DE102005022722A1

DE102005022722A1 - Formschlüssige, beidseitige wirkende Schrittmechanik

Info

Publication number: DE102005022722A1
Application number: DE102005022722A
Authority: DE
Inventors: Harald Hochmuth; Thomas Dirnberger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-05-19
Also published as: WO2006122635A1; DE102005022722B4

Abstract

Eine formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik (1), insbesondere für eine Sitzverstellung in einem Kraftfahrzeug, umfasst ein um eine Achse rotierbares Abtriebselement (5), ein um die Achse schwenkbares Antriebselement (2), ein nicht rotierbares Gehäuseteil (7) sowie zwei mit dem Antriebselement (2) beweglich gekoppelte, mit einer Verzahnung (6) des Abtriebselementes (5) in Eingriff bringbare Klinken (8, 9), wobei die Klinken (8, 9) als parallel zueinander angeordnete, relativ zum Antriebselement (2) linear bewegliche, mit einer Innenverzahnung (6) des Abtriebselementes (5) zusammenwirkende Schieber ausgebildet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik, welche als Teil einer Stelleinrichtung, insbesondere in einem Fahrzeugsitz, verwendbar ist.
Hintergrund der Erfindung
Ein Verstellmechanismus mit einem in entgegengesetzte Richtungen bewegbaren, eine Zahnung aufweisenden Antriebselement ist beispielsweise aus der EP 0 960 765 A1 bekannt. Hierbei sind an einem Betätigungsorgan in Form eines Hebels zwei Klinken derart gelagert, dass jeweils eine der beiden Klinken mit der Zahnung in Eingriff ist, wenn das Betätigungsorgan aus einer Neutralstellung heraus verschwenkt wird. Der bekannte Verstellmechanismus benötigt aufgrund seines aufwendigen Aufbaus einen großen Bauraum.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik anzugeben, welche ein besonders günstiges Verhältnis zwischen benötigtem Bauraum und übertragbarem Drehmoment aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schrittmechanik mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik, insbesondere für eine Sitzverstellung in einem Kraftfahrzeug, weist ein um eine Achse rotierbares Abtriebselement mit einer Innenverzahnung, ein um dieselbe Achse schwenkbares Antriebselement, insbesondere zur manuellen Betätigung, sowie mindestens ein nicht rotierbares Gehäuseteil auf. Weiter sind in der Schrittmechanik zwei relativ zum Antriebselement linear bewegliche, mit der Innenverzahnung zusammenwirkende Schieber vorgesehen, die als Klinken fungieren, welche eine drehmomentübertragene Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement herstellen. Die Anordnung beider Schieber radial innerhalb der Verzahnung des Abtriebselementes ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise der gesamten Schrittmechanik bei gleichzeitig hohem übertragbarem Drehmoment. Ein besonders geringer Platzbedarf der als Schieber ausgebildeten Klinken ist insbesondere auch dadurch gegeben, dass diese relativ zum Abtriebselement nicht verschwenkbar, sondern lediglich verschiebbar sind.

In einer einfachen Ausgestaltung weist jeder Schieber lediglich auf einer Seite eine Verzahnung auf, sodass der Schieber bei einer der möglichen Betätigungsrichtungen im Eingriff mit der Innenverzahnung des Abtriebselementes ist, während er in der anderen Betätigungsrichtung inaktiv ist. Nach einer aufwendigeren Ausführungsform sind an beiden Enden jedes Schiebers Verzahnungen vorgesehen, wobei jeweils eine Verzahnung jedes Schiebers entweder bei Betätigung im Uhrzeigersinn oder bei Betätigung entgegen dem Uhrzeigersinn im Eingriff mit der Innenverzahnung des Abtriebselementes ist.

Das nicht rotierbare Gehäuseteil weist vorzugsweise eine Führung, insbesondere Kulissenführung, auf, die mit den Schiebern derart zusammenwirkt, dass bei einer durch Verschwenkung des Antriebselementes bewirkten Drehung des Abtriebselementes die Verzahnung eines der Schieber von der Innenverzahnung des Abtriebselementes abgehoben ist. Sofern die Schieber beidseitig Verzahnungen aufweisen, kann dabei diejenige Seite des Schiebers, die der abgehobenen, inaktiven Zahnung gegenüberliegt, in Eingriff mit der Innenverzahnung des Abtriebselementes gebracht werden. Sowohl bei einseitig als auch bei beidseitig gezahnten Schiebern wird durch die Kulissenführung oder eine gleichwirkende Führung sichergestellt, dass von den parallel zueinander angeordneten Schiebern ausschließlich die in Umfangsrichtung der Innenverzahnung vordere Schieberverzahnung in Kontakt mit dem Abtriebselement ist.

Weist das Antriebselement gegenüber dem Abtriebselement einen in beide Drehrichtungen begrenzten Drehwinkel auf, so wird die mittlere Winkelstellung des Antriebselementes als Neutralstellung bezeichnet. In dieser Neutralstellung sind bevorzugt beide Schieber im Eingriff mit der Innenverzahnung des Abtriebselementes. Dies ermöglicht eine einfache Drehrichtungsumkehr praktisch ohne Betätigungsverluste.

Um die Schieber insbesondere in Neutralstellung mit einer definierten Kraft in Richtung zur drehmomentübertragenden Stellung (Eingriffstellung) zu beaufschlagen, ist vorzugsweise eine so genannte Bereitstellungsfeder vorgesehen, welche zwischen dem Antriebselement und den Schiebern angeordnet ist. Hierbei ist eine gemeinsame Bereitstellungsfeder für beide Schieber ausreichend ist.

In bevorzugter Ausgestaltung weist die Schrittmechanik zusätzlich eine am Gehäuse fixierte, der Kraft der Bereitstellungsfeder entgegenwirkende Hilfsfeder auf. In Neutralstellung des Antriebselementes ist die von der Hilfsfeder auf die Schieber ausgeübte Kraft geringer als die von der Bereitstellungsfeder ausgeübte Kraft, sodass die Schieber in Neutralstellung zuverlässig in Eingriffstellung bleiben. Wird das Antriebselement aus der Neutralstellung herausgeschwenkt, so stabilisiert sich durch die übertragenen Kräfte der Eingriff des aktiven Schiebers an der Innenverzahnung des Abtriebselementes. Die Wirkung der Bereitstellungsfeder wird somit nicht mehr benötigt. Mit zunehmendem Verschwenkungswinkel des Antriebselementes kann die von der Hilfsfeder ausgehende Kraft in Relation zur von der Bereitstellungsfeder ausgehenden Kraft derart ansteigen, dass eine resultierende Kraft entsteht, die die Verzahnung des Schiebers von der Innenverzahnung des Abtriebselementes abheben würde. Solange die Schwenkbewegung fortgesetzt wird, kommt es jedoch aufgrund der genannten Kräfte, die ein Verhaken des Schiebers an der Innenverzahnung des Abtriebselementes bewirken, nicht zu einem Abheben des Schiebers von der Innenverzahnung. In dem Moment jedoch, in dem das Antriebselement entgegen der ursprünglichen Schwenkrichtung in die Neutralstellung zurückbewegt wird, wird die Verzahnung des Schiebers mittels der Hilfsfeder von der Innenverzahnung abgehoben, sodass beim Zurückschwenken kein ratschendes Geräusch auftritt.

Unabhängig davon ob, wie vorstehend beschrieben, ein geräuschloser Rückhub des Antriebselementes mittels einer insbesondere als Stab- oder Plattfeder ausgebildeten Hilfsfeder sichergestellt wird, wird der Rückhub, d. h. der Übergang des Antriebselementes in die Neutralstellung, bevorzugt durch eine Rückstellfeder unterstützt. Diese Rückstellfeder ist, insbesondere in Form einer Schraubenfeder, am feststehenden Gehäuseteil sowie am begrenzt schwenkbaren Antriebselement angeschlagen. Weisen die Schieber lediglich einseitig eine Verzahnung auf, so ist die Rückstellfeder bevorzugt radial innerhalb der Innenverzahnung des Abtriebselementes auf der keine Verzahnung aufweisenden Seite der Schieber angeordnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 bis 3 eine formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik für eine Sitzverstellung eines Kraftfahrzeugs in Neutralstellung,
4 und 5 die Schrittmechanik nach 1 bis 3 mit aus der Neutralstellung verschwenktem Antriebselement.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Die 1 bis 5 zeigen in verschiedenen Betriebszuständen eine Schrittmechanik 1, welche mit einer nicht dargestellten Freilaufbremse gekoppelt ist und beispielsweise der Höhenverstellung eines Fahrzeugsitzes dient. Die 1 bis 3 zeigen die Schrittmechanik 1 im als Neutralstellung bezeichneten stationären Zustand, d. h. in dem Zustand, in dem keine Verstellung erfolgt. Als Antriebselement 2 der Schrittmechanik 1 dient eine Trägerplatte, die drehfest mit einem manuell betätigbaren Hebel 3 verbunden und um einen Zentrierbolzen 4 schwenkbar ist. Ein so genannter Abtriebstopf 5 mit einer Innenverzahnung 6 bildet das Abtriebselement der Schrittmechanik 1. Im Gegensatz zum Antriebselement 2 und Abtriebselement 5 ist ein Gehäuseteil 7 nicht rotierbar am Fahrzeugsitz befestigt.
Im Antriebselement 2 sind zwei als Schieber 8, 9 ausgebildete Klinken linear verschieblich jeweils in einer Schieberaufnahmenut 22 gelagert. Hierbei ist der die Achse der Schrittmechanik 1 definierende Zentrierbolzen 4 zwischen den parallel zueinander geführten Schiebern 8, 9 und normal zu der durch die Schieber 8, 9 gegebenen Ebene angeordnet. Jeder der Schieber 8, 9 weist einen der Innenverzahnung 6 benachbarten, im Vergleich zu einem länglichen, in der Schieberaufnahmenut 22 geführten Führungsabschnitt 10 verbreiterten Fuß 11 auf, der mit einer mit der Innenverzahnung 6 zusammenwirkenden Verzahnung 12 versehen ist. Am Übergang zwischen dem im wesentlichen quader förmigen Führungsteil 10 und dem Fuß 11 weist jeder Schieber 8, 9 des Weiteren einen parallel zum Zentrierbolzen 4 ausgerichteten Steuerstift 13 auf.
In der Neutralstellung gemäß 1 bis 3 befinden sich die Verzahnungen 12 beider Schieber 8, 9 in Eingriff mit der Innenverzahnung 6 des Abtriebselementes 5. Dies wird durch eine Bereitstellungsfeder 14 sichergestellt, die zwischen dem Antriebselement 2 und den Schiebern 8, 9 eingespannt ist. Eine der Kraft der Bereitstellungsfeder 14 entgegenwirkende, an den Steuerstiften 13 angreifende Hilfsfeder 15 hat in der Neutralstellung des Antriebselementes 2 gemäß 1 und 2 keine Auswirkung auf die Position der Schieber 8, 9. Wie in 2 erkennbar ist die Hilfsfeder 15 endseitig in Bohrungen 16 sowie mittig in einem Durchbruch 17 des Gehäuseteil 7 fixiert. Die Bohrungen 16 sowie der Durchbruch 17 sind einer Kulissenführung 18 benachbart, auf deren Funktion unten stehend im Zusammenhang mit den 4 und 5 noch näher eingegangen wird.
Auf der den Verzahnungen 12 abgewandten Seite der Schieber 8, 9 ist, ebenfalls noch radial innerhalb der Innenverzahnung 6, eine Rückstellfeder 19 angeordnet, die an der Trägerplatte 2 sowie am Gehäuseteil 7 angeschlagen ist und das Antriebselement 2 stets mit einer Kraft in Richtung zur in den 1 bis 3 dargestellten Neutralstellung beaufschlagt.
Die 4 und 5 zeigen die Schrittmechanik 1 mit gegenüber der Neutralstellung im Uhrzeigersinn verschwenktem Antriebselement 2. Die Funktionsweise bei Verschwenkung des Antriebselementes 2 im Gegenuhrzeigersinn ist identisch. In jedem Fall erfolgt eine Komprimierung der Rückstellfeder 19 sowie eine Verlagerung der Steuerstifte 13 innerhalb der Kulissenführung 18. Die insgesamt im wesentlichen kreisbogenförmige Kulissenführung 18 weist einen Mittenabschnitt 20 sowie im Vergleich dazu verbreiterte Randabschnitte 21 auf. Solange sich die Schieber 8, 9 mit dem Antriebselement 2 in Neutralstellung (1 bis 3) befinden, sind die Steuerstifte 13 innerhalb der Randabschnitte 21, in unmittelbarer Nähe des Mittenabschnitts 20, angeordnet. Lediglich bei in einem der Randabschnitte 21 befindlichem Steuerstift 13 ist es mög lich, dass die Verzahnung 12 des entsprechenden Schiebers 8, 9 im Eingriff mit der Innenverzahnung 6 ist und somit eine Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebselement 2 und dem Abtriebselement 5 ermöglicht. Dagegen ist, sobald sich ein Steuerstift 13 innerhalb des Mittenabschnitts 20 der Kulissenführung 18 befindet, der entsprechende Schieber 8, 9 von der Innenverzahnung 6 abgehoben. Bei der drehmomentübertragenden Verschwenkung des Antriebselementes 2 bedeutet dies, dass lediglich der in Drehrichtung vordere Schieber 8, 9 aktiv ist. Während der Schwenkbewegung des Antriebselementes 2 aus der Neutralstellung heraus übt die Hilfsfeder 15 eine zunehmende Kraft auf den in Drehrichtung vorderen Schieber 8, 9 auf, die versucht, den betreffenden Schieber 8, 9 aus dem Eingriff mit der Innenverzahnung 6 zu lösen. Solange die Verstellbewegung andauert, d. h. Drehmoment vom Antriebselement 2 auf das Abtriebselement 5 übertragen wird, ist ein solches Lösen des Schiebers 8, 9 von der Innenverzahnung 6 aufgrund der übertragenen Kräfte jedoch nicht möglich.
Bei einer Umkehrung der Drehrichtung, d. h. einer Zurückbewegung in Richtung zur Neutralstellung, bewirkt die Hilfsfeder 15, dass derjenige Schieber 8, 9, dessen Steuerstift 13 sich innerhalb des Randabschnitts 21 befindet, entgegen der Kraft der Bereitstellungsfeder 14 von der Innenverzahnung 6 abgehoben wird. Der zweite Schieber 9, 8 ist ohnehin von der Innenverzahnung 6 abgehoben, da sich sein Steuerstift 13 innerhalb des Mittenabschnitts 20 befindet. Somit hat bei der Zurückschwenkung des Antriebselementes 2 in die Neutralstellung keiner der Schieber 8, 9 Kontakt zu der Innenverzahnung 6. Die Rückstellung des Antriebselementes 2 erfolgt somit zumindest nahezu geräuschlos. Die Kulissenführung 18 sowie die Bereitstellungsfeder 14 und die Hilfsfeder 15 sind derart ausgebildet, dass erst mit Erreichen der Neutralstellung beide Schieber 8, 9 wieder in Eingriff mit der Innenverzahnung 6 des Abtriebselementes 5 gebracht werden.

1: Schrittmechanik
2: Antriebselement
3: Hebel
4: Zentrierbolzen
5: Abtriebselement
6: Innenverzahnung
7: Gehäuseteil
8: Schieber
9: Schieber
10: Führungsteil
11: Fuß
12: Verzahnung
13: Steuerstift
14: Bereitstellungsfeder
15: Hilfsfeder
16: Bohrung
17: Durchbruch
18: Kulissenführung
19: Rückstellfeder
20: Mittenabschnitt
21: Randabschnitt
22: Schieberaufnahmenut

Claims

Formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik (1), insbesondere für eine Sitzverstellung in einem Kraftfahrzeug, mit einem um eine Achse rotierbaren Abtriebselement (5), mit einem um die Achse schwenkbaren Antriebselement (2), mit einem nicht rotierbaren Gehäuseteil (7), sowie mit zwei mit dem Antriebselement (2) beweglich gekoppelten, mit einer Verzahnung (6) des Abtriebselementes (5) in Eingriff bringbaren Klinken (8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass die Klinken (8, 9) als parallel zueinander angeordnete, relativ zum Antriebselement (2) linear bewegliche, mit einer Innenverzahnung (6) des Abtriebselementes (5) zusammenwirkende Schieber ausgebildet sind.
Schrittmechanik (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (7) eine Führung (18) aufweist, die mit den Schiebern (8, 9) derart zusammenwirkt, dass bei einer durch eine Verschwenkung des Antriebselementes (2) bewirkten Drehung des Abtriebselementes (5) einer der Schieber (8, 9) von der Innenverzahnung (6) abgehoben ist.
Schrittmechanik (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (2) eine Neutralstellung aufweist, in der beide Schieber (8, 9) im Eingriff mit der Innenverzahnung (6) sind.
Schrittmechanik (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine zwischen dem Antriebselement (2) und den Schiebern (8, 9) angeordnete, die Schieber (8, 9) mit einer Kraft in Richtung der Drehmoment übertragenden Stellung aufschlagenden Bereitstellungsfeder (14).
Schrittmechanik (1) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine am Gehäuseteil (7) fixierte, der Kraft der Bereitstellungsfeder (14) entgegenwirkende Hilfsfeder (15), wobei die von der Hilfsfeder (15) auf einen Schieber (8, 9) ausgeübte Kraft in Neutralstellung des Antriebselementes (2) geringer als die von der Bereitstellungsfeder (14) auf den Schieber (8, 9) ausgeübte Kraft ist und wobei die Hilfsfeder (15) mit zunehmender Verschwenkung des Antriebselementes (2) aus der Neutralstellung heraus eine zunehmende Kraft auf den im Eingriff mit der Innenverzahnung (6) befindlichen Schieber (8, 9) ausübt.
Schrittmechanik (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine am Gehäuseteil (7) angeschlagene, das Antriebselement (2) mit einer Kraft in Richtung zur Neutralstellung beaufschlagende Rückstellfeder (19).