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Die
Erfindung betrifft eine Blockier-Vorrichtung, die zwischen zwei
relativ zueinander beweglichen Teilen angeordnet wird, um diese
bei einem vorgegebenen Ereignis starr miteinander zu verbinden.
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Insbesondere
im Insassen-Bereich eines Fahrzeuges ist es zweckmäßig, im
Falle eines Aufpralls verschiedene an sich gegeneinander bewegbare
Teile aus Sicherheitsgründen
fest miteinander zu verriegeln. Hierbei kann es sich um längenverstellbare
Lenksäulen,
höhenverstellbare
Sitze, einen ausfahrbaren Knieschutz und dergleichen handeln. Durch
eine derartige Blockierung von Bauteilen kann verhindert werden,
dass die Insassen in eine ungünstige
Position gelangen, in der die Verletzungsgefahr vergrößert würde.
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Aus
der
DE 10 2004
011 089 A1 ist eine Blockier-Vorrichtung für einen
Kraftfahrzeugsitz bekannt, bei dem ein Innen-Rohr in einem Außen-Rohr verschiebbar
geführt
ist. Das Innen-Rohr weist auf einem Teil seines Umfangs eine Verzahnung
auf, der eine Durchbrechung im Außen-Rohr zugeordnet ist. Am
Außen-Rohr
ist in der Durchbrechung ein Verriegelungs-Element angeordnet, das im Falle eines
Aufpralls von einer außerhalb
des Außen-Rohres
befindlichen Betätigungs-Einrichtung
radial zum Innen-Rohr
bewegt wird, so dass eine der Verzahnung am Innen-Rohr komplementäre Verzahnung
am Verriegelungs-Element in erstere eingreift. Hierdurch werden
das Außen-Rohr
und das Innen-Rohr in Richtung ihrer Mittel-Längs-Achse unverschiebbar miteinander
verbunden, d. h. blockiert. Eine derartige Ausgestaltung ist sehr
aufwändig.
Da die Betätigungs-Einrichtung außerhalb
des Außen-Rohres
und des Innen-Rohres angebracht ist, ist ein erheblicher Einbauraum
erforderlich. Da in der Wand des Außen-Rohres eine Durchbrechung
angebracht ist, wird dessen mechanische Festigkeit vermindert. Um
eine sichere Blockierung zu erreichen, muss das Verriegelungs-Element
verhältnismäßig lang
ausgebildet werden, was wiederum eine entsprechend große Durchbrechung
im Außen-Rohr
erforderlich macht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blockier-Vorrichtung
zu schaffen, die sehr kompakt und stabil ausgebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Da das Außen-Rohr
keinerlei Durchbrechung aufweist, wird seine mechanische Festigkeit
nicht beeinträchtigt.
Die Betätigungs-Einrichtung
ist innerhalb der beiden Rohre angeordnet, erfordert also keinen
zusätzlichen Bauraum.
Grundsätzlich
kann einer solchen Blockier-Vorrichtung auch noch ein bekanntes
Deformations-Element nachgeschaltet werden, so dass bei Überschreiten
einer von der Blockier-Vorrichtung aufzunehmenden Kraft die Blockier-Vorrichtung
insgesamt ausweicht. Hierdurch kann die bei einem Aufprall aufzunehmende
Kraft definiert werden.
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Der
Formschluss wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 in optimaler
Weise erreicht.
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Durch
die Weiterbildung nach Anspruch 3 wird erreicht, dass der Formschluss über dem
gesamten Innenumfang des Außen-Rohres
herstellbar ist, was eine in Richtung der Mittel-Längs-Achse
gedrängte
Bauweise ermöglicht.
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Die
Ansprüche
4 bis 7 geben eine besonders einfache Ausgestaltung der Verriegelungs-Einrichtung
wieder.
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Die
Ansprüche
8 bis 10 geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Betätigungs-Einrichtung
wieder. Die Betätigungs-Einrichtung
kann so ausgebildet werden, dass die Blockierung bei Bestromung
eintritt. Grundsätzlich
kann sie aber auch so ausgebildet werden, dass in stromlosem Zustand
der Betätigungs-Einrichtung
die Blockier-Vorrichtung die beiden Rohre gegeneinander blockier.
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Anspruch
11 gibt eine bevorzugte Ausführungsform
wieder, bei der im blockierten Zustand sowohl Druckkräfte als
auch Zugkräfte
von der Blockier-Vorrichtung aufgenommen werden können.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
anhand der Zeichnung. Es zeigt
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Blockier-Vorrichtung
im Längsschnitt,
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2 eine
Stirn-Ansicht der Blockier-Vorrichtung gemäß dem Sichtpfeil II in 1,
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3 ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Blockier-Vorrichtung
im Längsschnitt,
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4 eine
Stirnansicht der Blockier-Vorrichtung gemäß dem Sichtpfeil IV in 3 und
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Blockier-Vorrichtung
im Längsschnitt.
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Das
in 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel
einer Blockier-Vorrichtung
weist ein Außen-Rohr 1 und
ein Innen-Rohr 2 auf, die kreisrunden Querschnitt aufweisen
und ineinander angenähert
spielfrei in Richtung ihrer gemeinsamen Mittel-Längs-Achse 3 verschiebbar
ausgebildet sind. Am Außen-Rohr 1 und
am Innen-Rohr 2 sind sogenannte Augen als Befestigungs-Elemente 4 bzw. 5 angebracht,
mittels derer eine Befestigung der Blockier-Vorrichtung an relativ
zueinander bewegbaren Teilen möglich
ist. Hierbei kann es sich um den Sitz einerseits und das Untergestell
andererseits eines Kraftfahrzeugsitzes oder zwei Rohre einer Lenksäule oder
einen ausfahrbaren Knie-Schutz in einem Kraftfahrzeug handeln. Die
Anordnung und Ausgestaltung dieser Befestigungs-Elemente 4, 5 wird
selbstverständlich
dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst.
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Am
im Außen-Rohr 1 befindlichen
Ende des Innen-Rohres 2 ist ein Blockier-Element 6 angeordnet,
das aus einer Verriegelungs-Einrichtung 7 und einer Betätigungs-Einrichtung 8 gebildet
wird. Die Verriegelungs-Einrichtung 7 weist
einen Verriegelungs-Kolben 9 auf, der aus mehreren, in
der Regel drei oder vier, Segmenten 10 besteht. Er weist
eine im Wesentlichen zylindrische Umfangsfläche 11 auf, die eine
Umfangs-Verzahnung 12 aufweist,
die zu einer in der Innenwand 13 des Außen-Rohres 1 ausgebildeten Ring-Verzahnung 14 komplementär ist, so dass
bei einem Aufspreizen der Segmente 10 des Verriegelungs-Kolbens 9 die
Umfangs-Verzahnung 12 in die komplementäre Ring-Verzahnung 14 des Außen-Rohres 1 eingreift
und hierdurch einen Formschluss zwischen Verriegelungs-Kolben 9 und
Außen-Rohr 1 herstellt.
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Der
Verriegelungs-Kolben 9 ist mit einer Innen-Konus-Fläche 15 auf
einer entsprechenden Außen-Konus-Fläche 16 eines
Betätigungs-Konus 17 angeordnet
und geführt.
Die erwähnte
Aufspreizung des Verriegelungs- Kolbens 9 erfolgt
bei einer Relativverschiebung des Betätigungs-Konus 17 gegenüber dem
Verriegelungs-Kolben 9 in Richtung der Achse 3.
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Die
Betätigungs-Einrichtung 8 ist
elektro-magnetisch wirkend ausgebildet. Sie weist eine Spule 18 auf,
die von einem mehrteiligen Anker-Joch umgeben ist. Dieses wird gebildet
aus einem die Spule 18 außen umgebenden Abschnitt des
aus ferromagnetischem Material, also in der Regel Stahl, bestehenden Innen-Rohr 2,
einem Widerlager 19 und einer Anschlag-Hülse 20,
die jeweils als Polkerne dienen. Das Widerlager 19 ist
auf der der Verriegelungs-Einrichtung 7 abgewandten Seite
in Richtung der Achse 3 unverschiebbar im Innen-Rohr 2 festgelegt.
Die Anschlag-Hülse 20 ist
am freien Ende des Innen-Rohres 2 ebenfalls in dessen Längsrichtung
unverschiebbar festgelegt und stützt
gleichzeitig den Verriegelungs-Kolben 9 gegen Verschiebungen
zum Innen-Rohr 2 hin ab. In der Spule 18 ist ein
rohrförmiger
Anker 21 verschiebbar angeordnet, der mit einem Ende radial
in der Anschlag-Hülse 20 geführt ist.
Sowohl der Anker 21 als auch das Widerlager 19 und die
Anschlag-Hülse 20 bestehen
selbstverständlich aus
ferromagnetischem Werkstoff.
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Am
Anker 21 ist eine, beispielsweise rohrförmige, Mitnehmer-Stange 22 in
Richtung der Achse 3 unverschiebbar befestigt, die wiederum
mit dem Betätigungs-Konus 17 fest
verbunden ist. Zwischen dem als Polkern dienenden Widerlager 19 und
dem Anker 21 bzw. der Stirnseite der in ihm befestigten Betätigungs-Stange 22 ist
eine vorgespannte Schrauben-Druck-Feder als Rückstell-Feder 23 angeordnet,
die in stromlosem Zustand der Spule 18 den Anker 21 mitsamt
der Betätigungs-Stange 22 und
dem Betätigungs-Konus 17 in
eine von der Betätigungs-Einrichtung 8 weg
gerichtete Position verschiebt, wie sie in 1 dargestellt
ist. In diesem stromlosen Zustand der Spule 18 besteht
zwischen dem Anker 21 und dem Widerlager 19 ein
Luftspalt 24. In dieser Position liegt der Anker 21 gegen
ein in der Anschlag-Hülse 20 angeordnetes
ringförmiges Dämpfungsglied 25 aus
einem geeigneten Kunststoff an.
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Die
Segmente 10 des Verriegelungs-Kolbens 9 sind – bezogen
auf die Richtung der Achse 3 – beiderseits der zylindrischen
Umfangsfläche 11 mit Ring-Federn 26 gegen
den Betätigungs-Konus 17 vorgespannt.
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Wenn
die Spule 18 mit Strom beaufschlagt wird, dann wird der
Anker 21 mitsamt der Betätigungs-Stange 22 gegen
die Kraft der Rückstell-Feder 23 in
das Anker-Joch 19, 2, 20 hineingezogen, wodurch
der Luftspalt 24 verkleinert wird. Durch die Verschiebung
des Betätigungs-Konus 17 gegenüber den
axial gegen die Anschlag-Hülse 20 anliegenden Segmenten 10 des
Verriegelungs-Kolbens 9 werden diese Segmente 10 radial
nach außen
verschoben, d. h. der Verriegelungs-Kolben 9 wird aufgespreizt.
Seine Umfangs-Verzahnung 12 greift in die Ring-Verzahnung 14 in
der Innenwand 13 des Außen-Rohres 1 ein.
Es wird ein Formschluss zwischen dem Blockier-Element 6 und
dem Außen-Rohr 1 hergestellt,
wodurch gleichzeitig aufgrund der geschilderten Ausgestaltung das
Innen-Rohr 2 gegenüber
dem Außen-Rohr 1 in
Richtung der Achse verriegelt wird.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausgestaltung der Verzahnungen 12 und 14 wirkt
diese kraftschlüssige
Verriegelung gegen zwischen Außen-Rohr 1 und
Innen-Rohr 2 wirkenden Druckkräfte, da die radialen Flanken 27 der
Verzahnung 12 gegen die radialen Flanken 28 der
Verzahnung 14 gedrückt
werden, wenn Druckkräfte
zwischen Innen-Rohr 2 und Außen-Rohr 1 wirken,
diese Kräfte
also so gerichtet sind, dass das Innen-Rohr 2 in das Außen-Rohr 1 hineingeschoben
werden sollte. Die geneigten Flanken 29, 30 der
Verzahnungen 12, 14 wirken dagegen bei zwischen
Innen-Rohr 2 und Außen-Rohr 1 wirkenden Zugkräften dahingehend,
dass die Segmente 10 des Verriegelungs-Kolbens 9 aus
dem Formschluss heraus radial nach innen gedrückt werden.
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Wie
sich aus der Zeichnung ergibt, bildet sich bei einer Bestromung
der Spule 18 ein geschlossener Magnetfluss 31 aus,
der durch den Anker 21, den Luftspalt 24, das
als Polkern wirkenden Widerlager 19, das Innen-Rohr 2 und
die ebenfalls als Polkern wirkende Anschlag-Hülse 20 zurück zum Anker 21 fließt.
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Wenn
die Bestromung der Spule 18 aufgehoben wird, drückt die
Rückstell-Feder 23 den
Anker 21 samt Mitnehmer-Stange 22 zurück in die
in der Zeichnung dargestellte Position. Die Segmente 10 des Verriegelungs-Kolbens 9 werden
durch die Ringfedern 26 wieder in ihre in der Zeichnung
dargestellte radial zurückgezogene
Position verbracht, wodurch die Verriegelung aufgehoben wird. Die
Verriegelung, d. h. die starre Verbindung zwischen Außen-Rohr 1 und
Innen-Rohr 2 ist also reversibel.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
nach 3 und 4 unterscheidet sich von dem
nach 1 nur durch die Ausgestaltung der Verriegelungs-Einrichtung 32.
Hierbei sind die Segmente 34 des Verriegelungs-Kolbens 33 im
Wesentlichen als Teile eines Zylinder-Rings ausgebildet, die mittels
sich strahlenförmig
nach außen
erstreckender in Richtung der Mittel-Längs-Achse 3 gebogener
Feder-Elemente 35 mit der Mitnehmer-Stange 22 verbunden
sind. Wie 3 entnehmbar ist, liegen die
der Anschlag-Hülse 20 benachbarten
Feder-Elemente 35 an dieser an, während die der Betätigungs-Einrichtung 8 abgewandten Feder-Elemente 35 an
einem Mitnehmer-Bund 36 der Mitnehmer-Stange 22 anliegen.
In stromlosem Zustand der Spule 18 sind diese Federelemente 35 nach
außen
gewölbt,
zie hen also die Segmente 34 des Verriegelungs-Kolbens 33 radial
nach innen. Wenn dagegen die Spule 18 in der geschilderten Weise
bestromt wird und der Anker 21 zusammen mit der Betätigungs-Stange 22 in
die Betätigungs-Einrichtung 8 hineingezogen
wird, dann werden die Federelemente 35 in ihrem mittleren
Bereich aufeinander zu gedrückt,
radial also gestreckt. Sie drücken also
die Segmente 34 gegen die Innenwand 13 des Außen-Rohres 1,
so dass die Verzahnungen 12 in die Verzahnungen 14 eingreifen
und die geschilderte Blockierung herbeiführen. Auch dieser Blockiervorgang
ist reversibel, wie bereits geschildert wurde.
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Bei
dem dritten Ausführungsbeispiel
nach 5 werden mit den vorherigen Ausführungsbeispielen
identische Teile mit derselben Bezugsziffer und funktionell gleiche
und konstruktiv ähnliche
Teile mit derselben Bezugsziffer und einem hochgesetzten Strich
bezeichnet, ohne dass es im Einzelfall einer erneuten Beschreibung
bedürfte.
Im Innen-Rohr 2 ist eine Zugstange 37 in Richtung
der Achse 3 unverschiebbar festgelegt. Auf dieser Zugstange 37 ist eine
Betätigungs-Einrichtung 8' angeordnet.
Weiterhin durchsetzt die Zugstange 37 eine Verriegelungs-Einrichtung 7'. Letztere weist
mit dem Verriegelungs-Kolben 9' und seinen Segmenten 10' eine weitgehend
identische Ausgestaltung auf, ist aber in umgekehrter Anordnung
vorgesehen. Der Verriegelungs-Kolben 9' mit seinen Segmenten 10' liegt gegen
eine Anschlag-Scheibe 38 an, die auf der Zugstange 37 festgelegt
ist. Im Verriegelungs-Kolben 9' ist ein Betätigungs-Konus 17' angeordnet,
der dem Betätigungs-Kolben 17 mit
dem Unterschied entspricht, dass er den Verriegelungs-Kolben 9' spreizt, wenn
er in diesen hineingeschoben wird. Die Verzahnungen 12' und 14' sind als Keil-Verzahnungen
ausgebildet, d. h. sie wirken bei einem Ineinandergreifen in beiden
Richtungen der Achse 3 formschlüssig verriegelnd.
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Die
Betätigungs-Einrichtung 8' weist eine Spule 18' auf, zwischen
der und dem Innen-Rohr 2 ein schmaler Ring-Spalt 39 ausgebildet
ist. Die Spule 18' wird
im Innen-Rohr 2 durch eine als Polkern wirkende Anschlag-Hülse 20' und auf ihrer
anderen Seite durch einen ebenfalls als Polkern wirkenden Halte-Ring 40 festgelegt,
die beide in Richtung der Achse 3 unverschiebbar im Innen-Rohr 2 festgelegt
sind. Innerhalb der Spule 18' ist
auf der Zugstange 37 ein aus nicht-ferromagnetischem Material
bestehendes Betätigungs-Rohr 41 angeordnet,
das zum einen gegen einen die Zugstange 37 umgebenden rohrförmigen Fortsatz 42 des
Betätigungs-Konus 17' und andererseits
gegen einen als Anschlag dienenden Anker 43 anliegt. Dieser
als Anschlag dienende Anker 43 ist mittels eines Sicherungsrings 44 gegen
Verschiebungen von der Betätigungs-Einrichtung 8' weg gesichert,
aber in Richtung zur Verriegelungs-Einrichtung 7 hin frei
verschiebbar. Der Anker 43 wird mittels einer als vorgespannte
Druckfeder ausgebildeten Rückstell-Feder 23' in unbestromten
Zustand der Spule 18' gegen
den Sicherungsring 44 gedrückt, wodurch ein Luftspalt 24' zwischen dem
als Polkern wirkenden Halte-Ring 40 und dem Anker 43 geöffnet wird.
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Bei
einer Bestromung der Spule 18' wird der ringförmige Anker 43 bei
entsprechender Verkleinerung des Luftspalts 24' gegen die Kraft
der Rückstell-Feder 23 in
Richtung zu dem als Polkern wirkenden Halte-Ring 40 gezogen
und schiebt hierbei mittels des Betätigungs-Rohres 41 den
Betätigungs-Konus 17' in den Verriegelungs-Kolben 9' hinein und spreizt
diesen auf, wodurch die Verriegelung zwischen Innen-Rohr 2 und
Außen-Rohr 1 in
der bereits geschilderten Weise hergestellt wird. Der Magnetfluss 31' schließt sich
hierbei also über
den Halte-Ring 40, den Luftspalt 24', den Anker 43, die Zugstange 37,
den Fortsatz 42, die Anschlag-Hülse 20' und den die Spule 18' außen umgebenden
Abschnitt des Innen-Rohres 2. Wenn die Spule 18' stromlos gemacht
wird, dann drückt
die Rückstell- Feder 23' den Anker 43 wieder
in seine in 5 dargestellte Anlage gegen
den Sicherungsring 44. Die Ring-Federn 26 ziehen
die Segmente 10' des
Verriegelungs-Kolbens 9' radial
nach innen und schieben den Betätigungs-Konus 17' mitsamt dem
Betätigungs-Rohr 41 in
Richtung zum Anker 43. In verriegeltem Zustand der Verriegelungs-Einrichtung 7' können von
der in 5 dargestellten Blockier-Vorrichtung sowohl Zugkräfte als
auch Druckkräfte
aufgenommen werden. Druckkräfte
werden vom Innen-Rohr 2 über die Anschlag-Hülse 20' auf den Verriegelungs-Kolben 9' und von dort
auf das Außen-Rohr 1 bzw.
umgekehrt übertragen.
Zugkräfte
werden von der Zugstange 37 über die Anschlag-Scheibe 38 auf
den Verriegelungs-Kolben 9' und
von diesem auf das Außen-Rohr 1 bzw.
umgekehrt übertragen.