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GEBIET DER ERFINDUNG
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Vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor, der auch als Antriebsvorrichtung bekannt ist, und insbesondere ein Getriebe für einen Aktor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Verfügbare Aktoren wie beispielsweise Antriebsvorrichtungen für Fensterhebersysteme von Fahrzeugen haben in der üblichen Weise einen Motor und ein Getriebe. Das Getriebe hat normalerweise einen Getriebemechanismus in Form einer Schnecke und eines Schneckenrads. Um eine feststehende Welle des Getriebes ist ein Antriebsrad drehbar befestigt. Eine Ausgangswelle des Motors kämmt mit dem Getriebemechanismus. Nach dem Anschalten treibt der Motor den Getriebemechanismus an, so dass dieser sich um die feststehende Welle dreht, um wiederum eine Last anzutreiben. Zur Sicherstellung einer stabilen Verbindung zwischen dem Getriebemechanismus und der Last ist die feststehende Welle normalerweise eine Metallwelle mit hoher Festigkeit, damit sich die Welle unter der Last nicht verformt oder biegt, wodurch die Stabilität der Verbindung beeinträchtigt werden würde. Die Materialkosten der Metallwelle sind jedoch hoch. Nach der anfänglichen Formung muss die Metallwelle weiter maschinell bearbeitet werden, um eine ausreichend glatte Oberfläche zu schaffen, so dass die Reibung mit dem Getriebemechanismus verringert wird. Die Verwendung einer Metallwelle erhöht somit die Gesamtkosten des Getriebes.
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ÜBERSICHT
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Es wird daher ein Aktorgetriebe gewünscht, das preiswert ist und eine stabile Ausgangsleistung liefert.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktorgetriebe angegeben, umfassend: ein unteres Gehäuse mit einer Stützwelle, wobei die Stützwelle hohl ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht; ein Zahnrad, das in dem unteren Gehäuse aufgenommen ist und durch die Stützwelle für eine Drehung relativ zu dem unteren Gehäuse gestützt ist; eine Abdeckung, die an einem Ende des unteren Gehäuses angeordnet ist; und eine Kernwelle, die in die Stützwelle eingesetzt ist, wobei die Kernwelle aus einem Metallmaterial besteht.
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Vorzugsweise sind die Stützwelle und das untere Gehäuse durch ein Spritzgussverfahren einstückig ausgebildet.
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Vorzugsweise ist in der Stützwelle eine zentrale Öffnung gebildet, und die Kernwelle bildet in der zentralen Öffnung der Stützwelle eine Presspassung.
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Vorzugsweise ist die zentrale Öffnung eine Blindöffnung, deren eines Ende geschlossen und deren anderes Ende offen ist.
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Vorzugsweise bilden zumindest ein Bereich einer Außenfläche der Kernwelle und eine Innenwandfläche der zentralen Öffnung zwischen sich einen Spalt.
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Vorzugsweise ist die zentrale Öffnung ein Rundloch, und zumindest ein Bereich der Außenfläche der Kernwelle ist mit Rändeln versehen.
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Alternativ wird der Spalt zwischen der Kernwelle und der zentralen Öffnung durch eine Entlüftungsnut gebildet, die sich axial entlang der Innenwandfläche der zentralen Öffnung erstreckt.
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Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis einer Breite einer Öffnung der Lüftungsnut in der zentralen Öffnung und eines Durchmessers der zentralen Öffnung 0,1 bis 0,5.
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Vorzugsweise ist die Kernwelle aus Stahl gefertigt.
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Vorzugsweise beträgt ein Verhältnis eines Durchmessers der Kernwelle zu einem Durchmesser der Stützwelle 0,1 bis 0,75.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Aktor angegeben, umfassend: einen Motor; und ein Getriebe, das mit dem Motor verbunden ist, wobei das Getriebe umfasst: ein unteres Gehäuse mit einer Stützwelle, wobei die Stützwelle hohl ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht; ein Zahnrad, das in dem unteren Gehäuse aufgenommen ist und an der Stützwelle für eine Drehung relativ zu dem unteren Gehäuse gestützt ist; eine Abdeckung, die an einem Ende des unteren Gehäuses angeordnet ist; und eine Kernwelle, die in die Stützwelle eingesetzt ist und die aus einem Metallmaterial besteht.
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Im Vergleich zum Stand der Technik besteht die Stützwelle des erfindungsgemäßen Getriebes aus Kunststoff, der preiswert und leicht formbar ist. Außerdem ist die Kernwelle aus Metallmaterial in die Stützwelle eingesetzt, wodurch die Festigkeit der gesamten Welle sichergestellt und die Stabilität der Verbindung beibehalten wird, während die Kosten effektiv gesenkt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Zeichnungsfigur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie erscheinen, grundsätzlich identisch gekennzeichnet. Die Dimensionen von Komponenten und Merkmalen in den gezeigten Figuren sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Die Figuren sind nachstehend aufgelistet.
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1 ist eine perspektive Ansicht eines montierten Aktors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Schnittansicht des Aktors von 1 entlang einer Ebene II-II.
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3 ist eine ebene Schnittansicht des Aktors von 1;
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4 ist eine zum Teil auseinandergezogene Darstellung des Aktors von 1;
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5 zeigt eine Kernwelle des Aktors von 4;
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6 zeigt ein unteres Gehäuse eines Getriebes eines Aktors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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7 ist eine Ansicht des Gehäuses von 6 von unten;
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8 ist eine zum Teil vergrößerte Ansicht eines eingerahmten Bereichs VIII von 7;
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9 ist eine Schnittansicht des Gehäuses von 7.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird auf die 1 bis 5 Bezug genommen. Eine Antriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen Motor 10 und ein Getriebe 12, das mit dem Motor 10 verbunden ist. Das Getriebe 12 hat ein Außengehäuse 14 und einen Getriebemechanismus, der in dem Außengehäuse 14 drehbar aufgenommen ist. Der Getriebemechanismus kann ein Zahnrad-Getriebemechanismus, ein Schneckenrad-Getriebemechanismus, ein Riemenrad-Getriebemechanismus, ein Planetenrad-Getriebemechanismus oder dergleichen sein. Vorliegend hat der Getriebemechanismus eine Schnecke 15 und ein Schneckenrad 16. Der Motor 10 hat eine Drehwelle 18 für die Abgabe eines Drehmoments. Die Schnecke 15 ist an der Drehwelle 18 befestigt. Die Drehwelle 18 erstreckt sich zusammen mit der Schnecke 15 in das Außengehäuse 14 hinein und befindet sich im Eingriff mit dem Schneckenrad 16.
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Das Außengehäuse 14 hat ein unteres Gehäuse 20 und eine mit dem unteren Gehäuse 20 verbundene Abdeckung 22. Das untere Gehäuse 20 ist zylindrisch und hat ein offenes Ende. Aus der Sicht, die in 2 dargestellt ist, ist ein oberes Ende des unteren Gehäuses 20 offen, und die Endabdeckung 22 verschließt das offene Ende des unteren Gehäuses 20. Das untere Gehäuse 20 hat eine Bodenwand 21 und eine Seitenwand 23, die sich von einer Peripherie der Bodenwand 21 zur Endabdeckung 22 erstreckt. Eine Mitte der Bodenwand 21 ist axial in Richtung auf die Endabdeckung 22 hochgezogen, um eine Stützwelle 24 zu bilden. Das Schneckenrad 16 ist um die Stützwelle 24 befestigt, so dass dieses sich unter dem Antrieb durch die Schnecke 15 relativ zur Stützwelle 24 drehen kann. In dieser Ausführungsform erstreckt sich ein oberes Ende der Stützwelle 24 durch die Endabdeckung 22 aus dem Außengehäuse 14 heraus. Vorzugsweise besteht die Stützwelle 24 aus Kunststoffmaterial und ist durch ein Spritzgussverfahren einstückig mit dem unteren Gehäuse 20 ausgebildet. Die Stützwelle 24 ist hohl und hat eine zentrale Öffnung 26, und in der zentralen Öffnung 26 ist eine Kernwelle 28 angeordnet. Vorzugsweise besteht die Kernwelle 28 aus einem Metallmaterial, beispielsweise aus einem Material mit einem hohen Härtegrad, z. B. Karbonstahl, dessen Härte weitaus größer ist als die der Stützwelle 24 aus Kunststoff. Die Kernwelle 28 ist in die Stützwelle 24 eingesetzt, um die Festigkeit der Stützwelle 24 zu verbessern und somit die Drehung des Schneckenrads 16 wirksam zu stützen.
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In dieser Ausführungsform ist die zentrale Öffnung 26 eine Blindöffnung mit einem offenen unteren Ende und einem geschlossenen oberen Ende. Die Kernwelle 28 ist zylindrisch und langgestreckt. Sie ist über die Bodenöffnung der zentralen Öffnung 26 eingesetzt. Vorzugsweise kann ein Durchmesser der Kernwelle 28 im Wesentlichen der gleiche sein wie ein Öffnungsdurchmesser der zentralen Öffnung 26 oder geringfügig größer als dieser. Da die Stützwelle 24 aus Kunststoff besteht, verformt diese sich beim Einsetzen in die Kernwelle 28 bis zu einem gewissen Grad. Nach dem Einsetzen der Kernwelle 28 bilden die Kernwelle und die Stützwelle 24 zwischen sich eine Presspassung und sind auf diese Weise aneinander befestigt. Da die Kernwelle 28 aus Metall besteht, bilden die Kernwelle 28 und die Stützwelle 24 zusammen eine Welle 30 mit hoher Festigkeit, die einer Belastung durch das Schneckenrad verformungsfrei standhalten kann. Vorzugsweise reicht ein Verhältnis eines Durchmessers der Kernwelle 28 zu einem Durchmesser der Stützwelle 24 von 0,1 bis 0,75.
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Es wird auf 5 Bezug genommen. In dieser Ausführungsform ist eine Außenfläche eines Endes der Kernwelle 28 mit Rändeln 29 versehen. In dieser Ausführungsform sind die Rändel 29 geprägte Rippen, die in einer Umfangsrichtung an voneinander beabstandeten Stellen angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen können die Rändel 29 spiralförmig sein oder andere Muster aufweisen. Beim Einpressen der Kernwelle 28 in die zentrale Öffnung 26 werden in einigen Bereichen zwischen der Kernwelle 28 und einer Innenwandfläche der zentralen Öffnung 26 wegen der an der Kernwelle 28 gebildeten Rändel 29 Zwischenräume gebildet. Diese Zwischenräume können verhindern, dass die Kernwelle 28 aufgrund der Luft, die am oberen Ende der Kernwelle 28 eingeschlossen ist, nicht in eine vorgegeben Position eingepresst wird.
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Da die Kunststoff-Stützwelle 24 mit dem unteren Gehäuse 20 einstückig ausgebildet ist, kann die Stützwelle 24 nach dem Formen eine glatte Außenfläche bereitstellen, um das Schneckenrad 26 drehbar zu stützen, ohne dass hierfür eine weitere mechanische Bearbeitung notwendig ist. Außerdem ist die Metallkernwelle 28 in die Stützwelle 24 eingesetzt, wodurch die Festigkeit der Stützwelle 24 effektiv vergrößert werden kann und eine Verformung der Stützwelle unter der Last des Drehmoments, das auf das Schneckenrad 26 ausgeübt wird, wirksam verhindert wird. Die Bildung der gesamten Stützwellenkonstruktion wird erfindungsgemäß vereinfacht, ist bequemer und schneller im Vergleich zu der üblichen Metallwelle. Außerdem ist das Material der Wellenstütze 24 Kunststoff, so dass die Materialkosten niedriger sind als die von Metall, wodurch sich die Kosten verringern lassen. Ferner ist die Metallkernwelle 28 in die Mitte der Stützwelle 24 eingesetzt, wodurch sichergestellt wird, dass die gesamte Stützwellenkonstruktion über eine größere Festigkeit verfügt und sich während der Drehung des Schneckenrads nicht verformt. Die Stabilität des Getriebes oder die Verbindung mit der Last werden dadurch ebenfalls sichergestellt, und auch Geräusche werden verringert.
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Die 6 bis 9 zeigen ein unteres Gehäuse 50 eines Getriebes einer Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Kernwelle 58 dieser Ausführungsform hat eine glatte Außenfläche. Das heißt, die Rändel der ersten Ausführungsform wurden von der Kernwelle 58 entfernt. Um zu verhindern, dass beim Einsetzen der Kernwelle 58 in die Stützwelle 54 Luft an dem oberen Ende der zentralen Öffnung 56 eingeschlossen wird, ist gemäß vorliegender Ausführungsform eine Entlüftungsnut 57 in einer Umfangskante der zentralen Öffnung 56 definiert. Die Entlüftungsnut 57 steht in Verbindung mit der zentralen Öffnung 56 und erstreckt sich entlang einer Erstreckungsrichtung der zentralen Öffnung 56. Vorzugsweise sind die Länge der Entlüftungsnut 57 und die Länge der zentralen Öffnung 56 im Wesentlichen gleich. Ein Verhältnis einer Breite einer Öffnung der Entlüftungsnut an der Stelle, an der die zentrale Öffnung angeschlossen ist, und eines Durchmessers der zentralen Öffnung beträgt 0,1 bis 0,5. Die Entlüftungsnut 57 lässt sich bequem während des Spritzgießens des unteren Gehäuses 50 herstellen. Wegen der Entlüftungsnut 57 können die Rändel an der Kernwelle 58 entfallen, so dass auch der Rändelvorgang an der Kernwelle 58 entfällt. Die Kosten werden dadurch weiter gesenkt, und der Herstellungsprozess wird vereinfacht.
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Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element oder Merkmal vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente oder Merkmale vorhanden sind.
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Bestimmte Merkmale der Erfindung wurden der Klarheit halber im Zusammenhang mit getrennten Ausführungsformen beschrieben. Diese können jedoch auch in einer Ausführungsform kombiniert sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale der Erfindung, die der Kürze halber im Zusammenhang mit nur einer Ausführungsform beschrieben wurden, ebenso in getrennten Ausführungsformen oder in geeigneten Unterkombinationen vorgesehen sein.
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Wenngleich vorliegende Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass innerhalb des Schutzrahmens der Erfindung, der durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, verschiedene Modifikationen möglich sind.
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Um die Entlüftungsnut zu ersetzen, kann beispielsweise eine nicht genormte zylindrische Öffnung gebildet sein, z. B. eine viereckige Öffnung oder eine sechseckige Öffnung, oder die zentrale Öffnung ist in der axialen Richtung der Stützwelle leicht verjüngt.