DE102018204248A1

DE102018204248A1 - Spindelantrieb und Komfortantrieb mit einem Spindelantrieb

Info

Publication number: DE102018204248A1
Application number: DE102018204248.9A
Authority: DE
Inventors: 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 Antriebsmotor (12), der mit einem mehrteilig ausgebildeten Getriebegehäuse (15) verbunden ist, wobei das Getriebegehäuse (15) einen Gehäusegrundkörper (17) aufweist, in dem ein Aufnahmeraum (20) für ein mit einer Spindel (26) in Wirkverbindung angeordnetes Antriebselement (25) ausgebildet ist, wobei das Antriebselement (25) von dem Antriebsmotor (12) antreibbar ist, wobei der Aufnahmeraum (20) zumindest an einer Stirnseite von einem Deckelelement (30, 30) verschlossen ist, und wobei Federmittel vorgesehen sind, die das Antriebselement (25) innerhalb des Aufnahmeraums (20) mit einer in Richtung der Längsachse (28) der Spindel (26) wirkenden Axialkraft beaufschlagen, sodass das Antriebselement (25) in dem Aufnahmeraum (20) axialspielfrei angeordnet ist, und wobei die Federmittel zumindest mittelbar in Kontakt mit dem wenigstens einen Deckelelement (30, 35) angeordnet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Komfortantrieb mit einem erfindungsgemäßen Spindelantrieb.
Aus der DE 10 2016 205 639 A1 der Anmelderin ist ein Spindelantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Der bekannte Spindelantrieb zeichnet sich durch ein Getriebegehäuse aus, in dem ein mit einer Spindel verbundenes Antriebselement in Form eines Schneckenrads angeordnet ist. Die Außenverzahnung des Schneckenrads bzw. Antriebselements ist in Wirkverbindung mit einem Abtriebselement des Antriebsmotors angeordnet, um die Spindel um ihre Längs- bzw. Drehachse zu drehen.
Ein derartiger Spindelantrieb dient insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs in einem Kraftfahrzeug zur (Längs-) Verstellung eines Sitzes, wozu die Spindel in beide Drehrichtungen beweglich ist. Um insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors bzw. der Spindel aus Geräuschgründen ein aufgrund der Bauteiltoleranzen ein in Richtung der Spindel ausgebildetes Axialspiel zwischen dem Antriebselement und dem Aufnahmeraum für das Antriebselement im Getriebegehäuse zu minimieren bzw. vollständig zu vermeiden, ist es bei dem bekannten Spindelantrieb vorgesehen, dass das Antriebselement innerhalb des Aufnahmeraums des Getriebegehäuses durch ein Federelement in Form einer Wellenfeder axial in einer Richtung des Aufnahmeraums kraftbeaufschlagt angeordnet ist. Dieses Federmittel stellt ein zusätzliches, den Bauraum des Aufnahmeraums des Getriebegehäuses vergrößerndes Bauteil dar, das darüber hinaus einen zusätzlichen Montageaufwand bei der Montage des Spindelantriebs erforderlich macht.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die auf das Antriebselement in Richtung der Dreh- bzw. Längsachse der Spindel wirkende Axialkraft ohne ein zusätzliches Bauteil in Form einer Wellenfeder oder ähnlichem entsprechend dem Stand der Technik aufgebracht werden kann. Dadurch wird insbesondere die Montage des Spindelantriebs vereinfacht. Weiterhin wird der benötigte Bauraum für die Aufnahme des Antriebsrads in dem Getriebegehäuse minimiert. Hierzu schlägt es die Erfindung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 vor, dass die Federmittel vom einem zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Gehäusegrundkörper des Getriebegehäuse gebildet sind, der durch ein Deckelelement in Richtung der Längsachse der Spindel elastisch deformierbar ist, sodass das Deckelelement zumindest mittelbar mit der Axialkraft auf das Antriebselement wirkt.
Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der Gehäusegrundkörper des Getriebegehäuses durch das Deckelelement bereichsweise elastisch verformt und dadurch in (Längs-) Richtung der Spindel bzw. zum Antriebselement hin verkürzt wird, sodass das Deckelelement zumindest mittelbar in Anlagekontakt mit dem Antriebsrad angeordnet ist, und dadurch die gewünschte Axialkraft zur axialspielfreien Anordnung des Antriebselements in dem Getriebegehäuse ausübt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Spindelantriebs sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Gehäusegrundkörper weist auch Bereiche bzw. Abschnitte auf, die nicht verformt werden sollen oder müssen, da über diese Bereiche bzw. Abschnitte keine axiale Vorspannkraft auf das Antriebsrad ausgeübt werden kann bzw. muss. Gedacht ist hierbei beispielsweise an einen Anschlussflansch bzw. Anschlussbereich des Gehäusegrundkörpers, über den der Gehäusegrundkörper mit dem Antriebsmotor verbunden ist. Daher ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper wenigstens zwei Bereiche aufweist, die aus Materialien mit einem unterschiedlichen E-Modul (Elastizitätsmodul) ausgebildet sind, und dass das Deckelelement in Anlagekontakt mit dem einen niedrigeren E-Modul aufweisenden Bereich angeordnet ist. Dadurch wird es ermöglicht, insbesondere den Anschlußflanschbereich des Gehäusegrundkörpers aus dem härteren Material auszubilden.
Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn der Gehäusegrundkörper als monolithisches 2-Komponenten-Spritzgussteil ausgebildet ist. Damit ist es nicht erforderlich, dass die beiden, eine unterschiedliche Härte bzw. einen unterschiedlichen E-Modul aufweisenden Bereiche bzw. Abschnitte des Gehäusegrundkörpers aus separaten Bauteilen ausgebildet werden müssen, die dann durch einen zusätzlichen Fügeprozeß miteinander verbunden werden müssen. Eine derartige Ausgestaltung würde dadurch zu einem zusätzlichen, unerwünschten Montageaufwand führen. Die bevorzugte Ausgestaltung als 2-Komponenten-Spritzgussteil macht sich demgegenüber die bekannten Fertigungsmöglichkeiten des 2-K-Spritzgießens zunutze, da der Gehäusegrundkörper üblicherweise als Spritzgussteil ausgebildet ist und der zusätzliche, elastisch deformierbare Bereich somit an den nicht bzw. weniger deformierbaren Bereich monolithisch angespritzt werden kann bzw. umgekehrt.
Zur Erzielung der gewünschten Deformationseigenschaften des Gehäusegrundkörpers, insbesondere unter Berücksichtigung eines möglichst geringen Volumenanteils des elastisch deformierbaren Bereichs am gesamten Gehäusegrundkörper, ist es vorgesehen, dass der einen niedrigeren E-Modul aufweisende Bereich aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Wie bereits oben erläutert, weist der Gehäusegrundkörper typischerweise unterschiedliche Funktionsbereiche mit entsprechenden Anforderungen an die Funktionsbereiche auf. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Gehäusegrundkörper einen Anschlussflansch zum Verbinden mit dem Antriebsmotor und einen Aufnahmebereich mit dem Aufnahmeraum aufweist, wobei der elastisch deformierbare Bereich ausschließlich im Aufnahmebereich angeordnet ist.
In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass der elastisch deformierbare Bereich ringförmig bzw. flach ausgebildet und zwischen einem Zentralbereich des Aufnahmebereichs und in Anlagekontakt zum Deckelelement angeordnet ist.
Eine weitere Optimierung des Spindelantriebs, bei dem Axialkräfte über beide Stirnseiten des Antriebselements auf dieses eingeleitet werden können, sieht vor, dass der Aufnahmebereich des Gehäusegrundkörpers auf gegenüberliegenden Seiten von jeweils einem Deckelelement verschlossen ist, und dass zwei elastisch deformierbare Bereiche vorgesehen sind, die jeweils mit dem ihm zugewandten Deckelelement zusammenwirken.
Zum Aufbringen der Deformationskräfte auf den Gehäusegrundkörper ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass das wenigstens eine Deckelelement mittels Schraubverbindungen mit dem Gehäusegrundkörper verbunden ist. Dabei greifen die Befestigungsschrauben üblicherweise in den einen höheren E-Modul aufweisenden Bereich des Gehäusegrundkörpers ein, sodass der elastische Bereich verpresst wird.
Die Erfindung umfasst auch einen Komfortantrieb, insbesondere einen Sitzverstellungsantrieb 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 perspektivische Darstellung eines teilweise montierten erfindungsgemäßen Spindelantriebs,
2 eine Seitenansicht auf einen Teilbereich des Getriebegehäuses des Spindelantriebs der 1 und
3 und 4 in jeweils schematischer Darstellung das Wirkprinzip des erfindungsgemäß gestalteten Getriebegehäuses in nicht montiertem bzw. montiertem Zustand.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist ein Spindelantrieb 10 dargestellt, wie er als Bestandteil eines Komfortantriebs 100 zur (Längs-) Verstellung eines nicht gezeigten Sitzes in einem Kraftfahrzeug dient. Der Spindelantrieb 10 weist einen als Elektromotor ausgebildeten Antriebsmotor 12 auf, der mittels Befestigungsschrauben 14 mit einem mehrteilig ausgebildeten Getriebegehäuse 15 verbunden ist. Das Getriebegehäuse 15 weist einen Gehäusegrundkörper 17 mit einem Anschlussflansch 16 auf, in dessen Bereich die Verbindung mit dem Antriebsmotor 12 erfolgt. Im Ausführungsbeispiel einstückig, d.h. monolithisch mit dem Anschlussflansch 16, weist der Gehäusegrundkörper 17 einen Aufnahmebereich 18 auf, der eine Querbohrung zur Ausbildung eines Aufnahmeraums 20 besitzt. Der Aufnahmeraum 20 ist seitlich versetzt zu einem Domabschnitt 22 angeordnet, der der Aufnahme einer Abtriebswelle des Antriebsmotors 12 und eines mit der Abtriebswelle verbundenen Abtriebselements (nicht dargestellt) dient. Dieses Abtriebselement des Antriebsmotors 12 wirkt in an sich bekannter Art und Weise mit einer Verzahnung 24 eines als Schneckenrad ausgebildeten Antriebselements 25 zusammen, das innerhalb des Aufnahmeraums 20 des Aufnahmebereichs 18 aufgenommen ist.
Das Antriebselement 25 ist in Wirkverbindung mit einer Spindel 26 angeordnet, die zusammen mit dem Antriebselement 25 um ihre gemeinsame Längs- bzw. Drehachse 28 mittels des Antriebsmotors 12 drehbar ist, um bei der Drehung das zu verstellende Element (Sitz) zumindest mittelbar in an sich bekannter Art und Weise zu verstellen.
Der Aufnahmeraum 20 innerhalb des Aufnahmebereichs 18 ist in Form einer Durchgangsbohrung ausgebildet. Der Aufnahmeraum 20 ist an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten einerseits von einem Gehäusedeckel 30 mittels Befestigungsschrauben 32 verschlossen, und andererseits mittels eines fahrzeug- bzw. kundenspezifischen Schnittstellendeckels 35, ebenfalls mittels Befestigungsschrauben 36. Der Schnittstellendeckel 35 weist beispielhaft eine Durchgangsbohrung 38 auf, über die der Spindelantrieb 10 an einer Fahrzeugkarosserie befestigbar ist.
Zur Lagerung des Antriebselements 25 in dem Aufnahmeraum 20 sind die beiden gegenüberliegenden Stirnseiten des Antriebselements 25 - in an sich ebenfalls bekannter Art und Weise - in Wirkverbindung mit jeweils einem Lagerelement in Form eines Lagerrings 40, 42 angeordnet, die sich ebenfalls innerhalb des Aufnahmeraums 20 befinden.
Um insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebsmotors 12 und somit bei einer in unterschiedliche Richtung der Drehachse 28 der Spindel 26 auf das Antriebselement 25 wirkenden Kraft eine Axialbewegung des Antriebselements 25 in Richtung des Gehäusedeckels 30 bzw. des Schnittstellendeckels 35 zu verhindern, die ansonsten mit einem Geräusch verbunden ist, ist das Antriebselement 25 innerhalb des Aufnahmeraums 20 axialspielfrei angeordnet. Dies erfolgt durch Aufbringen wenigstens einer in Richtung der Drehachse 28 wirkenden Axialkraft auf das Antriebselement 25.
Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass entsprechend der Darstellung der 2 bis 4 der Aufnahmebereich 18 des Gehäusegrundkörpers 17 jeweils im Bereich der dem Gehäusedeckel 30 bzw. dem Schnittstellendeckel 35 zugewandten Stirnseite einen Bereich 44, 45 aufweist, der aus einem Material besteht, der einen niedrigeren E-Modul aufweist als ein (zentraler) Bereich 46 des Aufnahmebereichs 18, der sich zwischen den beiden Bereichen 44, 45 befindet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden bevorzugt aus einem Elastomer bestehenden, ringförmigen Bereiche 44, 45 jeweils ebene Stirnflächen 48, 49 auf, wobei die Dicke d der Bereiche 44, 45 beispielhaft jeweils zwischen etwa 10% und 30% der Dicke D des Aufnahmebereichs 18 beträgt. Insbesondere sind die beiden Bereiche 44, 45 monolithisch an dem Bereich 46 bzw. an den Aufnahmebereich 18 des Gehäusegrundkörpers 17 angeformt, indem der Gehäusegrundkörper 17 als 2-Komponenten-Spritzgussteil 50 ausbildet ist, bei dem die Bereiche 44, 45 bei der Ausbildung des Gehäusegrundkörpers 17 während des Spritzvorgangs an dem (zentralen) Bereich 46 ausgebildet werden. Der zentrale Bereich 46 besteht beispielsweise aus Polyamid (PA), insbesondere aus PA66.
In der 3 ist der Aufnahmebereich 18 mit dem Aufnahmeraum 20 in einem Zustand gezeigt, bei dem der Gehäusedeckel 30 und der Schnittstellendeckel 35 noch nicht mit dem Aufnahmebereich 18 verbunden bzw. mittels der Befestigungsschrauben 32, 36 (axial) verspannt ist. Insbesondere erkennt man, dass die aus dem Antriebselement 25 und den beiden Lagerringen 40, 42 bestehende Baugruppe 52 eine axiale Längserstreckung I aufweist, die (etwas) geringer ist als die Längserstreckung L des Aufnahmebereichs 18 bzw. des Aufnahmeraums 20. Dabei reichen die Lagerringe 40, 42 bis in den Bereich der beiden elastisch deformierbaren Bereiche 40, 45 des Aufnahmebereichs 18 hinein.
In der 4 ist der Zustand mit montiertem Gehäusedeckel 30 und Schnittstellendeckel 35 dargestellt. Durch die über die nicht dargestellten Befestigungsschrauben 32 und 36 auf den Aufnahmebereich 18 wirkenden axialen Spannkräfte werden die Bereiche 44, 45 elastisch zusammengepresst, sodass die Lagerringe 40, 42 in stirnseitigem Anlagekontakt mit dem Gehäusedeckel 30 bzw. dem Schnittstellendeckel 35 angeordnet sind, sodass das Antriebselement 25 innerhalb des Aufnahmeraums 20 axialspielfrei angeordnet ist.
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 102016205639 A1 [0002]

Claims

Spindelantrieb (10), mit einem Antriebsmotor (12), der mit einem mehrteilig ausgebildeten Getriebegehäuse (15) verbunden ist, wobei das Getriebegehäuse (15) einen Gehäusegrundkörper (17) aufweist, in dem ein Aufnahmeraum (20) für ein mit einer Spindel (26) in Wirkverbindung angeordnetes Antriebselement (25) ausgebildet ist, wobei das Antriebselement (25) von dem Antriebsmotor (12) antreibbar ist, wobei der Aufnahmeraum (20) zumindest an einer Stirnseite von einem Deckelelement (30, 30) verschlossen ist, und wobei Federmittel vorgesehen sind, die das Antriebselement (25) innerhalb des Aufnahmeraums (20) mit einer in Richtung der Längsachse (28) der Spindel (26) wirkenden Axialkraft beaufschlagen, sodass das Antriebselement (25) in dem Aufnahmeraum (20) axialspielfrei angeordnet ist, und wobei die Federmittel zumindest mittelbar in Kontakt mit dem wenigstens einen Deckelelement (30, 35) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel durch den zumindest bereichsweise elastisch ausgebildeten Gehäusegrundkörper (17) gebildet sind, der durch das wenigstens eine Deckelelement (30, 35) in Richtung der Längsachse (28) der Spindel (26) elastisch deformierbar ist, sodass das wenigstens eine Deckelelement (30, 35) zumindest mittelbar auf das Antriebselement (25) wirkt.
Spindelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper (17) wenigstens zwei Bereiche (44, 45, 46) aufweist, die aus Materialien mit einem unterschiedlichen E-Modul ausgebildet sind, und dass das wenigstens eine Deckelelement (30, 35) in Anlagekontakt mit dem einen niedrigeren E-Modul aufweisenden Bereich (46) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper (17) als monolithisches 2-Komponenten-Spritzgußteil ausgebildet ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der einen niedrigeren E-Modul aufweisende Bereich (44, 45) aus einem Elastomer ausgebildet ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusegrundkörper (17) einen Anschlussflansch (16) zum Verbinden mit dem Antriebsmotor (12) und einen Aufnahmebereich (18) mit dem Aufnahmeraum (20) aufweist, und dass der elastisch deformierbare Bereich (44, 45) ausschließlich im Aufnahmebereich (18) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elastisch deformierbare Bereich (44, 45) ringförmig ausgebildet und zwischen dem den niedrigeren E-Modul aufweisenden Bereich (46) des Aufnahmebereichs (18) und in Anlagekontakt zum wenigstens einen Deckelelement (30, 35) angeordnet ist.
Spindelantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (18) auf gegenüberliegenden Seiten von jeweils einem Deckelelement (30, 35) verschlossen ist, und dass zwei elastisch deformierbare Bereiche (44, 45) vorgesehen sind, die jeweils mit einem Deckelelement (30, 35) zusammenwirken.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Deckelelement (30, 35) mittels Befestigungsschrauben (32, 36) mit dem Gehäusegrundkörper (17) verbunden ist.
Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (25) und sich in Längsrichtung der Spindel (26) ggf. anschließende Lagerelemente (40, 42) in dem Aufnahmeraum (20) eine erste Längserstreckung (I) aufweist/aufweisen, die geringer ist als eine zweite Längserstreckung (L) des Aufnahmeraums (20) in nicht mit dem Deckelelement (30, 35) verbundenem Zustand, wobei die erste Längserstreckung (I) bis in die elastisch verformbaren Bereiche (44, 45) reicht.
Komfortantrieb (100), insbesondere Sitzverstellungsantrieb, mit einem Spindelantrieb (10), der nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.