DE20200928U1

DE20200928U1 - adjustment

Info

Publication number: DE20200928U1
Application number: DE20200928U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-06-05
Anticipated expiration: 2012-01-24
Also published as: WO2003062011A1

Description

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14.01.02 Ul/Zj14.01.02 Ul/Zj

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 StuttgartROBERT BOSCH GMBH, 70442 Stuttgart

VerstellantriebAdjustment drive

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Verstellantrieb, insbesondere für eine Sitzverstellung oder eine Servolenkung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to an adjustment drive, in particular for a seat adjustment or a power steering according to the preamble of the main claim.

Mit der EP 0 759 374 A2 ist eine Vorrichtung zum Verstellen eines Sitzes im Kraftfahrzeug bekannt geworden, bei dem eine Gewindespindel elektromotorisch über ein Schneckengetriebe angetrieben wird. Dabei kämmt die als Schneckenwelle ausgebildete Ankerwelle des Motors mit einem Schneckenrad, das drehfest auf der Gewindespindel angeordnet ist. Die Gewindespindel ist auf der einen Seite in einer Gewindemutter drehbar geführt, die mit einem gestellfesten Bauteil verbunden ist. Zur axialen Lagerung der Gewindespindel im Bereich des Getriebegehäuses ist am anderen Ende der Gewindespindel eine gewölbte Lagerfläche angeformt, die sich an einer Anschlagfläche im Getriebegehäuse abstützt. Die einstückige Ausbildung dieser axialen Lageroberfläche mit der Gewindespindel ist sehr aufwendig und kostenintensiv, da diese eine hohe Oberflächenqualität mit einer großen Maßgenauigkeit aufweisen muß.EP 0 759 374 A2 discloses a device for adjusting a seat in a motor vehicle, in which a threaded spindle is driven by an electric motor via a worm gear. The armature shaft of the motor, designed as a worm shaft, meshes with a worm gear that is arranged on the threaded spindle in a rotationally fixed manner. The threaded spindle is rotatably guided on one side in a threaded nut that is connected to a component fixed to the frame. For axial mounting of the threaded spindle in the area of the gear housing, a curved bearing surface is formed on the other end of the threaded spindle, which is supported on a stop surface in the gear housing. The one-piece design of this axial bearing surface with the threaded spindle is very complex and costly, since it must have a high surface quality with a high degree of dimensional accuracy.

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Des weiteren sind axiale Lagerflächen bekannt, die aus Kunststoff, beispielsweise einstückig mit dem auf der Gewindewelle angeformten Schneckenrad, ausgebildet sind. Die Verwendung von Kunststoff hat jedoch den Nachteil eines starken Verschleißes und hoher Reibungskräfte.Furthermore, axial bearing surfaces are known which are made of plastic, for example in one piece with the worm gear formed on the threaded shaft. However, the use of plastic has the disadvantage of heavy wear and high frictional forces.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Verstellantrieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die Spindel direkt über ein Lagerelement aus Metall gelagert ist, ohne daß hierfür eine aufwendige spanende Bearbeitung des freien Endes der Spindel notwendig ist. Dadurch ist eine hohe Verschleißbeständigkeit und eine geringe Lagerreibung gewährleistet, wobei die Lagerfläche aufgrund des separat gefertigten Lagerelements einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.The adjustment drive according to the invention with the features of the main claim has the advantage that the spindle is mounted directly via a metal bearing element, without the need for complex machining of the free end of the spindle. This ensures high wear resistance and low bearing friction, and the bearing surface can be manufactured easily and inexpensively due to the separately manufactured bearing element.

Besonders günstig ist es, das Lagerelement als Einlegeteil in eine Spritzgußform anzuordnen, bevor das Abtriebsrad im Spritzgußverfahren auf die Spindel geformt wird. Hierbei wird das Lagerelement in einem Arbeitsgang mit dem Abtriebsrad angeformt, wobei auf diese Weise sehr geringe Toleranzen für die Anordnung der Lagerfläche erzielt werden können.It is particularly advantageous to arrange the bearing element as an insert in an injection mold before the output gear is molded onto the spindle using the injection molding process. The bearing element is molded onto the output gear in one operation, which means that very small tolerances can be achieved for the arrangement of the bearing surface.

Wird für die Anformung des Kunststoff-Bauteils ein Kunststoff verwendet, der beim Abkühlen sein Volumen verringert, so ist das Lagerelement im abgekühlten Zustand der Vorrichtung durch das Schrumpfen des Kunststoff-Bauteils mit einer hohen Kraft fixiert, so daß verhindert wird, daß sich das Lagerelement im Kunststoff-Bauteil verdreht oder verschiebt.If a plastic is used to form the plastic component which reduces its volume when it cools, the bearing element is fixed with a high force in the cooled state of the device by the shrinkage of the plastic component, so that the bearing element is prevented from twisting or shifting in the plastic component.

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Vorteilhaft ist es, wenn das Kunststoff-Bauteil ein Teil des Abtriebsrads ist, da dann das Lagerelement gleichzeitig mit dem Abtriebsrad angeformt wird.It is advantageous if the plastic component is part of the output gear, since the bearing element is then molded at the same time as the output gear.

Stützt sich das Lagerelement an einer Anlaufscheibe ab, die am Getriebegehäuse angeordnet ist, werden die auftretenden Lagerkräfte über das Getriebegehäuse abgeleitet. Bei der Ausführung der Anlaufscheibe als Teil einer Getriebegehäusewand sind keine zusätzlichen Bauteile für die axiale Lagerung notwendig.If the bearing element is supported by a thrust washer that is arranged on the gearbox housing, the bearing forces that occur are diverted via the gearbox housing. If the thrust washer is designed as part of a gearbox housing wall, no additional components are required for the axial bearing.

Besonders einfach ist die Herstellung des Lagerelements als Kugel, wie sie beispielsweise in üblichen Kugellagern verwendet werden..Durch die kugelförmige Lagerfläche wird die Reibung zur Anlaufscheibe minimiert, wodurch der Verstellantrieb geringere Verluste aufweist.It is particularly easy to manufacture the bearing element as a ball, as used in conventional ball bearings, for example. The spherical bearing surface minimizes friction with the thrust washer, which means that the adjustment drive has lower losses.

Wird als Werkstoff für das Lagerelement - insbesondere für die Kugel - Stahl verwendet, kann das Axiallager eine hohe 0 Flächenpressung aufnehmen. Außerdem hat Stahl einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch das Lagerelement beim Umspritzen umso fester fixiert wird.If steel is used as the material for the bearing element - especially for the ball - the axial bearing can absorb a high surface pressure. In addition, steel has a low coefficient of thermal expansion, which means that the bearing element is fixed even more firmly during overmolding.

Um die Verschleißfestigkeit und damit die Lebensdauer des Verstellantriebs zu erhöhen, wird die Oberfläche des Lagerelements gehärtet, was durch die separate Ausbildung des Lagerelements in einfacher Weise vor dessen Montage durchgeführt werden kann. Die damit verbundene Reduzierung des Axialspiels führt zu einer geringeren Geräuschbildung 0 beim Umschalten der Drehrichtung.In order to increase the wear resistance and thus the service life of the adjustment drive, the surface of the bearing element is hardened, which can be easily done before assembly by designing the bearing element separately. The associated reduction in axial play leads to less noise when changing the direction of rotation.

Weisen die Lagerelemente einen Durchmesser zwischen 3 und 7 mm auf, stellt dies einen guten Kompromiß dar, um einerseits die Flächenpressung und andererseits die Reibung der Anlauffläche zu begrenzen. Bei einem Durchmesser von etwa 5If the bearing elements have a diameter between 3 and 7 mm, this represents a good compromise to limit the surface pressure on the one hand and the friction of the contact surface on the other. With a diameter of about 5

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mm liegen diese beiden Größen in einem besonders günstigen Verhältnis zueinander.mm, these two sizes are in a particularly favorable relationship to each other.

Der größte Teil des Lagerelements ist radial vom Kunststoff-Bauteil umschlossen, ein Teil des Lagerelements steht über das Kunststoff-Bauteil über, um die eigentliche Lagerfläche zu bilden. Beträgt der Überstand des Lagerelements in etwa zwischen einem Fünftel und einem Zwanzigstel seines Durchmessers, so wird das Lagerelement einerseits mittels des Kunststoff-Bauteils noch sicher fixiert, andererseits ist der Überstand groß genug, um einen gewissen Abrieb oder ein leichtes Verkippen der Spindel zuzulassen.The largest part of the bearing element is radially enclosed by the plastic component, a part of the bearing element protrudes beyond the plastic component to form the actual bearing surface. If the protrusion of the bearing element is approximately between one fifth and one twentieth of its diameter, the bearing element is still securely fixed by the plastic component on the one hand, but on the other hand the protrusion is large enough to allow a certain amount of abrasion or slight tilting of the spindle.

Zeichnung
15drawing
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In der Zeichnung.ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of a device according to the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

0 Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sitzverstellvorrichtung mit einem Spindelantrieb.0 Figure 1 shows an embodiment of a seat adjustment device with a spindle drive.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen erfindungsgemäßen Verstellantrieb, bei dem ein Elektromotor 12 über eine als Schnecke 14 ausgeformte Ankerwelle eine Spindel 16 antreibt. Dazu ist auf der Spindel ein als Schneckenrad 26 ausgeführtes Abtriebsrad 28 angeordnet, das 0 aus Kunststoff gefertigt und mittels Spritzgußverfahren über eine an der Spindel 16 angeformte Struktur 34 aufgespritzt ist. Die Schnecke 14 und das Abtriebsrad 28 bilden ein Schneckengetriebe, das von einem Getriebegehäuse 18 umschlossen ist. Die Spindel 16 ist an ihrem einen Ende 22 im Getriebegehäuse 18 gelagert und ragt aus diesem heraus,The embodiment shown in Figure 1 shows an adjustment drive according to the invention, in which an electric motor 12 drives a spindle 16 via an armature shaft shaped as a worm 14. For this purpose, a driven wheel 28 designed as a worm wheel 26 is arranged on the spindle, which is made of plastic and is injection-molded over a structure 34 formed on the spindle 16. The worm 14 and the driven wheel 28 form a worm gear that is enclosed by a gear housing 18. The spindle 16 is mounted at one end 22 in the gear housing 18 and protrudes from it,

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wobei der herausragende Teil 24 der Spindel 16 beispielsweise mit einer nicht dargestellten Gewindemutter kämmt, die fest an einem Bauteil fixiert ist, und dadurch eine Relativbewegung gegenüber einem Sitzteil ermöglicht, an dem das Getriebegehäuse 18 befestigt ist. An der Stirnseite 3 0. der Spindel 16 ist unmittelbar ein Lagerelement 32 angeordnet, das als Stahlkugel ausgebildet ist. Das Lagerelement 32 ist radial von einem Kunststoff-Bauteil 36 umschlossen, das einteilig mit dem Abtriebsrad 28 ausgebildet ist. Das Lagerelement 32 wurde vor dem Anformen des Abtriebsrads 28 mit der Spindel 16 in eine Spritzgußform eingelegt und in einem Verfahrensschritt mit dem Anspritzen des Abtriebsrads 28 umspritzt und damit örtlich fixiert. Da sich die Stahlkugel 32 beim Spritzgußverfahren kaum ausdehnt, der Kunststoff beim Abkühlen nach dem Spritzen jedoch schrumpft, ist die Stahlkugel 32 zuverlässig gegen Verdrehen und Verschieben gesichert. Die Stahlkugel 32 wird vorzugsweise vor dem Umspritzen gehärtet, um eine Lageroberfläche großer Härte zu erzielen. Die Lageroberfläche 38 stützt sich gegen eine ebene Anlaufscheibe 40 ab, die im Ausführungsbeispiel als Teil des Getriebegehäuses 18 ausgebildet ist. Die kugelförmige Lageroberfläche 38 der Stahlkugel 32 hat nur einen kleinen Auflagepunkt gegenüber der Anlaufscheibe 40, wodurch 5 Reibungsverluste verringert werden. In einer alternativen Ausführung weist die Anlaufscheibe 40 eine Vertiefung auf, in die das Lagerelement 32 eingreift. Dadurch ist zu einem gewissen Grad auch eine radiale Führung der Spindel 16 gewährleistet. Im Ausführungsbeispiel hat die Stahlkugel 32 0 einen Durchmesser 42 von etwa 5 mm. Der Durchmesser 42 bestimmt die wirksame Lagerfläche, wodurch einerseits die Reibungsverluste und andererseits die Flächenpressung der Axiallagerung vorgegeben werden können. Daher kann je nach Anforderung der Durchmesser 42 der Stahlkugel 3 2 auch im 5 Bereich zwischen 3 und 7 mm liegen. Der Abstand 44 zwischenthe protruding part 24 of the spindle 16 meshes, for example, with a threaded nut (not shown) which is firmly attached to a component, and thereby enables a relative movement with respect to a seat part to which the gear housing 18 is attached. A bearing element 32 which is designed as a steel ball is arranged directly on the front side 30 of the spindle 16. The bearing element 32 is radially enclosed by a plastic component 36 which is formed as one piece with the output gear 28. Before the output gear 28 was formed, the bearing element 32 was placed in an injection mold with the spindle 16 and was molded around and thus fixed in place in one process step when the output gear 28 was molded on. Since the steel ball 32 hardly expands during the injection molding process, but the plastic shrinks when it cools after injection molding, the steel ball 32 is reliably secured against twisting and displacement. The steel ball 32 is preferably hardened before overmolding in order to achieve a bearing surface of great hardness. The bearing surface 38 is supported against a flat thrust washer 40, which in the exemplary embodiment is designed as part of the gear housing 18. The spherical bearing surface 38 of the steel ball 32 has only a small contact point with the thrust washer 40, which reduces friction losses. In an alternative embodiment, the thrust washer 40 has a recess into which the bearing element 32 engages. This also ensures a radial guidance of the spindle 16 to a certain extent. In the exemplary embodiment, the steel ball 32 0 has a diameter 42 of approximately 5 mm. The diameter 42 determines the effective bearing surface, which can be used to specify the friction losses on the one hand and the surface pressure of the axial bearing on the other. Therefore, depending on the requirements, the diameter 42 of the steel ball 32 2 can also be in the range between 3 and 7 mm. The distance 44 between

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dem Kunststoff-Bauteil 36 und der Anlaufscheibe 40 wird durch den Überstand 46 bestimmt, mit dem das Lagerelement über das Kunststoff-Bauteil 36 axial übersteht. Der Überstand 46 des Lagerelements 32 erlaubt einen gewissen Abrieb an demselben oder an der Anlaufscheibe 4 0 und ermöglicht ein leichtes axiales Verkippen der Spindel 16. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Überstand 4 6 in etwa ein Sechstel bis ein Achtel des Durchmessers 42, kann für andere Anforderungen aber auch im Bereich zwischen einem Fünftel und einem Zwanzigstel liegen. Zur weiteren axialen und radialen Lagerung der Spindel 16 weist das Abtriebsrad Führungsflächen 48 auf, die sich an Anschlägen 50 des Getriebegehäuses 18 abstützen.the plastic component 36 and the thrust washer 40 is determined by the projection 46 by which the bearing element projects axially beyond the plastic component 36. The projection 46 of the bearing element 32 allows a certain amount of abrasion on the same or on the thrust washer 40 and enables the spindle 16 to tilt slightly axially. In the exemplary embodiment, the projection 46 is approximately one sixth to one eighth of the diameter 42, but can also be in the range between one fifth and one twentieth for other requirements. For further axial and radial support of the spindle 16, the output gear has guide surfaces 48 which are supported on stops 50 of the gear housing 18.

In einer Variation des Ausführungsbeispiels ist das Kunststoff-Bauteil 36 als separates Teil ausgeführt, das aber auch in einem Arbeitsgang mit dem Abtriebsrad an die Spindel 16 angespritzt werden kann. Das Lagerelement 32 kann zur Stirnseite 3 0 oder an seinem radialen Umfang auch eine 0 von einer Kugel abweichende Form annehmen, so ist z.B. ein Zylinder mit einer zur Anlaufscheibe 40 hin ausgeformten kugelförmigen Lagerfläche denkbar. Auch kann die Anlaufscheibe 40 als separates Bauteil ausgeformt sein, das sich am Getriebegehäuse 18 abstützt. Als Werkstoff des Lagerelements 32 kann alternativ zum Stahl auch ein anderes Material verwendet werden, das vorzugsweise eine ähnliche oder bessere Oberflächenhärte als Stahl aufweist.In a variation of the embodiment, the plastic component 36 is designed as a separate part, which can also be molded onto the spindle 16 in one operation with the output gear. The bearing element 32 can also take on a shape that differs from a sphere on the front side 30 or on its radial circumference, for example a cylinder with a spherical bearing surface shaped towards the thrust washer 40 is conceivable. The thrust washer 40 can also be shaped as a separate component that is supported on the gear housing 18. As an alternative to steel, another material can be used as the material of the bearing element 32, which preferably has a similar or better surface hardness than steel.

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Claims

1. Adjustment drive, in particular for a seat adjustment or a power steering system, with a gear housing ( 18 ) and a motor-driven output gear ( 28 ) arranged on a spindle ( 16 ) in a rotationally fixed manner, characterized in that a separately formed, axial bearing element ( 32 ) made of metal is arranged axially directly at the end ( 22 ) of the spindle ( 16 ), which is radially directly enclosed by a plastic component ( 36 ) which is connected in a rotationally fixed manner to the spindle ( 16 ).

2. Adjustment drive according to claim 1, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) is encapsulated as an insert part by means of an injection molding process.

3. Adjustment drive according to one of claims 1 or 2, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) is fixed in a rotationally and displacement-proof manner, in particular by means of shrinking the plastic component ( 36 ).

4. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic component ( 36 ) is part of the output gear ( 28 ).

5. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) is supported against a thrust washer ( 40 ) which is arranged on the gear housing ( 18 ), in particular is designed as part of a gear housing wall.

6. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) is approximately spherical.

7. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) is made of steel.

8. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) has a hard surface produced by hardening.

9. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) has a diameter ( 42 ) in the range between 3 and 7 mm, in particular of approximately 5 mm.

10. Adjustment drive according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing element ( 32 ) projects axially beyond the plastic component ( 36 ) by approximately one fifth to one twentieth of its diameter ( 42 ).