DE19631228A1

DE19631228A1 - Federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19631228A1
Application number: DE19631228A
Authority: DE
Inventors: Claus Dallwig
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2016-08-03
Also published as: DE19631228C2

Description

Die Erfindung betrifft ein federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus, der einen geräuscharmen Lauf auch bei schlagartigem Auftreten von Belastungsspitzen gewährleistet, ohne im Normalbetrieb durch große Federkräfte Drehmomentverluste und hohen Verschleiß zu verursachen.

Ein gattungsgemäß ausgebildetes Axiallager für ein Schneckengetriebe ist aus DE 3 81 556 A1 bekannt. Es besteht aus einem Getriebegehäuse und einer darin gelagerten Schnecke sowie einem Einsatzteil, das zwischen einem Wellenende und dem Getriebegehäuse angeordnet 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 Hartmetallplättchen trägt. Dieses steht mit dem konvex ausgebildeten Wellenende in Kontakt.

Die voranbeschriebene Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß beim Auffahren der Verstellvorrichtung 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 Feder 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 auszulegen, daß sie auch zur Abfederung großer Belastungsspitzen in der Lage ist. Hierdurch werden 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 Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs 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.

Demnach ist der vorgespannten Biegefeder wenigstens ein gehäuseseitiger Anschlag in einem radialen Abstand zur Getriebewellenachse zugeordnet, wobei die Getriebewelle die vorgespannte Biegefeder erst dann gegen den Anschlag drückt, 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 Verstelleinrichtung 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 wenigstens einen 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 paarig 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 3 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 Biegefeder 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 Wellenachse 10 sind unterhalb der Biegefeder 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 1 gedrückt wird (siehe Fig. 1b). 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 Feder 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 Biegefeder 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 Biegefeder 3 und wenigstens eines Anschlags 5, 6, der mit der Biegefeder 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 Biegefeder 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 1 unterschiedliche Abstände 9a beziehungsweise 9b aufweisen. Außerdem liegt der Anschlag 5a vor dem Anschlag 6a, so daß bei zunehmender Durchbiegung der Feder 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 Feder 3 im Gehäuse 4 angeordnet beziehungsweise der andere Anschlag 6b auf der der Einspannstelle der Feder 3 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist.

Fig. 5 zeigt ein Getriebegehäuse 40 eines Antriebs für eine Sitzverstelleinrichtung. 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 stützt sich an einer Blattfeder 3 ab, die im Gehäuse an den Stellen 4, 41 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 Feder 3 einen begrenzten Federweg frei.

Bezugszeichenliste

1 Getriebewelle
10 Wellenachse
100 Belastungsrichtung
2 Getriebeelement/Schnecke
20 Schneckenrad
21 Drehachse
3 Federelement
4 Einspannstelle der Feder im Gehäuse
4′ Einspannstelle der Feder im Gehäuse
40 Gehäuse
41 Radiallager
42 Wandung
5 Anschlag
5a Anschlag
5b Anschlag
6 Anschlag
6a Anschlag
6b Anschlag
7 Abstand/Hebelarm
8 Abstand/Hebelarm
9a Abstand/Hebelarm
9b Abstand/Hebelarm.

Claims

1. Federnd ausgebildetes Axiallager für eine Getriebewelle einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs 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, am Getriebegehäuse befestigten Biegefeder abgestützt ist, und daß der Biegefeder ein gehäuseseitiger Anschlag zugeordnet ist, mit dem die Biegefeder bei Überschreitung einer axialen Grenzbelastung in Eingriff tritt, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine gehäuseseitige Anschlag (5, 5a, 5b, 6, 6a, 6b) einen radialen Abstand (8, 9a, 9b) zur Achse (10) der Getriebewelle (1) aufweist, wobei dieser Abstand (8, 9a, 9b) kleiner ist als der Abstand (7) zwischen der Befestigungsstelle (4, 4′) und der Achse (10) der Getriebewelle (1), und daß sich der wenigstens eine 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 als Biegefeder (3) eine einseitig im Getriebegehäuse eingespannte Blattfeder verwendet wird, wobei der Hebelarm (7) zwischen der Einspannstelle (4) und der Achse (10) der Getriebewelle (1) wenigstens doppelt so groß ist wie der Hebelarm (8, 9a, 9b) zwischen dem gehäuseseitigen Anschlag (5, 5a, 5b, 6, 6a, 6b) und der Achse (10) der Getriebewelle (1).

3. Axiallager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseseitige Anschlag (6b) dem Bereich des freien Endes des Blattfeder (3) zugeordnet ist, der - bzgl. der Achse (10) der Getriebewelle (1) - auf der der Einspannstelle (4) der Biegefeder (3) abgewandten Seite liegt.

4. Axiallager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gehäuseseitige Anschlag (5b) dem Bereich des freien Endes des Blattfeder (3) zugeordnet ist, der - bzgl. der Achse (10) der Getriebewelle (1) - auf der der Einspannstelle (4) der Biegefeder (3) zugewandten Seite liegt.

5. Axiallager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gehäuseseitige Anschläge (5, 5a, 6, 6a) für das freie Ende der Blattfeder (3) vorgesehen sind, die beiderseits der Achse (10) der Getriebewelle (1) angeordnet sind.

6. Axiallager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (8) der beiden Anschläge (5, 6) von der Achse (10) der Getriebewelle (1) gleich groß ist.

7. Axiallager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (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 Belastungsrichtung (100) erheben.

8. Axiallager nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch seine Verwendung für ein Schneckengetriebe, wobei die Schnecke (2) mit der federnd gelagerten Getriebewelle (1) drehfest verbunden ist.

9. Axiallager nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch seine Verwendung für eine Sitzverstelleinrichtung.

10. Axiallager nach wenigstens einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch seine Verwendung an nur einem Ende der Getriebewelle (1) und einem starren Anschlag für das andere Ende der Getriebewelle, wobei die Biegefeder (3) dem Ende zugeordnet ist, das die geringeren axialen Kräfte übertragen muß.