DE102012200834A1

DE102012200834A1 - Getrieberad eines Verstellgetriebes zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012200834A1
Application number: DE102012200834A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Hohl; Michael Morrow; Stefan Schulze; Heiner Fees; Wolfgang Wachter
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Also published as: WO2013107617A1

Abstract

Ein Getrieberad eines Verstellgetriebes zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug umfasst eine erste Verzahnung zum Eingriff mit einem eine Verstellkraft einleitenden Antriebselement zum Verdrehen des Getrieberads um eine Längsachse, um die das Getrieberad drehbar anzuordnen ist, und eine zweite Verzahnung zum Eingriff mit einem relativ zu dem Getrieberad zu verstellenden Abtriebselement. Dabei ist vorgesehen, dass das Getrieberad (3) ein die erste Verzahnung (300) tragendes Krafteinleitungsteil (30) und ein von dem Krafteinleitungsteil (30) unterschiedliches, die zweite Verzahnung (310) tragendes Kraftabgabeteil (31) aufweist, wobei das Krafteinleitungsteil (30) und das Kraftabgabeteil (31) aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten gefertigt sind. Auf diese Weise wird ein Getrieberad zur Verfügung gestellt, das einen Betrieb eines Verstellgetriebes mit geringer akustischer Anregung ermöglicht und gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit zum Abstützen von Getriebeteile aneinander auch bei großen mechanischen Belastungen gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getrieberad eines Verstellgetriebes zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Getrieberad ist um eine Längsachse drehbar anzuordnen und umfasst eine erste Verzahnung zum Eingriff mit einem eine Verstellkraft einleitenden Antriebselement und eine zweite Verzahnung zum Eingriff mit einem relativ zu dem Getrieberad zu verstellenden Abtriebselement.
Die Erfindung betrifft beispielsweise eine ein Getrieberad verwirklichende Spindelmutter eines Spindelgetriebes, bei dem die Spindelmutter an einem Abtriebselement in Form einer Spindel angeordnet ist und im Betrieb des Spindelgetriebes von einer ein Antriebselement verwirklichenden Antriebsschnecke angetrieben wird derart, dass die Spindelmutter in eine Drehbewegung relativ zu der Spindel versetzt wird, infolge derer die Spindelmutter an der Spindel abrollt und so relativ zu der längserstreckten Spindel verstellt wird.
Solche Verstellgetriebe, wie sie beispielsweise durch Spindelgetriebe verwirklicht sind, stellen drehzahlreduzierende Getriebe dar, bei denen eine (hohe) Drehzahl des Antriebselements in eine (niedrige) Drehzahl, mit der sich das Getrieberad relativ zu dem Abtriebselement dreht, untersetzt und somit die Drehzahl und das Drehmoment gewandelt werden.
Bei Einsatz beispielsweise bei einem Fahrzeugsitz müssen die erste Verzahnung des Getrieberads, die dem Antriebselement zugeordnet ist, und die zweite Verzahnung des Getrieberads, die dem Abtriebselement zugeordnet ist, dabei gänzlich unterschiedliche Anforderungen erfüllen.
Weil das Antriebselement sich mit hoher Drehzahl dreht und diese hohe Drehzahl infolge des Verzahnungseingriffs des Antriebselements mit der ersten Verzahnung des Getrieberads untersetzt wird, kommt es zwischen dem Antriebselement und dem Getrieberad zu einer Relativbewegung großer Dynamik, die zu einer Geräuschanregung führen kann. Der Verzahnungseingriff zwischen dem Antriebselement und dem Getrieberad sollte daher derart ausgestaltet sein, dass eine Geräuschanregung im Betrieb des Verstellgetriebes nach Möglichkeit gedämpft ist.
Der Verzahnungseingriff zwischen dem Getrieberad und dem Abtriebselement hingegen muss eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, weil – beispielsweise bei Verwendung des Verstellgetriebes im Rahmen einer Sitzlängsverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes – über den Eingriff zwischen dem Getrieberad und dem Abtriebselement Crashkräfte abgeleitet werden müssen. Der sichere Halt des Verstellgetriebes bei Verwendung in einer Sitzlängsverstelleinrichtung ist wesentlich bestimmt durch die Abstützung des Getrieberads an dem Abtriebselement. Wird beispielsweise bei einem Spindelgetriebe einer Sitzlängsverstelleinrichtung in einem Crashfall die Spindelmutter infolge eines Zahnbruchs des Verzahnungseingriffs zwischen dem Getrieberad und dem Abtriebselement nicht zuverlässig an der Spindel gehalten, kann es zu einer plötzlichen Bewegung und einem Losreißen des Fahrzeugsitzes kommen, was erhebliche Verletzungsgefahren für einen Fahrzeuginsassen birgt.
Bei einem aus der DE 199 11 432 A1 bekannten Schnecken- oder Spindelgetriebe ist die Verzahnung einer Schnecke oder einer Spindelmutter abschnittsweise mit einem Kraftübertragungsbereich ausgebildet, der eine größere Zahnbreite als andere Bereiche der Verzahnung aufweist. Die DE 199 11 432 A1 bezieht sich nicht auf ein Getrieberad, das eine erste Verzahnung und eine zweite Verzahnung aufweist.
Aus der WO 2010/09 21 20 A2 ist ein Spindelantrieb für eine Sitzlängsverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes bekannt, der eine als Hybridspindelmutter ausgebildete Spindelmutter aufweist. Die Spindelmutter weist ein im Kraftschluss zwischen einer Antriebsschnecke und einer Spindel angeordnetes Funktionsteil sowie mindestens ein Crashkräfte von der Verstellschiene in die Spindel ableitendes Festigkeitsteil auf, das jedoch nicht im Kraftfluss zur Kraftübertragung zwischen der Antriebsschnecke und der Spindel angeordnet ist, sondern als Anlaufteil zum Ersatz für eine Anlaufscheibe und zum Abstützen bei außergewöhnlicher Belastung z. B. in einem Crash-Fall dient.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Getrieberad zur Verfügung zu stellen, das einen Betrieb eines Verstellgetriebes mit geringer akustischer Anregung ermöglicht und gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit zum Abstützen von Getriebeteilen aneinander auch bei großen mechanischen Belastungen z.B. in einem Crashfall gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist bei einem Getrieberad vorgesehen, dass das Getrieberad ein die erste Verzahnung tragendes Krafteinleitungsteil und ein von dem Krafteinleitungsteil unterschiedliches, die zweite Verzahnung tragendes Kraftabgabeteil aufweist, wobei das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten gefertigt sind.
Insbesondere können das Krafteinleitungsteil aus einem ersten Kunststoffmaterial und das Kraftabgabeteil aus einem zweiten Kunststoffmaterial gefertigt sein, wobei das erste Kunststoffmaterial eine geringere Steifheit als das zweite Kunststoffmaterial aufweist. Eine solche Fertigung des Getrieberads aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien ist beispielsweise einstückig mittels Kunststoffspritzgießen in der sogenannten Zwei-Komponenten-Technologie (auch bezeichnet als „2K-Technologie“) möglich, bei der das Getrieberad in einem Arbeitsgang in einem Spritzgusswerkzeug unter Verwendung und Einspritzung unterschiedlicher Materialen gefertigt wird.
Alternativ ist auch denkbar, das Krafteinleitungsteil aus einem Kunststoffmaterial und das Kraftabgabeteil aus einem Metall oder einem mit Kunststoff umspritzten Metallkern zu fertigen. In diesem Fall weist das aus Kunststoff gefertigte Krafteinleitungsteil eine geringere Steifheit als das aus Metall oder einem mit Kunststoff umspritzten Metallkern gefertigte Kraftabgabeteil auf.
Darunter, dass das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil aus Werkstoffen unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens- gefertigt sind, ist vorliegend zu verstehen, dass die Werkstoffe insbesondere ein unterschiedliches Elastizitätsmodul (auch bezeichnet als Zugmodul, Elastizitätskoeffizient oder Youngsches Modul) aufweisen. Bei dem Elastizitätsmodul handelt es sich um einen Materialkennwert, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linearelastischem Verhalten beschreibt. Ein Werkstoff großer Steifheit hat ein großes Elastizitätsmodul, ein Werkstoff geringer Steifheit, der somit vergleichsweise nachgiebig ist und damit ein gutes Dämpfungsverhalten aufweist, hingegen hat ein kleines Elastizitätsmodul.
Unter einem guten Dämpfungsverhalten ist insbesondere zu verstehen, dass die Anregung akustischer Schwingungen aufgrund eines Verzahnungseingriffs gedämpft ist.
Dadurch, dass das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil aus unterschiedlichen Werkstoffen unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens gefertigt sind, wird die Möglichkeit geschaffen, das Krafteinleitungsteil einerseits und das Kraftabgabeteil andererseits ihren spezifischen Anforderungen anzupassen.
Bei dem Krafteinleitungsteil kommt es hierbei insbesondere darauf an, dass bei einer dynamischen Belastung es zu einer nur geringen Geräuschanregung kommt. Dementsprechend ist das Krafteinleitungsteil vorteilhafterweise aus einem Werkstoff geringer Steifheit ausgebildet, so dass das Krafteinleitungsteil eine gegenüber dem Kraftabgabeteil reduzierte Steifigkeit aufweist und dementsprechend bei einer dynamischen Belastung dämpfend wirken kann. Dies dämpft die Geräuschentwicklung bei Bewegung des Antriebselements relativ zu dem Getrieberad.
Das Krafteinleitungsteil kann hierzu beispielsweise aus einem Hydrell oder POM (Polyoxymethylen) ohne Faserverstärkung ausgestaltet sein.
Zur Verminderung der Reibung kann der Kunststoffwerkstoff, aus dem das Krafteinleitungsteil gefertigt ist, zusätzlich tribologisch modifiziert sein, beispielsweise durch Inkorporation von PTFE-Partikeln (PTFE: Polytetrafluorethylen, auch bekannt als „Teflon“). Dies ermöglicht eine Verbesserung der Reibungs- und Verschleißeigenschaften des Krafteinleitungsteils. Durch diese Reibungsverminderung wird auch die innere Geräuschanregung reduziert.
Das Kraftabgabeteil, das mit dem Abtriebselement in Eingriff steht, ist hingegen vorteilhafterweise aus einem Werkstoff großer Festigkeit gefertigt. Bei diesem Werkstoff kann es sich um ein Kunststoffmaterial, beispielsweise einen faserverstärkten Kunststoff (POM oder PEEK mit Faserverstärkung) oder ein Metall handeln. Das Kraftabgabeteil weist damit eine große Festigkeit auf, die insbesondere einen zuverlässigen Halt des Getrieberads an dem Abtriebselement auch bei hohen Belastungen gewährleistet und somit beispielsweise bei Einsatz der Verstelleinrichtung an einem sicherheitsrelevanten Teil in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise an einem Kraftfahrzeugsitz, ein Lösen des Eingriffs des Getrieberads mit dem Abtriebselement in einem Crashfall zuverlässig verhindert. Hier kann die dynamische Festigkeit eines aus Kunststoff gefertigten Abgabeteils von Vorteil sein.
Handelt es sich bei dem Verstellgetriebe, dessen Bestandteil das Getrieberad ist, um ein drehzahlreduzierendes Getriebe, so ist die Geschwindigkeit, mit der sich das Getrieberad im Betrieb relativ zu dem Abtriebselement bewegt, gering (nämlich untersetzt zu der Geschwindigkeit der Antriebsschnecke relativ zu dem Getrieberad), so dass es am Orte des Eingriffs zwischen Getrieberad und Abtriebselement nur zu einer geringen Geräuschanregung kommt. Bei dem Eingriff des Getrieberads mit dem Abtriebselement steht somit die mechanische Festigkeit im Vordergrund, die durch spezifische Anpassung der Materialwahl des Kraftabgabeteils in gewünschter Weise eingestellt wird.
Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung geht somit von dem Gedanken aus, das Getrieberad funktionell und werkstofftechnisch in das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil zu trennen, so dass die unterschiedlichen Teile spezifisch auf die konkreten Anforderungen hinsichtlich einer statischen und dynamischen Belastung oder einer hohen mechanischen Festigkeit angepasst werden können.
Das Krafteinleitungsteil kann insbesondere eine radiale Höhe aufweisen, die die Zahnhöhe der ersten Verzahnung übersteigt. Die radiale Gesamthöhe des Krafteinleitungsteils (gemessen zwischen dem radial innersten Punkt und dem radial äußersten Punkt, bezogen auf die Längsachse des Getrieberads) ist somit größer als die Zahnhöhe, also die zwischen dem Zahngrund und der Zahnspitze eines jeden Zahns gemessene radiale Höhe der Verzahnung. Das Krafteinleitungsteil ist somit nicht als einfache Beschichtung ausgebildet, sondern stellt ein strukturell eigenständiges Teil dar, das an das Kraftabgabeteil angesetzt ist.
Das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil können beispielsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Zur formschlüssigen Verbindung kann das Kraftabgabeteil beispielsweise einen eine Verbindungsverzahnung tragenden Verbindungsabschnitt aufweisen, wobei über die Verbindungsverzahnung das Krafteinleitungsteil in Umfangsrichtung um die Längsachse formschlüssig mit dem Kraftabgabeteil verbunden ist.
Über den Verbindungsabschnitt wird ein formschlüssiger Halt des Krafteinleitungsteils an dem Kraftabgabeteil bereitgestellt. Bei zweistückiger Fertigung des Getrieberads wird das Krafteinleitungsteil zur Montage auf den Verbindungsabschnitt entlang der Längsachse, um die das Getrieberad drehbar ist, aufgesteckt, um eine der Verbindungsverzahnung des Kraftabgabeteils zugeordnete Verzahnung des Krafteinleitungsteils formschlüssig mit der Verbindungsverzahnung des Kraftabgabeteils in Eingriff zu bringen. Bei einstückiger Fertigung des Getrieberads hingegen kann das Krafteinleitungsteil an den Verbindungsabschnitt des Kraftabgabeteils angespritzt werden, so dass sich in angespritztem Zustand eine stoffschlüssige und formschlüssige Verbindung des Krafteinleitungsteils mit dem Kraftabgabeteil ergibt.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auch, das Kraftabgabeteil aus Metall oder einem hochfesten Kunststoff und das Krafteinleitungsteil als Kunststoffbeschichtung an dem Verbindungsabschnitt auszuführen, wobei die erste Verzahnung des Getrieberads in ihrer Form bereits durch die Verbindungsverzahnung des Kraftabgabeteils vorgegeben ist.
Zusätzlich oder alternativ zu einem Formschluss kann die Verbindung des Krafteinleitungsteils und des Kraftabgabeteils auch stoffschlüssig hergestellt werden, indem das Krafteinleitungsteil und das Kraftabgabeteil beispielsweise miteinander verschweißt werden, insbesondere unter Einsatz von Laserschweißen.
Die erste Verzahnung des Getrieberads ist vorzugsweise als Außenverzahnung an einem radial äußeren Umfang des Getrieberads ausgeführt, während die zweite Verzahnung als Innenverzahnung an einer sich entlang der Längsachse erstreckenden Bohrung ausgebildet ist. Auf diese Weise wird insbesondere ein Einsatz des Getrieberads als Spindelmutter möglich, deren erste Verzahnung zum Eingriff mit einer das Antriebselement ausbildenden Antriebsschnecke und deren zweite Verzahnung zum Eingriff mit einer das Abtriebselement ausbildenden Spindel ausgestaltet ist. Das Getrieberad in Form der Spindelmutter steht somit einerseits über ihre erste Verzahnung (Außenverzahnung) mit dem Antriebselement in Form der Antriebsschnecke und über ihre zweite Verzahnung (Innenverzahnung) mit einem Außengewinde der das Abtriebselement verwirklichenden Spindel in Eingriff, so dass im Betrieb des Verstellgetriebes die Antriebsschnecke die Spindelmutter in eine Drehbewegung um die Spindel versetzen kann, infolge derer die Spindelmutter an der Spindel abrollt und somit eine Verstellung relativ zu der Spindel bewirkt.
In weiterer Ausgestaltung kann das Getrieberad zusätzlich zu dem Krafteinleitungsteil und dem Kraftabgabeteil ein Festigkeitsteil aufweisen, das zum axialen Abstützen des Getrieberads in eine Richtung entlang der Längsachse ausgebildet ist und mit dem Krafteinleitungsteil und/oder den Kraftabgabeteil in Verbindung steht. Das Festigkeitsteil kann beispielsweise aus Metall oder einem mit Kunststoff umspritzten Metallkern ausgebildet sein und dient dazu, die Festigkeit des Getrieberads insbesondere gegenüber außergewöhnlichen, beispielsweise crashbedingten Belastungen zu erhöhen. Das Festigkeitsteil kann beispielsweise als Buchse ausgebildet sein, die axial an das Krafteinleitungsteil oder das Kraftabgabeteil anschließt und fest mit zumindest einem dieser Teile verbunden ist. Das Festigkeitsteil kann beispielsweise als Anlagefläche an einem zugeordneten Lagerabschnitt eines Gehäuses dienen und somit beispielsweise eine Anlaufscheibe überflüssig machen. Ebenso kann das Festigkeitsteil als Lagerabschnitt für ein Lager wie z. B. ein Kugellager dienen.
Das Festigkeitsteil kann insbesondere dazu dienen, in einem Fall außergewöhnlicher Belastung, insbesondere in einem Crashfall, eine zusätzliche Abstützung des Getrieberads relativ zu dem Abtriebselement zur Verfügung zu stellen. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sowohl das Krafteinleitungsteil als auch das Kraftabgabeteil aus Kunststoff hergestellt sind, so dass über das z.B. aus Metall gefertigte Festigkeitsteil die Festigkeit des Getrieberads insgesamt weiter erhöht werden kann.
Hierzu kann das Festigkeitsteil zusätzlich eine dem Abtriebselement zugeordnete Verzahnung aufweisen, die ausgebildet ist, in einem normalen Betriebszustand bei normalem Gebrauch des Verstellgetriebes nicht mit dem Abtriebselement in Eingriff zu treten. In einem normalen Betriebszustand beeinträchtigt das Festigkeitsteil die Verstellbewegung des Getrieberads relativ zu dem Abtriebselement somit nicht und erhöht insbesondere auch nicht die Reibung, weil keine reibende Anlage der Verzahnung des Festigkeitsteils an dem Abtriebselement besteht. Die Verzahnung ist dabei aber vorzugsweise so ausgestaltet, dass in einem außergewöhnlich belasteten Zustand sie in Eingriff mit dem Abtriebselement gelangt, um auf diese Weise eine zusätzliche Abstützung des Getrieberads an dem Abtriebselement bereitzustellen.
In dem normalen Betriebszustand ist die Verzahnung des Festigkeitsteils somit von einer Verzahnung des Abtriebselements beabstandet. Erst bei außergewöhnlichen Belastungen beispielsweise infolge eines Crashs wird dieser Abstand überwunden, und die Verzahnung gelangt in Anlage mit der zugeordneten Verzahnung des Abtriebselements, so dass eine direkte Abstützung zwischen Festigkeitsteil und Abtriebselement geschaffen wird. Auf diese Weise kann die Crashsicherheit des Verstellgetriebes insgesamt weiter erhöht werden.
Die erste Verzahnung des Krafteinleitungsteils kann insbesondere als Geradverzahnung, als Schrägverzahnung oder aber auch als Globoidverzahnung ausgebildet sein. Denkbar ist hierbei auch, unterschiedliche Verzahnungsarten miteinander zu kombinieren. So kann die erste Verzahnung des Krafteinleitungsteils, die zur Kopplung mit dem Antriebselement dient, beispielsweise in einem axial mittleren Abschnitt der Verzahnung als zylindrische Gerad- oder Schrägverzahnung ausgestaltet sein, deren Zahngrund auf einem konstanten Radius (gemessen von der Längsachse des Getrieberads) liegt und deren Zahntiefe in axialer Richtung näherungsweise konstant ist. In axial äußeren Abschnitten, die beidseitig an den axial zentralen Abschnitt anschließen, kann die Verzahnung hingegen als Globoidverzahnung mit axial nach außen hin abnehmender Zahntiefe ausgestaltet sein. Durch das Vorsehen unterschiedlicher axialer Verzahnungsabschnitte kann in dem zentral mittleren Abschnitt der Verzahnung eine zylindrische Verzahnung bereitgestellt werden, die Toleranzen beim Verzahnungseingriff des Antriebselements in die Verzahnung des Krafteinleitungsteils zulässt. Über die globoidartige Verzahnung in den axial äußeren Abschnitten hingegen wird eine günstige Anlage beispielsweise einer Schneckenverzahnung des Antriebselements an den einzelnen Zahnflanken der Verzahnung des Krafteinleitungsteils zum Erreichen einer günstigen Krafteinleitung bereitgestellt.
Das Getrieberad ist vorzugsweise Bestandteil eines Verstellgetriebes zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug. Das Verstellgetriebe weist hierzu ein Antriebselement und ein Abtriebselement auf, wobei das Getrieberad ausgebildet ist, eine Verstellkraft von dem Antriebselement auf das Abtriebselement zu übertragen.
Das Verstellgetriebe kann insbesondere als drehzahlreduzierendes Getriebe ausgebildet sein, bei dem eine erste Drehzahl, mit der sich das Antriebselement im Betrieb des Verstellgetriebes relativ zu dem Getrieberad dreht, größer ist als eine zweite Drehzahl, mit der sich das Getrieberad relativ zu dem Abtriebselement bewegt. Zwischen dem Antriebselement und dem Getrieberad kommt es somit zu einer vergleichsweise dynamischen Bewegung, der gegenüber die Bewegung des Getrieberads relativ zu dem Abtriebselement in ihrer Drehzahl reduziert ist. Um hierbei eine übermäßige Geräuschentwicklung aufgrund der dynamischen Bewegung des Antriebselements relativ zu dem Getrieberad zu verhindern, ist das Krafteinleitungsteil des Getrieberads in seinem Werkstoff vorzugsweise entsprechend angepasst. Demgegenüber ist das Kraftabgabeteil des Getrieberads aus einem Werkstoff gefertigt, der eine hohe Festigkeit der Verbindung des Getrieberads mit dem Abtriebselement bereitstellt.
Das Verstellgetriebe ist vorzugsweise als Spindelgetriebe ausgestaltet, bei dem das Antriebselement als Antriebsschnecke mit einer Schneckenverzahnung und das Abtriebselement als Spindel mit einem Außengewinde verwirklicht ist. Die Antriebsschnecke ist hierbei im Betrieb des Verstellgetriebes um eine ihr zugeordnete, von der Längsachse der das Getrieberad verwirklichenden Spindelmutter unterschiedliche Drehachse drehbar und dient dazu, eine Verstellkraft in die Spindelmutter einzuleiten. Die Drehbewegung der Spindelmutter ist hierbei untersetzt zu der Drehbewegung der Antriebsschnecke, so dass eine hohe Drehzahl der Antriebsschnecke in eine niedrige Drehzahl der Spindelmutter umgesetzt wird.
Die das Abtriebselement verwirklichende Spindel wiederum steht über ihr Außengewinde mit der das Getrieberad verwirklichenden Spindelmutter in Eingriff derart, dass die Spindelmutter an der Spindel abrollt, wenn sie über die Antriebsschnecke in eine Drehbewegung versetzt wird. Auf diese Weise wird die Spindelmutter längs entlang der Spindel verstellt, so dass ein mit der Spindelmutter gekoppeltes Verstellteil relativ zu einem mit der Spindel gekoppelten Verstellteil verstellt werden kann.
Denkbar sind hierbei unterschiedliche Ausgestaltungen des Spindelgetriebes. Einerseits kann die Spindelmutter mit einem feststehenden Verstellteil gekoppelt sein, relativ zu dem ein die Spindel tragendes Verstellteil verstellt wird. Andererseits kann auch die Spindel feststehend und ortsfest angeordnet sein, so dass sich im Betrieb die Spindelmutter an der Spindel abstützt und ein die Spindelmutter tragendes Verstellteil relativ zu der Spindel bewegt wird.
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht eines Verstellgetriebes in Form eines Spindelgetriebes;
2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugssitzes;
3 eine perspektivische Ansicht eines Kraftabgabeteils eines Getrieberads;
4 eine perspektivische Ansicht eines Getrieberads, dessen Bestandteil das Kraftabgabeteil gemäß 3 ist;
5 eine schematische Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Getrieberads;
6 eine vergrößerte Ansicht des Getrieberads im Ausschnitt A gemäß 5;
7 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Getrieberads; und
8A, 8B schematische Ansichten einer asymmetrischen Spindelmutter in einem Getriebegehäuse bei Einbau an unterschiedlichen Seiten an einem Fahrzeugsitz.
1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Verstellgetriebe 1, das als Spindelgetriebe mit einer entlang einer Längsachse L erstreckten Spindel 4 und einer um die Längsachse L drehbar an der Spindel 4 angeordneten Spindelmutter 3 ausgebildet ist und beispielsweise in einer Sitzlängsverstelleinrichtung bei einem Fahrzeugsitz 5, wie er schematisch in 2 dargestellt ist, zum Einsatz kommen kann.
Der im Wesentlichen durch eine Rückenlehne 51 und ein Sitzteil 50 gebildete Fahrzeugsitz 5 ist über Führungsschienen 52, 53 längsverstellbar an einem Fahrzeugboden eines Fahrzeugs angeordnet. Im Rahmen der Sitzlängsverstelleinrichtung kann die Spindel 4 des Verstellgetriebes 1 beispielsweise feststehend an einer unteren Führungsschiene 53 angeordnet sein, während die Spindelmutter 3 mit einer längsverstellbar an der unteren Führungsschiene 53 gelagerten oberen Führungsschiene 52 verbunden ist derart, dass die Spindelmutter 3 um die Längsachse L drehbar, dabei axial aber fest an der oberen Führungsschiene 52 gehalten ist.
Im Betrieb des Verstellgetriebes 1 wird die Spindelmutter 3, angetrieben durch eine Drehbewegung V1 einer Antriebsschnecke 2, in eine Drehbewegung V2 um die Lenkachse L versetzt, so dass die Spindelmutter 3 an der Spindel 4 abrollt und eine Verstellbewegung V entlang der Spindel 4 ausführt. Dadurch, dass die Spindelmutter 3, angetrieben durch die Antriebsschnecke 2, aufgrund des Gewindeeingriffs an der Spindel 4 abrollt, wird die Spindelmutter 3 im Betrieb des Verstellgetriebes 1 längs entlang der Längsachse L zu der Spindel 4 verstellt und leitet somit eine Verstellkraft in das mit ihr gekoppelte Verstellteil (also z.B. in die obere Führungsschiene 52 und darüber in den Fahrzeugsitz 5) ein.
Die ein Antriebselement ausbildende Antriebsschnecke 2 weist eine Außenverzahnung 20 in Form einer Schneckenverzahnung auf, über die die Antriebsschnecke 2 mit einer ersten Verzahnung 300 in Form einer Außenverzahnung der Spindelmutter 3 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 3 weist eine zentrale, entlang der Längsachse L erstreckte Bohrung 311 auf, an der eine zweite Verzahnung 310 in Form eines Innengewindes angeordnet ist, über das die Spindelmutter 3 mit einer Verzahnung 40 in Form eines Außengewindes der Spindel 4 in Eingriff steht. Auf diese Weise verwirklicht das Verstellgetriebe 1 in Form des Spindelgetriebes ein drehzahlreduzierendes Getriebe, bei dem eine hohe Drehzahl der Antriebsschnecke 2 in eine niedrigere Drehzahl der Spindelmutter 3 umgesetzt wird.
Weil das Verstellgetriebe 1 als drehzahlreduzierendes Getriebe ausgebildet ist, ist die Relativgeschwindigkeit zwischen der Antriebsschnecke 2 und der Spindelmutter 3 im Betrieb des Verstellgetriebes 1 groß im Vergleich zu der Relativgeschwindigkeit zwischen der Spindelmutter 3 zu der Spindel 4, weil die Drehbewegung V2 der Spindelmutter 3 gegenüber der Drehbewegung V1 der Antriebsschnecke 2 untersetzt ist. Der Eingriff zwischen der Antriebsschnecke 2 und der Spindelmutter 3 sollte dabei so ausgelegt sein, dass eine übermäßige Geräuschanregung im Betrieb trotz der großen Dynamik der Bewegung der Antriebsschnecke 2 vermieden wird.
Bei dem Spindelgetriebe 2 ist ein Verstellteil (beispielsweise die obere Führungsschiene 52 des Fahrzeugssitzes 5) mit der Spindelmutter 3 und das andere Verstellteil (beispielsweise die Führungsschiene 53 des Fahrzeugsitzes 5) mit der Spindel 4 gekoppelt derart, dass aufgrund der Verstellbewegung V der Spindelmutter 3 entlang der Längsachse L relativ zu der Spindel 4 die Verstellteile zueinander verstellt werden. Die Abstützung der Verstellteile zueinander erfolgt somit über die Spindelmutter 3 und die Spindel 4, die über den Gewindeeingriff zwischen den Verzahnungen 310, 40 aneinander gehalten werden. In einer gerade eingestellten Stellung werden die Verstellteile (also im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fahrzeugsitz 5 zu dem Fahrzeugboden) somit über den Eingriff der Spindelmutter 3 mit der Spindel 4 in Position gehalten. Dies führt dazu, dass der Eingriff zwischen der Spindelmutter 3 und der Spindel 4 so ausgelegt sein muss, dass insbesondere auch in einem Crashfall die Spindelmutter 3 sicher an der Spindel 4 gehalten ist und es nicht beispielsweise aufgrund eines Zahnbruchs zu einem Lösen der Verbindung und infolgedessen zu einer plötzlichen Verstellung des Fahrzeugsitzes 5 kommen kann. Der Eingriff zwischen der Spindelmutter 3 und der Spindel 4 muss somit crashsicher ausgelegt sein.
Um diese beiden Anforderungen – einerseits eine geringe Geräuschanregung am Orte des Eingriffs der Antriebschnecke 2 mit der Spindelmutter 3 und andererseits ein sicherer Halt der Spindelmutter 3 an der Spindel 4 – zu erfüllen, ist die Spindelmutter 3 des dargestellten Verstellgetriebes 1 funktional und werkstofftechnisch derart getrennt, dass einerseits zur Bereitstellung des Eingriffs zwischen der Antriebsschnecke 2 und der Spindelmutter 3 ein Krafteinleitungsteil 30 und andererseits zur Bereitstellung des Eingriffs zwischen der Spindelmutter 3 und der Spindel 4 ein Kraftabgabeteil 31 vorgesehen ist, die aus Werkstoffen unterschiedlichen Dämpfungsverhaltens gefertigt sind.
Vorteilhafterweise ist das Krafteinleitungsteil 30 dabei aus einem Werkstoff geringer Steifheit mit einem vergleichsweise kleinen Elastizitätsmodul ausgestaltet, so dass das Krafteinleitungsteil 30 dämpfend wirkt und somit eine Geräuschanregung am Orte des Eingriffs zwischen der Antriebsschnecke 2 und dem Krafteinleitungsteil 30 gedämpft. Das Krafteinleitungsteil 30 trägt die erste Verzahnung 300 und steht über die erste Verzahnung 300 mit der Verzahnung 20 der Antriebsschnecke 2 in Eingriff.
Das Kraftabgabeteil 31 hingegen ist aus einem Werkstoff großer Festigkeit ausgebildet und weist ein großes Elastizitätsmodul auf. Durch feste Ausbildung des Kraftabgabeteils 31 sind auch die Zähne der Verzahnung 310 mit großer Festigkeit ausgebildet, so dass die Verzahnung 310 in sicherer und zuverlässiger Weise auch große in einem Crashfall wirkende Kräfte ableiten kann.
Das Krafteinleitungsteil 30 und das Kraftabgabeteil 31 können beispielsweise jeweils aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Das Krafteinleitungsteil 30 kann hierzu beispielsweise aus einem Kunststoff wie POM oder PEEK ohne Faserverstärkung ausgebildet sein, während das Kraftabgabeteil 31 aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise glasfaserverstärktem POM oder PEEK ausgebildet ist.
Ebenso ist denkbar, das Krafteinleitungsteil 30 aus Kunststoff, beispielsweise POM oder PEEK, das Kraftabgabeteil 31 hingegen aus einem Metall (z.B. Stahl) oder aus einem mit Kunststoff umspritzten Metallkern zu fertigen derart, dass das Kraftabgabeteil 31 und insbesondere die Verzahnung 310 des Kraftabgabeteils 31 eine große Festigkeit im Vergleich zu dem Krafteinleitungsteil 30 aufweisen.
Denkbar ist auch, das aus einem hochfesten Werkstoff, beispielsweise Metall gefertigte Kraftabgabeteil 31 mit unterschiedlichen Materialen zu kombinieren, so dass das Kraftabgabeteil 31 verwendungsunabhängig aus dem gleichen Material, das Krafteinleitungsteil 30 verwendungsabhängig aus unterschiedlichen Materialien gefertigt ist und das Krafteinleitungsteil 30 somit verwendungsspezifisch den jeweils bestehenden Anforderungen angepasst werden kann.
3 und 4 zeigen ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel einer Spindelmutter 3, die ein aus einem festen Werkstoff gefertigtes Kraftabgabeteil 31 (siehe in einer gesonderten Ansicht in 3) und ein aus einem Werkstoff geringerer Steifheit geformtes Krafteinleitungsteil 30 (siehe 4 in einem mit dem Kraftabgabeteil 31 verbundenen Zustand) aufweist.
Das Kraftabgabeteil 31, das beispielsweise aus Metall oder einem hochfesten Kunststoff geformt sein kann, weist einen Körper 312 mit einer zentralen Bohrung 311 auf, an die die zweite Verzahnung 310 in Form eines Innengewindes angeformt ist. Der Körper 312 trägt einen zentral umlaufenden Verbindungsabschnitt 313, der radial nach außen hin von dem Körper 312 vorsteht und an dem eine Verbindungsverzahnung 314 zur formschlüssigen Verbindung des Kraftabgabeteils 31 mit dem Krafteinleitungsteil 30 angeordnet ist. Der Verbindungsabschnitt 313 läuft ringförmig um den Körper 312 um. Die Verbindungsverzahnung 314 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Schrägverzahnung ausgebildet. Axial beidseits des Verbindungsabschnitts 313 sind Bünde 315, 316 ausgebildet, an die z. B. ein Lagerabschnitt eines Kugellagers angesetzt werden kann, um die Spindelmutter 3 gegenüber einem Gehäuse des Verstellgetriebes 1 abzustützen.
Das Krafteinleitungsteil 31 ist über die Verbindungsverzahnung 314 des Verbindungsabschnitts 313 formschlüssig entlang der Umfangsrichtung um die Längsachse L mit dem Kraftabgabeteil 31 verbunden. Das Krafteinleitungsteil 30 kann dabei beispielsweise als separates Teil gefertigt sein und nachträglich auf das Kraftabgabeteil 31 aufgeschoben werden, wobei das Krafteinleitungsteil 30 an einer zentralen inneren Öffnung eine der Verbindungsverzahnung 314 des Kraftabgabeteils 31 komplementäre Innenverzahnung aufweist, die beim Aufschieben des Krafteinleitungsteils 30 auf das Kraftabgabeteil 31 formschlüssig mit der Verbindungsverzahnung 314 in Eingriff gelangt.
Möglich ist aber auch, das Krafteinleitungsteil 30 und das Kraftabgabeteil 31 in einem gemeinsamen Spritzgusswerkzeug mittels Kunststoffspritzgießen in der 2K-Technologie zu fertigen derart, dass das Krafteinleitungsteil 30 aus einem ersten Kunststoff und das Kraftabgabeteil 31 aus einem zweiten Kunststoff spritzgegossen wird und das Krafteinleitungsteil 30 und das Krafteinleitungsteil 31 bereits im Spritzgusswerkzeug eine formschlüssige Verbindung eingehen.
Denkbar ist beispielsweise auch, das Kraftabgabeteil 31 aus Metall und das Krafteinleitungsteil 30 als Kunststoffbeschichtung an dem Verbindungsabschnitt 314 auszuführen, wobei die Verzahnung 300 in ihrer Form bereits durch die Verbindungsverzahnung 314 des Kraftabgabeteils 31 vorgegeben ist.
Zusätzlich oder alternativ zur formschlüssigen Verbindung können das Krafteinleitungsteil 30 und das Kraftabgabeteil 31 auch stoffschlüssig beispielsweise mittels Laserschweißen miteinander verbunden sein.
Ein modifiziertes Ausführungsbeispiel einer Spindelmutter 3 zeigen 5 und 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Spindelmutter 3 ein zusätzliches Festigkeitsteil 32 in Form einer aus Metall oder einem besonders harten Kunststoff gefertigten Buchse auf, die axial an das Kraftabgabeteil 31 angesetzt und mittels eines Bunds 321 mit dieser verbunden ist. Das Festigkeitsteil 32 dient zum axial einseitigen Abstützen der Spindelmutter 3 beispielsweise gegenüber einem Gehäuse und kann eine Anlaufscheibe ersetzen. Das Festigkeitsteil 32 ist hierbei insbesondere an der Seite der Spindelmutter 3 angeordnet, die in einem Crashfall besonders hohen Belastungen ausgesetzt ist und daher fest an einem Gehäuse des Verstellgetriebes 1 abzustützen ist, damit die Spindelmutter 3 sicher und zuverlässig an dem Gehäuse gehalten ist.
Zusätzlich kann, wie in der den Ausschnitt A gemäß 5 vergrößernden Darstellung gemäß 6 dargestellt, an dem Festigkeitsteil 32 eine Verzahnung 320 ausgebildet sein, die derart gestaltet ist, dass sie in einem normalen Betriebszustand des Verstellgetriebes 1 nicht mit der Verzahnung 40 der Spindel 4 in Eingriff steht, sondern von dieser beabstandet ist. Im normalen Betrieb des Verstellgetriebes 1 trägt die Verzahnung 320 somit nicht zur Kraftübertragung und damit auch nicht zur Reibung bei. In einem außergewöhnlich belasteten Zustand, beispielsweise in einem Crashfall, kann die Verzahnung 320 des Festigkeitsteils 32 jedoch mit der Verzahnung 40 der Spindel 4 in Anlage gelangen, so dass über das Festigkeitsteil 32 eine zusätzliche Abstützung der Spindelmutter 3 gegenüber der Spindel 4 geschaffen und die Spindelmutter 3 zuverlässig an der Spindel 4 gehalten wird.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spindelmutter 3, bei der die erste Verzahnung 300 des Krafteinleitungsteils 30 eine durch einen Radius R gekennzeichnete Balligkeit in axialer Richtung (sogenannte „Breitenballigkeit“) aufweist. Das Krafteinleitungsteil 30 ist an den zylindrischen, ringförmigen Verbindungsabschnitt 313 des Kraftabgabeteils 31 angeordnet, wobei die äußere Umfangsfläche des Krafteinleitungsteils 30, an der die Verzahnung 300 angeordnet ist, eine in axialer Richtung leicht gekrümmte, ballige Form aufweist, die einen Ausgleich von Toleranzen am Orte des Eingriffs der Antriebsschnecke 2 in die Verzahnung 300 der Spindelmutter 3 ermöglicht.
Aufgrund der Balligkeit kann eine Geräuschanregung durch den Eingriff der Antriebsschnecke 2 in die Verzahnung 300 des Krafteinleitungsteils 30 auch bei lagebedingter Abweichung gegenüber der Ideallage der Antriebschnecke 2 relativ zu der Spindelmutter 3 reduziert werden, so dass eine kostengünstige Herstellung von die Spindelmutter 3 und die Antriebsschnecke 2 lagernden Gehäuseteilen aufgrund geringerer Genauigkeitsanforderungen möglich ist.
8A und 8B zeigen ein Ausführungsbeispiel eines Verstellgetriebes 1 mit einem Getrieberad in Form einer Spindelmutter 3, die axial entlang der Längsachse L asymmetrisch mit zapfenförmigen Bünden 315, 316 unterschiedlicher axialer Länge ausgestaltet ist. 8A zeigt das Verstellgetriebes 1 hierbei bei Einbau an einer ersten Seite eines Fahrzeugsitzes 5, 8B hingegen das Verstellgetriebe 1 bei Einbau an einer gegenüberliegenden, zweiten Seite des Fahrzeugsitzes 5.
Hintergrund ist, dass unter Verwendung gleicher Bauteile das Verstellgetriebe 1 an unterschiedlichen Seiten eines Fahrzeugsitzes 5, also an der zur Fahrzeugtür hin gelegenen, sogenannten Türseite und der zur Fahrzeugmitte hin gelegenen, sogenannten Tunnelseite eines Fahrzeugsitzes 5, montierbar sein soll.
Die Spindelmutter 3 weist eine Asymmetrie in axialer Richtung entlang der Längsachse L auf, indem ihre zapfenförmigen Bünde 315, 316 mit unterschiedlicher axialer Länge ausgebildet sind. Die Bünde 315, 316 dienen dazu, in Lageraufnahmen 60, 61 eines Getriebegehäuses 6 einzugreifen, so dass über die Bünde 315, 316 die Spindelmutter 3 in montiertem Zustand des Verstellgetriebes 1 um die Längsachse L drehbar an dem Getriebegehäuse 6 gelagert ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Bund 316 eine axial größere Länge auf als der Bund 315. Durch seine größere Länge kann der Bund 316 ein Kugellager 7 aufnehmen, das zur reibungsarmen Lagerung der Spindelmutter 3 an dem Getriebegehäuse 6 dient.
Das Getriebegehäuse 6 wird abhängig von einem Einbau des Verstellgetriebes 1 an der Türseite oder der Tunnelseite in unterschiedlichen Orientierungen an dem Fahrzeugsitz 5 angeordnet. Die Spindelmutter 3 ist dabei derart in das Getriebegehäuse 6 einzusetzen, dass das Kugellager 7 in jedem Fall an der sogenannten kraftabgewandten Seite der Verzahnung 300 zu liegen kommt, die im Betrieb des Verstellgetriebes 1 der Seite der Verzahnung 300, die der größten Krafteinleitung bei einem Frontcrash unterliegt, abgewandt ist. Die Orientierung der Spindelmutter 3 ist daher unabhängig von der Einbauorientierung des Verstellgetriebes 1 immer gleich, so dass – aufgrund der unterschiedlichen Orientierung des Getriebegehäuses 6 – die Spindelmutter 3 in unterschiedlicher Orientierung im Getriebegehäuse 6 zu liegen kommt (vergleiche Zusammenschau von 8A und 8B).
Bei der Anordnung gemäß 8A ist die Spindelmutter 3 über das Kugellager 7 gegenüber einer in der Abbildung linken Wandung 63 des Getriebegehäuses 6 und über eine Anlaufscheibe 8 gegenüber einer in der Abbildung rechten Wandung 62 des Getriebegehäuses 6 abgestützt. Bei der Anordnung gemäß 8B, bei der die Spindelmutter 3 axial gegenüber dem Getriebegehäuse 6 umgedreht ist, ist die Spindelmutter 3 hingegen über die Anlaufscheibe 8 gegenüber der Wandung 63 und über das Kugellager 7 an der Wandung 62 abgestützt.
Dadurch, dass die zapfenförmigen Bünde 315, 316 unterschiedliche axiale Längen aufweisen, kann das Kugellager 7 ohne weiteres an dem Bund 316 angeordnet werden und der Bund 316 dabei ohne weiteres in die jeweils zugeordnete Lageraufnahme 61, 60 eingreifen. Die Eingriffstiefe des Bunds 316 in die jeweils zugeordnete Lageraufnahme 61, 60 ist jeweils ungefähr gleich der Eingriffstiefe des Bunds 315 in die zugeordnete Lageraufnahme 60, 61.
Wie in 8A und 8B dargestellt, erfolgt der Eingriff der an dem Getriebegehäuse 6 angeordneten Antriebsschnecke 2 in die Verzahnung 300 der Spindelmutter 3 in einer Eingriffsebene E, die senkrecht zur Längsachse L durch die Drehachse D der Antriebsschnecke 2 weist. Weil die Spindelmutter 3 in axialer Richtung asymmetrisch geformt ist, ändert sich abhängig von der Anordnung der Spindelmutter 3 in dem Getriebegehäuse 6 auch die Anordnung der Verzahnung 300 relativ zu der Antriebsschnecke 2, wobei jedoch die Eingriffsebene E näherungsweise immer an der axial gleichen Position der Spindelmutter 3 zu liegen kommt und in etwa der axialen Mittenebene der Spindelmutter 3 entspricht.
Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann ein Getrieberad nach der hier geschilderten Art auch bei gänzlich anders gearteten Verstellgetrieben zum Einsatz kommen und ist nicht auf Spindelgetriebe und insbesondere auch nicht auf Verstellgetriebe an Fahrzeugsitzen beschränkt.
Obwohl das Krafteinleitungsteil vorangehend als radial äußeres Teil mit einer Außenverzahnung beschrieben worden ist, das Kraftabgabeteil hingegen als radial inneres Teil mit einer Innenverzahnung, ist es grundsätzlich auch möglich, die Kraftflussrichtung umzudrehen und das Krafteinleitungsteil als radial inneres Teil mit einer Innenverzahnung und das Kraftabgabeteil als radial äußeres Teil mit einer Außenverzahnung auszugestalten. Insofern sind auch beliebige andere Bauformen des Getrieberads denkbar, bei dem über ein Krafteinleitungsteil Kraft eingeleitet und über ein Kraftabgabeteil eine Verstellkraft abgeleitet wird, wobei durch unterschiedliche Materialwahl der einzelnen Teile diese den besonderen, unterschiedlichen Anforderungen angepasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Verstellgetriebe
2: Antriebsschnecke
20: Schneckenverzahnung
3: Getrieberad (Spindelmutter)
30: Krafteinleitungsteil
300: Verzahnung
301: Körper
31: Kraftabgabeteil
310: Verzahnung
311: Bohrung
312: Körper
313: Verbindungsabschnitt
314: Verbindungsverzahnung
315, 316: Bund
32: Festigkeitsteil
320: Verzahnung
321: Bund
4: Spindel
40: Außenverzahnung
5: Fahrzeugsitz
50: Sitzteil
51: Rückenlehne
52, 53: Führungsschiene
6: Getriebegehäuse
60, 61: Lageraufnahme
62, 63: Wandung
7: Kugellager
8: Anlaufscheibe
D: Drehachse
E: Eingriffsebene
L: Längsachse
R: Radius
V: Verstellbewegung
V1, V2: Drehbewegung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19911432 A1 [0008, 0008]
WO 2010/092120 A2 [0009]

Claims

Getrieberad eines Verstellgetriebes zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug, mit – einer ersten Verzahnung zum Eingriff mit einem eine Verstellkraft einleitenden Antriebselement zum Verdrehen des Getrieberads um eine Längsachse, um die das Getrieberad drehbar anzuordnen ist, und – einer zweiten Verzahnung zum Eingriff mit einem relativ zu dem Getrieberad zu verstellenden Abtriebselement, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (3) ein die erste Verzahnung (300) tragendes Krafteinleitungsteil (30) und ein von dem Krafteinleitungsteil (30) unterschiedliches, die zweite Verzahnung (310) tragendes Kraftabgabeteil (31) aufweist, wobei das Krafteinleitungsteil (30) und das Kraftabgabeteil (31) aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Dämpfungsverhalten gefertigt sind.
Getrieberad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsteil (30) aus einem ersten Kunststoffmaterial und das Kraftabgabeteil (31) aus einem zweiten Kunststoffmaterial gefertigt sind, wobei das erste Kunststoffmaterial eine geringere Steifheit als das zweite Kunststoffmaterial aufweist.
Getrieberad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (3) mit dem Krafteinleitungsteil (30) und dem Kraftabgabeteil (31) einstückig mittels Zwei-Komponenten-Kunststoffspritzgießen gefertigt ist.
Getrieberad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsteil (30) aus einem Kunststoffmaterial und das Kraftabgabeteil (31) aus einem Metall oder einem mit Kunststoff umspritzten Metallkern gefertigt sind.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsteil (30) eine radiale Höhe aufweist, die die Zahnhöhe der ersten Verzahnung (300) übersteigt.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsteil (30) und das Kraftabgabeteil (31) formschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftabgabeteil (31) einen eine Verbindungsverzahnung (314) tragenden Verbindungsabschnitt (313) zur Verbindung des Kraftabgabeteile (31) mit dem Krafteinleitungsteil (30) aufweist, wobei über die Verbindungsverzahnung (314) das Krafteinleitungsteil (30) in Umfangsrichtung um die Längsachse (L) formschlüssig mit dem Kraftabgabeteil (31) verbunden ist.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (300) als Außenverzahnung an einem radial äußeren Umfang des Getrieberads (3) und die zweite Verzahnung (310) als Innenverzahnung an einer sich entlang der Längsachse (L) erstreckenden Bohrung (311) ausgebildet ist.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad als Spindelmutter (3) ausgebildet ist, deren erste Verzahnung (300) zum Eingriff mit einer das Antriebselement ausbildenden Antriebsschnecke (2) und deren zweite Verzahnung (310) zum Eingriff mit einer das Abtriebselement ausbildenden Spindel (4) ausgestaltet ist.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (3) ein zusätzliches Festigkeitsteil (32) zum axialen Abstützen des Getrieberads (3) in eine Richtung entlang der Längsachse (L) aufweist, das mit dem Krafteinleitungsteil (30) und/oder dem Kraftabgabeteil (31) verbunden ist.
Getrieberad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Festigkeitsteil (32) aus Metall ausgebildet ist.
Getrieberad nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Festigkeitsteil (32) eine dem Abtriebselement (4) zugeordnete Verzahnung (320) aufweist, die ausgebildet ist, in einem normalen Betriebszustand bei normalem Gebrauch des Verstellgetriebes (1) nicht mit dem Abtriebselement (4) in Anlage zu treten, in einem außergewöhnlich belasteten Zustand hingegen in Eingriff mit dem Abtriebselement (4) zum Bereitstellen einer zusätzlichen Abstützung des Getrieberads (3) relativ zu dem Abtriebselement (4) zu gelangen.
Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (300) des Krafteinleitungsteils (30) als Geradverzahnung, als Schrägverzahnung oder als Globoidverzahnung ausgebildet ist.
Verstellgetriebe zum Verstellen eines Verstellteils in einem Fahrzeug, mit einem Getrieberad nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Antriebselement (2) und ein Abtriebselement (3), wobei das Getrieberad (3) ausgebildet ist, eine Verstellkraft von dem Antriebselement (2) auf das Abtriebselement (3) zu übertragen.
Verstellgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe (1) als drehzahlreduzierendes Getriebe ausgebildet, bei dem eine erste Drehzahl, mit der sich das Antriebselement (2) im Betrieb des Verstellgetriebes (1) relativ zu dem Getrieberad (3) dreht, größer ist als eine zweite Drehzahl, mit der sich das Getrieberad (3) relativ zu dem Abtriebselement (4) dreht.
Verstellgetriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement als Antriebsschnecke (2) ausgebildet ist, die im Betrieb des Verstellgetriebes sich um eine ihr zugeordnete, von der Längsachse (L) unterschiedliche Drehachse (D) dreht und eine Verstellkraft in das als Spindelmutter (3) ausgebildete Getrieberad einleitet.
Verstellgetriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement als entlang der Längsachse (L) erstreckte, drehfest angeordnete Spindel (4) ausgebildet ist, an der das Getrieberad (3) im Betrieb des Verstellgetriebes (1) abrollt derart, dass die Spindelmutter (3) längs entlang der Längsachse (L) relativ zur Spindel (4) verstellt wird.