Metall gefertigt – verbunden,die an ihrem Ende eine Kerbverzahnung aufweist, auf die ein Abtriebsritzelaxial aufgeschoben ist. Das Abtriebsritzel ist mittels einer Federscheibeaxial gesichert, so dass das Stirnrad axial an den Schultern der Klemmscheibeeinerseits und des Gehäuseandererseits anliegt. Um die durch Reibkraft erzeugte Klemmwirkungan der Welle zu stärken,weist die Welle umlaufende Rillen auf, in die der Innenrand der Federscheibemit einer Kante eingreift. Das Drehmoment vom Zahnrad auf das Abtriebsritzelwird hierbei mittels einer gewöhnlichenKerbverzahnung von der metallenen Welle übertragen, die relativ kostenintensivzu fertigen ist.
    [0003] Dieerfindungsgemäße Getriebe-Antriebseinheitmit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat denVorteil, dass durch das Anformen einer Außenverzahnung auf dem axialenFortsatz des Schneckenrads das Abtriebsritzel direkt mit dem Schneckenradgekoppelt ist. Dadurch entfälltdie relativ teure Fertigung einer Stahlwelle mit der spanenden Anformungeiner Kerbverzahnung und der Rillen für das Klemmelement. Das Schneckenradmit dem axialen Fortsatz und der angeformten Außenverzahnung kann in einfacher,kostengünstigerWeise in einem Arbeitsgang mittels des Spritzguss-Verfahren hergestelltwerden. Durch den Wegfall der Stahlwelle entfällt gleichzeitig ein zusätzlicherMontageschritt, da die Anzahl der Bauteile reduziert wird.
    [0004] Durchdie in den UnteransprüchenaufgeführtenMaßnahmenergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen derim Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Dadurch, dass das Schneckenradmit dem axialen Fortsatz nicht formschlüssig auf einer Stahlwelle gelagertist entsteht im Innern des axialen Fortsatzes auch nach dessen Montage einHohlraum, wodurch das Gesamtgewicht des Antriebs reduziert wird.Außerdemkann die Innenfläche desradialen Fortsatzes beliebig geformt sein, und deshalb kostengünstig demverwendeten Kunststoff-Spritzgussverfahren angepasst werden.
    [0005] Durchdie einteilige Fertigung des Schneckenrads mit dem axialen Fortsatzund der Außenverzahnungfür dasAbtriebsritzel, kann das Schneckenrad kostengünstig im Bereich des axialenFortsatzes in einer entsprechenden Ausformung des Gehäuses gelagertwerden. Hierzu bildet die Hohlwelle des axialen Fortsatzes eineentsprechende Oberfläche,deren Material fürdie Kombination mit dem Material der Gehäusebuchse optimiert werdenkann.
    [0006] Durchdie Ausbildung des axialen Fortsatzes als Hohlwelle, kann die Formgebungder Innenwand bezüglichderen Stabilitätund deren Herstellungsverfahren optimiert werden. Besonders günstig istdabei eine konische Verjüngungdes inneren Hohlraums, da hierbei die Kräfte bei verminderter Scherbelastungaufgenommen werden können.Eine solche Form ist mittels Spritzguss-Verfahren sehr kostengünstig herzustellen.
    [0007] Zuraxialen Fixierung des Abtriebsritzel ist am axialen Fortsatz andem dem Schneckenrad gegenüberliegendenEnde ein zylindrischer Endbereich angeformt, der eine Spannscheibeaufnimmt. Die Spannscheibe presst das Abtriebsritzel gegen eine Schulterdes axialen Fortsatzes und/oder des Gehäuses, so dass mit wenigen Bauteileneine zuverlässigeaxiale Lagerung des Abtriebsritzel geschaffen ist.
    [0008] Vorteilhafterweiseist der Endbereich des axialen Fortsatzes aus Kunststoff mit einerglatten radialen Oberflächeausgebildet, so dass sich das Klemmelement ohne Abstufung axialauf den Endbereich aufschieben lässt,um ein Axialspiel des Abtriebsritzes zu eliminieren. Wird für das Spannelementein hartes Material, beispielsweise Federstahl verwendet, greiftdieses in die weichere Oberfläche desEndbereichs ein, um sich axial gegenüber dem Abtriebsritzel abzustützen.
    [0009] Solldie Getriebe-Antriebseinheit beispielsweise für Notfälle auch von Hand antreibbarsein, kann auf der dem Endbereich gegenüberliegenden Seite des Schneckenradsformschlüssigein Einsatz eingepresst werden. Dieser Einsatz weist beispielsweiseeinen Innensechskant auf, der durch das Gehäuse frei zugänglich ist,um gegebenenfalls einen Sechskantschlüssel einzustecken. Ein solcherEinsatz kann kostengünstigmittels Guss- oderSinterverfahren hergestellt werden, kann aber optional auch weggelassenwerden, ohne dass dadurch konstruktive Änderungen am Schneckenrad oderGehäusenotwendig sind.
    [0010] VonVorteil ist es, wenn das Abtriebsritzel eine schräg verzahnte äußere Abtriebsverzahnung aufweist,die direkt beispielsweise in zwei parallel angeordnete Steigwendelneiner Schiebedach-Verstellvorrichtung einschiebbar ist. Dadurchentfallen weitere Getriebebauteile und die Steigwendeln können beispielsweisedirekt in entsprechenden Ausformungen im Gehäuse der Getriebe-Antriebseinheitgeführt werden.
    [0011] Umdas Drehmoment zuverlässigvon dem axialen Fortsatz aus Kunststoff auf das metallene Abtriebsritzelzu übertragen,weist die Kunststoff-Metallverzahnung eine spezielle Form auf, beider eine harmonische, spannungsfreie Momentübertragung zwischen der Außenverzahnungdes Schneckenrads und der Innenverzahnung des Abtriebsritzel gewährleistetist. Dabei kann die Profilverschiebung, die Zahnfuß- und Zahnkopfhöhe derartgewähltwerden, dass die Zähnedes weicheren Kunststoff-Materials breiter ausgebildet sind alsdie Zähnedes härteren Metallsdes Abtriebsritzels. Durch eine solche Ausformung der Evolventenverzahnungkönnenfür die erfindungsgemäße Materialkombinationgrößere Kräfte übertragenwerden, als bei einer Normalverzahnung.
    [0012] Inder Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einererfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit dargestelltund in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    [0013] Eszeigen 1 einen Längsschnittdurch eine erfindungsgemässeGetriebe-Antriebseinheit,
    [0014] 2 eineDraufsicht in Axialrichtung gemässII und
    [0015] 3 einenQuerschnitt gemässder Linie III-III der 1,
    [0016] 4 einenLängsschnitteiner weiteren Getriebe-Antriebseinheit und
    [0017] 5 einenQuerschnitt gemässder Linie V-V der 4.
    [0018] In 1 istein Längsschnittdurch eine Getriebe-Antriebseinheit 10 dargestellt, beider ein Schneckenzahnrad 12 drehbar in einem Gehäuse 14 gelagertist. Das Schneckenzahnrad 12 weist eine Schneckenradverzahnung 16 auf,die mit einer Schnecke 18 kämmt, die drehfest auf einerAnkerwelle 20 eines Elektromotors 22 angeordnetist. Das Schneckenzahnrad 12 ist als Kunststoff-Spritzgussteilausgebildet und weist in seiner Mitte einen zylinderförmigen,axialen Fortsatz 24 auf, der sich axial durch das Gehäuse 14 erstrecktund aus diesem herausragt. Der axiale Fortsatz 24 ist alsHohlwelle mit einer äußeren Oberfläche 26 ausgebildet,die als radiale Lagerflächedes Schneckenzahnrads 12 mit einer Lageraufnahme 28 desGehäuses 14 zusammenwirkt.Im Bereich des axialen Fortsatzes 24, der aus dem Gehäuse 14 ragt,ist eine radiale Außenverzahnung 30 angeformt,in die eine korrespondierende Innenverzahnung 32 einesAbtriebsritzels 34 greift. Hierzu ist das Abtriebsritzel 34 nachder Montage des Schneckenzahnrads 12 in das Gehäuse 14 axialauf die Außenverzahnung 30 aufschiebbarund wird mittels eines Klemmelements 36 axial gesichert. Hierzuweist der radiale Fortsatz 24 an dem der Schneckenradverzahnung 16 gegenüberliegenden Endeeine zylindrischen Endbereich 38 auf, auf den ein als Spannring 37 ausgebildetesKlemmelement 36 angeordnet ist. Das Klemmelement 36 weisteinen radialen äußeren Bereich 40 auf,der sich an einer Stirnseite 42 des Abtriebselements 34 abstützt. Mit einerInnenkante 44 greift das Klemmelement 36 in dieradiale Oberfläche 46 deszylindrischen Endbereichs 38, um das Abtriebsritzel 34 vibrationssicher gegeneinen axialen Bund 48 des Gehäuses 14 zu pressen.In einer alternativen Ausführungwird das Abtriebsritzel 34 direkt gegen einen Bund 49 desaxialen Fortsatzes 24 verspannt, wobei dann das Schneckenzahnrad 12 miteinem gewissen axialen Grundspiel im Gehäuse 14 gelagert ist.
    [0019] DieOberfläche 46 deszylindrischen Endbereichs 38 ist im Ausführungsbeispielglatt ausgebildet, so dass das Klemmelement 36 stufenlosauf den zylindrischen Endbereich 38 aufgeschoben werden kann.Da das Klemmeelement 36 aus einem härteren Material, beispielsweiseMetall gefertigt ist, als das Kunststoff-Material des Schneckenzahnrads 12, gräbt sichdie Innenkante 44 des Federelements 36 bei dessenMontage leicht in die Oberfläche 46 des Endbereichs 38 ein.Das Abtriebsritzel 34 weist eine Abtriebsverzahnung 50 auf,die geeignet ist, direkt in Steigwendeln 52 einzugreifen,die in Ausformungen 54 im Gehäuse 14 gelagert sind.Da die Steigwendeln 52 bevorzugt eine spiralförmige Wendelverzahnungaufweisen, ist die Abtriebsverzahnung 50 bevorzugt alsSchrägverzahnung 51 ausgebildet.Zur Führungder Steigwendeln 52 weist das Gehäuse 14 die Ausformungen 54 auf,so dass das Abtriebsritzel 34 ohne weitere Getriebeelementedirekt in zwei gegenüberliegendeSteigwendeln 52 eingreifen kann. Die Steigwendeln 52 sindbeispielsweise als Teil einer Schiebedach-Verstellvorrichtung ausgebildet,so dass die Getriebe-Antriebseinheit 10 mittels Verbindungselementen 56,die in entsprechenden Aufnahmen 58 des Gehäuses 14 aufgenommenwerden, an der Karosserie des Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.Der axiale Fortsatz 24 ist einstückig mit der Schneckenradverzahnung 16 undder Außenverzahnung 30 ausgebildet.Die Innenwand 60 des axialen Fortsatzes 24 istwie in 1 dargestellt, abgestuft, oder aber vorzugsweisemit fließenden Übergängen hinzum Endbereich 38 ausgebildet. Dabei bildet der Fortsatz 24 eineHohlwelle, die auch in fertig montiertem Zustand im Innern eineHohlraum 62 aufweist. Gegenüberliegend zu dem Endbereich 38 desFortsatzes 24 ist in das Schneckenzahnrad 12 in 1 einEinsatz 64 eingepresst, der einen Innensechskant 66 aufweist,in den ein Sechskantschlüssel durcheine Öffnung 68 desGehäuses 14 inden Innensechskant 66 einführbar ist.
    [0020] In 2 isteine Draufsicht in Richtung II auf den eingefügten Einsatz 64 dargestellt.Der Einsatz 64 ist beispielsweise als metallisches Sinter-Bauteil hergestellt,in dessen äußerer Stirnfläche 71 derInnenvielkant 66 ausgeformt ist. Der Einsatz 64 weist hierbeispielsweise zwei äußere radialeStege 70 auf, die in entsprechende Aussparungen 72 desSchneckenzahnrads 12 greifen. Durch die Bildung eines solchenFormschlusses 74 zwischen dem Einsatz 64 und demSchneckenzahnrad 12 kann bei einem sogenannten Notbetriebein Drehmoment von Hand aufgebracht werden und auf das Schneckenzahnrad 12 übertragenwerden. Um den Einsatz 64 axial innerhalb des Schneckenzahnrads 12 zufixieren sind am Einsatz 64 und/oder der Innenwand 60 radiale Verdickungen 76 angeformt,um den Einsatz 64 im Zahnrad 12 zu verspannen.
    [0021] In 3 istein Schnitt gemässder Linie III-III durch das auf den axialen Fortsatz 24 montierteAbtriebsritzel 34 dargestellt. Auf dem axialen Fortsatz 24 ausKunststoff ist einstückigdie Außenverzahnung 30 angeformt,deren Zähne 31 breiterausgebildet sind, als die Zähne 33 derInnenverzahnung 32. In die Außenverzahnung 30 istdas als metallenes Sinterbauteil ausgebildete Abtriebsritzel 34 mitder korrespondierenden Innenverzahnung 32 axial eingefügt. ZurDrehmomentübertragungvon dem Kunststoffbauteil 24 auf das metallene Abtriebsritzel 34 ist einespezielle Formgebung der Verzahnungen 30, 32 verwendet,die deutlich von einer Normalverzahnung abweicht, wie sie beispielsweisebei einer Metallwelle-Metallritzel-Verbindung standardmäßig verwendet wird.
    [0022] 4 zeigteine Variation der Antriebseinheit 10 nach 1 beider der axiale Fortsatz 24 zum Ende 38 hin konischverjüngt.Dabei weist der Fortsatz 24 einen fließenden Übergang 61 von einem größeren Durchmesserim Bereich der Lageraufnahme 28 hin zu einem kleinerenDurchmesser im Bereich der Außenverzahnung 30 auf.Die Innenwand 60 des als Hohlwelle ausgebildeten axialenFortsatzes 24 verjüngtsich dabei ebenfalls konisch, wodurch das Teil sehr günstig alsSpritzgussteil gefertigt ist. Die Außenverzahnung 30 isteinstückigmit dem Schneckenzahnrad 12 ausgebildet und nimmt das Abtriebsritzel 34 mitseiner Innenverzahnung 32 auf. Zum Axialspielausgleichwird das Abtriebsritzel 34 axial gegen den axialen Bund 48 desGehäuses 14 gepresstund mit dem Klemmelement 36 verspannt.
    [0023] In 5 istein Querschnitt durch die Antriebseinheit 10 gemäß V-V dargestellt,wobei die Außenverzahnung 30 unddie Innenverzahnung 32 breitere Zähne 31, 33 aufweisen,als bei einer Normalverzahnung. Die Evolventenverzahnungen 30, 32 weisendabei sehr harmonische Übergänge 35 zwischenden Zähnen 31, 33 auf,so dass ein spannungsarmer Zahneingriff mit hoher Zahnfestigkeit realisiertist. Dadurch lassen sich hohe Momente direkt von Schneckenzahnrad 12 ausKunststoff auf das Abtriebsritzel 34 aus Sintermaterial übertragen.
    [0024] Essei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibunggezeigten AusführungsbeispielevielfältigeKombinationsmöglichkeitender einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweisedie konkrete Ausgestaltung des Schneckenzahnrads 12, desaxialen Fortsatzes 24 des Einsatzes 64 und demGehäuse 14 variiertwerden, wobei erfindungswesentlich ist, dass das Antriebsmomentdirekt vom Schneckenzahnrad 12 auf das Abtriebsritzel 34 übertragenwird. Hierzu kann die Verzahnung 30, 32 zwischendem Kunststoff und Metall dem auftretenden Antriebsmomenten angepasstwerden. Die Getriebe-Antriebseinheit 10 eignet sich besondersfür denmotorischen Antrieb eines Schiebedachs im Kraftfahrzeug, kann aberauch fürbeliebige andere Verstellvorrichtungen verwendet werden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Getriebe-Antriebseinheit (10), insbesondere zumVerstellen von beweglichen Teilen im Kraftfahrzeug, mit einem voneiner Schnecke (18) angetriebenen Schneckenzahnrad (12),das einen zentralen axial Fortsatz (24) aufweist, und einemmetallenem Abtriebsritzel (34), das eine Innenverzahnung(32) aufweist und mit dem Schneckenzahnrad (12)wirkverbundenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der axialeFortsatz (24) eine mittels Kunststoff-Spritzgussverfahrenangeformte Außenverzahnung(30) aufweist, in die die Innenverzahnung (32)des Abtriebsritzels (34) direkt eingreift.
    [2] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (24) inmontiertem Zustand im Inneren einen Hohlraum (62) aufweist,und insbesondere nicht auf einer Metallwelle angeordnet ist.
    [3] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder Ansprüche1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (24)als Hohlwelle einteilig mit dem Schneckenrad (12) ausgebildetist, und eine äußere radialeOberfläche(26) aufweist, mit der der axiale Fortsatz (24)drehbar in einem Gehäuse(14) aus Kunststoff gelagert ist.
    [4] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (24) einezylindermantelförmigeInnenwand (60) aufweist, die sich konisch verjüngt.
    [5] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Fortsatz (24) axialneben der Außenverzahnung(30) einen zylindrischen Endbereich (38) zur Aufnahmeeines Klemmelements (36, 37) aufweist, mittelsdessen das Abtriebsritzel (34) axial gegen eine Schulter(48, 49) des Gehäuses (14) und/oderdes axialen Fortsatzes (24) gespannt ist.
    [6] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (38) eine glatteKunststoffoberfläche(46) aufweist, auf die das Klemmelement (36, 37)bei der Montage stufenlos aufschiebbar ist, bevor sich das insbesonderemetallene Klemmelement (36, 37) in der Oberfläche (46)des Endbereichs (38) festkrallt.
    [7] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass in das Schneckenzahnrad (12)ein Einsatz (64) mit einem Innenvielkant (66)axial einfügbarist, wobei der Einsatz (64) mit dem Schneckenzahnrad (12)einen Formschluss (74) zur Drehmomentübertragung bildet.
    [8] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsritzel (34) eineschrägverzahnteAbtriebsverzahnung (50, 51) aufweist, die in mindestenseine Steigwendel (52) – insbesondereeiner Schiebedach-Verstellvorrichtung – eingreifbar ist.
    [9] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) Ausformungen(54) aufweist, in denen die mindestens eine Steigwendel(52) zum Eingriff in die Abtriebsverzahnung (50, 51)geführtist.
    [10] Getriebe-Antriebseinheit (10) nach einemder vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (30)des axialen Fortsatzes (24) mit der Innenverzahnung (32)des Abtriebsritzels (34) eine Kunststoff-Metall-Sonderverzahnungaufweist, bei der insbesondere die Zähne (31) der Außenverzahnung(30) breiter ausgebildet sind, als die Zähne (33)der Innenverzahnung (32).
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-05-19| 8110| Request for examination paragraph 44|
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    2021-01-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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