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Die Erfindung betrifft eine Lehnenstruktur für einen Fahrzeugsitz mit neigungsverstellbarem Lehnenkopf mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 sowie einen Fahrzeugsitz nach Anspruch 10.
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Stand der Technik
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Aus der
WO 2008/092556 A1 ist eine gattungsgemäße Lehnenstruktur mit neigungsverstellbarem Lehnenkopf bekannt. An einem durchgängigen, einstückigen Lehnenrahmen ist ein Zusatzrahmen schwenkbar um eine horizontale Schwenkachse angelenkt, wobei die Schwenkachse im oberen Drittel der Lehnenstruktur angeordnet ist, sich der Zusatzrahmen von der Schwenkachse nach oben erstreckt und in unterschiedlichen Winkelstellungen zum Lehnenrahmen festlegbar ist. Dadurch ist eine Knicklehne geschaffen, die sich im Schulterbereich besser an die Rückenkontur des Insassen anpassen lässt. Der Zusatzrahmen wird über einen Motor angetrieben, der über eine Übertragungswelle mit den beiden Scharnieren der Schwenkachse verbunden ist und den Zusatzrahmen antreibt. Die Anordnung des Antriebs im Bereich der Schwenkachse führt zu Komforteinbußen, weil zwischen Antrieb und Polsteroberfläche nur wenig Raum für das Polster zur Verfügung steht. Im oberen Bereich des Lehnenrahmens ist eine Haltevorrichtung für die Kopfstütze angebracht. Diese weist zwei Kopfstützenhülsen für eine Kopfstütze auf, die von oben in die Kopfstützenhülsen eingeschoben wird. Bei einer Verstellung des Lehnenkopfes mittels des Zusatzrahmens bleibt die Kopfstütze ortsfest, so dass sich der Abstand zwischen dem Kopf des Insassens und der Kopfstütze ändert. Die Kopfstütze muss folglich entweder vom Insassen manuell an die Neigung des Lehnenkopfes angepasst werden oder es muss eine elektronisch gesteuerte, elektromotorische Nachführung der Kopfstütze erfolgen.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lehnenstruktur für einen Fahrzeugsitz mit neigungsverstellbarem Lehnenkopf der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere den Antrieb in einen Bereich außerhalb der Schwenkachse des Zusatzrahmens zu positionieren. Des Weiteren soll die Aufgabe gelöst werden, die Bewegung der Kopfstütze mit einfachen Mitteln an die Bewegung des Lehnenkopfes zu koppeln und einen Fahrzeugsitz mit einer derartigen Lehnenstruktur zur Verfügung zu stellen.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lehnenstruktur mit neigungsverstellbarem Lehnenkopf mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
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Dadurch, dass der Zusatzrahmen mittels wenigstens eines Hebels und einer drehbar gelagerten und antreibbaren Gewindespindel mit dem Lehnenrahmen wirkverbunden ist, kann der Antrieb in einen Randbereich des Lehnenrahmens angeordnet werden. Der Motor muss nicht im Bereich der Schwenkachse des Zusatzrahmens angeordnet werden.
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In bevorzugter Ausführung bewegt die Gewindespindel durch eine Drehbewegung den Hebel und der Hebel schwenkt den Zusatzrahmen um die Schwenkachse. Die Gewindespindel kann dadurch parallel zur Schwenkachse des Zusatzrahmens in einem Randbereich der Lehne untergebracht sein.
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Der Zusatzrahmen lässt sich zuverlässig und einfach antreiben, indem die Gewindespindel wenigstens einen parallel zur Gewindespindel lineargeführten, ein Innengewinde aufweisenden Gleiter antreibt, der über den Hebel mit dem Zusatzrahmen verbunden ist.
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Bevorzugt weist der Hebel ein drehbar an dem wenigstens einen Gleiter angelenktes erstes Hebelende und ein drehbar an dem Zusatzrahmen angelenktes zweites Hebelende auf. Eine solche Hebelgeometrie ist kostengünstig mit einfachen Werkzeugen herstellbar.
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Die Festigkeit der Lehnenstruktur lässt sich optimieren, indem der Zusatzrahmen über genau zwei Gleiter und genau zwei Hebel mit der Gewindespindel verbunden ist. Je weiter die Gleiter in Fahrzeugquerrichtung auseinander angeordnet sind, umso breiter wird der Zusatzrahmen an dem Lehnenrahmen abgestützt.
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Eine weitgehend symmetrische Lastaufnahmefähigkeit des Zusatzrahmens wird erreicht, wenn die Gewindespindel einen ersten Spindelabschnitt mit Rechtsgewinde und einen zweiten Spindelabschnitt mit Linksgewinde aufweist und der erste Spindelabschnitt einen Gleiter mit Rechtsgewinde und der zweite Spindelabschnitt einen Gleiter mit Linksgewinde antreibt. Bei drehender Gewindespindel bewegen sich die beiden Gleiter und die daran drehbar gelagerten ersten Hebelenden aufeinander zu oder voneinander weg. Da der Abstand der beiden zweiten Hebelenden zueinander fest ist, werden die Hebel bewegt und der Zusatzrahmen entsprechend bewegt. Der Zusatzrahmen wird dadurch nach einem abgewandelten Scherenwagenheberprinzip angetrieben, das sehr hohe Lasten aufnehmen kann.
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Aufgrund der Schwenkbewegung des Zusatzrahmens ändert sich die relative Winkellage der Drehachsen von erstem und zweitem Hebelende. Dies lässt sich vorteilhaft ausgleichen, indem an dem Zusatzrahmen ein Steuerbügel befestigt ist, der ein Bügelende aufweist und indem das zweite Hebelende mittels eines Lagers an dem Bügelende drehbar gelagert ist, wobei das Lager zwischen dem zweiten Hebelende und dem Bügelende zusätzlich zu der reinen Drehbewegung die notwendige Winkelbewegung ermöglicht. Besonders kostengünstig lässt sich ein solches Lager aus einem dauerelastischen Werkstoff wie Gummi ausführen.
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Die Bewegung der Kopfstütze lässt sich in vorteilhafter Weise an die Bewegung des Lehnenkopfes koppeln, indem der Zusatzrahmen mit einer Kopfstützenaufnahme zur Befestigung einer Kopfstütze an dem Zusatzrahmen versehen ist.
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Der Antrieb der Lehnenkopfverstellung mittels eines Motors, insbesondere eines Elektromotors, erhöht den Bedienkomfort. Es ist jedoch auch denkbar, die Gewindespindel mechanisch anzutreiben, beispielsweise über ein durch den Insassen zu betätigendes Handrad.
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Der Motor ist vorzugsweise in einer oberen, äußeren Ecke des Lehnenrahmens angeordnet. Dadurch lässt sich der Abstand zwischen dem Motor und dem Körper eines Insassen maximieren und der Komfort entsprechend erhöhen.
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Gegenüber bekannten Lehnenkopfantrieben, die beispielsweise ein Taumelgetriebe aufweisen, ist der Bauraumbedarf für einen Lehnenkopfantrieb, der im Wesentlichen eine Gewindespindel und zwei durch die Gewindespindel antreibbare, lineargeführte Gleiter, die über jeweils einen Hebel mit dem Zusatzrahmen verbunden sind, aufweist, geringer. Der Abstand zwischen dem Getriebe und dem Körper des Insassen wird maximiert, was insbesondere auch der Sicherheit beim Heckcrash dient.
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Figuren und Ausführungsformen der Erfindung
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht des oberen Teils der ungepolsterten Lehnenstruktur, wobei der Zusatzrahmen in seiner vordersten Position dargestellt ist,
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2: eine 1 entsprechende Ansicht, wobei der Zusatzrahmen in seiner hintersten Position dargestellt ist,
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3: eine 1 entsprechende Ansicht, wobei der Zusatzrahmen in seiner vordersten Position dargestellt ist,
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4: eine Ansicht von schräg oben auf den oberen Teils der ungepolsterten Lehnenstruktur, wobei der Zusatzrahmen in seiner hintersten Position dargestellt ist,
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5: eine 4 entsprechende Ansicht, wobei der Zusatzrahmen in seiner vordersten Position dargestellt ist,
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6: eine perspektivische Ansicht des oberen Teils der ungepolsterten Lehnenstruktur, wobei der Zusatzrahmen sowohl in seiner vordersten als auch in seiner hintersten Position dargestellt ist,
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7: eine Ansicht von oben auf den oberen Teils der ungepolsterten Lehnenstruktur, wobei der Zusatzrahmen sowohl in seiner vordersten als auch in seiner hintersten Position dargestellt ist und
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8: eine Seitenansicht des oberen Teils der ungepolsterten Lehnenstruktur, wobei der Zusatzrahmen sowohl in seiner vordersten als auch in seiner hintersten Position dargestellt ist.
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Das nachfolgend verwendete kartesische Fahrzeugkoordinatensystem weist drei Richtungen x, y und z auf. Eine horizontal ausgerichtete Fahrzeuglängsrichtung x verläuft parallel zu der gewöhnlichen Fahrtrichtung des Fahrzeugs. Eine ebenfalls horizontal ausgerichtete Fahrzeugquerrichtung y definiert eine zu der Fahrzeuglängsrichtung x senkrecht verlaufende Richtung. Eine Fahrzeughochachse z steht senkrecht auf den Richtungen x und y und ist nach oben (von der Fahrbahn weg) orientiert. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt – in Fahrzeugquerrichtung y gesehen – in der Fahrzeugmitte. Die Angaben „rechts” und „links” beziehen sich auf eine Blickrichtung in Fahrzeuglängsrichtung x und in Fahrtrichtung. Die Angaben „nach oben” und „nach unten” beziehen sich auf die Richtung der Fahrzeughochachse z, schließen jedoch auch Winkel bis zu 45° zu dieser ein.
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Eine polsterbare Lehnenstruktur für einen Fahrzeugsitz umfasst einen Lehnenrahmen 1, der vorliegend aus gepressten Stahlblechbauteilen besteht. Der Lehnenrahmen 1 ist in den 1 bis 8 in einer aufrechten Position parallel zur Fahrzeughochachse z dargestellt. In einer komfortablen Gebrauchslage ist der Lehnenrahmen gegenüber der Fahrzeughochachse z jedoch leicht nach hinten geneigt.
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Im der oberen Hälfte des Lehnenrahmens 1, jedoch unterhalb der Oberkante des Lehnenrahmens 1, ist ein Zusatzrahmen 3 um eine horizontal angeordnete, parallel zur Fahrzeugquerrichtung y verlaufende Schwenkachse A schwenkbar mit dem Lehnenrahmen 1 verbunden. Der Zusatzrahmen 3 ist in an sich bekannter Weise polsterbar und bildet einen wesentlichen Bestandteil eines gepolsterten und gegenüber dem Grundpolster der Fahrzeugsitzrückenlehne neigungsverstellbaren Lehnenkopfes. Das Grundpolster wird vom Lehnenrahmen 1 getragen und kann einteilig oder mehrteilig mit dem Polster des Lehnenkopfes ausgebildet sein.
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Zwischen der Oberkante des Lehnenrahmens 1 und der Schwenkachse A weist der Lehnenrahmen 1 einen im Wesentlichen parallel zur Fahrzeugquerrichtung y orientierten oberen Querholm 1b auf. Die Schwenkachse A ist vorliegend eine Drehachse. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die Schwenkachse jedoch als ein Koppelgetriebe, beispielsweise als ein Viergelenk, ausgebildet sein.
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Der Zusatzrahmen 3 ist im Wesentlichen U-förmig. Er besteht aus einem parallel zur Schwenkachse A verlaufenden Grundträger 3a, der an seinen beiden Enden jeweils mit einem weitgehend senkrecht zum Grundträger 3a verlaufenden Schwenkhebelabschnitt 3b fest verbunden ist. Jeder der beiden Schwenkhebelabschnitte 3b verläuft ausgehend vom Grundträger 3a nach unten. Die beiden von dem Grundträger 3a abgewandten Enden der Schwenkhebelabschnitte 3b sind mittels jeweils eines Bolzens an jeweils einem fest mit dem Lehnenrahmen 1 verbundenen Lagerwinkel 1a schwenkbar um die Schwenkachse A am Lehnenrahmen 1 angebunden. Vorliegend besteht der Zusatzrahmen 3 aus einem gebogenen Vierkantrohr, vorzugsweise aus Stahl.
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Ein Steuerbügel 4 ist am Grundträger 3a des Zusatzrahmens 3 befestigt. Der Steuerbügel 4 besteht im Wesentlichen aus einem U-förmig gebogenen Draht, dessen beiden Bügelenden 4a in Bezug auf die durch die U-Form aufgespannte Ebene etwa rechtwinklig nach oben und parallel zueinander umgebogen sind. Im vorderen Bereich des Grundträgers des Zusatzrahmens sind zwei Kopfstützenaufnahmen 5 befestigt, vorzugsweise angeschweißt.
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Im Bereich einer oberen, äußeren Ecke des Lehnenrahmens 1 ist ein Motor 9, insbesondere ein als Getriebemotor ausgebildeter Elektromotor vorgesehen. Der Abtrieb des Motors 9 ist, für Montagezwecke lösbar, mit einer Gewindespindel 11 drehfest verbunden. Die Gewindespindel 11 verläuft im Bereich der Oberkante des Lehnenrahmens 1 parallel zur Schwenkachse A und umfasst zwei Spindelabschnitte mit gegenläufigen Gewinden. Der erste Spindelabschnitt 11a verläuft vorliegend zwischen dem Abtrieb des Motors 9 und etwa der Mitte der Gewindespindel 11 und weist ein Rechtsgewinde auf. Der zweite Spindelabschnitt 11b verläuft vorliegend vom Ende des ersten Spindelabschnitts 11a in Richtung des vom Motor 9 abgewandtes Ende der Gewindespindel 11 und weist ein Linksgewinde auf.
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Parallel zur Gewindespindel 11 und somit parallel zur Schwenkachse A verläuft eine Linearführung 21. Diese ist vorliegend als ein Aluminium-Strangpressprofil ausgebildet und im oberen Bereich des Lehnenrahmens 1 an dessen oberen Querholm 1b befestigt. Der Querschnitt der Linearführung besteht im Wesentlichen aus einem C-Profil 21a mit einem zusätzlichen Befestigungsschenkel 21b zur Befestigung des Profils am Lehnenrahmen 1. Das C-Profil 21a liegt mit der geschlossenen Seite nach unten auf dem Querholm 1b des Lehnenrahmens 1 auf. Der Befestigungsschenkel 21b, der etwa rechtwinklig zu dem auf dem Querholm 1b aufliegenden Schenkel des C-Profils 21a nach unten orientiert ist, ist mit dem Lehnenrahmen 1 verbunden und bildet mit dem aufliegenden Schenkel des C-Profils 21a einen L-förmigen Profilabschnitt.
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In dem nach oben offenen C-Profil 21a der Linearführung 21 sind zwei Gleiter 13 parallel zur Gewindespindel 11 beweglich geführt. Dazu weist jeder der beiden Gleiter 13 in dessen unterem Bereich einen angeformten T-Nutenstein zur Führung des Gleiters 13 in dem C-Profil 21a auf. Der T-Nutenstein ist mit einem Grundkörper des Gleiters 13 verbunden, der oben auf der Linearführung 21 aufliegt. Jeder Grundkörper weist ein Innengewinde in Form einer in Fahrzeugquerrichtung y verlaufenden Gewindebohrung zum Zusammenwirken mit der Gewindespindel 11 auf. Dazu ist das Innengewinde desjenigen der beiden Gleiter 13, der mit dem Rechtsgewinde des ersten Spindelabschnitts 11a zusammenwirkt als Rechtsgewinde ausgebildet; der andere Gleiter 13, der mit dem Linksgewinde des zweiten Spindelabschnitts 11b zusammenwirkt, weist ein Innenlinksgewinde auf. Bis auf die gegenläufigen Innengewinde sind die beiden Gleiter 13 vorliegend identisch aufgebaut.
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An jedem der beiden Gleiter 13 ist jeweils ein erstes Hebelende 31a eines weitgehend ebenen, länglich geformten Hebels 31 drehbar angelenkt. Die entsprechende Drehachse liegt jeweils annähernd parallel zu den Bügelenden 4a des mit dem Zusatzrahmen 3 verbundenen Steuerbügels 4 und ist vorliegend als ein fest mit dem Gleiter 13 ausgebildeter Zapfen 13a ausgebildet, der in ein Loch des ersten Hebelendes 31a greift.
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Ein jeweils zweites Hebelende 31b eines jeden der beiden Hebel 31 ist mittels eines zusätzlichen Lagers 33 drehbar mit einem der beiden Bügelenden 4a verbunden. Das Lager 33 ist vorliegend als ein in das zweite Hebelende 31b integriertes, insbesondere eingeclipstes Gummilager ausgeführt, das mittig eine zylinderförmige Öffnung zur Aufnahme des Bügelendes 4a aufweist. Das Lager ermöglicht zusätzlich zu der reinen Drehbewegung zwischen dem Hebel 31 und dem Bügelende 4a eine begrenzte Relativbewegung und somit Beweglichkeit in Richtung des Bügelendes 4a und zusätzlich durch elastische Deformation des Lagers 33 auch ein Winkelbewegung, insbesondere um eine parallel zur Schwenkachse A durch das Bügelende 4a verlaufende Achse. Dadurch können kleine Winkeländerungen zwischen dem Bügelende 4a und dem Hebel 31 ausgeglichen werden. Jeweils eine in den Figuren nicht dargestellte, auf die beiden Bügelenden 4a aufgeschobene Sicherungsscheibe vermeidet im Crashfall, dass sich die Hebel 31 von den Bügelenden 4a lösen können.
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Zur Verstellung des Schwenkwinkels zwischen dem Zusatzrahmen 3 und dem Lehnenrahmen 1 wird – beispielsweise über einen elektrischen Bedienschalter – der Motor 9 betätigt, der die Gewindespindel 11 dreht. Aufgrund des Rechtsgewindes des ersten Spindelabschnitts 11a und des mit diesem zusammenwirkenden Innengewindes des einen Gleiters 13 wird der Gleiter 13 in der Linearführung 21 parallel zur Gewindespindel 11 bewegt. Aufgrund des Linksgewindes des zweiten Spindelabschnitts 11b und des mit diesem zusammenwirkenden Innengewindes des anderen Gleiters 13 wird dieser Gleiter 13 ebenfalls in der Linearführung 21 parallel zur Gewindespindel 11 bewegt, jedoch in entgegengesetzter Richtung. Die beiden Gleiter 13 bewegen sich somit je nach Drehrichtung des Motors aufeinander zu oder voneinander weg. Entsprechend bewegen sich die beiden an den Gleitern 13 angelenkten ersten Hebelenden 31.
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Der Abstand der beiden an den Bügelenden 4a angelenkten zweiten Hebelenden 31b ist zueinander nicht veränderbar. Dadurch dass jedoch die beiden ersten Hebelenden 31a wie beschrieben aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden, verändert sich die Winkellage eines jeden Hebels 31 um das zugehörige Bügelende 4a. Demzufolge ändert sich der Abstand zwischen dem Bügelende 4a und der Gewindespindel 11 und somit auch der Abstand zwischen dem Grundträger 3a des Zusatzrahmens 3 und dem oberen Querholm 1b des Lehnenrahmens 1. Der Zusatzrahmen 3 wird somit um die Schwenkachse A geschwenkt und dadurch wird die Neigung des Lehnenkopfes verändert.
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Ist der gewünschte Neigungswinkel des Lehnenkopfes erreicht, wird die Betätigung des Motors 9 beendet. Eine selbsthemmende Getriebestufe im Motor 9 oder eine selbsthemmende Auslegung des Spindelgewindes der Gewindespindel 11 verhindert, dass sich die Neigung des Lehnenkopfes bei unbetätigtem Motor 9 unter Last verändern kann.
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Die Bewegungen der Gleiter 13 und der Hebel 31 verlaufen vorliegend wie beschrieben jeweils spiegelbildlich zueinander. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels können die Bewegungen jedoch gleichgerichtet verlaufen. In diesem Fall wäre die Gewindespindel mit nur einem Gewindetyp, insbesondere einem Rechtsgewinde, ausgebildet.
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Zur Bereitstellung eines modularen Lehnenrahmenbaukastens kann – für eine weitere, kostengünstigere Ausstattungsvariante des Fahrzeugs – die erfindungsgemäße Lehnenkopfverstellung durch ein in den Figuren nicht dargestelltes Stahlblechbauteil ersetzt werden. Dieses Stahlblechbauteil verbindet dann die Kopfstützenaufnahmen 5 starr mit dem Lehnenrahmen 1.
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In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels liegt zwischen dem Motor 9 und der Gewindespindel 11 ein weiteres Getriebe, das mit einer Flexwelle mit dem Motor 9 verbunden ist. Die Flexwelle ermöglicht eine sehr variable Anordnung des Motors 9 innerhalb der Sitzanlage. Die Gewindespindel 11 ist dann wie zuvor beschrieben mit dem weiteren Getriebe verbunden.
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In einer weiteren Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist der Aufbau kinematisch umgekehrt. Die Gewindespindel 11 ist am Zusatzrahmen 3 befestigt, während der Steuerbügel am Lehnenrahmen 1 befestigt ist.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lehnenrahmen
- 1a
- Lagerwinkel
- 1b
- oberer Querholm
- 3
- Zusatzrahmen
- 3a
- Grundträger
- 3b
- Schwenkhebelabschnitt
- 4
- Steuerbügel
- 4a
- Bügelende
- 5
- Kopfstützenaufnahme
- 9
- Motor
- 11
- Gewindespindel
- 11a
- erster Spindelabschnitt
- 11b
- zweiter Spindelabschnitt
- 13
- Gleiter
- 13a
- Zapfen
- 21
- Linearführung
- 21a
- C-Profil
- 21b
- Befestigungsschenkel
- 31
- Hebel
- 31a
- erstes Hebelende
- 31b
- zweites Hebelende
- 33
- Lager
- A
- Schwenkachse
- x
- Fahrzeuglängsrichtung
- y
- Fahrzeugquerrichtung
- z
- Fahrzeughochachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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