-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Sitzes
eines Fahrzeuges.
-
Eine
derartige Vorrichtung dient dazu, insbesondere den Sitz eines Kraftfahrzeuges,
vorzugsweise eines Personenkraftfahrzeuges anzuheben und zu senken.
-
Als
derartige Vorrichtungen sind herkömmliche Höhenverstellvorrichtungen bekannt,
die in Form von Hebelmechanismen ausgeführt sind. Dabei handelt es
sich insbesondere um Viergelenke, d.h., parallelogrammartige Mechanismen,
doppelte Viergelenke, doppelte Dreigelenke und andere Hebelwerke, die
aus Stahl ausgeführt
sind. Der Antrieb bei diesen bekannten Höhenverstellern erfolgt einseitig
am Sitz, so dass ein Antriebsmoment entweder über starre Querverbindungen,
Antriebswellen oder den Rahmen des Sitzkissens des Sitzes auf die
andere Seite übertragen
werden muss.
-
Wenn
zusätzlich
zur Höhenverstellung
auch eine Sitzneigungsverstellung möglich sein soll, muss ein zweites
mechanisches Stellsystem mit eigenem Antrieb und eigener Hebelmechanik
vorgesehen sein. Das führt
auf Grund der Relativbewegungen der einzelnen Bauteile der Vorrichtung
häufig
zu einer Entkopplung des Sitzverstellers und der Sitzrahmenkonstruktion,
so dass weitere Bauteile erforderlich sind.
-
Durch
die antriebstechnisch bei den bekannten Höhenverstellern notwendigen
Verbindungen von der Seite des direkten Antriebs zur Seite des indirekten
Antriebs kann der Raum unter dem Sitzkissen des Sitzes nicht optimal
genutzt werden.
-
Weiterhin
ist die Länge
der einzelnen Hebel von den geforderten Verstellwegen direkt abhängig und
verlangen längere
Hebel auf Grund der geforderten Festigkeit nach größeren Querschnitten,
so dass der Bauraumbedarf steigt. D.h., mit anderen Worten, dass
der Bauraum die Hebellänge
und somit den Verstellweg beschränkt.
-
Im
Fall eines Unfalls bei einem Fahrzeugaufprall treten in den einzelnen
Hebeln hohe Zug- und Druckkräfte,
Knickkräfte
sowie hohe Biege- und
Torsionsmomente auf. Das führt
in der Summe zu einer Instabilität
des Systems, was sich insbesondere bei Systemen mit großen Verstellwegen
negativ auswirkt.
-
Bei
den bekannten Höhenverstellern
tritt darüber
hinaus neben der erwünschten
Aufwärts-
oder Abwärtsbewegung
des Sitzes auch immer eine Vorwärts-
oder Rückwärtsbewegung
auf, die im ungünstigen
Fall genauso groß wie
die Aufwärts-
oder Abwärtsbewegung
ist. Wird daher der Sitz in der Höhe verstellt, muss er in der
Regel auch in Längsrichtung nachgestellt
werden. Das ist erkennbar bedienungsunfreundlich.
-
Auf
Grund der bei den bekannten Höhenverstellern
zum größten Teil
freistehenden Hebeln kann es darüber
hinaus zu unerwünschten
Schwingungen und Resonanzen in der Sitzkonstruktion kommen.
-
Infolge
der unterschiedlichen erforderlichen Antriebsmomente für die verschiedenen
Arten der Verstellungen kommen bei den bekannten Höhenverstellern
in der Regel verschiedene Motorgetriebeeinheiten zum Einsatz, was
zu verschiedenen Motorengeräuschen
bei der Sitzverstellung führt.
-
Die
bekannten Höhenversteller
sind weiterhin bei ihrer Fertigung insofern nachteilig, als viele unterschiedliche
Bauteile auf Grund der Aufteilung in eine Seite mit direktem und
eine Seite mit indirektem Antrieb gefertigt werden müssen, die
Montage kompliziert ist und hohe Lagerkosten entstehen, die Geometrien
der Bauteile kompliziert sind, da gekröpfte Hebel vorgesehen werden
müssen,
was hohe Fertigungskosten verursacht, und die Montage durch die vielen
Gelenkpunkte aufwändig
ist, was eine Automatisierung der Montage problematisch macht.
-
Nachteilig
bei den bekannten Höhenverstellern
ist es weiterhin, dass die dort vorgesehenen zahlreichen Dreh- und
Schubgelenke zu hoher Reibung und somit zu großen erforderlichen Motordrehmomenten
führen.
Das führt
zu einer hohen Belastung des elektrischen Bordnetzes des Fahrzeuges. Auf
Grund der langen Hebel und der vielen Gelenkpunkte zeigt sich weiterhin
ein schwammiges Sitzgefühl.
Bei der Ausgestaltung aus Aluminium müssen die Hebelquerschnitte überproportional
zunehmen, da Aluminium eine geringere Festigkeit als Stahl hat, so
dass die bekannten Höhenversteller
sich nicht unbedingt für
die Ausbildung aus dem Werkstoff Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
eignen.
-
Schließlich ist
je nach Hebelstellung ein anderes Antriebsdrehmoment erforderlich,
was zu stellungsabhängigen
Geräuschen
der Antriebsmotoren auf Grund des inkonstanten Drehmomentes führt.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Nachteile
des Standes der Technik soweit wie möglich zu überwinden.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht insbesondere darin,
eine Vorrichtung zur Höhenverstellung
eines Sitzes eines Fahrzeuges anzugeben, die einen einfachen und
zuverlässig
arbeitenden Aufbau hat.
-
Weiterhin
soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Nutzung des Raumes unter der Sitzschale verbessert sein, sollen
möglichst
gleiche Bauteile zum Einsatz kommen und soll ein beidseitiger Antrieb
möglich
sein. Eine Relativbewegung des Sitzes zur Hauptbewegungsrichtung
soll vermieden werden und der Sitzrahmen soll nicht vom Höhenversteller
entkoppelt sein. Dabei soll die Höhen- und Neigungsverstellung
mit einem einzigen Mechanismus möglich
sein. Die Antriebsleistungen sollen möglichst klein sein, wobei auch
eine Ausführung
in Aluminium möglich
oder sinnvoll sein soll.
-
Der
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
soll insbesondere montagegerecht sein, so dass er sich auch für eine automatisierte
Montage anbietet.
-
Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Ausbildung gelöst,
die im Patentanspruch 1 angegeben ist.
-
Besonders
bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind
Gegenstand der Patentansprüche
2 bis 7.
-
Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
somit in zwei gleichwertige Seiten unterteilt, nämlich eine Tür- und eine
Tunnelseite. Der Aufbau des Höhenverstellers
auf den beiden Seiten ist weitgehend identisch. Konstruktiv handelt
es sich auf beiden Seiten um ein Zweigelenk, das an der Vorder- und
der Rückseite
des Sitzes, insbesondere über
ein Planetengetriebe mit aufgesetztem Schneckenantrieb angetrieben
wird.
-
Diese
erfindungsgemäße Ausgestaltung
hat die Vorteile, dass es keine Schubgelenke mehr gibt und nur noch
zwei zentrale Drehgelenkspunkte vorgesehen sein müssen. Das
Antriebsdrehmoment ist konstant, was zu konstanten Antriebsgeräuschen führt.
-
Die
Bauhöhe
ist niedrig und beträgt
im Bedarfsfall nur die Hälfte
des geforderten Verstellweges.
-
Im
Gegensatz zu den herkömmlichen
Höhenverstellern
sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
immer vier Zahnflanken in Eingriff, wobei viele gleiche Bauteile
vorgesehen sind, was zur Folge hat, dass nur wenige einfache Teile,
d.h., Stanz- und Biegeteile ohne Kröpfungen notwendig sind.
-
Der
Verstellweg ist nur von der Höhe
der Zahnsegmente und Sonnenradsegmente abhängig und der Rahmen des Sitzkissens
ist direkt in den Höhenversteller
integriert.
-
Wenn
ein Schneckengetriebe zum Einsatz kommt, können flexible Antriebswellen
eingesetzt werden, tritt beim Fahrzeugaufprall eine Selbsthemmung
der Antriebe an jedem Planetenrad sofort in Kraft, da diese nicht
erst über
Hebel und Wellen zur zentralen Motorgetriebeeinheit weitergeleitet
wird, werden Kräfte
direkt und nicht über
ein Hebelwerk übertragen
und können
in Kombination mit Planetengetrieben vergleichsweise kleine Motoren
mit geringer Stromaufnahme und geringem Gewicht eingesetzt werden.
-
Eine
Neigungsverstellung ist einfach dadurch möglich, dass nur die zu bewegende
Seite, d.h., entweder die Vorderseite oder die Rückseite des Höhenverstellers
angesteuert wird.
-
Da
zwei identische Motoren vorgesehen werden können, ergibt sich ein einheitliches
Verfahrgeräusch.
Weiterhin gibt es keine freistehenden Hebel, Baugruppen oder Bauteile
auf Grund der möglichen
Sandwichbauweise, so dass das Schwingungsverhalten weniger problematisch
ist.
-
Die
Montage ist einfach, da bestimmte Baugruppen vormontierbar sind
und es ist eine einfache Anpassung an neue Gegebenheiten bei einem
parametrisierten Baugruppenskelett möglich.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
bietet einen hohen Grad an Flexibilität und Anpassungsfähigkeit
an verschiedene Bauräume
und Bewegungsanforderungen, da ihre Parameter, insbesondere der horizontale
Abstand der Drehpunkte, der vertikale Abstand der Drehpunkte, der
Teilkreisdurchmesser der Verzahnungen, die Position der Planetenräder in Normallage,
die Lage des zentralen Hubteils ohne Weiteres veränderbar
sind.
-
Da
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei
Drehbewegungen zu einer resultierenden Bewegung überlagert sind, ist je nach
Programmierung der Steuerung jede beliebige Bewegungskurve möglich.
-
Eine
doppeltschnittige Ausführung
aller Verbindung ermöglicht
bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
den Einsatz von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung als Werkstoff.
-
Ein
Höhenversatz
der Drehpunkte zueinander reguliert eine ggf. unerwünschte Relativbewegung
des Sitzes bei der Höhenverstellung.
Der Sitz bewegt sich in Richtung des niedrigen Drehpunktes, falls
beide in der gleichen Höhe
sind, fährt
der Sitz neutral nach oben.
-
Im
Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnungen
ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf einer Seite schräg
von oben,
-
2 eine
Seitenansicht einer Seite des in 1 dargestellten
Teils,
-
3 eine
Seitenansicht der anderen Seite des in 1 dargestellten
Teils,
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines zentralen Hubteils mit Zahnradsegment
und dem Halter, an dem dieses angebracht ist,
-
5 die
Antriebseinheit des in 1 dargestellten Teils in einer
auseinander gezogenen Ansicht,
-
6 die
Antriebseinheit von 5 im montieren Zustand am Halter,
-
7 eine
perspektivische Ansicht des Schneckengetriebes mit eingestecktem
Planetenrad der Antriebseinheit,
-
8 eine
perspektivische Ansicht eines Seitenteils des Rahmens des Sitzkissens
und
-
9 eine
Seitenansicht des Teils auf einer Seite der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Erläuterung
seiner Funktion.
-
Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
anhand des Teils auf einer Seite beschrieben, der in 1 dargestellt
ist. Der Teil auf der zweiten Seite ist hierzu spiegelbildlich ausgestaltet.
-
In
den Zeichnungen ist der Rahmen des Sitzkissens des Sitzes nur schematisch
dargestellt. Das gleiche gilt für
die verschiedenen Verbindungselemente, Bolzen und ähnliches.
Nicht gezeigt ist die Sitzschiene, auf der der Sitz vor und zurück verschiebbar
angebracht ist.
-
Wie
es in den 1, 2 und 3 dargestellt
ist, besteht der auf einer Seite des Sitzes angeordnete Teil der
Vorrichtung zur Höhenverstellung
eines Sitzes eines Fahrzeuges gemäß der Erfindung aus einem Sitzkissenrahmen 1,
der die Sitzschale aufnimmt, und ein Hohlradsegment 5 hält, das
fest mit dem Sitzkissenrahmen 1 verbunden ist. Der Sitzkissenrahmen 1 ist
drehbar um einen Dreh- und Lagerpunkt 10 gelagert, der
in 4 dargestellt ist. Ein Halter 4 ist fest
mit dem beweglichen Teil einer Sitzschiene des Fahrzeugsitzes verbunden,
die nicht dargestellt ist.
-
Ein
zweites Hohlradsegment 2 ist fest mit einem Hohlradhalter 3 verbunden,
der fest mit dem beweglichen Teil der nicht dargestellten Sitzschiene verbunden
ist. Der Sitzkissenrahmen 1 ist zusammen mit dem Hohlradsegment 5 um
einen Dreh- oder Lagerpunkt 6 drehbar gelagert, wobei diese
Lagerung mittels eines Bolzens bewirkt sein kann.
-
Wie
es in 3 dargestellt ist, sind Schneckengetriebe 7 vorgesehen,
die für
den Antrieb der Vorrichtung sorgen. Aufbau und Funktionsweise der Antriebseinheit
werden im Folgenden im Einzelnen beschrieben.
-
Kernstück der Vorrichtung
ist das in 4 dargestellte Bauteil 8,
das als zentrales Hubteil im Folgenden bezeichnet wird. Dieses Hubteil 8,
das in Form eines Doppelzahnradsegmentes mit zwei diametral gegenüberliegenden
Sonnenradsegmenten ausgebildet ist, ist am Lagerpunkt 10 mit
dem Halter 4 schwenkbar verbunden.
-
Die
Form des Bauteils 8 ist blechartig mit einer Verringerung
in der Breite in der Mitte bezogen auf die beiden äußeren Enden.
Hierdurch ergibt sich eine „knochenartige" Geometrie. Zwei
Bohrungen sind im Bauteil 8 im Bereich seiner Enden zur
Bildung der Lagerpunkte 6 und 10 vorgesehen.
-
Das
Bauteil 9 kann aus dem eigentlichen Doppelzahnradsegment
und zwei identischen Verbindungsblechen aufgebaut sein, die fest
damit verbunden sind.
-
Die
eigentliche Antriebseinheit der Vorrichtung besteht aus vier identischen
Drehmomentstützen,
sechs identischen Adapterblechen, zwei identischen Getriebehaltern,
zwei identischen Schneckengetrieben mit Eingang für eine flexible
Welle, zwei identischen Planetenrädern, zwei identischen Lagerbuchsen
für die
Planetenräder
und verschiedenen Verbindungselementen. Die Drehmomentstützen weisen
zwei Lagerstellen auf und zwar eine für das Planetenrad und die andere
für die
Lagerung der Antriebseinheiten im jeweiligen Lagerpunkt.
-
5 zeigt
eine Antriebseinheit in einer auseinander gezogenen perspektivischen
Ansicht. Sie besteht aus Schneckengetrieben 11, Getriebehaltern 16,
Planetenrädern 17,
Adapterblechen 12, Drehmomentstützen 13, Verbindungselementen 14 und
Lagerbuchsen 15.
-
6 zeigt
die in 5 dargestellte Antriebseinheit im montierten Zustand
an der in 4 dargestellten Anordnung aus
Halter 4 und Doppelzahnradsegment 8.
-
In 6 sind
die beiden Lagerpunkte 10 und 6 jeweils ohne Gelenkbolzen
dargestellt.
-
7 zeigt
ein Beispiel des Schneckenantriebs 11 mit eingestecktem
Planetenrad 17.
-
Das
Schneckengetriebe 11 wird auf die jeweiligen Anforderungen
abgestimmt und verfügt über einen
Getriebeeingang 18 für
flexible Wellen. Das Schneckengetriebe 11 ist auf das Planetenrad 17 aufsteckbar,
wobei die jeweilige Steckverbindung in geeigneter Art als Vierkant,
Polygonprofil, Vielzahnprofil, usw. ausgebildet sein kann.
-
8 zeigt
das Seitenteil des Sitzkissenrahmens 1 mit einem daran
befestigten Hohlradsegment 5. In 8 ist weiterhin
der Lagerpunkt 6 dargestellt.
-
Wie
es in 8 dargestellt ist, ist zwischen dem Hohlradsegment 5 und
dem Sitzkissenrahmen 1 ein Distanzstück angebracht, das allerdings
nicht unbedingt notwendig ist. Die Verbindung des Sitzkissenrahmens 1 mit
dem Hohlradsegment 5 erfolgt in geeigneter Weise.
-
Das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird in der folgenden Weise aufgebaut und montiert:
Das in 4 dargestellte
zentrale Bauteil 8 mit seinen beiden Bohrungen, die für die Dreh-
und Lagerpunkte 10, 6 vorgesehen sind, wird am
Lagerpunkt 10 mit einem Bolzen am Halter 4 angebracht.
Das Bauteil 8 ist daher um den Lagerpunkt 10 schwenkbar.
-
Der
Sitzkissenhalter 1 mit dem daran angebrachten Hohlradsegment 5 wird
am Bauteil 8 um den Lagerpunkt 6 schwenkbar angebracht.
-
Der
Halter 3 mit dem zweiten Hohlradsegment 2 wird
dem entsprechenden Sonnenradsegment 9 des Bauteils 8 gegenüber angeordnet.
-
Zwischen
dem Sonnenradsegment 9 und den Hohlradsegmenten 2, 5 wird
jeweils ein Planetenrad 17 angeordnet, auf das ein Schneckengetriebe
aufgesetzt wird. Die in 5 dargestellte Antriebseinrichtung
wird montiert.
-
Die
Planetenräder 17 können aber
auch hydraulisch oder pneumatisch in Drehung versetzt werden oder
indirekt über
eine zusätzliche
Einrichtung in eine kreisförmige
Bewegung um den jeweiligen Lagerpunkt 6 oder 10 versetzt
werden, wobei in. diesem Fall die Planetenräder 17 frei drehbar
sind. Beispielsweise kann eine Antriebseinheit über eine Anlenkung von einem
Hydraulikzylinder in Bewegung versetzt werden.
-
Im
Folgenden wird anhand von 9 die Arbeitsweise
der oben beschriebenen Vorrichtung näher erläutert.
-
Auf
der Seite des Lagerpunktes 10, die die Vorderseite des
Sitzes sein kann, beschreiben das Planetenrad 17, das Sonnenradsegment 9 und
das Hohlradsegment 5 bei einer Bewegung eine Kreisbahn
um den Lagerpunkt 6.
-
Auf
der Seite des Hohlradsegmentes 2, das fest mit dem Halter 3 verbunden
ist, der fest auf der Sitzschiene sitzt, beschreiben das dort vorgesehene Planetenrad 17 und
das entsprechende Sonnenradsegment 9 eine Bewegung über eine
Kreisbahn um den Lagerpunkt 10.
-
Der
Lagerpunkt 10 ist dabei ortsfest und dient als drehbare
Lagerung für
das Doppelzahnradsegment 8 und die Drehmomentstützen 13.
Der Lagerpunkt 6 beschreibt seinerseits bei einer Bewegung
eine Kreisbahn um den Lagerpunkt 10 und dient als drehbare
Lagerung der Drehmomentstützen 13 und
des Sitzkissenrahmens 1 mit Hohlradsegment 5.
-
Beide
Planetenräder 17 stützen sich
auf den jeweiligen Sonnenradsegmenten 9 ab, wobei das Doppelzahnradsegment 8 im
Lagerpunkt 10 drehbar gelagert ist. Die Planetenräder 17 stützen sich
weiter auf den Hohlradsegmenten 5 und 2 ab, wobei
der Hohlradsegment 5 über
den Sitzkissenrahmen 1 drehbar im Lagerpunkt 6 gelagert
ist. Das Hohlradsegment 2 ist feststehend.
-
Wird
nun über
das aufgesteckte Schneckengetriebe 11 ein Planetenrad 17 gedreht,
so stützt
sich dieses auf dem jeweils feststehenden Gegenstück ab, so
dass es eine Kreisbewegung um seinen Drehpunkt ausführt. Das
drehbewegliche Gegenstück
des jeweiligen Planetenrades 17 wird durch dessen Drehbewegung
ebenfalls zu einer Kreisbewegung um seinen Drehpunkt gezwungen.
-
Bezüglich der
in der Zeichnung linken Seite, d.h., der Seite des Hohlradsegmentes 5 und
des Lagerpunktes 10 bedeutet das, dass sich das Planetenrad 17 dreht
und dabei auf das Sonnenradsegment 9 abstützt. Dadurch
bewegt es sich in einer Kreisbahn um den Lagerpunkt 6.
Das Hohlradsegment 5, dass sich zum einen auf das Planetenrad 17 abstützt und zum
anderen ebenfalls im Lagerpunkt 6 gelagert ist, wird dadurch
gleichfalls in eine Drehbewegung um den Lagerpunkt 6 versetzt.
Das Hohlradsegment 5 legt dabei den doppelten Weg des Planetenrades 17 zurück.
-
Bezogen
auf die Seite des Drehpunktes 6, d.h., des Hohlradsegmentes 2 bedeutet
das, dass sich das Planetenrad auf dieser Seite dreht und sich dabei
auf das Hohlradsegment 2 abstützt. Dadurch bewegt es sich
in einer Kreisbahn um den Lagerpunkt 10. Das Sonnenradsegment 9 auf
dieser Seite, welches sich zum einen auf das Planetenrad 17 auf dieser
Seite abstützt
und zum anderen ebenfalls drehbar im Lagerpunkt 10 gelagert
ist, wird dadurch in eine Drehbewegung um den Lagerpunkt 10 versetzt.
Das Sonnenradsegment 9 auf dieser Seite legt dabei den
doppelten Weg des Planetenrades 17 auf dieser Seite zurück.
-
Da
bei der Höhenverstellung
beide Bewegungen gleichzeitig ablaufen, überlagern sich diese zu einer
resultierenden Bewegung des Sitzkissenhalters 1 in vertikaler
Richtung.
-
Soll
eine Neigungsverstellung des Sitzes durchgeführt werden, wird nur eine der
Seiten angetrieben, die andere Seite bleibt unbeweglich. Dadurch
neigt sich der Sitzkissenrahmen 1.
-
Im
Obigen wurde lediglich ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
beschrieben, das in verschiedener Weise abgewandelt werden kann.
-
Die
Schneckengetriebe 11 können
beispielsweise statt an der Innenseite, wie es in der Zeichnung dargestellt
ist, an der Außenseite
vorgesehen sein. Der feste Drehpunkt 6, der in der Zeichnung
auf der Rückseite
des Sitzes vorgesehen ist, kann weiterhin auch auf der Vorderseite
vorgesehen sein, derart, dass sich der bewegliche Drehpunkt 10 auf
der Rückseite
befindet.