DE19631228C2 - Federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer Kraftfahrzeugsitzverstelleinrichtung - Google Patents
Federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer KraftfahrzeugsitzverstelleinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer
Kraftfahrzeugsitzverstelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäß ausgebildetes Axiallager für ein Schneckengetriebe ist aus
DE 38 15 356 A1 bekannt. Es besteht aus einem Getriebegehäuse und einer darin
gelagerten Schnecke sowie einem Einsatzteil, das zwischen einem Wellenende und dem
Getriebegehäuse angeordet ist, während sich das andere Wellenende direkt am
Getriebegehäuse abstützt. Das Einsatzteil ist keilförmig ausgebildet und in Keilrichtung
federbelastet, so daß ein eventuell auftretendes Spiel unmittelbar ausgeglichen werden
kann. Aufgebaut ist das
Einsatzteil aus einem Federblech mit zueinander winklig stehenden Schenkeln, von denen
der eine die in Achsrichtung auftretenden Kräfte gegen die Gehäusewandung abstützt und
der andere Schenkel gewölbt ausgebildet ist und federnd am Gehäusedeckel anliegt. Am
zuerst genannten Schenkel ist eine Gummischicht aufvulkanisiert, die ein Hartmetallplätt
chen trägt. Dieses steht mit dem konvex ausgebildeten Wellenende in Kontakt.
Die voranbeschriebene Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß beim Auffahren der Ver
stellvorrichtung auf einen Anschlag die auf das Einsatzteil wirkenden axialen Kräfte der
Schneckenwelle die Gummischicht sehr stark zusammenpressen. Dabei entsteht zwischen
dem gegenüberliegenden Wellenende und der zugeordneten Gehäusewand ein Spalt
(Spiel), der beim Lösen der axialen Kraft schlagartig wieder geschlossen wird. Die hierbei
entstehenden Geräusche werden vom Benutzer der Verstellvorrichtung als unangenehm
empfunden. Die hohe Flächenpressung zwischen dem konvex ausgebildeten Wellenende
und dem Hartmetallplättchen wird im Laufe der Zeit zu einer zum Wellenende paßgenauen
Eindellung. Dieser formschlüssige Eingriff verhindert oft die gewünschte Verschiebung des
keilförmigen Einsatzes zum Zweckes des Spielausgleichs.
Andererseits kann bei hohen Belastungen und der damit verbundenen starken Deformation
der Gummischicht das Einsatzteil sehr bald seinen Anschlag erreichen, der eine weitere
Verstellbewegung ausschließt. Die eintretende Ermüdung der Gummischicht führt zu einem
immer größer werdenden Spiel.
Allgemein bekannt ist auch der Einsatz einer vorgespannten Feder, zum Beispiel einer
Blattfeder, zwischen dem Wellenende und der Gehäusewandung. Bei der Dimensionierung
der Feder stehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten zur Verfügung: Zum einen kann die Fe
der so ausgelegt sein, daß sie nur die während des normalen Verstellbetriebes auftretenden
axialen Verstellkräfte abstützt. Dadurch können der Verschleiß und die Reibung zwischen
Feder und Wellenende vergleichsweise niedrig gehalten werden. Jedoch beim Auftreten von
Belastungsspitzen, zum Beispiel beim Anfahren der Verstellvorrichtung, wird die Feder
überdrückt und gegen einen gehäuseseitigen starren Anschlag beziehungsweise gegen die
Gehäusewandung geschlagen. Die dabei entstehenden Geräusche gelten im allgemeinen
aber als nicht akzeptabel. Zum anderen besteht die Möglichkeit, die Feder so stark auszule
gen, daß sie auch zur Abfederung großer Belastungsspitzen in der Lage ist. Hierdurch wer
den zwar die unangenehmen Geräusche vermieden, jedoch zu Lasten einer stark erhöhten
Reibung, die einen Verlust an Drehmoment und eine erhöhte Reibung mit sich bringt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein federnd ausgebildetes Axiallager für
eine Getriebewelle einer Kraftfahrzeugverstelleinrichtung der eingangs genannten Art zu
entwickeln, die bei einem einfachen und kostengünstigen Aufbau einen geräuscharmen Lauf
auch bei schlagartigem Auftreten von Belastungsspitzen gewährleistet, ohne im
Normalbetrieb durch große Federkräfte Drehmomentenverlust und hohen Verschleiß zu
verursachen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben Vorzugsvarianten der Erfindung an.
Der bereits vorgespannten Biegefeder ist wenigstens ein gehäuseseitiger, an einem zur
Achse der Getriebewelle radialen Hebelarm angebrachter Anschlag zugeordnet. Die
Getriebewelle drückt die vorgespannte Biegefeder erst dann gegen den Anschlag, wenn die
aus den üblichen Verstellbelastungen resultierende, auf die Getriebewelle wirkende axiale
Kraft einen festgelegten Wert überschreitet. Eine solche Überschreitung kann beim Anfahren
einer elektromotorisch getriebenen Kraftfahrzeugsitzverstelleinrichtung oder beim Erreichen
eines Anschlags auftreten, insbesondere wenn das Blockmoment des Motors zur Wirkung
kommt. Der wirksame federnde Hebelarm der Biegefeder verkürzt sich durch den Eingriff
des freien Federendes mit dem Anschlag. Dabei steigt die Federkennlinie sprunghaft an und
die Feder kann nun auch sehr viel größere Kräfte abfedern. Da der Eingriff zwischen der
Biegefeder und dem Anschlag federnd ausgebildet ist, treten keine störenden Geräusche
auf. Nach dem Rückgang der Belastung der Verstelleinrichtung auf übliche Betriebswerte
hebt die vorgespannte Biegefeder die Getriebewelle wieder von dem gehäuseseitigen
Anschlag ab.
Als Biegefeder wird vorzugsweise eine Blattfeder aus abriebfestem Material verwendet, die
mittels Steckverbindungen in einfacher Weise im Gehäuse der Verstelleinrichtung
eingespannt wird. Dem freien Ende der Biegefeder ist einerseits die Getriebewelle und
andererseits wenigstens ein gehäuseseitiger Anschlag zugeordnet. Der erfindungsgemäße
Anschlag kann in sehr einfacher Weise als doppelseitiger Anschlag ausgebildet werden,
indem die Wandung des Getriebegehäuses im Bereich des Wellenendes zurückgesetzt wird
und die Ränder zur Auflage der Feder dienen. Um so enger der Abstand der Ränder
(Anschläge) gewählt wird, um so biegesteifer wirkt die Feder im Vergleich zum regulären
Betriebsverhalten, bei dem die vorgespannte Feder noch nicht mit den Rändern
(Anschlägen) im Eingriff steht.
Ein Sonderfall der voranbeschriebenen Variante mit zwei angeordneten Anschlägen sieht
vor, daß sich die Anschläge von ihrer Basis unterschiedlich stark entgegen der
Belastungsrichtung der Getriebewelle erheben, so daß sie nacheinander mit der Biegefeder
in Kontakt treten. Dadurch wird die Biegesteifigkeit in mehreren Stufen erhöht; zunächst
wenn die Biegefeder mit dem ersten Anschlag in Eingriff tritt und ein weiteres Mal beim
Auftreffen auf den zweiten Anschlag. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn die
Abstände der beiden Anschläge zur Achse der Getriebewelle unterschiedlich groß gewählt
werden, insbesondere wenn der Abstand des zweiten Anschlag zur Wellenachse deutlich
geringer ist als der Abstand zwischen der Wellenachse und dem ersten Anschlag.
Eine weitere Ausführungsform sieht die Verwendung nur eines gehäuseseitigen Anschlags
vor, der der Wellenachse in einem bestimmten Abstand diesseits oder jenseits der
Befestigungsstelle der Biegefeder zugeordnet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen sowie der dargestellten
Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a schematische Darstellung einer federnd gelagerten Schneckenwelle mit
symmetrisch angeordneten Anschlägen unter Einwirkung üblicher Verstellkräfte;
Fig. 1b wie Fig. 1a, jedoch unter Einwirkung erhöhter axialer Kräfte;
Fig. 2a schematische Darstellung einer federnd gelagerten Schneckenwelle mit
asymmetrisch angeordneten Anschlägen unter Einwirkung üblicher Verstellkräfte;
Fig. 2b wie Fig. 2a, jedoch unter Einwirkung erhöhter axialer Kräfte;
Fig. 3 schematische Darstellung einer federnd gelagerten Schneckenwelle mit einem
Anschlag auf der der Befestigungsstelle zugewandten Seite unter Einwirkung
üblicher Verstellkräfte;
Fig. 4 schematische Darstellung einer federnd gelagerten Schneckenwelle mit einem
Anschlag auf der der Befestigungsstelle abgewandten Seite unter Einwirkung
üblicher Verstellkräfte;
Fig. 5 Verstellgetriebe mit in das Gehäuse eingeclipster Blattfeder.
Die Fig. 1a und 1b zeigen schematisch zwei Belastungszustände eines federnd
ausgebildeten Axiallagers, wobei zur Verdeutlichung des Erfindungsprinzips die axiale
Beweglichkeit der Getriebewelle 1 übertrieben dargestellt ist. Gemäß Fig. 1 wird die
Getriebewelle 1 von einer Biegefeder im folgenden als Blattfeder 3 bezeichnet, entlang der
Belastungsrichtung 100 gegen eine (nicht dargestellte) Abstützung eines Axiallagers
gedrückt, die starr oder entsprechend dem Prinzip der Erfindung ausgebildet ist. Die
Dimensionierung der vorgespannten von der Gehäusewandung getragenen Blattfeder 3
gewährleistet die Aufnahme axialer Kräfte in Richtung der Belastungsrichtung 100, wie sie
bei der Übertragung übliche Verstellkräfte auftreten. Verursacht werden die axialen Kräfte
bei Verwendung von Getriebeelementen mit Schrägverzahnung, zum Beispiel einer
Schnecke 2.
Beiderseits der Achse 10, der Getriebewelle 1, im folgenden auch als Wellenachse oder kurz
als Achse bezeichnet, sind unterhalb der Blattfeder 3 im gleichen Abstand 8 zwei Anschläge
5, 6 angeordnet, gegen die die Biegefeder 3 bei Überschreitung einer gewissen Axialkraft
vom freien Ende der Wellenachse 10 gedrückt wird (siehe Fig. 1b). Der Hebelarm 7
zwischen der Einspannstelle 4 und der Achse 10 der Getriebewelle 1 ist mindestens doppelt
so groß wie der Hebelarm 8; 9a; 9b zwischen dem Anschlag 5; 5a; 5b; 6; 6a; 6b und der
Achse 10 der Getriebewelle 1 (siehe hierzu auch die Fig. 2 bis 4). Während zunächst die
Federcharakteristik vom vergleichsweise langen Hebelarm 7 bestimmt wird, kommen nach
dem Eingriff der Anschläge 5, 6 die sehr viel kürzeren Hebelarme 8 zur Wirkung. Das heißt,
die Blattfeder 3 wirkt sehr viel härter und nimmt bei vergleichsweise geringer Deformation
relativ große Kräfte auf. Nachdem die Verstelleinrichtung wieder ihren normalen
Betriebsbereich mit üblichen axialen Kräften erreicht hat, hebt die Blattfeder 3 die Schnecke
2 von den Anschlägen 5, 6 ab, so daß der gemäß Fig. 1a beschriebene Zustand wieder
vorliegt.
Durch die Erfindung gelingt es, unter Verwendung nur einer Blattfeder 3 und wenigstens
eines Anschlags 5, 6, der mit der Blattfeder 3 nach geringfügiger Deformation in Eingriff tritt,
den unterschiedlichen Belastungszuständen von Verstellvorrichtungen angepaßte
Federcharakteristiken zur Verfügung zu stellen, die sowohl auf den Wirkungsgrad der
Kraftübertragung als auch hinsichtlich der Vermeidung unerwünschter Geräusche vorteilhaft
wirken. Und dies gelingt, obwohl der zulässige Verschiebeweg der Wellenachse 1
beziehungsweise der zulässige Deformationsweg der Blattfeder 3 im Bereich von
Zehntelmillimetern liegt.
Die in den Fig. 2a und 2b dargestellte Variante unterscheidet sich von der voran
beschriebenen dadurch, daß die Anschläge 5a, 6a bezüglich der Wellenachse 10
unterschiedliche Abstände 9a beziehungsweise 9b aufweisen. Außerdem liegt der Anschlag
5a vor dem Anschlag 6a, so daß bei zunehmender Durchbiegung der Blattfeder 3 zunächst
der Anschlag 5a zur Anlage kommt und dabei eine wesentliche Erhöhung der
Federsteifigkeit verursacht. Bei fortschreitender Deformation kommt es auch zum Eingriff des
zweiten Anschlags 6a und zu einer weiteren Erhöhung der Federsteifigkeit. Durch Variation
der Abstände 9a, 9b und der axialen Höhendifferenz der Anschläge 5a, 6a kann auf die
Charakteristik des Verlaufs der Federsteifigkeit im hohen Maße Einfluß genommen werden.
Die Erfindung ermöglicht, die Federsteifigkeit ohne weiteres um den Faktor 10 und mehr zu
erhöhen. Für Anwendungsfälle, die solche Anforderungen nicht stellen, kann es auch
ausreichend sein, mit nur einem Anschlag 5b, 6b zu arbeiten. Entsprechende Beispiele
zeigen die Fig. 3 und 4, wobei der eine Anschlag 5b zwischen der Wellenachse 10 und
der Befestigungsstelle der Blattfeder 3 im Gehäuse 4 angeordnet beziehungsweise der
andere Anschlag 6b auf der der Einspannstelle der Blattfeder 3 gegenüberliegenden Seite
vorgesehen ist.
Fig. 5 zeigt ein Getriebegehäuse 40 eines Antriebs für eine
Kraftfahrzeugsitzverstelleinrichtung. In der Drehachse 21 lagert ein Schneckenrad 20,
dessen Verzahnung mit der Schnecke 2 kämmt. Die Schnecke 2 ist über die Getriebewelle 1
mit einem (nicht dargestellten) Motor verbunden; ihr freies Ende ist im Radiallager 41
gehalten. Das freie Ende der Getriebewelle 1, das die geringeren axialen Kräfte übertragen
muß, stützt sich an einer Blattfeder 3 ab, die im Gehäuse an den Stellen 4, 4' über clipsbare
Verbindungen befestigt ist. Die Wandung 42 des Getriebegehäuses 40 ist unterhalb der
Getriebewelle 1 etwas zurückgesetzt und gibt für die auf den Rändern/Anschlägen 5, 6
aufliegende Blattfeder 3 einen begrenzten Federweg frei.
1
Getriebewelle
10
Achse der Getriebewelle/Wellenachse/Achse
100
Belastungsrichtung
2
Getriebeelement/Schnecke
20
Schneckenrad
21
Drehachse
3
Biegefeder, Blattfeder
4
Einspannstelle der Feder im Gehäuse
4
'Einspannstelle der Feder im Gehäuse
40
Gehäuse
41
Radiallager
42
Wandung
5
Anschlag
5
aAnschlag
5
bAnschlag
6
Anschlag
6
aAnschlag
6
bAnschlag
7
Hebelarm/Abstand
8
Hebelarm/Abstand
9
aHebelarm/Abstand
9
bHebelarm/Abstand
Claims (9)
1. Federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer
Kraftfahrzeugsitzverstelleinrichtung, mit einem verzahnten ersten Getriebeelement, in
das ein zweites Getriebeelement eingreift, das im Betrieb eine axiale Kraft auf das erste
Getriebeelement ausübt, wobei wenigsten ein Ende der Getriebewelle von einer
vorgespannten, an mindestens einer Befestigungsstelle am Getriebegehäuse befestigten
Biegefeder abgestützt ist, und daß der Biegefeder mindestens ein gehäuseseitiger
Anschlag zugeordnet ist, mit dem die Biegefeder bei Überschreitung einer axialen
Grenzbelastung in Eingriff tritt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag (5, 5a, 5b, 6, 6a, 6b) einen radialen Hebelarm (8, 9a, 9b) zur Achse (10)
der Getriebewelle (1) aufweist, wobei dieser Hebefarm (8, 9a, 9b) kleiner ist als der
Hebelarm (7) zwischen der Befestigungsstelle (4, 4') für die Biegefeder (3) am
Getriebegehäuse und der Achse (10) der Getriebewelle (1), und daß sich der Anschlag
(5, 5a, 5b, 6, 6a, 6b) entgegen der axialen Belastungsrichtung (100) der Getriebewelle
(1) derart erhebt, daß ein festgelegter Federweg auch noch bei Eingriff von Anschlag (5,
5a, 5b, 6, 6a, 6b) und Biegefeder (3) zur Verfügung steht.
2. Axiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungstelle (4)
eine Einspannstelle ist, in die die Biegefeder (3) einseitig eingespannt ist, wobei die
Biegefeder als Blattfeder (3) ausgebildet ist und der Hebelarm (7) zwischen der
Einspannstelle (4) und der Achse (10) der Getriebewelle (1) mindestens doppelt so groß
ist wie der Hebelarm (8, 9a, 9b) zwischen dem Anschlag (5, 5a, 5b, 6, 6a, 6b) und der
Achse (10) der Getriebewelle (1).
3. Axiallager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (6b) dem
Bereich des freien Endes der Blattfeder (3) zugeordnet ist, der - bezüglich der Achse
(10) der Getriebewelle (1) - auf der der Einspannstelle (4) der Blattfeder (3)
abgewandten Seite liegt.
4. Axiallager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseseitige An
schlag (5b) dem Bereich des freien Endes der Blattfeder (3) zugeordnet ist, der - bezüg
lich der Achse (10) der Getriebewelle (1) - auf der der Einspannstelle (4) der Biegefeder
(3) zugewandten Seite liegt.
5. Axiallager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gehäuseseitige An
schläge (5, 5a, 6, 6a) für das freie Ende der Blattfeder (3) vorgesehen sind, die beider
seits der Achse (10) der Getriebewelle (1) angeordnet sind.
6. Axiallager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (8) der bei
den Anschläge (5, 6) von der Achse (10) der Getriebewelle (1) gleich groß ist.
7. Axiallager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (9a, 9b) der
beiden Anschläge (6a, 6b) von der Achse (10) der Getriebewelle (1) unterschiedlich groß
ist und daß sich die Anschläge (6a, 6b) unterschiedlich hoch entgegen der axialen Be
lastungsrichtung (100) erheben.
8. Verwendung eines Axiallagers nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für ein Schneckenge
triebe, wobei die Schnecke (2) mit der federnd gelagerten Getriebewelle (1) drehfest
verbunden ist.
9. Verwendung eines Axiallagers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 an nur einem Ende
der Getriebewelle (1) und einem starren Anschlag für das andere Ende der Getriebewel
le (1), wobei die Blattfeder (3) dem Ende zugeordnet ist, das die geringeren axialen
Kräfte übertragen muß.
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DE19631228A1 DE19631228A1 (de) | 1998-02-05 |
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Families Citing this family (2)
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JP4079512B2 (ja) | 1998-05-25 | 2008-04-23 | デルタ工業株式会社 | 車両用シートの減速装置 |
DE102020103506B4 (de) * | 2019-02-14 | 2022-11-03 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Schneckengetriebe, Aktuator und Verfahren zum Verstellen einer Federsteifigkeit |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1625013A1 (de) * | 1967-05-05 | 1970-06-11 | Bosch Gmbh Robert | Antriebsvorrichtung,insbesondere fuer Scheibenwischer |
DE3815356A1 (de) * | 1988-05-05 | 1989-11-16 | Brose Fahrzeugteile | Schneckenradgetriebe fuer einen verstellantrieb in einem kraftfahrzeug, insbesondere einer sitzverstellung |
DE4314975C1 (de) * | 1993-05-06 | 1995-03-16 | Grammer Ag | Abgefedertes Sitzgestell, insbes. für einen Fahrzeugsitz |
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1996
- 1996-08-02 DE DE19631228A patent/DE19631228C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE19631228A1 (de) | 1998-02-05 |
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