DE19522985A1 - Längsverstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Längsführung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Längsverstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Längsführung aus zwei gegeneinander ver­ schiebbaren Schienen, von denen eine mit einer Zahnstange verbunden ist, welche für diese Verbindung Befestigungsbereiche aufweist, und die andere ein mit dieser Zahnstange zusammenwirkendes, drehangetriebenes Teil, z. B. eine Schnecke oder ein Ritzel, lagert.

Bei dieser aus der EP-Patentschrift 195 123 vorbekannte Längsverstellvor­ richtung der eingangs genannten Art ist in der praktischen Ausführung, beispielsweise beim BMW-Modell E36 die Zahnstange aus mindestens zwei Einzelzahnstangen, typischerweise aus drei Einzelzahnstangen erstellt. Die Einzelzahnstangen sind quer zur Längsrichtung der Zahnstange und quer zur Richtung der Zähne nebeneinander geschichtet, sie sind durch Niete miteinander verbunden. Jede Einzelzahnstange ist typischerweise 3-4 mm dick und hergestellt durch ein formgebendes Verfahren, beispielsweise durch Stanzen, Sägen oder dergleichen, bei dem die Bearbeitungsrichtung rechtwinklig zu einer Ebene, aufgespannt aus der Zahnrichtung und der Längsrichtung der Zahnstange, ist.

Derartige Zahnstangen haben sich grundsätzlich bewährt. Nachteilig ist jedoch, daß sie aus mehreren einzelnen Teilen, also den Einzelzahnstangen und zusätzlichen Verbindungs- und Befestigungsmitteln, hergestellt werden müssen. Weiterhin sind Befestigungsbereiche notwendig, an denen die Befe­ stigungsmittel für die Verbindung der Zahnstange mit der zugehörigen Sitzschiene der Längsführung angreifen. Derartige Befestigungsbereiche müssen bei der Längsverstellvorrichtung der eingangs genannten Art als separate Zusatzteile ausgeführt werden.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Längsverstellvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubil­ den, daß insbesondere die Zahnstange mit weniger Aufwand und damit ko­ stengünstiger zu fertigen und einfacher im Aufbau ist, wobei sich zusätzli­ che Vorteile für das Zusammenwirken mit dem drehangetriebenen Teil und hinsichtlich der Festigkeit der Zahnstange ergeben sollen.

Ausgehend von der Längsverstellvorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe gelöst durch eine Längsverstellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Zahnstange nach der Erfindung wird nicht mehr aus einem Blech durch Bearbeiten dieses Blechs quer zu seinen Hauptflächen erstellt, sondern es wird ein Rohling benutzt, der in eine Form eingelegt und in dieser mittels des zur Form gehörenden Werkzeuge bearbeitet wird, wobei die Bearbei­ tungsrichtung in Richtung der Zähne der fertigen Zahnstange erfolgt, da­ mit also rechtwinklig zur Bearbeitungsrichtung beim Herstellen der Zahn­ stange nach dem Stand der Technik verläuft.

Der grobe Vorteil dieses erfindungsgemäßen Herstellverfahrens und der entsprechenden Zahnstange liegt darin, daß die typischerweise über 5 mm, zumeist über 7 mm breite Zahnstange einstückig hergestellt werden kann, die bisher nach dem Stand der Technik notwendige Schichtung von minde­ stens zwei Einzelzahnstangen entfällt. Bei der Herstellung der erfindungs­ gemäßen Zahnstange wird insbesondere der Bereich, in dem sich die Zähne befinden, umgeformt. Dabei tritt eine im Bereich der Zähne erwünschte Verfestigung ein, z. B. eine Kaltverfestigung. Als Folge werden die Zahn­ flanken und das dahinterliegende Material der Zähne mit höherer Festig­ keit ausgebildet als beim Stand der Technik.

Erfindungsgemäß werden die Befestigungsbereiche einstückig mit der Zahn­ stange hergestellt, damit ist es nicht mehr notwendig, separate Befestig­ ungsbereiche herzustellen und diese mit der Zahnstange zu verbinden. Die Befestigungsbereiche können an beliebiger Stelle der Zahnstange außerhalb der Zähne vorgesehen werden, insbesondere an der den Zähnen gegenüber­ liegenden, unteren Fläche der Zahnstange und!oder an den Endbereichen. Die Befestigungsbereiche selbst können dabei so ausgebildet werden, daß eine nachträgliche Bearbeitung, insbesondere Herstellen eines Befesti­ gungsloches oder dergleichen zumindest bei einem Befestigungsbereich, vor­ zugsweise bei allen, nicht notwendig ist. Vorzugsweise haben die erfin­ dungsgemäßen Befestigungsbereiche in Bearbeitungsrichtung verlaufende Befestigungslöcher.

Das Umformen des Rohlings zu der fertigen, einstückigen Zahnstange ge­ schieht im wesentlichen durch Druckumformen. Hierzu wird auf Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 14. Auflage, Seite 960 ff und die darin genannte Norm DIN 8583 verwiesen. Insbesondere kommt für die Erfindung ein Gesenkformen in Betracht. Der Rohling kann Zimmertemperatur aufwei­ sen, er kann aber auch auf eine höhere Ausgangstemperatur als Zimmer­ temperatur vorgeheizt werden. Weiterhin kommen für die Herstellung Durchdrücken, insbesondere Fließpressen, sowie Stanz,- Feinstanz,- oder Druckguß- bzw. Spritzgußverfahren in Frage.

Erfindungsgemäß wird also die Zahnstange nicht mehr aus einem Flachma­ terial hergestellt, sondern aus einen stückigen Rohling, wobei vorzugswei­ se jeweils aus einem Rohling eine einzige Zahnstange hergestellt wird. Der Rohling kann ein Stab in einer beliebigen Querschnittsform, beispielsweise rund und eckig, sein. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei so durchgeführt werden, daß der Stab regelmäßig ist, also einen konstanten Querschnitt über seine gesamte Länge aufweist. Dabei müssen die Befestig­ ungsbereiche entsprechend geformt und konstruiert sein, um eine derartige Herstellung aus einem einfach geformten Rohling möglich zu machen, dies ist im Rahmen der Erfindung möglich.

Als Material für die Zahnstange kommen in Betracht Stahl, AlTiMg, ein Faserverbundwerkstoff oder eine Kombination hiervon.

Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäß hergestellten Zahnstange liegt darin, daß man in der Ausbildung der Zähne relativ frei ist, insbesondere den Verlauf der Zahnkanten an der freien Spitze der Zähne beliebig aus­ führen kann, beispielsweise entlang einer Bogenlinie, im Winkel zur Längs­ achse der Zahnstange, und dabei in beiden möglichen Richtungen, also als Schrägverzahnung und/oder Keilverzahnung. Bei einem gebogenen Verlauf der Zahnspitzenlinie ist eine Anpassung an eine als Schnecke ausgeführtes, antreibendes Teil besser möglich als nach dem Stand der Technik. Bei ein­ er Schrägverzahnung lassen sich höhere Tragfähigkeit und Umfangsge­ schwindigkeit erreichen, weiterhin ergibt sich eine höhere Laufruhe als beim Stand der Technik.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnah­ me auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische, schnittbildliche Darstellung einer Gesenkform für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Zahnstange,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Zahn­ stange mit auf einer Bogenlinie liegenden Zähnen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Endbereichs einer Zahnstan­ ge ähnlich der Ausführung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer Zahnstange mit Schräg­ verzahnung, und

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäße Zahnstange mit Befestigungsbereichen.

Wie Fig. 1 zeigt, wird für die Herstellung der erfindungsgemäßen Zahnstan­ ge ein Rohling 20 in eine Form 22 eingelegt. Die Form 22 besteht in der stark vereinfachten Darstellung der Figur aus nur zwei Teilen, nämlich einem Formbett 24 und einem beweglichen Werkzeug 26, das entsprechend der Pfeile 28 bewegt und in einen Formhohlraum des Formbetts 26 hin ein­ gepreßt wird. Das Werkzeug 26 hat an seiner Unterfläche eine Verzahnung, die der Verzahnung entspricht, die die spätere Zahnstange aufweisen soll. Das Formbett ist im gezeigten Ausführungsbeispiel unten im wesentlichen eben, es hat eine Ausnehmung 30, in sie fließt Material des Rohlings 20 hinein, auf diese Weise wird ein Befestigungsbereich 42 ausgebildet.

In der Figur ist der Rohling 20 nur schematisch dargestellt, für die prak­ tische Ausführung eignen sich insbesondere Rohlinge mit einer beispiels­ weise mehr rechteckförmigen Querschnittsform, die der Querschnittsform der späteren Zahnstange näherliegt.

Fig. 2 zeigt ein Querschnittsbild einer erfindungsgemäß hergestellten Zahnstange 32. Zu erkennen ist ein Zahn 34, er hat eine Zahnspitzenlinie 36, die auf einem Kreisbogen verläuft. Ebenso verläuft die Zahnbodenlinie 38 auf einer hierzu konzentrischen Kreisbogenlinie. Die Zahnstange 32 ge­ mäß Fig. 2 ist im Eingriff mit einem als Schnecke ausgeführten, drehange­ triebenen Teil 40. Die Drehachse dieser Schnecke verläuft parallel zur Längsrichtung der Zahnstange. Eine andere Ausrichtung, beispielsweise ein Winkel < 0° zwischen der Längsrichtung und der Achsrichtung der Schnecke ist möglich. Die Zähne 34 können auch, wie dies später unter Bezug auf Fig. 4 erläutert werden wird, in einem Winkel ungleich 90° zur Längsrich­ tung der Zahnstange angeordnet sein.

Die Zahnstange 32 gemäß Fig. 2 hat einen nach unten ragenden Befestig­ ungsbereich 42, er durchgreift ein Loch 44 in einer Bodenschiene 46. Die­ ser ist eine Sitzschiene 48 zugeordnet. Beide Schienen 46, 48 wirken in an sich bekannter Weise zusammen und sind über Führungsmittel (nicht darge­ stellt) gegeneinander abgestützt. Sie bilden einen Kanalinnenraum, in dem sich die Anordnung aus Zahnstange 32 und drehangetriebenem Teil 40 be­ findet.

Die Schnecke 40 ist an der Sitzschiene 48 drehbar gelagert und wird über eine geeignete Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) gedreht. An der Sitzschiene 48 ist ein Anschlag 49 angeordnet, der der Kontur der Schnecke 40 folgt und einen geringeren Abstand von dieser hat als das Maß des Ein­ griffs zwischen Schnecke 40 und Zahnstange 32 beträgt. Weiterhin wird die Einheit aus Schnecke 40 und Zahnstange 32 von einem ringförmig geschlos­ senen Fangteil 51 umgriffen, für diesen Umgriff ist die Zahnstange wie in Fig. 3 oder 5 ausgebildet.

Fig. 3 zeigt perspektivisch eine Zahnstange ähnlich der Darstellung gemäß Fig. 2, jedoch ist der Befestigungsbereich 42 anders ausgeführt, er durch­ greift nicht ein Loch. Er ist ebenfalls am Ende der Zahnstange 32 angeord­ net, ist nach unten versetzt, so daß die eigentliche Zahnstange 32 wenige mm höher liegt und von einem ringförmig geschlossenen Teil, das mit dem antreibenden, drehbaren Teil 40, z. B. Ritzel, verbunden ist, umgriffen wer­ den kann. Wie Fig. 3 zeigt, bildet die eigentliche Zahnstange 32 eine Wanne mit schmalen Seitenflächen aus, die Wanne verläuft auf einem Zylinderman­ tel, von ihr springen die Zähne 34 nach oben vor.

In Fig. 4 ist eine Zahnstange 32 in Draufsicht dargestellt, bei ihr verlau­ fen die Zähne 34 in einem Winkel von beispielsweise 60° zur Längsrichtung der Zahnstange 32.

Fig. 5 schließlich zeigt eine vollständige Zahnstange, einschließlich zweier Befestigungsbereiche 42 an den Enden. Der in der Figur rechts liegende Befestigungsbereich 42 ist ähnlich ausgebildet wie in Fig. 3. Der gegen­ überliegende,am anderen Endbereich befindliche Befestigungsbereich 42 ist als ein Block ausgebildet. Er wird in einen Schuh eingeführt, der mit der Bodenschiene verbunden ist. Vorzugsweise befindet sich zwischen Schuh und dem blockförmigen Befestigungsbereich ein elastisches Mittel, beispielsweise eine Kappe aus weichem Kunststoff. Dadurch wird eine ela­ stische Vorspannung der Zahnstange in Richtung ihrer Zähne erreicht, die Zahnstange also elastisch nach oben vorbelastet.

Es ist möglich, eine Vielzahl von zapfenförmigen Befestigungsbereichen an der Fläche der Zahnstange vorzusehen, die den Zähnen gegenüberliegt. Die­ se können in entsprechende Ausnehmungen der Bodenschiene eingreifen. Auf diese Weise wird eine gute Verankerung der Zahnstange 32 in der Bo­ denschiene erreicht, so daß auch die Bodenschiene zur Festigkeit beiträgt.

In Fig. 2 ist noch mit d die Querschnittsbreite der Zahnstange 32 gezeigt, sie liegt bei 7-8 mm. Erfindungsgemäß kann sie relativ grob gewählt wer­ den, sie kann beispielsweise 10 mm betragen.

Claims (8)

1. Längsverstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Längs­ führung aus zwei gegeneinander verschiebbaren Schienen (46, 48), von denen eine mit einer Zahnstange (32) verbunden ist, welche für diese Verbindung Befestigungsbereiche (42) aufweist, und die andere ein mit dieser Zahnstange (32) zusammenwirkendes, drehangetriebenes Teil (40), z. B. eine Schnecke oder ein Ritzel, lagert, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (32) einschließlich ihrer Befestigungsbereiche (42) ein­ stückig durch Umformen eines Rohlings (20) in einer Form (22) mit ge­ geneinander bewegbaren Werkzeugen (26) erstellt ist, deren Bewegungs­ richtung in Richtung der Zähne (34) der fertigen Zahnstange (32) er­ folgt.

2. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (32) mindestens 5, vorzugsweise mindestens 7 mm breit ist.

3. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Befestigungsbereiche (42) in Gegenrichtung zu den Zähnen (34) erstrecken und mindestens zwei Befestigungsbereiche (42) vorgesehen sind.

4. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Befestigungsbereiche (42) in Längsrichtung der Zahnstange (32) erstrecken und mindestens an einem Endbereich der Zahnstange (32) ein Befestigungsbereich (42) angeordnet ist.

5. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen der Zähne (34) der Zahnstange (32) auf Linien liegen, die in einem Winkel ungleich 90° zur Längsrichtung der Zahnachse ver­ laufen, insbesondere in einem Winkel kleiner 85°.

6. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen an den freien Enden der Zähne (34) der Zahnstange (32) jeweils auf einem Bogen, insbesondere einem Kreisbogen, liegen.

7. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 6 mit einem als Schnecke aus­ gebildeten, drehangetriebenen Teil (40), dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnspitzen jeweils auf einem Kreisbogen liegen, und daß der Durch­ messer des kreisbogenförmigen Verlaufs der Zahnspitzen dem Schnec­ kendurchmesser angepaßt ist.

3. Längsverstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Befestigungsbereich (42) ein Befestigungsloch hat, das parallel zur Richtung der Zähne (34) verläuft.