DE102010001503B4 - Spindelantrieb einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes und Verfahren zum Herstellen eines Spindelantriebs - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Spindelantrieb einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Spindelantriebs.
- Ein derartiger Spindelantrieb ist aus
US 6 464 421 B1 bekannt. - Bei dem Spindelantrieb nach der
US 5 222 402 A wird die Spindel motorisch angetrieben, die Muttereinheit ist stationär. Die Erfindung bezieht sich dagegen vorzugsweise auf einen Spindelantrieb, bei dem die Spindel aktiv motorisch angetrieben wird. Zum Stand der Technik wird zudem verwiesen aufDE 17 55 740 A ,DE 39 19 378 A1 ,WO 86/ 06 036 A1 US 6 260 922 B1 undUS 7 340 974 B2 . Bei diesen vorbekannten Spindelantrieben wird die Muttereinheit aktiv angetrieben. - Die
WO 86/ 06 036 A1 US 6 464 421 B1 ist der Querschnitt der Mutter dagegen rechteckig. - Spindelantriebe möchte man universell einsetzen können. Vorzugsweise sind sie als einsatzfertige Baueinheiten ausgebildet. Sie haben zwei Montagebereiche, an denen sie mit den gegeneinander zu verstehenden Teilen verbunden werden.
- Hier setzt nun die Erfindung ein, sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Spindelantrieb und das Verfahren 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 bzw. eine Montage des Spindelantriebs vereinfacht ist.
- Diese Aufgabe wird durch einen Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen eines Spindelantriebs durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst.
- 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 Sekante.
- Rohrstück und Mutter haben die gleichen Achsen. Dies ist vorteilhaft, weil dann auch der Befestigungsbereich der Muttereinheit gleichachsig sein kann.
- Weiterhin wird die Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. 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 Elektromotor 20, der über ein Winkelgetriebe 22 eine Spindel 24 antreibt. Sie hat eine Spindelachse 26, die rechtwinklig zur Motordrehachse steht. Die Spindel 24 hat typischerweise ein Gewinde M|0 bis M14. In bekannter Weise ist die Länge der Spindel 24 dem erforderlichen Verstellweg bzw. Verstellwinkel angepasst. - Die Spindel 24 ist in Eingriff mit einer Muttereinheit 28. Diese weist eine aus Kunststoff hergestellte Mutter 30 und ein Rohrstück 32 auf. Das Rohrstück 32 umgreift die Mutter 30 möglichst passgenau.
- Die Mutter hat ein Innengewinde 34, das im Eingriff mit der Spindel 24 ist. Sie hat einen zum Innengewinde 34 konzentrischen Außenmantel 36, der von einem Zylinder begrenzt ist. Dieser Zylinder entspricht in der hier gezeigten Ausführung dem Innenraum des unverformten Rohrstücks 32. Im Außenmantel 36 sind Ausnehmungen 38, 40 vorgesehen. Die Ausnehmungen 38 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 Ausnehmungen 40 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 insbesondere
3 zeigt, hat die Mutter 30 insgesamt vier Rillen 38. Zwischen diesen vier Ril- len 38 befinden sich Bereiche des ungestörten Außenmantels 36. Diese Bereiche sind axial etwa 5 bis 50% kürzer als die Rillen 38. - Die Mutter 30 hat an ihrem vorderen, ersten Endbereich einen Schild 42. Dieser hat größere Außenabmessungen als der Innenraum des Rohrstücks 32, vorzugsweise wird er durch einen Zylinder begrenzt, der dem Außenmantel 36 des Rohrstücks 32 entspricht. Der Schild 42 bildet einen Anschlag 44 aus, an dem ein erster Endbereich 46 des Rohrstücks 32 zur Anlage kommen kann, wie am besten aus
4 ersichtlich ist. Der Schild 42 und der benachbarte Bereich der restlichen Mutter 30 weisen zwei zueinander um 180° versetzte Ausnehmungen 40 als Anlageflächen auf. Sie verlaufen in Axialrichtung gesehen jeweils auf einer Sekante. 54 ist die Achse der Mutter 30. - Das Rohrstück 32 ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, insbesondere Stahl. Es kommen aber auch Nichteisenmetalle in Frage, z.B. Leichtmetall. Das Rohrstück 32 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 Rohrstück 32 ist aus einem Material hergestellt, das gut verformt werden kann, beispielsweise kaltverformt oder warmverformt werden kann.
-
4 zeigt den bereits verformten Zustand des Rohrstücks 32. Durch Einrillieren von insgesamt vier Rillungen 48 ist Material des Rohrstücks 32 in den Bereich der Ausnehmungen 38 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 32 in Nähe seines ersten Endbereichs 46 an die Ausnehmungen 40 erreicht, der verformte Zustand ist aus den1 und2 ersichtlich, verwiesen wird auf die Abflachung 50. - An einem zweiten Endbereich des Rohrstücks 32 ist ein Befestigungsbereich 52 angeordnet. Er hat eine Bohrung, deren Mittelpunkt auf der Spindelachse 26 liegt. Der Befestigungsbereich 52 kann beliebig ausgeführt sein.
- Das Rohrstück 32 hat eine axiale Länge, die im Wesentlichen der axialen Länge der Spindel 24 angepasst ist. Die axiale Länge ist deutlich größer als die axiale Länge der Mutter 30, insbesondere mindestens dreimal und vorzugsweise mindestens sechsmal so groß. Das Rohrstück 32 nimmt mit seinem Innenraum, der sich zwischen Mutter 30 und Befestigungsbereich 52 befindet, das überstehende Teilstück der Spindel 24 auf und sichert dadurch diesen Teil der Spindel 24 gegen Verschmutzen, mechanische Beschädigung, Anlage von klemmenden Teilen und dergleichen.
- Im zweiten Ausführungsbeispiel nach
5 hat die Mutter 30 kein Schild 42. Im zusammengebauten Zustand der Muttereinheit 28, wie in5 gezeigt, ragt die Mutter 30 mit wenigen Millimetern axial gegenüber dem Rohrstück 32 vor. Eine Ausnehmung 40 verläuft parallel zur Papierebene. Die axiale Verbindung im Bereich der Ausnehmungen 38 erfolgt wie im ersten Ausführungsbeispiel. - Bei dem Verfahren zur Herstellung des Spindelantriebs wird die Muttereinheit 28 wie folgt hergestellt:
- Eine aus Kunststoff gefertigte Mutter 30 ist bereits durch ihren Herstellungsvorgang mit Ausnehmungen 38 und 40 versehen, oder es werden diese Ausnehmungen nachträglich angebracht. Ein Rohrstück 32 wird bereitgestellt, es hat runden Querschnitt und eine Innenabmessung, die der Außenabmessung der Mutter 30 entspricht. Deren Außenabmessung wird durch einen Zylinder begrenzt. Innerhalb dieses Zylinders befinden sich die Ausnehmungen 38,40.
- Das Rohrstück 32 wird nun über die Mutter 30 geschoben, bis es entweder an die als Anschlag ausgebildete Ausnehmung 40 kommt oder eine gewünschte Position erreicht ist. Nun wird das Material des Rohrstücks 32 verformt. In einem ersten Verformungsschritt werden Rillungen 48 vorgenommen, diese werden so tief ausgeführt, dass sie spielfrei sind, vorzugsweise den Boden der Rillen 38 erreichen. Auch wenn dies nicht der Fall ist, liegen sie jedenfalls an den Rändern der Rille 38 an und sichern eine in Axialrichtung feste Verbindung. In einem zweiten Verformungsschritt wird das Material des Rohrstücks 32 an die Ausnehmung 40 herangedrückt, dadurch entstehen Abflachungen 50. In diesem Zustand ist die Muttereinheit 28 fertig gestellt und kann auf die Spindel 24 aufgeschraubt werden.
- Im Einzelnen laufen die Vorgänge wie folgt ab: Zunächst wird die Mutter 30 auf die Spindel 24 aufgeschraubt. Danach wird die so erhaltene Baugruppe in das Rohrstück 32 eingebracht. Wenn mehrere Ausnehmungen 40 in Axialrichtung gesehen hintereinander vorgesehen sind, werden die Verformungen einzeln nacheinander durchgeführt. Es wird dabei zunächst mit der Ausnehmung 38 begonnen, die dem Befestigungsbereich 52 am nächsten liegt oder am weitesten von ihm entfernt ist. Anschließend wird für die nächstliegende Ausnehmung 38 eine Verformung durch Ausbilden einer Rillung 48 durchgeführt. Es wird also jeweils schrittweise in einer Axialrichtung 54 vorgegangen. Die Verformungen werden insbesondere durch Rollieren durchgeführt. Während des Verformens kann sich das Rohrstück 32 in Axialrichtung 54 relativ zur Mutter 30 bewegen.
- Bei der Rillung 48 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 Ausnehmung 38, die weiter entfernt ist von derjenigen Ausnehmung, die anschließend bearbeitet wird, als die Mitte dieser bearbeiteten Ausnehmung. Da während der Verformung das Rohrstück 32 sich verkürzt, muss das Werkzeug, das bei der Verformung die Muttereinheit 28 hält, entsprechend bewegbar angeordnet sein.
- Der Übergang der Ausnehmung 38 in den Außenmantel 36 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 Rohrstück 32 verwendet, das auf einem Teilbereich seiner axialen Länge einen quadratischen Querschnitt aufweist. Es wird eine Mutter 30 verwendet, die im Wesentlichen prismatisch mit quadratischer Basis ist. Ihr Außenmantel 36 wird im Wesentlichen durch vier Rechtecke gebildet. Sie stehen jeweils im Winkel von 90° zueinander. Diese Rechtecke bilden zugleich die unrunde Anlagefläche. Im Außenmantel 36 sind vier auf einer Radialebene angeordnete Ausnehmungen 38 vorgesehen, die sich jeweils nur über einen kleinen Winkelbereich, beispielsweise 10 bis 30°, erstrecken. Um die Verbindung zwischen Rohrstück 32 und Mutter 30 herzustellen, wird wiederum das Material des Rohrstücks 32 verformt. Hierzu wird ein Rollierwerkzeug verwendet, wie es auch im vorangegangenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Die Ausnehmungen 38 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 Mutter 30 und Rohrstück 32 um die Längsachse gedreht und ist das Werkzeug stationär. Erreicht werden die Rillungen 48, wie sie in6 dargestellt sind.6 zeigt somit, dass die Ausnehmungen 38 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 Presswerk zeuge, 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.
Claims (12)
- 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, die Mutter (30) in dem Halter gehalten ist, die Mutter (30) einen Außenmantel (36) aufweist, der Halter als Rohrstück (32) ausgebildet ist, das einen Innenraum aufweist, der dem Außenmantel (36) angepasst ist, und Rohrstück (32) und Mutter (30) gleichachsig sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (36) konzentrisch zum Innengewinde (34) ist und von einem Zylinder begrenzt ist, dass im Außenmantel (36) Ausnehmungen (38, 40) ausgebildet sind, dass die Ausnehmungen (38) mindestens eine zumindest teilweise umlaufende Rille aufweisen, und dass das Rohrstück (32) einen runden Querschnitt aufweist und 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 (40) mindestens eine unrunde Anlagefläche aufweisen. - Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrstück (32) mindestens dreimal, vorzugsweise mindestens sechsmal 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 die Verbindung zwischen Rohrstück (32) und Mutter 30 Formschlußverbindung ist.
- Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Außenmantel (36) begrenzende Zylinder dem Innenraum des unverformten Rohrstücks (32) entspricht.
- Spindelantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (38, 40) innerhalb des Zylinders befinden, der den Außenmantel (36) begrenzt.
- Verfahren zum Herstellen eines Spindelantriebs einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten, a) bei der Montage wird das Rohrstück (32) über die Mutter (30) geschoben, so dass sich die Mutter (30) innerhalb des Rohrstücks (32) befindet, und b) das Rohrstück (32) wird in dem Bereich, in dem sich die Ausnehmungen (38, 40) der Mutter (30) befinden, so verformt 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.
- Verfahren nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass im Falle mehrerer, in Axialrichtung gesehen hintereinander angeordneter Ausnehmungen (40), die Verformungen einzeln nacheinander durchgeführt werden. - Verfahren nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass dabei zunächst mit der Ausnehmung (38) begonnen wird, die dem Befestigungsbereich (52) am nächsten liegt oder am weitesten von ihm entfernt ist, und dass anschließend für die nächstliegende Ausnehmung (38) eine Verformung durchgeführt wird.
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