CN110997401B - 车辆座椅支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆座椅支架，其具有至少一个车辆侧的引导元件(32、34)和至少一个平行于车辆侧的引导元件(32、34)设置的座椅侧的引导元件(22、24)以及至少一个由驱动装置(40)加载的纵向调节装置(41、41′)，所述车辆座椅支架设计为用于引起在车辆侧的引导元件(32、34)与座椅侧的引导元件(22、24)之间的相对调节，其中，纵向调节装置(41、41′)具有齿条(36、38)以及与所述齿条处于啮合接合中的齿轮(43、45)，其特征在于，齿轮(43、45)的齿和/或齿条(36、38)的至少一个区段的齿由具有不同抗剪强度的材料制成，从而在齿轮与齿条之间构成薄弱部位区域，在该薄弱部位区域中，在过载的情况下出现期望的材料失效。

Description

车辆座椅支架
技术领域
本发明涉及一种车辆座椅支架。本发明还涉及一种具有这种车辆座椅支架的车辆座椅以及一种具有至少一个这种车辆座椅的机动车。
背景技术
安全带系统和气囊是自数十年以来公认的机动车乘员保护系统。在车辆碰撞的情况下，所述安全带系统和气囊大部分仅仅在限定的、笔直的坐姿位置中降低施加到车辆乘员上的负荷。然而，特别是在全自动驾驶的情况下，躺卧位置变得越来越重要，从而也必须确保在这种躺卧位置中适当的乘员保护。然而，在车辆碰撞的情况下，利用已知的乘员保护系统不能充分降低在躺卧或半躺卧位置中施加在乘员上的负荷。因此，需要乘员保护系统的进一步改进方案，通过该进一步改进方案在车辆碰撞的情况下，即使在躺卧或半躺卧位置中也将车辆乘员身体的加速度限制于确定的程度。
发明内容
本发明的目的在于，给出一种这种类型的车辆座椅支架，该车辆座椅支架构成为用于在车辆碰撞的情况下即使位于车辆座椅上的人员处于躺卧或半躺卧位置中也充分限制施加到该人员身体上的负荷。
为此，本发明提出一种车辆座椅支架，其具有至少一个车辆侧的引导元件和至少一个平行于所述车辆侧的引导元件设置的座椅侧的引导元件以及至少一个由驱动装置加载的纵向调节装置，所述车辆座椅支架设计为用于引起在车辆侧的引导元件与座椅侧的引导元件之间的相对调节，其中，所述纵向调节装置具有齿条以及与所述齿条处于啮合接合中的齿轮，按照本发明，其特征在于，所述齿轮的齿和/或所述齿条的至少一个区段的齿由具有不同抗剪强度的材料制成，从而在齿轮与齿条之间构成薄弱部位区域，在该薄弱部位区域中，在过载的情况下出现期望的材料失效。
以本身已知的方式，利用以可转动的方式支承在车辆座椅上或在上部轨道上的且被电驱动的或可被电驱动的齿轮对车辆座椅进行纵向调节，该齿轮与齿条的齿啮合并且在齿条上滚动，从而使车辆座椅沿车辆纵向方向调节。该装置因此以相对于车辆结构可运动的方式支承车辆座椅。在碰撞的情况下，承受乘员负荷的车辆座椅由于其惯性而力求：克服作用到车辆结构上的碰撞力而继续向前运动。然而，齿轮由于其由系统决定的自有的自锁而不能允许在固定在车辆结构上的下部轨道与固定在座椅上的上部轨道之间发生相对运动。
按照本发明针对齿轮的齿和齿条的至少一部分齿进行材料选择能实现：由具有更低抗剪强度的材料制成的齿失效并且在上部轨道与下部轨道之间、亦即在车辆座椅与车辆结构之间可能发生相对运动。亦即，失效的齿释放了在确定的力水平上一定的移动行程。这因此通过由具有不同抗剪强度的材料制成的齿轮和齿条的组合来实现。
本发明的核心亦即在于：通过在齿轮与齿条之间的副中设置由具有更低抗剪强度的材料制成的齿而有针对性地构成出薄弱部位区域，在该薄弱部位区域中(和在理论断裂位置的情况下类似)，在过载的情况下出现期望的材料失效，亦即构成出材料失效区域。在车辆碰撞的情况下作用到车辆结构上的碰撞加速度在车辆座椅中引起相反指向的加速度，该加速度又产生如下力，该力作用到在齿轮与齿条之间的副中的齿侧面上并且该力取决于所述加速度的大小以及车辆座椅与坐在该车辆座椅上的人员的质量。如果所述力高于由材料抗剪强度预给定的、针对齿轮与齿条之间的副的力支撑能力的阈值，则在材料失效区域中的材料失效并且车辆座椅可相对于车辆结构运动。此时，动能被转变成(齿的)变形并且因此被降低；车辆座椅的进一步运动亦即被制动。以这种方式，对于坐在车辆座椅上的人员而言，降低了由碰撞引起的加速度峰值。
为此，与所述齿条的至少一个区域的齿相比，所述齿轮的齿例如由具有更高抗剪强度的更硬的材料构成，从而在车辆碰撞的情况下，齿轮的齿将齿条的所述区域中的齿剪断并且由此提供对作用到车辆座椅上的碰撞力的限定的力限制。所述力限制由通过乘员、安全带系统和座椅在碰撞情况下作用的力来触发。与没有力限制的情况相比，按照本发明的车辆座椅支架在碰撞情况下提供了更好的乘员保护值、尤其是在躺卧位置中提供了更好的乘员保护值。
优选地，相应的齿条是固定在车辆上的，并且相配设的齿轮以可转动的方式支承在座椅侧的引导元件处或在车辆座椅处。
在一种有利的实施方式中，所述具有不同抗剪强度的材料一方面包括金属而另一方面包括塑料材料或较软的金属、例如铝或铜。
优选地，所述齿轮在此具有金属齿并且所述齿条的至少一个区域具有由塑料材料或较软的金属、例如铝或铜制成的齿，所述塑料材料或较软的金属的抗剪强度小于齿轮的金属齿的抗剪强度。
也有利的是，在所述齿轮与所述齿条之间的啮合部是人字齿啮合部。
在此，所述齿轮的人字齿啮合部优选是开放的人字齿啮合部。
在可与另外的实施方式组合的一种实施方式中，所述齿条的人字齿啮合部是闭合的人字齿啮合部。
本发明也涉及一种具有按照本发明的车辆座椅支架的车辆座椅。
此外，本发明提出一种具有至少一个按照本发明的车辆座椅的机动车。
下面参照附图详细描述和解释本发明的具有附加的设计细节和其他优点的优选实施例。
附图说明
附图中：
图1示出按照本发明的座椅支架的平面示意图；
图2示出沿图1中的箭头II方向的座椅支架的侧视图的局部；
图3示出齿条的开放的人字齿啮合部的示意图；以及
图4示出齿条的闭合的人字齿啮合部的示意图。
具体实施方式
图1以平面图示意性地示出按照本发明的车辆座椅支架。车辆座椅支架1将车辆座椅2与车辆3的底盘30连接。为此，车辆座椅支架1具有沿车辆纵向方向x取向的引导元件32、34、即分别为与车辆底部31固定连接的右边的下部引导轨道33和同样与车辆底部31固定连接的左边的下部引导轨道35。所述下部引导轨道33、35平行于车辆纵向轴线X。安装在车辆座椅2上的上部引导轨道23、25以传统的方式与所述下部引导轨道33、35处于滑动接合中。所述上部引导轨道23、25形成座椅侧的引导元件22、24。在下部引导轨道33、35与上部引导轨道23、25之间构成有相应在附图中未详细示出和描述的滑动面，该滑动面有利地设有或覆层有润滑剂。在滑动面的部位处，也可设有滚动轴承、例如球轴承。
在右边的下部引导轨道33和左边的下部引导轨道35之内或旁边，分别以固定在车辆上的方式安装有齿条36、38，所述齿条基本上在相应的下部引导轨道33、35的长度上延伸。相应的齿条36、38的啮合部37、39在此在所示出的示例中向上指向，从而各齿朝向车辆座椅2指向。
在车辆座椅2上，在座椅底部20的下侧上设置有座椅调节机构4。所述座椅调节机构4具有驱动装置40、例如电动马达，该电动马达与沿车辆横向方向y延伸的驱动轴42耦联并且给所述驱动轴加载驱动力。在驱动轴42的相应的左端部和右端部上，分别有一个齿轮(小齿轮)43、45与驱动轴42以不相对转动的方式连接，其中，相应的齿轮43、45设置为，使得所述齿轮处于相应配设的车辆侧的引导元件32、34的相应的齿条36、38上方并且与相应的啮合部37、39啮合。驱动轴42的由驱动装置40加载的转动引起安装在驱动轴42的相应端部上的齿轮43、45转动，所述齿轮然后由于与相应配设的齿条36、38啮合而沿向前的行驶方向F或沿向后的相反方向游移并且沿所述方向带动车辆座椅2，如通过图2中的双箭头P所表示的那样。下部引导轨道33、35、上部引导轨道23、25、齿条36、38和齿轮43、45以这种方式分别形成一个用于车辆座椅2的纵向调节装置41、41′。相应的纵向调节装置41、41′在此形成不自锁的平移的运动单元。
驱动轴42形成用于将由驱动装置40施加的转矩朝向相应的纵向调节装置41、41′传递的传递装置44。
为了使车辆座椅2在正常情况下不会因施加适度外力而不期望地移动，在驱动装置40与驱动轴42之间设有自锁的运动单元46，该自锁的运动单元例如具有蜗杆轴驱动器。替代地或附加地，也可设有锁紧件。
相应齿轮43、45的齿43′、45′和相应齿条36、38的啮合部37、39的至少一个安全区段37″、39″的齿37′、39′由具有不同抗剪强度的材料制成。例如，相应的齿轮43、45具有金属齿，而相应齿条36、38的啮合部37、39的安全区段37″、39″具有由塑料材料或其他较软材料、例如铝或铜制成的齿37′、39′，所述塑料材料或其他较软材料的抗剪强度小于相应齿轮43、45的金属齿的抗剪强度。
在车辆3与障碍物或另一个车辆发生较强烈碰撞的情况下(在所述碰撞时，碰撞力具有沿车辆纵向方向x的主要分量)，车辆3由于脉冲式出现的碰撞力而正加速(追尾)或负加速(正面碰撞)。在所述加速的情况下，车辆座椅2与坐在该车辆座椅上的人员一起由于该人员和车辆座椅2的惯性质量而力求首先维持原来的速度，而车辆3承受由因碰撞施加的加速度而触发的速度改变。这导致：与车辆底盘30固定连接的车辆侧的引导元件32、34和与车辆座椅2固定连接的座椅侧的引导元件22、24由于因碰撞引起的相对力而力求实施相对运动，但由于与相配设的齿条36、38处于接合中的自锁的齿轮43、45或可能附加的锁紧而被阻止实施相对运动。所述相对力经由齿轮43、45的和相配设的齿条36、38的啮合部37、39的安全区段37″、39″的相互处于接合中的齿43′、45′、37′、39′的齿侧面来支撑。如果由碰撞引起的相对力达到这样的强度，使得所述相对力不再能由相应齿条36、38的啮合部37、39的安全区段37″、39″的尺寸定得较弱的齿37′、39′支撑，则这些较弱的齿37′、39′剪断并且车辆座椅2能(以由于剪断过程而制动的方式)相对于车辆底盘30继续运动。由于碰撞脉冲而引起的碰撞加速度因此由于齿37′、39′的剪断而减缓，从而作用到车辆座椅2和坐在该车辆座椅上的人员上的加速度小于碰撞加速度。车辆座椅2与坐该车辆座椅上的人员的动能的一部分因此转变到自由表面(齿37′、39′的断裂面)中。
相应齿条36、38的啮合部37、39不仅可如图1所示的那样构成为直齿啮合部，而且替代地可如图3所示的那样构成为闭合的人字齿啮合部，或者可如图4所示的那样构成为开放的人字齿啮合部。与此相应地，相应配设的齿轮43、45也设有相同的啮合部。在此也可行的是，在齿轮与齿条之间的开放的人字齿啮合部和闭合的人字齿啮合部相互组合。
本发明不局限于上述实施例，该实施例仅用于一般性地解释本发明的核心构思。而是在保护范围的框架中，按照本发明的装置也可具有与上文描述的设计方式不同的设计。
在说明书和附图中的附图标记仅用于更好地理解本发明，而不应限制保护范围。
附图标记列表
1 车辆座椅支架
2 车辆座椅
3 车辆
22 座椅侧的引导元件
23 上部引导轨道
24 座椅侧的引导元件
25 上部引导轨道
30 底盘
31 车辆底部
32 车辆侧的引导元件
33 下部引导轨道
34 车辆侧的引导元件
35 下部引导轨道
36 齿条
37 啮合部
37′ 齿
37″ 安全区段
38 齿条
39 啮合部
39′ 齿
39″ 安全区段
40 驱动装置
41 纵向调节装置
41′ 纵向调节装置
42 驱动轴
42′ 外部区段
42″ 外部区段
43 齿轮(小齿轮)
43′ 齿
44 传递装置
45 齿轮(小齿轮)
45′ 齿
46 自锁的运动单元
P 双箭头

Claims (15)

1.车辆座椅支架，其具有至少一个车辆侧的引导元件(32、34)和至少一个平行于所述车辆侧的引导元件(32、34)设置的座椅侧的引导元件(22、24)以及至少一个由驱动装置(40)加载的纵向调节装置(41、41′)，所述车辆座椅支架设计为用于引起在所述车辆侧的引导元件(32、34)与所述座椅侧的引导元件(22、24)之间的相对调节，其中，所述纵向调节装置(41、41′)具有齿条(36、38)以及与所述齿条处于啮合接合中的齿轮(43、45)，
其特征在于，
所述齿轮(43、45)的齿(43′、45′)和/或所述齿条(36、38)的至少一个区段的齿(37′、39′)由具有不同抗剪强度的材料制成，从而在齿轮(43、45)与齿条(36、38)之间构成薄弱部位区域，在该薄弱部位区域中，在过载的情况下出现期望的材料失效。
2.根据权利要求1所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述齿条(36、38)是固定在车辆上的，并且所述齿轮(43、45)以可转动的方式支承在所述座椅侧的引导元件(22、24)上或以可转动的方式支承在所述车辆座椅(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述具有不同抗剪强度的材料一方面包括金属而另一方面包括塑料材料。
4.根据权利要求3所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述齿轮(43、45)具有金属齿并且所述齿条(36、38)的至少一个区域具有由塑料材料制成的齿(37′、39′)，所述塑料材料的抗剪强度小于所述齿轮(43、45)的金属齿的抗剪强度。
5.根据权利要求1或2所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
在所述齿轮(43、45)与所述齿条(36、38)之间的啮合部是人字齿啮合部。
6.根据权利要求5所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述齿轮(43、45)的人字齿啮合部是开放的人字齿啮合部。
7.根据权利要求5所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述齿条(36、38)的人字齿啮合部是闭合的人字齿啮合部。
8.根据权利要求1或2所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述具有不同抗剪强度的材料一方面包括金属而另一方面包括较软的材料。
9.根据权利要求8所述的车辆座椅支架，
其特征在，
所述较软的材料是较软的金属。
10.根据权利要求9所述的车辆座椅支架，
其特征在，
所述较软的金属是铝或铜。
11.根据权利要求8所述的车辆座椅支架，
其特征在于，
所述齿轮(43、45)具有金属齿并且所述齿条(36、38)的至少一个区域具有由较软的材料制成的齿(37′、39′)，所述较软的材料的抗剪强度小于所述齿轮(43、45)的金属齿的抗剪强度。
12.根据权利要求11所述的车辆座椅支架，
其特征在，
所述较软的材料是较软的金属。
13.根据权利要求12所述的车辆座椅支架，
其特征在，
所述较软的金属是铝或铜。
14.车辆座椅，其具有根据权利要求1至13中任一项所述的车辆座椅支架(1)。
15.机动车，其具有至少一个根据权利要求14所述的车辆座椅(2)。
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