Getriebe-Antriebseinheit

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Getriebeantriebseinheit ist aus der DE 10 2005 012 938 A1 bekannt. Bei der bekannten, als Fensterheberantrieb ausgebildeten Getriebe- Antriebseinheit ist in einem als Bremselement dienenden Abschnitt einer Hohlwelle eine Schlingfeder angeordnet. Ein derartiges Bremselement wird auch als Bremstrommel bezeichnet. Um eine derartige Bremstrommel herzustellen ist es aus dem Stand der Technik bekannt, dass diese entweder als Drehteil, als Tiefziehteil oder als Rollierteil ausgebildet ist. All diese Verfahren haben jedoch spezifische Nachteile. So ist beispielsweise bei der Herstellung als Drehteil eine relativ kostenaufwendige Fertigung erforderlich. Bei der Ausbildung als Tiefziehteil oder Rollierteil ist es demgegenüber relativ schwierig, die erforderlichen Toleranzen einzuhalten, so dass die letztgenannten Herstellverfahren oftmals einer mechanischen Überarbeitung der Reibfläche benötigen, was die Herstellkosten zusätzlich erhöht.

Offenbarung der Erfindung

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass deren Bremselement kostengünstig bei gleichzeitig hoher Genauigkeit herstellbar ist. Diese Aufgabe wird bei einer Ge- triebe-Antriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt hierbei die Idee zugrunde, das Bremselement aus mehreren, miteinander verbundenen Blechelementen auszubilden. Derartige Blechelemente haben den Vorteil, dass sie relativ kostengünstig bei hoher Genauigkeit herstellbar sind, so dass ein aus den Blechelementen zusammengesetztes Bremselement insgesamt gesehen ebenfalls relativ kostengünstig hergestellt werden kann und gleichzeitig die erforderlichen Toleranzen bzw. Genauigkeiten aufweist. Darüber hinaus ermöglicht die modulare Bauweise den Vorteil, die Größe des Bremselements mit relativ geringem Aufwand zu verändern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es hierbei vorgesehen, dass das Bremselement hülsenförmig ausgebildet ist, dass die Blechelemente ringförmig ausgebildet sind und, dass die Blechelemente in Längsrichtung des Bremselements betrachtet übereinander gestapelt sind. Dies hat den Vorteil, dass z.B. Befestigungselemente für das Bremselement sich auf einfache Art und Weise dadurch realisieren lassen, dass an einzelnen Blechringen die erforderlichen Befestigungselemente mit angeformt sind. Darüber hinaus bietet eine derartige Ausbildung den Vorteil, dass sich die Höhe des Bremselementes auf besonders einfache Art und Weise der jeweiligen Baugröße der Getriebe- Antriebseinheit anpassen lässt, indem das Bremselement aus mehr oder weniger Blechringen zusammengesetzt wird.

Alternativ hierzu ist es in einer anderen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Bremselement hülsenförmig ausgebildet ist und, dass die Blechelemente als gekrümmte Hülsensegmente ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Bremselement insgesamt gesehen aus relativ wenigen Bauteilen zusammengesetzt ist, was Vorteile bezüglich der Verbindung der einzelnen Bauteile sowie der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere der Reibfläche, mit sich bringt. Bei letztgenannter Ausführungsform der Erfindung kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Blechelemente formschlüssig miteinander verbunden sind. Dadurch wird eine relativ kostengünstige Montage ermöglicht, die außerdem z.B. Verzüge in Folge einer Verschweißung der einzelnen Blechelemente verhindert.

Besonders kostengünstig lassen sich die einzelnen Blechelemente herstellen, wenn diese als Stanzblechteile ausgebildet sind.

Zur Verbindung der einzelnen Blechelemente kann es außerdem vorteilhaft sein, diese mittels wenigstens einer Schweißnaht miteinander zu verbinden. Die Schweißnaht bildet eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Blechelementen aus, die eine sehr hohe Festigkeit ermöglicht.

Besonders vorteilhaft hierbei ist es, wenn die Schweißnaht an einer der Reibfläche gegenüberliegenden Seite der Blechelemente angeordnet ist. Dadurch ist es insbesondere nicht erforderlich, die Reibfläche mechanisch zusätzlich zu bearbeiten, was die Herstellkosten herabsetzt.

Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch denkbar, die einzelnen Blechelemente durch wenigstens ein separates Verbindungselement kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Eine derartige kraftschlüssige Verbindung, welche z.B. mit Hilfe eines oder mehrerer Verbindungsstifte ausgebildet sein kann, schafft hierbei entweder eine innige Verbindung zwischen den einzelnen Blechelementen, oder sie dient lediglich der Fixierung der Blechelemente, damit diese beispielsweise beim Verschweißen in ihrer richtigen Position liegen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Reibfläche insbesondere mechanisch überarbeitet ist, um eine geforderte Oberflächenbeschaffenheit oder Maßhaltigkeit der Reibfläche zu erzielen. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau mittels Blechelementen ist hierbei jedoch der Aufwand der mechanischen Überarbeitung relativ gering, so dass dieser Verarbeitungsschritt relativ kostengünstig durchgeführt werden kann.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Getriebe-Antriebseinheit ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebe- Antriebseinheit,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die montierte Getriebe-Antriebseinheit gemäß der Fig. 1 ,

Fig. 3 eine aus mehreren übereinander gestapelten Blechringen bestehende Bremstrommel in perspektivischer Ansicht,

Fig. 4 eine aus mehreren bogenförmigen Blechsegmenten zusammengesetzte Bremstrommel, bei der die Blechsegmente durch Formschluss miteinander verbunden sind in perspektivischer Ansicht und

Fig. 5 eine gegenüber der Fig. 4 modifizierte Bremstrommel, bei der die einzelnen Blechsegmente durch Schweißverbindungen miteinander verbunden sind, ebenfalls in perspektivischer Ansicht.

In den Figuren sind gleiche Bauteile oder Bauteile mit gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Getriebe-Antriebseinheit 10 für einen Versteilantrieb in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Hierbei wird das Ausführungsbeispiel anhand eines Fensterheberantriebs beschrieben. Es liegt jedoch ausdrücklich im Rahmen der Erfindung, dass eine derartige Getriebe-Antriebseinheit 10 für beliebige Hilfs- und Komfortaggregate in einem Kraftfahrzeug, z. B. für Schiebedachantriebe, Sitzversteller, Scheibenwischer, Getriebe- und Kupplungssteller, elektrische Lenkungen, Stellantriebe oder sonstige Anwendungen denkbar ist. Auch ist die Art des verwendeten elektrischen Antriebsmotors unabhängig von der nachfolgenden Beschreibung und dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.

Die Getriebe-Antriebseinheit 10 umfasst ein als schräg verzahntes Abtriebszahnrad aus Kunststoff ausgebildetes Getriebeelement, welches im Folgenden als Stirnrad 1 1 bezeichnet wird. Das Stirnrad 1 1 wird von einem nicht gezeigten Elektromotor, wie in der DE 10 2005 012 938 A1 gezeigt, angetrieben. Hierzu weist der Elektromotor eine Antriebswelle 12 mit einem ebenfalls schräg verzahnten Zahnrad 13 auf, das mit der Außenverzahnung des Stirnrades 1 1 kämmt. Das Stirnrad 1 1 ist in einem aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäu- se 15 der Getriebe-Antriebseinheit 10 aufgenommen.

Das Getriebegehäuse 15 umfasst ein topfformiges Grundteil 16 und einen an der Oberseite des Grundteils 16 angeordneten Gehäusedeckel 17. Der Gehäusedeckel 17 ist ringförmig ausgebildet und mit dem Grundteil 16 insbesondere durch Formschluss verrastbar. An dem Getriebegehäuse 15 ist einstückig ein Lagerzapfen 18 angeformt, dessen eines Ende 19 aus dem Gehäusedeckel 17 herausragt. Auf dem Lagerzapfen 18 ist ein Abtriebselement 20 drehbar gelagert. Das Abtriebselement 20 ist mittels eines Wellenspannrings 21 axial auf dem Lagerzapfen 18 gesichert.

Das Abtriebselement 20 weist auf der dem Gehäusedeckel 17 abgewandten Seite eine Verzahnung 23 auf, über die das Antriebsdrehmoment des Elektromotors auf eine nicht näher dargestellte Mechanik oder Kinematik eines Fensterhebers übertragbar ist, wodurch als bewegliches Teil eine Fensterscheibe verstellt wird. Ferner weist das Abtriebselement 20 zwei sich parallel und mit Abstand zum Lagerzapfen 18 erstreckende Mitnehmer 25, 26 auf, die in das Innere des Getriebegehäuses 15 hineinragen. Hierzu sind in der scheibenförmigen Oberseite 27 des Stirnrads 1 1 zwei Ausnehmungen 28, 29 ausgebildet (Fig. 1 ). Das Stirnrad 1 1 ist mit seinem Zahnkranz 31 in dem Getriebegehäuse 15 axial positioniert bzw. gelagert. Hierzu liegt beispielhaft und daher nicht einschränkend die Unterseite 32 des Zahnkranzes 31 auf einem ringförmig ausgebildeten Bodenbereich 33 des Grundteils 16 des Getriebegehäuses 15 auf. Die Oberseite 36 des Zahnkranzes 31 ist wiederum in Wirkverbindung mit dem Gehäusedeckel 17 angeordnet.

Teilweise innerhalb des Zahnkranzes 31 und auf der dem Gehäusedeckel 17 abgewandten Seite ist eine aus Metall bestehende Bremstrommel 34 im Getriebegehäuse 15 angeordnet. Die im Wesentlichen hülsenförmig oder topfförmig aus- gebildete Bremstrommel 34 liegt dabei mit ihrem unterhalb des Stirnrads 1 1 befindlichen Teil ihrer Außenwand 35 an einer zylindrisch ausgebildeten Wand 37 des Grundteils 16 an. Die Wand 37 im Grundteil 16 weist ferner mehrere Aussparungen 38 auf, in die Befestigungslaschen 39 der Bremstrommel 34 formschlüssig eingreifen. Über an der Unterseite des Grundteils 16 ausgebildete Durchgangsbohrungen lassen sich die Befestigungslaschen 39 der Bremstrommel 34 mittels Befestigungsschrauben 41 fixieren.

Innerhalb der Bremstrommel 34 ist ein als Schlingfeder 42 ausgebildetes Sperrelement angeordnet, die als Lastdrehmomentsperre wirkt. Die Schlingfeder 42 weist zwei Enden 43, 44 auf, die radial nach innen ragen und mit den Mitneh- mern 25, 26 des Abtriebselements 20 zusammenwirken. Die Schlingfeder 42 nimmt nahezu die gesamte Höhe der Wand 35 der Bremstrommel 34 ein und ist radial mit nur geringem Abstand zur Innenseite der Wand 35 angeordnet, so dass die Wand 35 an ihrer Innenseite als Lagerung für die Schlingfeder 42 dient. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Wand 35 der Bremstrommel 34 nicht nur der Aufnahme bzw. Lagerung der Schlingfeder 42, sondern auch zur radialen Lagerung des Stirnrads 1 1 dient. Hierzu ist es vorgesehen, dass an der umlaufenden Innenseite 45 des Zahnkranzes 31 des Stirnrades 1 1 mehrere, in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnete Lagerrippen 46 ausgebildet sind. Die Lagerrippen 46 wirken dabei mit dem oberhalb des Bodenbereichs 32 des Grundkörpers 16 befindlichen Bereich der Wand 35 der Bremstrommel 34 zusammen, indem die Lagerrippen 46 an der Außenseite der Wand 35 anliegen bzw. mit minimalem Spiel zu dieser beabstandet sind. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Lagerrippen 46 sind vorzugsweise einstückig an der Innenseite 45 angeformt, was bei einem als Spritzgussteil ausgebildeten Stirnrad 1 1 kostengünstig realisierbar ist. In den Bereichen, in denen sich keine Lagerrippen 46 befinden, sind zwischen dem Stirnrad 1 1 und der Bremstrommel 34 ringförmige Spalte 47 ausgebildet.

Beim Betrieb der Getriebe-Antriebseinheit 10 wird ein vom Elektromotor über die Antriebswelle 12 eingeleitetes Drehmoment wie bereits beschrieben über das Stirnrad 1 1 und die Mitnehmer 25, 26 auf das Abtriebselement 20 übertragen. Wird nun über das Abtriebselement 20 ein Moment in die Getriebe- Antriebseinheit 10 eingeleitet, so bewirken die mit den Mitnehmern 25, 26 in

Wirkverbindung angeordneten Enden 43, 44 der Schlingfeder 42, dass die Schlingfeder 42 in ihrem Durchmesser aufgeweitet wird und an der Innenfläche der Wand 35 der Bremstrommel 34 anliegt. Hierdurch wird die Bewegung der Mitnehmer 25, 26 gestoppt, welche über die Ausnehmungen 28, 29 ihrerseits mit dem Stirnrad 1 1 verbunden sind.

Erfindungswesentlich ist die nachfolgend näher im Detail erläuterte Ausbildung bzw. Gestaltung der Bremstrommel 34, 34a und 34b, wie diese anhand der Fig. 3 bis 5 nachfolgend näher erläutert wird:

In der Fig. 3 ist hierbei eine erste Ausführungsform der Bremstrommel 34 dargestellt, bei der diese aus einer Vielzahl von in Längsrichtung der Bremstrommel 34 betrachtet übereinander gestapelten, jeweils ringförmigen Blechsegmenten 48, 49 ausgebildet ist. Hierbei sind die Blechsegmente 48 und 49 jeweils als Stanzteile gefertigt. Die Blechsegmente 48 weisen hierbei zusätzlich einstückig angeformte Befestigungslaschen 50 auf, während die Blechsegmente 49 an ihrem Außenumfang rund ausgebildet sind. Ferner erkennt man an der als Reibfläche 51 für die Schlingfeder 46 wirkende Innenfläche der Bremstrommel 34 mehrere in Längsrichtung ausgebildete bzw. angeordnete Schmiernuten 52. Die Schmiernuten 52 sind entweder bereits bei der Stanzgeometrie der Blechsegmente 48 und 49 berücksichtigt, oder nachträglich durch eine entsprechende mechanische Bearbeitung in die Bremstrommel 34 eingebracht.

Die Verbindung zwischen den einzelnen Blechsegmenten 48 und 49 kann auf vielfältige Art und Weise erfolgen, wobei in dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Blechsegmente 48 und 49 zum einen zueinander in Längsrichtung der Bremstrommel 34 fluchtende Durchbrüche 53 aufweisen, in denen stiftförmige Verbindungselemente 54 eingepresst sind. Hierbei ist es denkbar, dass die Verbindungselemente 54 alleine die Verbindung zwischen den Blechsegmenten 48 und 49 bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass an der Außenwand 55 der Bremstrommel 34 bzw. den Blechsegmenten 48 und 49 in Längsrichtung der Bremstrommel 34 verlaufende Schweißnähte 56 ausgebildet sind. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Schweißnähte 56 in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, um einen Verzug der Blechsegmente 48 und 49 aufgrund von ungleichförmigem Wärmeeintrag zu verhindern. In der Fig. 4 ist eine modifizierte Bremstrommel 34a dargestellt. Die Bremstrommel 34a besteht ebenfalls aus mehreren Blechsegmenten 57, 58 wobei die Blechsegmente 57 und 58 jedoch als gekrümmte Hülsensegmente ausgebildet sind. Diese werden dadurch hergestellt, dass diese aus einem entsprechenden Blechzuschnitt zunächst ausgestanzt und anschließend rolliert, d.h. mit der entsprechenden Krümmung versehen werden. Bei den Blechsegmenten 57 sind hierbei zusätzlich Befestigungslaschen 59 angeformt, welche durch einen entsprechenden Umformprozess bei der Herstellung der Blechsegmente 57 gebildet werden. Die Blechsegmente 57 und 58 sind durch eine formschlüssige Verbin- dung miteinander verbunden. Hierbei sind in den einen Blechsegmenten 58 Ausnehmungen 60 ausgebildet, die mit entsprechenden, schwalbenschwanzähnlichen Fortsätzen 61 in den Blechsegmenten 58 zusammenwirken.

Bei der in der Fig. 5 gegenüber der Fig. 4 nochmals modifizierten Bremstrommel 34b ist die Verbindung zwischen den Blechsegmenten 57b und 58b jeweils durch eine entsprechende, in Längsrichtung verlaufende Schweißnaht 62 ausgebildet.

Zur Erzielung einer benötigten Maßhaltigkeit oder einer benötigten Oberflächenbeschaffenheit der Reibflächen 51 an den Bremstrommeln 34, 34a und 34b kann es erforderlich sein, die Reibflächen 51 mechanisch zu überarbeiten. Dies kann beispielsweise durch Überdrehen oder durch Polieren erfolgen. Insbesondere im Zusammenhang mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Getriebe- Antriebseinheit 10, bei der die Bremstrommel 34 bzw. deren Außenseite gleichzeitig als Lagerelement für das Stirnrad 1 1 dient, kann es auch erforderlich sein, die Außenwand 55 der Bremstrommel 34, 34a oder 34b entsprechend zu bearbeiten.

Ergänzend wird erwähnt, dass die beschriebene Getriebe-Antriebseinheit 10 in vielfältiger Art und Weise modifiziert werden kann. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, dass die Getriebe-Antriebseinheit 10 eine Schlingfeder 42 aufweist.

Erfindungswesentlich ist lediglich der Aufbau bzw. die Ausbildung einer Reibfläche 51 aufweisenden Bremstrommel 34, 34a bzw. 34b mittels Blechsegmenten.