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Die Erfindung betrifft eine Lordosenstützvorrichtung für einen Sitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, zur Einstellung eines Lordoseschildes mit einem elektromotorischen Antrieb und einem Getriebe.
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Lordosenstützen werden in Sitzen unterschiedlichster Art, insbesondere auch in Kraftfahrzeugsitzen, verwendet. Die Lordosenstützen stützen den als Lordosenbereich bekannten Lendenwirbelbereich einer auf dem jeweiligen Sitz sitzenden Person ab. Die Lordosenstütze wird in die Rückenlehne des Sitzes eingebaut, wobei in der Regel die Wölbung der Lordosenstütze einstellbar ist. Hinsichtlich der Verstellmöglichkeiten von derartigen Lordosenstützen wird zwischen Zweiwege- und Vierwege-Lordosenstützen unterschieden. Zweiwege-Lordosenstützen erlauben lediglich die Verstellung entweder der Höhenposition der Lordosenstütze in der Rückenlehne oder der Wölbung der Lordosenstütze, während Vierwege-Lordosenstützen sowohl hinsichtlich ihrer Höhenposition als auch hinsichtlich ihrer Wölbung verstellt werden können. Die Verstellung der Lordosenstützen kann motorbetrieben oder mit Hilfe von manuellen Aktuatoren erfolgen, wobei zur Verstellung der Lordosenstützen häufig Kabel- oder Seilzugsysteme zur Anwendung gelangen.
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Die Druckschrift
DE 10 2007 013 341 A1 offenbart beispielsweise einen Sitzrahmen eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Basisteil einer Lordosenstützvorrichtung und einem auch als Lordoseschild bezeichneten Stützelement, welches an dem Basisteil anzubringen ist. Bei der Lordosenstützvorrichtung handelt es sich beispielhaft um eine elektrisch betriebene Vierwege-Lordosenstützvorrichtung, wobei durch zwei separate elektrisch betriebene Verstelleinheiten mit Motorantrieb einerseits die Höhenposition des Stützelementes sowie andererseits die Wölbung des Stützelementes verstellt werden kann. Die Lordosenstützvorrichtung umfasst somit zwei Motorantriebe, denen jeweils ein Getriebe zugeordnet ist, um eine lineare Vierwege-Verstellbewegung zu bewirken.
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Die Druckschrift
DE 10 2004 046 876 A1 beschreibt ebenfalls eine Lordoseverstelleinrichtung mit einem ersten Antrieb für eine Verstellung in einer ersten Verstellrichtung und einem zweiten Antrieb für eine Verstellung in einer zweiten Verstellrichtung. Zur Realisierung einer Zweiwege-Verstellbewegung wird ein Antrieb verwendet. Der Antrieb ist ein Elektromotor. Über eine Antriebswelle ist der Elektromotor mechanisch mit einem Getriebe gekoppelt. Das Getriebe ist wiederum mechanisch mit der Verstellmechanik der Lordose wirkverbunden. Die Verstellmechanik wird aus einem Zahnrad und einer Zahnstange gebildet. Auch diese Lordosenstützvorrichtung umfasst zwei Antriebe. Somit sind zwei Motoren angeordnet, denen jeweils ein Getriebe zugeordnet ist, um eine lineare Vierwege-Verstellbewegung zu bewirken.
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Die bekannten Lösungen sind nachteilig, da die Anordnung von zwei Motoren mit jeweils zugehörigen Getrieben einen relativ großen Bauraum benötigt und zu einem hohen Gewicht der mit der Lordosenstützvorrichtung versehenen Rückenlehne beiträgt. Zudem ist die Ausstattung mit zwei Motoren und zugehörigen Getrieben kostenintensiv. Es hat sich ferner herausgestellt, dass die bekannten Lösungen hinsichtlich der Verstellakustik noch optimierbar sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Lordosenverstelleinrichtung zu schaffen, die kostengünstig ist, ein geringes Gewicht aufweist und eine geräuscharme Verstellung der Lordosenstütze ermöglicht.
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Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Lordosenstützvorrichtung für einen Sitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, zur Einstellung eines Lordoseschildes mit einem elektromotorischen Antrieb und einem Getriebe.
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Es wurde erfindungsgemäß eine technische Lösung gefunden, die sich dadurch auszeichnet, dass die Lordosenstützvorrichtung eine Vierwege-Lordosenstützvorrichtung ist, die ein bifunktionales Umschaltgetriebe mit nur einem elektromotorischen Antrieb umfasst, so dass ein an einem Lordoseschild angeordnetes Lordosestellglied (Kniehebelblech) mittels eines Umschaltgetriebes über ein verstellbares Stellelement (Zahnstange, Zugseil oder dergleichen)
- – in einer ersten Funktion des Umschaltgetriebes gegenüber dem Lordoseschild in einer bestimmten Höhenposition (+/–z-Richtung) verstellbar angeordnet ist,
und nach einer reversiblen Umschaltung durch ein Umschaltelement
- – in einer zweiten Funktion des Umschaltgetriebes das Lordoseschild hinsichtlich seiner Wölbung (+/–x-Richtung) verstellt.
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Der Vorteil besteht in einer besonders kompakten und weniger aufwändigen Ausgestaltung der Vierwege-Lordosenstützvorrichtung. Es wird nämlich nur ein elektromotorischer Antrieb benötigt, um die beiden Funktionen (Veränderung der Höhenposition des Lordosestellgliedes gegenüber dem Lordoseschild und Veränderung des Lordosestellgliedes zur Anpassung der Wölbung des Lordoseschildes) zu bewirken.
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Die Lordosenstützvorrichtung weist durch die Reduzierung der Antriebsteile insgesamt ein geringeres Gewicht auf und ist durch die Einsparung von elektromotorischen Antrieben preiswerter herzustellen.
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In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der für die Verstellung des Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung vorgesehene elektromotorische Antrieb gleichzeitig der elektromotorische Antrieb einer Lehnenneigungsverstellvorrichtung ist, der mechanisch mit der Lordosenstützvorrichtung gekoppelt ist. In dieser bevorzugten Ausgestaltung wird auf den separat für die Verstellung des Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung vorgesehenen elektromotorischen Antrieb gänzlich verzichtet.
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In vorteilhafter Weise übernimmt bei dieser Ausgestaltung der elektromotorische Antrieb der Lehnenneigungsverstellvorrichtung den elektromotorischen Antrieb zur Verstellung des Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung, wodurch noch mehr Bauraum für die Lordosenstützvorrichtung an sich zur Verfügung steht. Das Gewicht des Fahrzeugsitzes, in dem die Lordosenstützvorrichtung und die Lehnenneigungsverstellvorrichtung verbaut sind, sinkt dabei im Vergleich zur herkömmlichen Ausstattung noch weiter. Da der Benutzer zumeist zunächst die Lehnenneigung verstellt und anschließend den Lordosenbereich anpasst, besteht hinsichtlich des Komforts auch kein Nachteil, wenn der gleiche elektromotorische Antrieb in einem ersten Schritt zur Verstellung der Lehnenneigung und in einem zweiten Schritt zur Verstellung des Lordosenbereiches mittels des Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung genutzt wird.
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Erste Ausführungsform:
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind das Umschaltgetriebe und das Umschaltelement sowie ein erstes und ein zweites Rotationselement in/an einer Haltestruktur der Lordosenstützvorrichtung gelagert. Die erste Ausführungsform ist in den 1A bis 2C dargestellt.
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Diese erste Ausführungsform zeichnet sich ferner dadurch aus, dass die Haltestruktur unverdrehbar in mindestens einer Führung der Struktur der Lordosenstützvorrichtung angeordnet ist, so dass die Haltestruktur innerhalb der mindestens einen Führung nur in eine vertikale lineare Bewegung (+/–z-Richtung) verlagerbar ist.
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Bevorzugt ist das Umschaltelement in die Haltestruktur integriert, wobei das Umschaltelement in einer ersten Ausführung ein um eine Schwenkachse verschwenkbarer Kipphebel oder in einer zweiten Ausführung ein in einer horizontalen Ebene verschiebbares Schaltblech ist.
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Es ist vorgesehen, dass der elektromotorische Antrieb des bifunktionalen Umschaltgetriebes in beiden Funktionen zur Veränderung der Höhenposition oder der Wölbung vorzugsweise eine Spindelstange des Umschaltgetriebes in Rotation versetzt.
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Die Spindelstange steht mit einem ersten Rotationselement in Wirkverbindung, so dass in Abhängigkeit der Umschaltung durch das Umschaltelement eine translatorische Bewegung (erste Stellung des Umschaltelementes) des ersten Rotationselementes oder eine Rotationsbewegung (zweite Stellung des Umschaltelementes) des ersten Rotationselementes gegenüber der Spindelstange bewirkbar ist.
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Ferner ist vorgesehen, dass das erste Rotationselement mit einem zweiten Rotationselement derart in Wirkverbindung steht, so dass das erste Rotationselement bei seiner translatorischen Bewegung gemeinsam mit dem zweiten Rotationselement translatorisch bewegt wird oder das erste Rotationselement bei seiner Rotationsbewegung das zweite Rotationselement zwangsweise ebenfalls in Rotation versetzt.
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Im Detail ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das strukturfeste Umschaltelement ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist.
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Dabei greift das erste Ende des Umschaltelementes in der ersten Stellung des Umschaltelementes des Umschaltgetriebes (1A) in ein Sperrelement ein, welches mit dem ersten Rotationselement verbunden ist und die Rotation des ersten Rotationselementes verhindert, wodurch die Drehbewegung der Spindelstange das erste Rotationselement entlang der Spindelstange in die translatorische Bewegung versetzt.
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In einer Stellung greift das zweite Ende des Umschaltelementes in der zweiten Stellung des Umschaltelementes des Umschaltgetriebes (1B) in ein innerhalb der Rückenlehne angeordnetes ortsfestes Führungselement ein und verhindert eine translatorische Bewegung des ersten Rotationselementes, wodurch die Drehbewegung der Spindelstange das erste Rotationselement mitnimmt und das erste Rotationselement an seinem Ort in eine Rotationsbewegung versetzt.
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Zur Umschaltung des Umschaltelementes wird ein weiterer kleiner elektromechanischer Antrieb eingesetzt. Die Umschaltung ist jedoch auch manuell vom Benutzer durchführbar.
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Der für die Verstellung des Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung vorgesehene elektromotorische Antrieb für die Spindelstange des Umschaltgetriebes und ein gegebenenfalls für das Umschaltelement vorgesehener elektromotorischer Antrieb benötigen in vorteilhafter Weise nur einen geringen Bauraum und gewährleisten einen sicheren und komfortablen Betrieb der Lordosenstützvorrichtung.
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Wie erläutert, ist es in der ersten Ausführung der ersten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das strukturfeste Umschaltelement ein schwenkbarer Kipphebel mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende ist.
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Die Ausgestaltung des Umschaltelementes als schwenkbarer Kipphebel ist ebenfalls eine sichere und robuste Lösung, die unter Nutzung eines geringen Bauraumes bei geringem Bauteilgewicht ein schnelles Umschalten zwischen den beiden Funktionen ermöglicht. Das funktionelle Prinzip des Kipphebels wird nachfolgend noch einmal kurz erläutert.
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Erste Stellung I des Umschaltgetriebes (Fig. 1A):
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Es ist vorgesehen, dass das erste Ende des strukturfesten Kipphebels in der ersten Stellung des Umschaltelementes des Umschaltgetriebes in das Sperrelement eingreift, welches mit dem ersten Rotationselement verbunden ist, wodurch die Drehbewegung der Spindelstange das erste Rotationselement, welches ein Innengewinde aufweist, das mit einem Außengewinde der Spindelstange korrespondiert, in eine translatorische Bewegung versetzt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Lordosestellglied einerseits mit der gehäuseartigen Struktur der Lordosenstützvorrichtung verbunden, so dass die gehäuseartige Struktur und das Lordosestellglied in der ersten Stellung des Umschaltgetriebes in vertikaler Richtung (z-Richtung) nach oben (+z-Richtung) und nach unten (–z-Richtung) verstellbar sind.
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Zweite Stellung II des Umschaltgetriebes (Fig. 1B):
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Dabei ist das erste Rotationselement ferner in einer Struktur (Gehäuse) der Lordosenstützvorrichtung drehbar auf der Spindelstange gelagert.
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Es ist vorgesehen, dass das zweite Ende des gehäusestrukturfesten Kipphebels in der zweiten Stellung in ein innerhalb der Lordosenstützvorrichtung angeordnetes ortsfestes Führungselement eingreift, wodurch die Drehbewegung der Spindelstange das erste Rotationselement in eine Rotationsbewegung versetzt.
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Durch das Eingreifen des zweiten Endes des gehäusestrukturfesten Kipphebels in das ortsfeste Führungselement wird jedoch jetzt eine vertikale Verstellung des ersten Rotationselementes gegenüber der Spindelstange beziehungsweise des Gehäuses gegenüber dem Führungselement in +/–z-Richtung verhindert.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung steht das Lordosestellglied nicht nur mit dem Gehäuse in Verbindung, sondern steht auch mit dem im Gehäuse ebenfalls drehbar gelagerten zweiten Rotationselement in Wirkverbindung, so dass das Lordosestellglied in der zweiten Stellung des Umschaltelementes des Umschaltgetriebes durch Umsetzung der Rotationsbewegung des zweiten Rotationselementes mittels eines Stellelementes in eine translatorische Bewegung in horizontaler Richtung (x-Richtung) nach vorne (+x-Richtung) und nach hinten (–x-Richtung) verstellbar ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Lordosestellglied ein Kniehebelblech.
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In der ersten Ausführungsform ist das Stellelement beispielsweise eine mit dem zweiten Rotationselement in Wirkverbindung stehende Zahnstange, wie in der detaillierten Beschreibung zur ersten Ausführungsform noch näher erläutert wird.
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Es sind auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen das Stellelement eine Gewindestange oder eine Rolle mit Zugdrähten ist, wie in der detaillierten Beschreibung zur ersten Ausführungsform innerhalb der Beschreibung noch näher erläutert wird.
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In der ersten Ausführungsform ist das Lordosestellglied über einen zentralen festen Anbindungspunkt mit der Struktur der Lordosenstützvorrichtung und ferner über mindestens einen beweglichen Anbindungspunkt mit dem Stellelement verbunden, wobei das Stellelement mit dem zweiten Rotationselement in Wirkverbindung steht.
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Zweite Ausführungsform:
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Eine zweite Ausführungsform der Lordosenstützvorrichtung, die in den Figuren nicht näher dargestellt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass ein erstes vertikal auf einer Spindelstange geführtes Verstellelement und ein zweites auf einer drehbaren Stange vertikal geführtes Rotationselement unabhängig voneinander gelagert sind.
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Das Umschaltgetriebe steht einerseits mit der Spindelstange und andererseits mit dem Rotationselement derart in Wirkverbindung, so dass es über ein im oder am bifunktionalen Umschaltgetriebe angeordnetes Umschaltelement dazu kommt, dass ein an dem Lordoseschild angeordnetes Lordosestellglied über ein verstellbares Stellelement
- – in einer ersten Funktion des Umschaltgetriebes gegenüber dem Lordoseschild in einer bestimmten Höhenposition (+/–z-Richtung) verstellbar angeordnet ist,
und nach einer reversiblen Umschaltung durch ein Umschaltelement
- – in einer zweiten Funktion des Umschaltgetriebes das Lordoseschild hinsichtlich seiner Wölbung (+/–x-Richtung) verstellt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Verstellelement in einer Struktur der Lordosenstützvorrichtung geführt und innerhalb von mindestens einer Führung innerhalb der Struktur nur in eine vertikale lineare Bewegung (+/–z-Richtung) verlagerbar.
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Die weitere Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform, das heißt, das Lordosestellglied ist auch in dieser Ausführungsform ein Kniehebelblech.
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In der zweiten Ausführungsform ist das Lordosestellglied (Kniehebelblech) ebenfalls über einen zentralen festen Anbindungspunkt mit der Struktur der Lordosenstützvorrichtung verbunden.
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Ferner ist das Lordosestellglied (Kniehebelblech) analog zu der fünften Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform über mindestens einen beweglichen Anbindungspunkt mit den Zugdrähten verbunden, wobei das Stellelement (Spule oder Rolle) mit dem zweiten Rotationselement in Wirkverbindung steht.
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Dritte Ausführungsform:
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Die dritte Ausführungsform der Lordosenstützvorrichtung gemäß 3 zeichnet sich dadurch aus, dass der elektromotorische Antrieb des bifunktionalen Umschaltgetriebes in beiden Funktionen zur Veränderung der Höhenposition oder der Wölbung stets eine Spindelstange des Umschaltgetriebes in Rotation versetzt, die mit einem ersten Rotationselement derart in Wirkverbindung steht, so dass in Abhängigkeit der Umschaltung durch eine Umschalteinheit eine translatorische Bewegung (Z-Verstellung I in +/–z-Richtung) oder eine Rotationsbewegung (X-Verstellung II in +/–x-Richtung) des ersten Rotationselementes gegenüber der Spindelstange bewirkbar ist. Dabei steht das erste Rotationselement mit einem zweiten Rotationselement derart in Wirkverbindung, dass das erste Rotationselement bei seiner translatorischen Bewegung zur Veränderung der Höhenposition gemeinsam mit dem zweiten Rotationselement translatorisch bewegt wird oder zur Veränderung der Wölbung das erste Rotationselement durch das zweite Rotationselement auf der Spindelstange festgesetzt und so in Rotation versetzt wird.
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Vierte Ausführungsform:
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Die vierte Ausführungsform der Lordosenstützvorrichtung zeichnet sich gemäß den 4A und 4B dadurch aus, dass der elektromotorische Antrieb des bifunktionalen Umschaltgetriebes in beiden Funktionen zur Veränderung der Höhenposition (Z-Verstellung I in +/–z-Richtung) oder der Wölbung (X-Verstellung II in +/–x-Richtung) stets eine Spindelstange des Umschaltgetriebes in Rotation versetzt, die mit einem ersten Rotationselement und einem zweiten Rotationselement derart in Wirkverbindung steht, so dass in Abhängigkeit der Umschaltung durch eine Umschalteinheit das erste Rotationselement zur Veränderung der Höhenposition (Z-Verstellung I) oder das zweite Rotationselement zur Veränderung der Wölbung in Rotation (X-Verstellung II) versetzt wird.
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Fünfte Ausführungsform:
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Die fünfte Ausführungsform der Lordosenstützvorrichtung zeichnet sich gemäß den 5A bis 5D dadurch aus, dass der elektromotorische Antrieb des bifunktionalen Umschaltgetriebes in beiden Funktionen zur Veränderung der Höhenposition (Z-Verstellung I) oder der Wölbung (X-Verstellung II) stets eine Spindelstange des Umschaltgetriebes in Rotation versetzt, die mit einem ersten Gewindeelement und einem zweiten Gewindeelement derart in Wirkverbindung steht, so dass in Abhängigkeit der Umschaltung mindestens eines der Gewindeelemente durch eine Umschalteinheit, die mindestens einem der Gewindeelemente zugeordnet ist, das erste Gewindeelement und das zweite Gewindeelement gemeinsam zur Veränderung der Höhenposition (Z-Verstellung I) translatorisch entlang der Spindelstange oder mindestens eines der Gewindeelemente zur Veränderung der Wölbung translatorisch entlang der Spindelstange auf das andere Gewindeelement zu bewegt wird.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung wird im Beschreibungsteil in verschiedenen Ausführungsvarianten erläutert.
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Die 1A, 1B zeigen eine erste Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform.
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Die 2A bis 2C zeigen das Grundprinzip der Verstellung der Lordosenstützvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform.
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Die zweite Ausführungsform wird ohne Bezugnahme auf die Figuren im Beschreibungsteil ebenfalls erläutert.
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Anschließend werden die dritte, vierte und fünfte Ausführungsform im Beschreibungsteil erläutert.
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Für die Zwecke der Beschreibung soll die in Längsrichtung des Fahrzeuges liegende Richtung mit „x“ bezeichnet werden. Für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung soll mit „+x“ („plus x“) die übliche Fahrtrichtung eines Fahrzeugs bezeichnet werden, mit „–x“ („minus x“) die Richtung entgegen seiner üblichen Fahrtrichtung. Mit „y“ wird die Richtung in der Horizontalen des Fahrzeuges quer zur x-Richtung bezeichnet und mit „z“ wird die Richtung in der Vertikalen des Fahrzeuges quer zur x-Richtung bezeichnet. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem. Innerhalb aller Figuren werden nachfolgend die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet, wobei gegebenenfalls nicht in jeder Figur erneut alle bereits vorgestellten Bauteile anhand der Bezugszeichen nochmals erläutert werden.
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Es zeigen:
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Eine erste Ausführungsform:
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1A ein Umschaltgetriebe einer Lordosenstützvorrichtung in einer ersten Stellung mit einem elektromotorischen Antrieb zur Verstellung eines Lordosestellgliedes der Lordosenstützvorrichtung in einer seitlichen schematischen Ansicht;
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1B das Umschaltgetriebe der Lordosenstützvorrichtung in einer zweiten Stellung ebenfalls in einer seitlichen schematischen Ansicht;
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2A/2B eine schematische Ansicht der Lordosenstützvorrichtung von vorn gemäß 2A und von oben gemäß 2B zur Verdeutlichung der +/–z-Verstellung und der +/–x-Verstellung eines Lordosestellgliedes vor der Verstellung und
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2C eine schematische Ansicht von oben auf die Lordosenstützvorrichtung zur Verdeutlichung der +/–x-Verstellung des Lordosestellgliedes nach der Verstellung.
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Eine dritte Ausführungsform:
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3 ein Umschaltgetriebe einer dritten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht;
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Eine vierte Ausführungsform:
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4A ein Umschaltgetriebe einer vierten Ausführungsform in einer schematischen Ansicht;
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4B eine Seitenansicht auf einen Antrieb des Umschaltgetriebes aus 4A;
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Eine fünfte Ausführungsform:
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5A eine Lordosenstützvorrichtung mit einem Umschaltgetriebe in einer schematischen Ansicht;
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5A-1 ein perspektivisch dargestelltes schaltbares Gewindeelement des Umschaltgetriebes aus 5A;
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5A-2 bis 5A-4 die Bauteile des schaltbaren Gewindeelementes aus 5A-1 jeweils in einer perspektivischen Ansicht;
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5B eine Draufsicht auf das schaltbare Gewindeelement gemäß 5A-1;
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5C einen Schnitt A-A gemäß 5B durch das in eine X-Verstellung geschaltete Gewindeelement;
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5D einen Schnitt A-A* gemäß 5B durch das in eine Z-Verstellung geschaltete Gewindeelement.
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Die 1A und 1B zeigen eine umschaltbare Getriebeanordnung 100 in der ersten Ausführungsform. Ein Lordosestellglied 110 ist in den 1A und 1B zunächst noch nicht dargestellt.
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Der prinzipielle Aufbau des Lordosestellgliedes 110 ist in den 2A bis 2C dargestellt.
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Die 1A zeigt die Getriebeanordnung 100 in einer ersten Stellung I, in der das Lordosestellglied 110 in vertikaler Richtung (z-Richtung) nach oben (+z-Richtung) und nach unten (–z-Richtung) verstellbar ist.
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Die 1B zeigt die Getriebeanordnung 100 in einer zweiten Stellung II, in der das Lordosestellglied 110 in horizontaler Richtung (x-Richtung) nach vorne (+x-Richtung) und nach hinten (–x-Richtung) verstellbar ist.
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Die umschaltbare Getriebeanordnung 100 wird nachfolgend als Umschaltgetriebe 100 bezeichnet.
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Das Umschaltgetriebe 100 umfasst eine ortsfeste Spindelstange 104. Am Ende, im Ausführungsbeispiel am unteren Ende, der Spindelstange 104 sitzt ein elektromotorischer Antrieb 103 zur Verstellung eines Lordosestellgliedes 110 der Lordosenstützvorrichtung, der je nach Betätigungsrichtung der Lordosenstützvorrichtung für eine Rotationsbewegung der Spindelstange 104 in die eine oder andere Richtung sorgt.
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Auf der Spindelstange 104 sitzt ein Sperrelement in der Art eines Zahnkranzes 106 oder nicht dargestellt einer Mehrkant-Mutter, der/die mit einem ersten Rotationselement, insbesondere einem Schneckenrad 101, drehfest verbunden ist.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt das Schneckenrad 101 zwischen dem Zahnkranz 106 und dem elektromotorischen Antrieb 103.
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Das Schneckenrad 101 ist in dem Gehäuse 105 drehbar angeordnet gelagert. Das Gehäuse 105 seinerseits ist drehfest und über nicht dargestellte Führungen in der rückenlehnenseitigen Struktur der Lordosenstützvorrichtung so befestigt, dass das Gehäuse 105 nur eine vertikale lineare Bewegung in +/–z-Richtung ausführen kann.
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Im Ausführungsbeispiel ist in dem Gehäuse 105 (nicht sichtbar) ferner ein weiteres zweites Rotationselement, insbesondere eine Schnecke 102, angeordnet.
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Im Ausführungsbeispiel ist an dem oder, wie dargestellt, auf dem Gehäuse 105 ein gehäusestrukturfestes Umschaltelement 107 in der Art eines Kipphebels (erste Ausgestaltung) angeordnet, der an einem mit dem Gehäuse 105 verbundenen Halteelement 105A schwenkbar angeordnet ist und um eine Schwenkachse Y1 schwenkbar ist. Ein zweites Ende 107B des schwenkbaren Kipphebels 107 greift entweder in Nuten 108A eines Führungselementes 108 in der Art einer Führungsstange ein oder durch Verschwenken des Kipphebels 107 greift ein erstes Ende 107A des Kipphebels 107 in die Zähne 106A des Zahnkranzes 106 ein.
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In einer alternativen zweiten Ausgestaltung, die nicht näher dargestellt ist, wird an dem oder auf dem Gehäuse 105 ein gehäusestrukturfestes Umschaltelement 107 in der Art eines Schaltelementes angeordnet, insbesondere eines Schaltbleches, das in einem in dem Gehäuse 105 angeordneten Halteelement 105A in einer horizontalen Ebene verschiebbar angeordnet ist.
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Ein zweites Ende des verschiebbaren Schaltbleches greift entweder in Nuten 108 oder in Zähne (nicht dargestellt) des Führungselementes 108 in der Art einer Führungsstange ein. Durch Verschieben des Schaltbleches greift ein erstes Ende des Schaltbleches, welches dem zweiten Ende gegenüberliegt, form- und kraftschlüssig an der oben genannten Mehrkant-Mutter an, die drehfest mit dem Schneckenrad 101 verbunden ist.
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Nachfolgend wird die Funktion der Lordosenstützvorrichtung in der dargestellten ersten Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform anhand der 1A und 1B mit dem Kipphebel als Umschaltelement 107 erläutert. An die Stelle des Kipphebels als Umschaltelement 107 kann das soeben beschriebene Schaltblech als Umschaltelement 107 eingesetzt werden, welches eine besonders einfache Lösung darstellt.
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Z-Verstellung I:
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Die 1A zeigt das Umschaltgetriebe 100 in der ersten Stellung I, in der das Lordosestellglied 110 in vertikaler Richtung (z-Richtung) nach oben (+z-Richtung) und nach unten (–z-Richtung) verstellbar ist.
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Es wird deutlich, dass das erste Ende 107A des Kipphebels 107 in die Zähne 106A des Zahnkranzes 106 eingreift, wodurch das Schneckenrad 101 gegenüber dem drehfesten Gehäuse 105 blockiert ist, das heißt, das Schneckenrad 101 kann sich nicht drehen.
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Dadurch ergibt sich der Effekt, dass sich ein Außengewinde der Spindelstange 104 gegenüber einem Innengewinde des über den Kipphebel 107 gegenüber dem Gehäuse 105 blockierten Schneckenrades 101 dreht, wodurch das Gehäuse 105 und alle an dem Gehäuse angeordneten Teile bei einer Drehung der Spindelstange 104 in Uhrzeigerrichtung (wie anhand der Pfeile beispielhaft dargestellt) in +z-Richtung angehoben und bei einer Drehung der Spindelstange 104 entgegen der Uhrzeigerrichtung in –z-Richtung abgesenkt werden.
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X-Verstellung:
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Die 1B zeigt das Umschaltgetriebe 100 in der zweiten Stellung II, in der das in 1B noch nicht dargestellte Lordosestellglied 110 in horizontaler Richtung (x-Richtung) nach vorn (+x-Richtung) und nach hinten (–x-Richtung) verstellbar ist.
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Es wird deutlich, dass das zweite Ende 107B des Kipphebels 107 in die Nuten 108A der Führungsstange 108 eingreift, wodurch das Gehäuse 105 jetzt gegenüber der Führungsstange 108 blockiert ist. Eine Bewegung des Gehäuses in +/–z-Richtung (nach oben und nach unten) ist somit nicht mehr möglich. In der zweiten Stellung II ist das Schneckenrad 101 somit nicht mehr gegenüber dem Gehäuse 105 blockiert und kann sich wechselseitig um seine Achse drehen, sobald sich die Spindelstange 104 in die eine oder andere Richtung dreht.
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Dadurch ergibt sich der Effekt, dass sich ein Außengewinde der Spindelstange 104 gegenüber einem Innengewinde des nicht mehr gegenüber dem Gehäuse 105 blockierten Schneckenrades 101 dreht, wodurch sich das innerhalb des Gehäuses 105 in z-Richtung gesehen ortsfest angeordnete Schneckenrad 101 zwangsweise mitdreht.
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Das Schneckenrad 101 dreht sich bei einer Drehung der Spindelstange 104 in Uhrzeigerrichtung (wie anhand der Pfeile beispielhaft dargestellt) ebenfalls in Uhrzeigerrichtung und bei einer Drehung der Spindelstange 101 entgegen der Uhrzeigerrichtung analog entgegen der Uhrzeigerrichtung.
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Die außen angeordnete Verzahnung des Schneckenrades 101 greift in eine drehbar im Gehäuse gelagerte Schnecke 102 ein. Dadurch wird eine Rotationsbewegung des Schneckenrades 101 um die z-Achse in eine Rotationsbewegung der Schnecke 102 um die Y2-Drehachse umgewandelt.
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Die im Gehäuse 105 gelagerte Schnecke 102 dreht sich somit auf der horizontalen Drehachse Y2, die in horizontaler Richtung quer zur vertikalen z-Achse ausgerichtet ist.
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Gemäß 1B dreht sich die Schnecke 102 beispielsweise entgegen der Uhrzeigerrichtung, wenn sich die Spindelstange 104 und das Schneckenrad 101 in Uhrzeigerrichtung drehen (wie anhand der Pfeile dargestellt ist) und umgekehrt.
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Es wird deutlich, dass die Lordosenstützvorrichtung bei einem manuell betätigbaren Umschaltelement 107 durch die Ausgestaltung des Umschaltgetriebes 100 mit nur einem elektromotorischen Antrieb 103 auskommt, um beide Bewegungsrichtungen einer Vierwege-Lordosenstützvorrichtung zu bewirken, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Erfindungsgemäß ist somit eine einmotorige Vierwege-Lordosenstützvorrichtung mit einem innovativen Antriebskonzept geschaffen. Die Umschaltung von der vertikalen Z-Verstellung I zur horizontalen X-Verstellung II erfolgt, wie beschrieben, durch manuelle Verschwenkung des Umschaltelementes, insbesondere des Kipphebels 107 oder durch einen eigenen elektromechanischen Antrieb.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, als elektromotorischen Antrieb 103 zur Verstellung des Lordosestellgliedes 110 der Lordosenstützvorrichtung sozusagen ebenfalls bifunktional den Lehnenverstellmotor zu benutzen, wodurch der separate elektromotorische Antrieb zur Verstellung des Lordosestellgliedes 110 der Lordosenstützvorrichtung vollkommen entfällt, wodurch das Gewicht einer Rückenlehne und die Herstellungskosten der Rückenlehne noch weiter sinken und zudem zusätzlicher Bauraum in der Rückenlehne geschaffen wird.
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Der Lehnenverstellmotor übernimmt in diesem Fall sowohl die Verstellung der Neigung der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil und die Verstellung der Vierwege-Lordosenstützvorrichtung. Da diese Funktionen zumeist nacheinander ausgeführt werden, stellt eine bifunktionale Nutzung des Lehnenverstellmotors keine Komforteinbußen dar.
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In vorteilhafter Weise sinkt das Gewicht der Lordosenstützvorrichtung und die Lordosenstützvorrichtung ist insgesamt kompakter aufgebaut. Letztlich ist dadurch auch eine Kostenreduzierung bei der Herstellung der Lordosenstützvorrichtung möglich.
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Die Drehung der Schnecke 102 um die horizontale Drehachse Y2 wird innerhalb verschiedener möglicher Ausführungsvarianten genutzt, um das Lordosestellglied 110 derart zu verstellen, dass eine Verstellbewegung eines Lordosenschildes 109 in +/–x-Richtung hervorgerufen wird, wie nachfolgend mittels der 2A bis 2C in einer ersten Ausführungsvariante detailliert erläutert wird.
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Die 2A zeigt eine schematische Ansicht von vorn auf eine nicht näher dargestellte Rückenlehne. In der Rückenlehne ist die Lordosenstützvorrichtung angeordnet. Die Lordosenstützvorrichtung umfasst das Umschaltgetriebe 100 und das Lordoseschild 109, welches über das Lordosestellglied 110 verstellbar ist. Von dem zuvor beschriebenen Umschaltgetriebe 100 sind stellvertretend nur die Spindelstange 104 und das Gehäuse 105 sowie der elektromotorische Antrieb 103 zur Verstellung des Lordosestellgliedes 110 der Lordosenstützvorrichtung dargestellt.
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Erste Ausführungsform
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Erste Ausführungsvariante: (Fig. 2A, Fig. 2B, Fig. 2C)
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Das Umschaltgetriebe 100 wird durch ein Stellelement 111 komplettiert. In der ersten Ausführungsvariante umfasst das Stellelement 111 zwei Zahnstangen 111-1. Die Zahnstangen 111-1 greifen an anderen Stellen als das Schneckenrad 101 in die Schnecke 102 ein.
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Dabei weisen die Zahnstangen 111-1 gegenläufig ausgerichtete Zahnflanken auf. Die Schnecke 102 greift in die gegenläufig ausgerichteten Zahnflanken der Zahnstangen 111-1, so dass eine rotatorische Bewegung der Schnecke 102 in zwei gegenläufige translatorische Bewegungen umgewandelt wird. An den Zahnstangen 111-1 ist das Lordosestellglied 110 in der Art eines Kniehebelbleches angeordnet.
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Die sich in y-Richtung gegenüber liegenden Seiten des Kniehebelbleches sind jeweils an einer der Zahnstangen 111-1 an äußeren Fixierungspunkten 112A, 112B fixiert. Zudem ist das Kniehebelblech in der Mitte beispielsweise an dem Gehäuse 105 an einem zentralen Anbindungspunkt 112C fixiert. Während sich die äußeren Fixierungspunkte 112A, 112B des Kniehebelbleches bei einer Drehung der Schnecke 102 gemeinsam mit den Zahnstangen 111-1 nach innen bewegen, bleibt der zentrale Fixierungspunkt 112C des Kniehebelbleches 110 lagestabil.
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Dadurch wölbt sich das Kniehebelblech 110, wie in 2C gezeigt ist, beidseitig des zentralen Fixierungspunktes 112C in +x-Richtung nach vorn, wodurch das Lordoseschild 109 in +x-Richtung betätigt wird. Die Drehbewegung der Schnecke 102 in die entgegengesetzte Richtung führt zu einer Rückverstellung des Kniehebelbleches 110 und des Lordoseschildes 109, da die äußeren Fixierungspunkte 112A, 112B unterstützt von der Rückstellkraft des vorgespannten Kniehebelbleches 110 wieder in y-Richtung zurück nach außen verstellt werden, wodurch das Kniehebelblech 110 und das Lordoseschild 109 wieder ihre ursprünglichen Lagen gemäß 2B einnehmen.
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Erste Ausführungsform:
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Zweite Ausführungsvariante:
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Das Stellelement 111 kann alternativ eine Gewindestange 111-2 sein, die im zentralen Bereich ebenfalls ein Schneckenrad aufweist, welches von der Schnecke 102 gekämmt wird. Dadurch dreht sich die Gewindestange 111-2 um ihre eigene Achse, wobei die Achse der Gewindestange 111-2 koaxial zu der zweiten Achse Y2 der Schnecke 102 angeordnet ist.
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Die gegenüber liegenden Seiten der Gewindestange 111-2 werden ferner mit einem gegenläufigen Rechts-/Linksgewinde ausgeführt, wobei beidseitig Muttern auf der Gewindestange 111-2 angeordnet sind, an denen das Kniehebelblech 110 beidseitig als Lordosestellglied an äußeren Fixierungspunkten 112A, 112B befestigt ist. Zudem ist das Kniehebelblech wiederum in der Mitte beispielsweise an dem Gehäuse 105 an einem zentralen Anbindungspunkt 112C fixiert. Durch diese Ausführungsvariante erfolgt die Umwandlung von der rotatorischen Bewegung in die translatorische Bewegung im Bereich der beidseitig angeordneten Muttern.
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Während sich die äußeren beweglichen Anbindungspunkte 112A, 112B bei einer Drehung der Schnecke 102 um die zweite Y2-Achse und damit einer Drehung der Gewindestange 111-2 um die koaxiale Y-Achse über die Muttern jeweils nach innen bewegen, bleibt der zentrale Anbindungspunkt 112C des Kniehebelbleches 110 lagestabil.
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Dadurch wölbt sich das Kniehebelblech 110 analog zur Darstellung gemäß 2C beidseitig des zentralen ortsfesten Anbindungspunktes 112C in +x-Richtung nach vorn und betätigt dadurch das Lordoseschild 109 in +x-Richtung. Die Drehbewegung der Schnecke 102 und der mit der Schnecke 102 in Wirkverbindung stehenden Gewindestangen 111-2 in die entgegengesetzte Richtung führt zu einer Rückverstellung des Kniehebelbleches 110 und des Lordoseschildes 109, da die beweglichen äußeren Anbindungspunkte 112A, 112B unterstützt von der Rückstellkraft des vorgespannten Kniehebelbleches 110 wieder in y-Richtung zurück nach außen in y-Richtung verstellt werden, wodurch das Kniehebelblech 110 und das Lordoseschild 109 analog zur ersten Ausführungsvariante wieder seine ursprüngliche Lage gemäß 2B einnimmt.
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Erste Ausführungsform:
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Dritte Ausführungsvariante:
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Es wird vorgeschlagen, dass das Stellelement 111 ein Nocken ist. Die Drehbewegung der Schnecke 102 um die zweite Y2-Achse wird derart auf den Nocken 111 übertragen, so dass sich der Nocken 111 in die eine oder andere Richtung um eine z-Achse oder y-Achse dreht.
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Der Nocken 111 ist dabei exzentrisch gelagert und/oder seine Außenkontur ist konzentrisch ausgebildet. Die Bewegung des Nockens 111 wird reversibel auf das Lordosenschild 109 übertragen.
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Erste Ausführungsform:
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Vierte Ausführungsvariante:
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Zwischen der Schnecke 102 und dem Nocken 111 werden vorzugsweise zusätzlich zur Herstellung der notwendigen Übersetzung weitere Getriebe, wie beispielsweise Harmonic-Drive- oder Taumelgetriebe, angeordnet.
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Erste Ausführungsform:
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Fünfte Ausführungsvariante:
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Schließlich wird eine weitere Ausführungsvariante vorgesehen, die darin besteht, dass das Stellelement 111 aus Zugdrähten und einer Rolle ausgebildet ist.
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Das Kniehebelblech 110 als Lordosestellglied ist beispielsweise, wie bereits erläutert, in der Mitte an dem Gehäuse 105 an einem zentralen Anbindungspunkt 112C fixiert. Das Kniehebelblech 110 wird zudem an äußeren Fixierungspunkten 112A, 112B mit je einem Zugdraht verbunden. Die Zugdrähte sind anderenends gemeinsam in einer Rolle fixiert. Die Rolle ist mit der Schnecke 102 derart verbunden, so dass eine Drehbewegung der Schnecke 102 um die zweite Drehachse Y2 die Rolle in eine Rotationsbewegung um eine z-Achse oder y-Achse oder x-Achse versetzt, wodurch die Zugdrähte eingerollt und durch die Vorspannung des Kniehebelbleches 110 wieder ausgezogen werden. In dieser Ausführungsvariante erfolgt die Umwandlung der mit der Schnecke 102 verbundenen Rolle von der rotatorischen Bewegung der Schnecke 102 und der Rolle in die translatorische Bewegung durch die sich translatorisch in y-Richtung einrollbaren und wieder ausziehbaren Zugdrähte.
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Das Kniehebelblech 110 wölbt sich analog zur Darstellung gemäß 2C beidseitig des zentralen ortsfesten Anbindungspunktes 112C in +x-Richtung nach vorn und betätigt dadurch das Lordoseschild 109 in +x-Richtung. Die Drehbewegung der Schnecke 102 und der Rolle in die entgegengesetzte Richtung führt zu einer Rückverstellung des Kniehebelbleches 110 und des Lordoseschildes 109, da die äußeren Anbindungspunkte 112A, 112B unterstützt von der Rückstellkraft des vorgespannten Kniehebelbleches 110 wieder in y-Richtung zurück nach außen verstellt werden, wodurch das Kniehebelblech 110 und das Lordoseschild 109 wieder ihre ursprünglichen Lagen gemäß 2B einnehmen.
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Z-Verstellung I:
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Bei allen Ausführungsvarianten wird das jeweilige Stellelement 111 und das Lordosestellglied 110 (Kniehebelblech) bei der vertikalen Verstellbewegung der Lordosenstützvorrichtung gemeinsam mit dem Umschaltgetriebe 100 nach oben (+z-Richtung) beziehungsweise nach unten (–z-Richtung) mitgenommen. Das heißt, das Umschaltgetriebe 100 sowie das Stellelement 111 und das Lordosestellglied 110 bewegen sich relativ zum Lordoseschild 109 in +/–z-Richtung.
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Zweite Ausführungsform:
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Die Lordosenstützvorrichtung der zweiten Ausführungsform umfasst ein erstes vertikal auf einer ortsfesten Spindelstange geführtes Verstellelement und ein zweites auf einer ortsfesten drehbaren Stange vertikal geführtes Rotationselement, welche unabhängig voneinander gelagert sind, wobei das Umschaltgetriebe einerseits mit der Spindelstange und andererseits mit dem zweiten Rotationselement derart in Wirkverbindung steht, so dass es über ein im oder am bifunktionalen Umschaltgetriebe angeordnetes Umschaltelement dazu kommt, dass ein an dem Lordoseschild angeordnetes Lordosestellglied (Kniehebelblech) über ein verstellbares Stellelement
- – in einer ersten Funktion des Umschaltgetriebes gegenüber dem Lordoseschild in einer bestimmten Höhenposition (+/–z-Richtung) verstellbar angeordnet ist,
und nach einer reversiblen Umschaltung durch ein Umschaltelement
- – in einer zweiten Funktion des Umschaltgetriebes das Lordoseschild hinsichtlich seiner Wölbung (+/–x-Richtung) verstellt.
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In bevorzugter Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Verstellelement in einer Struktur der Lordosenstützvorrichtung geführt und innerhalb von mindestens einer Führung innerhalb der Struktur nur in eine vertikale lineare Bewegung (+/–z-Richtung) verlagerbar.
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Da analog zur ersten Ausführungsform ebenfalls ein an dem Lordoseschild angeordnetes Lordosestellglied 110 (Kniehebelblech) über ein verstellbares Stellelement 111 entsprechend verstellt wird, sind die zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Verstellung des Kniehebelblech 110 über das in den Ausführungsvarianten beschriebene jeweilige Stellelement analog auch auf die zweite Ausführungsform anwendbar.
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Zudem wird zur Verbesserung des Geräuschverhaltens vorgeschlagen, als elektromotorischen Antrieb 103 zur Verstellung der Spindelstange 104 einen elektrisch angetriebenen, bürstenlosen Motor zu verwenden. Dieser bürstenlose Elektromotor wird mit einer elektronischen Steuerung versehen, welche Drehzahlschwankungen, die zu einem unerwünschten Akustikverhalten führen, kompensiert.
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Die elektronische Steuerung sorgt nicht nur für eine Anpassung der Drehzahl während des Betriebes, sondern bewerkstelligt zudem ein sanftes Anfahren und Stoppen des Elektromotors bei jeder Verstellbewegung.
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Die Steuerung wird darüber hinaus derart ausgelegt, dass ein Anfahren und Stoppen in sehr kurzen Zeitabständen realisierbar ist, wobei neben der Verstellung in kurzen Zeitabständen auch eine Massagefunktion mit noch kürzeren Zeitabständen realisierbar sein soll.
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Eine Schaltungslogik der Steuerungs-Elektronik ist für eine Basis-Variante ausgelegt und eine andere Schaltungslogik der Steuerungs-Elektronik umfasst zusätzlich die Massagefunktion.
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Dritte Ausführungsform:
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Die 3 zeigt eine weitere umschaltbare Getriebeanordnung 300 in einer dritten Ausführungsform. Das Lordosestellglied 110 ist in 3 ebenfalls nicht näher dargestellt.
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Der prinzipielle Aufbau des Lordosestellgliedes 110 beziehungsweise des Lordosestellelementes 111 entspricht wiederum beispielsweise den 2A bis 2C beziehungsweise der zugehörigen Beschreibung.
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Anhand der 3 wird der prinzipielle Aufbau der, nachfolgend wieder als Umschaltgetriebe 300 bezeichneten, umschaltbaren Getriebeanordnung 300 erläutert.
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Das Umschaltgetriebe 300 umfasst wiederum eine ortsfeste Spindelstange 304. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sitzt wiederum am unteren Ende der Spindelstange 304 ein elektromotorischer Antrieb 303 zur Verstellung eines Lordosestellgliedes 110 der Lordosenstützvorrichtung, wobei der Antrieb 303 je nach gewünschter Betätigungsrichtung der Lordosenstützvorrichtung für eine Rotationsbewegung der Spindelstange 304 in die eine oder andere Richtung sorgt.
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Auf der Spindelstange 304 ist ein Sperrelement in der Art einer Kontermutter 320 angeordnet. Zudem ist eine Spannscheibe 322 in axialer Richtung der Spindelstange 304 zwischen der Kontermutter 320 und einer Zahnradmutter 301 (erstes Rotationselement) angeordnet. Zu dem Sperrelement gehört zudem ein Permanentmagnet-Ring 321 und eine Spulenanordnung 323.
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Die erste Zahnradmutter 301 ist wiederum, wie bei der ersten Ausführungsform, eine Spindelmutter mit einem zu dem Außengewinde der Spindelstange 304 passenden Innengewinde und einer Außenverzahnung, welche in ein in 3 nicht näher dargestelltes Zahnrad 302 (zweites Rotationselement) eingreift.
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Dieses weitere nicht näher dargestellte Zahnrad 302 befindet sich neben der Zahnradmutter 301. Das nicht dargestellte Zahnrad 302 ist mit einer weiteren ebenfalls nicht dargestellten Spindelstange verbunden und treibt diese weitere Spindelstange an. Über die Außenverzahnung der Zahnradmutter 301 und das weitere nicht gezeichnete Zahnrad 302 und eine weitere Spindel, wird über ein Stellelement 111 die Wölbung des Lordosestellgliedes 110 (siehe 2A) aktuiert.
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Dieses Zahnrad 302 dreht sich analog zu der ersten Ausführungsform entgegen der Uhrzeigerrichtung, wenn sich die Spindelstange 304 und die Zahnradmutter 301 in Uhrzeigerrichtung drehen und umgekehrt.
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Die Zahnradmutter 301, die Kontermutter 320 und die Spannscheibe 322 sind in einem Gehäuse 305 drehbar angeordnet gelagert. Das Gehäuse 105 seinerseits ist drehfest und über nicht dargestellte Führungen in der rückenlehnenseitigen Struktur so befestigt, dass das Gehäuse 305 nur eine vertikale, lineare Bewegung in +/–z-Richtung ausführen kann. In der Einbausituation der Rückenlehne bedeutet die vertikale lineare Bewegung in +/–z-Richtung eine Bewegung nach oben und unten.
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Analog zu der ersten Ausführungsvariante der ersten Ausführungsform sind also wiederum zwei Rotationselemente angeordnet, wobei das erste Rotationselement die Zahnradmutter 301 ist und das zweite Rotationselement 302 analog zu der ersten Ausführungsform das Zahnrad 302 ist, welches jedoch in 3 nicht näher dargestellt ist.
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Zwischen der Spindel 304 und dem elektromotorischen Antrieb 303 ist ferner im Ausführungsbeispiel ein Getriebe 330 mit beliebiger Übersetzung angeordnet, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit des elektromotorischen Antriebs 303 und der Spindel 304 zu bewirken.
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In und/oder an der Kontermutter 320 ist der Permanentmagnet-Ring 321 angeordnet.
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Die Kontermutter 320 ist mit einer so genannten Generatorbremse versehen, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Außerhalb des Gehäuses 305 sind die mit einem Eisenkern versehenen Spulen 323 angeordnet, die vorzugsweise niederohmig schaltbar sind. Die Spulen 323 sind im Bereich des Permanentmagnet-Ringes 321 angeordnet.
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Die Kontermutter 320 und die Zahnradmutter 301 sowie die Spannscheibe 322 sind, wie erwähnt, jeweils gehäuseseitig über Abstands- und Gleitringe 324 drehbar in dem Gehäuse 305 gelagert. Die Gleitringe 323 ermöglichen bei der X-Verstellung II eine reibungsarme Drehung der so genannten Sperreinheit aus Spannscheibe 322 und Kontermutter 320 mit dem Permanentmagnet-Ring 321 innerhalb des Gehäuses 305 und der Spulen- beziehungsweise Spulenanordnung 323 außerhalb des Gehäuses 305.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise näher erläutert.
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Das Umschaltgetriebe 300 bewirkt prinzipiell, dass sich die Zahnradmutter 301 auf der Spindel 304 für die Z-Verstellung I der Lordosenstützvorrichtung translatorisch in z-Richtung auf der Spindel 304 nach oben beziehungsweise nach unten bewegt, wobei die Zahnradmutter 301 für die X-Verstellung II auf der Spindel 304 festgesetzt ist und sich synchron mit der Spindel 304 mitdreht.
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Mit anderen Worten, bei der Z-Verstellung I der Lordosenstützvorrichtung dreht sich die Zahnradmutter 301 nicht. Bei der X-Verstellung II dreht sich die Zahnradmutter 301 in die eine oder andere Richtung.
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X-Verstellung II:
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Mit anderen Worten bei der X-Verstellung II verlagert sich die Zahnradmutter 301 nicht relativ zu der Spindel 304, sondern dreht sich mit der Spindel 304 in die eine oder andere Richtung mit, so dass schließlich das nicht näher dargestellte Zahnrad 302 ebenfalls in die eine oder andere Richtung mitgedreht wird, um auf das in der dritten Ausführungsform nicht näher dargestellte Stellglied, analog zu dem Stellglied 111 der ersten Ausführungsform gemäß den 2A bis 2C, einzuwirken.
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Z-Verstellung I:
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Wenn sich die Spindel 304 bei der Z-Verstellung I dreht, bewegt sich das gesamte Umschaltgetriebe 300 (301, 306; 320) mit Gehäuse 305 translatorisch entlang der Spindel 304.
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Die Zahnradmutter 301 und die Kontermutter 320 drehen sich innerhalb des Gehäuses 305 nicht, da sie durch die innere Reibung zwischen Zahnradmutter 301 und Gehäuse 305 zwischen Kontermutter 320 und Gehäuse 305 ausreichend festgehalten werden.
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Umschaltung von der Z-Verstellung I zur X-Verstellung II:
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Um die X-Verstellung II zu nutzen, wird die Zahnradmutter 301 auf der Spindel 304 festgesetzt. Das Festsetzen wird durch Verkonterung der Zahnradmutter 301 mittels der Kontermutter 320 über das Spindelgewinde 304 und die Spannscheibe 322 vorgenommen. Die Zahnradmutter 301 weist die erwähnte Außenverzahnung auf, die ein mit dem Zahnrad 302 in Wirkverbindung stehendes Stellelement 111 zur X-Verstellung II der Lordosenstützvorrichtung antreibt. Das Stellelement 111 steht seinerseits mit einem Kniehebelblech 110 oder dergleichen als Lordosestellglied in Verbindung.
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Zur Verkonterung wird mittels des elektromotorischen Antriebs 303 über die Spindel 304 ein Drehimpuls beziehungsweise eine ruckartige Bewegung erzeugt. Die Zahnradmutter 301 wird durch den Eingriff von Zahnradmutter 301 und Zahnrad 302 innerhalb der X-Verstelleinheit über die Außenverzahnung des nicht näher dargestellten Zahnrades 302 leicht festgehalten.
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Zur X-Verstelleinheit gehören somit ausgehend von der Zahnradmutter 301 das Zahnrad 302, das Stellelement 111 und das Kniehebelblech 110.
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Die Kontermutter 320 mit ihrem relativ hohen Massenträgheitsmoment wird durch den erzeugten Drehimpuls gedreht. Dabei bewegt sich die Kontermutter 320 auf die Zahnradmutter 301 zu. Die axialen Kräfte zwischen Kontermutter 320 und Zahnradmutter 301, die bei der Verkonterung auftreten, werden durch die reversibel verformbare Spannscheibe 322 gedämpft. Mittels der Spulen 323 und der Permanentmagnete beziehungsweise des Permanentmagnet-Ringes 321 wird die Drehbewegung der Kontermutter 320 bezüglich des Gehäuses 305 sicher durch die induzierte Spannung detektiert und überwacht.
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Dreht sich die Kontermutter 320, wird über den elektromotorischen Antrieb 303 ein weiterer Drehimpuls in die entgegengesetzte Richtung auf die Spindel 304 gegeben. Durch die Trägheit der Kontermutter 320 und die Bewegung der Zahnradmutter 301 in Richtung der Kontermutter 320 werden die Zahnradmutter 301 und die Kontermutter 320 verkontert.
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Umschaltung von der X-Verstellung II zur Z-Verstellung I:
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Um die Verkonterung wieder zu lösen, wird die so genannte Generatorbremse 321, 323 betätigt und die Spindel 304 wird wiederum ruckartig gedreht.
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Die Generatorbremse 321, 323 hält durch die jetzt aktive, „eingeschaltete“ Spuleneinheit 323 die Kontermutter 320 fest, da durch die Drehung beziehungsweise das ruckartige Andrehen des Permanentmagnet-Ringes 321 auf der Kontermutter 320 eine Spannung in den Spulen 323 induziert wird.
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Der Stromkreis über die Spulen 323 wird vorzugsweise niederohmig geschlossen, so dass ein relativ hoher Strom durch die Spulen 323 fließt. Nach dem Lenz’schen Gesetz wirken diese Ströme der Ursache entgegen, so dass die Kontermutter 320 in ihrer Dreh- beziehungsweise Andrehbewegung gehemmt wird.
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Diese Hemmung in Verbindung mit dem Drehimpuls reicht aus, um die Verkonterung zu lösen. Der entstandene Freilauf der Kontermutter 320 und der Zahnradmutter 301 kann durch die induzierte Spannung in den Spulen 323 in vorteilhafter Weise überwacht werden. Diese Vorgehensweise kann beliebig oft wiederholt werden, bis die Verkonterung erfolgreich gelöst ist.
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Alternativ oder in Kombination besteht die Möglichkeit, die oben beschriebene X-Verstelleinheit an einen geeigneten Endanschlag laufen zu lassen, wodurch die Verkonterung ebenfalls gelöst wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Lordosestellglied 110, insbesondere das Kniehebelblech 110, einen Endanschlag auf. Bei einem Auflaufen der Zahnradmutter 301 auf den Endanschlag wird die Zahnradmutter 301 stark gehemmt, so dass sie sich in Z-Richtung bewegen muss.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sobald sich die Zahnradmutter 301 sich von selbst oder unbeabsichtigt verkontert oder hakelt die Verkonterung ebenfalls über die Generatorbremse 321, 323 gelöst werden kann.
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Durch die Beschreibung wird deutlich, dass die Generatorbremse 321, 323 in vorteilhafter Weise einerseits als schaltbare Bremse und andererseits als eine Art Überwachungssensor fungiert, der das erfolgreiche Lösen der Verkonterung oder die erfolgreiche Verkonterung überwacht.
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Vierte Ausführungsform:
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Die 4A, 4B zeigen eine weitere umschaltbare Getriebeanordnung 400 in einer vierten Ausführungsform. Das Lordosestellglied 110 beziehungsweise ein zugehöriges Stellelement 111 ist in den 4A, 4B ebenfalls nicht näher dargestellt.
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Der prinzipielle Aufbau des Lordosestellgliedes 110 entspricht beispielsweise wieder den 2A bis 2C beziehungsweise der zugehörigen Beschreibung.
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Anhand der 4A und 4B wird der prinzipielle Aufbau der nachfolgend wieder als Umschaltgetriebe 400 bezeichneten umschaltbaren Getriebeanordnung 400 erläutert.
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Das Umschaltgetriebe 400 sorgt in einer Vierwege-Lordosenstützvorrichtung dafür, dass zwei Abtriebswellen 401, 402, die allgemein als Rotationselemente angesehen werden, durch nur einen elektromotorischen Antrieb 403 angetrieben werden, wobei nur jeweils eine Abtriebswelle 401, 402 der beiden Abtriebswellen 401, 402 angetrieben wird.
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Eine erste Abtriebswelle 401 dreht sich in die eine oder andere Richtung und sorgt für die Z-Verstellung I.
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Eine zweite Abtriebswelle 402 dreht sich ebenfalls in die eine oder andere Richtung und sorgt für die X-Verstellung II.
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Die Drehbewegungen der Abtriebswellen 401 und 402 werden genutzt, um das Stellelement 111 beziehungsweise das Lordosestellglied 110, insbesondere ein Kniehebelblech, in +/–z-Richtung oder +/–x-Richtung zu bewegen.
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Das Umschaltgetriebe 400 weist zwei in axialer Richtung hintereinander auf einer Antriebswelle 404 angeordnete Zahnräder 404A, 404B auf. Die Zähne der Zahnräder 404A, 404B greifen gemäß 4A (Vorderansicht) in einer Ausgangslage axial zur Antriebswelle ineinander, in der Form, dass nur in einer Drehrichtung ein Drehmoment übertragen werden kann.
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Das zweite Zahnrad 404B ist fest mit der Antriebswelle 404 verbunden.
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Das erste Zahnrad 404A ist so mit der Antriebswelle verbunden, dass es nur in Drehrichtung der Antriebswelle 404 gemäß 4 im Uhrzeigersinn Y+ mitgenommen wird. Das erste Zahnrad kann sich jedoch in axialer Richtung auf der Antriebswelle 404 bewegen. Dazu ist das erste Zahnrad 404A über ein sich unter Vorspannung befindendes Federelement 404C abgestützt. Das Federelement 404C stützt sich an einer Stütze, insbesondere einer Scheibe 404D, ab, die fest mit der Antriebswelle 404 verbunden ist. Durch die federnde Abstützung des ersten Zahnrades 404A werden die Zähne des ersten Zahnrades 404A in die Zähne des zweiten Zahnrades 404B gedrückt.
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Dreht sich der elektromotorische Antrieb 403 gemäß 4B (Seitenansicht auf den Antrieb) beispielsweise im Uhrzeigersinn, nimmt das zweite Zahnrad 404B das erste Zahnrad 404A mit. Die Drehung in Uhrzeigerrichtung ist beispielsweise als Schaltrichtung Y+ definiert.
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Dreht sich der elektromotorische Antrieb 403 gemäß 4B (Seitenansicht auf den Antrieb) gegen den Uhrzeigersinn, weicht das erste Zahnrad 404A gegen die Vorspannung des Federelementes 404C aus seiner Ausgangslage axial in Richtung der Scheibe 404D aus, wodurch das erste Zahnrad 404A nicht angetrieben wird. Die Drehung entgegen der Uhrzeigerrichtung ist beispielsweise als Antriebsrichtung Y– definiert.
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Dieser Aufbau wird folgendermaßen genutzt. Der elektromotorische Antrieb 403 schaltet bei einer Drehung in Schaltrichtung Y+ ein Umschaltgetriebe 407. Das Schalten des Umschaltgetriebes 407 wird über einen Mitnehmer 405 erreicht. Der Mitnehmer 405 ist ein Schaltarm, der mit dem Umschaltgetriebe 407 in Wirkverbindung steht.
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Bei einer Drehung der Antriebswelle 404 in Schaltrichtung Y+ und mehrmaliges Schalten wird in dem Umschaltgetriebe 407 dafür gesorgt, dass die jeweilige Abtriebsachse 401 oder 402 und die jeweilige Drehrichtung gewählt wird.
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Wird der elektromotorische Antrieb 403 in Antriebsrichtung Y– gedreht, dreht sich die Antriebswelle 404 ebenfalls in Antriebsrichtung, worauf die durch das Umschaltgetriebe zuvor geschaltete Abtriebsachse 401 oder 402 angetrieben wird.
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Durch das erläuterte Umschaltgetriebe 407 werden somit wahlweise zwei Abtriebsachsen 401, 402 angetrieben. Durch ein Viergang-Umschaltgetriebe ist es möglich, die beiden Abtriebsachsen 401, 402 jeweils in zwei Drehrichtungen, wie anhand der Pfeile in 4A verdeutlicht, in die eine oder andere Richtung zu drehen beziehungsweise anzutreiben.
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Fünfte Ausführungsform:
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Die 5A bis 5D zeigen eine weitere umschaltbare Getriebeanordnung 500 in einer fünften Ausführungsform.
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Ein Lordosestellglied 510 beziehungsweise ein zugehöriges Stellelement 511 ist in der 5A näher dargestellt. Wie bereits anhand der Bezugszeichen erkennbar ist, unterscheidet sich der Aufbau der Lordosenstützvorrichtung der fünften Ausführungsform von der im Detail erläuterten ersten Ausführungsform.
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Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass beim Lordosestellglied 510 kein Kniehebel-Blech, sondern Kniehebelscharniere zum Einsatz kommen.
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Als Stellelement 511 kommt/kommen ebenfalls im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ein Verbindungssteg beziehungsweise zwei Verbindungsstege 511-1, 511-2 zum Einsatz.
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Diese Verbindungsstege 511-1, 511-2 stehen mit Gewindeelementen 501, 502 in Verbindung. Die Gewindeelemente 501, 502 weisen jeweils ein zu dem Außengewinde einer ortsfesten Spindelstange 504 passendes Innengewinde auf, welches insbesondere in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist.
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Der Aufbau der Gewindeelemente 501, 502 unterscheidet sich ebenfalls von den Rotationselementen 101, 102; 301, 302; 401, 402 der vorhergehenden Ausführungsformen.
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Die fünfte Ausführungsform wird nachfolgend hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion näher erläutert.
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Die Lordosenstützvorrichtung umfasst, wie aus der 5A deutlich wird, einen Führungsdraht 520, der im Wesentlichen zwei vertikale Führungsdrähte 520A, 520B umfasst. Die vertikalen Führungsdrähte 520A, 520B nehmen Führungselemente in der Art von Führungsclipsen 521 auf. Erfindungsgemäß werden ein oberes und ein unteres Führungsclipsepaar gebildet.
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Das an den vertikalen Führungsdrähten 520A, 520B befestigte obere Führungsclipsepaar nimmt einen oberen Verbindungssteg 511-1 auf. Das an den vertikalen Führungsdrähten 520A, 520B befestigte untere Führungsclipsepaar nimmt einen unteren Verbindungssteg 511-2 auf.
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Wie die 5A weiter zeigt sind an dem oberen und dem unteren Verbindungssteg 511-1, 511-2 je zwei Kniehebelscharniere 510 als Lordosestellglieder angeordnet.
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Die oberen Kniehebelscharniere 510 sind mit den unteren Kniehebelscharnieren 510 über ein drehbewegliches Verbindungselement 525 miteinander verbunden, wobei im Ausführungsbeispiel ein Bolzen dargestellt ist, der die Kniehebelscharniere drehbeweglich miteinander verbindet.
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Der Führungsdraht 520 mit den soeben beschriebenen Elementen ist parallel zu dem ebenfalls in 5A dargestellten Lordoseschild 109 angeordnet. Führungsdraht 520 und Lordosenschild 109 bilden im zusammengebauten Zustand eine strukturelle Einheit, das heißt, sie sind miteinander verbunden oder sie bilden zwei strukturelle Einheiten, wobei wesentlich ist, dass die Kniehebelscharniere 510 in Wirkverbindung mit dem Lordoseschild 109 stehen, sobald eine Verstellung des Lordoseschildes 109 in +/–x-Richtung oder in +/–z-Richtung gewünscht ist.
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Die Lordosenstützvorrichtung der fünften Ausführungsform umfasst ferner eine weitere umschaltbare Getriebeanordnung 500, die nachfolgend als Umschaltgetriebe 500 bezeichnet wird.
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Das Umschaltgetriebe 500 umfasst wiederum die ortsfeste Spindelstange 504, wobei auch bei dieser Ausführungsform im Ausführungsbeispiel am unteren Ende der Spindelstange 504 ein elektromotorischer Antrieb 503 angeordnet ist. Der elektromotorische Antrieb 503 sorgt auch bei dieser Ausführungsform zur Verstellung des Lordosestellgliedes 510 der Lordosenstützvorrichtung, wobei der Antrieb 503 je nach gewünschter Betätigungsrichtung der Lordosenstützvorrichtung für eine Rotationsbewegung der Spindelstange 504 in die eine oder andere Richtung sorgt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens eines der Gewindeelemente 501, 502 mithilfe eines Elektromagneten 530 gesteuert wird.
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Z-Verstellung I:
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Bei einer gewünschten Verstellung in +/z-Richtung werden beide Gewindeelemente 501, 502 bei einer Drehung der ortsfesten Spindelstange 504 in die eine Richtung gleichzeitig in +z-Richtung (nach oben) oder bei einer Drehung der ortsfesten Spindelstange 504 in die andere Richtung in –z-Richtung (nach unten) auf der ortsfesten Spindelstange 504 verfahren, da die Kniehebelscharniere 510 gemeinsam über die sich nach oben beziehungsweise nach unten verfahrenden Verbindungsstege 511-1, 511-2 in ihrer jeweiligen Stellung nach oben (+z-Richtung) beziehungsweise nach unten (–z-Richtung) mitgenommen werden.
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X-Verstellung II:
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Bei einer gewünschten Verstellung in +/–x-Richtung wird bei einer Drehung der ortsfesten Spindelstange 504 in die eine Richtung eines der Gewindeelemente 501, 502 in +z-Richtung (nach oben) oder bei einer Drehung der ortsfesten Spindelstange 504 in die andere Richtung in –z-Richtung (nach unten) auf der ortsfesten Spindelstange 504 verfahren, wodurch die Kniehebelscharniere 510 über die Verbindungsstege 511-1, 511-2 aus ihrer jeweiligen Stellung nach vorn (+x-Richtung) beziehungsweise nach hinten (–x-Richtung) verfahren werden.
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Die jeweilige Verstellung in +/–x-Richtung erfolgt im Bereich des als Verbindungselement angeordneten Bolzens 525. Dort bildet sich bei einer Verstellung in +x-Richtung ein „spitzes Knie“, welches das Lordoseschild 109 in Richtung der sich an der Rückenlehne anlehnenden Person verstellt. Bei einer Verstellung in –x-Richtung bildet sich ein „gerades Knie“, so dass das Lordoseschild 109 aus dem Bereich des sich an der Rückenlehne anlehnende Person heraus gefahren wird.
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Es wird auch durch diese Beschreibung deutlich, dass nur ein elektromotorischer Antrieb 503 benötigt wird, der nur eine Spindelstange 504 antreibt, um die Verstellung sowohl in +/–z-Richtung als auch in +/–x-Richtung zu bewerkstelligen.
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Im Ausführungsbeispiel ist das untere Gewindeelement 502 mit einem Elektromagneten 530 versehen, so dass zur X-Verstellung II das obere Gewindeelement 501 auf der ortsfesten Spindelstange 504 verfahren wird, während sich das untere Gewindeelement 502 mit der ortsfesten Spindelstange 504 mitdreht, wie noch erläutert wird. Es versteht sich, dass die gleiche Funktion erreicht wird, wenn das obere Gewindeelement 501 einen Elektromagneten 530 aufweist. In diesem Fall wird zur X-Verstellung II das untere Gewindeelement 502 auf der ortsfesten Spindelstange 504 verfahren, während sich das obere Gewindeelement 501 mit der ortsfesten Spindelstange 504 mitdreht.
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Die Funktion und die Bedeutung des Elektromagneten 530 an dem unteren Gewindeelement 502 sowie der Aufbau der Gewindeelemente 501, 502 wird nachfolgend näher erläutert, wodurch die Funktionalität der Z-Verstellung I und X-Verstellung II noch deutlicher wird.
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Das untere Gewindeelement 502 mit dem Elektromagneten 530 ist im Ausführungsbeispiel als schaltbares Gewindeelement aufgebaut, während das obere Gewindeelement 501 nicht schaltbar ist.
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Der Aufbau des schaltbaren Gewindeelementes 502 ist in den 5A-1 bis 5D detailliert dargestellt.
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Das schaltbare Gewindeelement 502 (5A-1) umfasst eine Gewindebuchse 502B (5A-3), einen Federring 502A (5A-2) und ein bezüglich der Längsachse der Gewindestange 504 radial angeordnetes Hemmelement 502C (5A-4).
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Die 5B zeigt die Lage des Hemmelementes 502C in einer Öffnung des Federringes 502A, der die Gewindebuchse 502B umspannt. In 5B ist die Schnittlinie A-A dargestellt, die zu der Position des Hemmelementes 502C gemäß 5C gehört. Die 5D entspricht ebenfalls der Schnittlinie A-A, wobei das Hemmelement jedoch in einer geschwenkten Position angeordnet ist, so dass der Schnitt mit A-A* bezeichnet ist.
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Dem Hemmelement 502-C ist, wie die Schnitte A-A und A-A* durch das schaltbare Gewindeelement 502 in den 5C und 5D zeigen, ein Anschlag 540 zugeordnet.
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Gehemmter Zustand des schaltbaren Gewindeelementes 502:
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Die 5C zeigt im Schnitt A-A, dass der Anschlag 540 keine Wirkung auf das Hemmelement 502C entfaltet. Das Hemmelement 502C sitzt in einer der äußeren Kontur des Kopfteiles des Hemmelementes 502C nachgebildeten Negativkontur, die in der Gewindebuchse 502B in radialer Richtung der Gewindebuchse 502B eingearbeitet ist.
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Wenn der Anschlag 540 keine sperrende Wirkung auf das Hemmelement 502C entfaltet, ragt das Kopfteil des Hemmelementes 502C in die Öffnung der Gewindebuchse 502B und hemmt das Gewindeelement 502 gegenüber der Gewindestange 504.
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Im Zusammenbauzustand ist in der Öffnung der Gewindebuchse 502B die Spindelstange 504 angeordnet. In diesem gehemmten Zustand dreht sich das untere Gewindeelement 502 mit der Spindelstange 504 mit, sobald die Gewindestange 504 gedreht wird.
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Das obere Gewindeelement 501 dreht sich jedoch über das Innengewinde auf dem Außengewinde der Spindelstange 504. Dadurch wird bewirkt, dass sich das obere Gewindeelement 501 bei einer Drehung der Spindelstange 504 nach oben (+z-Richtung vom dem unteren Gewindeelement 502 weg) oder nach unten (–z-Richtung zu dem unteren Gewindeelement 502 hin) bewegt. Dadurch kommt es, wie bereits prinzipiell erläutert worden ist, zur X-Verstellung II der Kniehebelscharniere 510.
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Ungehemmter Zustand des schaltbaren Gewindeelementes 502:
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Die 5D zeigt im Schnitt A-A*, dass der Anschlag 540 beispielsweise mittels des erwähnten eingeschalteten Elektromagneten 530 in radialer Richtung verschoben wird, wodurch das Hemmelement 502C um eine Schwenkachse geschwenkt wird, die parallel zu der in z-Richtung verlaufenden Achse des schaltbaren Gewindeelementes 502 liegt.
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Das Schwenken des Hemmelementes 502C erfolgt gegen die Federkraft des Federringes 502A. Das Kopfteil des Hemmelementes 502C ist, wie 5D zeigt, derart ausgebildet, dass es in der geschwenkten Position des Hemmelementes 502C nicht mehr in die Öffnung der Gewindebuchse 502B eingreift.
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Das Hemmelement 502C wird in der Negativkontur der Gewindebuchse 502B geführt. Das Kopfteil des Hemmelementes 502C weist einen Rücksprung auf, so dass in der geschwenkten Position des Hemmelementes 502C eine reduzierte oder keine Hemmung erfolgt, da das Hemmelement 502C nicht mehr in die Öffnung der Gewindebuchse 502B hineinragt. Dadurch ist die Hemmung zwischen Spindelstange 504 und dem unteren Gewindeelement 502 derart reduziert oder aufgehoben, dass sich die ortsfeste Spindelstange 504 drehen kann, ohne Wärmeverluste und Verschleiß am Hemmelement 502C im unteren Gewindeelement 502 zu verursachen, worin ein wesentlicher Vorteil dieser erläuterten Lösung liegt.
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Das heißt, wenn sich die ortsfeste Spindelstange 504 dreht, wird das untere Gewindeelement 502 durch die durch den Anschlag 540 hervorgerufene Sperrung nicht mit der Spindelstange 504 mitgedreht. Außerdem ist die Hemmung zwischen Hemmelement 502C und Gewindestange 504 reduziert beziehungsweise aufgehoben, da das Kopfteil des Hemmelementes 502C, wie 5D zeigt, in der geschwenkten Position des Hemmelementes 502B nicht mehr in die Öffnung der Gewindebuchse 502B eingreift. Das hat den Vorteil, dass das Hemmelement 502C jetzt durch das Herausschwenken des Kopfes aus der Öffnung der Gewindebuchse 502B verschleißfrei angeordnet ist.
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Gemäß 5D ist die Lordosenstützvorrichtung jetzt so geschaltet, dass bei einer Drehung der ortsfesten Spindelstange 504 sowohl das obere Gewindeelement 501 als auch das untere Gewindeelement 502 über das Innengewinde der Gewindeelemente 501, 502 auf dem Außengewinde der Spindelstange 504 gleichzeitig nach oben (+z-Richtung) und nach unten (–z-Richtung) verfahren werden, wodurch die Z-Verstellung I ermöglicht wird, wie oben bereits prinzipiell erläutert worden ist. Dadurch kommt es, wie bereits prinzipiell erläutert worden ist, zur Z-Verstellung I der Kniehebelscharniere 510.
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Wird der Anschlag 540 durch Ausschalten des Elektromagneten wieder in die Position gemäß 5C verschoben, wird das Hemmelement 502C entsperrt durch die vorgespannte Federkraft des Federringes 502A wieder in seine Ursprungslage gebracht, so dass wieder der gehemmte Zustand des schaltbaren Gewindeelementes 502 vorliegt, bei dem das Kopfteil des Hemmelementes 502C, wie 5C zeigt, wieder in die Öffnung der Gewindebuchse 502B eingreift.
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In einer weiteren alternativen Ausgestaltung wird das radial zur Gewindestange angeordnete Hemmelement 502C nicht schwenkbar ausgebildet. Das nicht schwenkbare Hemmelement 502C ist analog zu dem Gewindeelement 502 gemäß den 5A-1 bis 5D verbaut.
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Das untere Gewindeelement 502 ist in dieser alternativen Ausgestaltung nicht mehr durch Schwenken des Hemmelementes 502C schaltbar.
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Wenn der Anschlag 540 gemäß 5C keine Wirkung auf das Hemmelement 502C entfaltet, ragt das Kopfteil des Hemmelementes 502C in die Öffnung der Gewindebuchse 502B.
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Wenn der Anschlag 540 gemäß 5D eine Wirkung, im Sinne der Sperrung des Hemmelementes 502C sich gemeinsam mit der Gewindestange 504 drehen zu können, auf das Hemmelement 502C entfaltet, ragt das Kopfteil des Hemmelementes 502C – anderes als bei dem Ausführungsbeispiel mit dem schwenkbaren Hemmelement 502C – weiterhin in die Öffnung der Gewindebuchse 502B. Die Sperrung des Hemmelementes 502C erfolgt in dieser alternativen Ausgestaltung zwar ebenfalls durch Einfahren des Anschlages in radialer Richtung, jedoch anders als in 5D dargestellt, jedoch ohne Schwenkung des Hemmelementes 502C.
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Dadurch entsteht zwischen dem Hemmelement 502C des Gewindeelementes 502 und der Gewindestange 504 eine konstante stets vorhandene Reibkraft, mit dem Unterschied, dass das Hemmelement 502C gemäß 5C durch den Anschlag 540 nicht gesperrt ist und gemäß 5D durch den Anschlag 540 gesperrt ist.
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Dadurch entsteht gemäß 5C zur X-Verstellung II der Effekt, dass sich das untere Gewindeelement 502, sobald die Gewindestange 504 gedreht wird, mit der Spindelstange 504 mit dreht, wodurch die bereits prinzipiell erläuterte X-Verstellung II bewirkt wird. Der Anschlag 540 wirkt nicht auf das Hemmelement 502C und das Hemmelement 502C hemmt die Gewindebuchse 502B gegenüber der Gewindestange 504, so dass sich das Gewindeelement 502 und die Gewindestange 504 gemeinsam drehen.
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Dadurch entsteht gemäß 5D zur Z-Verstellung I der Effekt, dass sich das untere Gewindeelement 502, sobald die Gewindestange 504 gedreht wird, nicht mit der Spindelstange 504 mit dreht, wodurch die bereits prinzipiell erläuterte Z-Verstellung II bewirkt wird. Der Anschlag 540 wirkt sperrend auf das Hemmelement 502C. Die Hemmung der Gewindebuchse 502B gegenüber der Gewindestange 504 wird bei dieser alternativen Ausgestaltung durch Drehen der Gewindestange 504 mit einer vorgebbaren Kraft überwunden, so dass sich die Gewindestange 504 schließlich in dem Gewindeelement 502 dreht, so dass das untere Gewindeelement 502 gemeinsam mit dem oberen Gewindeelement 501 auf der Gewindestange 504 gleichzeitig nach oben (+z-Richtung) und nach unten (–z-Richtung) verfahren werden. Dadurch kommt es, wie bereits prinzipiell erläutert worden ist, zur Z-Verstellung I der Kniehebelscharniere 510.
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Der insbesondere bei der Z-Verstellung I auftretende Verschleiß am Kopf des Hemmelementes 502C gegenüber der Gewindestange 504 wird bei dieser alternativen Ausgestaltung in vorteilhafter Weise durch eine in radialer Richtung wirkende federbelastete Spielnachstellung des Hemmelementes 502C ausgeglichen.
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Es wird ferner vorgeschlagen, die Verbindungsstege 511-1, 511-2 mittels mindestens eines unter Vorspannung stehenden Federelementes zu verbinden, wobei die Vorspannung anliegt, wenn die Verbindungsstege 511-1, 511-2 am weitesten voneinander entfernt angeordnet sind, und noch eine Restvorspannung, wenn die Verbindungsstege 511-1, 511-2 sich am nächsten liegen. Hierdurch kommt es zu einer Entklapperung der Verbindungsstege 511-1, 511-2 und der mit den Verbindungsstegen 511-1, 511-2 in Verbindung stehenden Bauteile und zu einer Motorunterstützung bei dem so genannten federunterstützten Herausfahren der Kniehebelscharniere 510 in +x-Richtung.
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Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass nur eines der Gewindeelemente 501 oder 502 als schaltbares Gewindeelement ausgebildet werden muss. Ferner können die Führungsclipse 521, die Verbindungsstege 511-1, 511-2 und die Kniehebelscharniere 510 in vorteilhafter Weise als gleiche Teile ausgeführt werden. Die Verbindungsstege 511-1, 511-2 werden gekröpft ausgeführt, so dass die Spindelstange 504 in einer Ebene mit den vertikalen Führungsdrähten 520A, 520B liegt, so dass ein Verkanten der miteinander in Wirkverbindung stehenden Bauteile vermieden wird.
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In vorteilhafter Weise weisen die vertikalen Führungsdrähte 520A, 520B Rastelemente auf, welche von einem Führungsclipsepaar 521 als Anschlag verwendet werden können.
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Ferner ist es vorteilhaft, zum Wechsel der Betätigungsrichtung, das heißt zum Schalten der Lordosenstützvorrichtung von der X-Verstellung II in die Z-Verstellung I, nur einen einzigen einfachen und preiswerten Elektromagneten verwenden zu können, der eines der beiden Gewindeelemente 501, 520 schaltet.
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Bezugszeichenliste
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- 100; 300; 400; 500
- Getriebeanordnung
- 101; 301; 401;
- erstes Rotationselement
- 501
- erstes Gewindeelement
- 102; 302; 402;
- zweites Rotationselement
- 502
- zweites Gewindeelement
- 502A
- Federring
- 502B
- Gewindebuchse
- 502C
- Hemmelement
- 103; 303; 403; 503
- elektromotorischer Antrieb
- 104; 304, 404, 504
- Spindelstange/Welle
- 105; 305
- Haltestruktur/Gehäuse
- 105A
- Halteelement
- 106
- Sperrelement (Zahnkranz)
- 106A
- Zähne des Zahnkranzes
- 107
- Umschaltelement (Kipphebel)
- 107A
- erstes Ende
- 107B
- zweites Ende
- 108
- Führungselement
- 108A
- Nuten
- 109
- Lordoseschild
- 110; 510
- Lordosestellglied (Kniehebelblech; Kniehebelscharnier/e)
- 111; 511
- Stellelement
- 111-1
- Zahnstange
- 111-2
- Gewindestange
- 111-4
- Zugdrähte mit Rolle
- 511-1; 511-2
- Verbindungsstege
- 112A
- äußerer beweglicher Anbindungspunkt
- 112B
- äußerer beweglicher Anbindungspunkt
- 112C
- zentraler ortsfester Anbindungspunkt
- Y1
- Schwenkachse des Umschaltelementes
- Y2
- Drehachse
- 320
- Kontermutter
- 321
- Permanentmagnet-Ring
- 322
- Spannscheibe
- 323
- Spulen
- 324
- Abstands- und Gleitringe
- 330
- Übersetzungs-Getriebe
- 404A
- erstes Zahnrad
- 404B
- zweites Zahnrad
- 404C
- Federelement
- 404D
- Stütze
- 405
- Mitnehmer
- 406
- Schaltarm
- 407
- Umschaltgetriebe
- Y+
- Schaltrichtung
- Y–
- Antriebsrichtung
- 520
- Führungsdrähte
- 520A
- vertikaler Führungsdraht
- 520B
- vertikaler Führungsdraht
- 521
- Führungselemente (Führungsclipse)
- 525
- Verbindungselement (Verbindungsbolzen)
- 530
- Elektromagnet
- 540
- Anschlag
- +x
- Richtung in der üblichen Fahrtrichtung eines Fahrzeugs (nach vorn)
- –x
- Richtung entgegen der üblichen Fahrtrichtung +x (nach hinten)
- y Ri
- chtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung
- +z
- Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung (nach oben)
- –z
- Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung (nach unten)
- I
- erste Stellung/Z-Verstellung
- II
- zweite Stellung/X-Verstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007013341 A1 [0003]
- DE 102004046876 A1 [0004]
