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Die Erfindung betrifft eine Spindelstange nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Spindelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Spindelstage für eine Spindelvorrichtung.
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Aus der Praxis sind Spindelvorrichtungen bekannt, welche eine Spindelstange mit einem Außengewinde und eine Spindelmutter umfassen, wobei die Spindelmutter in Gewindeeingriff mit dem Außengewinde der Spindelstange steht und so durch Drehung der Spindelstange eine axiale Verlagerung der Spindelmutter entlang einer durch die Spindelstange definierten Spindelachse erfolgt. Derartige Spindelvorrichtungen werden insbesondere in als Spindelantrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtungen für Fahrzeugklappen eingesetzt, welche in der Regel ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil umfassen, wobei das erste Gehäuseteil mit einem feststehenden Karosserieteil und das zweite Gehäuseteil mit einer Fahrzeugklappe verbunden ist. Das erste Gehäuseteil ist dabei mit der Spindelstange und das zweite Gehäuseteil mit der Spindelmutter gekoppelt, so dass über die Spindelvorrichtung eine lineare Verlagerung des ersten Gehäuseteils gegenüber dem zweiten Gehäuseteils möglich ist, indem die Spindelstange gedreht und die Spindelmutter linear verlagert wird. Zum Antrieb der Drehbewegung der Spindelstange ist ein Antrieb vorgesehen, welcher in der Regel aus einem elektrischen Antriebsmotor und einer nachgeschalteten Getriebeanordnung besteht, wobei die Spindelstange drehfest mit einer Ausgangswelle der Getriebeanordnung oder gegebenenfalls direkt mit einer Ausgangswelle des Antriebsmotors gekoppelt ist. Nachteilig ist es bei derartigen Spindelvorrichtungen erforderlich, dass die Spindelstange entsprechend an demjenigen Ende, welches zur Kopplung mit der Getriebeanordnung vorgesehen ist, aufwendig nachbearbeitet werden muss, beispielsweise durch entsprechende Herstellung einer Kerbverzahnung oder ähnlichem.
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DE 10 2010 053 226 A1 zeigt eine Spindelvorrichtung mit einer Spindelstange, wobei die Spindelstange ein Außengewinde aufweist und wobei eine Spindelmutter drehbar mit einem Außengewinde der Spindelstange in Gewindeeingriff steht. Die Spindelvorrichtung ist in einer als Spindeltrieb ausgebildeten Antriebsvorrichtung angeordnet, wobei die Antriebsvorrichtung einen Antriebsmotor und ein Getriebe umfasst. Die über ein Spindellager in einem Gehäuse der Antriebsvorrichtung drehbar gelagerte Spindelstange ist über eine durch eine Kupplungseinrichtung gebildete Überlastschutzeinrichtung mit der Antriebsvorrichtung zur Drehmomentübertragung verbunden, wobei die Kupplungseinrichtung ein Innenteil, ein Dämpfungselement, ein Zwischenteil, einen Federring und ein Außenteil umfasst. Eine Getriebeausgangswelle des Getriebes ist mittels einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Kerbverzahnung, zur Drehmomentübertragung mit dem Innenteil steckbar verbunden. Das Außenteil der Kupplungseinrichtung ist dabei in axialer Richtung über eine Nietverbindung mit der Spindelstange verbunden. Nachteilig an der gezeigten Spindelvorrichtung ist, dass ein Ende der Spindelstange, welches mit der Kupplungseinrichtung verbunden ist, über eine Nietverbindung axial gesichert ist, welche zusätzliches Material benötigt zur Herstellung der Verbindung und zudem wird nachteilig bei der gezeigten Spindelvorrichtung eine Kerbverzahnung benötigt, um eine Drehmomentübertragung sicherzustellen. Entsprechend wird ein spanabhebendes Verfahren benötigt, bei dem Materialabfälle anfallen.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Spindelstange bzw. eine Spindelvorrichtung für eine Antriebsvorrichtung anzugeben, welche kostengünstig und flexibel herstellbar und bauraumsparend ausgebildet ist. Weiter ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Spindelvorrichtung anzugeben, welches flexibel, zuverlässig und kostengünstig ist.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Spindelstange mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, einer Spindelvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6 bzw. ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Nach einem Aspekt Erfindung ist eine Spindelstange für eine Spindelvorrichtung geschaffen, umfassend eine Gewindestange mit einem sich entlang einer Spindelachse erstreckenden Gewindeabschnitt und ein Kopplungsteil zur Kopplung der Gewindestange mit einem Antrieb oder einem Getriebe einer Antriebsvorrichtung. Die erfindungsgemäße Spindelstange zeichnet sich dadurch aus, dass das Kopplungsteil mit einem ersten axialen Ende der Gewindestange stoffschlüssig verbunden ist. Vorteilhaft ist es so möglich, die Spindelstange besonders kostengünstig herzustellen, da ein Kopplungsabschnitt der Gewindestange separat herstellbar ist und dann nachträglich mit der Gewindestange zur Bildung der Spindelstange verbindbar ist. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Gewindestange und dem Kopplungsteil stellt vorteilhaft sicher, dass die Spindelstange flexibel an eine vorgegebene Anschlussstelle einer Antriebsvorrichtung anpassbar ist, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass im Betrieb eine zuverlässige Kopplung der der Spindelstange mit einem Getriebe bzw. einem Antriebsmotor einer Antriebsvorrichtung herstellbar ist.
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Besonders bevorzugt ist das Kopplungsteil als Kaltfließpressteil aus Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet. Besonders bevorzugt besteht das Kopplungsteil aus zumindest einem von Aluminium oder Kupfer. Das Kopplungsteil kann allgemein sowohl aus einem reinen Metall als auch aus einer Metalllegierung hergestellt sein. Vorteilhaft ist das Kopplungsteil besonders kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar. Weiter vorteilhaft ergibt sich durch die Herstellung des Kopplungsteils durch Kaltmassivumformung eine verbesserte Form- und Maßhaltigkeit des Kopplungsteils. Bei aus dem Stand der Technik bekannten für Antriebsvorrichtungen verwendeten Spindelstangen wird die Spindelstange in der Regel in einem Stück hergestellt und der entsprechende Endabschnitt, welcher zur Kopplung der Gewindespindel mit einem Getriebe oder einem Antrieb der Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, durch spanabhebende Verfahren wie Drehen oder Fräsen bearbeitet. Gegenüber derartigen Spindelstangen ergibt sich bei einer Spindelstange mit einem als Kaltfließpressteil ausgebildeten Kopplungsteil insbesondere der Vorteil, dass sowohl die Bearbeitungszeit bei der Herstellung der Spindelstange kürzer ist und zudem eine vorteilhafte Materialersparnis erzielt werden kann, da kein überflüssiges Material aufgrund der nicht benötigten spanabhebenden Bearbeitung verbraucht wird. Weiter vorteilhaft kann der Durchmesser der Gewindestange reduziert werden, da das erste Ende der Gewindestange nicht mehr nachträglich durch spanabhebende Verfahren bearbeitet werden muss.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Kopplungsteil mit dem ersten Ende der Gewindestange durch Verschweißung, bevorzugt über eine Reibschweißung, verbunden ist. Vorteilhaft kann das Kopplungsteil so zuverlässig und kostengünstig mit dem ersten Ende der Gewindestange verbunden werden. Insbesondere bei Verschweißung über eine Reibschweißung wird eine besonders feste Verbindung zwischen der Gewindestange und dem Kopplungsteil hergestellt, da der größte Teil der Schnittstelle zwischen dem Kopplungsteil und der Gewindestange flächig verbunden wird. Weiter sind keine Fremdstoffe nötig, wie dies beispielsweise bei einer Verbindung über eine Klebung der Fall wäre. Besonders vorteilhaft ist über Reibschweißung eine Verbindung verschiedener Materialien möglich, sodass die Auswahl der verwendeten Materialien sowohl der Gewindestange als auch des Kopplungsteils flexibel ist.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung weist das Kopplungsteil an einem der Gewindestange zugewandten erstem Ende einen zur Verbindung mit der Gewindestange vorgesehenen Verbindungsabschnitt auf. Bevorzugt weist der Verbindungsabschnitt eine wulstförmige Verdickung auf. Zweckmäßig wird durch die Verdickung eine radial umlaufende Nut einseitig begrenzt, wobei die Nut insbesondere zur Aufnahme eines Lagerelementes geeignet ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Spindelvorrichtung geschaffen, umfassend eine Gewindestange mit einem sich entlang einer Spindelachse erstreckenden Gewindeabschnitt. Die Spindelvorrichtung umfasst weiter eine Spindelmutter, wobei die Spindelmutter mit dem Gewindeabschnitt der Gewindestange in Gewindeeingriff ist. Weiter umfasst die Spindelvorrichtung eine Lagervorrichtung zur drehbaren Lagerung der Gewindestange. Zudem umfasst die Spindelvorrichtung ein Kopplungsteil zur Kopplung der Gewindestange mit einem Antrieb oder einem Getriebe einer Antriebsvorrichtung. Die erfindungsgemäße Spindelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kopplungsteil mit einem ersten axialen Ende der Gewindestange stoffschlüssig zur Bildung einer Spindelstange verbunden ist.
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Bevorzugt ist an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Gewindestange ein Anschlagteil angeordnet. Das Anschlagteil dient im Wesentlichen dazu, die bei Drehung der Gewindestange verursachte axiale Verlagerung der Spindelmutter auf der Gewindestange in Richtung auf das zweite Ende der Gewindestange zu begrenzen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Anschlagteil mit dem zweiten Ende der Gewindestange durch eine Schweißung, insbesondere eine Reibschweißung, verbunden ist. Vorteilhaft können so bei der Herstellung der Spindelvorrichtung sowohl das Kopplungsteil als auch das Anschlagteil während eines einzigen Bearbeitungsschrittes gleichzeitig mit der Gewindestange verbunden werden.
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Zweckmäßig umfasst die Lagervorrichtung ein Lagerelement. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung umläuft das Lagerelement das Kopplungsteil radial und ist axial auf dem Kopplungsteil gesichert. Vorteilhaft ist es möglich, die Lagervorrichtung durch die Verbindung zwischen dem Kopplungsteil und dem ersten Ende der Gewindestange mit dem Kopplungsteil zu verbinden bzw. axial zu sichern. Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Lagerelement axial auf der Gewindestange gesichert ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Spindelstange für eine Spindelvorrichtung geschaffen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Gewindestange mit einem sich entlang einer Spindelachse erstreckenden Gewindeabschnitt und Bereitstellen eines Kopplungsteils zur Kopplung der Gewindestange mit einem Antrieb einer Antriebsvorrichtung. Weiter umfasst das Verfahren ein konzentrisches Ausrichten des Kopplungsteils zu der durch die Gewindestange definierten Spindelachse. Weiter umfasst das Verfahren ein Reibschweißen des Kopplungsteils an ein erstes Ende der Gewindestange. Vorteilhaft kann so eine rotationssymmetrisch zu der Spindelachse ausgebildete Spindelstange hergestellt werden, welche zweiteilig ausgebildet ist und flexibel und zuverlässig durch Auswahl des Kopplungsteils an die geometrischen Vorgaben innerhalb eines Antriebsvorrichtung mit einer Ausgangswelle eines Getriebes bzw. eines Antriebsmotors der Antriebsvorrichtung koppelbar ist
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in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung einer Spindelstange ist vorgesehen, dass das Kopplungsteil vor der Bereitstellung durch Kaltmassivumformung aus einem Werkstück aus Metall oder einer Metalllegierung hergestellt wird. Vorteilhaft können so Kopplungsteile in großen Stückzahlen ohne Materialausschuss hergestellt werden. Weiter vorteilhaft können das so hergestellte Kopplungsteil aus verschiedenen Metallen oder Metalllegierungen und die Gewindestange während des Verfahrensschrittes der Reibschweißung zuverlässig zu einer Spindelstange zusammengefügt werden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung einer Spindelstange ist vorgesehen, dass ein Anschlagteil bereitgestellt wird und durch Reibschweißung mit einem dem ersten Ende der Gewindestange gegenüberliegenden zweiten Ende stoffschlüssig verbunden wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reibschweißung des Kopplungsteils an das erste Ende der Gewindestange und die Reibschweißung des Anschlagteils an das zweite Ende der Gewindestange gleichzeitig oder zumindest zeitlich unmittelbar nacheinander erfolgt.
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Weitere Vorteile, Weiterbildungen und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert.
- 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spindelvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Spindelstange in einer Querschnittsansicht.
- 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Spindelvorrichtung aus 1 im Bereich des Kopplungsteils.
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1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spindelvorrichtung 1 in einer Querschnittsansicht. Die Spindelvorrichtung 1 umfasst eine Gewindestange 2 mit einem Gewindeabschnitt 3, in dem ein Außengewinde 4 vorgesehen ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das Außengewinde 4 des Gewindeabschnittes 3 entlang einer durch die Gewindestange 2 definierten Spindelachse S über die gesamte Länge der Gewindestange 2. Vorteilhaft können derartige Gewindestangen in Überlänge hergestellt werden und auf die benötigte Länge gekürzt werden.
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Weiter umfasst die Spindelvorrichtung 1 eine Spindelmutter 5 mit einem Innengewinde 6, wobei das Innengewinde 6 mit dem Außengewinde 4 der Gewindestange 2 kämmt. Die Spindelmutter 5 ist entsprechend vorteilhaft in Gewindeeingriff mit der Gewindestange 2, sodass durch Drehung der Gewindestange 2 eine axiale Verlagerung der Spindelmutter 5 entlang der Spindelachse S erfolgen kann. Vorteilhaft ist die Spindelvorrichtung so geeignet, in einer Antriebsvorrichtung zur Erzeugung einer linearen Antriebsbewegung eingesetzt zu werden.
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An einem ersten Ende 2a der Gewindestange 2 ist ein Kopplungsteil 7 angeordnet. Das Kopplungsteil 7 ist als Kaltfließpressteil ausgebildet und weist einen dem ersten Ende 2a der Gewindestange 2 zugewandten Verbindungsabschnitt 7a auf, welcher als Verdickung ausgebildet ist. Der verdickt ausgebildete Verbindungsabschnitt 7a begrenzt eine ringförmige Nut 7b. Vorteilhaft ist das Kopplungsteil 7 rotationssymmetrisch zu der Spindelachse S an dem ersten Ende 2a der Gewindestange 2 angeordnet, sodass das Kopplungsteil 7 als axiale Verlängerung der Gewindestange 2 ausgebildet ist. Insbesondere vorteilhaft ist das Kopplungsteil 7 dazu vorgesehen, dass eine Kopplung der Gewindestange 2 mit einer Ausgangswelle eines Antriebs oder eines Getriebes einer Antriebsvorrichtung möglich ist.
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Das Kopplungsteil 7 ist an dem Verbindungsabschnitt 7 stoffschlüssig über eine Reibschweißung mit dem ersten Ende 2a der Gewindestange 2 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 7a ist vorteilhaft als Schweißwulst ausgebildet, die sich während des Schweißvorgangs bildet. Das Kopplungsteil 7 bildet gemeinsam mit der Gewindestange 2 so eine erfindungsgemäße Spindelstange 8, welche dazu ausgebildet ist, durch eine Ausgangswelle einer Antriebsvorrichtung drehend angetrieben zu werden. Das Kopplungsteil 7 weist hierzu an dem der Gewindestange 2 abgewandtem Ende eine Kerbverzahnung 7c auf, welche zur drehschlüssigen Verbindung mit einer Ausgangswelle eine Antriebsvorrichtung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann so eine Verbindung der Spindelstange 8 mit einer Ausgangswelle einer Antriebsvorrichtung hergestellt werden.
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Die Spindelvorrichtung 1 umfasst weiter eine Lagervorrichtung 9 mit einem als Kugellager ausgebildeten ringförmigen Lagerelement 10. Das Lagerelement 10 umläuft radial das Kopplungsteil 7 und ist dabei axial an dem Kopplungsteil 7 gesichert, indem das Lagerelement 10 zwischen einem elastischen Dichtungselement 11 und einem radial von einem Außenumfang des Kopplungsteils 7 vorstehenden ringförmigen Vorsprung 7d eingespannt ist. Das Dichtungselement 11 ist axial zwischen dem Lagerelement 10 und dem Verbindungsabschnitt 7a an dem der Gewindestange 2 zugewandtem Ende des Kopplungsteils 7 angeordnet. Das Dichtungselement 11 ist ringförmig ausgebildet und ist in die an dem Kopplungsteil 7 vorgesehen Nut 7b eingepresst. Die Nut 7b entsteht durch die Reibverschweißung, da durch die Reibverschweißung der als Schweißwulst ausgebildete Verbindungsabschnitt 7a entsteht, der die Nut 7b einseitig begrenzt. Vorteilhaft kann das Dichtungselement 11 zunächst auf das zur Verbindung mit der Gewindestange 2 vorgesehene Ende des Kopplungsteils 7 aufgesteckt und anschließend durch die Reibschweißung axial gesichert werden. Zur weiteren Sicherung des Lagerelementes 10 ist ein ringförmiges Sicherungselement 12 auf das Dichtungselement 11 aufgesteckt.
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An einem dem ersten Ende 2a gegenüberliegenden zweiten Ende 2b der Gewindestange 2 ist ein Anschlagteil 13 angeordnet, welches zur Begrenzung der axialen Verlagerung der Spindelmutter 5 dient. Das Anschlagteil 13 ist dabei ebenso wie das Kopplungsteil 7 mit dem zweiten Ende 2b der Gewindestange 2 durch Reibschweißung verbunden. Das Anschlagteil 13 weist einen zentralen Verbindungsabschnitt 13a und einen den Verbindungsabschnitt 13a radial umlaufenden Wandabschnitt 13b auf.
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Vorteilhaft ist das Anschlagteil 13 ebenso wie das Kopplungsteil 7 konzentrisch um die Spindelachse S angeordnet, sodass eine ringförmige Anschlagfläche 14 vorliegt, welche durch eine der Gewindestange 2 zugewandte Stirnseite des hohlzylinderförmigen Wandabschnittes 13b gebildet wird. Der zentrale Verbindungsabschnitt 13a ist ebenso konzentrisch zu der Spindelachse S angeordnet und ist im Querschnitt aufgrund der Reibschweißung gebildeten Schweißwulst T-förmig ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 13a dient zur Verbindung des Anschlagteils 13 mit dem zweiten Ende 2b der Gewindestange 2.
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Da das Kopplungsteil 7 und das Anschlagteil 13 an dem ersten Ende 2a bzw. dem zweitem Ende 2b der Gewindestange 2 gegenüberliegend angeordnet sind und beide durch Reibschweißung mit der Gewindestange 2 stoffschlüssig verbunden sind, ist es vorteilhaft möglich, das Kopplungsteil 7 und das Anschlagteil 13 in einem einzigen Herstellungsschritt durch Reibschweißung mit der Gewindestange 2 stoffschlüssig zu verbinden. Hierzu werden das Kopplungsteil 7 und das Anschlagteil 13 zunächst konzentrisch bezüglich der Spindelachse S ausgerichtet und dann bei einer relativen Drehbewegung um die Spindelachse S axial in Richtung auf das erste Ende 2a bzw. das zweite Ende 2b der Gewindestange 2 bewegt und so gleichzeitig durch Reibschweißung stoffschlüssig mit der Gewindestange 2 verbunden. Vorteilhaft ist das Herstellungsverfahren so besonders zeit- und materialsparend ausgestaltet.
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2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Spindelvorrichtung aus 1 im Bereich des Kopplungsteils 7. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass der Verbindungsabschnitt 7a als Schweißwulst ausgebildet ist, welcher bei der Verbindung des Kopplungsteils 7 mit dem ersten Ende 2a der Gewindestange 2 durch Reibschweißung entstanden ist. Zudem ist zu erkennen, dass das Dichtungselement 11 in der einseitig durch den Verbindungsabschnitt begrenzten Nut 7b eingepresst und entsprechend axial gesichert ist. Das Sicherungselement 12 ist auf das Dichtungselement 11 aufgesteckt und durch einen radial nach außen vorstehenden Kragen 11 a des Dichtungselementes axial gesichert.
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Vorstehend wurde die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, bei dem das Lagerelement 10 auf dem Kopplungsteil 7 axial gesichert ist. Es versteht sich, dass das Lagerelement auch auf der Gewindestange angeordnet und gesichert sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010053226 A1 [0003]
