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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb, insbesondere einen Stellantrieb zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Sitzverstellsysteme für Kraftfahrzeuge.
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Aus der
WO 2003037674 A1 ist ein Spindel- oder Schneckenantrieb für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen bekannt. Dabei ist eine drehende Spindel vorgesehen. Die Montage der Spindel an einem Fahrzeugkomponente oder dergleichen erfolgt mittels Halterungen.
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Der aus der
WO 2003037674 A1 bekannte Spindel- oder Schneckenantrieb hat den Nachteil, dass bei einem entsprechend kräftig gewählten Motorantrieb erhebliche Axialkräfte beim Anschlagen auftreten können, die beispielsweise 5 kN überschreiten. Diese Kräfte können über die Lebensdauer zu einer Beschädigung von Elementen oder Komponenten des Verstellantriebs und der hierfür dienenden Teile führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Dauerhaltbarkeit verbessert ist. Speziell können in axialer Richtung wirkende Kräfte beim Anschlagen in den Endpositionen gedämpft werden, so dass eine verbesserte Dauerschlagfestigkeit erzielt ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Spindelantriebs möglich.
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Vorteilhaft ist, dass das Anschlagelement eine Anlagefläche aufweist, die eine axiale und/oder tangentiale Anlage der Dämpfungsbuchse an dem Anschlagelement ermöglicht. Dadurch kann eine Drehung der elastischen Dämpfungsbuchse um die Achse der Spindel verhindert werden, so dass eine zuverlässige Dämpfung beim Anlaufen des Getriebeelements an das mit der elastischen Dämpfungsbuchse versehene Anschlagelement gewährleistet ist.
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In vorteilhafter Weise ist das Innengewinde der Dämpfungsbuchse mit unterschiedlichem, insbesondere gleichmäßig variierendem, Flankenabstand ausgestaltet. Dadurch ist in Bezug auf das Gewinde der Spindel durch das Innengewinde der Dämpfungsbuchse eine Dämpfungslücke gebildet, die insbesondere eine gleichmäßig wachsende Größe haben kann. Beim Anlaufen des Getriebeelements an die Dämpfungsbuchse ist dadurch ein verbessertes Dämpfungsverhalten ermöglicht, da abschnittsweise ein gewisses Spiel zwischen dem Innengewinde der Dämpfungsbuchse und dem Gewinde der Spindel besteht, wodurch eine stärkere elastische Verformung des Materials der Dämpfungsbuchse ermöglicht und somit der für die Dämpfung zur Verfügung stehende Weg vergrößert ist.
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Ferner ist es vorteilhaft, dass der Flankenabstand des Innengewindes der Dämpfungsbuchse von dem Anschlagelement ausgehend zunimmt. Ferner ist es vorteilhaft, dass der Flankenabstand des Innengewindes der Dämpfungsbuchse von dem Anschlagelement ausgehend in einer axialen Richtung kontinuierlich und/oder progressiv zunimmt. Dadurch kann eine Dämpfungskraft erzeugt werden, die mit zunehmender Kompression der Dämpfungsbuchse, das heißt während des Anlaufens des Getriebeelements an das Anschlagelement, ansteigt. Somit wird eine vorteilhafte Dämpfung erzielt, bei der die Dauerschlagfestigkeit verbessert ist.
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Vorteilhaft ist es, dass die Dämpfungsbuchse in einer axialer Richtung zumindest abschnittsweise eine unterschiedliche Elastizität aufweist. Während bei der Ausgestaltung, bei der ein gewisses, variables Spiel zwischen dem Innengewinde der elastischen Dämpfungsbuchse und dem Gewinde der Spindel besteht, die Variation der Dämpfungskraft durch die zunehmende Abstützung der Dämpfungsbuchse an dem Spindelgewinde erzielt wird, wird bei der Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse mit unterschiedlicher Elastizität die Variation der Dämpfungskraft durch den Widerstand des Materials der Dämpfungsbuchse gegenüber Verformung begründet. Dies kann insbesondere durch eine Variation des Querschnitts der Dämpfungsbuchse in axialer Richtung, durch eine geeignete Anordnung von Entlastungsbohrungen, durch Entlastungsrillen oder durch Versteifungsrippen erfolgen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Spindelantrieb in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 den in 1 gezeigten Spindelantrieb in einer perspektivischen Ansicht;
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3 den in 1 gezeigten Spindelantrieb entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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4 eine Dämpfungsbuchse eines Spindelantriebs in einer axialen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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5 die in 4 gezeigte Dämpfungsbuchse eines Spindelantriebs entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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6 den in 5 mit VI bezeichneten Ausschnitt einer Dämpfungsbuchse eines Spindelantriebs entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Spindelantrieb 1 in einer auszugsweisen, axialen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Spindelantrieb 1 eignet sich insbesondere als Stellantrieb zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs. Der Spindelantrieb 1 weist eine Spindel 2 mit einem Gewinde 3 (Spindelgewinde) auf. Die Spindel 2 ist mit einem Anschlagelement 4 verbunden. Das Anschlagelement 4 weist eine Anlagefläche 5 auf. Eine Achse 6 der Spindel 2 ist senkrecht zu der Anlagefläche 5 orientiert.
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Der Spindelantrieb 1 weist außerdem ein auszugsweise dargestelltes Getriebeelement 7 auf, das mehrere Komponenten umfasst und an einer Fahrzeugkomponente befestigt ist. Das Getriebeelement 7 ist entlang der Achse 6 auf der Spindel 2 geführt. Eine Komponente des Getriebeelements 7 kann beispielsweise eine Spindelmutter sein, die auf der Spindel 2 angeordnet ist.
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Der Spindelantrieb 1 weist eine im Bereich des Anschlagelements 4 auf der Spindel 2 angeordnete Dämpfungsbuchse 8 auf, die aus einem elastischen Werkstoff gebildet ist. Eine Stirnfläche 9 der Dämpfungsbuchse 8 liegt dabei an der Anlagefläche 5 des Anschlagelements 4 an. Ferner weist die Dämpfungsbuchse 8 eine weitere Stirnfläche 10 auf, die von der Stirnfläche 9 abgewandt ist. In der 1 ist eine Situation dargestellt, in der das Getriebeelement 7 gerade in Kontakt mit der Dämpfungsbuchse 8 gelangt. Dabei stößt das Getriebeelement 7 mit einer Stirnseite 11 an der Stirnfläche 10 der Dämpfungsbuchse 8 an. Bei diesem Anstoßen wird eine axiale Kraft Fa auf die Dämpfungsbuchse 8 ausgeübt.
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Die Dämpfungsbuchse 8 weist ein Innengewinde 15 auf, das mit einem Abschnitt des Gewindes 3 der Spindel 2 in Eingriff steht. Durch die Anlage der Dämpfungsbuchse 8 mit ihrer Stirnfläche 9 an der Anlagefläche 5 ist eine axiale Anlage der Dämpfungsbuchse 8 an dem Anschlagelement 4 gebildet, so dass eine Verstellung, insbesondere Verdrehung, der Dämpfungsbuchse 8 relativ zu der Achse 6 weitgehend verhindert ist.
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Durch die Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 aus einem elastischen Material ist allerdings ein gewisses elastisches Nachgeben der Dämpfungsbuchse 8 in Bezug auf die axiale Kraft Fa, die von dem Getriebeelement 7 auf die Dämpfungsbuchse 8 ausgeübt wird, möglich. Dadurch wird das Anschlagen des Getriebeelements 7 an dem mit der Dämpfungsbuchse 8 versehenen Anschlagelement 4 gedämpft. Somit wird die axiale Kraft Fa zeitverzögert aufgebaut. Dadurch ist eine hohe Dauerschlagfestigkeit des Spindelantriebs 1 in Bezug auf die Wegbegrenzung für das Getriebeelement 7 gewährleistet.
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Eine Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel zylindermantelförmig ausgestaltet, so dass die Dämpfungsbuchse 8 in axialer Richtung, das heißt entlang der Achse 6, einen konstanten Durchmesser 17 aufweist. Ferner weist die Dämpfungsbuchse 8 eine gewisse Länge 18 auf. Durch die Wahl der Länge 18 der Dämpfungsbuchse 8 und der dadurch im Eingriff mit der Dämpfungsbuchse 8 stehenden Anzahl an Gewindegängen des Gewindes 3 der Spindel 2 sowie durch die Wahl des Durchmessers 17 und die Wahl des elastisches Materials für die Dämpfungsbuchse 8 kann die Charakteristik der Dämpfung und die Widerstandsfähigkeit gezielt vorgegeben werden. Dadurch ist eine hohe Dauerschlagfestigkeit möglich. Da über die Gewindegänge des Gewindes 3 der Spindel 2 ein wesentlicher Teil der axialen Kraft Fa aufgenommen wird, kann die Anlagefläche 5 des Anschlagelements 4 relativ klein ausgestaltet sein. Ferner kann dadurch auch der Durchmesser 17 der Dämpfungsbuchse 8 relativ klein sein. Da die Dämpfungsbuchse 8 sowohl radial als auch axial von den Gewindegängen des Gewindes 3 der Spindel 2 gehalten ist, werden Geräusche auf Grund von Vibrationen oder ein Rattern verhindert.
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2 zeigt den in 1 gezeigten Spindelantrieb 1 in einer auszugsweisen, perspektivischen Darstellung. Dabei ist eine Möglichkeit gezeigt, wie die Anlagefläche 5 ausgestaltet sein kann. Hierbei ist das Anschlagelement 4 als relativ flaches Endstück mit einer Bohrung 19 ausgestaltet, die zum Befestigen des Anschlagelements 4 an einem Fahrzeugzitz oder dergleichen dient. Die Anlagefläche 5 ist dabei relativ schmal und unterstützt die Dämpfungsbuchse 8 nur teilweise. Diese teilweise Unterstützung kann im jeweiligen Anwendungsfall allerdings ausreichen, um eine Verstellung der Dämpfungsbuchse 8 zu verhindern. Die Dämpfung durch die Dämpfungsbuchse 8 ist dennoch ausreichend, da die Kraft Fa beim Anprallen des Getriebeelements 7 an der mit der Dämpfungsbuchse 8 versehenen Anlagefläche 4 im Wesentlichen von den Gewindegängen des Gewindes 3 aufgenommen wird, die mit dem Innengewinde 15 der Dämpfungsbuchse 8 im Eingriff stehen.
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3 zeigt den in 1 dargestellten Spindelantrieb 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in der 3 dargestellte Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 stellt eine Möglichkeit dar, um die Dämpfungseigenschaften zu beeinflussen. Dabei variiert ein Flankenabstand 25 des Innengewindes 15 der Dämpfungsbuchse 8, so dass in einer axialen Richtung 26 zunehmende Dämpfungslücken 27, 27', 27'' gebildet sind. Die Dämpfungslücken 27, 27', 27'' sind dabei in einem Ausgangszustand, in dem die Dämpfungsbuchse 8 unbelastet ist, vorgesehen. Beim Einwirken einer Kraft Fa in axialer Richtung entgegen der axialen Richtung 26 wird die Dämpfungsbuchse 8 zunächst entlang der Achse 6 über ihre Länge 18 axial verkürzt. Dann schließt sich als erstes die Dämpfungslücke 27, wodurch ein größerer Teil der Kraft Fa über das Gewinde 3 der Spindel 2 aufgenommen ist. Dann schließt sich die nächste Dämpfungslücke 27', so dass der von dem Gewinde 3 der Spindel 2 aufgenommene Teil der Kraft Fa weiter ansteigt und die Steifigkeit der Dämpfung zunimmt. Anschließend schließt sich auch die Dämpfungslücke 27'', wodurch die Dämpfungskraft weiter ansteigt. Durch die Ausgestaltung des Innengewindes 15, insbesondere durch die Variation des Flankenabstands 25, kann somit der Anstieg der Dämpfungskraft in Bezug auf die Verkürzung der Länge 18 der Dämpfungsbuchse 8 gezielt beeinflusst werden. Speziell kann ein progressiver Anstieg der Dämpfungskraft erreicht werden, da mit zunehmender Verkürzung der Dämpfungsbuchse 8 der Anteil des Gewindes 3 der Spindel 2 ansteigt, an dem das Innengewinde 15 der Dämpfungsbuchse 8 anliegt.
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4 zeigt eine elastische Dämpfungsbuchse 8 eines Spindelantriebs 1 in einer axialen Schnittdarstellung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der variierende Flankenabstand 25 des Innengewindes 15 in der axialen Richtung 26 kontinuierlich ansteigend ausgestaltet. Ferner ist eine Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 konisch ausgestaltet, so dass eine Querschnittsfläche 28 des elastischen Werkstoffs der Dämpfungsbuchse 8 in der axialen Richtung 26 zunimmt. Damit nimmt in der axialen Richtung 26 auch die in axialer Richtung 26 betrachtete elastische Verformbarkeit ab. Dadurch kann die Progression des Anstiegs der Dämpfungskraft verstärkt werden. Durch die Wahl der Ausgestaltung der Außenfläche 16 ist somit eine gezielte Beeinflussung der Dämpfungscharakteristik möglich. Außerdem kann die Stirnfläche 10 vergrößert werden, um eine größere Anlagefläche für das Getriebeelement 7 zu bilden.
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5 zeigt den in 4 gezeigten Schnitt durch eine Dämpfungsbuchse 8 eines Spindelantriebs 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an der Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 umfänglich umlaufende Entlastungsrillen 30, 30', 30'', 30''' vorgesehen, die zur Beeinflussung der Dämpfungscharakteristik der Dämpfungsbuchse 8 dienen. Die Entlastungsrillen 30 können dabei auch auf andere Weise, insbesondere spiralförmig, vorgesehen sein.
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6 zeigt den in 5 mit VI bezeichneten Ausschnitt einer Dämpfungsbuchse 8 eines Spindelantriebs 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel sind an der konisch ausgestalteten Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 Entlastungsbohrungen 31, 31' vorgesehen, die die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 lokal verbessern. Ferner sind an der Außenfläche 17 Versteifungsrippen 32, 32' vorgesehen, die die Dämpfungsbuchse 8 lokal versteifen. Dadurch kann die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 in der axialen Richtung 26 gezielt beeinflusst werden.
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Bei der Ausgestaltung der Dämpfungsbuchse 8 ist es von Vorteil, wenn die Elastizität der Dämpfungsbuchse 8 von dem Anschlagelement 4 ausgehend in der axialen Richtung 26 zunimmt. Dadurch kann zusammen mit dem in axialer Richtung 26 zunehmenden Flankenabstand 25 eine ausgeprägt progressive Zunahme der Dämpfung erzielt werden.
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Es ist anzumerken, dass die Versteifungsrippen 32 auch in axialer Richtung oder auf andere Weise, insbesondere spiralförmig, an der Außenfläche 16 der Dämpfungsbuchse 8 angeordnet sein können.