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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Sitzverstellvorrichtungen
zum Einstellen von Neigewinkeln von Sitzlehnen und insbesondere
eine Sitzverstellvorrichtung mit einer Wellen-Naben-Verbindungsstruktur,
die es ermöglicht,
dass die in einer Sitzverstellvorrichtung verwendete Welle und Nabe einfach
und in korrekter Ausrichtung zueinander miteinander gekoppelt werden
können.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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1 ist
eine Explosionsansicht, die ein Beispiel einer typischen Verstellvorrichtung
zeigt, bei der die vorliegende Erfindung Anwendung finden kann.
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Die
Verstellvorrichtung umfasst eine stationäre Platte 500 und
eine bewegbare Platte 502, die mit einem Sitzteil und mit
einer Sitzlehne fest verbunden sind und durch Verzahnungen miteinander
in Eingriff stehen. Die Verzahnungen weisen Zähnezahlen auf, welche sich
um einen oder mehrere Zähne
unterscheiden. Die Verstellvorrichtung umfasst ferner eine kreisringförmige Aufnahme 501,
die an der stationären
Platte 500 vorgesehen ist und die dasselbe Drehzentrum
aufweist wie eine Ringverzahnung 504, die die Innenverzahnung
der stationären
Platte 500 bildet. Die Verstellvorrichtung umfasst darüber hinaus
eine Nabe 506, die mit einer Welle 516 verkeilt
ist. Die Welle 516 ist durch die kreisringförmige Aufnahme 501 eingeführt und
bringt eine Drehkraft auf. Die Verstellvorrichtung umfasst auch ein
kreisringförmiges
Loch 510, das innerhalb eines Zahnkranzes 508 ausgebildet
ist, der die Verzahnung der bewegbaren Platte 502 bildet,
und das dasselbe Drehzentrum aufweist, wie der des Zahnkranzes 508.
Die Verstellvorrichtung umfasst darüber hinaus ein Paar von Keilblöcken 512,
ein Nockenelement 514 und ein Lager 515, wobei
diese Komponenten zwischen der kreisringförmigen Aufnahme 501 und dem
kreisförmigen
Loch 510 angeordnet sind und derart wirken, dass der Zanhkranz 508 mit
der Ringverzahnung 504 in Eingriff steht.
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Das
Lager 515 ist in das kreisförmige Loch 510 eingesetzt.
Das Nockenelement 514 ist in das Lager 515 eingesetzt.
In dem Nockenelement 514 sind zwei Freigabe- Anschläge vorgesehen.
Die Keilblöcke 512 sind
in einen Zwischenraum eingesetzt, der zwischen den zwei Freigabe-Anschlägen und zwischen
dem Nockenelement 514 und der kreisringförmigen Aufnahme 501 definiert
ist, und werden von einer Feder 517 gestützt, wobei
sie durch die Feder 517 in Richtung weg voneinander vorgespannt
werden.
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Wenn
die Nabe 506 rotiert, dreht das Nockenelement 514 den
Keilblock 512. Dann wird der Zahnkranz 508 der
bewegbaren Platte 502 entlang der Ringverzahnung 504 durch
Drehung des Keilblocks 512 gedreht. Als Ergebnis dreht
sich die bewegbare Platte 502 bezüglich der stationären Platte 500,
womit ein Neigungswinkel der Sitzlehne bezüglich des Sitzteils eingestellt
wird.
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Eine
Verstellvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion,
wie sie beispielsweise auch aus
DE 43 40 696 C1 bekannt ist, ist an jeder von
entgegengesetzten Seiten des Sitzes vorgesehen. Die Welle
516 wird
in die Naben
506 der beiden Verstellvorrichtungen eingesetzt,
die an einander entgegengesetzten Positionen angeordnet sind. Ferner
wird die Welle
516 mit einem separaten Motor gekoppelt,
so dass der Neigungswinkel der Sitzlehne durch Ansteuern des Motors
verstellt werden kann.
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Es
ist daher bei der Montage des Sitzes erforderlich, die Welle 516 mit
den Naben 506 der beiden auf entgegengesetzten Seiten angeordneten Verstellvorrichtungen
zu koppeln. Dabei müssen
die Naben 506 mit der Welle 516 gekoppelt werden,
wobei die Neigungswinkel der beiden Verstellvorrichtungen einander
entsprechen müssen.
Da allerdings die Zähne
der Welle 516 und der Nabe 506, die miteinander
verkeilt werden, relativ kleine Zwischenräume in Umfangsrichtung aufweisen
und die Form und Anordnung der Zähne
regelmäßig ist,
ist es nicht einfach, die entgegengesetzten Seiten der Welle 516 mit den
Naben 506 zu koppeln und dabei mit bloßem Auge zu erkennen, ob die
beiden Verstellvorrichtungen jeweils gleiche Neigungswinkel aufweisen.
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Aus
dem Dokument
DE 695
31 225 T2 sowie aus dem Dokument
DE 17 94 484 U und auch aus dem
Dokument
DE 200 17
252 U1 sind jeweils Wellen-Naben-Verbindungsstrukturen bekannt, bei denen
jeweils an der Welle einzelne Zähne
weggelassen wurden und an der Nabe ein korrespondierendes Aufnahmeprofil
ausgebildet ist. Derartige Lösungen haben
jedoch den Nachteil, dass Zähne
zur Kraftübertragungverloren
gehen,
so dass insbesondere bei verhältnismäßig kleindimensionierten Strukturen,
mit einem relativ kleinen Wellendurchmesser und einer entsprechend
kleinen Anzahl von Zähnen,
die Kraft- und Drehmomentübertragungseigenschaften
beeinträchtigt
werden.
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Als
weiterer Stand der Technik wird auch auf
US 3, 430, 993 verwiesen, bei dem
zusätzlich
eine Art Bajonettfunktion zur Kopplung einer Welle mit einer Nabe
bereitgestellt wird.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Um
vorstehendem Rechnung zu tragen, wurde in Kenntnis der oben geschilderten
beim Stand der Technik auftretenden Probleme die vorliegende Erfindung
gemacht. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sitzverstellvorrichtungen
mit einer Wellen-Naben-Verbindungs-struktur zu schaffen, die es
ermöglicht,
dass die Welle und die Nabe einfach und in korrekter gegenseitiger
Ausrichtung zueinander miteinander gekoppelt werden.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen, schafft
die vorliegende Erfindung eine Sitzverstellvorrichtung mit einer
Wellen-Naben-Verbindungsstruktur mit einer Mehrzahl von Außenzähnen, die
von einer Außenumfangsfläche der
Welle vorstehen, wobei die Außenzähne in regelmäßigen Winkelabständen voneinander
beabstandet sind; und einer Mehrzahl von Innenzähnen, die von einem inneren
Randbereich der Nabe vorstehen, in welche die Welle eingeführt wird,
wobei die Innenzähne
in regelmäßigen Winkelabständen voneinander
beabstandet sind, welche Winkelabstände den Abständen zwischen den
Außenzähnen auf
der Welle entsprechen, so dass die Nabe mit der Welle über eine
Keilverbindung gekoppelt ist. Zwei der Außenzähne der Welle umfassen jeweils
einen höhenreduzierten
Bereich, der dadurch ausgebildet wird, dass er auf einem niedrigeren
Niveau verläuft,
als Konturlinien der anderen Außenzähne der
Welle. Die Nabe umfasst erhabene Fußkreisbereiche, die in die
höhenreduzierten
Bereiche der Welle hineinragen, so dass dann, wenn die Welle in
einer Ausrichtung orientiert ist, in der sich die erhabene Fußkreisbereiche
in Ausrichtung zu den höhenreduzierten
Bereichen der Welle befinden, die Nabe über die Welle aufgeschoben werden
kann. Die beiden Außenzähne der
Welle, von denen jeder den höhenreduzierten
Bereich aufweist, sind bezüglich
eines Zentrums der Welle im Querschnitt der Welle betrachtet asymmetrisch
an einer Seite angeordnet. Die erhabenen Fußkreisbereiche der Nabe kontaktieren
die beiden Außenzähne der Welle.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in
Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.
Es stellen dar:
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1 eine
perspektivische Explosionsansicht, die die Konstruktion einer typischen
Sitz-Verstellvorrichtung zeigt;
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2 und 3 Schnittansichten,
die Wellen und Naben gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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4 bis 6 Schnittansichten,
die Wellen und Naben gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen und
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7 und 8 Schnittansichten,
die Wellen und Naben gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigen.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Welle 1 zeigt, auf welche
eine Nabe 3 passend aufgesetzt ist.
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Wie
in 2 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Außenzähnen mit
jeweils derselben Form um eine Außenumfangsfläche der
Welle 1 herum vorgesehen. Die Außenzähne sind in regelmäßigen Winkelabständen voneinander
beabstandet. Eine Mehrzahl von Innenzähnen ist an einem inneren Randbereich
der Nabe 3 vorgesehen, in die die Welle 1 eingesetzt
ist. Die Innenzähne
haben jeweils dieselbe Form und sind voneinander in regelmäßigen Winkelabständen beabstandet,
so dass sie den Abständen
zwischen den Außenzähnen der
Welle 1 entsprechen. Dadurch ist die Nabe 3 über Keilverbindungen
mit der Welle 1 verbunden.
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Unter
den Außenzähnen der
Welle 1 sind zwei Außenzähne 5 vorgesehen,
die in der Querschnittsansicht der Welle 1 asymmetrisch
an einer Seite bezüglich
des Zentrums der Welle 1 angeordnet sind. Diese Außenzähne 5 besitzen
Höhen,
die niedriger sind als die Höhen
der übrigen
Außenzähne und
bilden somit höhenreduzierte
bzw. abgetragene Bereiche. (Diese Bereiche korrespondieren zu erhabenen
Fußkreisbereichen,
die nachfolgend erklärt werden,
wobei Bezugszeichen in den Zeichnungen hierzu weggelassen wurden.)
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Die
Nabe 3 umfasst erhabene Fußkreisabschnitte 7,
die vom inneren Randbereich der Nabe 3 zu einem Niveau
hin vorragen, das höher
ist (weiter radial einwärts
liegt) als andere Fußkreisabschnitte der
Nabe 3. Diese Fußkreisabschnitte 7 korrespondieren
somit zu den beiden Außenzähnen der
Welle 1, die die höhenreduzierten
Abschnitte aufweisen, und kontaktieren die Außenumfangsabschnitte der Welle 1.
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Die
niedrigeren Außenzähne 5,
das heißt
die Zähne
mit den höhenreduzierten
Bereichen, sind bei Betrachtung des Querschnitts der Welle 1 asymmetrisch
an einer Seite bezüglich
des Zentrums der Welle 1 positioniert. Dies bedeutet, dass
die beiden niedrigeren Außenzähne 5 an
jeder beliebigen Position angeordnet sein können, mit Aus nahme von Positionen
an einander entgegengesetzten Seiten bezüglich des Zentrums der Welle 1 bei
Betrachtung des Querschnitts der Welle 1.
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Wenn
die beiden niedrigeren Außenzähne 5 mit
den höhenreduzierten
Bereichen an einander entgegengesetzten Positionen bezüglich des
Zentrums der Welle 1 angeordnet werden, kann die Nabe 3 mit
der Welle 1 in Relativlagen gemäß einem Vielfachen von 180° gekoppelt
werden. Um diesen Fall zu vermeiden, müssen gemäß der vorliegenden Erfindung
die beiden Außenzähne 5 an
einer Seite der Welle 1 asymmetrisch angeordnet werden.
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Wie
in 2 oder 3 gezeigt, kann in dem Fall,
in dem die beiden niedrigeren Außenzähne 5 mit den höhenreduzierten
Bereichen asymmetrisch an einer Seite angeordnet sind, die Nabe 3 mit
der Welle 1 lediglich in einer bestimmten Relativlage zueinander
gekoppelt werden bzw. nach einer Umdrehung um ein Vielfaches von
360°. Mit
der vorliegenden Erfindung kann somit allein durch ihre Struktur verhindert
werden, dass die Nabe 3 mit der Welle 1 in einer
inkorrekten Winkellage miteinander gekoppelt werden.
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3 zeigt
den Fall, in dem die niedrigeren Außenzähne 5 mit den höhenreduzierten
Bereichen einander benachbart angeordnet sind. Dieser Fall ist eine
Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels nach 2,
welches zeigt, dass die beiden niedrigeren Außenzähne 5 asymmetrisch
an einer Seite angeordnet sind.
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Gemäß einer
Ausführungsvariante
haben die beiden niedrigeren Außenzähne 5 mit
höhenreduzierten
Bereichen Höhen
im Bereich von einem 1/4 bis 3/4 der Höhe der übrigen Außenzähne der Welle 1. In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Höhe der
beiden niedrigeren Außenzähne 5 etwa
halb so groß wie
die Höhe
der übrigen
Außenzähne.
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4 und 5 zeigen
Beispiele gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist jeder von
zwei Außenzähnen 5 einer
Welle 1 mit höhenreduzierten
Abschnitten eine Form auf, die graduell in einer Richtung bezüglich einer
Radialachse C jedes Außenzahns 5 abgeschrägt ist.
Ferner weisen die beiden Außenzähne 5 mit
ihren abgeschrägten
Flanken in dieselbe (Umfangs-) Richtung. 5 zeigt
den Fall, in dem die beiden niedrigeren Außenzähne einander benachbart angeordnet
sind, wohingegen in 4 ein symmetrischer Zahn zwischen
den beiden abgeschrägten
Zähnen 5 angeordnet
ist.
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Wie
in jeder der 4 und 5 gezeigt, weist
jeder niedrigere Außenzahn 5 eine
abgeschrägte
Form auf, so dass die Höhe
des Außenzahns 5 ausgehend
von dem Bereich B, der in Richtung des Uhrzeigersinns bezüglich der
radialen Achse C weist, zu einem Bereich A hin graduell reduziert ist,
der bezüglich
der radialen Achse C in Richtung des Gegenuhrzeigersinns weist.
Dadurch wird der höhenreduzierte
Bereich definiert. Ferner sind auch die Fußkreisabschnitte 7 der
Nabe 3 abgeschrägt, und
zwar derart, dass sie den oben beschriebenen abgeschrägten Formen
der niedrigeren Außenzähne 5 entsprechen.
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Diese
Struktur macht es möglich,
dass die Nabe 3 mit der Welle 1 in Relativwinkellagen
in gegenseitiger Ausrichtung von 360° oder Vielfachen davon in derselben
Weise gekoppelt werden kann, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Somit kann verhindert werden, dass die Nabe 3 mit der Welle 1 in
einer inkorrekten Winkellage gekoppelt wird. Ferner kann eine konstante
Orientierung der Welle 1 beibehalten werden.
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Im
Detail wird die Nabe 3 auf jedes der entgegengesetzten
Enden der Welle 1 aufgesetzt. Hierfür kann ein Ende der Welle 1 einer
speziellen Wärmebehandlung
unterzogen werden, um eine Vorbereitung für den Fall zu erreichen, bei
dem eine größere Last
auf dieses Ende der Welle 1 ausgeübt wird als auf das andere
Ende der Welle 1. In diesem Fall muss die Orientierung
der Welle 1, die mit den Naben 3 gekoppelt wird,
bei dem Montageprozess berücksichtigt
werden. Wenn jeder Zahn mit höhenreduzierten
Abschnitten in einer Richtung gemäß vorstehender Beschreibung
abgeschrägt
wird, muß die
Welle 1, die mit den Naben an ihren beiden Enden zu koppeln
ist, in einer speziellen Richtung orientiert werden.
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6 zeigt
eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 4 und 5.
In diesem Fall weist jeder der Außenzähne 5 mit höhenreduzierten
Abschnitten eine Form auf, die in einer Richtung bezüglich der
radialen Achse jedes der Außenzähne 5 abgeschrägt ist.
Dabei sind die Abschrägungsrichtungen
so gewählt,
dass die Schrägen
der beiden Außenzähne 5 einander
gegenüber
liegen. Ferner sind die beiden Außenzähne 5 einander benachbart
angeordnet. Die Höhe
der beiden niedrigeren Außenzähne 5 beträgt etwa
die Hälfte
der Höhe der übrigen Außenzähne.
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Auch
durch diese Ausgestaltung kann verhindert werden, dass die Nabe 3 mit
der Welle 1 in einer inkorrekten Winkelausrichtung zueinander
gekoppelt wird. So kann eine konstante Orientierung der Welle 1 beibehalten
werden.
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7 und 8 zeigen
Beispiele gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl
von Außenzähnen mit
jeweils derselben Form entlang einer Außenumfangsfläche einer
Welle 1 vorgesehen. Die Außenzähne sind in regelmäßigen Winkelabständen voneinander
beabstandet. Einer Mehrzahl von Innenzähnen ist an einem inneren Randbereich
einer Nabe 3 angeordnet, in welche die Welle 1 eingeführt wird.
Die Innenzähne
haben dieselbe Form und sind in regelmäßigen Winkelabständen voneinander
beabstandet, und zwar derart, dass sie den Zwischenräumen zwischen
den Außenzähnen der
Welle 1 entsprechen, so dass die Nabe 3 mit der
Welle 1 über
eine Keilverbindung verbunden wird. Ferner sind reduzierte Bereiche
durch Entfernen von gegenüberliegenden
Abschnitten von zwei benachbarten Außenzähnen der Welle 1 vorgesehen (siehe 7).
Alternativ können
reduzierte Abschnitte durch Entfernen einander entgegengesetzter
Bereiche der beiden benachbarten Außenzähne der Welle 1 vorgesehen
sein (siehe 8). Darüber hinaus ragen in dem Beispiel
gemäß der dritten
Ausführungsform
vom Fußkreis
ausgehende erhöhte
Abschnitte 7 von dem inneren Rand der Welle 3 in
radialer Richtung derart vor, dass sie den reduzierten Bereichen
entsprechen. Sie kontaktieren die Außenoberfläche der Welle 1.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
kann die Nabe 3 auf die Welle 1 lediglich dann
aufgesetzt werden, wenn die Orientierung der reduzierten Bereiche der
Orientierung der erhöhten
Abschnitte 7 entspricht. Demzufolge wird verhindert, dass
die Welle 1 und die Nabe 3 in falscher Ausrichtung
zueinander montiert werden.
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Wie
vorstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen gemäß 2 bis 7 beschrieben, liegen
die Konturlinien der beiden Außenzähne 5 der Außenverzahnung
der Welle 1 auf einem niedrigeren Niveau als die Konturlinien
der übrigen
Außenzähne der
Welle 1. Die Fußkreisabschnitte 7 hingegen
ragen in die reduzierten Bereiche hinein. Dadurch kann die Nabe 3 lediglich
dann auf die Welle 1 aufgesetzt werden, wenn die reduzierten
Bereiche und die erhöhten
Fußkreisabschnitte 7 miteinander übereinstimmen.
Als ein Ergebnis kann eine fehlerhafte Montage der Welle 1 und
der Naben 3 der Verstellvorrichtungen, die an entgegengesetzten
Seiten der Welle 1 anzubringen sind, verhindert werden.
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Ferner,
wie in 4 bis 6 gezeigt, ist in dem Fall,
in dem die beiden niedrigeren Außenzähne 5 mit höhenreduzierten
Abschnitten in vorbestimmten Richtungen bezüglich einer radialen Achse
C jedes Zahnes abgeschrägt
sind, die Orientierung der Welle 1, die mit den beiden
Naben 3 der Verstellvorrichtungen zu koppeln ist, spezifiziert.
Deshalb kann eine Montage-Vorbedingung derart, dass ein vorbestimmtes
Ende der Welle 1 mit der Nabe 3 einer bestimmten
Verstellvorrichtung zu koppeln ist, auf natürliche Weise erfüllt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Struktur,
bei der die höhenreduzierten
Bereiche an zwei Außenzähnen 5 der
Außenverzahnung der
Welle 1 ausgebildet sind und bei der erhöhte Fußkreisbereiche
an der Nabe 3 vorgesehen sind, die den höhenreduzierten
Bereichen an der Welle in komplementärer Formgestaltung entsprechen,
wird aufgrund der Tatsache, dass die beiden ausgewählten Außenzähne nicht
komplett entfernt wurden, sondern die Form von teilweise erhaltenen
Zähnen
aufweisen, dann, wenn eine Drehantriebskraft zwischen der Welle 1 und
der Nabe 3 übertragen
wird, die dabei entstehende Last relativ gleichmäßig auf die Welle 1 und
die Nabe 3 in Umfangsrichtung verteilt.
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In
der Folge wird dann, wenn sich die Welle 1 dreht, die Tendenz
reduziert, dass sich eine Exzentrizität zwischen der Welle 1 und
der Nabe 3 ausbildet, wodurch eine stabile und ruhige Drehung
der Welle 1 und der Nabe 3 sichergestellt wird.
Bei einem vollständigen
Entfernen solcher Zähne
käme es
hingegen zu einer in Umfangsrichtung der Welle unausgeglichenen
Kraftübertragung
und daher tendenziell zu exzentrischen Bewegungen mit nachteiligen
Folgen hinsichtlich einer instabilen und geräuschbehafteten Drehung der
Welle 1 und der Nabe 3.
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Darüber hinaus
besteht bei der Wellen-Naben-Verbindungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
bei der die beiden ausgewählten
Außenzähne 5 zum
Spezifizieren der Kupplungsorientierung zwischen der Welle 1 und
der Nabe 3 einen Teil ihrer Form beibehalten, der Vorteil
einer erhöhten Festigkeit
der Welle 1 im Vergleich zu einem Fall, in dem ein oder
mehrere ausgewählte
Außenzähne vollständig von
der Welle 1 entfernt werden.
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Wie
vorstehend beschrieben schafft die vorliegende Erfindung eine Wellen-Naben-Verbindungsstruktur
für (Sitz-)
Verstellvorrichtungen, die eine stabile und geräuscharme Bewegung der Welle
und Nabe der (Sitz-) Verstellvorrichtung sicherstellt, eine hinreichende
Festigkeit der Welle beibehält
und die einen einfach und richtig ausführbaren Montagevorgang zum
Koppeln der Welle und der Nabe ermöglicht.
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Obwohl
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung zu illustrativen Zwecken vorstehend beschrieben
und in den Zeichnungen gezeigt wurden, ist es für Fachkreise selbstverständlich,
dass verschiedene Modifikationen, zusätzliche Maßnahmen oder alternative Ausgestaltungen
möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, wie er
in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.