DE102018212288A1

DE102018212288A1 - Verfahren zum Verbinden einer Spindel mit einem Spindelhalteelement

Info

Publication number: DE102018212288A1
Application number: DE102018212288.1A
Authority: DE
Inventors: Eric Hempel; Bernd Escher; Bodo Wilk
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-07-24
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2020-01-30
Also published as: CN112739484A; WO2020020742A1; US20210300214A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Verbinden einer Spindel (12) mit einem Spindelhalteelement (14) zum Herstellen einer Längsverstelleinrichtung (1) für einen Fahrzeugsitz (16) wird eine entlang einer Längsachse (L) erstreckte Spindel (12) mit einem Anbindungsabschnitt (142) eines Spindelhaltelements (14) stoffschlüssig unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens verbunden. Auf diese Weise wird ein Verfahren zum Verbinden einer Spindel mit einem Spindelhalteelement zum Herstellen einer Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz zur Verfügung gestellt, das eine feste Verbindung einer Spindel über ein oder mehrere Spindelhalteelemente mit einer Führungsschiene ermöglicht, bei einfach zu handhabendem und zu überwachendem Herstellungsprozess.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer Spindel mit einem Spindelhalteelement zum Herstellen einer Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz.
Bei einem derartigen Verfahren wird eine entlang einer Längsachse längserstreckte Spindel mit einem Anbindungsabschnitt eines Spindelhalteelements stoffschlüssig verbunden.
Eine Längsverstelleinrichtung dient dazu, einen Fahrzeugsitz in seiner Längsposition in einem Fahrzeug verstellen zu können. Bei einer Längsverstelleinrichtung ist ein Fahrzeugsitz beispielsweise über zwei Führungsschienenpaare beidseitig des Fahrzeugsitzes verschiebbar zu einem Fahrzeugboden angeordnet derart, dass durch Verschieben von Oberschienen der Führungsschienenpaare zu Unterschienen der Führungsschienenpaare die Längsposition des Fahrzeugsitzes verstellt werden kann.
Solche Längsverstelleinrichtungen verwenden üblicherweise einen Spindelantrieb, bei dem, in einer Ausgestaltung, eine Spindel feststehend an einer zugeordneten Führungsschiene festgelegt ist und mit einer Spindelmutter eines mit der anderen Führungsschiene verbundenen Verstellgetriebes in Gewindeeingriff steht. Bei Antreiben der Spindelmutter verdreht sich die Spindelmutter zur Spindel und wird unter Wirkung des Gewindeeingriffs längs entlang der Spindel verstellt, sodass die Führungsschienen relativ zueinander verschoben werden.
Bei der Verbindung der Spindel mit der zugeordneten Führungsschiene ist sicherzustellen, dass die Spindel auch bei großen Belastungen, insbesondere in einem Crashfall, sichern an der zugeordneten Führungsschiene gehalten wird und nicht von der Führungsschiene abreißen kann. Die Verbindung der Spindel mit der zugeordneten Führungsschiene unterliegt daher hohen Festigkeitsanforderungen.
Zudem soll die Spindel eine definierte Lage zu der zugeordneten Führungsschiene einnehmen und insbesondere in einer definierten Höhe (in Z-Richtung), aber auch in einer definierten Längs- und Querposition (in X- und Y-Richtung) zu der Führungsschiene gehalten werden, um einen leisen und leichtgängigen Verstellbetrieb zu gewährleisten. Hierzu ist erforderlich, dass die Spindel trotz gegebenenfalls bestehender Toleranzen eine definierte Lage zu dem Spindelhalteelement und über das Spindelhalteelement zu der zugeordneten Führungsschiene einnimmt.
Bei einer aus der DE 10 2004 001 593 B3 bekannten Längsverstelleinrichtung ist eine Spindel an zwei Enden jeweils mit einem zugeordneten Befestigungselement in Form eines Haltewinkels verschweißt und darüber an den Befestigungselementen festgelegt.
Bei einer aus der WO 2016/150791 A1 bekannten Längsverstelleinrichtung ist eine Spindel an ihren Enden über Spindelhalter mit einer zugeordneten Führungsschiene verbunden. Die Spindelhalter weisen jeweils zwei Flansche auf, zwischen denen die Spindel aufgenommen ist und die durch Schweißverbindungen mit der Spindel verbunden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden einer Spindel mit einem Spindelhalteelement zum Herstellen einer Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz und eine Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz zur Verfügung zu stellen, die eine feste Verbindung einer Spindel über ein oder mehrere Spindelhalteelemente mit einer Führungsschiene ermöglichen, bei einfach zu handhabendem und zu überwachendem Herstellungsprozess.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach wird die Spindel unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens mit dem Anbindungsabschnitt verbunden.
Über das Spindelhalteelement soll die Spindel an einer zugeordneten Führungsschiene einer Längsverstelleinrichtung derart festgelegt werden, dass die Spindel drehfest zu der Führungsschiene gehalten ist. Die Spindel ist hierbei mit dem Anbindungsabschnitt des Spindelhalteelements zu verbinden derart, dass ein Stoffschluss zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement hergestellt und die Spindel somit stoffschlüssig zu dem Spindelhalteelement festgelegt wird.
Zum Herstellen der stoffschlüssigen Verbindung wird ein Widerstandsschweißverfahren eingesetzt, im Rahmen dessen ein Schweißstrom zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement geleitet wird, um auf diese Weise am Übergang zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement über eine dort wirkende Stromdichte eine Schweißverbindung herzustellen.
Grundsätzlich sind unterschiedliche Widerstandsschweißverfahren einsetzbar. So kann zum Beispiel ein Widerstandspunktschweißen verwendet werden, bei dem eine Stromdichte über näherungsweise punktförmige Schweißelektroden eingestellt wird. Alternativ kann ein Widerstandsbuckelschweißverfahren eingesetzt werden, bei dem eine zum Schweißen notwendige Stromdichte durch die geometrische Form der miteinander zu verbindenden Bauteile generiert wird. Jeweils werden die Spindel und das Spindelhalteelement unter Kraftwirkung zueinander gehalten und über einen Schweißstrom miteinander verschweißt.
Das Widerstandsschweißen erfolgt vorteilhafterweise ohne Zufuhr eines Zusatzwerkstoffs. Beim Widerstandsschweißen werden die Spindel und das Spindelhalteelement an ihren einander zugewandten Seiten aufgeschmolzen, sodass auf diese Weise ein Stoffschluss zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement hergestellt wird. Hierbei setzt sich die Spindel zu dem Spindelhalteelement, was einen einfachen und vorteilhaften Toleranzausgleich für eine definierte Lage der Spindel zu dem Spindelhalteelement ermöglicht.
Die Lage der Spindel zu dem Spindelhalteelement entlang der Höhenrichtung (Z-Richtung) kann hierbei über das Setzverhalten der Spindel zu dem Spindelhalteelement beim Widerstandsschweißen eingestellt werden. Die Lage der Spindel zu dem Spindelhalteelement in Längsrichtung (X-Richtung) und Querrichtung (Y-Richtung) kann demgegenüber durch eine vorgegebene Lage der Spindel zu dem Spindelhalteelement im Schweißwerkzeug eingestellt werden.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens werden bei dem Widerstandsschweißverfahren eine erste Schweißelektrode an die Spindel und eine zweite Schweißelektrode an das Spindelhalteelement angesetzt. Über die erste Schweißelektrode und die zweite Schweißelektrode wird ein elektrischer Schweißstrom zwischen der ersten Schweißelektrode und der zweiten Schweißelektrode durch die Spindel und das Spindelhalteelement geleitet, sodass sich am Übergang zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement eine große Stromdichte einstellt und aufgrund des Schweißstroms eine Schweißverbindung am Übergang zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement geschaffen wird.
Über die erste Schweißelektrode und die zweite Schweißelektrode werden die Spindel und das Spindelhalteelement dabei auch mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegeneinander gepresst, sodass die Herstellung der Schweißverbindung unter Kraftwirkung zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement erfolgt.
Die erste Schweißelektrode kann beispielsweise an eine dem Spindelhalteelement abgewandte Seite der Spindel angesetzt werden. Die erste Schweißelektrode kann hierbei eine flache Anlagefläche zum Anliegen an der Spindel aufweisen. Ebenso ist aber auch denkbar und möglich, dass die erste Schweißelektrode im Bereich ihrer Anlagefläche gekrümmt ist, beispielsweise mit einem halbkreisförmigen Querschnitt (in einer Querschnittsebene senkrecht zur Längsachse), der dem äußeren Umfang der Spindel angepasst ist und somit eine flächige Anlage der ersten Schweißelektrode an der Spindel ermöglicht.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Schweißelektrode beispielsweise an eine der Spindel abgewandte Seite des Spindelhalteelements angesetzt werden. Denkbar ist hierbei, die zweite Schweißelektrode an eine der Spindel abgewandte Seite des Anbindungsabschnitts anzusetzen, sodass der Schweißstrom zwischen der ersten Schweißelektrode und der zweiten Schweißelektrode durch die Spindel und den Anbindungsabschnitt fließt. Es ergibt sich ein vergleichsweise kurzer Stromweg. Alternativ ist aber auch denkbar, dass die zweite Schweißelektrode an eine der Spindel abgewandte Unterseite eines mit dem Anlageabschnitt verbundenen Befestigungsabschnitts des Spindelhalteelements angesetzt wird. Die Unterseite des Befestigungsabschnitts entspricht der Unterseite des Spindelhalteelements und dient dazu, das Spindelhalteelement mit der zugeordneten Führungsschiene zu verbinden und insbesondere eine flächige Anlage an einem Boden der Führungsschiene bereitzustellen. In diesem Fall ergibt sich zwar gegebenenfalls ein längerer Stromweg des Schweißstroms. Möglich wird aber unter Umständen eine einfachere Prozesssteuerung, weil über den Abstand der Schweißelektroden zueinander die Höhe der Spindel zu der Führungsschiene in genauer Weise eingestellt werden kann.
In einer Ausgestaltung wird der Abstand zwischen den Schweißelektroden beim Schweißen als Abschaltkriterium überwacht. Der Abstand zwischen den Schweißelektroden hängt zusammen mit der Höhenlage der Spindel an dem Spindelhalteelement und somit mit der Höhenposition der Spindel zu der zugeordneten Führungsschiene, wenn das Spindelhalteelement an der Führungsschiene festgelegt ist. Durch Überwachen des Abstands zwischen der ersten Schweißelektrode und der zweiten Schweißelektrode kann die Spindel somit in eine definierte Höhenlage zu dem Spindelhalteelement gebracht werden, sodass die Spindel bei Verbinden des Spindelhalteelements mit der zugeordneten Führungsschiene dann eine definierte Höhenposition zu der Führungsschiene einnimmt.
Ist die erste Schweißelektrode beispielsweise an die Spindel und die zweite Schweißelektrode an die Unterseite des Befestigungsabschnitts zur Befestigung des Spindelhalteelements an der Führungsschiene angeordnet, so entspricht der Abstand zwischen den Schweißelektroden der Höhenposition der Spindel zu der zugeordneten Führungsschiene, sodass durch Überwachen des Abstands zwischen den Schweißelektroden die Höhenposition der Spindel zu der Führungsschiene eingestellt werden kann.
Im Rahmen der Prozesssteuerung kann beispielsweise der Abstand zwischen den Schweißelektroden beim Widerstandschweißen mit einem vorbestimmten Abstandswert verglichen werden, um den Schweißstrom abzuschalten, sobald der Abstand zwischen den Schweißelektroden dem vorbestimmten Abstandswert entspricht. Ist der vorbestimmte Abstandswert erreicht, wird der Schweißprozess somit beendet. Eine solche Steuerung des Schweißprozesses ermöglicht einen genauen Toleranzausgleich insbesondere für die Höhenposition der Spindel zu dem Spindelhalteelement und zu der zugeordneten Führungsschiene.
Denkbar und möglich ist, eine solche Steuerung bei der Verbindung einer jeden Spindel mit einem zugeordneten Spindelhalteelement bei der Serienfertigung einzusetzen und somit den Schweißprozess bei der Verbindungsherstellung zu steuern. Denkbar und möglich ist aber auch, eine solche Steuerung im Rahmen einer initialen Kalibrierung einzusetzen, um eine Schweißdauer festzulegen, die sodann bei der späteren Serienfertigung verwendet wird. Die spätere Serienfertigung, im Rahmen derer Spindeln mit zugeordneten Spindelhalteelementen verbunden werden, kann dann ohne Prozessüberwachung, also ohne Überwachung des Abstands zwischen den Schweißelektroden, erfolgen.
Für das Widerstandsschweißen können unterschiedliche Parameter eingestellt werden, um anhand der Parameter die Güte der Schweißverbindung, insbesondere deren Festigkeit zu beeinflussen. So kann der Schweißstrom zum Beispiel auf einen Wert in einem Bereich zwischen 5 kA und 25 kA, beispielsweise zwischen 10 kA und 20 kA, eingestellt werden. Die Anpresskraft, mit der die Spindel und der Spindelhalteelement über die Schweißelektroden gegeneinander gepresst werden, kann zum Beispiel in einem Bereich zwischen 100 daN (Dekanewton) und 1000 daN, vorzugsweise zwischen 400 daN und 900 daN, eingestellt werden. Die Stromzeit, über die der Schweißstrom bei dem Widerstandschweißverfahren angelegt wird, kann beispielsweise auf einen Wert in einem Bereich zwischen 50 ms und 500 ms, vorzugsweise zwischen 100 ms und 300 ms eingestellt werden. Sämtliche Werte können vorab eingestellt werden, zum Beispiel anhand einer initialen Kalibrierung und Werkstoffprüfung. Denkbar und möglich ist aber auch, die Prozessparameter bei dem Schweißprozess in gesteuerter Weise zu variieren, zum Beispiel die Anpresskraft und/oder die Stromzeit in Abhängigkeit von einer Steuerung anhand des Abstands der Schweißelektroden zueinander.
Der Anbindungsabschnitt des Spindelhalteelements kann in unterschiedlicher Weise für eine günstige Anlage der Spindel an dem Spindelhalteelement beim Widerstandschweißen und für eine günstige Schweißverbindung geformt sein. Für ein Widerstandsschweißen nach Art eines Widerstandsbuckelschweißens kann hierbei zu Beginn des Schweißprozesses eine näherungsweise linienförmige Anlage der Spindel an dem Anbindungsabschnitt bestehen, sodass aufgrund der Geometrie der Anlage sich eine hohe Stromdichte am Übergang zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement einstellt, somit eine große Wärme am Übergang erzeugt wird und die Spindel und das Spindelhalteelement an ihrem Übergang aufgeschmolzen und miteinander verschweißt werden.
In einer Ausgestaltung kann der Anbindungsabschnitt beispielsweise eine flache Auflagefläche ausbilden, auf der die Spindel entlang einer (einzigen) parallel zur Längsachse der Spindel gerichteten Linie aufliegt. Es ergibt sich eine linienförmige Abstützung der Spindel zu dem Spindelhalteelement und dementsprechend eine große Stromdichte entlang der linienförmigen Abstützung.
In anderer Ausgestaltung kann der Anbindungsabschnitt auch eine entlang der Längsachse ausgerichtete Kehle aufweisen, in der die Spindel angeordnet ist. Es ergeben sich zwei entlang der Längsachse gerichtete Linien, an denen die Spindel zu Beginn des Schweißprozesses zu dem Anbindungsabschnitt abgestützt ist und an denen eine große Stromdichte generiert wird.
In wiederum anderer Ausgestaltung kann der Anbindungsabschnitt eine Tasche mit einer gekrümmten Auflagefläche ausbilden, wobei die Tasche beispielsweise konkav gekrümmt ist und die Spindel in der Tasche einliegt. Die Krümmung der Auflagefläche kann hierbei von der umfänglichen Krümmung der Spindel abweichen, sodass sich wiederum eine Auflage der Spindel zu dem Anbindungsabschnitt entlang einer parallel zur Längsachse gerichteten Linie ergibt.
In wiederum anderer Ausgestaltung kann der Anbindungsabschnitt einen Auflagebuckel zum Bereitstellen einer Auflage für die Spindel aufweisen. Der Auflagebuckel steht von dem Anbindungsabschnitt vor und ist zum Beispiel quer zur Längsachse gerichtet, sodass sich die Längsachse der Spindel mit der Erstreckungsrichtung des Auflagebuckels kreuzt.
Die Abstützung des Anbindungsabschnitts zu der Spindel definiert insbesondere den Ort der höchsten Stromdichte beim Widerstandsschweißen. Beim Widerstandsschweißen werden die Spindel und das Spindelhalteelement an ihrem Übergang aufgeschmolzen, sodass sich die Spindel zu dem Spindelhalteelement setzt, beispielsweise bis zu einem Wert von 25 % des Spindeldurchmessers und/oder 35 % der Materialstärke des Anbindungsabschnitts des Spindelhalteelements, beispielsweise bis zu einem absoluten Wert von 1,5 mm. Nach Beendigung des Schweißprozesses kommt es zu einer flächigen Verbindung zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement und somit zu einem flächigen Stoffschluss zwischen der Spindel und dem Spindelhalteelement.
In einer Ausgestaltung weist die Spindel ein Gewinde zum Herstellen eines Gewindeeingriffs mit einer Spindelmutter eines Verstellgetriebes der Längsverstelleinrichtung auf. Das Gewinde erstreckt sich als Außengewinde umfänglich um die Spindel herum und stellt, bei montierter Längsverstelleinrichtung, einen Gewindeeingriff mit der Spindelmutter derart her, dass bei einem Verdrehen der Spindelmutter relativ zu der Spindel sich die Spindelmutter längs entlang der Spindel bewegt, aufgrund des die Spindelmutter mit der Spindel koppelnden Gewindeeingriffs.
Die Spindel ist hierbei beispielsweise an einem Abschnitt, zum Beispiel einem Ende, mit dem Anbindungsabschnitt verbunden, an dem sich (auch) das Gewinde erstreckt. Die Spindel kann somit an einem Abschnitt, an dem auch das Gewinde ausgebildet ist, mit dem Anbindungsabschnitt verbunden werden. Das Vorsehen eines zylindrischen Abschnitts ohne Gewinde zur Verbindung mit dem Anbindungsabschnitt ist nicht erforderlich, was die Verbindung mit dem Anbindungsabschnitt des Spindelhalteelements wesentlich erleichtern und Kosten sparen kann.
Die Spindel kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 5 mm und 12 mm, zum Beispiel zwischen 7 mm und 10 mm aufweisen. Ein mit dem Spindelhalteelement zu verbindendes Ende der Spindel kann hierbei ein Gewinde aufweisen, kann alternativ aber auch frei von einem Gewinde sein. Beispielsweise kann ein Spindelrohling vor Anbringen des Gewindes an der Spindel mit einem zugeordneten Spindelhalteelement verbunden werden.
Der Anbindungsabschnitt des Spindelhalteelements kann beispielsweise eine Materialstärke zwischen 2 mm und 10 mm, zum Beispiel zwischen 3 mm und 9 mm aufweisen.
Sowohl die Spindel als auch das Spindelhalteelement sind vorzugsweise aus einem Stahlmaterial gefertigt.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Längsverstelleinrichtung mit einer Führungsschiene, einer mit der Führungsschiene zu verbindenden Spindel und einem Spindelhalteelement zum Verbinden der Spindel mit der Führungsschiene, wobei das Spindelhalteelement einen Anbindungsabschnitt aufweist, mit dem die Spindel stoffschlüssig verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Spindel über eine unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens hergestellte Schweißverbindung mit dem Anbindungsabschnitt verbunden ist.
Die vorangehend für das Verfahren beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf die Längsverstelleinrichtung Anwendung, sodass diesbezüglich auf das vorangehend Ausgeführte verwiesen werden soll.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer Längsverstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz;
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Spindel in Verbindung mit einem Spindelhalteelement;
3 eine schematische Ansicht der Spindel mit dem Spindelhalteelement beim Herstellen einer Verbindung unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens;
4 eine schematische Ansicht der Spindel mit dem Spindelhalteelement beim Herstellen einer Verbindung unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens, bei anderer Anordnung von Schwei ßelektroden;
5 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausgestaltung von Schwei ßelektroden;
6A eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines eine flache Auflagefläche ausbildenden Anbindungsabschnitts des Spindelhalteelements;
6B eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 6A, bei Sicht entlang der Längsachse der Spindel;
7A eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines eine Kehle ausbildenden Anbindungsabschnitts des Spindelhalteelements;
7B eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 7A, bei Sicht entlang der Längsachse der Spindel;
8A eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines eine Tasche ausbildenden Anbindungsabschnitts des Spindelhalteelements;
8B eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 8A, bei Sicht entlang der Längsachse der Spindel;
9A eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines einen Auflagebuckel aufweisenden Anbindungsabschnitts des Spindelhalteelements;
9B eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß 9A, bei Sicht entlang der Längsachse der Spindel;
10A eine schematische Ansicht der Abstützung der Spindel zu dem eine Kehle ausbildenden Anbindungsabschnitt der Spindelhalteelements, vor Beginn des Schweißprozesses;
10B eine schematische Ansicht der Spindel zu dem Anbindungsabschnitt, nach hergestellter Schweißverbindung; und
11 eine grafische Ansicht eines beispielhaften Verlaufs der Anpresskraft und des Schweißstroms über der Zeit.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Längsverstelleinrichtung 1, die zum Längsverstellen eines Fahrzeugsitzes 16 entlang einer Fahrzeuglängsrichtung X in einem Fahrzeug dient.
Die Längsverstellrichtung 1 weist üblicherweise zwei Führungsschienenpaare, gebildet jeweils durch Führungsschienen 10, 11, auf, von denen eine obere Führungsschiene 11 dem Fahrzeugsitz 16 und eine untere Führungsschiene 10 dem Fahrzeugboden zugeordnet ist. Durch Längsverstellen der Führungsschienen 10, 11 zueinander kann die Längsposition des Fahrzeugsitzes 16 im Fahrzeug angepasst werden.
Das Verstellen der Führungsschienen 10, 11 zueinander erfolgt hierbei elektromotorisch über einen Spindelantrieb, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel für jedes Führungsschienenpaar eine an der unteren Führungsschiene 10 festgelegte Spindel 12 und ein an der oberen Führungsschiene 11 befestigtes Verstellgetriebe 15 aufweist. Die Spindel 12 ist über Spindelhalteelemente 13, 14 feststehend und somit drehfest an der unteren Führungsschiene 10 gehalten und weist ein Außengewinde 120 auf, über das die Spindel 12 mit einer Spindelmutter des Verstellgetriebes 15 in Gewindeeingriffe steht derart, dass durch elektromotorisches Antreiben die Spindelmutter in eine Drehbewegung zu der Spindel 12 versetzt werden kann und dadurch an der Spindel 12 über den Gewindeeingriff abrollt, sodass das Verstellgetriebe 15 längs entlang einer Längsachse L, entlang derer die Spindel 12 erstreckt ist, zu der Spindel 12 verstellt wird und somit die obere Führungsschiene 11 zu der unteren Führungsschiene 10 entlang der Längsachse L verschoben wird.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spindel 12 über Spindelhalteelemente 13, 14 fest mit der unteren Führungsschiene 10 verbunden und dazu über die Spindelhalteelemente 13, 14 an einem Boden 100 der unteren Führungsschiene 10 festgelegt.
Während die Spindel 12 in das Spindelhalteelement 13 zum Beispiel eingeschraubt und dadurch mit dem Spindelhalteelement 13 verbunden ist, ist die Spindel 12 mit dem anderen Spindelhalteelement 14 stoffschlüssig über eine Schweißverbindung 2 verbunden, wie dies schematisch in 2 dargestellt ist. Ein Ende 121 der Spindel 12 liegt hierbei auf einem Anbindungsabschnitt 142 des als Haltewinkel ausgebildeten Spindelhalteelements 14 auf, ist über die Schweißverbindung 2 stoffschlüssig mit dem Anbindungsabschnitt 142 verbunden und somit an dem Spindelhalteelement 14 drehfest festgelegt. Der Anbindungsabschnitt 142 ist hierbei über einen Verbindungsabschnitt 141 mit einem Befestigungsabschnitt in Form eines Flansches 140 verbunden, über den das Spindelhalteelement 14 an den Boden 100 der Führungsschiene 10 angesetzt und mit dem Boden 100 der Führungsschiene 10 zum Beispiel durch eine (in 2 lediglich schematisch dargestellte) Schraubverbindung 148 verbunden ist.
Die Schweißverbindung 2 zwischen der Spindel 12 und dem Anbindungsabschnitt 142 des Spindelhaltelements 14 wird im Sinne der vorliegenden Erfindung durch ein Widerstandsschweißverfahren hergestellt, im Rahmen dessen ein Schweißstrom I über Schweißelektroden 30, 31 durch die Spindel 12 und das Spindelhalteelement 14 geleitet wird, wie dies schematisch in 3 und 4 dargestellt ist. Eine erste Schweißelektrode 30 liegt hierbei an der Spindel 12 an, während eine zweite Schweißelektrode 31 rückseitig der Spindel 12 an dem Anbindungsabschnitt 142 (bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3) oder an einer der Spindel 12 abgewandten Unterseite 146 des Befestigungsabschnitts 140 des Spindelhaltelements 14 (bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4) anliegt.
Über die Schweißelektroden 30, 31 wird ein Schweißstrom I durch die Spindel 12 und das Spindelhalteelement 14 geleitet. Am Übergang zwischen der Spindel 12 und dem Anbindungsabschnitt 142 stellt sich hierbei eine derart große Stromdichte ein, dass die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 im Bereich des Übergangs aufgeschmolzen werden und somit eine stoffflüssige Verbindung zwischen der Spindel 12 und dem Anbindungsabschnitt 142 hergestellt wird.
Über die Schweißelektroden 30, 31 werden die Spindel 12 und das Spindelhalteelement 14 mit einer Anpresskraft F beaufschlagt, sodass die Spindel 12 gegen den Anbindungsabschnitt 142 gepresst wird, was dazu führt, dass die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 sich beim Schweißen zueinander setzen. Dies ermöglicht, Toleranzen auszugleichen und eine Höhenposition der Spindel 12 zu dem Spindelhalteelement 14 und zu der zugeordneten Führungsschiene 10 in exakter Weise einzustellen.
Die Schweißelektroden 30, 31 sind Bestandteil einer Schweißeinrichtung 3, die eine Steuereinrichtung 32 zum Steuern des Schweißprozesses aufweist. Über die Steuereinrichtung 32 wird insbesondere der Schweißstrom I durch die Schweißelektroden 30, 31 gesteuert und zudem die über die Schweißelektroden 30, 31 auf die Spindel 12 und das Spindelhalteelement 14 ausgeübte Anpresskraft F eingestellt.
Über die Steuereinrichtung 32 kann der Schweißstrom I insbesondere auf einen Wert in einem Bereich zwischen 5 kA und 25 kA, vorzugsweise zwischen 10 kA und 20 kA, beispielsweise zwischen 13 kA und 18 kA, eingestellt werden. Die Anpresskraft F kann beispielsweise auf einen Wert zwischen 100 daN und 1000 daN, vorzugsweise zwischen 400 daN und 900 daN, beispielsweise zwischen 500 daN und 800 daN, eingestellt werden. Über die Steuereinrichtung 32 kann zudem die Haltezeit für die Anpresskraft F und zudem die Stromzeit für den Schweißstrom I eingestellt und gesteuert werden.
Über die Schweißelektroden 30, 31 wird der Schweißstrom I derart eingespeist, dass der Schweißstrom I durch die Spindel 12 und das Spindelhalteelement 14 fließt und sich am Übergang zwischen der Spindel 12 und dem Anbindungsabschnitt 142 eine solche Stromdichte einstellt, dass die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 bereichsweise aufgeschmolzen werden. Um eine günstige Stromeinspeisung zu bewirken, kann die erste Schweißelektrode 30, wie aus 5 ersichtlich, eine Anlagefläche 300 aufweisen, die halbkreisförmig gekrümmt ist und in ihrer Formgebung der Form der Spindel 12 derart angepasst ist, dass eine flächige Anlage zwischen der ersten Schweißelektrode 30 und der Spindel 12 erhalten werden kann.
Die zweite Schweißelektrode 31 kann demgegenüber beispielsweise flach ausgebildet sein, für eine flächige Anlage an dem Anbindungsabschnitt 142 bei flacher Ausgestaltung des Anbindungsabschnitts 142. Denkbar und möglich ist aber auch, die zweite Schweißelektrode 31 der (von einer flachen Form abweichenden) Formgebung des Anbindungsabschnitts 142 anzupassen, wenn der Anbindungsabschnitt 142 nicht flach ausgebildet ist. Denkbar und möglich ist zudem, dass die zweite Schweißelektrode 31 zum Beispiel flach ausgebildet ist für eine flächige Anlage an der Unterseite 146 des Befestigungsabschnitts 140.
Der Anbindungsabschnitt 142 kann zur Anlage mit der Spindel 2 ganz unterschiedlich geformt sein, wie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen in 6A, 6B bis 9A, 9B dargestellt ist. Die Anlage der Spindel 12 an dem Anbindungsabschnitt 142 ist hierbei insbesondere zur Herstellung und Formgebung der Schweißverbindung 2 von Bedeutung, weil dort, wo die Spindel 12 an dem Anbindungsabschnitt 142 anliegt, sich eine große Stromdichte einstellt und entsprechend die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 aufgeschmolzen werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6A, 6B ist der Anbindungsabschnitt 142 flach ausgebildet. Es ergibt sich zu Beginn des Schweißprozesses eine Auflage der Spindel 12 auf einer durch den Anbindungsabschnitt 142 gebildeten, flachen Auflagefläche 147 entlang einer parallel zur Längsachse L erstreckten Linie L1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7A, 7B bildet der Anbindungsabschnitt 142 eine Kehle 143 aus, mit unter einem Winkel zueinander erstreckten Auflageflächen 147, an denen die Spindel 12 zu Beginn des Schweißprozesses jeweils entlang einer parallel zur Längsachse L gerichteten Linie L1, L2 abgestützt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8A, 8B bildet der Anbindungsabschnitt 142 eine Tasche 144 mit einer gekrümmten Auflagefläche 147 aus, wobei die Krümmung der Auflagefläche 147 von der Oberflächenkrümmung der Spindel 12 abweicht und sich somit wiederum eine Auflage entlang einer parallel zur Längsachse L gerichteten Linie L1 ergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9A, 9B weist der Anbindungsabschnitt 142 einen Auflagebuckel 145 auf, der quer zur Längsachse L erstreckt ist und an dem die Spindel 12 zu Beginn des Schweißprozesses aufliegt, der aber während des Schweißprozesses aufgeschmolzen wird, sodass sich eine flächige Schweißverbindung zwischen der Spindel 12 und dem Anbindungsabschnitt 142 ergibt, mit einer Kreuzschweißung im Bereich des Auflagebuckels 145.
Während des Schweißprozesses werden die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 dort, wo eine Anlage besteht, aufgeschmolzen, sodass sich die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 zueinander setzen, wie dies im Übergang von 10A hin zu 10B am Beispiel des kehlförmig ausgebildeten Anbindungsabschnitts 142 gemäß 7A, 7B dargestellt ist. Nach Herstellung der Schweißverbindung ergibt sich jeweils bei den unterschiedlichen Ausgestaltungen des Anbindungsabschnitts 142 gemäß 6A, 6B bis 9A, 9B eine flächige Verbindung der Spindel 12 mit dem Anbindungsabschnitt 142, wie dies aus 10B ersichtlich ist, wobei die Formgebung und Ausdehnung der Schweißverbindung 2 abhängig ist von der konkreten Formgebung des Anbindungsabschnitts 142.
Die Schweißverbindung der Spindel 12 mit dem Anbindungsabschnitt 142 kann in einem solchen Bereich der Spindel 12 erfolgen, in dem sich das Gewinde 120 der Spindel 12 erstreckt. So kann sich das Gewinde 120 bis hin zum Ende 121 der Spindel 12 erstrecken, an dem die Spindel 12 mit dem Anbindungsabschnitt 142 verbunden ist. Das Schaffen eines zylindrischen Abschnitts ohne Gewinde am Ende 121 der Spindel 12 ist bei Verwendung des Widerstandsschweißverfahrens nicht erforderlich, was die Verbindung der Spindel 12 mit dem Anbindungsabschnitt 142 erleichtert und gegebenenfalls Kosten spart.
Im Rahmen des Schweißprozesses werden die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 über die Schweißelektroden 30, 31 mit einer Anpresskraft F aneinandergedrückt, und zudem wird ein Schweißstrom I eingespeist. Die Haltezeit für die Anpresskraft F und die Stromzeit des Schweißstroms I sind hierbei üblicherweise nicht gleich, sondern die Anpresskraft F kann über einen längeren Zeitraum angelegt werden als der Schweißstrom I, wie dies beispielhaft in 11 dargestellt ist. Nach Abschalten des Schweißstroms I werden die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 somit noch für eine gewisse Zeit mit Kraft gegeneinander gedrückt, bis die Schweißverbindung 2 erhärtet ist.
Der Schweißprozess kann in gesteuerter Weise zum Beispiel abhängig von dem Abstand H1, H2 der Schweißelektroden 30, 31 zueinander (siehe 3 und 4) erfolgen. Beispielsweise kann der Abstand der Schweißelektroden H1, H2 zueinander, der korreliert ist mit der Höhenlage der Spindel 12 zu dem Spindelhalteelement 14, als Abschaltkriterium verwendet werden. Wird beim Schweißen festgestellt, dass der Abstand H1, H2 der Schweißelektroden 30, 31 einen vorbestimmten Abstandswert erreicht hat und sich somit die Spindel 12 und der Anbindungsabschnitt 142 bis auf eine gewünschte Höhenlage der Spindel 12 zu dem Anbindungsabschnitt 132 gesetzt haben, kann der Schweißstrom I abgeschaltet und der Schweißprozess beendet werden.
Eine solche Steuerung kann bei der Serienfertigung erfolgen. Denkbar und möglich ist aber auch, anhand einer solchen Steuerung Prozessparameter im Rahmen einer initialen Kalibrierungsprozedur einzustellen, um sodann die spätere Serienfertigung anhand der eingestellten Prozessparameter ohne Steuerung anhand des Abstands H1, H2 der Schweißelektroden 30, 31 zueinander durchzuführen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Insbesondere können ein Spindelhalteelement oder auch zwei Spindelhalteelemente zum Verbinden der Spindel mit einer zugeordneten Führungsschiene über ein Widerstandsschweißen der beschriebenen Art mit der Spindel verbunden werden. Die Spindelhalteelemente können hierbei auch anders als dargestellt ausgestaltet sein und können zum Beispiel eine Blockform oder dergleichen aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Längsverstelleinrichtung
10: Führungsschiene (Unterschiene)
100: Boden
11: Führungsschiene (Oberschiene)
12: Spindel
120: Gewinde
121: Ende
13: Spindelhalteelement
14: Spindelhalteelement
140: Befestigungsabschnitt
141: Verbindungsabschnitt
142: Anbindungsabschnitt
143: Kehle
144: Tasche
145: Auflagebuckel
146: Unterseite
147: Auflagefläche
148: Schraubverbindung
15: Verstellgetriebe
16: Fahrzeugsitz
2: Schweißverbindung
3: Schweißeinrichtung
30, 31: Schweißelektrode
300, 310: Anlagefläche
32: Steuereinrichtung
D: Durchmesser
F: Kraft
H1, H2: Höhe
I: Strom
L: Längsachse
L1, L2: Linie
M: Materialstärke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004001593 B3 [0007]
WO 2016/150791 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Verbinden einer Spindel (12) mit einem Spindelhalteelement (14) zum Herstellen einer Längsverstelleinrichtung (1) für einen Fahrzeugsitz (16), wobei bei dem Verfahren die entlang einer Längsachse (L) erstreckte Spindel (12) mit einem Anbindungsabschnitt (142) des Spindelhaltelements (14) stoffschlüssig verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (12) unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens mit dem Anbindungsabschnitt (142) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Widerstandsschweißverfahren eine erste Schweißelektrode (30) an die Spindel (12) und eine zweite Schweißelektrode (31) an das Spindelhalteelement (14) angesetzt wird, um einen elektrischen Schweißstrom (I) zwischen der ersten Schweißelektrode (30) und der zweiten Schweißelektrode (31) durch die Spindel (12) und das Spindelhalteelement (14) zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schweißelektrode (30) an eine dem Spindelhalteelement (14) abgewandte Seite der Spindel (12) angesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schweißelektrode (30) eine gekrümmt Anlagefläche (300) zur Anlage an der Spindel (12) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schweißelektrode (31) an eine der Spindel (12) abgewandte Seite des Spindelhalteelements (14) angesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schweißelektrode (31) an eine der Spindel (12) abgewandte Seite des Anbindungsabschnitts (142) angesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schweißelektrode (31) an eine der Spindel (12) abgewandte Unterseite (146) eines mit dem Anlageabschnitt (142) verbundenen Befestigungsabschnitts (140) des Spindelhalteelements (14) angesetzt wird, wobei der Befestigungsabschnitt (140) zur Befestigung des Spindelhalteelements (14) an einer Führungsschiene (10, 11) der Längsverstelleinrichtung (1) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (H1, H2) zwischen der ersten Schweißelektrode (30) und der zweiten Schweißelektrode (31) überwacht wird und der Schweißstrom (I) bei Erreichen eines vorbestimmten Abstandswerts abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schweißstrom (I) für das Widerstandsschweißverfahren auf einen Wert in einem Bereich zwischen 5 und 25 kA, vorzugsweise zwischen 10 und 20 kA eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anpresskraft zum Aneinanderpressen der Spindel (12) und des Spindelhalteelements (14) auf einen Wert in einem Bereich zwischen 100 daN und 1000 daN, vorzugsweise zwischen 400 daN und 900 daN, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stromzeit für das Widerstandsschweißverfahren auf einen Wert in einem Bereich zwischen 50 ms und 500 ms, vorzugsweise zwischen 100 ms und 300 ms, eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsabschnitt (142) eine flache Auflagefläche (147), eine parallel zur Längsachse (L) erstreckte Kehle (143), eine Tasche (144) mit gekrümmter Auflagefläche (147) oder einen quer zur Längsachse (L) erstreckten Auflagebuckel (145) zum Bereitstellen einer Auflage für die Spindel (12) zu Beginn des Schweißprozesses aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (12) ein Gewinde (120) zum Herstellen eines Gewindeeingriffs mit einer Spindelmutter eines Verstellgetriebes (15) der Längsverstelleinrichtung (1) aufweist, wobei die Spindel (12) an einem Abschnitt, an dem sich das Gewinde (120) erstreckt, mit dem Anbindungsabschnitt (142) verbunden wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (12) einen Durchmesser (D) zwischen 5 mm und 12 mm, zum Beispiel zwischen 7 mm und 10 mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsabschnitt (142) eine Materialstärke (M) zwischen 2 mm und 10 mm, zum Beispiel zwischen 3 mm und 9 mm aufweist.
Längsverstelleinrichtung (1) für einen Fahrzeugsitz (16), mit - einer Führungsschiene (10), - einer mit der Führungsschiene (10) zu verbindenden, entlang einer Längsachse (L) erstreckten Spindel (12) und - einem Spindelhaltelement (14) zum Verbinden der Spindel (12) mit der Führungsschiene (10), wobei das Spindelhaltelement (14) einen Anbindungsabschnitt (142) aufweist, mit dem die Spindel (12) stoffschlüssig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (12) über eine unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens hergestellte Schweißverbindung (2) mit dem Anbindungsabschnitt (142) verbunden ist.