DE102015011883A1

DE102015011883A1 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015011883A1
Application number: DE102015011883.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Neyrinck; Matthias Thölke
Original assignee: Faurecia Automotive GmbH
Current assignee: Faurecia Autositze GmbH
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-09-11
Also published as: DE102015011883B4

Abstract

Ein Betätigungsmechanismus (1) mit einem durch den Betätigungsmechanismus (1) zu bewegenden Funktionselement, insbesondere Hebelelement (13), ist mit einem ersten, ein Formgedächtniselement aufweisenden Betätigungselement (10) gekoppelt und durch Verbringen des ersten Formgedächtniselements (10) in die Austenitphase oder in die Martensitphase aus einer unbetätigten Lage in eine Betätigungslage bewegbar. Weiter weist der Betätigungsmechanismus (1) eine Arretiervorrichtung (11, 12, 21, 22) auf, die dazu ausgelegt ist, das Funktionselement (13) in der Betätigungslage zu arretieren. Dabei weist die Arretiervorrichtung (11, 12, 21, 22) ein bewegliches Sperrelement (21) auf, welches aus einer Entriegelungslage in eine Sperrlage bewegbar ist, in der es eine Bewegung des Funktionselements (13) verhindert. Das Sperrelement (21) ist mit einem gegenüber dem ersten Formgedächtniselement (10) kleiner dimensionierten zweiten Formgedächtniselement (20) so gekoppelt, dass es bei Verbringen in die Austenitphase oder in die Martensitphase das Sperrelement (21) in die Sperrlage bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsmechanismus nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein entsprechender Mechanismus ist beispielsweise aus EP 1 645 460 A1 bekannt. Der bekannte Mechanismus wird zum Lösen eines Drehfallenschlosses beim Kraftfahrzeugsitz eingesetzt, um die Rückenlehne eines Sitzes in eine Verstauposition vorklappen zu können. Dort wird ein Zugseilabschnitt aus einer Memorylegierung eingesetzt. Durch Betätigen eines Öffnungsmechanismus wird der Zugseilabschnitt mit einem Strom beaufschlagt und der Zugseilabschnitt so erwärmt, dass er dadurch kontrahiert und die Drehfalle öffnet. Durch Abkühlen (nach Abkühlen) wird die Drehfalle wieder in eine funktionsfähige Lage zurückversetzt.
Ein Problem bei solchen Formgedächtnislegierungen ist, dass nach Abschalten des Stromes die Legierung nur relativ langsam aus der Austenitphase in die Martensitphase zurückkehrt. Ist ein schnelles wieder Verriegeln und erneutes Entriegeln gewünscht, dann ist diese lange Abkühlphase hinderlich und nicht erwünscht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Betätigungsmechanismus der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem dieser Nachteil nicht auftritt und der ein rasches Wiederverriegeln ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Betätigungsmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betätigen eines Betätigungsmechanismus mit den Merkmalen des Anspruch 9. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.
Die Erfindung sieht vor, für die Verriegelung ein – insbesondere als um eine Schwenkachse schwenkbar ausgebildeter Rastklinkenhebel – Sperrelement einzusetzen, welches über ein zweites Formgedächtniselement gesteuert und betätigt wird. Der Erfindungsgedanke ist dann, das erste Formgedächtniselement und das zweite Formgedächtniselement gleichzeitig zu aktivieren, so dass das Sperrelement bereits beim Entriegelungsvorgang des Funktionselements in die Sperrlage verbracht wird. In der Sperrlage kann dann das Sperrelement verhindern, dass das über das erste Formgedächtniselement in die Entriegelungslage verbrachte Funktionselement, insbesondere ein um eine Schwenkachse schwenkbarer Hebel, bei deaktiviertem ersten Formgedächtniselement wieder in die Verriegelungslage gelangt. Bei dieser Vorgehensweise ist lediglich ein kurzes Aktivieren des ersten Formgedächtniselements erforderlich, so dass dieses durch Abkühlen bereits wieder in die Ausgangslage verbracht werden kann, während das Sperrelement noch in der Sperrlage ist und den Betätigungsmechanismus in der Entriegelposition hält. Soll die Verriegelung wieder erfolgen, wird die Aktivierung des zweiten Formgedächtniselements beendet und es kühlt rasch ab, da dieses kleiner dimensioniert ist, insbesondere mit einer geringen Masse ausgelegt ist. Dadurch kann das Sperrelement – z. B. durch eine in die Entriegelungslage drückende Torsionsfeder oder ein anderes Vorspannelement – wieder in die Entriegelungslage zurück versetzt werden, so dass die Sperrung aufgehoben und das Funktionselement selbst in die Verrieglungslage zurückkehren kann. Zu diesem Zeitpunkt ist das erste Formgedächtniselement bereits wieder ausgekühlt und der komplette Mechanismus ist in den Ausgangszustand zurückgekehrt. In Betracht kommen als Material für das Formgedächtniselement insbesondere NiTi-Legierungen.
Das System wird also bei Stromausfall automatisch in den Verriegelungszustand überführt. Zudem kann nach der Zurückversetzung in den Ausgangszustand der Betätigungsmechanismus sofort wieder betätigt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass mit dem Funktionselement ein mit dem Sperrelement in der Sperrlage zusammengreifendes Eingriffselement gekoppelt ist. Dieses Eingriffselement bewegt sich mit der Betätigung des ersten Formgedächtniselements mit, so dass es in der Sperrlage zum Eingriff mit dem Sperrelement gebracht werden kann. Bevorzugt ist dazu vorgesehen, dass das Eingriffselement zwischen dem Funktionselement und erstem Formgedächtniselement angeordnet ist. Ist das erste Formgedächtniselement beispielsweise als Metalldraht ausgebildet, so kann dieses zwischen dem Eingriffselement einem systemfesten (z. B. karosseriefesten oder kraftfahrzeugsitzfesten) Punkt gespannt werden. Das Eingriffselement ist auf seiner dem ersten Formgedächtniselement abgewandten Seite dann über ein einfaches Zugelement mit dem Funktionselement verbunden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Formgedächtniselement eine metallische Formgedächtnislegierung aufweist. Andere Materialien sind auch denkbar. Bevorzugt sind metallische Werkstoffe, da diese z. B. durch Anlegen einer Spannung vom Martensitzustand in den Austenitzustand versetzt werden können und so mit der Fahrzeugelektrik im Kraftfahrzeugsitzsystem leicht und direkt angesteuert werden können.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Sperrelement mit einer das Sperrelement zur Entriegelungslage hin drängenden Vorspannkraft und/oder das Funktionselement mit einer das Funktionselement zur unbetätigten Lage hin drängenden Vorspannkraft vorgespannt ist/sind.
Auf diese Weise wird erreicht, dass das Funktionselement und das Sperrelement, bei denen es sich bevorzugt um schwenkbare Bauteile handelt, bei Relaxation der jeweiligen Formgedächtniselemente selbstätig wieder in den Ausgangszustand zurückkehren können. Als Vorspannelemente sind z. B. Torsionsfedern geeignet, die in der Austenitphase des jeweiligen Formgedächtniselements gespannt werden.
Je nach Ausführungsform kann insbesondere vorgesehen sein, dass das erste Formgedächtniselement ein Metalldraht ist und/oder das zweite Formgedächtniselement eine Feder, insbesondere eine Formgedächtnis-Druck- oder Zugfeder, oder ein Metalldraht ist.
Der erfindungsgemäße Betätigungsmechanismus und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugsitzsystem, welches einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Verstell- oder Klappfunktion und einen oben beschriebenen Betätigungsmechanismus zur Betätigung der Verstell- oder Klappfunktion aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele schematisch näher erläutert.
1 – zeigt einen Betätigungsmechanismus nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
2 – zeigt einen Betätigungsmechanismus nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Der in den 1 dargestellte Betätigungsmechanismus 1 weist ein Funktionselement 13 auf, das im gezeigten Beispiel als Kniehebel ausgebildet ist. Das Funktionselement dient zur mechanischen Ver- oder Entriegelung von beispielsweise einer Rückenlehnenklappfunktion eines Kraftfahrzeugsitzes. Das Funktionselement 13 ist um eine Achse A schwenkbar gelagert und (hier über ein Zugelement 15) mit einem ersten Formgedächtniselement 10 (hier als Metalldraht ausgebildet) verbunden. Die Positionen 30, 31 und 32 bezeichnen jeweils feste Punkte des Betätigungsmechanismus, sind also selbst keine im Rahmen der bestimmungsgemäßen Betätigung des Betätigungsmechanismus verlagerbaren Bauteile, sondern feste Punkte, beispielsweise an einem Kraftfahrzeugsitz oder in einer Fahrzeugkarosserie. An einem solchen Punkt ist das erste Formgedächtniselement 10 befestigt, bzw. (mittelbar oder unmittelbar) gehalten. Das bevorzugt bestrombare Formgedächtniselement verkürzt sich bei Erwärmung (Bestromung), so dass auf das Funktionselement 13 eine Zugkraft in Richtung des Pfeils P6 ausgeübt und dieses um die Achse A verschwenkt wird. Das Funktionselement 13 ist mit dem einen Schenkel mit dem Zugelement 15 verbunden, welches bei der genannten Bestromung den Schenkel in Richtung P4 zieht. Weiter ist der andere Schenkel des Funktionselements über eine Zugfeder 14 mit dem festen Punkt 30 verbunden. Die Zugfeder wird beim Schwenken des Funktionselements 13 in Richtung P3 gestreckt und baut eine Vorspannkraft in Gegenrichtung P2 auf, die das Funktionselement 13 bei Nachlassen der vom ersten Formgedächtniselement 10 ausgeübten Kraft wieder in die Ausgangslage zurückzieht.
Weiter ist mit dem festen Punkt 31 ein Sperrelement 21 über ein zweites Formgedächtniselement 20 gekoppelt. Das Sperrelement 21 ist im gezeigten Beispiel als Rastklinke mit einer Rastnase 22 ausgebildet und um die Achse B schwenkbar. Durch Bestromen des zweiten Formgedächtniselements 20 dehnt dieses sich aus und beim Erreichen der Austeniphase wird die Torsionsfeder 23 gespannt und spannt das Sperrelement 21 in der durch den Pfeil P8 angedeuteten Torsionsrichtung vor. Das zweite Formgedächtniselement 20 ist im gezeigten Beispiel als Formgedächtnis-Druckfeder ausgebildet, welche sich bei Aktivierung ausdehnt. Durch die Bestromung der Feder 20 dehnt sich diese dann in Richtung P5 aus und drückt die Klinke 21 entgegen der Kraft der Torsionsfeder 23 in die Sperrlage, in der ihre Rastnase 22 in die Hinterschneidung 12 eines mit dem ersten Formgedächtniselement 10 beweglichen Eingriffselements 11 eingreift. Ist die Sperrstellung erreicht, wird die Bestromung des Formgedächtniselements 10 nicht mehr benötigt, da das Funktionselement 13 nun über das Eingriffselement 21 und das damit verbundene Zugelement 15 von der Sperrklinke 21 gehalten wird. Nach Abschalten der Bestromung des Formgedächtniselements 10 kann dieses langsam wieder in die Martensitphase zurückkehren.
Soll der Betätigungsmechanismus 1 wieder verriegelt werden, also das Funktionselement 13 in seine Ausgangslage zurückkehren, so wird die Bestromung des zweiten Formgedächtniselements 20 unterbrochen. Da dieses relativ klein dimensioniert ist (geringe Masse), gewinnt schnell die Kraft der Torsionsfeder 23 die Oberhand und der Eingriff der Sperrelements 21 und des Eingriffselements 11 wird rasch gelöst. Das Sperrelement bewegt sich in Richtung P7. Sodann schwenkt das Funktionselement durch die Vorspannung der Feder in Richtung P2 in die in 1 gezeigte Ausgangslage zurück, das Eingriffselement 11 bewegt sich dabei zusammen mit dem Zugelement 15 in Richtung P1.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel funktioniert identisch. Der einzige Unterschied ist, dass als zweites Formgedächtniselement 20 ebenfalls ein metallisches Zugelement (Metalldraht) eingesetzt wird, der deutlich dünner und/oder kürzer ist als der Draht 10 und hier im gezeigten Beispiel parallel zum ersten Formgedächtniselement 10 geführt ist. Wird das Formgedächtniselement 20 in die Austenitphase überführt, so kontrahiert es und zieht das Sperrelement 21 gegen die Kraft der Torsionsfeder 23 in die Sperrlage. Bei Rückkehr in die Martensitphase längt sich das Formgedächtniselement 20 entsprechend rasch und das Sperrelement wird aus der Sperrlage durch die Rückstellung der Torsionsfeder herausgeschwenkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1645460 A1 [0002]

Claims

Betätigungsmechanismus (1) mit einem durch den Betätigungsmechanismus (1) zu bewegenden Funktionselement, insbesondere Hebelelement (13), welches mit einem ersten, ein Formgedächtniselement aufweisenden Betätigungselement (10) gekoppelt und durch Verbringen des ersten Formgedächtniselements (10) in die Austenitphase oder in die Martensitphase aus einer unbetätigten Lage in eine Betätigungslage bewegbar ist, wobei der Betätigungsmechanismus (1) weiter eine Arretiervorrichtung (11, 12, 21, 22) aufweist, die dazu ausgelegt ist, das Funktionselement (13) in der Betätigungslage zu arretieren, wobei die Arretiervorrichtung (11, 12, 21, 22) ein bewegliches Sperrelement (21) aufweist, welches aus einer Entriegelungslage in eine Sperrlage bewegbar ist, in der es eine Bewegung des Funktionselements (13) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (21) mit einem gegenüber dem ersten Formgedächtniselement (10) kleiner dimensionierten zweiten Formgedächtniselement (20) so gekoppelt ist, dass es bei Verbringen in die Austenitphase oder in die Martensitphase das Sperrelement (21) in die Sperrlage bewegt.
Betätigungsmechanismus (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Funktionselement (13) ein mit dem Sperrelement (21) in der Sperrlage zusammengreifendes Eingriffselement (11) gekoppelt ist.
Betätigungsmechanismus (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (11) zwischen dem Funktionselement (13) und erstem Formgedächtniselement (10) angeordnet ist.
Betätigungsmechanismus (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formgedächtniselement (10) eine metallische Formgedächtnislegierung aufweist.
Betätigungsmechanismus (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (21) mit einer das Sperrelement (21) zur Entriegelungslage hin drängenden Vorspannkraft und/oder das Funktionselement (13) mit einer das Funktionselement zur unbetätigten Lage hin drängenden Vorspannkraft vorgespannt ist/sind.
Betätigungsmechanismus (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formgedächtniselement (10) ein Metalldraht ist und/oder das zweite Formgedächtniselement (20) eine Feder oder ein Metalldraht ist.
Betätigungsmechanismus (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (13) ein um eine Schwenkachse (A) schwenkbarer Hebel ist und/oder das Sperrelement (21) ein um eine Achse (B) schwenkbarer Rastklinkenhebel ist.
Kraftfahrzeugsitzsystem, aufweisend einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Verstell- oder Klappfunktion und einen Betätigungsmechanismus (1) nach einem der vorigen Ansprüche zur Betätigung der Verstell- oder Klappfunktion.
Verfahren zur Betätigung eines Betätigungsmechanismus (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Funktionselement (13), insbesondere ein Hebel, über ein erstes Formgedächtniselement (10) aus einer Verriegelungsposition durch Überführen des Formgedächtniselements in die Austenitphase in eine Entriegelungsposition überführt wird; ein Sperrelement (21), insbesondere ein Rastklinkenhebel, gleichzeitig durch Verbringen eines zweiten Formgedächtniselements (20) in die Austenitphase in eine Sperrlage verbracht wird, in der es das Wiederverriegeln des Funktionselements verhindert, Deaktivieren des ersten Formgedächtniselements (10) sobald das Sperrelement (21) die Sperrlage erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Sperrelement (21) durch Deaktivieren des zweiten Formgedächtniselements (20) aus der Sperrlage in eine Entriegelungslage verbracht wird.