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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz und einen derartigen Fahrzeugsitz.
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Derartige Verstelleinrichtungen dienen zur Verstellung von Sitz-Strukturteilen, z. B. der Sitzhöhe eines Sitzrahmens gegenüber einem Unterbau, für die Lehnenneigung oder die Kopfstützenhöhe. Die Verstellung kann manuell über z. B. ein Handrad, oder auch elektromotorisch erfolgen. Derartige Verstelleinrichtungen sind insbesondere mit Zahnrad-Zahnsegment-Getrieben bekannt, bei denen ein über eine Antriebswelle gedrehtes Zahnrad auf einem Zahnsegment bzw. Verzahnungsbereich abläuft.
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In einem Überlastfall, insbesondere einem Crashfall, d. h. bei einem Front-Crash oder Heck-Crash, sind der Fahrzeugsitz und die Verstelleinrichtung besonderen Kräften und Momenten ausgesetzt. Insbesondere kann eine selbsttätige Verstellung der Sitz-Strukturteile zueinander auftreten, die den Sitzinsassen gefährden kann. Der Überlastfall kann durch die Beschleunigung der Teile des Fahrzeugsitzes selbst auftreten, weiterhin auch durch die Beschleunigung des aufgenommenen Sitzinsassen oder bei einem Frontal-Crash z. B. durch im hinteren Fahrzeugbereich aufgenommene Gepäckteile, die nach vorne gegen den Fahrzeugsitz geschleudert werden.
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Hierzu sind crashsichere Verstelleinrichtungen bekannt, die im Crashfall blockieren, um die selbsttätigen Verstellungen zu verhindern. Derartige Crash-Verriegelungen sind jedoch im Allgemeinen aufwendig.
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Die
DE 28 08 954 C2 beschreibt einen Gelenkbeschlag für Sitze mit verstellbarer Rückenlehne, insbesondere Kraftfahrzeugsitze, wobei ein mit der Rückenlehne verbundener schwenkbarer Gelenkteil über eine selbsthemmende Verstelleinrichtung verstellbar ist und die Einstellung durch einen Motor über eine Stellwelle erfolgt, auf der ein mit dem Antriebsritzel des Motors kämmendes Zwischenrad lose drehbar gelagert ist, welches mit einer im Kupplungssinne federbelasteten, mit der Stellwelle drehfest, jedoch axial verschiebbar verbundenen Sperrscheibe gekuppelt ist, die sich bei Überlast durch Axialverschiebung selbsttätig an einem Sperring eines der beiden Gelenkteile festlegt.
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Die
EP 2 351 663 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Verriegeln und Entriegeln mit einer Sicherung gegenüber Selbstöffnen, wobei zwei Beschlagteile relativ zueinander verstellbar, sowie weiterhin verriegelbar und entriegelbar sind, mit einem Antriebsmittel und einer Verrastplatte, die mit dem Antriebsmittel reversibel verstellbar ist. Hierbei wird eine Verrieglung zwischen einer Verrastklinke der Verrastplatte und einem ersten Beschlagteil in einer Rastposition erreicht und in einer Freigabeposition entriegelt.
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Die
DE 10 2005 055 089 A1 beschreibt eine Verriegelungsanordnung für einen Fahrzeugsitz, bei dem ein formschlüssiger Eingriff in eine schwenkbare Rückenlehne oder ein lehnenfestes Bauteil vorgesehen ist. Hierbei ist durch den Benutzer über ein Betätigungsmittel ein Nocken verstellbar, der eine vordere Spannkurve zum Verspannen einer an einem Sitzrahmen angelenkten Klinke in mindestens einer Verriegelungsstellung gegen die Rückenlehne aufweist.
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Die
DE 103 48 293 A1 beschreibt einen Beschlag für einen Fahrzeugsitz, mit zwei relativ zueinander verstellbaren Beschlagteilen, die Verriegelungs- und Steuerlemente zum formschlüssigen Verriegeln und Entriegeln aufweisen.
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Die
DE 197 09 524 C2 beschreibt einen weiteren Neigungsverstellbeschlag für die Rückenlehne eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer schwenkbaren Rückenlehne, mit einem mit der Rückenlehne verschwenkbaren Zahnsegmentbereich, in den eine Rastklinke für die Verrastung der Rückenlehne eingreift.
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Die
DE 41 23 102 A1 beschreibt eine Rückhaltevorrichtung für Fahrzeugsitze.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für einen Fahrzeugsitz und einen derartigen Fahrzeugsitz zu schaffen, die in einem Überlastfall eine selbsttätige Verstellung verhindern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verstelleinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und einen Fahrzeugsitz mit der Verstelleinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst. Hierbei sind zwei Eingriffsmittel vorgesehen. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
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Erfindungsgemäß ist somit eine Überlast-Verriegelungseinrichtung vorgesehen, die im Falle einer Überlast zwischen dem Verstell-Zahnrad und der Antriebswelle das mindestens eine Eingriffsmittel in das Verstell-Zahnrad und/oder in den Verzahnungsbereich bzw. das Zahnsegment verstellt bzw. drückt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung sind zwei Eingriffsmittel vorgesehen, die im Überlastfall zu beiden Seiten des Verstell-Zahnrades eingreifen. Somit wird eine Wälzbewegung des Verstell-Zahnrads in jede Richtung blockiert. Somit können selbsttätige Verstellungen aufgrund z. B. eines Front-Crashes sowie auch eines Heck-Crashes, die jeweils zu Verstellungen in die eine oder andere Richtung führen können, blockiert werden.
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Die Eingriffsmittel können insbesondere zwischen die Zähne des Verstell-Zahnrads und des Verzahnungsbereichs gelangen und somit den weiteren Eingriff bzw. die weitere Abwälzbewegung blockieren. Hierzu können die Eingriffsmittel insbesondere mit geeigneten Vertiefungen, insbesondere sich in Axialrichtung erstreckenden Vertiefungen, ausgebildet sein. Sie können z. B. mit zwei Vertiefungen bzw. nierenförmig ausgebildet sein.
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Die Aktivierung der Eingriffsmittel erfolgt durch eine Aktivierungs-Federeinrichtung, die in der Verstelleinrichtung vorgespannt aufgenommen ist und im Überlastfall aktiviert wird, um die Eingriffsmittel von ihrer Grundstellung in ihre Eingriffsstellung zu verstellen. Die Aktivierungsfeder kann insbesondere als Doppelschenkel-Feder bzw. Spreizfeder ausgebildet sein, die somit zwei Federschenkel auseinanderspreizt und bei Aktivierung entspannt, wodurch eine hohe Federkraft und schnelle Verstellung erreicht werden kann.
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Die Doppelschenkel-Feder kann in der Grundstellung in Axialrichtung verspannt sein und durch Freigabe ihres axialen Verstellweges entspannt werden, so dass sie daraufhin ihre Federschenkel spreizt und hierdurch die Eingriffsmittel in deren Eingriffsstellung befördert.
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Zu Aktivierung der Aktivierungsfeder kann eine auf der Eingriffswelle drehstarr aufgenommene Auslöserscheibe oder Aktivierungsscheibe vorgesehen sein, die in der Grundstellung die Axialverstellung der Aktivierungsfeder blockiert und bei Aktivierung diese freigibt. Die Aktivierung kann durch eine Relativverdrehung des Verstell-Zahnrads gegenüber der Eingriffswelle erfolgen; hierzu kann das Verstell-Zahnrad die Axialverstellung der Auslöserscheibe in der Grundstellung blockieren und bei Relativverdrehung des Verstell-Zahnrads gegenüber der Antriebswelle freigeben, so dass die Aktivierungsfeder nachfolgend in Axialrichtung entspannt und die Eingriffsmittel in deren Eingriffsstellung verstellt.
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Vorteilhafterweise sind die Eingriffsmittel in der Grundstellung auf einem rotationsfesten bzw. durch die Antriebswelle nicht drehbaren Stützlager fest aufgenommen, z. B. durch einen rotationsfesten Formschluss. Bei Betätigung der Antriebswelle und Verstellung des Verstell-Zahnrades zum Eingriff auf die Antriebsverzahnung werden die Eingriffsmittel somit nicht verstellt oder betätigt. Bei Aktivierung im Überlastfall werden die Eingriffsmittel durch die Aktivierungsfeder aus der rotationsfesten Aufnahme des Stützlagers gelöst, z. B. durch Verschieben in Axialrichtung, so dass sie nachfolgend durch z. B. die Federschenkel in ihre Eingriffsstellung verstellt werden können.
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Als Soll-Lösemittel zur rotationsfesten bzw. drehstarren Kopplung des Verstell-Zahnrads an die Antriebswelle können insbesondere ein Sollbruch-Mittel bzw. mehrere Sollbruch-Mittel vorgesehen sein. Diese Sollbruch-Mittel können insbesondere zur Drehachse versetzt angeordnet sein. Hierzu kann z. B. auf der Antriebswelle eine Kopplungsscheibe vorgesehen sein, die mit dem Verstell-Zahnrad über ein oder mehrere Sollbruch-Mittel, z. B. Scherbolzen, verbunden ist.
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Der Verzahnungsbereich kann grundsätzlich am selben Sitz-Strukturteil wie das Verstell-Zahnrad gelagert sein. Bei einer derartigen Ausbildung wird somit eine Relativverstellung des Verzahnungsbereichs, z. B. einer ein Zahnsegment aufweisenden Scheibe erreicht, die z. B. an dem anderen Sitz-Strukturteil angelenkt ist. Somit schwenkt das Zahnsegment bzw. eine Scheibe mit dem Zahnsegment in Abhängigkeit der Betätigung des Verstell-Zahnrades, um hierdurch die Verstellung zu erreichen.
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Erfindungsgemäß kann z. B. eine Sitz-Höhenverstellung eines Sitzrahmens gegenüber einem Unterbau, z. B. Oberschienen, weiterhin auch eine Lehnenneigungs-Verstellung zur Verstellung einer Rückenlehne gegenüber einem Sitzrahmen, oder eine Kopfstützenverstellung vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß ergeben sich somit einige Vorteile:
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Es ist eine sichere selbsttätige Verstellung möglich. Die Verstellung erfolgt durch Eingriff eines Eingriffsmittels in mindestens eine Verzahnung, vorteilhafterweise zwischen das Verstell-Zahnrad und den Verzahnungsbereich, so dass eine selbsttätige Abwälzbewegung sicher und zuverlässig blockiert ist.
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Vorteilhafterweise können Verstellungen in beide Richtungen durch entsprechende Ausbildung von zwei Eingriffsmitteln zum beidseitigen Eingriff ober- und unterhalb des Verstell-Zahnrades vorgesehen sein. Durch die Vorspannung der Aktivierungsfeder ist ein schneller und sicherer Eingriff gewährleistet. Die Eingriffsmittel werden durch die Federvorspannung in ihre Eingriffsposition befördert.
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Der Aufbau kann relativ platzsparend und kostengünstig erfolgen. So können die wesentlichen Teile an oder auf der Antriebswelle vorgesehen sein und die Verstellung nach Aktivierung z. B. durch Axialverstellung ganz oder teilweise innerhalb des Verstell-Zahnrades erfolgen. Das Aktivierungsmittel selbst kann als auf der Antriebswelle ausgebildete Scheibe ausgebildet sein.
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Während des Grundbetriebes bzw. der Verstellung über die Betätigung der Antriebswelle erfolgt keine Beeinträchtigung durch die Eingriffsmittel, da diese außer Eingriff, vorteilhafterweise auch ohne Bewegung sind.
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Die Anzahl der Teile kann gering gehalten sein; die einzelnen Teile können präzise mit geringen Toleranzen ausgelegt sein, z. B. durch Formschluss von Blockierarmen, die die als Eingriffsmittel dienenden Blockierstifte aufnehmen, und axialer Anlage der Aktivierungsscheibe an entsprechenden Vorsprüngen des Verstell-Zahnrads, die bei Relativverdrehung sicher außer Eingriff gelangen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Strukturteile eines Fahrzeugsitzes mit erfindungsgemäßer Verstelleinrichtung;
- 2 eine Seitenansicht des Bereichs aus 1;
- 3 einen Schnitt durch die Abdeckung in 1 zur Aufsicht auf die Verstelleinrichtung;
- 4 eine Detailvergrößerung aus 3 bei teilweise demontierter Verstelleinrichtung, in Grundstellung;
- 5 eine der 4 entsprechende Darstellung in aktivierter Stellung im Crashfall;
- 6 der Beschlag (Baueinheit) aus Handrad, Verstell-Zahnrad und Crashverriegelung zur Montage am Sitzrahmen;
- 7 die Baueinheit aus 6 im Längsschnitt;
- 8 die Montage der Baueinheit aus 6, 7 am Sitzrahmen;
- 9 eine Explosionsdarstellung der Baueinheit aus 6, 7,
- 10 eine weitere Explosionsdarstellung.
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Von einem Fahrzeugsitz 1 sind in den Zeichnungen nur einige Strukturteile gezeigt. Ein Sitzrahmen 2 ist mit seinen Oberschienen 4 auf im Fahrzeug zu befestigenden Unterschienen 3 längsverstellbar aufgenommen und im Allgemeinen in den Längsstellungen verriegelbar, wobei diese Verriegelung hier nicht weiter gezeigt ist. Der Sitzrahmen 2, von dem in 1 ein linkes und rechtes Rahmenteil 2a, 2b und die die beiden Rahmenteile 2a und 2b verbindenden Querstangen 5, 6 gezeigt sind, ist über drei Parallelschwingen 7 und eine Schwenkplatte 14 höhenverstellbar angebunden, wobei am linken Rahmenteil 2a die Schwenkplatte 14 angelenkt ist; die Parallelschwingen 7 und die Schwenkplatte 14 bilden somit ein Parallel- Führungsgestänge zur Höhenverstellung des Sitzrahmens 2 gegenüber den Oberschienen 4. Die hintere Querstange 5 dient als Drehlager der Schwenkplatte 14 des linken Rahmenteils 2a und der Parallelschwinge 7 des rechten Rahmenteils 2b.
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An der Schwenkplatte 14 ist ein Zahnsegment 8 ausgebildet. In eine geeignete Aussparung 11 des linken Sitzrahmen-Teils 2a ist eine in den 6, 7 und 9 detaillierter gezeigte Baugruppe 10 eingesetzt und am Rahmenteil 2a befestigt, wobei die Baugruppe 10 zusammen mit dem Zahnsegment 8 als Verstelleinrichtung 12 zur Höhenverstellung des Sitzrahmens 2 gegenüber den Oberschienen 4 dient. Zur Innenseite des Fahrzeugsitzes 1 ist die Verstelleinrichtung 12 durch eine an das Rahmenteil 2a geschraubte Abdeckung 13 geschützt, die in den weiteren Ansichten zum Teil weggelassen ist. Die Schwenkplatte 14 ist an der linken Oberschiene 4 in einem Gelenk 15 angelenkt. Durch Schwenken der Schwenkplatte 14 wird somit die Höhe des Sitzrahmens 2 gegenüber der Oberschiene 4 verstellt. Bei dieser Ausführungsform ist in der Schwenkplatte 14 ein gebogenes Langloch 9 ausgebildet, um eine Anbindung einer Abdeckplatte 13 am Rahmenteil 2a zu ermöglichen.
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Die Baugruppe 10 weist auf:
- einen Höheneinstell-Pumpmechanismus 18, der am Sitzrahmenteil 2a befestigt, z. B. angeschraubt wird und zur Drehung einer Antriebswelle 19 um die Drehachse A dient, weiterhin ein auf der Antriebswelle 19 frei rotierendes Verstell-Zahnrad 20. Auf der Antriebswelle 19 ist eine Kopplungsscheibe 21 drehstarr befestigt bzw. als Teil der Antriebswelle 19 ausgebildet und nimmt in ihren drei Löchern 21a Scherbolzen 22 auf, die in entsprechende Löcher 20a des Verstell-Zahnrads 20 gesteckt sind. Im Falle einer Überlast, insbesondere eines Heck- oder Front-Crashs, dienen die Scherbolzen 22 als Sollbruch-Mittel, um Beschädigungen weiterer Teile der Baugruppe zu vermeiden. Die Scherbolzen 22 können hierbei insbesondere, wie in 9, 10 angedeutet, in axialer Richtung geschwächt bzw. tailliert ausgebildet sein, um somit jeweils eine Sollbruch-Stelle aufzuweisen.
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Weiterhin weist die Baugruppe 10 auf:
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Einen Ansteuermechanismus mit einer Auslöserscheibe 24 mit drei radial nach außen ragenden Nasen (Vorsprüngen) 24a und einer nach innen ragenden Nase 24b, die in eine parallel zur Achse A verlaufende Nut 19a der Antriebswelle 19 eingreift und somit drehstarr und in Axialrichtung gleitfähig auf der Antriebswelle 19 aufgenommen ist, weiterhin einen Abstandshalter 25, eine Stützscheibe 26, zwei Blockierarme 28 und 29, an denen jeweils als Eingriffsmittel ein Blockierstift 31, 32 angebracht ist, eine Aktivierfeder 30 mit zwei nach außen weisenden Federschenkeln 30a und 30b und einen Abschlussring 33. Die Blockierstifte 31, 32 weisen an ihrer Außenseite in Längsrichtung verlaufende Vertiefungen 36 auf.
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Bei der gezeigten Ausführungsform dient die Aktivierfeder 30 zum einen als Axialfeder zur Verspannung der Baugruppe 10 in Axialrichtung und weiterhin als Spreizfeder, deren Federschenkel 30a, 30b in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung um die Achse A verstellbar sind. Wie z. B. aus den Darstellungen der 3, 6, 7 und 8 ersichtlich ist, liegen die Federschenkel 30a, 30b an den Blockierstiften 31, 32 an und spannen diese vor, wobei die Blockierarme 28 und 29 jedoch in der Grundstellung durch eine weiter unten beschriebene formschlüssige Aufnahme an einer Drehung gehindert sind. Die Blockierstifte 31, 32 erstrecken sich parallel zur Axialrichtung. In der Grundstellung liegen sie radial außerhalb des Verstell-Zahnrads 20, d. h. sie werden bei Drehung der Antriebswelle 19 und somit des Verstell-Zahnrads 20 nicht von den Zähnen 20b des Verstell-Zahnrads 20 erfasst, wie insbesondere aus 4 und 7 ersichtlich ist. In der Grundstellung werden die Blockierarme 28, 30, der Abstandshalter 25 und die Auslöserscheibe 24 durch die Axialspannung der Aktivierfeder 30 axial gegen das Verstell-Zahnrad 20 gedrückt.
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In der Grundstellung der 3, 4, 7 drückt die Auslöserscheibe 24 mit ihren radial nach außen weisenden Zähnen 24a gegen entsprechende, aus 9 ersichtliche, radial nach innen weisende Radialvorsprünge 20d, die somit in Umfangsrichtung auf der Position der Zähne 24a der Auslöserscheibe 24 liegen. Im Grundzustand liegt jeweils ein Zahn 24a der Auslöserscheibe 24 an einem Radialvorsprung 20d an. Die Blockierarme 28, 29 weisen formschlüssige Aufnahmen 28a, 29a zum Eingriff der Stützscheibe 26 auf; hierzu kann die Stützscheibe 26 z. B. radial nach außen weisende Rippen 26a aufweisen, die in entsprechende Ausnehmungen 28a, 29a der Blockier-arme 28, 29 eingreifen. Durch diese formschlüssige Aufnahme werden die Blockierarme 28, 29 im Grundzustand von der nicht mitrotierenden Stützscheibe 26 gehalten und bei Drehung der Antriebswelle 19 an der Rotation gehindert. Die Stützscheibe 26 ist hierbei formschlüssig in der Abdeckung 13 aufgenommen, z. B. durch einen Vierkant -Bereich 26c, und wird somit sicher an der Rotation gehindert. Hierzu weist die Stützscheibe 26 (evtl. Stützlager) einen z. B. als Vierkant ausgebildeten Formschluss-Bereich 26c auf, der formschlüssig in der Abdeckung 13 aufgenommen ist. Durch die formschlüssige Aufnahme der Blockierarme 28, 29 werden die durch die Federschenkel 30a, 30b vorgespannten Blockierstifte 31, 32 in der Grundstellung an der Drehung gehindert.
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Somit ist ein normaler Betrieb zur Höhenverstellung des Sitzrahmens 2 gegenüber den Oberschienen 4 möglich, indem z. B. durch manuelle Betätigung oder auch motorische Betätigung des Höheneinstell- Pumpmechanismus 18 und somit Drehung der Antriebswelle 19 das Verstell-Zahnrad 20 in das Zahnsegment 8 eingreift und auf diesem nach oben oder unten abläuft, so dass die um die Querstange 5 rotierende Schwenkplatte 14 um ihr unteres Gelenk 15 schwenkt. Hierbei sind der Höheneinstell-Pumpmechanismus 18 und die das Stützlager 26 aufnehmende Abdeckung 13 am SitzrahmenTeil 2a gelagert bzw. befestigt. Die Parallelschwingen 7 schwenken entsprechend der Schwenkplatte 14, so dass der Sitzrahmen 2 in seiner Höhe verstellt wird.
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Im Falle einer Überlast, insbesondere eines Heck-Crashes oder Front-Crashes, wirkt auf den Sitzrahmen 2 eine nach unten oder oben weisende Kraft ein, die somit auf das Verstellgetriebe zurück wirkt, über das Zahnsegment 8 ein Drehmoment auf das Verstell-Zahnrad 20 ausübt, das je nach Kraftrichtung in die ein oder andere Drehrichtung weist. Der Pumpmechanismus 18 mitsamt Welle 19 und Kopplungsscheibe 20 ist fest am Rahmenteil 2a aufgenommen, so dass das Verstell-Zahnrad 20 gegenüber der Kopplungsscheibe 20 verdreht wird. Die Scherbolzen 22 geben nach und werden durch die angreifende Scherwirkung zerstört. Somit kann eine weitere Relativdrehung zwischen dem Verstell-Zahnrad 20 und der Antriebswelle 19 erfolgen. Die Auslöserscheibe 24 liegt axial frei auf der Antriebswelle 19, aber sie wird durch ihren radial nach innen weisenden Zahn 24b, der in die Nut 19a der Antriebswelle 19 eingreift, an der Drehung gehindert; somit geht der Kontakt zwischen den radial nach außen weisenden Zähnen 24a der Auslöserscheibe 24 und den Radialvorsprüngen 20d des sich drehenden Verstell-Zahnrads 20 verloren; je nach Drehrichtung gelangen die Zähne 24a je nach Drehrichtung neben die Radialvorsprünge 20d.
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Zu diesem Zeitpunkt kann die federvorgespannte Auslöserscheibe 24 somit axial auf der Auslöserscheibe 19 in das Verstell-Zahnrad 20 hinein gleiten, z. B. bis zu einem Anschlag in dem Verstell-Zahnrad 20. Die Aktivierfeder 30 drückt die Blockierarme 28, 29 und den Abstandshalter 25 axial in Richtung zu dem Verstell-Zahnrad 20. Sobald die Blockierarme 28, 29 die Rippen 26a des Stützlagers 26 verlassen haben, sind sie frei, um unter der Federwirkung der Federschenkel 30a, 30b zu rotieren und werden zwischen die Zähne 8a des Zahnsegmentes 8 und des Verstell-Zahnrades 20 gedrückt. In Abhängigkeit der Richtung der selbsttätigen Crahs-Verstellung wird jeweils der obere oder untere Blockierarm 28, 29 zwischen die Zähne des Zahnsegmentes 8 und des Verstell-Zahnrades 20 gedrückt, so dass das Verstellgetriebe bzw. die Verstelleinrichtung 12 blockiert wird. In 5 wird beispielhaft der obere Blockierstift 31 zwischen einen Zahn 20a des Verstell-Zahnrades 20 und einen Zahn 8a des Zahnsegmentes 8 gedrückt wobei er insbesondere mit seinen Vertiefungen 36 zwischen die Zähne gelangen kann und somit eine Verkeilung bewirkt bzw. ein Abrutschen verhindert.
