DE102010046145B3

DE102010046145B3 - Lineareinsteller für einen Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102010046145B3
Application number: DE201010046145
Authority: DE
Inventors: Roland Leis
Original assignee: Keiper GmbH and Co
Current assignee: Keiper Seating Mechanisms Co Ltd
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-09-17

Abstract

Bei einem Lineareinsteller für einen Fahrzeugsitz mit einer ersten Schiene, einer relativ zur ersten Schiene in einer axialen Richtung verschiebbaren zweiten Schiene, einer Verriegelungsvorrichtung (220) mit einem verriegelten Zustand, in welchem die erste Schiene und die zweite Schiene verriegelt sind, und wahlweise einem entriegelten Zustand, in welchem die erste Schiene und die zweite Schiene entriegelt und relativ zueinander verschiebbar sind, wobei die Verriegelungsvorrichtung (220) eine der ersten Schiene zugeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende Spindel (221) und eine der zweiten Schiene zugeordnete Spindelmutter (236) aufweist, weist die Spindel (221) mehrere Ringkanäle (221c) auf, welche relativ zur axialen Richtung (x) in Umfangsrichtung (c) umlaufen, und die Spindelmutter (236) weist einen auf der Spindel (221) sitzenden Grundkörper und wenigstens ein Sperrelement (242) auf, welches im verriegelten Zustand mit einem Windungsabschnitt (242b) wenigstens teilweise innerhalb einem der Ringkanäle (221c) angeordnet ist und in Umfangsrichtung (c) wenigstens teilweise um die Spindel (221) umläuft, wobei das Sperrelement (242) als Feder ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lineareinsteller für einen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
In der DE 101 38 893 C1 ist ein als Sitzschienen-Paar ausgebildeter Lineareinsteller dieser Art beschrieben, bei welchem eine Spindel mit großer Steigung drehfest an der ersten Schiene in axialer Richtung angeordnet ist, während eine Spindelmutter auf der Spindel sitzt, mit dieser kämmt und drehbar (und ortsfest) an der zweiten Schiene gelagert ist. An der ersten Schiene ist ferner parallel zur Spindel eine Zahnstange gelagert, welche senkrecht zur axialen Richtung beweglich ist und mit der Spindelmutter auf deren Außenseite in Zahneingriff bringbar ist, um den Lineareinsteller zu verriegeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Lineareinsteller der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Lineareinsteller mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Spindel und die Spindelmutter sind im verriegelten Zustand der Verriegelungsvorrichtung miteinander verriegelt, indem das als Feder ausgebildete Sperrelement mit seinem Windungsabschnitt wenigstens teilweise in einem der Ringkanäle angeordnet ist, vorzugsweise am Kern der Spindel mit Vorspannung anliegt. Im entriegelten Zustand ist das Sperrelement, insbesondere der Windungsabschnitt, außerhalb eines der Ringkanäle angeordnet, so dass die Spindelmutter entlang der Spindel verschoben werden kann. Um den Windungsabschnitt aus dem Ringkanal heraus zu bewegen, weist das Sperrelement vorzugsweise einen Betätigungsabschnitt auf, der beaufschlagt wird, um durch Weiten der Feder den Windungsabschnitt aus dem Ringkanal zu heben.
Die Ringkanäle sind vorzugsweise in axialer Richtung gleichmäßig verteilt. Die Ringkanäle sind vorzugsweise durch Rippen voneinander getrennt, so dass im verriegelten Zustand in axialer Richtung eine Überdeckung zwischen den Rippen und dem in einem der Ringkanäle angeordneten Teil des Sperrelementes besteht.
Beim erfindungsgemäßen Lineareinsteller werden durch die Trennung der Schienenführung und der Verriegelung kritische Flankenwinkel vermieden, welche das Bestreben haben, auszusteuern. Die Lastaufnahmefähigkeit in axialer Richtung kann mittels einer erhöhten Anzahl der Sperrelemente vergrößert werden. An den Schienen entfallen die produktionstechnisch aufwendigeren Reihen von Verriegelungselementen (Rasten). Die Verriegelungsvorrichtung ist mit beliebigen Schienenprofilen kombinierbar. Ein Trittschutz ist nicht erforderlich.
Die Spindel kann gerollt werden und ist somit einfacher herzustellen als eine spanabhebend hergestellte Spindel. Die Endanschläge werden nicht statisch belastet und sind daher frei wählbar, um den maximalen Verschiebeweg zu begrenzen. Es können auch reduzierte und gegebenenfalls unterschiedliche Längen der Schienen ausgebildet werden. Der Bauraum im Bereich der Verriegelungsvorrichtung ist minimiert. Es ist denkbar, Gleichteile zusammen mit einem motorischen Lineareinsteller zu verwenden.
Das System ist erweiterbar mit einem Noniusprinzip, wobei wenigstens ein Sperrelement in Eingriff ist und ein zweites Sperrelement spielfrei stellt.
Bei Verwendung eines ovalen Querschnitts der Spindel (und beispielsweise zylindrischem Kern) ist es möglich, statische Lasten teilweise oder ganz auf die Spindel zu übertragen und die Schienen zu entlasten.
Der Lineareinsteller kann an unterschiedlichsten Stellen im Fahrzeugsitz positioniert werden, beispielsweise zur Längseinstellung, zur Höheneinstellung oder zur Neigungseinstellung, beispielsweise als Bestandteil eines Mehrgelenks.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 einen Schnitt durch eine Verriegelungsvorrichtung im verriegelten Zustand entlang der Linie I-I in 3,
2 einen Schnitt durch die Verriegelungsvorrichtung im entriegelten Zustand,
3 eine Seitenansicht der Verriegelungsvorrichtung,
4 eine Teilansicht einer Spindel, und
5 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes.
Ein Fahrzeugsitz 1, insbesondere ein Vordersitz für ein Kraftfahrzeug, weist wenigstens einen Lineareinsteller 3 auf, mittels dessen im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Sitzlängsposition des längseinstellbaren Fahrzeugsitzes 1 im Fahrzeug einstellbar ist. Der Lineareinsteller 3 kann aber auch der Höheneinstellung oder Neigungseinstellung dienen, insbesondere des Sitzteils des Fahrzeugsitzes 1. Der Lineareinsteller 3 weist vorliegend auf jeder der beiden Fahrzeugsitzseiten (alternativ mittig oder auf nur einer Fahrzeugsitzseite) eine erste Schiene 5 (Unterschiene oder Führungsschiene), welche vorliegend mit der Fahrzeugstruktur fest verbunden ist, und eine zugeordnete zweite Schiene 8 (Oberschiene oder Gleitschiene) auf, welche vorliegend mit der Sitzstruktur des Fahrzeugsitzes 1 fest verbunden ist. Alternativ ist die erste Schiene 5 an der Sitzstruktur und die zweite Schiene 8 an der Fahrzeugstruktur befestigt.
Die beiden einander zugeordneten Schienen 5 und 8 sind relativ zueinander in Sitzlängsrichtung, d. h. Fahrtrichtung, nachfolgend als axiale Richtung x bezeichnet, verschiebbar, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Kugellagern oder Wälzlagern, und umgreifen einander mit ihren Längsrändern wechselseitig unter Bildung eines geschlossenen Schienenprofils mit einem Bauraum. Grundsätzlich können die beiden Schienen 5 und 8 auch auf andere Weise zusammenwirken und einander führen, beispielsweise teleskopartig.
Die beiden einander zugeordneten Schienen 5 und 8 sind mittels einer Verriegelungsvorrichtung 220 miteinander wahlweise verriegelbar und entriegelbar, d. h. die Verriegelungsvorrichtung 220 weist einen verriegelten Zustand auf, in welchem die Schienen 5 und 8 verriegelt sind, und einen entriegelten Zustand, in welchem die Schienen 5 und 8 entriegelt und relativ zueinander verschiebbar sind. Die Verriegelungsvorrichtung 220 weist eine Spindel 221 auf, welche innerhalb des Bauraums (oder alternativ außerhalb desselben) angeordnet ist, sich in axialer Richtung x erstreckt und an ihren beiden Enden, beispielsweise mittels je eines Spindelhalters, an der ersten Schiene 5 befestigt ist. Die Spindel 221 definiert aufgrund ihrer Erstreckung in axialer Richtung x ein Zylinderkoordinatensystem, dessen Richtungsangaben (axiale Richtung x, radiale Richtung r, Umfangsrichtung c) nachfolgend verwendet werden.
Die Spindel 221 weist eine zylindrische Ausgangsform mit einem Spindelradius R (Außenradius) auf In dieser Ausgangsform sind mehrere, entlang der axialen Richtung (gleichmäßig) von einander beabstandete Ringkanäle 221c ausgebildet, welche sich jeweils mit einem beispielsweise rechteckförmigen (oder trapezförmigen oder kreissegmentförmigen) Profil in Umfangsrichtung c der Spindel 221 erstrecken.
Die Ringkanäle 221c weisen in ihrem Profil in radialer Richtung r eine einheitliche Kanaltiefe t auf und sind mit dieser Kanaltiefe t jeweils bis zu einem zylindrischen Kern der Spindel 221 vertieft. Der Radius dieses Kerns der Spindel 221 definiert den Innenradius der Spindel 221 und entspricht der Differenz von Spindelradius R und Kanaltiefe t. Die Ringkanäle 221c sind in axialer Richtung x voneinander (gleichmäßig) durch Rippen 221b getrennt und beabstandet, wobei vorliegend die Rippen 221b in Umfangsrichtung c vollständig umlaufend ausgebildet sind. Die in axialer Richtung x gleichmäßig angeordneten Rippen 221b und Ringkanäle 221c definieren aufgrund ihrer Periodizität eine Teilung der Spindel 221.
Die Verriegelungsvorrichtung 220 weist ferner eine Spindelmutter 236 auf. Der Grundkörper der Spindelmutter 236 ist näherungsweise hohlzylindrisch und zentral mit axialer Öffnung ausgebildet und sitzt – in axialer Richtung x aufgeschoben – auf der Spindel 221. Der Radius der axialen Öffnung der Spindelmutter 236 entspricht daher dem Spindelradius R oder ist – zur Erzeugung eines Spiels für eine leichtgängige Bewegung in axialer Richtung x – etwas größer als der Spindelradius R, beispielsweise etwa 5% größer. Der Grundkörper der Spindelmutter 236 wird vorzugsweise durch zwei (insbesondere spiegelbildlich zueinander ausgebildete) Deckscheiben 238 gebildet, welche beispielsweise als Sinterteil oder Fließpressteil hergestellt und miteinander fest verbunden sind. Die Deckscheiben 238 schließen die Spindelmutter 236 in axialer Richtung x nach außen ab.
Im Inneren der hohlen Spindelmutter 236 ist eine Aufnahme 236a ausgebildet, welche in radialer Richtung r und in Umfangsrichtung c um die Spindel 221 herum angeordnet ist. Die Aufnahme 236 ist an einer Stelle in Umfangsrichtung c mittels einer radialen Öffnung 236o radial nach außen geöffnet. Die Abmessung der Öffnung 236o in axialer Richtung x ist wenigstens näherungsweise so groß wie die Abmessung der Ringkanäle 221c in axialer Richtung x. Vorliegend ist die Aufnahme 236a je zur Hälfte aus dem Material der beiden Deckscheibe 238 herausgearbeitet.
Die Spindelmutter 236 weist ein Sperrelement 242 auf, welches erfindungsgemäß als Feder ausgebildet ist, genau gesagt als Spiralfeder mit knapp einer Windung, die aus Federstahl gebogen ist. Ein Endabschnitt 242a des Sperrelementes 242, welcher zugleich das innere Spiralende des Sperrelementes 242 definiert, ist am Grundkörper der Spindelmutter 236 abgestützt, beispielsweise indem er formschlüssig in eine von der Aufnahme 236a aus zugängliche Vertiefung im Material der Deckscheiben 238 greift. Es sind aber auch andere Abstützungen möglich. An den Endabschnitt 242a schließt sich ein Windungsabschnitt 242b an, welcher in Umfangsrichtung c wenigstens teilweise (vorliegend zwischen einer dreiviertel und einer ganzen Windung) um die Spindel 221 umläuft, wobei im entspannten Zustand der Innenradius des Windungsabschnitts 242b kleiner ist als der Spindelradius R. An den Windungsabschnitt 242b schließt sich ein Betätigungsabschnitt 242c an, welcher durch die radiale Öffnung 236o nach außen ragt und dort das äußere Spiralende des Sperrelementes 242 definiert. Die bezüglich der Spiralform des Sperrelementes 242 radial außerhalb des Sperrelementes 242 vorgesehene Berandung der radialen Öffnung 236o ist als Begrenzungskontur 236l zum Zusammenwirken mit dem Betätigungsabschnitt 242c ausgebildet. Die bezüglich der Spiralform des Sperrelementes 242 radial innerhalb des Sperrelementes 242 vorgesehene Berandung der radialen Öffnung 236o ist als Anlagekontur 236k zum Zusammenwirken mit dem Betätigungsabschnitt 242c ausgebildet.
Das Querschnittsprofil des Sperrelementes 242 ist auf das Profil der Ringkanäle 221c abgestimmt, also beispielsweise rechteckförmig, trapezförmig, kreissegmentförmig oder kreisförmig, wobei das (einfach herzustellende) rechteckförmige und das (das Einfallen des Sperrelementes 242 erleichternde) kreisförmige Querschnittsprofil bevorzugt sind. Die die Aufnahme 236a axial begrenzende Stirnseite der Deckscheiben 238 ist auf das Querschnittsprofil des Sperrelementes 242 abgestimmt und in der Regel innerhalb der Aufnahme 236a eben ausgebildet. Die maximale Abmessung des Sperrelementes 242 in axialer Richtung x ist – vorzugsweise geringfügig – kleiner als die Abmessung der Ringkanäle 221c in axialer Richtung x und – vorzugsweise geringfügig – kleiner als die axiale Abmessung der Aufnahme 236a. Der Endabschnitt 242a und der Betätigungsabschnitt 242c sind immer radial außerhalb der Ringkanäle 221c angeordnet. Die radiale Abmessung des Querschnittsprofils des Sperrelementes 242 ist etwa so groß wie die Kanaltiefe t, aber vorzugsweise nicht mehr als doppelt so groß.
Die Spindelmutter 236 ist bezüglich der zweiten Schiene 8 in axialer Richtung x ortsfest. Sie kann fest mit der zweiten Schiene 8 verbunden, beispielsweise verschweißt, sein. Die Spindelmutter 236 kann auch in Umfangsrichtung c drehfest und in axialer Richtung x beidseitig unverschieblich mit (jeweils) einem Lager oder Anschlag der zweiten Schiene 8 zusammenwirken. Beispielsweise kann in der zweiten Schiene 8 ein Fenster (oder Kasten) vorgesehen sein, dessen in axialer Richtung x vorderer und hinterer Rand mit der Spindelmutter 236 zusammenwirkt und zugleich (beispielsweise mittels eines Formschlusses mit den Deckscheiben 238) für eine drehfeste Verbindung sorgt.
Im verriegelten Zustand der Verriegelungsvorrichtung 220 ist das Sperrelement 242 mit seinem Windungsabschnitt 242b (wenigstens teilweise) innerhalb eines Ringkanals 221c der Spindel 221 angeordnet (eingefallen). Vorzugsweise ist das Sperrelement 242 mit einer Vorspannung versehen, so dass der Windungsabschnitt 242b am Kern der Spindel 221 anliegt. Der Betätigungsabschnitt 242c liegt vorzugsweise an der Anlagekontur 236k an. In axialer Richtung x besteht vorzugsweise Formschluss, d. h. der Windungsabschnitt 242b ist in axialer Richtung x beidseitig (mit Spiel) an je einer der Rippen 221b (d. h. zwischen zwei Rippen 221b) angeordnet (Überdeckung), so dass das Sperrelement 242 und damit die Spindelmutter 236 in axialer Richtung x (abgesehen vom Spiel) unbeweglich ist.
Zum Entriegeln wird das Sperrelement 242 am Betätigungsabschnitt 242c in Umfangsrichtung c beaufschlagt. Der Betätigungsabschnitt 242c bewegt sich von der Anlagekontur 236k in Richtung zur Begrenzungskontur 236l. Dabei wird der Betätigungsabschnitt 242c von den axialen Berandungen der radialen Öffnung 236o geführt, optional auch von den die Aufnahme 236a axial begrenzenden Stirnseiten der Deckscheiben 238. Aufgrund des Beaufschlagens des Betätigungsabschnitts 242c weitet sich das als Feder ausgebildete Sperrelement 242. Der Windungsabschnitt 242b wird aus dem Ringkanal 22c gehoben, bewegt sich also vom Kern der Spindel 221 aus um wenigstens die Kanaltiefe t (plus das Spiel zwischen Spindel 221 und axialer Öffnung der Spindelmutter 236) aus dem Ringkanal 221c heraus.
Der entriegelte Zustand ist erreicht, wenn der Betätigungsabschnitt 242c in Anlage an die Begrenzungskontur 236l gelangt ist. Im entriegelten Zustand ist das Sperrelement 242 (d. h. insbesondere der Windungsabschnitt 242b) vollständig außerhalb des Ringkanals 221c angeordnet, so dass die Spindelmutter 236 in axialer Richtung x durchgängig entlang der Spindel 221 verschiebbar ist. Für die Rückkehr in den verriegelten Zustand wird das Betätigungselement 242c nicht weiter beaufschlagt, so dass das Sperrelement 242 sich aufgrund seiner Vorspannung zusammenzieht und in den nächstgelegenen Ringkanal 221c einfällt, wofür gegebenenfalls eine kleine Bewegung in axialer Richtung x notwendig ist.
In einer abgewandelten Ausführung sind mehrere Sperrelemente 242 vorgesehen, welche axial nebeneinander angeordnet sind. Die Spindelmutter 236 weist zusätzliche Scheiben auf, beispielsweise weitere Deckscheiben 238 oder Scheiben, welche demjenigen Abschnitt der Deckscheiben 238 entsprechend, in welchem die Aufnahme 236a ausgebildet ist, gegebenenfalls zusätzliche Distanzstücke. Sofern die Sperrelemente 242 gleichzeitig einfallen können, wird die Verriegelungskraft und damit der Festigkeit der Verriegelungsvorrichtung 220 erhöht. Alternativ kann anstelle des Verriegelns an diskreten Positionen in axialer Richtung x ein quasi stufenloses Verriegeln mit einem Einfallen von wenigstens einem Sperrelement 242 erreicht werden. Hierfür kann die Teilung der Sperrelemente 242 von der Teilung der Spindel 221 abweichen. Dann ist die Verwirklichung des Nonius-Prinzips möglich, bei welchem ein Sperrelement 242 verriegelt und ein weiteres Sperrelement 242 der Spielfreistellung dient.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
3: Lineareinsteller
5: erste Schiene
8: zweite Schiene
220: Verriegelungsvorrichtung
221: Spindel
221b: Rippe
221c: Ringkanal
236: Spindelmutter
236a: Aufnahme
236k: Anlagekontur
236l: Begrenzungskontur
236o: radiale Öffnung
238: Deckscheibe
242: Sperrelement
242a: Endabschnitt
242b: Windungsabschnitt
242c: Betätigungsabschnitt
c: Umfangsrichtung
r: radiale Richtung
R: Spindelradius
t: Kanaltiefe
x: axiale Richtung

Claims

Lineareinsteller für einen Fahrzeugsitz mit a) einer ersten Schiene (5), b) einer relativ zur ersten Schiene (5) in einer axialen Richtung (x) verschiebbaren zweiten Schiene (8), c) einer Verriegelungsvorrichtung (220) mit einem verriegelten Zustand, in welchem die erste Schiene (5) und die zweite Schiene (8) verriegelt sind, und wahlweise einem entriegelten Zustand, in welchem die erste Schiene (5) und die zweite Schiene (8) entriegelt und relativ zueinander verschiebbar sind, wobei die Verriegelungsvorrichtung (220) eine der ersten Schiene (5) zugeordnete, sich in axialer Richtung (x) erstreckende Spindel (221) und eine der zweiten Schiene (8) zugeordnete Spindelmutter (236) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Spindel (221) mehrere Ringkanäle (221c) aufweist, welche relativ zur axialen Richtung (x) in Umfangsrichtung (c) umlaufen, und e) die Spindelmutter (236) einen auf der Spindel (221) sitzenden Grundkörper und wenigstens ein Sperrelement (242) aufweist, welches im verriegelten Zustand mit einem Windungsabschnitt (242b) wenigstens teilweise innerhalb einem der Ringkanäle (221c) angeordnet ist und in Umfangsrichtung (c) wenigstens teilweise um die Spindel (221) umläuft, wobei das Sperrelement (242) als Feder ausgebildet ist.
Lineareinsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (242) im entriegelten Zustand in radialer Richtung (r) außerhalb der Ringkanäle (221c) angeordnet ist.
Lineareinsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (242) im verriegelten Zustand eine Vorspannung aufweist, mit welcher der Windungsabschnitt (242b) in radialer Richtung (r) an der Spindel (221) anliegt.
Lineareinsteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkanäle (221c) bis zu einem Kern der Spindel (221) vertieft sind, an welchem der Windungsabschnitt (242b) im verriegelten Zustand anliegt.
Lineareinsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (242) einen am Grundkörper abgestützten Endabschnitt (242a), an den sich der Windungsabschnitt (242b) anschließt, und einen an den Windungsabschnitt (242b) anschließenden Betätigungsabschnitt (242c) aufweist, der zum Entriegeln zu beaufschlagen ist.
Lineareinsteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (236) im Grundkörper eine Aufnahme (236a) aufweist, innerhalb derer der Endabschnitt (242a) und der Windungsabschnitt (242b) angeordnet sind, und die eine radiale Ölung (236o) aufweist, durch welche der Betätigungsabschnitt (242c) nach außen ragt.
Lineareinsteller nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (236) an der radialen Öffnung (236o) eine Anlagekontur (236k) zur Anlage des Betätigungsabschnitts (242c) im verriegelten Zustand und/oder eine Begrenzungskontur (236l) zur Anlage des Betätigungsabschnitts (242c) im entriegelten Zustand aufweist.
Lineareinsteller nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper der Spindelmutter (236) durch zwei fest miteinander verbundene Deckscheiben (238) gebildet wird, aus deren Material die Aufnahme (236a) herausgearbeitet ist.
Lineareinsteller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkanäle (221c) in axialer Richtung (x) durch Rippen (221b) voneinander getrennt sind, wobei im verriegelten Zustand der Verriegelungsvorrichtung (220) der Windungsabschnitt (242b) in axialer Richtung (x) zwischen zwei Rippen (221b) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz (1) mit einem Lineareinsteller (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Einstellung der Sitzlängsposition.