DE102010001503A1 - Spindelantrieb einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Spindelantrieb einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes aufweisend eine Spindel und eine Muttereinheit, wobei die Muttereinheit eine aus Kunststoff gefertigte Mutter und einen Halter aufweist, die Mutter ein Innengewinde hat, das im Eingriff mit der Spindel ist, und die Mutter in dem Halter gehalten ist.
- Ein derartiger Spindelantrieb ist aus
US 5,222,402 A bekannt. Dabei wird die Spindel motorisch angetrieben, die Muttereinheit ist stationär. Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf einen Spindelantrieb, bei dem die Spindel aktiv motorisch angetrieben wird. Zum Stand der Technik wird zudem verwiesen aufDE 1 755 740 A1 ,WO 86/06036 US 56,260,922 B1 US 7,340,974 B2 . Bei diesen vorbekannten Spindelantrieben wird die Muttereinheit aktiv angetrieben. - Aus Kunststoff gefertigte Muttern sind bereits bekannt, hierzu wird auf die o. g.
WO 86/06036 US 5,222,402 , die einen motorischen Antrieb der Spindel beschreibt, ist der Querschnitt der Mutter dagegen rechteckig und bildet der Innenraum einer unteren Schiene der Längsverstellvorrichtung den Halter, also eine drehfeste Aufnahme dieser Mutter. Dabei ist die Montage aufwendig, da der Antrieb und damit die Spindel der oberen Schiene zugeordnet sind, der Abtrieb mit der Muttereinheit aber der unteren Schiene zugeordnet ist. Vorteilhaft ist dabei die geschützte Anordnung innerhalb eines Kanals, der von den beiden Schienen begrenzt wird. - Spindelantriebe möchte man universell einsetzen können. Vorzugsweise sind sie als einsatzfertige Baueinheiten ausgebildet. Sie haben zwei Montagebereiche, an denen sie mit den gegeneinander zu verstellenden Teilen verbunden werden.
- Hier setzt nun die Erfindung ein, sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Spindelbetrieb der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln und zu verbessern, dass die Verbindung zwischen Halter und Mutter und damit die Ausbildung der Muttereinheit vereinfacht wird und der Spindelantrieb als einsatzfertige Baugruppe ausgebildet werden kann.
- Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Spindelantrieb der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mutter einen Außenmantel aufweist, der vorzugsweise von einem Zylinder begrenzt ist, dass der Außenmantel Ausnehmungen aufweist, dass der Halter als Rohrstück ausgebildet ist, dass das Rohrstück einen Innenraum aufweist, der dem Außenmantel angepasst ist, und dass das Rohrstück im Bereich der Ausnehmungen so nach innen deformiert ist, dass sich Material des Rohrstücks innerhalb der Ausnehmungen befindet.
- Die Erfindung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Verbindung des Halters mit der Mutter. Sie ermöglicht, dass beide aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden können, ermöglicht aber auch eine Ausbildung des Rohrstücks aus Kunststoff. Die Erfindung ermöglicht es, ein Rohrstück mit relativ dünner Wandstärke zu verwenden. Am Rohrstück selbst müssen keine speziellen Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden, beispielsweise Einschneiden eines Gewindes oder dergleichen. Das Rohrstück kann vorteilhaft dazu genutzt werden, den für den motorischen Antrieb abgewandten Teil der Spindel jenseits der Mutter abzudecken, so dass spezielle Vorrichtungen, um ein Blockieren oder ein Ansammeln von Schmutz an dieser Stelle zu vermeiden, nicht erforderlich sind. Das Rohrstück lässt sich günstig mit einem Befestigungsbereich versehen oder verbinden. Dieser ist vorteilhaft gleichachsig.
- Für die Verbindung zwischen Rohrstück und Mutter wird das Rohrstück verformt. Die Verbindung ist eine Formschlußverbindung. Hierbei macht sich besonders vorteilhaft bemerkbar, dass das Rohrstück eine dünne Wandstärke haben kann, wodurch es nicht nur leicht ist, sondern auch der Schritt des Verformens vereinfacht ist.
- Die Ausnehmungen können grundsätzlich beliebig ausgeführt sein, sie werden so ausgebildet, dass sich das Material des Rohrstücks günstig in sie hinein verformen lässt und eine gute mechanische Verbindung erreicht wird. Vorteilhaft sind als umlaufende Rille ausgebildete Ausnehmungen. Die Ausnehmungen sind vorzugsweise durch mindestens eine Vertiefung, z. B. durch eine mindestens teilweise umlaufende Rille gebildet. Die Rille kann eine Steigung wie ein Gewinde aufweisen, vorzugsweise hat sie keine Steigung. Durch einen einfachen Rollvorgang lässt sich das Rohrstück so deformieren, dass sich Material des Rohrstücks in der Rille befindet. Dabei können mehrere Rillen axial hintereinander angeordnet werden. Auf diese Weise wird eine hohe Festigkeit der Verbindung und eine Spielfreiheit zwischen Mutter und Rohrstück in axialer Richtung erreicht.
- In einer vorteilhaften Ausbildung weisen die Ausnehmungen mindestens eine unrunde Anlagefläche auf. Unter unrund wird dabei verstanden, dass die Anlagefläche in der Radialebene nicht in Umfangsrichtung, also nicht tangential verläuft. Nach der Verformung des Rohrstücks liegt dieses an der Anlagefläche an. Dadurch wird ein Verdrehen der Mutter gegenüber dem Rohrstück verhindert. Vorteilhafterweise verläuft die Anlagefläche auf der Linie einer Sekanten.
- Im Normalfall haben Rohrstück und Mutter die gleichen Achsen. Dies ist vorteilhaft, weil dann auch der Befestigungsbereich der Muttereinheit gleichachsig sein kann. Es ist aber eine Gleichachsigkeit von Mutter und Rohrstück nicht notwendigerweise vorhanden.
- Weiterhin wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Dieses Verfahren ermöglicht eine kostengünstige und einfache Verbindung von Rohrstück und aus Kunststoff gefertigter Mutter. Der erforderliche Verformungsschritt des Rohrstücks kann auf einfache Weise durchgeführt werden. Es kann beispielsweise ein Rollen, Prägen, Rollieren stattfinden. Gängige Verfahren, wie sie aus Standardlehrbüchern bekannt sind, können angewendet werden. Die Erfindung hat den Vorzug, dass die axiale Festigkeit der Verbindung zwischen Mutter und Rohrstück und die Verdrehsicherheit dieser Verbindung separat eingestellt werden können und den jeweiligen Anforderungen angepasst werden können.
- Die Ausnehmungen, die an der Mutter ausgebildet sind, werden so gestaltet, dass sie sich im Herstellungsverfahren der Mutter möglichst einfach realisieren lassen. Hier sind insbesondere umlaufende Rillen geeignet. Sie lassen sich auch nachträglich durch einen Drehvorgang erstellen. Weiterhin sind für die Verdrehsicherung solche unrunden Anlageflächen vorgesehen, die sich leicht realisieren lassen, z. B. eine Sekantenfläche.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von zwei nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden, in dieser Zeichnung zeigen:
-
1 : eine perspektivische Darstellung eines Spindelantriebs einer Verstelleinrichtung eines hier nicht näher dargestellten, da bekannten Kraftfahrzeugsitzes, -
2 : eine perspektivische Darstellung eines vorderen Endbereiches der Muttereinheit, wie sie in1 gezeigt ist, -
3 : eine perspektivische Darstellung einer Mutter, wie sie in1 verwendet ist, -
4 : ein axiales Schnittbild durch den Bereich der Muttereinheit, wie er in2 dargestellt ist, -
5 : ein Schnittbild wie4 , jedoch für ein zweites Ausführungsbeispiel, und -
6 : eine perspektivische Darstellung einer Muttereinheit aus Rohrstück und Mutter im zusammengebauten Zustand. -
1 zeigt einen Elektromotor20 , der über ein Winkelgetriebe22 eine Spindel24 antreibt. Sie hat eine Spindelachse26 , die rechtwinklig zur Motordrehachse steht. Die Spindel hat typischerweise ein Gewinde M10 bis M14. In bekannter Weise ist die Länge der Spindel24 dem erforderlichen Verstellweg bzw. Verstellwinkel angepasst. - Die Spindel
24 ist in Eingriff mit einer Muttereinheit28 . Diese weist eine aus Kunststoff hergestellte Mutter30 und ein Rohrstück32 auf. Das Rohstück32 umgreift die Mutter30 möglichst passgenau. - Die Mutter hat ein Innengewinde
34 , das im Eingriff mit der Spindel24 ist. Sie hat einen zum Innengewinde34 konzentrischen Außenmantel36 , der von einem Zylinder begrenzt ist. Dieser Zylinder entspricht in der hier gezeigten Ausführung dem Innenraum des unverformten Rohrstücks32 . Im Außenmantel36 sind Ausnehmungen38 ,40 vorgesehen. Die Ausnehmungen38 sind so definiert, dass sie in Umfangsrichtung verlaufen, in einer Alternative verlaufen sie in einem spitzen Winkel zur Umfangsrichtung. Sie sind für eine Aufnahme von Kräften in axialer Richtung zuständig. Die Ausnehmungen40 sind dagegen unrund, sie sind für die Aufnahme in Umfangsrichtung angreifenden Kräften, letztendlich zur Verdrehsicherung, vorgesehen. - Die Ausnehmungen
38 sind bevorzugt als Rille ausgeführt. Wie insbesondere3 zeigt, hat die Mutter30 insgesamt vier Rillen38 . Zwischen diesen vier Rillen befinden sich Bereiche des ungestörten Außenmantels. Diese Bereiche sind axial etwa 5 bis 50% kürzer als die Rillen38 . - Die Mutter hat an ihrem vorderen, ersten Endbereich einen Schild
42 . Dieser hat größere Außenabmessungen als der Innenraum des Rohrstücks32 , vorzugsweise wird er durch einen Zylinder begrenzt, der dem Außenmantel des Rohrstücks entspricht. Der Schild bildet einen Anschlag44 aus, an dem ein erster Endbereich46 des Rohstücks zur Anlage kommen kann, wie am besten aus4 ersichtlich ist. Der Schild42 und der benachbarte Bereich der restlichen Mutter30 weisen zwei zueinander um 180° versetzte Anlageflächen40 auf. Sie verlaufen in Axialrichtung gesehen jeweils auf einer Sekante.54 ist die Achse der Mutter30 . - Das Rohrstück
32 ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, insbesondere Stahl. Es kommen aber auch nicht Eisenmetalle in Frage, z. B. Leichtmetall. Das Rohrstück32 kann auch aus einem Nichtmetall, beispielsweise Kunststoff, gefertigt werden. Bei Stahl beträgt die Wandstärke 1 bis 1,5 mm. Bei anderen Materialien wird die Wandstärke entsprechend auf gleiche Festigkeit angepasst. Das Rohrstück32 ist aus einem Material hergestellt, das gut verformt werden kann, beispielsweise kaltverformt oder warmverformt werden kann. -
4 zeigt den bereits verformten Zustand des Rohrstücks32 . Durch Einrillieren von insgesamt vier Rillungen48 ist Material des Rohrstücks in den Bereich der Ausnehmungen38 hineingebracht worden. Die Verformung ist plastisch. Dadurch wird eine ausreichend belastbare Verbindung in axialer Richtung erzielt. Eine Verdrehung wäre noch möglich. Diese wird durch die Verformung des Rohrstücks in Nähe seines ersten Endbereichs46 an die Ausnehmungen40 erreicht, der verformte Zustand ist aus den1 und2 ersichtlich, verwiesen wird auf die Abflachung50 . - An einem zweiten Endbereich des Rohrstücks ist ein Befestigungsbereich
52 angeordnet. Er hat eine Bohrung, deren Mittelpunkt auf der Spindelachse26 liegt. Der Befestigungsbereich52 kann beliebig ausgeführt sein. - Das Rohrstück
32 hat eine axiale Länge, die im Wesentlichen der axialen Länge der Spindel24 angepasst ist. Die axiale Länge ist deutlich größer als die axiale Länge der Mutter30 , insbesondere mindestens dreimal und vorzugsweise mindestens sechsmal so groß. Das Rohrstück nimmt mit seinem Innenraum, der sich zwischen Mutter30 und Befestigungsbereich52 befindet, das überstehende Teilstück der Spindel24 auf und sichert dadurch diesen Teil der Spindel gegen Verschmutzen, mechanische Beschädigung, Anlage von klemmenden Teilen und dergleichen. - Im zweiten Ausführungsbeispiel nach
5 hat die Mutter30 kein Schild42 . Im zusammengebauten Zustand der Muttereinheit, wie in5 gezeigt, ragt die Mutter mit wenigen Millimetern axial gegenüber dem Rohrstück32 vor. Eine Ausnehmung40 verläuft parallel zur Papierebene. Die axiale Verbindung im Bereich der Ausnehmungen38 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel. - Bei dem Verfahren zur Herstellung des Spindelantriebs wird die Muttereinheit wie folgt hergestellt:
Eine aus Kunststoff gefertigte Mutter ist bereits durch ihren Herstellungsvorgang mit Ausnehmungen38 und40 versehen, oder es werden diese Ausnehmungen nachträglich angebracht. Ein Rohrstück32 wird bereitgestellt, es hat runden Querschnitt und eine Innenabmessung, die der Außenabmessung der Mutter30 entspricht. Deren Außenabmessung wird durch einen Zylinder begrenzt. Innerhalb dieses Zylinders befinden sich die Ausnehmungen38 ,40 . - Das Rohrstück wird nun über die Mutter geschoben, bis es entweder an den Anschlag
40 kommt oder eine gewünschte Position erreicht ist. Nun wird das Material des Rohrstücks32 verformt. In einem ersten Verformungsschritt werden Rillungen48 vorgenommen, diese werden so tief ausgeführt, dass sie spielfrei sind, vorzugsweise den Boden der Rillen38 erreichen. Auch wenn dies nicht der Fall ist, liegen sie jedenfalls an den Rändern der Rille38 an und sichern eine in Axialrichtung feste Verbindung. In einem zweiten Verformungsschritt wird das Material des Rohrstücks32 an die Ausnehmung40 herangedrückt, dadurch entstehen Abflachungen50 . In diesem Zustand ist die Muttereinheit28 fertig gestellt und kann auf die Spindel24 aufgeschraubt werden. - Im Einzelnen laufen die Vorgänge wie folgt ab: Zunächst wird die Muter
30 auf die Spindel24 aufgeschraubt. Danach wird die so erhaltene Baugruppe in das Rohrstück32 eingebracht. Wenn mehrere Ausnehmungen40 in Axialrichtung gesehen hintereinander vorgesehen sind, werden die Verformungen einzeln nacheinander durchgeführt. Es wird dabei zunächst mit der Ausnehmung38 begonnen, die dem Befestigungsbereich52 am nächsten liegt oder am weitesten von ihm entfernt ist. Anschließend wird für die nächstliegende Ausnehmung38 eine Verformung durch Ausbilden einer Rillung48 durchgeführt usw.. Es wird also jeweils schrittweise in einer Axialrichtung54 vorgegangen. Die Verformungen werden insbesondere durch Rollieren durchgeführt. Während des Verformens kann sich das Rohrstück32 in Axialrichtung54 relativ zur Mutter30 bewegen. - Bei der Rillung wird das Rollierwerkzeug nicht in einer Radialebene angesetzt, die mittig zur Ausnehmung
38 verläuft, sondern in einer Radialebene, die um einen gewissen Betrag in Axialrichtung hiervon versetzt ist. Der Versatz beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 und 1 mm. Der Versatz erfolgt in Gegenrichtung zur Richtung des Fortschreitens der Verformungsschritte. Das Rollieren beginnt an der Flanke der bearbeiteten Ausnehmung38 , die weiter entfernt ist von derjenigen Ausnehmung, die anschließend bearbeitet wird, als die Mitte dieser bearbeiteten Ausnehmung. Da während der Verformung das Rohrstück32 sich verkürzt, muss das Werkzeug, das bei der Verformung die Muttereinheit28 hält, entsprechend bewegbar angeordnet sein. - Der Übergang der Ausnehmung
38 in den Außenmantel36 wird (im Schnittbild gesehen) durch einen Winkel gebildet, der im Winkelbereich 70 bis 90° liegt. Der Winkel ist an seiner Spitze nicht abgerundet, sondern möglichst scharfkantig. - In der Ausführung nach
6 ist ein Rohrstück32 verwendet, das auf einem Teilbereich seiner axialen Länge einen quadratischen Querschnitt aufweist. Es wird eine Mutter30 verwendet, die im Wesentlichen prismatisch mit quadratischer Basis ist. Ihr Außenmantel wird im Wesentlichen durch vier Rechtecke gebildet. Sie stehen jeweils im Winkel von 90° zueinander. Diese Rechtecke bilden zugleich die unrunde Anlagefläche40 . Im Außenmantel36 sind vier auf einer Radialebene angeordnete Ausnehmungen38 vorgesehen, die sich jeweils nur über einen kleinen Winkelbereich, beispielsweise 10 bis 30°, erstrecken. Um die Verbindung zwischen Rohrstück32 und Mutter30 herzustellen, wird wiederum das Material des Rohrstücks32 verformt. Hierzu wird ein Rollierwerkzeug verwendet, wie es auch im vorangegangenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Die Ausnehmungen38 haben einen Boden, der von einer Kreislinie begrenzt ist, die zentrisch zur Axialrichtung ist. Dadurch kann die Verformung mittels eines umlaufenden Werkzeugs durchgeführt werden. In einer Alternative wird die Anordnung aus Mutter30 und Rohrstück32 um die Längsachse gedreht und ist das Werkzeug stationär. Erreicht werden die Rillungen48 , wie sie in6 dargestellt sind.6 zeigt somit, dass die Ausnehmungen38 nicht über 360° umlaufen müssen, wie dies im vorangegangenen Ausführungsbeispiel der Fall ist. - In einer Alternative ist es auch möglich, anstelle einer Verformung durch Rollieren anderer Verformungen vorzusehen, beispielsweise Drück- oder Presswerkzeuge, die zu einer Verformung führen, wie sie aus den Figuren ersichtlich ist. Anstelle des gezeigten quadratischen Querschnitts kann der Querschnitt der Mutter
30 auch ein anderes regelmäßiges Vieleck sein, der Querschnitt kann auch ein anderes Unrund sein. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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Claims (10)
- Spindelantrieb einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes aufweisend eine Spindel (
24 ) und eine Muttereinheit (28 ), wobei die Muttereinheit (28 ) eine aus Kunststoff gefertigte Mutter (30 ) und einen Halter aufweist, die Mutter (30 ) ein Innengewinde (34 ) hat, das im Eingriff mit der Spindel (24 ) ist, und die Mutter (30 ) in dem Halter gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (30 ) einen Außenmantel (36 ) aufweist, dass der Außenmantel (36 ) Ausnehmungen (38 ,40 ) aufweist, dass der Halter als Rohrstück (32 ) ausgebildet ist, dass das Rohrstück (32 ) einen Innenraum aufweist, der dem Außenmantel (36 ) angepasst ist, und dass das Rohrstück (32 ) im Bereich der Ausnehmungen (38 ,40 ) so nach innen deformiert ist, dass sich Material des Rohrstücks (32 ) innerhalb der Ausnehmungen (38 ,40 ) befindet. - Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (
38 ) mindestens eine zumindest teilweise umlaufende Rille aufweisen. - Spindelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (
40 ) mindestens eine unrunde Anlagefläche aufweisen. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rohrstück (
32 ) und Mutter (30 ) gleichachsig sind. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (
32 ) mindestens drei Mal, vorzugsweise mindestens sechs Mal in axialer Richtung so lang ist wie die Mutter (30 ). - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (
32 ) einen ersten Endbereich aufweist, und dass die Mutter (30 ) am ersten Endbereich des Rohrstücks (32 ) festgelegt ist. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (
32 ) einen zweiten Endbereich aufweist, und dass am zweiten Endbereich ein Befestigungsbereich (52 ), der insbesondere eine Öse oder eine Bohrung aufweist, vorgesehen ist. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (
30 ) einen Anschlag (44 ) für einen ersten Endbereich des Rohrstücks (32 ) aufweist. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (
36 ) von einem Zylinder begrenzt ist. - Verfahren zum Herstellen eines Spindelantriebs einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, der eine Spindel (
24 ) und eine Muttereinheit (28 ) aufweist, wobei die Muttereinheit (28 ) eine aus Kunststoff gefertigte Mutter (30 ) und einen Halter, in dem die Mutter (30 ) gehalten ist, aufweist, und die Mutter (30 ) ein Innengewinde (34 ) hat, das mit der Spindel (24 ) in Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (30 ) in ihrem Außenmantel Ausnehmungen (38 ,40 ) aufweist, dass bei der Montage das Rohrstück (32 ) über die Mutter (30 ) geschoben wird, so dass sich die Mutter (30 ) innerhalb des Rohrstücks (32 ) befindet, dass das Rohrstück (32 ) in dem Bereich, in dem sich die Ausnehmungen (38 ,40 ) der Mutter (30 ) befinden, so verformt wird, dass Material des Rohrstücks (32 ) in den Bereich der Ausnehmungen (38 ,40 ) hinein deformiert wird und sich Material des Rohrstücks (32 ) in den Ausnehmungen (38 ,40 ) befindet.
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