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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Verstellgetriebes für eine Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Verfahren dient zur Montage eines Verstellgetriebes, das ein Getriebegehäuse mit zwei Gehäusehälften und zwei an den Gehäusehälften anzuordnenden Lagerplatten aufweist und zur Einstellung eines Verstellteils in einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Sitzteils eines Fahrzeugsitzes Verwendung findet. Zwischen den Lagerplatten ist zur Montage des Verstellgetriebes axial im Wesentlichen senkrecht zu den Lagerplatten eine Spindelmutter und zwischen den Gehäusehälften axial im Wesentlichen senkrecht zu den Gehäusehälften eine Antriebsschnecke anzuordnen, wobei die Antriebsschnecke in montiertem Zustand zum Antreiben der Verstelleinrichtung mit der Spindelmutter in Eingriff steht und die Antriebsschnecke und die Spindelmutter von dem durch die Gehäusehälften und die Lagerplatten gebildeten Getriebegehäuse eingefasst sind. Zur Montage werden die Spindelmutter zwischen den Lagerplatten und die Antriebsschnecke zwischen den Gehäusehälften angeordnet und die Gehäusehälften und die Lagerplatten zur Herstellung des Getriebegehäuses zusammengefügt.
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Bei einem aus der
DE 103 37 475 A1 bekannten Verstellgetriebe sind in einem Getriebegehäuse eine sich in Längsrichtung erstreckende, auf einer Spindel einer Verstelleinrichtung anzuordnende Spindelmutter und eine sich quer zur Längsrichtung erstreckende Antriebsschnecke gelagert. Das Getriebegehäuse ist in zwei symmetrische Gehäusehälften geteilt, die zusammengefügt werden können und in zusammengefügtem Zustand die Spindelmutter und die Antriebsschnecke einfassen. Die Antriebsschnecke weist ein Außengewinde auf, das über eine Außenverzahnung an der Spindelmutter mit der Spindelmutter in Eingriff steht und im Betrieb des Verstellgetriebes die Spindelmutter antreibt.
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Bei dem Verstellgetriebe der
DE 103 37 475 A1 sind die Spindelmutter und die Antriebsschnecke jeweils in Lagerstellen im Getriebegehäuse gelagert. Abhängig von der Ausbildung der Lagerstellen können sowohl die Spindelmutter als auch die Antriebsschnecke hierbei ein gewisses Spiel relativ zum Getriebegehäuse aufweisen, das durch Toleranzen in der Ausbildung des Getriebegehäuses und/oder der Spindelmutter oder der Antriebsschnecke bedingt und nachteilig im Betrieb des Verstellgetriebes ist. Weist insbesondere die Spindelmutter ein Spiel in Längsrichtung, die der axialen Richtung der mit der Spindelmutter im Betrieb zusammenwirkenden Spindel entspricht, auf, so führt dies zu einer ungenügenden Lagerung des durch das Verstellgetriebe zu verstellenden Verstellteils, beispielsweise eines Fahrzeugsitzes, der in diesem Fall spielbehaftet durch das Verstellgetriebe gehalten wird und sich im Betrieb des Fahrzeugs, insbesondere bei einer Lastumkehr des Fahrzeugs (Bremsen, Anfahren) relativ zum Verstellgetriebe und somit zur Verstelleinrichtung bewegen kann. Dieses ist zum einen für einen Sitzinsassen unangenehm und führt zum zweiten zu einer Geräuschentwicklung (Klappern).
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Darüber hinaus kann es im Betrieb des Verstellgetriebes bei Richtungsänderungen der Verstelleinrichtungen, also bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung während des Verstellens, zu einer ungewünschten Geräuschentwicklung kommen, bedingt durch eine spielbehaftete Lagerung der Antriebsschnecke im Getriebegehäuse und das Anschlagen der Antriebsschnecke an die eine oder andere Seite des Getriebegehäuses.
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Aus der
US 2006/0213302 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem bei der Montage eines Getriebegehäuses ein Schweißen unter Vorspannung von Gehäuseteilen erfolgt.
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Bei einem aus der
DE 198 61 100 A1 bekannten Verfahren sind Gehäuseplatten mittels Steckverbindungen aneinander befestigbar. Getriebeelemente und die Gehäuseplatten sollen hierbei komplett vormontiert in einer Vorrichtung gehalten werden, die das Gehäuse an seiner Außenkontur mit geringen Haltekräften erfasst. Zum Zwecke des Ausrichtens ihrer Lagerstellen sollen die Getriebeelemente dann gedreht werden, und nach dem Ausrichten soll durch Erhöhung der Haltekräfte die Lage der Getriebeelemente und Gehäuseplatten zueinander festgehalten und abschließend fixiert werden, so dass die Steckverbindungen als tragende, die Getriebekräfte aufnehmende Verbindungsstellen wirken.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage eines Verstellgetriebes zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Weise eine weitestgehend spielfreie Anordnung der Spindelmutter und der Antriebsschnecke im Getriebegehäuse des Verstellgetriebes bereits während der Montage ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass zur Montage die Lagerplatten in eine erste Richtung und die Gehäusehälften in eine zweite, sich von der ersten Richtung unterscheidende Richtung jeweils paarweise zueinander vorgespannt werden, um die Spindelmutter und die Antriebsschnecke spielfrei im Getriebegehäuse anzuordnen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf automatische Weise eine spielfreie Anordnung der Spindelmutter und der Antriebsschnecke im Getriebegehäuse, indem während der Montage die zur Lagerung der Spindelmutter und der Antriebsschnecke dienenden Lagerplatten und Gehäusehälften gegeneinander vorgespannt werden. Unter spielfrei wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass das Spiel in axiale Richtung zwischen Spindelmutter und Getriebegehäuse bzw. zwischen Antriebsschnecke und Getriebegehäuse weitestgehend minimiert ist. Die Spindelmutter und die Antriebsschnecke sollen im spielfreien Zustand axial im Getriebegehäuse festgesetzt, gleichzeitig aber frei um ihre Achse drehbar sein. Unter spielfrei kann in diesem Zusammenhang auch verstanden werden, dass das Spiel während der Montage in gewünschter, definierter Weise eingestellt wird. Unter Vorspannen wird verstanden, dass jeweils paarweise eine Kraft auf die Lagerplatten bzw. die Gehäusehälften ausgeübt wird, mittels derer die Lagerplatten bzw. die Gehäusehälften aufeinander zu gedrückt werden, so dass der axiale Abstand zwischen den Lagerplatten und der zwischen diesen angeordneten Spindelmutter bzw. zwischen den Gehäusehälften und der zwischen diesen angeordneten Antriebsschnecke minimiert oder eingestellt wird.
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Wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass keine zusätzlichen Mittel zwischen Getriebegehäuse und Spindelmutter bzw. Antriebsschnecke, wie beispielsweise Pass- oder Federscheiben, erforderlich sind, um die Spindelmutter oder die Antriebsschnecke axial spielfrei zu setzen. Die Spielfreimachung wird vielmehr bereits während der Montage dadurch hergestellt, dass die die Spindelmutter bzw. die Antriebsschnecke lagernden Bauteile relativ zueinander vorgespannt und durch die Vorspannung so positioniert und während der Montage gehalten werden, dass die Spindelmutter und die Antriebsschnecke spielfrei vom Getriebegehäuse eingefasst werden.
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Vorteilhafterweise werden die Gehäusehälften und die Lagerplatten unter Vorspannung aneinander fixiert, so dass nach der Fixierung die Gehäusehälften und die Lagerplatten nicht mehr relativ zueinander beweglich sind und die Spindelmutter und die Antriebsschnecke spielfrei halten. Die Fixierung der Gehäusehälften und der Lagerplatten aneinander erfolgt bevorzugt mittels Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen, Verkleben, Heißverprägen oder Schweißen mit induktiver Erwärmung, wobei die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten unter Vorspannung hergestellt wird und die Gehäusehälften und die Lagerplatten relativ zueinander solange unter Vorspannung gehalten werden, bis die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten abgekühlt und ausgehärtet ist. Die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten kann durch ein simultanes Aufbringen mehrerer Schweißnähte erfolgen oder aber auch durch ein nacheinander erfolgendes Aufbringen einzelner Schweißnähte. Wesentlich ist hierbei, dass die Vorspannung der Gehäusehälften und der Lagerplatten zueinander solange aufrechterhalten wird, bis die Fixierung der Gehäusehälften und der Lagerplatten aneinander abgeschlossen ist.
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Vorteilhafterweise ist die Spindelmutter drehbar in Lagerstellen an den Lagerplatten gelagert, während die Antriebsschnecke drehbar in Lagerstellen an den Gehäusehälften angeordnet ist. Die Spindelmutter erstreckt sich axial in eine Längsrichtung des Verstellgetriebes zwischen den Lagerplatten, und die Lagerplatten werden während der Montage in Längsrichtung gegeneinander vorgespannt. Durch die Vorspannung werden die Lagerplatten somit auf Passung mit der Spindelmutter gedrückt. Die Antriebsschnecke erstreckt sich axial in eine Querrichtung des Verstellgetriebes, und die Gehäusehälften werden entsprechend bei der Montage in diese Querrichtung relativ zueinander vorgespannt, so dass die Gehäusehälften während der Montage auf Passung mit der Antriebsschnecke gebracht werden. In montiertem Zustand sind die sich in Längsrichtung erstreckende Spindelmutter und die sich in Querrichtung erstreckende Antriebsschnecke in Vertikalrichtung zueinander versetzt, so dass die Achsen der Spindelmutter und der Antriebsschnecke vertikal beabstandet sind und die Spindelmutter und die Antriebsschnecke über ihre Außenverzahnungen in Eingriff stehen.
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In einer vorteilhaften Variante werden zunächst die Lagerplatten axial spielfrei auf Passung mit der Spindelmutter und anschließend die Gehäusehälften axial spielfrei auf Passung mit der Antriebsschnecke gebracht.
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In einer alternativen Ausgestaltung werden umgekehrt zunächst die Gehäusehälften axial spielfrei auf Passung mit der Antriebsschnecke und anschließend erst die Lagerplatten axial spielfrei auf Passung mit der Spindelmutter gebracht.
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Anschließend werden jeweils die Gehäusehälften und die Lagerplatten aneinander fixiert, wobei die Gehäusehälften und die Lagerplatten solange unter Vorspannung gehalten werden, bis die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten hergestellt ist. Unter auf Passung bringen kann in diesem Zusammenhang auch verstanden werden, dass ein definiertes Spiel zwischen den Gehäusehälften und der Antriebsschnecke bzw. den Lagerplatten und der Spindelmutter eingestellt wird. Bei der Spielfreimachung ist weiterhin zu beachten, dass das axiale Spiel minimiert oder in gewünschter Weise eingestellt wird, gleichzeitig die Drehbarkeit der Antriebsschnecke zwischen den Gehäusehälften bzw. der Spindelmutter zwischen den Lagerplatten jedoch nicht beeinträchtigt wird. Die axiale Pressung der Gehäusehälften mit der Antriebsschnecke bzw. der Lagerplatten mit der Spindelmutter darf daher nicht zu groß gewählt werden.
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In einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden bei der Montage die Lagerplatten zusätzlich in einer Vertikalrichtung senkrecht zur Längsrichtung und senkrecht zur Querrichtung gegenüber den Gehäusehälften vorgespannt. Die Lagerplatten mit der zwischen den Lagerplatten angeordneten Spindelmutter und die Gehäusehälften mit der zwischen den Gehäusehälften angeordneten Antriebsschnecke werden bei der Montage somit derart in Vertikalrichtung gegeneinander vorgespannt, dass der Achsabstand in Vertikalrichtung zwischen der Spindelmutter und der Antriebsschnecke minimiert oder auf gewünschte Weise eingestellt wird. Durch die vertikale Vorspannung zwischen den Lagerplatten und den Gehäusehälften wird verhindert, dass nach dem Herstellen der Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten beispielsweise mittels Schweißen sich der Achsabstand zwischen der Spindelmutter und der Antriebsschnecke durch ein vertikales Spiel in den Lager der Spindelmutter oder der Antriebsschnecke oder durch ein vertikales Verschieben der Gehäusehälften und der Lagerplatten relativ zueinander im Nachhinein ändert. Das Verfahren sieht somit eine Vorspannung in drei unterschiedliche Raumrichtungen vor und ermöglicht auf diese Weise eine definierte Einstellung des Spiels in sämtlichen Raumrichtungen.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Ausführungsform eines Verstellgetriebes für eine Verstelleinrichtung zur Einstellung eines Verstellteils in einem Kraftfahrzeug in einer Explosionsdarstellung;
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2 eine Querschnittsansicht des Verstellgetriebes gemäß 1;
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3 eine Querschnittsansicht einer modifizierten, zweiten Ausführungsform eines Verstellgetriebes;
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4 eine Querschnittsansicht eines Verstellgetriebes, wobei Lasereinrichtungen zur Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten des Verstellgetriebes verwendet werden;
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5 eine Querschnittsansicht einer weiteren, dritten Ausführungsform eines Verstellgetriebes;
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6 eine Querschnittsansicht einer weiteren, vierten Ausführungsform eines Verstellgetriebes;
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7 eine perspektivische Ansicht des Verstellgetriebes gemäß 1 unter Vorspannung durch die Kräfte F1, F2, F3, F4 und
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8 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Verstelleinrichtung mit einem Verstellgetriebe.
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8 zeigt eine Verstelleinrichtung 7 zur Verstellung eines Verstellteils, beispielsweise eines Sitzteils eines Fahrzeugsitzes. Die Verstelleinrichtung 7 weist eine erste Führungsschiene 3 und eine zweite Führungsschiene 4 sowie einen Spindelantrieb, der durch eine Spindel 1 und ein Verstellgetriebe 2 ausgebildet ist, auf. Das Verstellteil kann hierbei mit der ersten Führungsschiene 3 verbunden sein und wird durch eine Bewegung der ersten Führungsschiene 3 relativ zur zweiten Führungsschiene 4 durch den Spindelantrieb bewegt.
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Bei dem in 8 dargestellten Spindelantreb ist das Verstellgetriebe 2 an der ersten Führungsschiene 3 angeordnet, steht mit der Spindel 1 in Eingriff und bewegt sich während des Verstellens zusammen mit der ersten Führungsschiene 3 entlang der Spindel 1, die über Befestigungsblöcke 6 drehfest mit der zweiten Führungsschiene 4 verbunden ist. Die Spindel 1 weist ein Außengewinde auf, das mit einem Innengewinde eines als Spindelmutter ausgebildeten Schraubrads des Verstellgetriebes 2 zusammenwirkt und eine Drehbewegung der Spindelmutter in eine Längsbewegung des Verstellgetriebes 2 entlang der Spindel 1 und damit der mit dem Verstellgetriebe 2 verbundenen ersten Führungsschiene 3 relativ zur zweiten Führungsschiene 4 überträgt.
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Die erste Führungsschiene 3 und die zweite Führungsschiene 4 sind jeweils U-förmig im Querschnitt senkrecht zu ihrer länglichen Erstreckungsrichtung (entsprechend der Längsrichtung X), ausgebildet, wobei die erste Führungsschiene 3 an den Kanten der Schenkel 30a, 30b nach außen und die zweite Führungsschiene 4 an den Kanten ihrer Schenkel 40a, 40b nach innen derart umgebogen sind, dass die erste Führungsschiene 3 beispielsweise über Rollkörper gleitend in Längsrichtung X in der zweiten Führungsschiene 4 gelagert ist und entlang der zweiten Führungsschiene 4 geführt wird.
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Das Verstellgetriebe 2; das bei der Verstelleinrichtung 7 gemäß 8 an der ersten Führungsschiene 3 angeordnet ist, ist ausgebildet, sich zur Bewegung der ersten Führungsschiene 3 relativ zur zweiten Führungsschiene 4 entlang der Spindel 1 zu bewegen. Bei einem derartigen, in 1 dargestellten Verstellgetriebe 2 sind eine dem Verstellgetriebe 2 zugeordnete Spindelmutter 22 und eine Antriebsschnecke 21 in einem durch zwei Gehäusehälften 23a, 23b ausgebildeten Getriebegehäuse 23 angeordnet. Die Antriebsschnecke 21 weist ein Außengewinde 211 auf, das über eine Außenverzahnung 220 mit der Spindelmutter 22 in Eingriff steht. Die Antriebsschnecke 21 erstreckt sich in Querrichtung Y quer zwischen den beiden Gehäusehälften 23a, 23b des Getriebegehäuses 23 und ist auf einer Antriebswelle 210, die in jeweils in den Gehäusehälften 23a, 23b ausgebildeten Lagerstellen 237 drehbar gelagert ist, angeordnet und mit dieser fest verbunden.
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Die Spindelmutter 22 erstreckt sich in Längsrichtung X im Getriebegehäuse 23 des Verstellgetriebes 2 und ist um die Längsrichtung X drehbar im Getriebegehäuse 23 angeordnet. Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b sind beidseitig der Spindelmutter 22 Lagerplatten 24a, 24b angeordnet, in denen jeweils eine Lagerstelle 240a, 240b ausgebildet ist, die einen verbreiterten Rand aufweisen und in denen die Spindelmutter 22 über Lagerbünde 224, 225 drehbar gelagert ist. Die Lagerbünde 224, 225 sind in ihrem Material den Lagerstellen 240a, 240b angepasst, um einen reibungsarmen Lauf der Spindelmutter 22 in den Lagerstellen 240a, 240b zu gewährleisten. Die Lagerplatten 24a, 24b sind in Aufnahmen 230 in den Gehäusehälften 23a, 23b angeordnet und mit diesen verbunden, wobei die einen verbreiterten Rand aufweisenden, kreisförmigen Lagerstellen 240a, 240b in halbkreisförmigen Öffnungen 230a, 230b in den Gehäusehälften 23a, 23b angeordnet sind. Die Öffnungen 230a, 230b bilden Aussparungen zur Aufnahme der Lagerstellen 240a, 240b, sind jedoch so ausgebildet, dass eine Justierung und Ausrichtung der Lagerplatten 24a, 24b relativ zu den Gehäusehälften 23a, 23b möglich ist.
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Die sich in Querrichtung Y erstreckende Antriebsschnecke 21 und die sich in Längsrichtung X erstreckende Spindelmutter 22 sind in Vertikalrichtung Z mit ihren Achsen zueinander beabstandet und stehen, in montiertem Zustand des Verstellgetriebes 2, über das auf der Antriebsschnecke 21 angeordnete Außengewinde 211 und eine an der Spindelmutter 22 vorgesehene Außenverzahnung 220 miteinander in Eingriff.
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Bevorzugt sind das Verstellgetriebe 2 und dessen Komponenten, insbesondere die Gehäusehälften 23a, 23b, die Lagerplatten 24a, 24b, die Antriebsschnecke 21 und die Spindelmutter 22, aus Kunststoff ausgebildet, um eine leichte und kostengünstige Bauform des Verstellgetriebes 2 zu erzielen. Um die erforderlichen Festigkeits- und Stabilitätsanforderungen bei kompakter Bauweise des Verstellgetriebes 2 für die Verstelleinrichtung 7 zu gewährleisten, ist die Spindelmutter 22 länglich in Längsrichtung X ausgebildet, wobei die Spindelmutter 22 eine zylindrische Kontur mit einer als Zylindermantel ausgebildeten äußeren Oberfläche aufweist, in die die Außenverzahnung 220 eingearbeitet ist. An die Außenverzahnung 220 in axialer Richtung angrenzend sind zylindrische Endabschnitte 221, 222 ausgebildet.
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Die Außenverzahnung 220 der Spindelmutter 22 ist dadurch charakterisiert, dass sie verglichen mit den verzahnungsfreien Endabschnitten 221, 222 in radialer Richtung senkrecht zur Längsrichtung X nach innen in die Spindelmutter 22 eingeformt ist. Die Ausdehnung der Spindelmutter 22 in radialer Richtung ist somit im Bereich der Außenverzahnung 220 kleiner oder abschnittsweise allenfalls genauso groß wie in den verzahnungsfreien Endabschnitten 221, 222, die sich in axialer Richtung (entsprechend der Längsrichtung X) an die Außenverzahnung 220 anschließen.
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An die Endabschnitte 221, 222 schließt sich jeweils axial ein Lagerbund 224 bzw. 225 an, der zur Lagerung der Spindelmutter 22 in den Lagerstellen 240a, 240b in den Lagerplatten 24a, 24b dient. Die Lagerbünde 224, 225 weisen ebenfalls eine als Zylindermantel geformte äußere Oberfläche auf, wobei der äußere Durchmesser der Lagerbünde 224, 225 kleiner ist als der Durchmesser der Endabschnitte 221, 222, so dass sich in Längsrichtung X ein stufenförmiges Profil der Spindelmutter 22 ergibt.
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Die Spindelmutter 22 weist eine sich in axialer Richtung entlang der Längsrichtung X erstreckende innere Bohrung 226 auf, die mit einer Innenverzahnung in Form eines Schneckengewindes versehen ist, die sich, um die Stabilität und Festigkeit des Schraubrads 22 zu erhöhen, über die gesamte axiale Länge des Schraubrads 22 erstreckt. Die Bohrung 226 nimmt im Betrieb des Verstellgetriebes 2 die Spindel 1 auf, wobei die Spindelmutter 22 über die Innenverzahnung in der Bohrung 226 mit der Spindel 1 (siehe 8) in Eingriff steht. Über die Innenverzahnung in der Bohrung 226 rollt die Spindelmutter 22, angetrieben über die Antriebsschnecke 21, auf der Spindel 1 ab und bewegt sich entlang der Spindel 1.
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Alternativ ist bei anderer Ausgestaltung der Verstelleinrichtung 7 als so genannte „Front-Drive-Unit” auch denkbar, dass anstelle der Spindelmutter 22 ein Schraubrad vorgesehen ist, das fest mit einer drehbar an der ersten Führungsschiene 3 angeordneten Spindel verbunden ist und die Spindel in eine Drehbewegung versetzt. An der zweiten Führungsschiene 4 ist in diesem Fall eine Spindelmutter angeordnet, die auf der durch das Verstellgetriebe in eine Drehbewegung versetzten Spindel abrollt und somit bewirkt, dass die erste Führungsschiene relativ zur zweiten Führungsscheine verstellt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Spindel somit drehbar mit der ersten Führungsschiene 3 verbunden und wird durch ein Schraubrad des Verstellgetriebes 2 angetrieben, während eine Spindelmutter drehfest an der zweiten Führungsschiene 4 angeordnet ist.
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Um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und eine unerwünschte Geräuschentwicklung im Betrieb des Verstellgetriebes 2 zu vermeiden, ist wesentlich, dass sowohl die Antriebsschnecke 21 als auch die Spindelmutter 22 spielfrei im Getriebegehäuse 23 gelagert sind. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, das Spiel der Spindelmutter 22 in Längsrichtung X zu minimieren, um eine Relativbewegung der Führungsschienen 3, 4 zueinander insbesondere bei einer Lastumkehr (Bremsen oder Anfahren) des Fahrzeugs und daraus resultierende Klappergeräusche zu vermeiden. Darüber hinaus ist bevorzugt das Spiel der Antriebsschnecke 21 in ihrer axialen Richtung weitestgehend zu unterbinden, um eine Geräuschentwicklung im Betrieb der Verstelleinrichtung 7, insbesondere beim Umschalten von einer Hin- in eine Rückbewegung, zu verhindern. Eine solche Geräuschentwicklung resultiert daraus, dass bei einem axialen Spiel zwischen Antriebsschnecke 21 und Getriebegehäuse 23 die Spindelmutter 22 bei Bewegung der Verstelleinrichtung 7 in eine Verstellrichtung (parallel zur Längsrichtung X) an die eine Seite des Getriebegehäuses anschlägt und bei Umkehr der Bewegungsrichtung sich zur anderen Seite des Getriebegehäuses 23 bewegt und an die andere Seite anschlägt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden bei der Montage die Lagerplatten 24a, 24b und die Gehäusehälften 23a, 23b jeweils paarweise relativ zueinander derart vorgespannt, dass die Spindelmutter 22 und die Antriebsschnecke 21 spielfrei zwischen den Lagerplatten 24a, 24b bzw. die Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b spielfrei im Getriebegehäuse angeordnet werden. Die Montage der einzelnen Bauteile 23a, 23b, 24a, 24b des Gehäusegehäuses 23 erfolgt somit unter Vorspannung mittels Kraftaufwendung und bewirkt, dass die einzelnen Bauteile 23a, 23b, 24a, 24b, die zur Lagerung der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 dienen, während der Montage automatisch mit der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 auf Passung gebracht werden.
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Unter Spielfreimachung ist hierbei im Allgemeinen zu verstehen, dass das Spiel zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und der Antriebsschnecke 21 bzw. zwischen den Lagerplatten 24a, 24b und der Spindelmutter 22 jeweils in axiale Richtung der Antriebsschnecke 21, entsprechend der Querrichtung Y, bzw. der Spindelmutter 22, entsprechend der Längsrichtung X, minimiert oder in gewünschter, definierter Weise eingestellt wird.
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Durch die Vorspannung werden die Antriebsschnecke 21 und die Spindelmutter 22 zunächst spielfrei zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b bzw. den Lagerplatten 24a, 24b angeordnet, und anschließend werden die Gehäusehälften 23a, 23b und die Lagerplatten 24a, 24b derart zusammengefügt und aneinander fixiert, dass sich ein kompaktes Getriebegehäuse 23 ergibt, in dem die Antriebsschnecke 21 und die Spindelmutter 22 definiert und spielfrei eingefasst sind.
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Das Zusammenfügen der Gehäusehälften und Lagerplatten während der Montage ist in 2 bis 7 veranschaulicht.
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2 zeigt das Getriebegehäuse 23 eines Verstellgetriebes 2 im Querschnitt parallel zur Längsrichtung X und zur Querrichtung Y. Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b ist die Antriebsschnecke 21 angeordnet, die über Lagerstellen 237 (siehe 1) in den Gehäusehälften 23a, 23b gelagert ist. Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b erstrecken sich senkrecht die Lagerplatten 24a, 24b, verbinden die Gehäusehälften 23a, 23b miteinander und bilden die Lagerstellen 240a, 240b für die Spindelmutter 22 (siehe 1) aus. Die Lagerplatten 24a, 24b sind hierbei in Aufnahmen 230 in den Gehäusehälften 23a, 23b derart angeordnet, dass der Abstand der Gehäusehälften 23a, 23b und auch der Lagerplatten 24a, 24b zueinander in gewissem Maße eingestellt werden kann, um einen axialen Spielausgleich für die Antriebsschnecke in Querrichtung Y bzw. für die Spindelmutter in Längsrichtung X zu ermöglichen.
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Die Montage des Getriebegehäuses 23 erfolgt unter Vorspannung der Gehäusehälften 23a, 23b und der Lagerplatten 24a, 24b zueinander. Während der Montage werden die Lagerplatten 24a, 24b durch die Kraft F1 in Längsrichtung X an die Spindelmutter 22 gedrückt, und die Gehäusehälften 23a, 23b werden durch die Kraft F2 in Querrichtung Y auf Passung mit der Antriebsschnecke 21 gebracht. Die Gehäusehälften 23a, 23b und die Lagerplatten 24a, 24b werden während der Montage durch die Kräfte F1, F2 unter Vorspannung gehalten.
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Unterschiedliche Methoden zur Fixierung der Gehäusehälften 23a, 23b und der Lagerplatten 24a, 24b aneinander sind in 3 bis 6 veranschaulicht.
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Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsform werden die Gehäusehälften 23a, 23b mittels eines Heißprägeverfahrens mit den Lagerplatten 24a, 24b verbunden. An den Lagerplatten 24a, 24b sind dabei beidseitig sich in Querrichtung Y von den Lagerplatten 24a, 24b erstreckende Fortsätze 241 vorgesehen, die jeweils eine Öffnung in den Gehäusehälften 23a, 23b durchgreifen und mittels eines Heißprägestempels 8 geschmolzen und in eine nietenartige Form gepresst werden. Auf diese Weise werden Heißprägeverbindungen 242 erzeugt, mittels derer die Lagerplatten 24a, 24b an den Gehäusehälften 23a, 23b befestigt sind. Denkbar ist hierbei, die Fortsätze 241 an den Lagerplatten 24a, 24b in Form von einzelnen, in Vertikalrichtung Z entlang der Außenkanten der Lagerplatten 24a, 24b verteilten, sich jeweils in Querrichtung Y erstreckenden Stiften auszubilden. Denkbar ist aber auch, jeweils einen in Vertikalrichtung Z durchgängigen Fortsatz 241 vorzusehen, der einen Schlitz in den Gehäusehälften 23a, 23b durchgreift und mittels des Heißprägestempels 8 heiß verprägt und mit den Gehäusehälften 23a, 23b verbunden wird.
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Wesentlich ist hierbei, dass die Vorspannung durch die Kräfte F1, F2 (siehe 2) während des Heißverprägens solange aufrechterhalten wird, bis die Heißprägeverbindungen 242 erkaltet und erhärtet sind und die Gehäusehälften 23a, 23b und die Lagerplatten 24a, 24b somit fest miteinander verbunden sind.
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Eine alternative Ausgestaltung, bei der die Gehäusehälften 23a, 23b mittels Laserschweißen mit den Lagerplatten 24a, 24b verbunden werden, ist in 4 veranschaulicht. Hierbei sind vier Lasereinrichtungen 9 vorgesehen, die so auf die Gehäusehälften 23a, 23b oder durch die Gehäusehälften 23a, 23b hindurch auf die Enden der Lagerplatten 24a, 24b einwirken, dass eine Kunststoffschmelze erzeugt und auf diese Weise Schweißnähte zur Verbindung der Gehäusehälften 23a, 23b mit den Lagerplatten 24a, 24b hergestellt werden. Die Gehäusehälften 23a, 23b können zu diesem Zweck abschnittsweise durch ein für die Laserstrahlen transparentes Material ausgebildet sein, so dass die Laserstrahlen die Gehäusehälften 23a, 23b passieren und gezielt auf die Lagerplatten 24a, 24b zur Erzeugung von Schweißnähten einwirken.
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Auch in diesem Fall erfolgt die Herstellung der Schweißverbindung mittels der Lasereinrichtungen 9 unter Vorspannung der Gehäusehälften 23a, 23b und der Lagerplatten 24a, 24b zueinander, so dass die Position der Gehäusehälften 23a, 23b und der Lagerplatten 24a, 24b relativ zueinander während der Herstellung der Verbindung aufrechterhalten wird.
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In der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß 4 werden vier separate Lasereinrichtungen 9 zur simultanen Herstellung von vier Schweißnähten zur Verbindung der Lagerplatten 24a, 24b mit den Gehäusehälften 23a, 23b in den Aufnahmen 230 verwendet. Vorteilhaft ist hierbei, dass Lasereinrichtungen 9, beispielsweise ausgebildet durch fasergekoppelte Diodenlaser, mit relativ geringen Leistungen (beispielsweise 50 Watt) verwendet werden können. Alternativ ist auch denkbar, lediglich eine Lasereinrichtung 9 zu verwenden, mittels derer durch Umlenkung des Laserstrahls zuerst die Schweißnähte an einer Seite des Verstellgetriebes hergestellt werden, um anschließend das Verstellgetriebe zu wenden und die Schweißnähte an der anderen Seite anzubringen.
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Bei den Ausführungsformen gemäß 2 bis 4 werden die Lagerplatten 24a, 24b in den Aufnahmen 230 in den Gehäusehälften 23a, 23b aufgenommen und in den Aufnahmen 230 an den Gehäusehälften 23a, 23b befestigt. Zur Montage wird zunächst in einem ersten Arbeitsschritt die Spindelmutter 22 zwischen den Lagerplatten 24a, 24b angeordnet und auf Vorspannung gebracht, und anschließend werden die Lagerplatten 24a, 24b in die Aufnahmen 230 eingeführt und die Gehäusehälften 23a, 23b zusammengefügt. Zunächst wird somit die Spindelmutter 22 spielfrei zwischen den Lagerplatten 24a, 24b angeordnet, um anschließend die Antriebsschnecke 21 spielfrei zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b zu platzieren.
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Die Anordnung der Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b wird vorteilhaft durch Laserschweißen im Abschmelzverfahren vorgenommen, bei dem die Lagerplatten 24a, 24b im Bereich ihrer in den Aufnahmen 230 anzuordnenden Endbereiche angeschmolzen und die Gehäusehälften 23a, 23b an die Lagerplatten 24a, 24b gedrückt werden. Der Schweißvorgang wird automatisch unterbrochen, wenn eine geeignete Kraft-Weg-Messung anzeigt, dass die Gehäusehälften 23a, 23b an der Antriebsschnecke 21 anliegen.
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Alternative Ausgestaltungen des Verstellgetriebes 2 sind in 5 und 6 dargestellt. Bei der Ausführungsform gemäß 5 umgreifen die Lagerplatten 24a, 24b mit ihren Außenkanten die Gehäusehälften 23a, 23b deckelartig. Dieses ermöglicht, dass zunächst die Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b platziert werden kann, um anschließend die Spindelmutter 22 zwischen, den Lagerplatten 24a, 24b anzuordnen und die Lagerplatten 24a, 24b von außen in Längsrichtung X auf die Gehäusehälften 23a, 23b aufzusetzen. Über die Befestigungsstellen 243, die beispielsweise Schweißnähte oder Klebestellen darstellen können, werden die Lagerplatten 24a, 24b an den Gehäusehälften 23a, 23b befestigt. Auch in diesem Fall werden die Gehäusehälften 23a, 23b und die Lagerplatten 24a, 24b solange unter Vorspannung gehalten, bis die Verbindung zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und den Lagerplatten 24a, 24b hergestellt ist.
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Bei der Ausführungsform gemäß 6 werden wiederum zunächst die Gehäusehälften mit der Spindelmutter 21 auf Passung gebracht und unter Vorspannung mittels der Kraft F2 gehalten, um dann anschließend die Lagerplatten 24a, 24b in Längsrichtung X von außen an die Gehäusehälften 23a, 23b anzusetzen und in den Befestigungsstellen 243 mit den Gehäusehälften 23a, 23b zu verbinden.
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Zur Herstellung der Verbindung zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und den Lagerplatten 24a, 24b können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. Neben den oben bereits erwähnten Verfahren des Kunststofflaserschweißens und des Heißverprägens sind weiterhin Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen, Verkleben und Schweißen mit induktiver Erwärmung denkbar.
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Die in 2 bis 6 dargestellten Ausgestaltungen ermöglichen das spielfreie Anordnen der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 in axiale Richtung, bei der Antriebsschnecke 21 entsprechend der Querrichtung Y und bei der Spindelmutter 22 entsprechend der Längsrichtung X. Zusätzlich ist es vorteilhaft, gleichzeitig den Achsabstand zwischen der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 zu minimieren bzw. in definierter Weise festzulegen. Dieses kann erfolgen, indem, wie in 7 dargestellt, die Lagerplatten 24a, 24b und die Gehäusehälften 23a, 23b in Vertikalrichtung Z gegeneinander vorgespannt werden. Hierzu werden, wie in 7 dargestellt, die Gehäusehälften 23a, 23b mittels einer Kraft F3 vertikal nach unten und gleichzeitig die Lagerplatten 24a, 24b durch eine Kraft F4 vertikal nach oben gedrückt. Durch die Aufbringung der Vertikalkräfte F3, F4 werden die Antriebsschnecke 21, die zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b quer angeordnet ist, und die Spindelmutter 22, die sich zwischen den Lagerplatten 24a, 24b erstreckt, gegeneinander gedrückt, um so den Achsabstand in Vertikalrichtung Z zwischen der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 zu minimieren oder auf gewünschte Weise einzustellen.
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In einer praktischen Umsetzung dieses Verfahrens können die Antriebsschnecke 21 und die Spindelmutter 22 über Zentrierspitzen oder Innenspannzangen aufgenommen und auf konstantem Achsabstand gehalten werden. Die Lagerplatten 24a, 24b werden dann nach oben und die Gehäusehälften 23a, 23b nach unten gedrückt, um nach Beendigung des Schweißvorgangs den geringstmöglichen Achsabstand zwischen der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 zu erhalten und das Spiel zwischen. Antriebsschnecke 21 und Spindelmutter 22 auf diese Weise zu minimieren.
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Durch eine Vorspannung in Vertikalrichtung wird verhindert, dass sich der Achsabstand zwischen der Spindelmutter 22 und der Antriebsschnecke 21 in Vertikalrichtung Z während oder nach der Montage des Getriebegehäuses 23 ändert. Indem das Getriebegehäuse 23 bzw. dessen Gehäusehälften 23a, 23b und Lagerplatten 24a, 24b durch die Kräfte F1, F2, F3, F4 in sämtliche Raumrichtung X, Y, Z gegeneinander auf Vorspannung gehalten werden, kann das Spiel zwischen der Antriebsschnecke 21 und dem Getriebegehäuse 23 bzw. der Spindelmutter 22 und dem Getriebegehäuse 23 während der Montage definiert eingestellt werden. Die Spielfreimachung bzw. Spieleinstellung erfolgt hierbei während der Montage automatisch durch die Vorspannung zwischen den Bauteilen 23a, 23b, 24a, 24b während des Fügens des Getriebegehäuses 23.
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Die Vorspannung mittels Anwendung von Kräften F1, F2, F3, F4 in die unterschiedlichen Raumrichtungen erfolgt definiert. Zur Automatisierung des Montageprozesses kann eine verwendete Schweißanlage hierbei mit geeigneten Messgebern versehen sein, die beispielsweise mittels einer Kraft-Weg-Messung anzeigen, dass die Lagerplatten 24a, 24b an der Spindelmutter 22 bzw. die Gehäusehälften 23a, 23b an der Antriebsschnecke 21 anliegen. Weiterhin können Messgeber vorgesehen sein, die die Fertigstellung der Verbindung, beispielsweise die Aushärtung der Schweißnähte anzeigen, um zu gewährleisten, dass die Vorspannung solange aufrecht erhalten wird, bis die Verbindung der Gehäusehälften 23a, 23b und Lagerplatten 24a, 24b hergestellt und die Montage des Getriebegehäuses 23 somit abgeschlossen ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch bei gänzlich anders gearteten Ausgestaltungen Verwendung finden. Wesentlich ist hierbei, dass eine Spielfreimachung der beweglich in einem Getriebegehäuse anzuordnenden Komponenten durch eine geeignete Vorspannung während der Montage erfolgt, wobei die Vorspannung solange gehalten werden muss, bis die Verbindung zwischen den Bauteilen hergestellt und erhärtet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindel
- 2
- Verstellgetriebe
- 21
- Antriebsschnecke
- 210
- Antriebswelle
- 211
- Außengewinde
- 22
- Spindelmutter
- 220
- Außenverzahnung
- 221, 222
- Endabschnitt
- 223
- Nut
- 224, 225
- Lagerbund
- 226
- Bohrung
- 23
- Getriebegehäuse
- 23a, 23b
- Gehäusehälften
- 230
- Aufnahme
- 230a, 230b
- Öffnung
- 24a, 24b
- Lagerplatte
- 240a, 240b
- Lagerstelle
- 241
- Fortsatz
- 242
- Heißprägeverbindung
- 243
- Befestigungsstelle
- 3
- Erste Führungsschiene
- 3a
- Erstes Ende der ersten Führungsschiene
- 3b
- Zweites Ende der ersten Führungsschiene
- 30a, 30b
- Schenkel
- 4
- Zweite Führungsschiene
- 40a, 40b
- Schenkel
- 6
- Lager
- 7
- Verstelleinrichtung
- 8
- Heißprägestempel
- 9
- Lasereinrichtung
- F1, F2, F3, F4
- Vorspannkraft
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- Z
- Vertikalrichtung
