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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Antriebswelle einer Antriebsbaugruppe für die motorische
Verstellung eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 sowie eine Antriebsbaugruppe für die motorische
Verstellung eines Verstellelements eines Kraftfahrzeugs gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 7.
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Die
obige Antriebsbaugruppe ist auf alle möglichen Verstellelemente
in einem Kraftfahrzeug anwendbar. Vorliegend steht die motorische
Verstellung von Fenstern eines Kraftfahrzeugs im Vordergrund. Dies
ist nicht beschränkend zu verstehen. Nur beispielhaft sei
die motorische Verstellung von Außenspiegeln, Fahrzeugsitzen,
Fahrzeugschlössern, Fahrzeugtüren, Fahrzeugklappen
oder dergleichen genannt.
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Die
bekannte Antriebsbaugruppe (
DE 20 2004 015 271 U1 ), von der die Erfindung
ausgeht, zeigt den üblichen strukturellen Aufbau. Die Antriebsbaugruppe
ist mit einem Gehäuse ausgestattet, in dem ein Antriebsmotor
mit Antriebswelle sowie ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Getriebe
angeordnet ist. Bei dem Antriebsmotor handelt es sich um einen Gleichstrommotor,
der die Komponenten Ankerpaket, Kommutator und Bürstenhalter
aufweist. Das Getriebe ist als Schneckenradgetriebe ausgestaltet,
wobei die Schnecke der Antriebswelle des Antriebsmotors und das
Schneckenrad dem Abtrieb der Antriebsbaugruppe zugeordnet ist.
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Von
besonderer Bedeutung ist vorliegend die Herstellung der Antriebswelle,
die nicht nur die Schnecke des Schneckengetriebes, sondern auch einen
Magnetring, der einem Drehzahlsensor zugeordnet ist sowie den Kommutator
und das Ankerpaket des Antriebsmotors aufnimmt.
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Es
ist bekannt, die Schnecke des Schneckengetriebes durch Rollieren
oder Fräsen in einen im Wesentlichen zylindrischen, metallischen
Antriebswellenrohling einzubringen. Hierfür wird regelmäßig
der gesamte Antriebswellenrohling mindestens im Durchmesser der
Schnecke ausgelegt, selbst wenn die Antriebswelle im übrigen,
beispielsweise im Bereich des Ankerpakets, später in einem
geringeren Durchmesser vorgesehen ist. Entsprechend müssen die übrigen
Abschnitte des Antriebswellenrohlings vor oder nach dem Einbringen
der Schneckenausformung abgedreht werden. Dieses Verfahren ist fertigungstechnisch
aufwendig.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Verfahren zur Herstellung
der in Rede stehenden Antriebswelle fertigungstechnisch zu optimieren.
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Das
obige Problem wir bei einem Verfahren gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich
ist die Erkenntnis, dass die Geometrie der Antriebswelle auf fertigungstechnisch
einfache Weise durch Umformen des Antriebswellenrohlings realisiert
werden kann. Die Anwendung trennender Verfahren wie Drehen oder
Fräsen ist nicht erforderlich.
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Im
Einzelnen wird der im Wesentlichen zylindrische, metallische Antriebswellenrohling
bei der Herstellung derart umgeformt, dass er mindestens zwei Abschnitte
unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Im einfachsten Fall bedeutet
dies lediglich ein Verjüngen eines Abschnitts der Antriebswelle.
Bei entsprechender Auslegung lassen sich jedoch in einem solchen
Umformschritt ohne die Notwendigkeit des Umspannens des Werkstücks
nahezu beliebige Werkstückgeometrien realisieren.
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Auch
wenn eine Vorbearbeitung des Antriebswellenrohlings vorzugsweise
nicht vorgesehen ist, soll eine solche Vorbearbeitung hier nicht
ausgeschlossen werden. Mit ”im wesentlichen zylindrischer Antriebswellenrohling” ist
daher vorliegend gemeint, dass der Antriebswellenrohling vor dem
Umformschritt grundsätzlich vorbearbeitet sein kann und dann
von einer idealen zylindrischen Formgebung abweicht. Denkbar ist
hier die Vorbearbeitung durch Schleifen, Drehen, Fräsen,
o. dgl..
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Bei
der besonders bevorzugten Variante gemäß Anspruch
3 ist es vorgesehen, dass die Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers
durch Fließpressen realisiert werden.
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Das
Fließpressen kann sowohl bei Raumtemperatur (Kaltfließpressen)
als auch nach vorheriger Erwärmung des Antriebswellenrohlings
(Halbwarm-/Warmfließ pressen) durchgeführt werden.
Vorliegend steht das Kaltfließpressen im Vordergrund.
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Die
besonderen Vorteile des Kaltfließpressens bestehen in einer
optimalen Werkstoffausnutzung und damit geringen Materialkosten,
in der hohen, reproduzierbaren Maßgenauigkeit und Oberflächengüte
und in der Festigkeitssteigerung infolge Kaltverfestigung.
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Der
letztgenannte Aspekt der Festigkeitssteigerung führt in
vorteilhafter Weise dazu, dass für den Antriebswellenrohling
durch die Anwendung des Kaltfließpressens ein vergleichsweise
weicher Stahl eingesetzt werden kann. Dies führt selbstredend
zu einer entsprechenden Kostenreduzierung.
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Im
Zuge des obigen Umformschritts kann aber nicht nur die Realisierung
von Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers realisiert werden,
vielmehr können wie oben angesprochen in einem weiten Bereich
beliebige Geometrien der Antriebswelle umgesetzt werden. Bei der
besonders bevorzugten Variante gemäß Anspruch
4 wird im Zuge des obigen Umformschritts auch eine Ausformung zur
Verdrehsicherung in die Oberfläche des Antriebswellenrohlings
eingebracht.
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Mit
der Anwendung eines Umformverfahrens, insbesondere des Kaltfließpressens,
können mehrere Geometrien in einem einzigen Pressvorgang
in den Antriebswellenrohling eingebracht werden. Damit lässt
sich Fertigungszeit einsparen. Dies ist Gegenstand von Anspruch
5.
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Nach
einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung
zukommt, wird das obige Problem bei einer Antriebsbaugruppe gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 7 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von
Anspruch 7 gelöst.
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Wesentlich
ist, dass die Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers einer Antriebswelle
der Antriebsbaugruppe durch Umformen realisiert sind. Auf die das
vorschlagsgemäße Verfahren betreffenden Ausführungen
darf in vollem Umfange verwiesen werden, soweit sie geeignet sind,
die Antriebsbaugruppe zu beschreiben.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Die einzige
Figur zeigt in ganz schematischer Darstellung eine vorschlagsgemäße
Antriebsbaugruppe, deren Antriebswelle nach dem vorschlagsgemäßen
Verfahren hergestellt worden ist.
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Im
Vordergrund steht vorliegend wie oben erläutert das Verfahren
zur Herstellung einer Antriebswelle 1 der Antriebsbaugruppe 2.
Die Antriebsbaugruppe 2 dient der motorischen Verstellung
eines Verstellelements 3, bei dem es sich vorzugsweise
um das Fenster oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs handelt. Vorteilhaft
anwendbar ist die Antriebsbaugruppe 2 aber auch für
die motorische Verstellung von Außenspiegeln, Fahrzeugsitzen,
Fahrzeugschlössern, Fahrzeugtüren, Fahrzeugklappen
oder dergleichen.
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Es
lässt sich der Zeichnung entnehmen, dass die Antriebsbaugruppe 2 im
montierten Zustand in einem Gehäuse 4 einen Antriebsmotor 5,
die Antriebswelle 1 und ein dem Antriebsmotor 5 nachgeschaltetes
Getriebe 7 aufweist. Der Antriebsmotor 5 ist zumindest
zum Teil in einem als Poltopf ausgestalteten Abschnitt 6 des
Gehäuses 4 angeordnet.
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Hier
und vorzugsweise ist die Antriebswelle 1 dem Antriebsmotor 5 zugeordnet.
Dies ist allerdings nicht zwingend vorgesehen.
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Das
Getriebe
7 ist vorzugsweise als Schneckengetriebe ausgestaltet.
Hinsichtlich des strukturellen Aufbaus, insbesondere hinsichtlich
des Aufbaus des Antriebsstrangs der Antriebsbaugruppe, darf auf
das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2004 015 271 U1 verwiesen werden, das
auf die Anmelderin zurückgeht und das hiermit insoweit
zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.
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Bei
der Herstellung der Antriebswelle 1 der Antriebsbaugruppe 2 wird
vorschlagsgemäß ein im Wesentlichen zylindrischer,
metallischer Antriebswellenrohling in einem Umformschritt derart
umgeformt, dass er mindestens zwei Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers aufweist.
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Vorzugsweise
ist es vorgesehen, dass im Zuge des Umformschritts mindestens ein
Presswerkzeug entlang der Längsachse der Antriebswelle 1 auf die
eingespannte Antriebswelle 1 zugestellt wird. Denkbar ist
aber auch, dass umgekehrt die Antriebswelle 1 auf ein Presswerkzeug
zugestellt wird. Bei dem mindestens einen Presswerkzeug handelt
es sich insbesondere um eine Pressbüchse.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung sollen die Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers durch Kaltumformen realisiert werden.
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Es
wurde weiter oben angesprochen, dass fertigungstechnisch besonders
vorteilhaft die Realisierung der Abschnitte 8–12 unterschiedlichen Durchmessers
durch Fließpressen, insbesondere durch Kaltfließpressen,
ist.
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Eine
Reduzierung des für die Herstellung der Antriebswelle 1 benötigten
Zeitaufwands lässt sich dadurch erreichen, dass im Zuge
des obigen Umformschritts auch eine Ausformung 13, 14 zur
Verdrehsicherung, insbesondere einer Rändelung oder dergleichen,
in die Oberfläche des Antriebswellenrohlings eingebracht
wird. Solche Ausformungen 13, 14 lassen sich den
Schnittansichten A-A und B-B der Zeichnung entnehmen, die weiter
unten im Detail erläutert wird.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es so, dass im Zuge des
obigen Umformschritts die Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers und/oder die Ausformung 13, 14 zur
Verdrehsicherung in einem einzigen Pressvorgang in den Antriebswellenrohling
eingebracht werden. Denkbar ist beispielsweise, dass zwei Presswerkzeuge
von beiden Enden der Antriebswelle 1 aus aufeinander zugestellt
werden. Im Zuge dieser Zustellbewegung werden sowohl die Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers als auch die Ausformungen 13, 14 zur
Verdrehsicherung in die Antriebswelle 1 eingebracht. Am
Ende dieses Pressvorgangs „treffen” sich die beiden
Presswerkzeuge beispielsweise im Bereich des Abschnitts 10 der
Antriebswelle 1.
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Insbesondere
nach Abschluss des oben erläuterten Umformschritts wird
eine Zahnradausformung, hier und vorzugsweise eine Schneckenausformung 15,
in den Antriebswellenrohling eingebracht. Denkbar ist aber auch,
dass hier eine Stirnradausformung vorgesehen ist. Hier und vorzugsweise
ist es ferner so, dass die Zahnradausformung, hier die Schneckenausformung 15,
durch Rollieren in den Antriebswellenrohling eingebracht wird. Denkbar
ist aber auch, dass die Zahnradausformung gefräst oder geschliffen
wird. Die Einbringung der Zahnradausformung kann grundsätzlich
auch vor dem obigen Umformschritt erfolgen.
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Nach
einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung
zukommt, wird die oben erläuterte Antriebsbaugruppe 2 als
solche beansprucht.
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Wesentlich
ist auch nach dieser weiteren Lehre, dass die Antriebswelle 1 der
Antriebsbaugruppe 2 Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers aufweist und dass die Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers durch Umformen realisiert sind.
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Zu
dem vorschlagsgemäßen Verfahren wurde bereits
erläutert, dass die Abschnitte 8–12 unterschiedlichen
Durchmessers vorzugsweise durch Kaltumformen realisiert sind. Weiter
vorzugsweise handelt es sich bei dem für die Antriebswelle 1 der vorschlagsgemäßen
Antriebsbaugruppe 2 verwendeten Verfahren um das Fließpressen,
insbesondere um das Kaltfließpressen. Auch die hiermit
verbundenen Vorteile lassen sich den Erläuterungen zu dem vorschlagsgemäßen
Verfahren entnehmen.
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Die
Abschnitte 8–12 unterschiedlichen Durchmessers
der Antriebswelle 1 übernehmen unterschiedliche
Funktionen.
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Abschnitt 8 ist
dem Ankerpaket 16 des Antriebsmotors 5 zugeordnet.
Das Ankerpaket 16 ist auf den Abschnitt 8 der
Antriebswelle 1 aufgeklebt, aufgeschweißt oder
dergleichen.
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Abschnitt 8 der
Antriebswelle 1 nimmt ferner den Kommutator 17 des
Antriebsmotors 5 auf. Zur verdrehsicheren Aufnahme des
Ankerpakets 16 und des Kommutators 17 ist Abschnitt 8 der
Antriebswelle 1 mit den oben angesprochenen Ausformungen 13, 14 ausgestattet.
Diese Ausformungen 13, 14 lassen sich den Schnittansichten
A-A und B-B der Zeichnung entnehmen. Vorzugsweise sind die Ausformungen 13, 14 Bestandteil
einer umlaufenden Rändelung, von der jeweils nur ein Zahn
dargestellt ist. Es wurde schon als vorteilhaft herausgestellt,
dass die Ausformungen 13, 14 zur Verdrehsicherung,
hier die Rändelung, durch Umformen realisiert ist. Dies
führt zu den angesprochenen Kostenvorteilen.
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Abschnitt 9 dient
der Aufnahme eines Magnetrads 18, das einem nicht dargestellten
Drehzahlsensor zugeordnet ist. Abschnitt 10 dient ebenso wie
der äußere Endbereich von Abschnitt 8 und
Abschnitt 12 der Lagerung der Antriebswelle 1.
Abschnitt 11 dient der Aufnahme der Schneckenausformung 15.
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Die
Antriebswelle 1 der vorschlagsgemäßen Antriebsbaugruppe 2 weist
besondere Materialeigenschaften auf, da sie im Wege des Umformens
hergestellt worden ist. Für den Fall der Anwendung des Kaltfließpressens
ergibt sich die oben angesprochene Festigkeitssteigerung infolge
von Kaltverfestigung. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die zu
erwartenden Fertigungskosten, da für die Antriebswelle 1, wie
auch schon angesprochen, vergleichsweise weiche Stahlwerkstoffe
gewählt werden können. Ferner ist mit der Steigerung
der Festigkeit auch eine Steigerung der Lebensdauer der Antriebsbaugruppe
insgesamt verbunden.
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Grundsätzlich
kann es vorteilhaft sein, die Antriebswelle 1 der vorschlagsgemäßen
Antriebsbaugruppe 2 mehrstückig auszugestalten.
Ein Beispiel hierfür besteht in der gegebenenfalls bestehenden
Forderung, dass die Schneckenausformung 15 aus einem ganz
bestimmten Kunststoffmaterial mit entsprechenden Reibeigenschaften
ausgestaltet sein soll.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Antriebswelle 1 der
vorschlagsgemäßen Antriebsbaugruppe 2 aber
einstückig ausgestaltet. Die Schneckenausformung 15 ist
dann vorzugsweise durch Rollieren, Fräsen oder Schleifen
realisiert. Dabei entfallen in vorteilhafter Weise alle bei einer mehrstückigen
Ausgestaltung ggf. erforderlichen Kupplungen, insbesondere Gewinde
o. dgl.. Eine solche einstückige Antriebswelle 1 ist
auch im Hinblick auf einen geringen Montageaufwand vorteilhaft.
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Bei
allen oben erläuterten Varianten des vorschlagsgemäßen
Verfahrens und der vorschlagsgemäßen Antriebsbaugruppe
kann es vorgesehen sein, dass dem Umformen eine weitere Bearbeitung,
insbesondere eine Schleif- oder Fräsbearbeitung, folgt oder
vorausgeht. Vorzugsweise ist es allerdings so, dass auf eine solche
weitere Bearbeitung verzichtet wird, um den fertigungstechnischen
Aufwand gering zu halten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004015271
U1 [0003, 0023]