DE102016213865A1

DE102016213865A1 - Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs und Komfortantrieb

Info

Publication number: DE102016213865A1
Application number: DE102016213865.0A
Authority: DE
Inventors: Christof Angerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-01
Also published as: CN109477561B; CN109477561A; WO2018019609A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (10) für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Antriebswelle (5) aufweisenden Elektromotor (1), mit einer an der Antriebswelle (5) angeordneten Verzahnung (6), die mit einem in einem Innengehäuse (22) angeordneten Übertragungselement (27) zusammenwirkt, wobei das Übertragungselement (27) mit einem eine Längsachse (36) aufweisenden Antriebselement (35) zusammenwirkt, wobei das Übertragungselement (27) dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung des Übertragungselements (27) in eine Linearbewegung des Antriebselements (35) zu übertragen, wobei das Innengehäuse (22) in einer Aufnahme (18) eines Außengehäuses (15) angeordnet, und wobei das Außengehäuse (15) eine Schnittstelle zur Verbindung der Antriebseinrichtung (10) mit einer Trägerstruktur (100) eines Kraftfahrzeugs ausbildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Komfortantrieb mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung.
Eine Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der nachveröffentlichten DE 10 2015 215 428 A1 der Anmelderin bekannt. Die bekannte Antriebseinrichtung zeichnet sich durch ein Innengehäuse aus, das der Aufnahme eines Übertragungsmechanismus dient. Der Übertragungsmechanismus umfasst ein Schneckenrad, dessen Verzahnung mit einer Antriebswelle eines Elektromotors zusammenwirkt. In einem Innengewinde in einer Längsbohrung des Schneckenrads ist eine Gewindespindel mit ihrem Außengewinde aufgenommen, so dass eine Drehbewegung des Schneckenrads in eine Linearbewegung der Gewindespindel übertragen wird. Die Gewindespindel ist wiederum zumindest mittelbar mit dem zu verstellenden Element, beispielsweise einem Sitz in einem Kraftfahrzeug, verbunden. Weiterhin ist das Innengehäuse in der Aufnahme eines Außengehäuses aufgenommen, das der Befestigung der Antriebseinrichtung an einer Trägerstruktur bzw. an der Karosserie des Kraftfahrzeugs dient. Durch unterschiedlich gestaltete Außengehäuse wird es ermöglicht, ein und denselben Übertragungsmechanismus mit stets demselben Innengehäuse durch unterschiedlich gestaltete Außengehäuse an kundenspezifische Anbauorte anzupassen. Die ineinander verschachtelte Bauweise von Schneckenrad, Innengehäuse und Außengehäuse erfordert zur Herstellung einer spielarmen Übertragung eine hochgenaue Fertigung der einzelnen Bauteile, was entsprechend hohe Anforderungen an die Einzelteilfertigung stellt.
Aus der DE 10 2007 027 410 A1 ist darüber hinaus eine Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt geworden, bei der das Schneckenrad in einem Innengehäuse durch eine Vielzahl von ringförmigen, aus Stahl und Kunststoff bestehenden Scheiben, die insgesamt ein Axiallager ausbilden, in axialer Richtung gelagert ist. Die Axiallagerung des Schneckenrads dient der Reibungsminimierung des Schneckenrads innerhalb des Innengehäuses. Das bekannte Axiallager ermöglicht es zwar, das Schneckenrad axial am Innengehäuse abzustützen, jedoch weist das Schneckenrad innerhalb des Innengehäuses ein Axialspiel auf. Über ein derartiges Axialspiel lassen sich zwar grundsätzlich vorhandene Bauteiltoleranzen ausgleichen, insbesondere bei einer Drehrichtungsumkehr des Antriebs kann es jedoch zu unerwünschten Geräuschen durch axiales Anschlagen des Schneckenrads an dem Innengehäuse kommen.
Offenbarung der Erfindung
Die Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Ausgleich von Bauteiltoleranzen zwischen Schneckenrad, Innengehäuse und Außengehäuse der Antriebseinrichtung bei gleichzeitig optimierten Betriebseigenschaften, insbesondere im Sinne einer Geräuscharmut erzielt wird.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, das Schneckenrad innerhalb des Innengehäuses mit Axialspiel anzuordnen (wobei sich das Axialspiel auf das Spiel in Richtung der Längsachse des Übertragungselements bzw. des Schneckenrads bezieht) und durch eine Kraft auf das Schneckenrad das Schneckenrad in Richtung seiner Längsachse so zu beaufschlagen, so dass das Schneckenrad stets an einer Fläche des Innengehäuses anliegt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Besonders einfach, preisgünstig und raumsparend lässt sich eine derartige Kraftbeaufschlagung des Übertragungselements bzw. Schneckenrads durch ein Federelement in Form eines Wellrings erzeugen. Die Anordnung des Federelements zwischen dem Schneckenrad und dem Innengehäuse erfolgt in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebs. Bei einem reversierbaren bzw. drehrichtungsumkehrbaren Antrieb ist es daher ggf. sinnvoll bzw. erforderlich, beidseitig des Schneckenrads jeweils ein Federelement vorzusehen.
In konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung, die es ermöglicht, bei der Montage des Schneckenrads und des Federelements in dem Innengehäuse die gewünschte Kraftbeaufschlagung zu erzeugen, wird vorgeschlagen, dass das Innengehäuse aus wenigstens zwei Gehäuseelementen besteht, die eine senkrecht zur Längsachse des Übertragungselements bzw. des Schneckenrads angeordnete Trennungsebene aufweisen, dass in wenigstens einem der Gehäuseelemente die Aufnahme für das Schneckenrad ausgebildet ist, und dass die Aufnahme für das Schneckenrad in Richtung der Längsachse des Übertragungselements bzw. des Schneckenrads eine Ausdehnung aufweist, die bei miteinander verbundenen Gehäuseelementen eine Vorspannung auf das Federelement erzeugt. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass das Innengehäuse im Bereich des Schneckenrads eine derartige Dimensionierung aufweist, dass ein Axialspalt vorhanden ist, dessen axiale Erstreckung geringer ist als die des Federelements im unbelasteten Zustand, so dass im Einbauzustand des Schneckenrads in dem Innengehäuse das Federelement innerhalb des angesprochenen Axialspalts unter elastischer Vorspannung angeordnet ist und das Schneckenrad in Richtung des Innengehäuses kraftbeaufschlagt.
Zur Vereinfachung der Montage der Gehäuseelemente kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Gehäuseelemente während eines Vormontageschritts durch eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Insbesondere sind bei einer derartigen Gehäusekonstruktion auch keine separaten Befestigungselemente wie Schrauben erforderlich.
Weiterhin ist es zur Minimierung der Reibung, insbesondere mit Blick auf die Kraftbeaufschlagung des Schneckenrads in dem Innengehäuse, vorgesehen, dass das Übertragungselement (Schneckenrad) in Richtung der Längsachse des Übertragungselements bzw. des Schneckenrads unter Zwischenlage wenigstens eines axialen Lagerelements in dem Innengehäuse gelagert ist.
Eine Optimierung der Lagerung bzw. Wirkungsgraderhöhung lässt sich bei einem reversierbaren Antrieb erzielen, wenn beidseitig des Übertragungselements jeweils ein axiales Lagerelement vorgesehen ist.
Eine konstruktiv besonders einfache und genaue radiale Lagerung des Schneckenrads wird erzielt, wenn das Schneckenrad beidseitig eines mit dem Abtriebselement zusammenwirkenden Verzahnungsbereichs jeweils einen hülsenförmigen Lagerfortsatz aufweist, der in jeweils einer Ausnehmung des Innengehäuses radial gelagert aufgenommen ist.
Zuletzt umfasst die Erfindung auch einen Komfortantrieb mit einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung. Der Komfortantrieb weist die im Rahmen der Beschreibung der Antriebseinrichtung erwähnten Vorteile auf. Ein derartiger Komfortantrieb kann insbesondere, und nicht einschränkend, in Form eines Sitzverstellungsantriebs oder eines Lenksäulenantriebs ausgebildet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 eine perspektivische Ansicht einer Antriebseinrichtung für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs,
2 einen Längsschnitt durch ein Gehäuse der Antriebseinrichtung gemäß 1 und
3 die Bestandteile der Antriebseinrichtung gemäß der 1 in einer Explosionsdarstellung.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist eine Antriebseinrichtung 10 für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Ein derartiger Komfortantrieb kann beispielsweise in Form eines Sitzverstellungsantriebs oder eines Lenksäulenverstellantriebs ausgebildet sein. Die Erfindung soll jedoch nicht auf derartige Anwendungsfälle der Antriebseinrichtung 10 beschränkt sein.
Die Antriebseinrichtung 10 umfasst einen Elektromotor 1 mit einem beispielhaft aus Metall bestehenden, im Tiefziehverfahren hergestellten Gehäuse in Form eines Poltopfgehäuses 2 sowie einem Anschlussflansch 3 mit einem Steckeranschlusskörper 4 zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors 1. Aus dem Poltopfgehäuse 2 bzw. dem Anschlussflansch 3 des Elektromotors 1 ragt dessen Antriebswelle 5 (2) heraus. Die Antriebswelle 5 weist an dem aus dem Poltopfgehäuse 2 bzw. dem Anschlussflansch 3 herausragenden Bereich eine Schneckenverzahnung 6 auf.
Das Poltopfgehäuse 2 des Elektromotors 1 bzw. dessen Anschlussflansch 3 ist mit einem Innengehäuse 22 der Antriebseinrichtung 10 verbunden. Hierzu ist der Anschlussflansch 3 des Elektromotors 1 an der Seite, an der die Antriebswelle 5 aus dem Anschlussflansch 3 herausragt, an einer Anschlussfläche 16 des Innengehäuses 22 mittels Schrauben 7 verbunden. Das Innengehäuse 22, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht und im Spritzgussverfahren hergestellt ist, ist mit einem ebenfalls vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden, und im Spritzgußverfahren hergestellten (Außen-)Gehäuse 15 verbunden, das einer kunden- und/oder anwendungsspezifischen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 10 sowie deren Befestigung an einer im Einzelnen nicht dargestellten Trägerstruktur 100 des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem Karosserieteil des Kraftfahrzeugs, dient. Weiterhin weist das Gehäuse 15 ebenfalls rein beispielhaft Durchgangsbohrungen 17 auf, über die das Gehäuse 15 mittels Schrauben (nicht dargestellt) an der Trägerstruktur 100 befestigbar ist.
Das Gehäuse 15 weist darüber hinaus beispielhaft eine Vielzahl von langlochartigen Aussparungen 20 auf, die einerseits der Gewichtsersparnis dienen, und andererseits trotz des relativ geringen Gewichts ein relativ steifes bzw. festes, insbesondere Crashanforderungen erfüllendes Gehäuse 15 ausbilden.
Das Innengehäuse 22 ist im Bereich einer Aufnahme 18, die im Innenraum des Gehäuses 15 ausgebildet ist, in dem Gehäuse 15 aufgenommen. Vorzugsweise besteht zwischen der Aufnahme 18 des Gehäuses 15 und einer Außenkontur 19 des Innengehäuses 22 zumindest bereichsweise eine Formschlussverbindung, die insbesondere in Form einer Bajonettverbindung ausgebildet sein kann. Weiterhin weist die Aufnahme 18, wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, zumindest bereichsweise eine runde Form auf, die mit der gegengleichen Außenkontur 19 des Innengehäuses 22 ein Schwenken des Innengehäuses 22 um eine Achse 26 des Gehäuses 15 um einen bestimmten Schwenkwinkel ermöglicht.
Das Innengehäuse 22 dient der Aufnahme bzw. Lagerung eines als Übertragungselements dienenden Schneckenrads 27, das Bestandteil eines Übertragungsmechanismus 30 ist. Hierbei kämmt die Schneckenverzahnung 6 der Antriebswelle 5 des Elektromotors 1, die in das Innengehäuse 22 hineinragt, mit der (Außen-)Verzahnung des Schneckenrads 27. Das Schneckenrad 27 weist eine Durchgangsbohrung auf, die in Form eines Innengewindes 31 ausgebildet ist. Das Innengewinde 31 des Schneckenrads 27 wirkt mit einem Außengewinde 32 einer Betätigungsstange 35 in Form einer Gewindespindel zusammen, derart, dass bei einer Drehung des Schneckenrads 27 um eine Längsachse 36 des Innengewindes 31, die mit der Längsachse der Betätigungsstange 35 zusammenfällt, eine Linearbewegung der Betätigungsstange 35 in Richtung des Doppelpfeils 38 erfolgt.
Die als Antriebselement dienende Betätigungsstange 35 weist an einem Endbereich einen Befestigungsabschnitt 39 mit einer Öffnung 40 auf, in deren Bereich ein zu verstellendes Element mit der Befestigungsstange 35 verbindbar ist.
Wie am besten aus einer Zusammenschau der 2 und 3 erkennbar ist, besteht das Innengehäuse 22 aus zwei Gehäuseelementen 41, 42, die mittels einer Rastverbindung 43 während eines Vormontageschritts miteinander verbindbar ist, wobei durch die beiden Gehäuseelemente 41, 42 eine weitere Aufnahme 25 für das Schneckenrad 27 bzw. den Übertragungsmechanismus 30 ausgebildet wird. Die beiden bei miteinander verbundenen Gehäuseelementen 41, 42 anliegenden Stirnflächen 44, 45 der beiden Gehäuseelemente 41, 42 bilden eine Trennebene 46 aus, die senkrecht zur Längsachse 36 der Betätigungsstange 35 bzw. des Schneckenrads 27 verläuft. Weiterhin weisen die beiden Gehäuseelemente 41, 42 jeweils eine Durchgangsöffnung 47, 48 auf, durch die die Betätigungsstange 35 hindurchragt, welche wiederum im Bereich von Durchgangsöffnungen 49, 50 das Gehäuse 15 durchquert.
Die beiden Durchgangsöffnungen 47, 48 der beiden Gehäuseelemente 41, 42 dienen gleichzeitig der radialen Lagerung des Schneckenrads 27. Hierzu weist das Schneckenrad 27 beidseitig seines Verzahnungsbereichs 51 jeweils einen koaxial zur Längsachse 36 verlaufenden, ringförmig ausgebildeten Lagerfortsatz 52, 53 auf, der in der jeweiligen Durchgangsöffnung 47, 48 radial aufgenommen und dort drehbar gelagert ist. Weiterhin ist anhand der 2 und 3 erkennbar, dass beidseitig des Verzahnungsbereichs 51 des Schneckenrads 27 an einem stufenförmigen, radial umlaufenden Absatz 54 des Schneckenrads 27 jeweils eine insbesondere identisch ausgebildete Anlaufscheibe 57, 58 axial anliegt. Über die eine Anlaufscheibe 57 ist das Schneckenrad 27 an einer inneren ersten Anschlagfläche 61 des Innengehäuses 22 axial gelagert.
Ein mit der Betätigungsstange 35 verbundener Axialanschlag 59 begrenzt die Axialbewegung der Betätigungstange 35 auf der dem Befestigungsabschnitt 39 gegenüberliegenden Seite der Betätigungsstange 35.
Auf der der Anlaufscheibe 57 gegenüberliegenden Seite des Verzahnungsbereichs 51 ist zwischen der Anlaufscheibe 58 und einer zweiten Anschlagfläche 62 im Bereich der Stirnfläche 44 des Innengehäuses 22 ein Federelement 65 in Form eines Wellrings 66 angeordnet. Der Wellring 66 stützt sich zwischen der zweiten Anschlagfläche 62 und der mit ihr in Anlagekontakt befindlichen Anlaufscheibe 58 ab und beaufschlagt die Spindelmutter 27 mit einer in Richtung der Anlaufscheinbe 57 gerichteten Kraft F, welche fluchtend zur Längsachse 36 verläuft. Durch die Kraft F wird das Schneckenrad 27 in axialer Richtung unter Zwischenlage der Anlaufscheibe 57 stets gegen die erste Anschlagfläche 61 des Innengehäuses 22 gedrückt bzw. kraftbeaufschlagt.
Zur Erzeugung der Kraft F bzw. einer entsprechenden Vorspannkraft durch den Wellring 66 ist zwischen der Anlaufscheibe 58 und der zweiten Anschlagfläche 62 in der weiteren Aufnahme 25 des Innengehäuses 22 ein Axialspalt 67 ausgebildet, dessen Breite b geringer ist als die entsprechende axiale Erstreckung des Wellrings 66 im entspannten, d.h. nicht im Innengehäuse 22 montierten, vorgespannten Zustand. Dies ermöglicht es, bei der Montage des Übertragungsmechanismus 30 das Schneckenrad 27 zunächst mit der Anlaufscheibe 57 in dem einen Gehäuseelement 41 des Innengehäuses 22 zu montieren. Anschließend erfolgt eine Montage der anderen Anlaufscheibe 58 und des Wellrings 66. Hierbei ragt der Wellring 66 zunächst noch über die eine Stirnfläche 45 des Gehäuseelements 41 hinaus. Beim Verbinden des (Außen-)Gehäuses 15 mit den beiden Gehäuseelementen 41, 42 wird der Wellring 66 zwischen den Gehäuseelementen 41, 42 axial verpresst, wodurch die Kraft F erzeugt wird. Weiterhin wird dabei eine Verspannung zwischen den Gehäuseelementen 41 und 42 sowie dem Gehäuse 15 erzielt.
Die soweit beschriebene Antriebseinrichtung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es insbesondere denkbar, nicht nur ein Federelement 65 bzw. ein Wellring 66 auf einer Seite des Schneckenrads 27 vorzusehen, sondern eine entsprechende Anordnung beidseitig des Verzahnungsbereichs 51 vorzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015215428 A1 [0002]
DE 102007027410 A1 [0003]

Claims

Antriebseinrichtung (10) für einen Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Antriebswelle (5) aufweisenden Elektromotor (1), mit einer an der Antriebswelle (5) angeordneten Verzahnung (6), die mit einem in einem Innengehäuse (22) angeordneten Übertragungselement (27) zusammenwirkt, wobei das Übertragungselement (27) mit einem eine Längsachse (36) aufweisenden Antriebselement (35) zusammenwirkt, wobei das Übertragungselement (27) dazu ausgebildet ist, eine Drehbewegung des Übertragungselements (27) in eine Linearbewegung des Antriebselements (35) zu übertragen, wobei das Innengehäuse (22) in einer Aufnahme (18) eines Außengehäuses (15) angeordnet, und wobei das Außengehäuse (15) eine Schnittstelle zur Verbindung der Antriebseinrichtung (10) mit einer Trägerstruktur (100) eines Kraftfahrzeugs ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) innerhalb des Innengehäuses (22) in Richtung einer Anschlagfläche (61) des Innengehäuses (22) kraftbeaufschlagt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Richtung der Kraftbeaufschlagung des Übertragungselements (27) in Richtung der Längsachse (36) des Antriebselements (35) verläuft.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung auf das Übertragungselement (27) durch ein Federelement (65) erfolgt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (65) als Wellring (66) ausgebildet ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengehäuse (22) aus wenigstens zwei Gehäuseelementen (41, 42) besteht, die eine senkrecht zur Längsachse (36) angeordnete Trennebene (46) aufweisen, dass in wenigstens einem der Gehäuseelemente (41, 42) eine weitere Aufnahme (25) für das Übertragungselement (27) ausgebildet ist, und dass die weitere Aufnahme (25) in Richtung der Längsachse (36) eine Ausdehnung aufweist, die bei miteinander verbundenen Gehäuseelementen (41, 42) durch das Außengehäuse (15) eine Vorspannung auf das Federelement (65) erzeugt.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Gehäuseelemente (41, 42) durch eine Rastverbindung (43) zur Vormontage miteinander verbunden sind.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) unter Zwischenlage wenigstens eines axialen Lagerelements (59) in dem Innengehäuse (22) gelagert ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Übertragungselements (27) jeweils ein axiales Lagerelement (59) vorgesehen ist.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (27) als Schneckenrad ausgebildet ist, und dass das Übertragungselement (27) beidseitig eines mit der Verzahnung (6) der Antriebswelle (5) zusammenwirkenden Verzahnungsbereichs (51) jeweils einen hülsenförmigen Lagerfortsatz (52, 53) aufweist, der in jeweils einer Ausnehmung (47, 48) des Innengehäuses (22) radial gelagert aufgenommen ist.
Komfortantrieb mit einer Antriebseinrichtung (10), insbesondere in Form eines Sitzverstellungsantriebs oder eines Lenksäulenverstellantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 9.