DE102018204219A1

DE102018204219A1 - Spindelantrieb und Komfortantrieb

Info

Publication number: DE102018204219A1
Application number: DE102018204219.5A
Authority: DE
Inventors: Dieter Scheer; Anna Martiny; Christof Angerer; Enrique Adame Ramirez Raul; Gilles Peter; Markus Riedinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb (10), mit einem mit einem Antriebsmotor (12) verbundenen Getriebegehäuse (15), wobei das Getriebegehäuse (15) einen Aufnahmeraum (18) zur Aufnahme eines von dem Antriebsmotor (12) zumindest mittelbar antreibbaren und mit einer Spindel (32) wirkverbundenen Antriebselements (22) aufweist, und wobei das Antriebselement (22) in dem Getriebegehäuse (15) in axialer und/oder radialer Richtung mittels wenigstens eines Lagerelements (41, 42; 51, 52; 55) gelagert ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Komfortantrieb, insbesondere einen Sitzverstellungsantrieb, mit einem erfindungsgemäßen Spindelantrieb.
Aus der DE 10 2016 203 639 A1 der Anmelderin ist ein Spindelantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Der bekannte Spindelantrieb weist ein mehrteilig ausgebildetes Getriebegehäuse auf, dessen Gehäusegrundkörper über einen Anschlussflansch mit einem als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor verbunden ist. In dem Gehäusegrundkörper ist ein Aufnahmeraum zur Anordnung eines Antriebselements in Form eines Schneckenrads ausgebildet. Der Aufnahmeraum im Gehäusegrundkörper ist stirnseitig mittels wenigstens eines Gehäusedeckels verschlossen. Das drehbar angeordnete Antriebselement bzw. Schneckenrad ist innerhalb des Gehäusegrundkörpers mittels zweier Lagerelemente in Form von Lagerringen in radialer und axialer Richtung gelagert. Das Schneckenrad ist wiederum in Wirkverbindung mit einer Spindel angeordnet, die das Getriebegehäuse durchsetzt und außerhalb des Getriebegehäuses mit einer Spindelmutter zum Bewegen eines Sitzes verbunden ist.
Für die Herstellkosten eines derartigen Spindelantriebs sind neben den einzelnen Teilekosten beispielsweise für das Antriebselement bzw. das Schneckenrad und die Lagerelemente auch die Kosten für die Montage des Spindelantriebs von Bedeutung. Darüber hinaus ist bei einer derartigen Montage stets sicherzustellen, dass alle Bauteile des Spindelantriebs tatsächlich und auch richtig verbaut werden.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine vereinfachte Montage mit geringeren Montagekosten ermöglicht wird, da die für das Antriebselement bzw. das Schneckenrad erforderlichen Lagerelemente keine separaten Bauteile wie beim Stand der Technik darstellen, die bei der Montage montiert bzw. gefügt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das wenigstens eine Lagerelement, das zur radialen oder/und axialen Lagerung des Antriebselements (Schneckenrad) in dem Getriebegehäuse dient, zusammen mit dem Antriebselement oder einem Bauteil das Getriebegehäuses als einstückiges, d.h. monolithisches Bauteil auszubilden. Es wird sich dabei die Überlegung zunutze gemacht, dass sowohl das üblicherweise aus Kunststoff, insbesondere aus POM bestehende Antriebselement bzw. Schneckenrad, als auch Teile der Getriebegehäuses jeweils aus Kunststoff bestehen und als Spritzgussteil ausgebildet sind. Die Ausbildung eines Spritzgußteils ermöglicht es, das Lagerelement, beispielsweise einen Lagerring oder ähnliches, als Einlegeteil in ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug zur Ausbildung des Antriebselements (Schneckenrad) bzw. des entsprechenden Teils des Getriebegehäuses auszubilden, sodass während des Spritzprozesses des Antriebselements bzw. des Getriebegehäuses das entsprechende Lagerelement mit dem Kunststoff des Antriebselemente bzw. des Getriebegehäuses verbunden wird, indem der Kunststoff an das Lagerelement angespritzt wird. Die daraus gebildete Baueinheit stellt somit ein 2-Komponenten-Bauteil bzw. ein Hybridbauteil dar, bei dem die beiden Funktionsbereiche unmittelbar miteinander verbunden und in einem einzigen Bauteil realisiert sind.
Im Rahmen der Erfindung wird zwar grundsätzlich von einer Ausbildung des Lagerelements aus Metall ausgegangen. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungsfälle begrenzt sein. So sind beispielsweise aus Teflon o.ä. Materialien bestehende Lagerelemente denkbar. Wesentlich für die Erfindung ist es lediglich, dass sich das Lagerelement im Rahmen eines 2-Komponenten-Spritzgußteils zusammen mit dem Material des Getriebegehäuses bzw. des Schneckenrads verwenden lässt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Spindelantriebs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Im Rahmen von Versuchen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Kunststoff (POM) des Antriebselements relativ beweglich zum Lagerelement angeordnet ist bzw. zwischen den beiden genannten Elementen eine Relativbewegung stattfindet. Daher ist es in einer ersten konstruktiv bevorzugten Umsetzung des erfindungsgemäßen Vorschlags vorgesehen, dass das Getriebegehäuse zumindest bereichsweise aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Lagerelement als Einlegeteil ausgebildet ist, und dass der Kunststoff des Getriebegehäuses an das wenigstens eine Lagerelement angespritzt und mit dem Lagerelement verbunden ist.
Gegebenenfalls kann es jedoch auch Anwendungsfälle geben, bei denen es beispielsweise aus konstruktiven Gründen beim Getriebegehäuse oder bei geringeren Anforderungen an die Lebensdauer des Spindelantriebs vorteilhaft ist, das Lagerelement nicht als Bestandteil des Getriebegehäuses auszubilden. In diesem Fall sieht es eine alternative konstruktive Ausgestaltung der Erfindung vor, dass das Antriebselement aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist, dass das wenigstens eine Lagerelement als Einlegeteil ausgebildet ist, und dass der Kunststoff des Antriebselements an das wenigstens eine Lagerelement angespritzt und mit diesem fest verbunden ist.
Üblicherweise ist es vorgesehen, zwei Lagerelemente vorzusehen, die beidseitig eines Verzahnungsbereichs des Schneckenrads angeordnet sind. Daher sieht es eine weitere Variante der Erfindung vor, dass zwei identische Lagerelemente vorgesehen sind, die entweder am Getriebegehäuse, oder aber am Antriebselement (Schneckenrad) angeordnet bzw. mit diesen monolithisch verbunden sind.
Darüber hinaus ist die Anordnung der beiden Lagerelemente - wie aus dem Stand der Technik an sich bekannt - in vorteilhafter Weise an gegenüberliegenden Stirnseiten des Antriebselements (Schneckenrad) vorzusehen.
Eine weitere konstruktive Ausgestaltung des Lagerelements sieht vor, dass dieser als Lagerring zur axialen Lagerung des Antriebselements ausgebildet ist. Ein derartiger Lagerring hat insbesondere den Vorteil einer in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Spindel gesehen sehr kurzen Bauweise, sodass auch das Getriebegehäuse bzw. der Aufnahmeraum in dem Getriebegehäuse relativ kompakt baut.
Eine weitere bevorzugte konstruktive Gestaltung des Lagerelements, die insbesondere zur Optimierung der radialen Lagerung des Antriebselements vorgesehen ist, schlägt vor, dass das Lagerelement als Lagerhülse, d.h. hülsenförmig, ausgebildet ist.
Auch ist eine Ausbildung des Lagerelements denkbar, bei der dieses gleichzeitig sowohl der radialen Lagerung, als auch der axialen Lagerung des Antriebselements (Schneckenrad) dient. In diesem Fall ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Lagerelement einen hülsenförmigen Abschnitt zur radialen Lagerung des Antriebselements und einen ringförmigen Abschnitt zur axialen Lagerung des Antriebselements aufweist.
Bei einer weiteren konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung bzw. Anordnung, bei der das wenigstens eine Lagerelement zusammen mit dem Antriebselement (Schneckenrad) als monolithisches Bauteil ausgebildet ist, ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Lagerelement hülsenförmig ausgebildet ist, dass am Außenumfang des Lagerelements, beabstandet zu dessen Stirnseiten, jeweils ein der axialen Lagerung dienender, radial umlaufender Lagerabschnitt am Lagerelement angeordnet ist, und dass das Antriebselement zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung betrachtet zwischen den beiden Lagerabschnitten angeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung hat insbesondere den Vorteil, dass der axiale Abstand zwischen den beiden Lagerabschnitten am Lagerelement, unabhängig von einer temperaturabhängigen Ausdehnung des Kunststoffs des Antriebselements, stets gleich groß ist. Dadurch wird eine besonders gute bzw. temperaturunabhängige axiale Lagerung des Antriebselements im Gehäusegrundkörper ermöglicht.
Aus Gründen einer optimierten Funktionalität von Lagerelement und Antriebselement ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Lagerelement aus Metall und das Antriebselement aus Kunststoff, insbesondere aus POM, besteht.
Die Erfindung erfasst auch einen Komfortantrieb, insbesondere einen Sitzverstellungsantrieb in einem Fahrzeug, mit einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Spindelantrieb.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

1 eine Seitenansicht auf einen Spindelantrieb als Bestandteil eines Sitzverstellungsantriebs in einem Fahrzeug,
2 den Spindelantrieb gemäß 1 im Bereich seines Getriebegehäuses in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt,
3 ein bei der ersten Ausführungsform verwendetes Lagerelement in einer perspektivischen Ansicht,
4 eine Darstellung entsprechend der 2 bei einer zweiten Ausführungsform,
5 ein bei der zweiten Ausführungsform gemäß der 4 verwendetes Lagerelement in einer perspektivischen Ansicht,
6 eine Darstellung entsprechend der 2 bei einer dritten zweiten Ausführungsform und
7 ein bei der dritten zweiten Ausführungsform gemäß der 6 verwendetes Lagerelement in einer perspektivischen Ansicht.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist in Seitenansicht ein Spindelantrieb 10 als Bestandteil eines Komfortantriebs 100 zur (Längs-) Verstellung eines Sitzes 1 in einem Fahrzeug vereinfacht dargestellt.
Der Spindelantrieb 10 umfasst einen als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor 12, der über einen an einem Gehäusegrundkörper 14 eines Getriebegehäuses 15 angeordneten Anschlussflansch 16 mit dem Getriebegehäuse 15 mittels Befestigungsschrauben verbunden ist.
Der Gehäusegrundkörper 14 des Getriebegehäuses 15 ist beispielhaft auf gegenüberliegenden Stirnseiten mittels jeweils eines ringförmigen Gehäusedeckels 26, 28 mittels nicht dargestellter Schrauben verschlossen. Das Getriebegehäuse 15 bildet mittels einer Durchgangsbohrung 24 am Gehäusegrundkörper 14 einen Aufnahmeraum 18 zur Aufnahme eines als Schneckenrad 20 ausgebildeten Antriebselements 22 aus. Das Schneckenrad 20 weist in einem axial mittleren Abschnitt einen Verzahnungsabschnitt 21 mit einer Außenverzahnung 23 auf, die in an sich bekannter Art und Weise mit einem nicht dargestellten Antriebsritzel oder ähnlichem des Antriebsmotors 12 zusammenwirkt, das in den Aufnahmeraum 18 hineinragt (2, 4, 6). Beidseitig des Verzahnungsabschnitts 21 weist das Schneckenrad 20 der 2 und 4 darüber hinaus jeweils einen Fortsatz 27 auf.
Das Antriebselement 22 ist mit einer aus Metall bestehenden Spindel 32 drehfest verbunden, die in entsprechenden Durchgangsöffnungen der beiden Gehäusedeckel 26, 28 das Getriebegehäuse 15 durchquert. Außerhalb des Getriebegehäuses 15 ist auf einem Spindelgang 31 der Spindel 32 eine Spindelmutter 34 angeordnet, die auf im Einzelnen nicht dargestellte, weil an sich bekannte Art und Weise zumindest mittelbar mit dem Sitz 1 verbunden ist. Bei einer Drehung der Spindel 34 um deren Längs- bzw. Drehachse 36 bewegt sich die Spindelmutter 34 in Axialrichtung der Drehachse 36 entsprechend des Doppelpfeils 38, abhängig von der Drehrichtung der Spindel 32 bzw. des Antriebsmotors 12.
Die Lagerung des Antriebselements 22 bzw. des Schneckenrads 20 und der Spindel 34 in dem Getriebegehäuse 15 erfolgt mittels zweier aus Metall bestehender Lagerelemente 41, 42. Bei der Ausführungsform gemäß der 2 sind die beiden Lagerelemente 41, 42 in Form von Lagerringen 43, 44 ausgebildet (3). Wesentlich dabei ist, dass die Lagerelemente 41, 42 einstückig, d.h. monolithisch mit den Gehäusedeckeln 26, 28 ausgebildet sind. Dies erfolgt dadurch, dass die aus Kunststoff bestehenden Gehäusedeckel 26, 28 im Spritzgußverfahren hergestellt werden, wobei die Lagerelemente 41, 42 als Einlegeteile für das entsprechende Spritzgussteil ausgebildet sind. Bei dem in der 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die beiden Lagerringe 43, 44 der axialen Lagerung des Antriebselements 22 bzw. der Spindel 32 im Bereich der Fortsätze 27 in dem Getriebegehäuse 15, wobei sich ein Wellenring 30 zwischen dem Lagerring 44 und der ihm zugewandten Stirnfläche des Antriebselements 22 befindet. Der Wellenring 30 dient der axialspielfreien Lagerung des Antriebselements 22 in dem Getriebegehäuse 15.
Das in den 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der 2 und 3 dadurch, dass die beiden Lagerelemente 51, 52 im Querschnitt jeweils hutförmig ausgebildet sind. Der hülsenförmige Abschnitt 53 ragt dabei in den jeweiligen Gehäusedeckel 26a, 28a axial hinein, während der radial umlaufende Abschnitt 54 an der einen Stirnseite des Antriebselements 22 anliegt.
Ergänzend wird erwähnt, dass es anstelle einer Verbindung bzw. monolithischen Anordnung der Lagerelemente 41, 42 bzw. 51, 52 mit dem jeweiligen Gehäusedeckel 26, 28 es auch im Rahmen der Erfindung liegt, die Lagerelemente 41, 42 bzw. 51, 52 bei der Fertigung des aus POM bestehenden, und im Spritzgußverfahren herstellten Antriebsrads 22 bzw. Schneckenrads 20 mit dem Antriebsrad 22 bzw. dem Schneckenrad 20 zu verbinden.
In den 6 und 7 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein einziges Lagerelement 55 vorgesehen ist, das einen hülsenförmigen Abschnitt 56 und zwei, in axialem Abstand zueinander und von den Stirnseiten des hülsenförmigen Abschnitts 56 beabstandete, radial umlaufende ringförmigen Abschnitte 57, 58 aufweist. Zwischen den beiden Abschnitten 57, 58 ist das Antriebsrad 22 bzw. das Schneckenrad 20 monolithisch mit dem Lagerelement 55 ausgebildet, derart, dass die beiden Stirnflächen 59, 60 des Antriebsrads 22 unmittelbar bis an die Abschnitte 57, 58 heranreichen.
Der soweit beschriebene Spindelantrieb 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016203639 A1 [0002]

Claims

Spindelantrieb (10), mit einem mit einem Antriebsmotor (12) verbundenen Getriebegehäuse (15), wobei das Getriebegehäuse (15) einen Aufnahmeraum (18) zur Aufnahme eines von dem Antriebsmotor (12) zumindest mittelbar antreibbaren und mit einer Spindel (32) wirkverbundenen Antriebselements (22) aufweist, und wobei das Antriebselement (22) in dem Getriebegehäuse (15) in axialer und/oder radialer Richtung mittels wenigstens eines Lagerelements (41, 42; 51, 52; 55) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (41, 42; 51, 52; 55) zusammen mit dem Antriebselement (22) oder einem Teil (26, 28) des Getriebegehäuses (15), insbesondere einem Gehäusedeckel, als monolithisches Bauteil ausgebildet ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (41, 42; 51, 52) als Baueinheit zusammen mit dem Teil (26, 28) des Getriebegehäuses (15) ausgebildet ist, dass das Teil (26, 28) des Getriebegehäuses (15) aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist, und dass das wenigstens eine Lagerelement (41, 42; 51, 52) als Einlegeteil für ein Spritzgußwerkzeug ausgebildet ist, so dass der Kunststoff des Teils (26, 28) des Getriebegehäuses (15) an das wenigstens eine Lagerelement (41, 42; 51, 52) angespritzt ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (55) als Baueinheit zusammen mit dem Antriebselement (22) ausgebildet ist, dass das Antriebselement (22) aus Kunststoff besteht und als Spritzgussteil ausgebildet ist, und dass das wenigstens eine Lagerelement (55) als Einlegeteil für ein Spritzgußwerkzeug ausgebildet ist, so dass der Kunststoff des Antriebselements (22) an das wenigstens eine Lagerelement (55) angespritzt ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei identisch ausgebildete Lagerelemente (41, 42; 51, 52) vorgesehen sind.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lagerelement (41, 42) als Lagerring (43, 44) zur axialen Lagerung des Antriebselements (22) ausgebildet ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (51, 52) einen hülsenförmigen Abschnitt (53) zur radialen Lagerung des Antriebselements (22) aufweist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Lagerelement (55) einen hülsenartigen Abschnitt (56) zur radialen Lagerung des Antriebselements (22) und wenigstens einen, vorzugsweise zwei ringförmige Abschnitte (57, 58) zur axialen Lagerung des Antriebselements (22) aufweist.
Spindelantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ringförmige Abschnitte (57, 58) beabstandet zu den Stirnseiten des hülsenartigen Abschnitts (56) vorgesehen sind, und dass das Antriebselement (22) zumindest im wesentlichen zwischen den beiden hülsenartigen Abschnitten (56) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens seine Lagerelement (41, 42; 51, 52; 55) aus Metall und das Antriebselement (22) aus Kunststoff, insbesondere aus POM, besteht.
Komfortantrieb (100), insbesondere Sitzverstellungsantrieb, mit einem Spindelantrieb (10), der nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.