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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage eines Verstellgetriebes
für eine
Verstelleinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiges Verfahren dient zur Montage eines Verstellgetriebes,
das ein Getriebegehäuse
mit zwei Gehäusehälften und
zwei an den Gehäusehälften anzuordnenden
Lagerplatten aufweist und zur Einstellung eines Verstellteils in
einem Kraftfahrzeug, insbesondere eines Sitzteils eines Fahrzeugsitzes Verwendung
findet. Zwischen den Lagerplatten ist zur Montage des Verstellgetriebes
axial im Wesentlichen senkrecht zu den Lagerplatten eine Spindelmutter
und zwischen den Gehäusehälften axial
im Wesentlichen senkrecht zu den Gehäusehälften eine Antriebsschnecke
anzuordnen, wobei die Antriebsschnecke in montiertem Zustand zum
Antreiben der Verstelleinrichtung mit der Spindelmutter in Eingriff steht
und die Antriebsschnecke und die Spindelmutter von dem durch die
Gehäusehälften und
die Lagerplatten gebildeten Getriebegehäuse eingefasst sind. Zur Montage
werden die Spindelmutter zwischen den Lagerplatten und die Antriebsschnecke
zwischen den Gehäusehälften angeordnet
und die Gehäusehälften und
die Lagerplatten zur Herstellung des Getriebegehäuses zusammengefügt.
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Bei
einem aus der
DE 103
37 475 A1 bekannten Verstellgetriebe sind in einem Getriebegehäuse eine
sich in Längsrichtung
erstreckende, auf einer Spindel einer Versteileinrichtung anzuordnende Spindelmutter
und eine sich quer zur Längsrichtung erstreckende
Antriebsschnecke gelagert. Das Getriebegehäuse ist in zwei symmetrische
Gehäusehälften geteilt,
die zusammengefügt
werden können
und in zusammengefügtem
Zustand die Spindelmutter und die Antriebsschnecke einfassen. Die
Antriebsschnecke weist ein Außengewinde
auf, das über
eine Außenverzahnung
an der Spindelmutter mit der Spindelmutter in Eingriff steht und
im Betrieb des Verstellgetriebes die Spindelmutter antreibt.
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Bei
dem Verstellgetriebe der
DE
103 37 475 A1 sind die Spindelmutter und die Antriebsschnecke jeweils
in Lagerstellen im Getriebegehäuse
gelagert. Abhängig
von der Ausbildung der Lagerstellen können sowohl die Spindelmutter
als auch die Antriebsschnecke hierbei ein gewisses Spiel relativ
zum Getriebegehäuse
aufweisen, das durch Toleranzen in der Ausbildung des Getriebegehäuses und/oder
der Spindelmutter oder der Antriebsschnecke bedingt und nachteilig
im Betrieb des Verstellgetriebes ist. Weist insbesondere die Spindelmutter
ein Spiel in Längsrichtung,
die der axialen Richtung der mit der Spindelmutter im Betrieb zusammenwirkenden
Spindel entspricht, auf, so führt
dies zu einer ungenügenden
Lagerung des durch das Verstellgetriebe zu verstellenden Verstellteils,
beispielsweise eines Fahrzeugsitzes, der in diesem Fall spielbehaftet
durch das Verstellgetriebe gehalten wird und sich im Betrieb des
Fahrzeugs, insbesondere bei einer Lastumkehr des Fahrzeugs (Bremsen,
Anfahren) relativ zum Verstellgetriebe und somit zur Verstelleinrichtung
bewegen kann. Dieses ist zum einen für einen Sitzinsassen unangenehm
und führt
zum zweiten zu einer Geräuschentwicklung
(Klappern).
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Darüber hinaus
kann es im Betrieb des Verstellgetriebes bei Richtungsänderungen
der Verstelleinrichtungen, also bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung
während
des Verstellens, zu einer ungewünschten
Geräuschentwicklung
kommen, bedingt durch eine spielbehaftete Lagerung der Antriebsschnecke
im Getriebegehäuse
und das Anschlagen der Antriebsschnecke an die eine oder andere
Seite des Getriebegehäuses.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Montage eines Verstellgetriebes zur Verfügung zu stellen, das auf einfache Weise
eine weitestgehend spielfreie Anordnung der Spindelmutter und der
Antriebsschnecke im Getriebegehäuse
des Verstellgetriebes bereits während der
Montage ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist hierbei
vorgesehen, dass zur Montage die Lagerplatten in eine erste Richtung
und die Gehäusehälften in
eine zweite, sich von der ersten Richtung unterscheidende Richtung
jeweils paarweise zueinander vorgespannt werden, um die Spindelmutter
und die Antriebsschnecke spielfrei im Getriebegehäuse anzuordnen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
auf automatische Weise eine spielfreie Anordnung der Spindelmutter
und der Antriebsschnecke im Getriebegehäuse, indem während der
Montage die zur Lagerung der Spindelmutter und der Antriebsschnecke
dienenden Lagerplatten und Gehäusehälften gegeneinander
vorgespannt werden. Unter spielfrei wird in diesem Zusammenhang
verstanden, dass das Spiel in axiale Richtung zwischen Spindelmutter und
Getriebegehäuse
bzw. zwischen Antriebsschnecke und Getriebegehäuse weitestgehend minimiert ist.
Die Spindelmutter und die Antriebsschnecke sollen im spielfreien
Zustand axial im Getriebegehäuse festgesetzt,
gleichzeitig aber frei um ihre Achse drehbar sein. Unter spielfrei
kann in diesem Zusammenhang auch verstanden werden, dass das Spiel
während
der Montage in gewünschter,
definierter Weise eingestellt wird. Unter Vorspannen wird verstanden; dass
jeweils paarweise eine Kraft auf die Lagerplatten bzw. die Gehäusehälften ausgeübt wird,
mittels derer die Lagerplatten bzw. die Gehäusehälften aufeinander zu gedrückt werden,
so dass der axiale Abstand zwischen den Lagerplatten und der zwischen diesen
angeordneten Spindelmutter bzw. zwischen den Gehäusehälften und der zwischen diesen
angeordneten Antriebsschnecke minimiert oder eingestellt wird.
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Wesentlicher
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist, dass keine zusätzlichen
Mittel zwischen Getriebegehäuse
und Spindelmutter bzw. Antriebsschnecke, wie beispielsweise Pass-
oder Federscheiben, erforderlich sind, um die Spindelmutter oder
die Antriebsschnecke axial spielfrei zu setzen. Die Spielfreimachung
wird vielmehr bereits während der
Montage dadurch hergestellt, dass die die Spindelmutter bzw. die
Antriebsschnecke lagernden Bauteile relativ zueinander vorgespannt
und durch die Vorspannung so positioniert und während der Montage gehalten
werden, dass die Spindelmutter und die Antriebsschnecke spielfrei
vom Getriebegehäuse eingefasst
werden.
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Vorteilhafterweise
werden die Gehäusehälften und
die Lagerplatten unter Vorspannung aneinander fixiert, so dass nach
der Fixierung die Gehäusehälften und
die Lagerplatten nicht mehr relativ zueinander beweglich sind und
die Spindelmutter und die Antriebsschnecke spielfrei halten. Die
Fixierung der Gehäusehälften und
der Lagerplatten aneinander erfolgt bevorzugt mittels Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Vibrationsschweißen, Verkleben, Heißverprägen oder
Schweißen
mit induktiver Erwärmung,
wobei die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten
unter Vorspannung hergestellt wird und die Gehäusehälften und die Lagerplatten
relativ zueinander solange unter Vorspannung gehalten werden, bis
die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und
den Lagerplatten abgekühlt und
ausgehärtet
ist. Die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und den Lagerplatten
kann durch ein simultanes Aufbringen mehrerer Schweißnähte erfolgen
oder aber auch durch ein nacheinander erfolgendes Aufbringen einzelner
Schweißnähte. Wesentlich ist
hierbei, dass die Vorspannung der Gehäusehälften und der Lagerplatten
zueinander solange aufrechterhalten wird, bis die Fixierung der
Gehäusehälften und
der Lagerplatten aneinander abgeschlossen ist.
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Vorteilhafterweise
ist die Spindelmutter drehbar in Lagerstellen an den Lagerplatten
gelagert, während
die Antriebsschnecke drehbar in Lagerstellen an den Gehäusehälften angeordnet
ist. Die Spindelmutter erstreckt sich axial in eine Längsrichtung des
Verstellgetriebes zwischen den Lagerplatten, und die Lagerplatten
werden wahrend der Montage in Längsrichtung
gegeneinander vorgespannt. Durch die Vorspannung werden die Lagerplatten
somit auf Passung mit der Spindelmutter gedrückt. Die Antriebsschnecke erstreckt
sich axial in eine Querrichtung des Verstellgetriebes, und die Gehäusehälften werden
entsprechend bei der Montage in diese Querrichtung relativ zueinander
vorgespannt, so dass die Gehäusehälften während der
Montage auf Passung mit der Antriebsschnecke gebracht werden. In
montiertem Zustand sind die sich in Längsrichtung erstreckende Spindelmutter
und die sich in Querrichtung erstreckende Antriebsschnecke in Vertikalrichtung zueinander
versetzt, so dass die Achsen der Spindelmutter und der Antriebsschnecke
vertikal beabstandet sind und die Spindelmutter und die Antriebsschnecke über ihre
Außenverzahnungen
in Eingriff stehen.
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In
einer vorteilhaften Variante werden zunächst die Lagerplatten axial
spielfrei auf Passung mit der Spindelmutter und anschließend die
Gehäusehälften axial
spielfrei auf Passung mit der Antriebsschnecke gebracht.
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In
einer alternativen Ausgestaltung werden umgekehrt zunächst die
Gehäusehälften axial
spielfrei auf Passung mit der Antriebsschnecke und anschließend erst
die Lagerplatten axial spielfrei auf Passung mit der Spindelmutter
gebracht.
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Anschließend werden
jeweils die Gehäusehälften und
die Lagerplatten aneinander fixiert, wobei die Gehäusehälften und
die Lagerplatten solange unter Vorspannung gehalten werden, bis
die Verbindung zwischen den Gehäusehälften und
den Lagerplatten hergestellt ist. Unter auf Passung bringen kann
in diesem Zusammenhang auch verstanden werden, dass ein definiertes
Spiel zwischen den Gehäusehälften und
der Antriebsschnecke bzw. den Lagerplatten und der Spindelmutter
eingestellt wird. Bei der Spielfreimachung ist weiterhin zu beachten,
dass das axiale Spiel minimiert oder in gewünschter Weise eingestellt wird,
gleichzeitig die Drehbarkeit der Antriebsschnecke zwischen den Gehäusehälften bzw. der
Spindelmutter zwischen den Lagerplatten jedoch nicht beeinträchtigt wird.
Die axiale Pressung der Gehäusehälften mit
der Antriebsschnecke bzw. der Lagerplatten mit der Spindelmutter
darf daher nicht zu groß gewählt werden.
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In
einer vorteilhaften und bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens
werden bei der Montage die Lagerplatten zusätzlich in einer Vertikalrichtung senkrecht
zur Längsrichtung
und senkrecht zur Querrichtung gegenüber den Gehäusehälften vorgespannt. Die Lagerplatten
mit der zwischen den Lagerplatten angeordneten Spindelmutter und
die Gehäusehälften mit
der zwischen den Gehäusehälften angeordneten
Antriebsschnecke werden bei der Montage somit derart in Vertikalrichtung
gegeneinander vorgespannt, dass der Achsabstand in Vertikalrichtung
zwischen der Spindelmutter und der Antriebsschnecke minimiert oder
auf gewünschte
Weise eingestellt wird. Durch die vertikale Vorspannung zwischen
den Lagerplatten und den Gehäusehälften wird
verhindert, dass nach dem Herstellen der Verbindung zwischen den
Gehäusehälften und
den Lagerplatten beispielsweise mittels Schweißen sich der Achsabstand zwischen
der Spindelmutter und der Antriebsschnecke durch ein vertikales
Spiel in den Lagern der Spindelmutter oder der Antriebsschnecke oder
durch ein vertikales Verschieben der Gehäusehälften und der Lagerplatten
relativ zueinander im Nachhinein ändert. Das Verfahren sieht
somit eine Vorspannung in drei unterschiedliche Raumrichtungen vor
und ermöglicht
auf diese Weise eine definierte Einstellung des Spiels in sämtlichen
Raumrichtungen.
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Der
der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigen:
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1 eine
Ausführungsform
eines Verstellgetriebes für
eine Verstelleinrichtung zur Einstellung eines Verstellteils in
einem Kraftfahrzeug in einer Explosionsdarstellung;
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2 eine
Querschnittsansicht des Verstellgetriebes gemäß 1;
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3 eine
Querschnittsansicht einer modifizierten, zweiten Ausführungsform
eines Verstellgetriebes;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Verstellgetriebes, wobei Lasereinrichtungen
zur Verbindung zwischen den Gehäusehälften und
den Lagerplatten des Verstellgetriebes verwendet werden;
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5 eine
Querschnittsansicht einer weiteren, dritten Ausführungsform eines Verstellgetriebes;
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6 eine
Querschnittsansicht einer weiteren, vierten Ausführungsform eines Verstellgetriebes;
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7 eine
perspektivische Ansicht des Verstellgetriebes gemäß 1 unter
Vorspannung durch die Kräfte
F1, F2, F3, F4 und
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8 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer Verstelleinrichtung
mit einem Verstellgetriebe.
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8 zeigt
eine Verstelleinrichtung 7 zur Verstellung eines Verstellteils,
beispielsweise eines Sitzteils eines Fahrzeugsitzes. Die Verstelleinrichtung 7 weist
eine erste Führungsschiene 3 und
eine zweite Führungsschiene 4 sowie
einen Spindelantrieb, der durch eine Spindel 1 und ein
Verstellgetriebe 2 ausgebildet ist, auf. Das Verstellteil
kann hierbei mit der ersten Führungsschiene 3 verbunden
sein und wird durch eine Bewegung der ersten Führungsschiene 3 relativ
zur zweiten Führungsschiene 4 durch
den Spindelantrieb bewegt.
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Bei
dem in 8 dargestellten Spindelantrieb ist das Verstellgetriebe 2 an
der ersten Führungsschiene 3 angeordnet,
steht mit der Spindel 1 in Eingriff und bewegt sich während des
Verstellens zusammen mit der ersten Führungsschiene 3 entlang der
Spindel 1, die über
Befestigungsblöcke 6 drehfest mit
der zweiten Führungsschiene 4 verbunden
ist. Die Spindel 1 weist ein Außengewinde auf, das mit einem
Innengewinde eines als Spindelmutter ausgebildeten Schraubrads des
Verstellgetriebes 2 zusammenwirkt und eine Drehbewegung
der Spindelmutter in eine Längsbewegung
des Verstellgetriebes 2 entlang der Spindel 1 und
damit der mit dem Verstellgetriebe 2 verbundenen ersten
Führungsschiene 3 relativ
zur zweiten Führungsschiene 4 überträgt.
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Die
erste Führungsschiene 3 und
die zweite Führungsschiene 4 sind
jeweils U-förmig
im Querschnitt senkrecht zu ihrer länglichen Erstreckungsrichtung
(entsprechend der Längsrichtung
X), ausgebildet, wobei die erste Führungsschiene 3 an
den Kanten der Schenkel 30a, 30b nach außen und
die zweite Führungsschiene 4 an
den Kanten ihrer Schenkel 40a, 40b nach innen
derart umgebogen sind, dass die erste Führungsschiene 3 beispielsweise über Rollkörper gleitend
in Längsrichtung
X in der zweiten Führungsschiene 4 gelagert
ist und entlang der zweiten Führungsschiene 4 geführt wird.
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Das
Verstellgetriebe 2, das bei der Verstelleinrichtung 7 gemäß 8 an
der ersten Führungsschiene 3 angeordnet
ist, ist ausgebildet, sich zur Bewegung der ersten Führungsschiene 3 relativ
zur zweiten Führungsschiene 4 entlang
der Spindel 1 zu bewegen. Bei einem derartigen, in 1 dargestellten
Verstellgetriebe 2 sind eine dem Verstellgetriebe 2 zugeordnete
Spindelmutter 22 und eine Antriebsschnecke 21 in
einem durch zwei Gehäusehälften 23a, 23b ausgebildeten
Getriebegehäuse 23 angeordnet.
Die Antriebsschnecke 21 weist ein Außengewinde 211 auf,
das über
eine Außenverzahnung 220 mit
der Spindelmutter 22 in Eingriff steht. Die Antriebsschnecke 21 erstreckt
sich in Querrichtung Y quer zwischen den beiden Gehäusehälften 23a, 23b des
Getriebegehäuses 23 und
ist auf einer Antriebswelle 210, die in jeweils in den
Gehäusehälften 23a, 23b ausgebildeten
Lagerstellen 237 drehbar gelagert ist, angeordnet und mit
dieser fest verbunden.
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Die
Spindelmutter 22 erstreckt sich in Längsrichtung X im Getriebegehäuse 23 des
Verstellgetriebes 2 und ist um die Längsrichtung X drehbar im Getriebegehäuse 23 angeordnet.
Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b sind
beidseitig der Spindelmutter 22 Lagerplatten 24a, 24b angeordnet,
in denen jeweils eine Lagerstelle 240a, 240b ausgebildet
ist, die einen verbreiterten Rand aufweisen und in denen die Spindelmutter 22 über Lagerbünde 224, 225 drehbar gelagert
ist. Die Lagerbünde 224, 225 sind
in ihrem Material den Lagerstellen 240a, 240b angepasst,
um einen reibungsarmen Lauf der Spindelmutter 22 in den
Lagerstellen 240a, 240b zu gewährleisten. Die Lagerplatten 24a, 24b sind
in Aufnahmen 230 in den Gehäusehälften 23a, 23b angeordnet
und mit diesen verbunden, wobei die einen verbreiterten Rand aufweisenden,
kreisförmigen Lagerstellen 240a, 240b in halbkreisförmigen Öffnungen 230a, 230b in
den Gehäusehälften 23a, 23b angeordnet
sind. Die Öffnungen 230a, 230b bilden
Aussparungen zur Aufnahme der Lagerstellen 240a, 240b,
sind jedoch so ausgebildet, dass eine Justierung und Ausrichtung
der Lagerplatten 24a, 24b relativ zu den Gehäusehälften 23a, 23b möglich ist.
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Die
sich in Querrichtung Y erstreckende Antriebsschnecke 21 und
die sich in Längsrichtung
X erstreckende Spindelmutter 22 sind in Vertikalrichtung Z
mit ihren Achsen zueinander beabstandet und stehen, in montiertem
Zustand des Verstellgetriebes 2, über das auf der Antriebsschnecke 21 angeordnete Außengewinde 211 und
eine an der Spindelmutter 22 vorgesehene Außenverzahnung 220 miteinander
in Eingriff.
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Bevorzugt
sind das Verstellgetriebe 2 und dessen Komponenten, insbesondere
die Gehäusehälften 23a, 23b,
die Lagerplatten 24a, 24b, die Antriebsschnecke 21 und
die Spindelmutter 22, aus Kunststoff ausgebildet, um eine
leichte und kostengünstige
Bauform des Verstellgetriebes 2 zu erzielen. Um die erforderlichen
Festigkeits- und Stabilitätsanforderungen
bei kompakter Bauweise des Verstellgetriebes 2 für die Verstelleinrichtung 7 zu
gewährleisten,
ist die Spindelmutter 22 länglich in Längsrichtung X ausgebildet,
wobei die Spindelmutter 22 eine zylindrische Kontur mit
einer als Zylindermantel ausgebildeten äußeren Oberfläche aufweist,
in die die Außenverzahnung 220 eingearbeitet
ist. An die Außenverzahnung 220 in
axialer Richtung angrenzend sind zylindrische Endabschnitte 221, 222 ausgebildet.
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Die
Außenverzahnung 220 der
Spindelmutter 22 ist dadurch charakterisiert, dass sie
verglichen mit den verzahnungsfreien Endabschnitten 221, 222 in
radialer Richtung senkrecht zur Längsrichtung X nach innen in
die Spindelmutter 22 eingeformt ist. Die Ausdehnung der
Spindelmutter 22 in radialer Richtung ist somit im Bereich
der Außenverzahnung 220 kleiner
oder abschnittsweise allenfalls genauso groß wie in den verzahnungsfreien
Endabschnitten 221, 222, die sich in axialer Richtung
(entsprechend der Längsrichtung
X) an die Außenverzahnung 220 anschließen.
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An
die Endabschnitte 221, 222 schließt sich jeweils
axial ein Lagerbund 224 bzw. 225 an, der zur Lagerung
der Spindelmutter 22 in den Lagerstellen 240a, 240b in
den Lagerplatten 24a, 24b dient. Die Lagerbünde 224, 225 weisen
ebenfalls eine als Zylindermantel geformte äußere Oberfläche auf, wobei der äußere Durchmesser
der Lagerbünde 224, 225 kleiner
ist als der Durchmesser der Endabschnitte 221, 222,
so dass sich in Längsrichtung
X ein stufenförmiges
Profil der Spindelmutter 22 ergibt.
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Die
Spindelmutter 22 weist eine sich in axialer Richtung entlang
der Längsrichtung
X erstreckende innere Bohrung 226 auf, die mit einer Innenverzahnung
in Form eines Schneckengewindes versehen ist, die sich, um die Stabilität und Festigkeit
des Schraubrads 22 zu erhöhen, über die gesamte axiale Länge des
Schraubrads 22 erstreckt. Die Bohrung 226 nimmt
im Betrieb des Verstellgetriebes 2 die Spindel 1 auf,
wobei die Spindelmutter 22 über die Innenverzahnung in
der Bohrung 226 mit der Spindel 1 (siehe 8)
in Eingriff steht. Über
die Innenverzahnung in der Bohrung 226 rollt die Spindelmutter 22, angetrieben über die
Antriebsschnecke 21, auf der Spindel 1 ab und
bewegt sich entlang der Spindel 1.
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Alternativ
ist bei anderer Ausgestaltung der Verstelleinrichtung 7 als
so genannte „Front-Drive-Unit" auch denkbar, dass
anstelle der Spindelmutter 22 ein Schraubrad vorgesehen
ist, das fest mit einer drehbar an der ersten Führungsschiene 3 angeordneten
Spindel verbunden ist und die Spindel in eine Drehbewegung versetzt.
An der zweiten Führungsschiene 4 ist
in diesem Fall eine Spindelmutter angeordnet, die auf der durch
das Verstellgetriebe in eine Drehbewegung versetzten Spindel abrollt
und somit bewirkt, dass die erste Führungsschiene relativ zur zweiten
Führungsscheine
verstellt wird. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Spindel
somit drehbar mit der ersten Führungsschiene 3 verbunden
und wird durch ein Schraubrad des Verstellgetriebes 2 angetrieben,
während
eine Spindelmutter drehfest an der zweiten Führungsschiene 4 angeordnet
ist.
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Um
einen zuverlässigen
Betrieb zu gewährleisten
und eine unerwünschte
Geräuschentwicklung im
Betrieb des Verstellgetriebes 2 zu vermeiden, ist wesentlich,
dass sowohl die Antriebsschnecke 21 als auch die Spindelmutter 22 spielfrei
im Getriebegehäuse 23 gelagert
sind. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, das Spiel der Spindelmutter 22 in
Längsrichtung
X zu minimieren, um eine Relativbewegung der Führungsschienen 3, 4 zueinander
insbesondere bei einer Lastumkehr (Bremsen oder Anfahren) des Fahrzeugs
und daraus resultierende Klappergeräusche zu vermeiden. Darüber hinaus
ist bevorzugt das Spiel der Antriebsschnecke 21 in ihrer
axialen Richtung weitestgehend zu unterbinden, um eine Geräuschentwicklung
im Betrieb der Verstelleinrichtung 7, insbesondere beim
Umschalten von einer Hin- in eine Rückbewegung, zu verhindern.
Eine solche Geräuschentwicklung
resultiert daraus, dass bei einem axialen Spiel zwischen Antriebsschnecke 21 und
Getriebegehäuse 23 die Spindelmutter 22 bei
Bewegung der Verstelleinrichtung 7 in eine Verstellrichtung
(parallel zur Längsrichtung
X) an die eine Seite des Getriebegehäuses anschlägt und bei Umkehr der Bewegungsrichtung
sich zur anderen Seite des Getriebegehäuses 23 bewegt und
an die andere Seite anschlägt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden bei der Montage die Lagerplatten 24a, 24b und
die Gehäusehälften 23a, 23b jeweils
paarweise relativ zueinander derart vorgespannt, dass die Spindelmutter 22 und
die Antriebsschnecke 21 spielfrei zwischen den Lagerplatten 24a, 24b bzw.
die Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b spielfrei
im Getriebegehäuse
angeordnet werden. Die Montage der einzelnen Bauteile 23a, 23b, 24a, 24b des
Gehäusegehäuses 23 erfolgt
somit unter Vorspannung mittels Kraftaufwendung und bewirkt, dass
die einzelnen Bauteile 23a, 23b, 24a, 24b,
die zur Lagerung der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 dienen,
während
der Montage automatisch mit der Antriebsschnecke 21 und
der Spindelmutter 22 auf Passung gebracht werden.
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Unter
Spielfreimachung ist hierbei im Allgemeinen zu verstehen, dass das
Spiel zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und
der Antriebsschnecke 21 bzw. zwischen den Lagerplatten 24a, 24b und
der Spindelmutter 22 jeweils in axiale Richtung der Antriebsschnecke 21,
entsprechend der Querrichtung Y, bzw. der Spindelmutter 22,
entsprechend der Längsrichtung
X, minimiert oder in gewünschter,
definierter Weise eingestellt wird.
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Durch
die Vorspannung werden die Antriebsschnecke 21 und die
Spindelmutter 22 zunächst spielfrei
zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b bzw. den
Lagerplatten 24a, 24b angeordnet, und anschließend werden
die Gehäusehälften 23a, 23b und
die Lagerplatten 24a, 24b derart zusammengefügt und aneinander
fixiert, dass sich ein kompaktes Getriebegehäuse 23 ergibt, in
dem die Antriebsschnecke 21 und die Spindelmutter 22 definiert
und spielfrei eingefasst sind.
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Das
Zusammenfügen
der Gehäusehälften und
Lagerplatten während
der Montage ist in 2 bis 7 veranschaulicht.
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2 zeigt
das Getriebegehäuse 23 eines Verstellgetriebes 2 im
Querschnitt parallel zur Längsrichtung
X und zur Querrichtung Y. Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b ist
die Antriebsschnecke 21 angeordnet, die über Lagerstellen 237 (siehe 1) in
den Gehäusehälften 23a, 23b gelagert
ist. Zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b erstrecken
sich senkrecht die Lagerplatten 24a, 24b, verbinden
die Gehäusehälften 23a, 23b miteinander
und bilden die Lagerstellen 240a, 240b für die Spindelmutter 22 (siehe 1)
aus. Die Lagerplatten 24a, 24b sind hierbei in
Aufnahmen 230 in den Gehäusehälften 23a, 23b derart
angeordnet, dass der Abstand der Gehäusehälften 23a, 23b und
auch der Lagerplatten 24a, 24b zueinander in gewissem
Maße eingestellt werden
kann, um einen axialen Spielausgleich für die Antriebsschnecke in Querrichtung
Y bzw. für
die Spindelmutter in Längsrichtung
X zu ermöglichen.
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Die
Montage des Getriebegehäuses 23 erfolgt
unter Vorspannung der Gehäusehälften 23a, 23b und
der Lagerplatten 24a, 24b zueinander. Während der
Montage werden die Lagerplatten 24a, 24b durch
die Kraft F1 in Längsrichtung
X an die Spindelmutter 22 gedrückt, und die Gehäusehälften 23a, 23b werden
durch die Kraft F2 in Querrichtung Y auf Passung mit der Antriebsschnecke 21 gebracht.
Die Gehäusehälften 23a, 23b und
die Lagerplatten 24a, 24b werden während der
Montage durch die Kräfte
F1, F2 unter Vorspannung gehalten.
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Unterschiedliche
Methoden zur Fixierung der Gehäusehälften 23a, 23b und
der Lagerplatten 24a, 24b aneinander sind in 3 bis 6 veranschaulicht.
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Gemäß der in 3 dargestellten
Ausführungsform
werden die Gehäusehälften 23a, 23b mittels
eines Heißprägeverfahrens
mit den Lagerplatten 24a, 24b verbunden. An den
Lagerplatten 24a, 24b sind dabei beidseitig sich
in Querrichtung Y von den Lagerplatten 24a, 24b erstreckende
Fortsätze 241 vorgesehen,
die jeweils eine Öffnung
in den Gehäusehälften 23a, 23b durchgreifen
und mittels eines Heißprägestempels 8 geschmolzen
und in eine nietenartige Form gepresst werden. Auf diese Weise werden
Heißprägeverbindungen 242 erzeugt,
mittels derer die Lagerplatten 24a, 24b an den
Gehäusehälften 23a, 23b befestigt
sind. Denkbar ist hierbei, die Fortsätze 241 an den Lagerplatten 24a, 24b in
Form von einzelnen, in Vertikalrichtung Z entlang der Außenkanten
der Lagerplatten 24a, 24b verteilten, sich jeweils
in Querrichtung Y erstreckenden Stiften auszubilden. Denkbar ist
aber auch, jeweils einen in Vertikalrichtung Z durchgängigen Fortsatz 241 vorzusehen,
der einen Schlitz in den Gehäusehälften 23a, 23b durchgreift
und mittels des Heißprägestempels 8 heiß verprägt und mit
den Gehäusehälften 23a, 23b verbunden
wird.
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Wesentlich
ist hierbei, dass die Vorspannung durch die Kräfte F1, F2 (siehe 2)
während
des Heißverprägens solange
aufrechterhalten wird, bis die Heißprägeverbindungen 242 erkaltet
und erhärtet sind
und die Gehäusehälften 23a, 23b und
die Lagerplatten 24a, 24b somit fest miteinander
verbunden sind.
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Eine
alternative Ausgestaltung, bei der die Gehäusehälften 23a, 23b mittels
Laserschweißen mit
den Lagerplatten 24a, 24b verbunden werden, ist in 4 veranschaulicht.
Hierbei sind vier Lasereinrichtungen 9 vorgesehen, die
so auf die Gehäusehälften 23a, 23b oder
durch die Gehäusehälften 23a, 23b hindurch
auf die Enden der Lagerplatten 24a, 24b einwirken,
dass eine Kunststoffschmelze erzeugt und auf diese Weise Schweißnähte zur
Verbindung der Gehäusehälften 23a, 23b mit
den Lagerplatten 24a, 24b hergestellt werden.
Die Gehäusehälften 23a, 23b können zu
diesem Zweck abschnittsweise durch ein für die Laserstrahlen transparentes
Material ausgebildet sein, so dass die Laserstrahlen die Gehäusehälften 23a, 23b passieren
und gezielt auf die Lagerplatten 24a, 24b zur
Erzeugung von Schweißnähten einwirken.
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Auch
in diesem Fall erfolgt die Herstellung der Schweißverbindung
mittels der Lasereinrichtungen 9 unter Vorspannung der
Gehäusehälften 23a, 23b und
der Lagerplatten 24a, 24b zueinander, so dass
die Position der Gehäusehälften 23a, 23b und der
Lagerplatten 24a, 24b relativ zueinander während der
Herstellung der Verbindung aufrechterhalten wird.
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In
der vorteilhaften Ausgestaltung gemäß 4 werden
vier separate. Lasereinrichtungen 9 zur simultanen Herstellung
von vier Schweißnähten zur
Verbindung der Lagerplatten 24a, 24b mit den Gehäusehälften 23a, 23b in
den Aufnahmen 230 verwendet. Vorteilhaft ist hierbei, dass
Lasereinrichtungen 9, beispielsweise ausgebildet durch
fasergekoppelte Diodenlaser, mit relativ geringen Leistungen (beispielsweise
50 Watt) verwendet werden können. Alternativ
ist auch denkbar, lediglich eine Lasereinrichtung 9 zu
verwenden, mittels derer durch Umlenkung des Laserstrahls zuerst
die Schweißnähte an einer
Seite des Verstellgetriebes hergestellt werden, um anschließend das
Verstellgetriebe zu wenden und die Schweißnähte an der anderen Seite anzubringen.
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Bei
den Ausführungsformen
gemäß 2 bis 4 werden
die Lagerplatten 24a, 24b in den Aufnahmen 230 in
den Gehäusehälften 23a, 23b aufgenommen
und in den Aufnahmen 230 an den Gehäusehälften 23a, 23b befestigt.
Zur Montage wird zunächst
in einem ersten Arbeitsschritt die Spindelmutter 22 zwischen
den Lagerplatten 24a, 24b angeordnet und auf Vorspannung
gebracht, und anschließend
werden die Lagerplatten 24a, 24b in die Aufnahmen 230 eingeführt und
die Gehäusehälften 23a, 23b zusammengefügt. Zunächst wird
somit die Spindelmutter 22 spielfrei zwischen den Lagerplatten 24a, 24b angeordnet,
um anschließend
die Antriebsschnecke 21 spielfrei zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b zu
platzieren.
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Die
Anordnung der Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b wird
vorteilhaft durch Laserschweißen
im Abschmelzverfahren vorgenommen, bei dem die Lagerplatten 24a, 24b im Bereich
ihrer in den Aufnahmen 230 anzuordnenden Endbereiche angeschmolzen
und die Gehäusehälften 23a, 23b an
die Lagerplatten 24a, 24b gedrückt werden. Der Schweißvorgang
wird automatisch unterbrochen, wenn eine geeignete Kraft-Weg-Messung
anzeigt, dass die Gehäusehälften 23a, 23b an der
Antriebsschnecke 21 anliegen.
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Alternative
Ausgestaltungen des Verstellgetriebes 2 sind in 5 und 6 dargestellt.
Bei der Ausführungsform
gemäß 5 umgreifen
die Lagerplatten 24a, 24b mit ihren Außenkanten
die Gehäusehälften 23a, 23b deckelartig.
Dieses ermöglicht, dass
zunächst
die Antriebsschnecke 21 zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b platziert
werden kann, um anschließend
die Spindelmutter 22 zwischen den Lagerplatten 24a, 24b anzuordnen
und die Lagerplatten 24a, 24b von außen in Längsrichtung
X auf die Gehäusehälften 23a, 23b aufzusetzen. Über die Befestigungsstellen 243,
die beispielsweise Schweißnähte oder
Klebestellen darstellen können, werden
die Lagerplatten 24a, 24b an den Gehäusehälften 23a, 23b befestigt.
Auch in diesem Fall werden die Gehäusehälften 23a, 23b und
die Lagerplatten 24a, 24b solange unter Vorspannung
gehalten, bis die Verbindung zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und
den Lagerplatten 24a, 24b hergestellt ist.
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Bei
der Ausführungsform
gemäß 6 werden
wiederum zunächst
die Gehäusehälften mit
der Spindelmutter 21 auf Passung gebracht und unter Vorspannung
mittels der Kraft F2 gehalten, um dann anschließend die Lagerplatten 24a, 24b in
Längsrichtung
X von außen
an die Gehäusehälften 23a, 23b anzusetzen
und in den Befestigungsstellen 243 mit den Gehäusehälften 23a, 23b zu
verbinden.
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Zur
Herstellung der Verbindung zwischen den Gehäusehälften 23a, 23b und
den Lagerplatten 24a, 24b können unterschiedliche Verfahren
eingesetzt werden. Neben den oben bereits erwähnten Verfahren des Kunststofflaserschweißens und
des Heißverprägens sind
weiterhin Ultraschallschweißen,
Vibrationsschweißen,
Verkleben und Schweißen
mit induktiver Erwärmung
denkbar.
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Die
in 2 bis 6 dargestellten Ausgestaltungen
ermöglichen
das spielfreie Anordnen der Antriebsschnecke 21 und der
Spindelmutter 22 in axiale Richtung, bei der Antriebsschnecke 21 entsprechend
der Querrichtung Y und bei der Spindelmutter 22 entsprechend
der Längsrichtung
X. Zusätzlich
ist es vorteilhaft, gleichzeitig den Achsabstand zwischen der Antriebsschnecke 21 und
der Spindelmutter 22 zu minimieren bzw. in definierter
Weise festzulegen. Dieses kann erfolgen, indem, wie in 7 dargestellt,
die Lagerplatten 24a, 24b und die Gehäusehälften 23a, 23b in
Vertikalrichtung Z gegeneinander vorgespannt werden. Hierzu werden,
wie in 7 dargestellt, die Gehäusehälften 23a, 23b mittels
einer Kraft F3 vertikal nach unten und gleichzeitig die Lagerplatten 24a, 24b durch
eine Kraft F4 vertikal nach oben gedrückt. Durch die Aufbringung
der Vertikalkräfte
F3, F4 werden die Antriebsschnecke 21, die zwischen den
Gehäusehälften 23a, 23b quer
angeordnet ist, und die Spindelmutter 22, die sich zwischen
den Lagerplatten 24a, 24b erstreckt, gegeneinander
gedrückt,
um so den Achsabstand in Vertikalrichtung Z zwischen der Antriebsschnecke 21 und der
Spindelmutter 22 zu minimieren oder auf gewünschte Weise
einzustellen.
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In
einer praktischen Umsetzung dieses Verfahrens können die Antriebsschnecke 21 und
die Spindelmutter 22 über
Zentrierspitzen oder Innenspannzangen aufgenommen und auf konstantem Achsabstand
gehalten werden. Die Lagerplatten 24a, 24b werden
dann nach oben und die Gehäusehälften 23a, 23b nach
unten gedrückt,
um nach Beendigung des Schweißvorgangs
den geringstmöglichen
Achsabstand zwischen der Antriebsschnecke 21 und der Spindelmutter 22 zu
erhalten und das Spiel zwischen Antriebsschnecke 21 und
Spindelmutter 22 auf diese Weise zu minimieren.
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Durch
eine Vorspannung in Vertikalrichtung wird verhindert, dass sich
der Achsabstand zwischen der Spindelmutter 22 und der Antriebsschnecke 21 in Vertikalrichtung
Z während
oder nach der Montage des Getriebegehäuses 23 ändert. Indem
das Getriebegehäuse 23 bzw.
dessen Gehäusehälften 23a, 23b und
Lagerplatten 24a, 24b durch die Kräfte F1, F2,
F3, F4 in sämtliche
Raumrichtung X, Y, Z gegeneinander auf Vorspannung gehalten werden,
kann das Spiel zwischen der Antriebsschnecke 21 und dem
Getriebegehäuse 23 bzw.
der Spindelmutter 22 und dem Getriebegehäuse 23 während der
Montage definiert eingestellt werden. Die Spielfreimachung bzw.
Spieleinstellung erfolgt hierbei während der Montage automatisch
durch die Vorspannung zwischen den Bauteilen 23a, 23b, 24a, 24b während des Fügens des
Getriebegehäuses 23.
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Die
Vorspannung mittels Anwendung von Kräften F1, F2, F3, F4 in die
unterschiedlichen Raumrichtungen erfolgt definiert. Zur Automatisierung
des Montageprozesses kann eine verwendete Schweißanlage hierbei mit geeigneten
Messgebern versehen sein, die beispielsweise mittels einer Kraft-Weg-Messung
anzeigen, dass die Lagerplatten 24a, 24b an der
Spindelmutter 22 bzw. die Gehäusehälften 23a, 23b an
der Antriebsschnecke 21 anliegen. Weiterhin können Messgeber
vorgesehen sein, die die Fertigstellung der Verbindung, beispielsweise die
Aushärtung
der Schweißnähte anzeigen,
um zu gewährleisten,
dass die Vorspannung solange aufrecht erhalten wird, bis die Verbindung
der Gehäusehälften 23a, 23b und
Lagerplatten 24a, 24b hergestellt und die Montage
des Getriebegehäuses 23 somit
abgeschlossen ist.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern
kann auch bei gänzlich
anders gearteten Ausgestaltungen Verwendung finden. Wesentlich ist hierbei,
dass eine Spielfreimachung der beweglich in einem Getriebegehäuse anzuordnenden
Komponenten durch eine geeignete Vorspannung während der Montage erfolgt,
wobei die Vorspannung solange gehalten werden muss, bis die Verbindung
zwischen den Bauteilen hergestellt und erhärtet ist.
-
- 1
- Spindel
- 2
- Verstellgetriebe
- 21
- Antriebsschnecke
- 210
- Antriebswelle
- 211
- Außengewinde
- 22
- Spindelmutter
- 220
- Außenverzahnung
- 221,
222
- Endabschnitt
- 223
- Nut
- 224,
225
- Lagerbund
- 226
- Bohrung
- 23
- Getriebegehäuse
- 23a,
23b
- Gehäusehälften
- 230
- Aufnahme
- 230a,
230b
- Öffnung
- 24a,
24b
- Lagerplatte
- 240a,
240b
- Lagerstelle
- 241
- Fortsatz
- 242
- Heißprägeverbindung
- 243
- Befestigungsstelle
- 3
- Erste
Führungsschiene
- 3a
- Erstes
Ende der ersten Führungsschiene
- 3b
- Zweites
Ende der ersten Führungsschiene
- 30a,
30b
- Schenkel
- 4
- Zweite
Führungsschiene
- 40a,
40b
- Schenkel
- 6
- Lager
- 7
- Verstelleinrichtung
- 8
- Heißprägestempel
- 9
- Lasereinrichtung
- F1,
F2, F3, F4
- Vorspannkraft
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- Z
- Vertikalrichtung