DE102008017017A1

DE102008017017A1 - Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebegehäuse

Info

Publication number: DE102008017017A1
Application number: DE102008017017A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. Beneker; Burckhard Becker
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Adient Luxembourg Holding SARL
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2008-12-24
Also published as: US8061228B2; CN101327752A; CN101327752B; FR2917682B1; US20080315652A1; FR2917682A1

Abstract

Der Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug hat einen Elektromotor (20), der eine Ausgangswelle (22) hat. Mit dieser Ausgangswelle (22) ist ein Getriebe verbunden, das eine Spindelmutter (28) sowie ein Get(28) ist eine Spindel (30) in Eingriff. Eine Halterung (36) umfasst das Getriebegehäuse (32) zumindest teilweise. Zwischen dem Getriebegehäuse (32) und der Halterung ist ein Schwenklager (40) vorgesehen. Weiterhin ist eine Abstützung (42) zwischen Getriebegehäuse (32) und Halterung (36) ausgebildet, die dem Schwenklager (40) im Wesentlichen gegenüberliegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, mit einem Elektromotor, der eine Ausgangswelle hat, mit einem Getriebe, das eine Schnecke, eine Spindelmutter sowie ein Getriebegehäuse aufweist und das mit der Ausgangswelle verbunden ist, mit einer Spindel, die mit dieser Spindelmutter in Eingriff ist und mit einer Halterung, die das Getriebegehäuse zumindest teilweise umfasst.
Ein derartiger Stellantrieb ist aus WO 03/068551 A1 vorbekannt, ein ähnlicher Stellantrieb ist auch aus DE 103 53 245 A1 ersichtlich. Die Halterung legt das Getriebegehäuse fest und nimmt die Reaktionskräfte des Stellantriebs auf. Dabei kann das Getriebegehäuse relativ zur Halterung um eine Achse verschwenkt werden, die durch die Achse der Spindel definiert ist.
Derartige Stellantriebe haben sich grundsätzlich bewährt. Sie sind in vielen Kraftfahrzeugen im Einsatz. Zusätzlich wird zum Stand der Technik noch auf die DE 1 755 740 A1 , US 6,260,922 B1 und DE 198 15 283 C2 verwiesen.
Es hat sich nun aber herausgestellt, dass die Bewegung des Getriebegehäuses relativ zur Halterung nicht ausreichend ist, manchmal sogar nicht erforderlich ist. Aufgrund von Anforderungen beim Einbau und bei der praktischen Verwendung des Stellantriebs ist es erforderlich, Ungenauigkeiten und Abweichungen auszugleichen. Werden diese nicht ausgeglichen, kann es zu einem Verklemmen des Getriebegehäuses gegenüber der Halterung kommen, jedenfalls zu einer Schwergängikeit. Es ist auch günstig, ausreichend Freiheit für Stellbewegungen zu haben. Zudem ist erwünscht, dass sich das Getriebegehäuse mit möglichst wenig Reibung gegenüber der Halterung bewegen kann.
Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, mehr Bewegungsmöglichkeiten des Getriebegehäuses relativ zur Halterung vorzusehen und dies mit möglichst geringer Reibung, so dass letztendlich das vom Elektromotor zur Verfügung gestellte Drehmoment optimal für den Antrieb eingesetzt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Um das Schwenklager kann sich das Getriebegehäuse relativ zur Halterung bewegen. Es bewegt sich dabei zumindest in einer Richtung, insbesondere in die durch eine Radialebene um die Achse der Schnecke bestimmte Richtung. Wenn nur dieser Freiheitsgrad gewünscht ist, genügt es, das Schwenklager mit linienhafter Lagerung auszubilden, wobei die Gelenkachse dieses Gelenk parallel zur Achse der Schnecke verläuft. Die Schnecke ist mit der Ausgangswelle des Elektromotors verbunden, insbesondere über eine flexible Welle.
Vorteilhaft ist eine zusätzliche Bewegungsfreiheit in einer Richtung parallel zur Achse der Schnecke. Diese zusätzliche Bewegungsfreiheit kann auch unabhängig von der im vorigen Absatz besprochenen Bewegungsfreiheit, also der Bewegung mit einem in einer Radialebene der Schnecke liegenden Verlauf, vorgesehen sein. Dabei ist jeweils vorausgesetzt, dass die Achse der Schnecke in einem rechten Winkel zur Achse der Spindel verläuft.
Es ist aber auch möglich, die Schnecke in einem Winkel kleiner als 90°, z. B. zwischen 85° und 5° zur Achse der Spindel anzuordnen. Insbesondere in diesem Fall ist es günstiger, die Bewegungsfreiheit des Getriebegehäuses gegenüber der Halterung in Bezug auf die Halterung zu beschreiben. Die Halterung hat einen mehr oder weniger vollständigen Umgriff und somit eine Umgriffsebene. Die eine Bewegungsfreiheit liegt in dieser Umgriffsebene, die andere Bewegungsfreiheit rechtwinklig hierzu. Insgesamt ist ein Kippen um die eine und/oder die andere Achse und vorzugsweise ein Kippen der Spindel in einem Kegelwinkelbereich, wobei die Spitze des Kegels mit dem Schwenklager zusammenfällt, möglich.
Durch das Schwenklager wird eine Bewegung zwischen Halterung und Getriebegehäuse ermöglicht, die wenig Reibung verursacht. Auf der dem Schwenklager gegenüberliegenden Seite befindet sich die Abstützung. Im Bereich der Abstützung findet eine Relativbewegung zwischen Halterung und Getriebegehäuse statt, die Abstützung ist deshalb vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet. Weiterhin ist sie entsprechend formmäßig ausgeführt, dass eine Relativbewegung, insbesondere mit möglichst wenig Reibung, stattfinden kann.
In vorzugsweiser Weiterbildung ist in Nähe des Schwenklagers ein erster Durchlass für die Spindel in der Halterung vorgesehen. Dieser erste Durchlass hat nur ein geringes Übermaß gegenüber dem Durchmesser der Spindel, da sich die Spindel relativ zum ersten Durchlass nur in einer Kippbewegung bewegt, wobei der Mittelpunkt dieser Kippbewegung praktisch mit dem ersten Durchlass zusammenfällt. Dadurch bewegt sich die Spindel praktisch nur sehr wenig auf die Begrenzung des ersten Durchlasses hin und von dieser weg.
Vorzugsweise ist in Nähe der Abstützung ein zweiter Durchlass für die Spindel in der Halterung vorgesehen. In diesem zweiten Durchlass findet eine relativ große Bewegung der Spindel gegenüber dem zweiten Durchlass statt, demgemäß muss der zweite Durchlass zumindest in der einen vorgesehenen Schwenkrichtung, vorzugsweise in beiden Schwenkrichtungen der Spindel, ein ausreichendes Übermaß aufweisen, dabei haben sich Schwenkwinkel von 5° bis 15° und entsprechende Kegelwinkel mit den gleichen Maßen bewährt.
Das Schwenklager ist vorzugsweise in Form eines Scharniers oder eines Punktlagers durchgeführt. Für die Ausbildung als Punktlager kommt insbesondere eine lagernde Kugelfläche oder eine zwischengeordnete Kugel in Betracht. Für die Ausbildung des Scharniers als Spitzenlager kommt eine Spitze des einen Teils in Betracht, die in einer entsprechenden Vertiefung des anderen Teils gelagert ist.
Die Gleitlagerung, die die Abstützung bildet, ist angepasst an die Ausbildung des Schwenklagers ausgeführt. Sie ist z. B. entweder teilzylindrisch oder teilkugelflächig. Im Bereich der Gleitlagerung berühren sich Getriebegehäuse und Halterung flächig, es wird eine Kontaktfläche ausgebildet. Diese hat vorzugsweise eine Größe von wenigen Quadratmillimetern, beispielsweise weniger als 10 Quadratmillimeter, vorzugsweise weniger als 30 Quadratmillimeter. Vorzugsweise wird die Kontaktfläche klein ausgebildet. Der Kontakt zwischen Getriebegehäuse und Halterung findet nur im Schwenklager und in der Abstützung statt. Zwischen Getriebegehäuse und Halterung besteht ansonsten und im Wesentlichen ein Luftspalt.
In einer bevorzugten Weiterbildung hat die Halterung Befestigungsmittel. Diese Befestigungsmittel dienen der Befestigung der Halterung und damit des Stellantriebes an einem Teil des Kraftfahrzeugs bzw. des Kraftfahrzeugsitzes, beispielsweise einem Arm eines zu verstellenden Gelenks, z. B. Rückenlehnengelenks.
In vorzugsweiser Weiterbildung befindet sich eine Spindelmutter zwischen der Abstützung und dem Schwenklager. Dabei ist das Schwenklager relativ nahe dem einen Ende der Spindelmutter. Die Abstützung ist relativ nahe dem anderen Ende der Spindelmutter. Der Abstand beträgt jeweils höchstens 3, vorzugsweise höchstens 10 bzw. 20 mm.
Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen und den übrigen Ansprüchen, sowie der folgenden Beschreibung, die nicht einschränkend zu verstehen ist, von einzelnen Ausführungsbeispielen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
1 eine prinzipielle Stirnansicht eines Stellantriebs nach der Erfindung.
2 eine vergrößerte Darstellung des Details X aus 1, jedoch in einer anderen Ausführung als in 1,
3 eine vergrößerte Darstellung des Details X aus 1, jedoch in einer anderen Ausführung als in 1,
4 eine vergrößerte Darstellung des Details X aus 1, jedoch in einer anderen Ausführung als in 1,
5 eine perspektivische Darstellung einer Halterung, wie sie in 1 eingesetzt ist.
Die 1 und 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel, in den 2, 3 und 4 sind drei weitere Ausführungen dargestellt und angedeutet, jeweils nur im hier wesentlichen Detail, nämlich der Ausbildung des Schwenklagers. Es wird daher im Wesentlichen auf das erste Ausführungsbeispiel eingegangen und auf die weiteren Ausführungsbeispiele nur insoweit eingegangen, als diese sich vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.
Dargestellt ist ein Elektromotor 20, der eine Ausgangswelle 22 hat. Diese verläuft in der Darstellung gemäß 1 im rechten Winkel zur Papierebene. Es ist möglich, zwischen Elektromotor 20 und Ausgangswelle 22 ein Getriebe und/oder eine flexible Welle oder etwas Ähnliches anzuordnen. Die Ausgangwelle 22 ist mit einer Schnecke 24 drehfest verbunden, die eine Schneckenachse hat, welche rechtwinklig zur Papierebene verläuft. Die Schnecke 24 ist im Eingriff mit einem Schneckenrad einer Spindelmutter 28, welche ihrerseits ein Innengewinde trägt, das im Eingriff mit einer Spindel 30 ist. Die beschriebenen Getriebeteile befinden sich innerhalb eines Getriebegehäuses 32. Die Spindel 30 ragt beidseitig aus diesem Getriebegehäuse 32 frei heraus. Sie hat an ihren Endbereichen Befestigungsmittel. Die Spindel 30 ist drehfest, sie bewegt sich bei einem Antrieb durch den Elektromotor 20 in Richtung ihrer Achse 34.
Das Getriebegehäuse 32 wird durch eine Halterung 36 umgriffen, die im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rohrförmig ist. Sie hat drei Befestigungsbereiche 38, diese sind mit Löchern versehen, in den Befestigungsbereichen 38 kann die Halterung 36 mit Teilen des Kraftfahrzeugs, insbesondere des Kraftfahrzeugsitzes (beide nicht dargestellt) verbunden werden, um die Reaktionskräfte aufnehmen zu können.
Die bisher beschriebenen Teile sind Stand der Technik. Sie müssen daher nicht im Einzelnen beschrieben werden, da sie aus den Vorveröffentlichungen bekannt sind. Im Folgenden wird nun auf die Erfindung im Einzelnen eingegangen:
Zwischen der Halterung 36 und dem Getriebegehäuse 32 sind einerseits ein Schwenklager 40 und andererseits eine Abstützung 42 ausgebildet. Beide befinden sich in Nähe der jeweiligen Endflächen der Spindelmutter 28. Sie befinden sich zudem in Nähe der Spindel 30. Vorzugsweise und wie aus 5 ersichtlich, sind Schwenklager 40 und/oder Abstützung 42 im Wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene, in der die Spindel 30 liegt und die durch die Umfassungsebene der Halterung 36 (in 1 ist dies die Papierebene) definiert ist.
Im Folgenden wird auf das Schwenklager 40 eingegangen. Es ist entweder, wie im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, als eine Art Scharnier ausgebildet, hat also eine Gelenkachse, die rechtwinklig zur Zeichenebene in 1 verläuft. Hierzu hat das Getriebegehäuse 32 eine zur Halterung 36 weisende, im Querschnitt rund ausgebildete Nase 44, die länglich ist, sie erstreckt sich rechtwinklig zur Papierebene. Ihr entspricht eine formmäßig angepasste Aufnahme 46, die die Halterung 36 ausbildet, und die zur Spindelmutter 28 hin offen ist. Aufgrund dieses Schwenklagers 40 ist eine Schwenkbewegung um den Winkel alpha möglich.
Die Abstützung 42 liegt dem Schwenklager 40 gegenüber, insbesondere diametral gegenüber. Die Abstützung 42 hat zwei Flächen, die auf einem Zylindermantel liegen, wobei die Achse des Zylindermantels mit der Achse des Schwenklagers 40 zusammenfällt, jedenfalls im Wesentlichen zusammenfällt. Die erste Fläche 48 ist an der Außenseite des Getriebegehäuses 32 ausgebildet. Die zweite Fläche 50 befindet sich an der Innenwand der Halterung 36. Beide Flächen 48, 50 liegen aneinander an und sind so ausgestaltet, dass die Reibung gering und die Schwenkbewegung um den Winkel alpha möglich ist.
In an sich bekannter Weise hat die Halterung 36 einen ersten Durchlass 52 für die Spindel 30. Dieser erste Durchlass 52 ist in unmittelbarer Nähe des Schwenklagers 40 vorgesehen. Er unterbricht das Schwenklager 40, er unterteilt es in zwei gleich große Teile. Der Durchlass 52 ist im Wesentlichen nur so groß wie der Durchmesser der Spindel 30. Innerhalb des ersten Durchlasses 52 findet im Wesentlichen nur eine Nickbewegung bzw. Kippbewegung der Spindel 30 statt, weshalb der erste Durchlass 52 ein Langloch ist, das seine Längsrichtung in der Umfassungsebene der Halterung 36 hat. In Querrichtung hierzu muss der erste Durchlass 52 nur geringfügig breiter als der Außendurchmesser der Spindel 30 sein.
Dem ersten Durchlass 52 liegt ein zweiter Durchlass 54 diametral gegenüber, auch er ist in der Halterung 36 ausgebildet. Dieser zweite Durchlass 54 ist in unmittelbarer Nähe der Abstützung 42 vorgesehen. Er befindet sich mitten in der Abstützung 42, er unterteilt sie in zwei gleich große Teile. Die Abmessungen des zweiten Durchlasses 54 sind nun aufgrund des Schwenkbereichs deutlich größer als diejenigen des ersten Durchlasses 52. Wie insbesondere 5 zeigt, hat der zweite Durchlass 54 in der Umfassungsebene der Halterung 36 eine Länge, die etwa dem dreifachen Durchmesser der Spindel 30 entspricht. In Querrichtung hierzu muss der zweite Durchlass 54 lediglich Abmessungen aufweisen, die etwas größer sind als der Durchmesser der Spindel 30.
Vorzugsweise liegt die Halterung 36 mit elastischer Vorspannung am Getriebegehäuse 32 an, klemmt dieses also mit ausreichender Haltekraft zwischen sich fest.
Während im ersten Ausführungsbeispiel das Schwenklager 40 eine definierte Schwenkachse hat, die sich rechtwinklig zur Ebene der 1 erstreckt, ist bei der Ausführung gemäß 2 zusätzlich auch ein Verschwenken innerhalb des Schwenklagers 40 möglich, bei dem das linke Ende (in 1) der Spindel 30 aus der Papierebene nach oben heraus und nach unten in die Papierebene hinein geschwenkt wird. Insgesamt ist daher ein Schwenkbereich innerhalb eines Kegels möglich, dessen Kegelbasis 56 in 2 angedeutet ist. Dabei soll die Beschreibung als Kegelbereich lediglich der Anschauung dienen. Der Verschwenkweg in die eine Richtung kann größer oder kleiner sein als in die Querrichtung, und auch unsymmetrisch sein, so dass kein Kegel mehr vorliegt.
Eine Verschwenkung auch in die Querrichtung zu der Verschwenkung, die das erste Ausführungsbeispiel zulässt, wird nun in 2 dadurch erreicht, dass die erste Fläche 48 kugelig ausgebildet ist und entsprechend die zweite Fläche 50 als Teil einer Hohlkugel ausgeführt ist. Besonders günstig für das Schwenklager 40 ist hier die Ausbildung, wie sie 4 entspricht, nämlich eine Kugel zwischen Getriebegehäuse 32 und Halterung 36, diese Kugel definiert das Schwenklager 40. Möglich ist auch eine Spitzenlagerung für das Schwenklager 40.
In der Ausbildung nach 3 wird wiederum ein Verschwenken mit dem Schwenkwinkel alpha wie im ersten Ausführungsbeispiel erreicht. Nun ist die Ausführung des Schwenklagers 40 nicht mehr teilzylindrisch, vielmehr kommt eine Spitzenlagerung zustande. Die Aufnahme 46 ist als im Wesentlichen als V-förmige Nut ausgeführt, die sich quer zur Papierebene erstreckt. Die Nase 44 hat einen nahezu dreieckförmigen Querschnitt und eine Spitze, sie erstreckt sich ebenfalls rechtwinklig zur Papierebene. Die Spitze greift in das Tiefste der Nut ein.
Dadurch wird eine Schwenklagerung mit geringer Reibung als im ersten Ausführungsbeispiel erreicht. Der erste Durchlass 52 teilt den Vorsprung in zwei Teilbereiche auf. Ein entsprechender Durchlass für die Spindel 30 im Getriebegehäuse teilt die Nase 44 in zwei Teilstücke. Die Abstützung ist wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt.
Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist zwischen Getriebegehäuse 32 und Halterung 36 mindestens ein Rollkörper, beispielsweise in Form eines Zylinders oder einer Tonne, angeordnet. Vorzugsweise ist jeweils ein derartiger Rollkörper auf der einen und der anderen Seite des ersten Durchlasses 52 angeordnet. Dadurch wird ein Schwenkgelenk ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, nun aber mit separatem Zwischenstück, erreicht.
Wie bereits oben erläutert, kann man 4 auch so verstehen, dass eine Kugel (und nicht ein Rollkörper) zwischen Getriebegehäuse 32 und Halterung 36 vorgesehen ist. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel kann diese Kugel nur einmal vorgesehen sein, also nur auf einer Seite des ersten Durchlasses 52 und in dessen Nähe. Auf der anderen Seite des ersten Durchlasses ist dann keine entsprechende Schwenklagerung vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 03/068551 A1 [0002]
- DE 10353245 A1 [0002]
- DE 1755740 A1 [0003]
- US 6260922 B1 [0003]
- DE 19815283 C2 [0003]

Claims

Stellantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, – mit einem Elektromotor (20), der eine Ausgangswelle (22) hat, – mit einem Getriebe, das eine Spindelmutter (28) sowie ein Getriebegehäuse (32) aufweist und das mit dieser Ausgangswelle (22) verbunden ist, – mit einer Spindel (30), die mit dieser Spindelmutter (28) in Eingriff ist, und – mit einer Halterung (36), die das Getriebegehäuse (32) zumindest teilweise umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwenklager (40) zwischen dem Getriebegehäuse (32) und der Halterung (36) vorgesehen ist, und dass eine Abstützung (42) zwischen Getriebegehäuse (32) und Halterung (36) ausgebildet ist, die dem Schwenklager (40) im Wesentlichen gegenüber liegt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (42) als Gleitlagerung ausgebildet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (36) ein erster Durchlass (52) ausgebildet ist, der in Nähe des Schwenklagers (40) für die Spindel (30) angeordnet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (36) ein erster Durchlass (52) ausgebildet ist, der das Schwenklager (40) in zwei Teile teilt.
Stellantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Nähe der Abstützung (42) ein zweiter Durchlass (54) in der Halterung (36) vorgesehen ist.
Stellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchlass (54) sich inmitten der Abstützung (42) befindet.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwenklager (40) eine Schwenkachse hat und dass diese Schwenkachse parallel zu einer Achse (34) der Schnecke (24) verläuft.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (36) Befestigungsmittel (38) für ihre Befestigung am Kraftfahrzeug, insbesondere an einem Kraftfahrzeugsitz, aufweist.
Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Gleitlagerung ausgebildete Abstützung mindestens eine gekrümmte Fläche (48, 50) aufweist, die vorzugsweise entweder teilzylindrisch oder teilkugelflächig ausgebildet ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (32) relativ zur Halterung (36) in einem Kegelbereich verstellbar ist, wobei das Schwenklager (40) die Spitze des Kegels des Kegelbereichs bildet.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine Spindelmutter (28) aufweist, und dass sich diese Spindelmutter (28) zwischen der Abstützung (42) und dem Schwenklager (40) befindet.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich außerhalb des Schwenklagers (40) und außerhalb der Abstützung (42) ein Luftspalt zwischen Halterung (36) und Getriebegehäuse (32) befindet.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (30) einen Spindeldurchmesser hat und dass der zweite Durchlass (54) eine lichte Öffnung hat, die mindestens 50% größer ist als der Spindeldurchmesser, wobei der zweite Durchlass in einer Radialebene um die Achse (34) der Ausgangswelle (22) eine Abmessung hat, die mindestens 100% größer ist als der Durchmesser der Spindel (30).
Stellantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchlass auch in einer parallel zur Achse (34) der Ausgangswelle (22) verlaufenden Richtung eine Abmessung hat, die mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 100% größer ist als der Durchmesser der Spindel (30).