DE102005031538A1

DE102005031538A1 - Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit Quetschverbindung

Info

Publication number: DE102005031538A1
Application number: DE102005031538A
Authority: DE
Inventors: Burckhard Becker; Kornel Zalavari
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Johnson Controls Metals and Mechanisms GmbH and Co KG
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-07-06
Publication date: 2006-07-13
Also published as: US20060207369A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugsitz und ein Verfahren zur Herstellung der Verstellvorrichtung (10). Die Verstellvorrichtung (10) weist eine Antriebswelle (16), die einen Ritzelabschnitt (20) und einen Verbindungsabschnitt (22) aufweist, eine Scheibe mit einer vorzugsweise zentralen Öffnung (18) und einem Schneidring (12) auf, wobei DOLLAR A - sich die Antriebswelle (16) durch die zentrale Öffnung (18) erstreckt und drehfest mit dieser verbunden ist, DOLLAR A - die Scheibe mit ihrer dem Ritzelabschnitt (20) zugewandten Seite formschlüssig an einem Anlageelement (28) anliegt, DOLLAR A - eine sich um eine Mittelachse (X-X) der Antriebswelle (16) erstreckende Nut (34) zumindest bereichsweise auf der dem Anlageelement (28) gegenüberliegenden Seite der Scheibe in die Außenfläche der Antriebswelle (16) eingebracht ist, DOLLAR A - der Schneidring (12) als Quetschbefestigung derart in der Nut (34) angeordnet ist, dass die Scheibe in Längsrichtung der Antriebswelle (16) spielfrei zwischen dem Anlageelement (28) und dem Schneidring (14) gehalten ist (Fig. 3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz, mit einer Antriebswelle, die einen Ritzelabschnitt und einen Verbindungsabschnitt aufweist und sich durch eine vorzugsweise zentrale Öffnung einer Scheibe erstreckt.
Derartige Verstelleinrichtungen für Kraftfahrzeugsitze sind allgemein bekannt und werden vielfältig eingesetzt.

Verstellvorrichtungen ermöglichen das Einstellen und Halten eines Kraftfahrzeugsitzes in unterschiedlichen Positionen. Wenn die Verstellvorrichtung beispielsweise einer Höhenverstellung des Sitzbereiches dient, ist sie verantwortlich für die Höhenposition des Sitzbereiches gegenüber einer Bodenfläche des Fahrzeuges. In diesem Fall hält die Verstellvorrichtung beispielsweise zwei Verstellarme in der vom Benutzer eingestellten Winkelposition. Dient die Verstellvorrichtung der Längsverstellung, kann nur der Sitzbereich oder auch der gesamte Sitz in Längsrichtung des Fahrzeuges verschoben werden. Auch werden Verstellvorrichtungen für die Neigungsverstellung der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes eingesetzt.

Die Verstellung erfolgt dabei in der Regel über ein angetriebenes Ritzel, das in eine Zahnstange, einen Zahnbogen oder ein Zahnrad greift. Der Antrieb des Rit zels kann manuell, also von Hand oder durch einen Elektromotor erfolgen. Letzterer weist beispielsweise Umdrehungen von etwa 3000 Umdrehungen/Minute auf. Insofern ist für eine genaue und langsame Verstellung eine starke Untersetzung notwendig, weswegen ein Getriebe üblicherweise zwischen dem Elektromotor und der Übertragungseinheit, die die Drehbewegung auf den Fahrzeugsitz überträgt, angeordnet. Eine aus dem Getriebe herausragende Antriebswelle weist an ihrem freien Ende das Ritzel auf, das beispielsweise in eine Zahnstange des Fahrzeugsitzes eingreift, um diesen in Längsrichtung zu verschieben.

Die Antriebswelle ist innerhalb des Getriebes mit einer Scheibe, vorzugsweise einer Zahnscheibe, drehfest verbunden. Dabei erstreckt sich die Antriebswelle mit einem Verbindungsabschnitt durch eine zentrale Öffnung der Scheibe hindurch. Typischerweise sind die beiden Bauteile über eine Schweißverbindung miteinander verbunden. Diese Scheißverbindung hat unter anderem den Nachteil, dass deren Erstellung verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt. Weiterhin kann es zu Abweichungen bezüglich der Zentrizität der Antriebswelle gegenüber der Zahnscheibe kommen. Dies wird dadurch verursacht, dass beispielsweise bei einer Punktschweißung nicht gewährleistet ist, dass die Zahnscheibe exakt konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet ist, während die erste Schweißung erfolgt. Eine Korrektur ist anschließend nicht mehr möglich. Verhindert werden kann dieses Problem lediglich dadurch, dass die Toleranz zwischen den Innendurchmesser und dem Außendurchmesser der Antriebswelle derart gering ist, dass ein Abweichen der Konzentrizität kaum möglich ist. Dies wiederum stellt aber erhebliche Anforderungen an die Herstellung der Bauteile. Eine Schweißverbindung ist unabhängig davon nicht nur zeit- sondern auch kostenintensiv.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz zu schafften, die schnell und einfach herzustellen ist. Die Herstellung soll dabei mit möglichst geringen Kosten verbunden sein, wobei die Qualität der Verbindung möglichst hoch sein soll. Insbesondere soll eine Antriebswelle der Verstellvorrichtung mit einer Scheibe, insbesondere einer Zahnscheibe, exakt konzentrisch verbunden sein. Auch ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verstellvorrichtung vorzuschlagen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Verstellvorrichtung gelöst, bei der

– sich die Antriebswelle durch die vorzugsweise zentrale Öffnung erstreckt und drehfest mit dieser verbunden ist,
– die Scheibe mit ihrer dem Ritzelabschnitt zugewandten Seite formschlüssig an einem Anlageelement anliegt,
– eine sich um eine Mittelachse der Antriebswelle erstreckende Nut zumindest bereichsweise auf der dem Anlageelement gegenüberliegenden Seite der Scheibe in die Außenfläche der Antriebswelle eingebracht ist,
– der Schneidring als Quetschbefestigung derart in der Nut angeordnet ist, dass die Scheibe in Längsrichtung der Antriebswelle spielfrei zwischen dem Anlageelement und dem Schneidring gehalten ist.

Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 8 gelöst.

Es wird also die Verbindung zwischen der Scheibe und der Antriebswelle nicht mehr über ein Schweißverfahren oder über ein ähnlich aufwendiges Verfahren bewerkstelligt, sondern die Bauteile werden sozusagen gegeneinander vernietet. Die Scheibe, befindet sich im Anschlag mit einem Anlageelement der Antriebswelle, dass auf Seiten des Ritzels angeordnet ist. Der Schneidring drückt also die Zahnscheibe gegen dieses Anlageelement, sodass die Zahnscheibe in Längsrichtung der Antriebwelle spielfrei gehalten ist.

Als Scheibe sind insbesondere Zahnscheiben, Riemenscheiben, Ritzel oder ähnliches einsetzbar, im Folgenden wird beispielhaft der Begriff Zahnscheibe verwendet. Die Öffnung der Scheibe ist vorzugsweise zentral angeordnet, sie kann aber auch exzentrisch positioniert sein.

Das Anlageelement kann durch das Ritzel selbst gebildet sein, dies bedeutet, dass die Zahnscheibe unmittelbar am Ritzel bzw. an den Zähnen des Ritzels anliegt. Das Ritzel kann auf die Antriebswelle aufgebracht sein oder es kann integraler Bestandteil der Antriebswelle sein, also aus dieser herausgearbeitet sein.

Alternativ ist es auch möglich, eine zum Ritzel bzw. zu den Ritzelzähnen beabstandete Erhebung vorzusehen, die als Anlageelement wirkt.

Die Verbindung wird dadurch hergestellt, dass die Zahnscheibe zunächst auf die Antriebswelle aufgeschoben wird, bis sie das Anlageelement oder die Zähne des Ritzels erreicht und dort zur Anlage kommt. Eine Nut ist auf der dem Ritzel gegenüberliegenden Seite der Zahnscheibe angeordnet, in die der Schneidring hineingepresst werden soll. Zunächst aber wird der Schneidring ebenfalls auf die Antriebswelle aufgeschoben, sodass er mit der Zahnscheibe auf der dem Ritzel gegenüberliegenden Seite in Anlage kommt. Anschließend wird mit einem rohrförmigen Werkzeug, das etwa den gleichen Durchmesser wie der Schneidring aufweist eine Kraft auf den Schneidring aufgebracht, die in Längsrichtung der Antriebswelle in Richtung des Ritzels bzw. des Anlageelements wirkt. Die Kraft ist derart groß, dass sich der Schneidring plastisch verformt und in die Nut hineingedrückt wird. Dabei wird zum einen die Nut mit Material des Schneidrings aufgefüllt, zum anderen wird Material des Schneidrings direkt gegen die Zahnscheibe gedrückt, sodass diese fest zwischen dem Anlageelement und dem nun verformten Schneidring gehalten ist. Die Herstellung ist also schnell und mit einem einfachen Werkzeug durchzuführen. Weiterhin hat dieses Verfahren den Vorteil, dass die Verbindung im gleichen Moment auf dem gesamten Umfang erfolgt, sodass eine gleichmäßige Verbindung stets gewährleistet wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante erstreckt sich die Nut in Längsrichtung der Antriebswelle vergleichsweise in den Bereich der Öffnung der aufgesetzten Zahnscheibe hinein. Dadurch wird bewirkt, dass der Schneidring auch zwischen die Antriebswelle und die Zahnscheibe gepresst wird, was zu einer radialen Spielfreiheit führt. Diese erfindungsgemäße Anordnung der Nut bewirkt weiterhin, dass durch die gleichzeitig im Bereich des gesamten Umfangs wirkende Kraft eine Konzentrizität sicher erreicht wird.

Der Schneidring kann aus allen geeigneten Materialen bestehen, bevorzugt sind Metalle und Kunststoffe. Wesentlich ist dabei lediglich, dass das Material des Schneidrings dazu geeignet ist, sich plastisch dauerhaft zu verformen ohne das es dabei zu Einbußen hinsichtlich der Qualität des Materials kommt. Wesentlich ist, dass das Material des Schneidrings weicher als das Material der Scheibe oder des Anschlagelementes ist. Automatenstahl oder gehärtetes Material kommt deswegen nicht in Frage, geeignet ist beispielsweise St 37 Stahl oder auch Messing. Die Materialfestigkeit des Schneidringes soll geringer als die Streckgrenze des Materials der Scheibe sein. Der Schneidring weist vorzugsweise eine Härte von etwa 20 bis 80 Brinell, vorzugsweise von etwa 40 Brinell, die Scheibe und die Antriebswelle weisen dagegen eine Härte von etwa 100 Brinell auf.

Die sich in den Bereich der Öffnung der Zahnscheibe hineinstreckende Nut kann erfindungsgemäß dadurch weiter verbessert werden, dass deren dem Ritzel zugewandte Nutwand ausgehend von einem Nutboden zunächst lotrecht zu diesen verläuft und sich dann anschließend schräg in Richtung des Ritzels zum Rand erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass das in die Nut hineingepresste Material des Schneidringes automatisch in Richtung der Zahnscheibe getrieben wird, sodass diese, aufgrund der über den gesamten Umfang radial wirkenden Kraft optimal konzentrisch zur Mittelachse der Antriebswelle ausgerichtet wird.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsvariante ist die Antriebswelle in einen Ritzelabschnitt und einen Verbindungsabschnitt unterteilt. Der Verbindungsabschnitt ist derjenige Abschnitt, der sich bereichsweise durch die Zahnscheibe hindurcherstreckt und dessen freies Ende beispielsweise innerhalb des Getriebes mit Getriebeelementen oder mit einem von Hand zu betätigenden Zahnrad verbindbar ist.

Erfindungsgemäß kann dieser Verbindungsabschnitt weiterhin in einen freien Abschnitt und in einen Halteabschnitt unterteilt sein, wobei der Halteabschnitt derjenige Abschnitt ist, auf den die Zahnscheibe aufgesetzt wird. In Längsrichtung der Antriebswelle entspricht seine Länge in etwa der Breite bzw. der Tiefe der Öffnung der Zahnscheibe. Der Halteabschnitt kann den gleichen Durchmesser wie der freie Abschnitt aufweisen, er kann aber auch einen Durchmesser aufweisen, der größer als der Durchmesser des freien Abschnitts ist. Ein größerer Durchmesser ist vorteilhaft, weil das Material des Schneidringes die Nut dann leichter auffüllen kann. Dies ist dadurch begründet, dass der Schneidring in erster Linie durch das rohrförmige Werkzeug in Richtung des Ritzels, also gegen die Durchmesservergrößerung des Halteabschnitts, getrieben wird, und erst in zwei ter Linie in andere Richtungen beispielsweise nach unten oder oben ausweicht.

Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung bzw. die darin enthaltenen miteinander verbundenen Komponenten eignen sich in einem Einsatz in sämtlichen Verstellvorrichtungen für Kraftfahrzeugssitze. Die Verstellvorrichtung kann also für eine Längs-, Höhen- und Neigungsverstellung geeignet sein.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren dargestellten Komponenten sind dabei nur beispielhaft zu verstehen, sie dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen:
1: eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung in Explosivdarstellung,
2: die Verstellvorrichtung aus 1 in zusammengesetztem Zustand,
3: die Verstellvorrichtung aus 2 im Schnitt,
4: eine schematische Ausschnittsvergrößerung eines Nutbereichs vor dem Einpressen eines Schneidrings,
5: die Ausschnittsvergrößerung aus 4 mit eingepresstem Schneidring.
Wie insbesondere aus den 1 bis 3 deutlich wird, weist eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung 10 für einen nicht dargestellten Kraftfahrzeugsitz einen Schneidring 12, eine Scheibe, vorzugsweise eine Zahnscheibe 14 und eine Antriebswelle 16 auf. Die Scheibe ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zahnscheibe 14 ausgeführt, sie kann aber auch durch jede andere beliebige Art einer kraftübertragenen Scheibe gebildet sein.
Wie insbesondere aus 2 deutlich wird, erstreckt sich die Antriebswelle 16 im zusammengesetzten Zustand der Verstellvorrichtung 10 durch eine zentrale Öffnung 18 der Zahnscheibe 14 hindurch. Die Zahnscheibe 14 und die Antriebs welle 16 sind konzentrisch zu einer gemeinsamen Mittelachse X-X angeordnet, die durch den Mittelpunkt der Öffnung 18 und in Längrichtung der Antriebswelle 16 verläuft (vgl. insbesondere 3). Die Zahnscheibe 14 ist drehfest, im vorliegenden Fall aufgrund von Formschluss in Drehrichtung um die Mittelachse X-X auf der Antriebswelle 16 gehalten.
Die Antriebswelle 16 ist im Wesentlichen in einen Ritzelabschnitt 20 und einen Verbindungsabschnitt 22 unterteilt. Der Ritzelabschnitt 20 weist ein Ritzel 24 auf, das auf den Ritzelabschnitt 20 aufgesetzt sein kann, das aber auch integraler Bestandteil der Antriebswelle 16 sein kann. Das Ritzel 24 weist Zähne 26 auf.
Die Zahnscheibe 14 liegt im zusammengesetzten Zustand an zumindest einem Anlageelement 28 an. Dieses kann durch eine Erhebung, vorzugsweise eine sich umfänglich um die Antriebswelle 16 erstreckenden Erhebung gebildet sein, möglich ist aber auch die in den Figuren gezeigte erfindungsgemäße Ausführung, bei der die Zähne 26 des Ritzels 24 als Anlageelemente 28 dienen. Der Schneidring 12 sichert die Zahnscheibe 14 gegen die Zähne 26.
3 verdeutlicht, dass der Verbindungsabschnitt 22 weiterhin in einen freien Abschnitt 30 und einen Halteabschnitt 32 unterteilt sein kann. Der freie Abschnitt 30 erstreckt sich in ein nicht dargestelltes Getriebe hinein oder ist mit einer von Hand zu betätigenden Verstelleinrichtung verbindbar. Allgemein dient der Verbindungsabschnitt 22 zur Verbindung mit einem motorischen Antrieb bzw. mit einem Getriebe oder einem von Hand zu verstellenden Betätigungsmittel. Wie 3 ebenfalls verdeutlicht, weist der Halteabschnitt 32 in Längsrichtung der Mittelachse X-X etwa die gleiche Breite wie die Zahnscheibe 14 auf.
Die 3 bis 5 verdeutlichen eine besonders vorteilhafte Ausführungsvariante einer in die Außenfläche des Verbindungsabschnittes 22 eingebrachten Nut 34, in die der Schneidring 12 mit Hilfe eines nicht dargestellten rohrförmigen Werkzeugs zur Sicherung der Zahnscheibe 14 gegen das oder die Anlageelemente 28 hineingepresst wird. Diese erstreckt sich im beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel vollumfänglich um die Mittelachse X-X herum und im Querschnitt entlang der Mittelachse X-X vorzugsweise bis in den Bereich der Öffnung 18 der Zahnscheibe 14 hinein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel geht also der Halteabschnitt 32 im Bereich der Öffnung 18 in die Nut 34 über. Der 32 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel einen größeren Durchmesser als der freie Abschnitt 30 auf.
Die Nut 34 weist einen Nutboden 36 auf, der durch Nutwände 38 begrenzt wird. Die Nutwände 38 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel lotrecht zum Nutboden 36 ausgerichtet. Die auf Seiten des Anlageelementes 28 bzw. dem Ritzel 24 angeordnete Nutwand 38 weist eine Abschrägung 40 auf, die, ausgehend von der Nut 34, in Richtung des Anlageelementes 28 ansteigend verläuft und in den Außenumfang der Antriebswelle 16 übergeht. Wie insbesondere die 4 und 5 verdeutlichen, wird durch diese besondere Nutform erreicht, dass der Schneidring 12 durch plastische Verformung zum einen die Zahnscheibe 14 durch einen an der Zahnscheibe 14 anliegenden Überstand 42 in Längsrichtung sichert, zum anderen durch die durch die Abschrägung 40 begünstigte Verformung in radialer Richtung gegen eine Innenwand 44 der Öffnung 18 drückt und dadurch eine exakte Konzentrizität bewirkt, was zusätzlich eine Spielfreiheit in radialer Richtung garantiert. Das nicht dargestellte Werkzeug drückt den Schneidring 12 in der gezeigten Ausführungsform gegen die Nutwand 38, die den Übergang vom freien Abschnitt 30 zum Halteabschnitt 32 bildet.
Die beschriebene Verstellvorrichtung 10 eignet sich insbesondere für motorisch angetriebene Verstellvorrichtungen für Kraftfahrzeugsitze.

Claims

Verstellvorrichtung (10) für einen Kraftfahrzeugsitz, mit einer Antriebswelle (16) die einen Ritzelabschnitt (20) und einen Verbindungsabschnitt (22) aufweist, einer Scheibe mit einer vorzugsweise zentralen Öffnung (18) und einem Schneidring (12), wobei – sich die Antriebswelle (16) durch die zentrale Öffnung (18) erstreckt und drehfest mit dieser verbunden ist, – die Scheibe mit ihrer dem Ritzelabschnitt (20) zugewandten Seite formschlüssig an einem Anlageelement (28) anliegt, – eine sich um eine Mittelachse (X-X) der Antriebswelle (16) erstreckende Nut (34) zumindest bereichsweise auf der dem Anlageelement (28) gegenüberliegenden Seite der Scheibe in die Außenfläche der Antriebswelle (16) eingebracht ist, – der Schneidring (12) als Quetschbefestigung derart in der Nut (34) angeordnet ist, dass die Scheibe in Längsrichtung der Antriebswelle (16) spielfrei zwischen dem Anlageelement (28) und dem Schneidring (14) gehalten ist.
Verstellvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut (34) im Querschnitt entlang der Mittelachse (X-X) der Antriebswelle (16) in den Bereich der Öffnung (18) der Scheibe hinein erstreckt, so dass der in die Nut (34) eingepresste Schneidring (12) an einer Innenwand der Öffnung (18) anliegt und eine Kraft in radialer Richtung ausübt.
Verstellvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (34) einen Nutboden (36) und Nutwände (38) aufweist, wobei die auf Seiten des Anlageelementes (28) angeordnete Nutwand (38) eine Abschrägung (40) aufweist, die ausgehend von der Nut (34) in Richtung des Anlageelementes (28) ansteigend verläuft und in den Außenumfang der Antriebswelle (16) übergeht.
Verstellvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (22) in einen freien Abschnitt (30) und einen Halteabschnitt (32) unterteilt ist, wobei die Scheibe im Bereich des Halteabschnitts (32) angeordnet ist, dieser einen größeren Durchmesser als der freie Abschnitt (30) aufweist.
Verstellvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageelement (28) durch Zähne (26) eines auf dem Ritzelabschnitt angeordneten Ritzels (24) gebildet ist.
Verstellvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (16) motorisch angetrieben ist.
Verstellvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe als Zahnscheibe (14) ausgeführt ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verstelleinrichtung gemäß der Ansprüchen 1 bis 7, mit den Verfahrensschritten – Einführen der Antriebswelle (16) in eine vorzugsweise zentrale Öffnung der Scheibe bis zur formschlüssigen Anlage eines Anlageelementes (28) der Antriebswelle (16) an der Scheibe, – Positionieren eines Schneidringes (12) im Bereich einer sich um eine Mittelachse (X-X) der Antriebswelle (16) erstreckende, in die Außenfläche der Antriebswelle (16) eingebracht Nut (34), die zumindest bereichsweise auf der dem Anlageelement (28) gegenüberliegenden Seite der Scheibe angeordnet ist, – Hineindrücken des Schneidrings (12) unter plastischer Verformung des Schneidrings (12) in die Nut (34), so dass ein Überstand (42) des plastisch verformten Schneidrings (12) gegen die Scheibe drückt und diese spielfrei zwischen dem Anlageelement (28) und dem Schneidring (14) gehalten ist.