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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft einen Spindelantrieb, insbesondere einen Stellantrieb
zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen eines
Kraftfahrzeugs oder dergleichen. Speziell betrifft die Erfindung das
Gebiet der Sitzverstellsysteme für Kraftfahrzeuge.
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Aus
der
WO 2003037674
A1 ist ein Spindel- oder Schneckenantrieb für
Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei ist eine
drehende Spindel vorgesehen. Die Montage der Spindel an einem Fahrzeugkomponente
oder dergleichen erfolgt mittels Halterungen.
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Der
aus der
WO 2003037674
A1 bekannte Spindel- oder Schneckenantrieb hat den Nachteil, dass
bei einem entsprechend kräftig gewählten Motorantrieb
erhebliche Axialkräfte beim Anschlagen auftreten können,
die beispielsweise 5 kN überschreiten. Diese Kräfte
können über die Lebensdauer zu einer Beschädigung
von Elementen oder Komponenten des Verstellantriebs und der hierfür
dienenden Teile führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Spindelantrieb mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Dauerhaltbarkeit verbessert
ist. Speziell können in axialer Richtung wirkende Kräfte
beim Anschlagen in den Endpositionen gedämpft werden, so dass
eine verbesserte Dauerschlagfestigkeit erzielt ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen
Spindelantriebs möglich.
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Vorteilhaft
ist, dass das Anschlagelement eine Anlagefläche aufweist,
die eine axiale und/oder tangentiale Anlage der Dämpfungsbuchse
an dem Anschlagelement ermöglicht. Dadurch kann eine Drehung
der elastischen Dämpfungsbuchse um die Achse der Spindel
verhindert werden, so dass eine zuverlässige Dämpfung
beim Anlaufen des Getriebeelements an das mit der elastischen Dämpfungsbuchse
versehene Anschlagelement gewährleistet ist.
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In
vorteilhafter Weise ist das Innengewinde der Dämpfungsbuchse
mit unterschiedlichem, insbesondere gleichmäßig
variierendem, Flankenabstand ausgestaltet. Dadurch ist in Bezug
auf das Gewinde der Spindel durch das Innengewinde der Dämpfungsbuchse
eine Dämpfungslücke gebildet, die insbesondere
eine gleichmäßig wachsende Größe
haben kann. Beim Anlaufen des Getriebeelements an die Dämpfungsbuchse
ist dadurch ein verbessertes Dämpfungsverhalten ermöglicht,
da abschnittsweise ein gewisses Spiel zwischen dem Innengewinde
der Dämpfungsbuchse und dem Gewinde der Spindel besteht,
wodurch eine stärkere elastische Verformung des Materials
der Dämpfungsbuchse ermöglicht und somit der für
die Dämpfung zur Verfügung stehende Weg vergrößert
ist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass der Flankenabstand des Innengewindes der
Dämpfungsbuchse von dem Anschlagelement ausgehend zunimmt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Flankenabstand des Innengewindes
der Dämpfungsbuchse von dem Anschlagelement ausgehend in
einer axialen Richtung kontinuierlich und/oder progressiv zunimmt.
Dadurch kann eine Dämpfungskraft erzeugt werden, die mit zunehmender
Kompression der Dämpfungsbuchse, das heißt während
des Anlaufens des Getriebeelements an das Anschlagelement, ansteigt.
Somit wird eine vorteilhafte Dämpfung erzielt, bei der
die Dauerschlagfestigkeit verbessert ist.
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Vorteilhaft
ist es, dass die Dämpfungsbuchse in einer axialer Richtung
zumindest abschnittsweise eine unterschiedliche Elastizität
aufweist. Während bei der Ausgestaltung, bei der ein gewisses,
variables Spiel zwischen dem Innengewinde der elastischen Dämpfungsbuchse
und dem Gewinde der Spindel besteht, die Variation der Dämpfungskraft durch
die zunehmende Abstützung der Dämpfungsbuchse
an dem Spindelgewinde erzielt wird, wird bei der Ausgestaltung der
Dämpfungsbuchse mit unterschiedlicher Elastizität
die Variation der Dämpfungskraft durch den Widerstand des
Materials der Dämpfungsbuchse gegenüber Verformung
begründet. Dies kann insbesondere durch eine Variation
des Querschnitts der Dämpfungsbuchse in axialer Richtung, durch
eine geeignete Anordnung von Entlastungsbohrungen, durch Entlastungsrillen
oder durch Versteifungsrippen erfolgen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen
Spindelantrieb in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 den
in 1 gezeigten Spindelantrieb in einer perspektivischen
Ansicht;
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3 den
in 1 gezeigten Spindelantrieb entsprechend einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine
Dämpfungsbuchse eines Spindelantriebs in einer axialen
Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 die
in 4 gezeigte Dämpfungsbuchse eines Spindelantriebs
entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
und
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6 den
in 5 mit VI bezeichneten Ausschnitt einer Dämpfungsbuchse
eines Spindelantriebs entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
einen Spindelantrieb 1 in einer auszugsweisen, axialen
Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der Spindelantrieb 1 eignet sich insbesondere als
Stellantrieb zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen
eines Kraftfahrzeugs. Der Spindelantrieb 1 weist eine Spindel 2 mit
einem Gewinde 3 (Spindelgewinde) auf. Die Spindel 2 ist
mit einem Anschlagelement 4 verbunden. Das Anschlagelement 4 weist
eine Anlagefläche 5 auf. Eine Achse 6 der
Spindel 2 ist senkrecht zu der Anlagefläche 5 orientiert.
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Der
Spindelantrieb 1 weist außerdem ein auszugsweise
dargestelltes Getriebeelement 7 auf, das mehrere Komponenten
umfasst und an einer Fahrzeugkomponente befestigt ist. Das Getriebeelement 7 ist
entlang der Achse 6 auf der Spindel 2 geführt.
Eine Komponente des Getriebeelements 7 kann beispielsweise
eine Spindelmutter sein, die auf der Spindel 2 angeordnet
ist.
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Der
Spindelantrieb 1 weist eine im Bereich des Anschlagelements 4 auf
der Spindel 2 angeordnete Dämpfungsbuchse 8 auf,
die aus einem elastischen Werkstoff gebildet ist. Eine Stirnfläche 9 der Dämpfungsbuchse 8 liegt
dabei an der Anlagefläche 5 des Anschlagelements 4 an.
Ferner weist die Dämpfungsbuchse 8 eine weitere
Stirnfläche 10 auf, die von der Stirnfläche 9 abgewandt
ist. In der 1 ist eine Situation dargestellt,
in der das Getriebeelement 7 gerade in Kontakt mit der
Dämpfungsbuchse 8 gelangt. Dabei stößt
das Getriebeelement 7 mit einer Stirnseite 11 an
der Stirnfläche 10 der Dämpfungsbuchse 8 an.
Bei diesem Anstoßen wird eine axiale Kraft Fa auf
die Dämpfungsbuchse 8 ausgeübt.
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Die
Dämpfungsbuchse 8 weist ein Innengewinde 15 auf,
das mit einem Abschnitt des Gewindes 3 der Spindel 2 in
Eingriff steht. Durch die Anlage der Dämpfungsbuchse 8 mit
ihrer Stirnfläche 9 an der Anlagefläche 5 ist
eine axiale Anlage der Dämpfungsbuchse 8 an dem
Anschlagelement 4 gebildet, so dass eine Verstellung, insbesondere
Verdrehung, der Dämpfungsbuchse 8 relativ zu der
Achse 6 weitgehend verhindert ist.
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Durch
die Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 aus einem
elastischen Material ist allerdings ein gewisses elastisches Nachgeben
der Dämpfungsbuchse 8 in Bezug auf die axiale
Kraft Fa, die von dem Getriebeelement 7 auf
die Dämpfungsbuchse 8 ausgeübt wird,
möglich. Dadurch wird das Anschlagen des Getriebeelements 7 an
dem mit der Dämpfungsbuchse 8 versehenen Anschlagelement 4 gedämpft.
Somit wird die axiale Kraft Fa zeitverzögert aufgebaut.
Dadurch ist eine hohe Dauerschlagfestigkeit des Spindelantriebs 1 in
Bezug auf die Wegbegrenzung für das Getriebeelement 7 gewährleistet.
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Eine
Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 ist
in diesem Ausführungsbeispiel zylindermantelförmig
ausgestaltet, so dass die Dämpfungsbuchse 8 in
axialer Richtung, das heißt entlang der Achse 6,
einen konstanten Durchmesser 17 aufweist. Ferner weist
die Dämpfungsbuchse 8 eine gewisse Länge 18 auf.
Durch die Wahl der Länge 18 der Dämpfungsbuchse 8 und
der dadurch im Eingriff mit der Dämpfungsbuchse 8 stehenden
Anzahl an Gewindegängen des Gewindes 3 der Spindel 2 sowie
durch die Wahl des Durchmessers 17 und die Wahl des elastisches
Materials für die Dämpfungsbuchse 8 kann
die Charakteristik der Dämpfung und die Widerstandsfähigkeit
gezielt vorgegeben werden. Dadurch ist eine hohe Dauerschlagfestigkeit
möglich. Da über die Gewindegänge des
Gewindes 3 der Spindel 2 ein wesentlicher Teil
der axialen Kraft Fa aufgenommen wird, kann die Anlagefläche 5 des
Anschlagelements 4 relativ klein ausgestaltet sein. Ferner
kann dadurch auch der Durchmesser 17 der Dämpfungsbuchse 8 relativ
klein sein. Da die Dämpfungsbuchse 8 sowohl radial als
auch axial von den Gewindegängen des Gewindes 3 der
Spindel 2 gehalten ist, werden Geräusche auf Grund
von Vibrationen oder ein Rattern verhindert.
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2 zeigt
den in 1 gezeigten Spindelantrieb 1 in einer
auszugsweisen, perspektivischen Darstellung. Dabei ist eine Möglichkeit
gezeigt, wie die Anlagefläche 5 ausgestaltet sein
kann. Hierbei ist das Anschlagelement 4 als relativ flaches
Endstück mit einer Bohrung 19 ausgestaltet, die
zum Befestigen des Anschlagelements 4 an einem Fahrzeugzitz oder
dergleichen dient. Die Anlagefläche 5 ist dabei relativ
schmal und unterstützt die Dämpfungsbuchse 8 nur
teilweise. Diese teilweise Unterstützung kann im jeweiligen
Anwendungsfall allerdings ausreichen, um eine Verstellung der Dämpfungsbuchse 8 zu
verhindern. Die Dämpfung durch die Dämpfungsbuchse 8 ist
dennoch ausreichend, da die Kraft Fa beim
Anprallen des Getriebeelements 7 an der mit der Dämpfungsbuchse 8 versehenen
Anlagefläche 4 im Wesentlichen von den Gewindegängen
des Gewindes 3 aufgenommen wird, die mit dem Innengewinde 15 der
Dämpfungsbuchse 8 im Eingriff stehen.
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3 zeigt
den in 1 dargestellten Spindelantrieb 1 entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in
der 3 dargestellte Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 stellt eine
Möglichkeit dar, um die Dämpfungseigenschaften
zu beeinflussen. Dabei variiert ein Flankenabstand 25 des
Innengewindes 15 der Dämpfungsbuchse 8,
so dass in einer axialen Richtung 26 zunehmende Dämpfungslücken 27, 27', 27'' gebildet sind.
Die Dämpfungslücken 27, 27', 27'' sind
dabei in einem Ausgangszustand, in dem die Dämpfungsbuchse 8 unbelastet
ist, vorgesehen. Beim Einwirken einer Kraft Fa in
axialer Richtung entgegen der axialen Richtung 26 wird
die Dämpfungsbuchse 8 zunächst entlang
der Achse 6 über ihre Länge 18 axial verkürzt.
Dann schließt sich als erstes die Dämpfungslücke 27,
wodurch ein größerer Teil der Kraft Fa über
das Gewinde 3 der Spindel 2 aufgenommen ist. Dann
schließt sich die nächste Dämpfungslücke 27', so
dass der von dem Gewinde 3 der Spindel 2 aufgenommene
Teil der Kraft Fa weiter ansteigt und die Steifigkeit
der Dämpfung zunimmt. Anschließend schließt
sich auch die Dämpfungslücke 27'', wodurch die
Dämpfungskraft weiter ansteigt. Durch die Ausgestaltung
des Innengewindes 15, insbesondere durch die Variation
des Flankenabstands 25, kann somit der Anstieg der Dämpfungskraft
in Bezug auf die Verkürzung der Länge 18 der
Dämpfungsbuchse 8 gezielt beeinflusst werden.
Speziell kann ein progressiver Anstieg der Dämpfungskraft
erreicht werden, da mit zunehmender Verkürzung der Dämpfungsbuchse 8 der
Anteil des Gewindes 3 der Spindel 2 ansteigt,
an dem das Innengewinde 15 der Dämpfungsbuchse 8 anliegt.
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4 zeigt
eine elastische Dämpfungsbuchse 8 eines Spindelantriebs 1 in
einer axialen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der variierende
Flankenabstand 25 des Innengewindes 15 in der
axialen Richtung 26 kontinuierlich ansteigend ausgestaltet.
Ferner ist eine Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 konisch
ausgestaltet, so dass eine Querschnittsfläche 28 des elastischen
Werkstoffs der Dämpfungsbuchse 8 in der axialen
Richtung 26 zunimmt. Damit nimmt in der axialen Richtung 26 auch
die in axialer Richtung 26 betrachtete elastische Verformbarkeit
ab. Dadurch kann die Progression des Anstiegs der Dämpfungskraft
verstärkt werden. Durch die Wahl der Ausgestaltung der
Außenfläche 16 ist somit eine gezielte Beeinflussung
der Dämpfungscharakteristik möglich. Außerdem
kann die Stirnfläche 10 vergrößert
werden, um eine größere Anlagefläche
für das Getriebeelement 7 zu bilden.
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5 zeigt
den in 4 gezeigten Schnitt durch eine Dämpfungsbuchse 8 eines
Spindelantriebs 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an der
Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 umfänglich
umlaufende Entlastungsrillen 30, 30', 30'', 30''' vorgesehen,
die zur Beeinflussung der Dämpfungscharakteristik der Dämpfungsbuchse 8 dienen.
Die Entlastungsrillen 30 können dabei auch auf
andere Weise, insbesondere spiralförmig, vorgesehen sein.
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6 zeigt
den in 5 mit VI bezeichneten Ausschnitt einer
Dämpfungsbuchse 8 eines Spindelantriebs 1 entsprechend
einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel sind an der konisch ausgestalteten
Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 Entlastungsbohrungen 31, 31' vorgesehen,
die die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 lokal
verbessern. Ferner sind an der Außenfläche 17 Versteifungsrippen 32, 32' vorgesehen,
die die Dämpfungsbuchse 8 lokal versteifen. Dadurch
kann die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 in der
axialen Richtung 26 gezielt beeinflusst werden.
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Bei
der Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 ist es
von Vorteil, wenn die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 von
dem Anschlagelement 4 ausgehend in der axialen Richtung 26 zunimmt.
Dadurch kann zusammen mit dem in axialer Richtung 26 zunehmenden
Flankenabstand 25 eine ausgeprägt progressive
Zunahme der Dämpfung erzielt werden.
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Es
ist anzumerken, dass die Versteifungsrippen 32 auch in
axialer Richtung oder auf andere Weise, insbesondere spiralförmig,
an der Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 angeordnet
sein können.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2003037674
A1 [0002, 0003]