DE102018106897A1

DE102018106897A1 - Bauteil für einen Innenraum von Kraftfahrzeugen, elektrische Antriebsvorrichtung sowie System zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik für ein Bauteil in einem Innenraum von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE102018106897A1
Application number: DE102018106897.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Höpfner
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2019-09-26

Abstract

Bei einem Bauteil für einen Innenraum von Kraftfahrzeugen, insbesondere ein Kraftfahrzeugsitz, ist an dem Bauteil (1; 30) ein zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis (2; 55), das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit (8) befüllt ist, so vorgesehen, dass Sicherheitsmerkmale oder eine Kontur des Bauteils durch den Zustand (8, 9) der nicht-Newtonschen Flüssigkeit vorgegeben werden. Dem Bauteil ist zumindest ein Aktuator (3; 30) zugeordnet, der durch ein elektrisches Ansteuersignal (88) aktiviert werden kann. Erfindungsgemäß ist der jeweilige Aktuator (3; 30) so mit dem Behältnis (2; 55) gekoppelt, dass bei Aktivierung des jeweiligen Aktuators durch das Ansteuersignal (88) der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit verändert werden kann, um die Sicherheitsmerkmale oder die Kontur des Bauteils zu verändern.Zur Veränderung des Zustands der nicht-Newtonschen Flüssigkeit können externe Kräfte, insbesondere Drücke, aber auch Schwingungsanregungen, Motorbrummen, Getriebeschwingen und dergleichen verwendet werden. Durch Steuerung von Intensität und der zeitlichen Abfolge dieser Kräfte kann der Festigkeitszustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorgegeben werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bauteile, die zum Einbau in einen Innenraum von Kraftfahrzeugen bestimmt sind, wie beispielsweise Fahrzeugsitze, Innenverkleidungen oder auch Elektromotoren zur Verstellung von Bauteilen, und bezieht sich insbesondere auf die Ansteuerung solcher Bauteile zur Veränderung ihrer Sicherheits- oder Komfortmerkmale durch gezieltes Verändern des Zustands einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit.
STAND DER TECHNIK
Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten (NnF) verhalten sich unter bestimmten Umständen wie Festkörper. Durch plötzlich auftretende Kräfte, wie diese insbesondere bei einem Crash-Ereignis auftreten, kann der Zustand einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit verändert werden. Die Ausnutzung dieses Effekts ist zur Veränderung von Sicherheitsmerkmalen von Fahrzeugsitzen auch im Kraftfahrzeugbau bekannt.
1 zeigt ein Beispiel für einen Fahrzeugsitz 100, wie dieser beispielsweise aus der JP 2012056455 A bekannt ist. Eine Person P' sitzt auf der Sitzfläche 101 des Fahrzeugsitzes 100, der weiterhin eine Rückenlehne 102 und eine Kopfstütze 103 aufweist. Das Gesäß der Person P' drückt in die flexible Polsterung der Sitzfläche 101, an deren Vorderkante ein entgegen der Fahrrichtung keilförmig ausgebildetes Behältnis 105 angeordnet ist, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist. Wenn der Körper der Person P' durch einen Aufprall plötzlich relativ zu der Sitzfläche 101 nach vorne in Richtung der Vorderkante der Sitzfläche 101 beschleunigt wird, übt das Gesäß der Person P' einen Kraftimpuls auf das Behältnis 105 aus, das zu einer zumindest teilweisen Verfestigung der darin befindlichen nicht-Newtonschen Flüssigkeit führt, wodurch der Bewegung der Person P' relativ zu der Sitzfläche 101 entgegengewirkt wird. Durch den Kraftimpuls werden so Sicherheitsmerkmale des Fahrzeugsitzes verändert. Insbesondere wird einem Durchrutschen der Person P' unter einem Sicherheitsgurt entgegengewirkt (sog. anti-Submarining Effekt).
Fahrzeugsitze, die dieses Prinzip ausnutzen sind weiterhin aus US 2010060045 A1 und GB 2509204 A bekannt.
Die Verwendung von nicht-Newtonschen Flüssigkeiten ist auch aus anderen Bereichen im Kraftfahrzeugbau bekannt. So offenbart beispielsweise DE 102008016812 A1 ein faltbares Verdeck für ein Cabrio-Fahrzeug, bei dem zur Verbesserung von Sicherheitseigenschaften des typischerweise relativ nachgiebigen Verdeck-Materials in potentiellen Anstoßbereichen zwischen dem Kopf von Fahrzeuginsassen und Abschnitten des Verdecks ein Element mit einem Material zur Umwandlung von Anstoßenergie vorgesehen ist. Dieses Element weist ein Behältnis auf, das zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildet ist und mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist.
Die Verwendung von Energiedissipationsmitteln in der Polsterung von Fahrzeugsitzen ist allgemein beispielsweise aus der DE 102006029330 A1 bekannt.
Üblicherweise werden Sicherheitsmerkmale von Bauteilen im Innenraum von Kraftfahrzeugen mit Hilfe von elektrischen Ansteuersignalen und zugeordneten Aktuatoren verändert. Beispielsweise offenbart die DE 102012220861 A1 eine Insassenschutzvorrichtung mit einem bewegbar angeordneten Fahrgastschlitten und eine zwischen einer Wand des Fahrgastschlittens und einer Wand des Fahrzeuginnenraums angeordnete Aufprallstruktur mit einem Deformationselement, wobei das Deformationselement basierend auf einer durch einen Aufprall bedingten Bewegung des Fahrgastschlittens deformiert wird und wobei die Steifigkeit der Aufprallstruktur entsprechend einem Aufprallsignal einstellbar ist. Hierzu wird ein Aufprallsignal, das einen Parameter eines Aufpralls des Fahrzeugs repräsentiert, eingelesen, basierend auf dem Aufprallsignal die Intensität des Aufpralls des Fahrzeugs ermittelt und entsprechend der ermittelten Intensität des Aufpralls ein Aktuator zur Einstellung einer Steifigkeit der Insassenschutzvorrichtung angesteuert, um die Insassenschutzvorrichtung zu aktuieren. Das Aufprallsignal kann auch vor Beginn des Aufpralls eingelesen werden (als sog. pre-Crashsignal).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Sicherheits- oder Komfortmerkmale von Bauteilen, die zum Einbau in einen Innenraum von Kraftfahrzeugen bestimmt sind, insbesondere von Kraftfahrzeugsitzen, in einfacher und zuverlässiger Weise zu verändern. Gemäß weiteren Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung sollen eine elektrische Antriebsvorrichtung für solche Anwendungen und ein System zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik eines solchen Bauteils bereitgestellt werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein Bauteil mit den Merkmalen nach Anspruch 1, durch einen Kraftfahrzeugsitz mit den Merkmalen nach Anspruch 17, durch eine elektrische Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 18 und ein System zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik mit den Merkmalen nach Anspruch 22 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der rückbezogenen Unteransprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dem zumindest abschnittsweise flexibel ausgebildeten Behältnis, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist, ein Aktuator zugeordnet, der durch ein elektrisches Ansteuersignal aktivierbar ist. Der jeweilige Aktuator ist so mit dem Behältnis gekoppelt, dass bei Aktivierung des jeweiligen Aktuators durch das Ansteuersignal der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit in dem Behältnis verändert werden kann, um die Sicherheitsmerkmale oder die Kontur des Bauteils zu verändern und so geeignet einzustellen.
Zur Veränderung des Zustands der nicht-Newtonschen Flüssigkeit können externe Kräfte, insbesondere Drücke, aber auch Schwingungsanregungen, Motorbrummen, Getriebeschwingungen und dergleichen verwendet werden. Durch Steuerung von Intensität und der zeitlichen Abfolge dieser Kräfte kann der Festigkeitszustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorgegeben werden.
Das zumindest abschnittsweise flexible Behältnis bzw. Element auf Basis einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit wird bevorzugt vor und bei einem Crash in zwei Stufen aktiviert, nämlich einerseits mittels einer Precrash-Aktivierung durch Nutzung vorhandener Vibrationselemente (wie diese beispielsweise von Vibrationsmassage-Funktionen in Fahrzeugsitzen oder von Rückmeldungen eines Spurhalteassistenten bekannt sind) und andererseits beim Crash, wenn es zu einer selbstverstärkenden Verfestigung durch das Auftreffen bzw. den Aufprall des Insassen auf das zumindest abschnittsweise flexible Behältnis bzw. Element kommt und somit zu einer stoßaktivierten Verhärtung der nicht-Newtonschen Flüssigkeit. Damit ist ein optimaler Kompromiss zwischen Komfort und Sicherheit möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Behältnis zum Fahrzeuginnenraum hin durch eine zumindest abschnittsweise flexible Abdeckung abgedeckt, wobei eine Vorderseite des Behältnisses unmittelbar an einer Rückseite der flexiblen Abdeckung anliegt. Bei der flexiblen Abdeckung kann es sich beispielsweise um einen Sitzüberzug eines Fahrzeugsitzes oder um einen Überzug einer Fahrzeuginnenverkleidung handeln. Weil die Vorderseite des Behältnisses unmittelbar an einer Rückseite der flexiblen Abdeckung anliegt, werden die Festigkeitseigenschaften des Behältnisses unmittelbar auf die flexible Abdeckung und somit auf die Vorderseite des Bauelements übertragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Rückseite des Behältnisses unmittelbar auf einem nicht elastischen, mechanisch stabilen Träger abgestützt. Zweckmäßig ist die Rückseite des Behältnisses zu diesem Zweck ebenfalls aus einem nicht elastischen, mechanisch stabilen Material ausgebildet, wodurch eine vorteilhaft stabile Verbindung zwischen Behältnis und Träger erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf einer Oberfläche des nicht elastischen, mechanisch stabilen Trägers zumindest ein erstes Formschlusselement, insbesondere eine Mehrzahl von ersten Vorsprüngen oder von ersten Aussparungen, vorgesehen und ist auf der Rückseite des Behältnisses zumindest ein zweites Formschlusselement korrespondierend zu dem jeweils zugeordneten ersten Formschlusselement ausgebildet, insbesondere eine Mehrzahl von korrespondierend ausgebildeten zweiten Vorsprüngen oder von zweiten Aussparungen. Durch den Formschluss kann eine noch stabilere Verbindung zwischen Behältnis und Träger erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Aktuator jeweils ausgelegt, um Vibrationen zu erzeugen, wobei der jeweilige Aktuator mit dem Behältnis akustisch gekoppelt ist, sodass die Vibrationen den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorgeben. Besonders effektiv können Vibrationen auf das Behältnis und die nicht-Newtonsche Flüssigkeit übertragen werden, wenn der Aktuator unmittelbar an dem Behältnis vorgesehen ist, insbesondere unmittelbar an dem Behältnis befestigt ist. Denkbar sind jedoch auch Anordnungen, bei denen die Vibrationen über zwischen dem Aktuator und dem Behältnis vorgesehene Kopplungselemente, Getriebe oder Materiallagen übertragen bzw. weitergeleitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zumindest eine Aktuator einen Elektromotor mit einer Unwucht oder einen akustischen Signalgeber, insbesondere einen Lautsprecher oder eine Lautsprechermembran.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zumindest eine Aktuator einen Gleichstrommotor, der durch das Ansteuersignal zu einem periodischen Brummen mit ausreichender Intensität angeregt wird, um die Vibrationen zu erzeugen, die die Änderungen des Zustands der nicht-Newtonschen Flüssigkeit bewirken. Vorteilhaft ist, dass die Vibrationen somit ausschließlich durch elektronische Elemente und Signale erzeugt werden können. Insbesondere kann eine Pulsweitenmodulation (PWM) zur Ansteuerung eines Gleichstrommotors geeignet gewählt werden, um ein solches Motorbrummen mit geeigneter variabler Intensität hervorzurufen.
Gemäß einer alternativen weiteren Ausführungsform ist der Aktuator jeweils ausgelegt, um Druckkräfte auf das Behältnis auszuüben, um den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorzugeben. Hierzu eignen sich insbesondere piezoelektrische Aktuatoren, wie beispielsweise piezoelektrische Linearaktuatoren, die unmittelbar auf das zumindest abschnittsweise flexible Behältnis mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit einwirken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Aktuator unmittelbar an dem Behältnis angebracht, um Vibrationen und/oder Druckkräfte unmittelbar auf einen Kopplungsabschnitt des zugeordneten Behältnisses zu übertragen, wobei der Kopplungsabschnitt zumindest abschnittsweise unelastisch ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Kopplungsabschnitt um eine verstellbare Platte handeln, die unmittelbar an der nicht-Newtonschen Flüssigkeit anliegt und somit die Vibrationen und/oder Druckkräfte besonders effizient unmittelbar auf die nicht-Newtonsche Flüssigkeit übertragen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine Aktuator mit dem Behältnis über ein Material gekoppelt, das ausreichend mechanisch steif ist, um Vibrationen und/oder Druckkräfte auf das Behältnis zu übertragen, um den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorzugeben. Bei diesem Material kann es sich um eine Materialzwischenlage aus einem geeigneten Material handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Material eine Abtriebswelle eines Elektromotors oder einer Elektromotor-Getriebeeinheit, sodass Vibrationen auf das Behältnis und die darin aufgenommene nicht-Newtonsche Flüssigkeit über die Abtriebswelle des Elektromotors oder die Elektromotor-Getriebeeinheit übertragen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Behältnis eine Mehrzahl von Kammern auf, wobei einige Kammern mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind und andere Kammern, bevorzugt die restlichen Kammern, mit einer Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind. Durch Wahl der Größe und räumlichen Verteilung dieser Kammern kann eine geeignete Verteilung von Abschnitten, deren mechanische Eigenschaften durch die stets flüssigen Anteile vorgegeben werden, und von Abschnitten, deren mechanische Eigenschaften durch die wahlweise festen oder flüssigen Anteile vorgegeben werden, erzielt werden, was vorteilhaft bei der Vorgabe von Komforteigenschaften von Bauteilen, wie beispielsweise Fahrzeugsitzen, ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest abschnittsweise flexible Behältnis mit zumindest zwei unterschiedlichen nicht-Newtonschen Flüssigkeiten gefüllt. Die Flüssigkeiten benötigen zweckmäßig unterschiedliche Kräfte und Vibrationen, um in den festen Zustand überzugehen, sodass die Festigkeitseigenschaften des Behältnisses zwei- oder mehrstufig durch geeignete Variationen der aktivierenden Kräfte und Vibrationen vorgegeben werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Ansteuersignal durch Auswertung eines Aufprallsignals erzeugt, das einen Aufprall des Fahrzeugs repräsentiert. Durch Steuerung der Festigkeitseigenschaften des Behältnisses kann somit den Folgen eines Aufpralls bzw. Crashs aktiv entgegengewirkt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Ansteuersignal durch Auswertung eines Aufprallsignals erzeugt, das auf Sensordaten basiert, die vor Beginn des Aufpralls des Fahrzeugs eingelesen werden. Dadurch können die Folgen eines Aufpralls bzw. Crashs auch antizipiert werden und der Fahrzeuginsasse noch frühzeitiger auf einen Aufprall bzw. Crash vorbereitet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist weiterhin eine Steuereinrichtung zum Erzeugen des Ansteuersignals vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, um das Ansteuersignal durch Vergleich eines Eingangssignals, insbesondere des vorgenannten Aufprallsignals, mit einem Schwellenwert zu erzeugen, und/oder um das Ansteuersignal intermittierend zu erzeugen, und/oder um das Ansteuersignal mit variabler Intensität zu erzeugen, um die nicht-Newtonsche Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Intensität wahlweise in einen flüssigen Zustand oder in einen erhärteten Zustand oder in einen Mischzustand, der Anteile im flüssigen Zustand und Anteile im erhärteten Zustand umfasst, zu überführen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das vorgenannte Bauteil als Kraftfahrzeugsitz ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur motorischen Verstellung von verstellbaren Komponenten im Innenraum des Kraftfahrzeugs bereitgestellt, mit einem Elektromotor mit einer Abtriebswelle und mit einem Getriebe zur Kopplung der Abtriebswelle mit einer verstellbaren Komponente. Erfindungsgemäß weist das Getriebe ein Behältnis auf, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist, wobei ein Aktuator so mit dem Behältnis gekoppelt ist, dass bei Aktivierung des Aktuators durch ein elektrisches Ansteuersignal der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit veränderbar ist, um die Kopplung der Abtriebswelle mit der verstellbaren Komponente zu verändern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Getriebe einen Hohlraum auf, der mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist, wobei in dem Hohlraum ein Querkörper, der mit der Abtriebswelle starr gekoppelt ist, in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit zumindest abschnittsweise eintaucht, sodass bei Aktivierung des Aktuators durch das elektrische Ansteuersignal und Veränderung des Zustands der nicht-Newtonschen Flüssigkeit in dem Hohlraum die Kopplung der Abtriebswelle mit der verstellbaren Komponente veränderbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtriebswelle in ihrer Längsrichtung verstellbar und ist der Querkörper in dem Hohlraum längsverschieblich aufgenommen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abtriebswelle um eine Drehachse drehbar und ist der Querkörper in dem Hohlraum drehbeweglich aufgenommen, wobei eine Eintauchtiefe und/oder Eintauchbreite des Querkörpers in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit von einer Drehstellung des Querkörpers abhängig ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Elektromotor durch das elektrische Ansteuersignal in solcher Weise betrieben, um als Aktuator zur Erzeugung von Vibrationen zu wirken, die den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit verändern, um die Kopplung der Abtriebswelle mit der verstellbaren Komponente zu verändern.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik für ein Bauteil in einem Innenraum von Kraftfahrzeugen bereitgestellt, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz, wobei das Bauteil dafür ausgelegt ist, um in dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbaut zu werden, und wobei an dem Bauteil ein zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist, so vorgesehen ist, dass Sicherheitsmerkmale oder eine Kontur des Bauteils durch den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit vorgegeben werden.
Erfindungsgemäß ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die dafür ausgelegt ist, um basierend auf aktuellen und/oder zeitlich vorangehenden Kraft- oder Beschleunigungswerten eine auf einen Fahrzeuginsassen wirkende zukünftige Kraft oder Beschleunigung zu bestimmen und auf der Grundlage der zukünftigen Kraft oder Beschleunigung ein Ansteuersignal zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung mit einem Aktuator elektrisch verbunden ist, der so mit dem Behältnis gekoppelt ist, dass bei Aktivierung des Aktuators durch das Ansteuersignal der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit veränderbar ist, um die Sicherheitsmerkmale oder die Kontur des Bauteils zu verändern.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung in beispielhafter Weise anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 einen Fahrzeugsitz mit einem Verformungselement mit veränderlicher Härte gemäß dem Stand der Technik;
2a und 2b einen Fahrzeugsitz mit einem Verformungselement mit veränderlicher Härte gemäß der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Zuständen;
3a einen Fahrzeugsitz gemäß einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
3b einen Fahrzeugsitz gemäß einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 ein System mit Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß der vorliegenden Erfindung am Beispiel eines Fahrzeugsitzes;
5a einen Fahrzeugsitz gemäß einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
5b einen Fahrzeugsitz gemäß einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
6a ein System mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik mit translatorischer Verstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Ruhezustand;
6b ein System mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik mit translatorischer Verstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem aktivierten Zustand;
7a und 7b ein System mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik mit einer Drehverstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Ruhezustand;
7c ein System mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik mit einer Drehverstellung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem aktivierten Zustand;
8a bis 8d in perspektivischen Explosionsansichten Einzelheiten einer Elektromotor- und Getriebeeinheit mit einer Sicherheitsaktuatorik gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8e in einer Perspektivansicht eine Elektromotor- und Getriebeeinheit mit einer Sicherheitsaktuatorik gemäß den 8a bis 8d in einem zusammengesetzten Zustand;
9a einen Fahrzeugsitz mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9b einen Fahrzeugsitz mit einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 in einem schematischen Flussdiagramm ein Verfahren zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß der vorliegenden Erfindung;
11a in einem schematischen Blockdiagramm eine Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11b in einem schematischen Blockdiagramm eine Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder technisch gleichwirkende Elemente oder Gruppen von Elementen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der 2a und 2b wird nachfolgend das Grundprinzip eines Bauteils für einen Innenraum von Kraftfahrzeugen gemäß der vorliegenden am Beispiel eines Kraftfahrzeugsitzes 1 beschrieben, der während der Fahrt auf dem Fahrzeugboden 19 feststehend angeordnet ist. Der Fahrzeugsitz 1 weist eine Sitzfläche 10, eine Rückenlehne 11 und eine Kopfstütze 12 auf, wobei am vorderen Rand der Sitzfläche 10 eine im Profil trapezförmige Einlage 2 vorgesehen ist, die mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist. Die Einlage 2 ist als zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis ausgebildet, sodass die Zustandseigenschaften der nicht-Newtonschen Flüssigkeit über flexible oder nicht-flexible Oberflächen der Einlage 2 die Festigkeitseigenschaften und Kontur der Sitzfläche 10 am vorderen Rand beeinflussen können. Zweckmäßig ist die Oberseite der Einlage 2 aus einer flexiblen Kunststofffolie ausgebildet, wohingegen die Rückseite der Einlage 2 auch steif ausgebildet sein kann, um stabil mit einem Träger der Sitzfläche 10 verbunden werden zu können. Die Winkel der trapezförmigen Einlage 2 können dabei über plattenförmige Seitenflächen vorgegeben werden. Grundsätzlich denkbar sind für die Einlage 2 auch andere Querschnittsformen. Beispielsweise kann die Einlage 2 als Zylinder ausgebildet sein, der sich parallel zur Vorderkante der Sitzfläche 10 erstreckt. Nach dieser Ausführungsvariante kann die Einlage 2 auch als Gelpad ausgebildet sein, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist.
Die 2a zeigt einen normalen Fahrzustand, in dem die Person P angeschnallt auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzt. Gemäß der 2a ist der Einlage 2 ein Aktuator 3 zugeordnet, wie nachfolgend näher ausgeführt, der so mit der Einlage 2 gekoppelt ist, dass dieser bei Aktivierung den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand oder in einen Mischzustand mit flüssigen und festen Abschnitten überführen kann. Hierzu ist der Aktuator 3 über ein Verbindungskabel 60 mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden, die auch außerhalb des Fahrzeugsitzes 1 angeordnet sein kann, beispielsweise Teil einer zentralen Bordelektronik (nicht gezeugt) des Kraftfahrzeugs sein kann. Die Steuereinrichtung 6 dient zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Aktivierung des Aktuators 3. Gemäß der 2a weist die Steuereinrichtung 6 einen Eingang 61 zur Eingabe von elektronischen Signalen auf, die Information zum aktuellen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs beinhalten. Insbesondere kann über den Eingang Information über aktuelle und/oder zeitlich vorangehende Kraft- oder Beschleunigungswerte eingegeben werden, auf deren Grundlage eine auf die Person P wirkende zukünftige Kraft oder Beschleunigung bestimmt werden kann. Die Steuereinrichtung 6 ist zweckmäßig ausgelegt, um auf der Grundlage der zukünftigen Kraft oder Beschleunigung das Ansteuersignal zu ermitteln. Falls geeignete Bedingungen erfüllt sind, beispielsweise ein vorbestimmter Schwellenwert überschritten wird, so gibt die Steuereinrichtung 6 das Ansteuersignal zum Aktivieren des Aktuators 3 aus.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine zentrale Bordelektronik des Fahrzeugs ein Pre-Crashsignal ausgeben, das über einen zukünftigen Kollisionszustand des Fahrzeugs warnt und das über die Eingangsleitung 61 der Steuereinrichtung 6 eingegeben wird, die ihrerseits das Ansteuersignal zum Aktivieren des Aktuators 3 erzeugt und über die Leitung 60 ausgibt.
Nach Aktivieren des Aktuators 3 wird mittels des Aktuators 3 eine geeignete Kraft oder werden geeignete Vibrationen auf die Einlage 2 mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit ausgeübt, um deren Zustand zu beeinflussen. Während die nicht-Newtonsche Flüssigkeit sich in einem nicht-aktivierten Zustand in einem flüssigen oder gelartigen Zustand befindet, ändert sich dieser Zustand nach Aktivierung des Aktuators 3 in geeignetem Maße in einen festen oder zumindest abschnittsweise festen Zustand (d.h. mit festen und flüssigen Anteilen), was so die Kontur und Sicherheitsmerkmale im Bereich der Einlage 2, also bei dem dargestellten Beispiel im Bereich der Vorderkante der Sitzfläche 10, beeinflusst.
Die 2b zeigt den Zustand nach Aktivierung des Aktuators 3. Nach einer Kollision wird die Person P relativ zur Sitzfläche 10 nach vorne beschleunigt und taucht dabei mit dem Gesäß tiefer in die Sitzfläche 10 ein. Bekanntermaßen droht die Person P in dieser Situation unter dem Sicherheitsgurt (nicht gezeigt) hindurch zu rutschen. Die nach Aktivierung des Aktuators 3 festere Einlage 2 wirkt diesem Effekt aufgrund ihrer Formgebung wirkungsvoll entgegen und bietet dem Gesäß einen wirkungsvollen zusätzlichen Halt (sog. anti-Submarining-Effekt). Der festere bzw. stabilere Zustand der Einlage 2 hält solange an, wie der Aktuator 3 aktiviert bleibt und auf die nicht-Newtonsche Flüssigkeit einwirkt, also geeignete Kräfte oder Vibrationen ausgeübt werden.
Nach dem Kollisionszustand kann die Aktivierung des Aktuators 3 wieder beendet werden, beispielsweise durch Abschalten des Aktivierungssignals auf der Leitung 60 mittels der Steuereinrichtung 6. Die Einlage 2 nimmt so wiederum ihren weicheren bzw. nachgiebigeren Ausgangszustand ein, in dem die darin befindliche nicht-Newtonsche Flüssigkeit wieder einen flüssigen oder gelartigen Ausgangszustand einnimmt. Die vorstehend beschriebene Änderung der Festigkeit und des Zustands der Einlage 2 ist reversibel und kann wiederholt induziert werden. Nachdem die Einlage 2 ihren weicheren Ausgangszustand wieder eingenommen hat, ist der Spalt zwischen der Sitzfläche 10 und dem Sicherheitsgurt wieder größer, sodass der Person P wiederum mehr Bewegungsfreiheit zur Verfügung steht, was beispielsweise bei der Rettung der Person P durch Rettungskräfte nach einem Unfall große Sicherheitsvorteile bietet.
Mit Hilfe der Einlage 2 kann/können somit die Kontur und/oder Sicherheitsmerkmale eines in einem Fahrzeuginnenraum verbauten Bauteils in geeigneter Weise verändert und reversibel eingestellt werden.
Nicht-Newtonsche Flüssigkeiten (NnF) verhalten sich unter bestimmten Mindest-Krafteinfluss-Umständen wie Festkörper. Diese (Kraft)Einflüsse können extern wirkende Druckkräfte aber auch Schwingungsanregungen der Eigenmasse der nicht-Newtonschen Flüssigkeit selbst darstellen, wobei die nicht-Newtonsche Flüssigkeit in ihrer Konsistenz (Dichte, Grundviskosität, etc.) in einem bestimmten Bereich variieren kann, ohne diese Grundeigenschaften zu verlieren. Insbesondere beim Einsatz von mehreren NnF-Einlagen in Kombination mit mehreren Vibrationselementen und räumlicher Verteilung am Fahrzeugsitz ergibt sich eine entsprechend große Funktionsmatrix der möglichen Anwendungen. So kann das Behältnis 2 beispielsweise eine Mehrzahl von Kammern aufweisen, wobei einige Kammern mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind und andere Kammern, bevorzugt die restlichen Kammern, mit einer Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind. Dadurch kann eine kombinierte Vibrations-/Verhärtungsanregung in Flächenverteilung des Bauteils erzielt werden. Oder das Behältnis ist mit zumindest zwei unterschiedlichen nicht-Newtonschen Flüssigkeiten gefüllt, die unterschiedliche Verhärtungsfrequenz haben, wodurch bei geeigneter Aktivierung eine räumliche/zeitliche Verteilung der Vibrations-/Verhärtungswirkung mit nur einer Anregungsquelle erzielt werden kann.
Nach dem vorstehend dargelegten Prinzip lassen sich jedoch in entsprechender Weise auch Komforteigenschaften von Fahrzeugsitzen und anderen Bauteilen beeinflussen, wie nachfolgend anhand der 3a bis 5b dargelegt.
Die 3a zeigt den Fahrzeugsitz gemäß den 2a und 2b in einer perspektivischen Draufsicht von vorne. Erkennbar ist, dass sich die Einlage 2, die zwischen dem Sitzüberzug 27 und einem mechanisch stabilen Träger der Sitzfläche 10 in einer Polsterung aufgenommen ist, entlang der Vorderkante der Sitzfläche 10 und parallel zu dieser streckt. An den Stirnseiten der Einlage 2 sind Aktuatoren 3 angeordnet, die beispielsweise Vibrationen mit geeigneter Intensität und Leistung in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit einkoppeln können. Hierzu sind die Aktuatoren 3 in Gestalt von Vibrationselementen in geeigneter Weise mit der Einlage 2 akustisch gekoppelt, um durch Vibrationen den Zustand der darin aufgenommenen nicht-Newtonschen Flüssigkeit einzustellen. Die Anordnung der Vibrationselemente bzw. Aktuatoren 3 ist dabei nicht auf die in der 3a dargestellte seitliche Anordnung beschränkt. Grundsätzlich denkbar sind beliebige andere Anordnungen, die geeignet sind, um Kräfte oder Vibrationen mit geeigneter Stärke bzw. Intensität in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit einzukoppeln. So können beispielsweise als Aktuatoren Linearaktuatoren eingesetzt werden, beispielsweise in Gestalt von Piezo-Aktuatoren, die rasch periodisch ausgelenkt werden können. Oder die Aktuatoren können als Lautsprecher oder Lautsprechermembranen ausgebildet sein, die auch das die nicht-Newtonsche Flüssigkeit aufnehmende Behältnis unmittelbar abschließen können. Oder die Aktuatoren können als Elektromotoren mit einer Unwucht ausgebildet sein, vergleichbar zu Vibrationsalarmen, wie diese aus Mobiltelefonen bekannt sind. Bei Betätigung solcher Elektromotoren können durch periodische oder getaktete Verstellung der Unwucht Vibrationen mit einstellbarer Amplitude erzeugt werden.
Damit das Behältnis 2 mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit insbesondere für Sicherheitsanwendungen ausreichend stabil an dem Bauteil angeordnet ist, kann gemäß der 3b auf einer Oberfläche eines nicht elastischen, mechanisch stabilen Trägers (nicht gezeigt), der zum Halten und zur Abstützung des Behältnisses 2 dient, zumindest ein erstes Formschlusselement 18, insbesondere eine Mehrzahl von ersten Vorsprüngen oder von ersten Aussparungen, vorgesehen sein und kann auf der Rückseite des Behältnisses 2, die zweckmäßig steif ausgeführt ist, zumindest ein zweites Formschlusselement 28 korrespondierend zu dem jeweils zugeordneten ersten Formschlusselement 18 ausgebildet sein, insbesondere eine Mehrzahl von korrespondierend ausgebildeten zweiten Vorsprüngen oder von zweiten Aussparungen. Der Formschluss ist ausgelegt, um einer Relativverschiebung von Träger und Behältnis 2 entgegen zu wirken.
Die 4 zeigt ein System mit Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß der vorliegenden Erfindung am Beispiel eines Fahrzeugsitzes 1. Gemäß der 4 sind in dem Fahrzeugsitz eine Mehrzahl von Einlagen 21, 22b, 22c, die jeweils eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit enthalten, angeordnet, wobei jeder der Einlagen 21, 22b, 22c ein Aktuator 3 zugeordnet ist, um den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit in geeigneter Weise zu ändern. So können die weiteren Einlagen 22b, 22c beispielsweise in der Rückenlehne 11 verteilt angeordnet sein. Die Aktuatoren sind über Verbindungsleitungen 60 mit einer zentralen Steuereinrichtung 6 verbunden, die nach Auswertung von über den zentralen Eingang 61 eingespeisten Eingangssignalen die Aktuatoren 3 geeignet aktiviert, wie vorstehend ausgeführt.
Das vorstehend beschriebene Prinzip der Änderung des Zustands einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch für Komfortmerkmale von Bauteilen im Fahrinnenraum genutzt werden, was nachfolgend anhand eines Fahrzeugsitzes als Beispiel für ein solches Bauteil ausführlicher unter Bezugnahme auf die 5a und 5b beschrieben wird.
Gemäß der 5a sind in dem Fahrzeugsitz 1 neben der Einlage 20 im Bereich der Vorderkante weiterhin in den Seitenteilen 13 der Sitzfläche Einlagen 21 mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit und zugeordneten Aktuatoren 3 angeordnet, wobei sich die Einlagen 21 im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Bei Aktivierung der Aktuatoren 3 können die Einlagen 21 bei Bedarf zu einer weiteren Versteifung der Seitenteile 13 beitragen, beispielsweise zur weiteren Abstützung des Gesäßes eines Fahrzeuginsassen bei Kurvenfahrten. Die Einlagen 21 können auch selektiv nur auf einer Seite des Fahrzeugsitzes 1 verstellt werden. Gemäß der 5a sind weiterhin in den Seitenteilen 14 der Rückenlehne 11 Einlagen 23 mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit und zugeordneten Aktuatoren 3 angeordnet, wobei sich die Einlagen 23 im Wesentlichen parallel zur Rückenlehne 11 erstrecken. Bei Aktivierung der Aktuatoren 3 können die Einlagen 23 bei Bedarf zu einer weiteren Versteifung der Seitenteile 14 beitragen, beispielsweise zur weiteren Abstützung des Rückens eines Fahrzeuginsassen bei Kurvenfahrten oder auch bei einem Seiten-Crash als weitere Barriere oder Abstützung des Fahrzeuginsassen. Die Einlagen 23 können auch selektiv nur auf einer Seite des Fahrzeugsitzes 1 verstellt werden. Weiterhin sind in der Rückenlehne 11 an mehreren Positionen Einlagen 22a-22c mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit und zugeordneten Aktuatoren 3 angeordnet, wobei sich die Einlagen 22a-22c im Wesentlichen quer zur Fahrzeuglängsrichtung erstrecken. Bei Aktivierung der Aktuatoren 3 können die Einlagen 22a-22c bei Bedarf zu einer abschnittsweisen Versteifung der Rückenlehne 11 beitragen. Die Einlagen 22a-22c können auch selektiv einzeln verändert werden. Weiterhin sind in der Kopfstütze 12 des Fahrzeugsitzes 1 Einlagen 24 mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit und zugeordneten Aktuatoren 3 angeordnet, wobei sich die Einlagen 24 im Wesentlichen parallel zum Rand der Kopfstütze 12 vertikal erstrecken. Bei Aktivierung der Aktuatoren 3 können die Einlagen 24 bei Bedarf zu einer weiteren seitlichen Versteifung der Kopfstütze 12 beitragen, beispielsweise zur weiteren Abstützung des Kopfes eines Fahrzeuginsassen bei Kurvenfahrten oder als weitere Barriere bzw. Abstützung im Falle eines Seitencrashs. Die Einlagen 24 können auch selektiv nur auf einer Seite des Fahrzeugsitzes 1 verstellt werden.
Statt einer Versteifung können die Einlagen 20, 21 und 22a-22c bei Aktivierung durch die zugeordneten Aktuatoren 3 auch zu einer Änderung der Kontur von Unterabschnitten des Fahrzeugsitzes 1 verwendet werden, insbesondere wenn die Einlagen 20, 21 und 22a-22c direkt unterhalb des Sitzüberzugs in die Sitzpolsterung eingearbeitet sind.
Wie in der 5a gezeigt, sind die Aktuatoren 3 über eine zentrale Verkabelung 60 mit einer dem Fahrzeugsitz 1 zugeordneten Steuereinrichtung 6 verbunden und diese können selektiv einzeln durch die Steuereinrichtung 6 angesteuert werden. Dabei können die Aktuatoren 3 auch jeweils mit unterschiedlichen Intensitäten und zeitlichen Aktivierungsfenstern angesteuert werden.
Gemäß der 5b können die Einlagen (oder weitere Einlagen) 20, 22a-22c auch an mehreren Positionen auf der gleichen Höhe des Fahrzeugsitzes 1 verteilt angeordnet sein. Bevorzugt werden dabei symmetrische Anordnungen bezüglich einer Symmetrieachse des Fahrzeugsitzes, also auf der linken und rechten Seite des Fahrzeugsitzes 1. Die Einlagen 20, 22a-22c können nach dieser Ausführungsform auch als Massageeinheiten zur Massage der Rückseite des Oberschenkels, des Gesäßes und/oder des Rückens eines Fahrzeuginsassen eingesetzt werden, wie näher in der DE 10 2015 215 171 A1 der Anmelderin offenbart, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich mit aufgenommen sei. Insbesondere können die einzelnen Einlagen 20, 22a-22c auch mit geeignet hochverstärkten Audio- bzw. Musiksignalen angesteuert werden, um selektiv Zustandsänderungen der in den Einlagen 20, 22a-22c aufgenommenen nicht-Newtonschen Flüssigkeit zu bewirken. Die Einlagen 20, 22a-22c können insbesondere entsprechend einem Massageprogramm zur Massage angesteuert werden, wie insbesondere anhand der 1 bis 3 der in Bezug genommenen DE 10 2015 215 171 A1 der Anmelderin offenbart.
Das vorstehend beschriebene Prinzip einer selektiven Änderung des Zustands einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit kann in entsprechender Weise gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung auch zur selektiven Veränderung der Kopplung einer elektrischen Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mit einer verstellbaren Komponente im Innenraum eines Kraftfahrzeugs ausgenutzt werden. Verstellgetriebe für Verstellungen, wie beispielsweise Fahrzeugsitz-Verstellungen, müssen neben den normalen insassenlastabhängigen Betriebs-Kräften und -Momenten auch die bei einem Unfall vorherrschenden maximalen Crash-Kräfte und Crash-Momente aushalten. Deshalb sind die Getriebe auf der Abtriebsseite üblicherweise mit entsprechend stark ausgelegten selbsthemmenden Getriebestufen ausgeführt. Für den normalen Fahrbetrieb und die durch den Fahrzeuginsassen gewünschte Sitzeinstellung ergibt sich hiermit eine mehrfache Überdimensionierung, welche sich in Gewicht, Kosten etc. auswirkt. Es sind weiterhin Varianten bekannt, bei denen ein separates Crashgesperre parallel zum Getriebe im Lastfluss eingebracht wird. Diese Crashgesperre benötigen einen großen Bauraum und stellen einen Zusatzaufwand dar.
Gemäß diesem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll bei minimalem Bauraumaufwand unter Nutzung ohnehin vorhandener Bauteile des Getriebes als auch der Integrationsschnittstellen zu dem zu verstellenden Bauteil, beispielsweise zu einer Sitzstruktur, und dem zugeordneten Antriebsmotor mit entsprechender Bestromung eine einfache hochwirksame Crashsperre mit Vorauslösung und Selbstverstärkung bereitgestellt werden. Erreicht wird dieses Ziel durch die Integration eines Behältnisses oder Hohlraums, das bzw. der mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt ist und das bzw. der einen elektrischen Antriebsmotor mit einer nachgeordneten verstellbaren Komponente koppelt. Vor einem Crash oder eine Unfallsituation mit zu erwartenden hohen Beschleunigungen / Kräften wird durch eine Precrash-Sensorik ein Aktivierungssignal an den Antriebsmotor gesendet, der das Gesamtsystem mit einer Aktivierungsfrequenz anregt, welche zur augenblicklichen Verfestigung der nicht-Newtonschen Flüssigkeit führt, wodurch die Kopplung zwischen dem elektrischen Antriebsmotor und der nachgeordneten verstellbaren Komponente verändert wird.
Die 6a und 6b zeigen ein hierzu verwendetes Getriebegesperre gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar in einem Ruhezustand (6a) und in einem aktivierten Zustand (6b). Gemäß der 6a ist in dem Hohlraum des Gehäuses 73 eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 aufgenommen, wobei eine Antriebswelle 71, die mit einem Antriebsmotor (nicht gezeigt) verbunden ist, sich bis in den Hohlraum 74 hinein erstreckt und abtriebsseitig als Abtriebswelle 72 wieder das Gehäuse 73 verlässt. Die Abtriebswelle 72 ist mit einer verstellbaren Komponente (nicht gezeigt) verbunden, beispielsweise mit einer Sitzverstellung zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes. An der Antriebswelle 71 ist ein Querkörper 75 vorgesehen, insbesondere einstückig mit selbiger ausgebildet, der zumindest teilweise in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 eintaucht. Wie durch den Doppelpfeil in der 6a angedeutet, ist die Antriebswelle 71 für eine translatorische Verstellung in Richtung des Doppelpfeils ausgelegt. Bei der translatorischen Verstellung wird der Querkörper 75 in der Längsrichtung in dem Hohlraum 74 verstellt, während dieser in die in dem Hohlraum 74 aufgenommene nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 eintaucht. Dieser Verstellung des Querkörpers 75 wirkt eine Widerstandskraft entgegen, die jedoch relativ schwach ist, weil sich die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 in einem flüssigen Zustand befindet.
Das Gehäuse 73 ist in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem Aktuator 3 gekoppelt, um eine geeignete Kraft oder Vibrationen auf die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 einwirken zu lassen und so deren Zustand zu verändern. Hierzu ist der Aktuator 3 über die Verbindungsleitung 60 mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden, der ein geeignetes Ansteuersignal über den Eingang 61 eingegeben wird.
Die 6b zeigt das Getriebegesperre 70 in einem aktivierten Zustand, in dem der Aktuator 3 aktiviert ist, um Vibrationen 56 einer ausreichenden Intensität zu erzeugen, um die in dem Gehäuse 73 aufgenommene nicht-Newtonsche Flüssigkeit in einen festen Zustand 9 zu überführen, oder in einen geeigneten Mischzustand mit flüssigen und festen Anteilen, wie vorstehend ausgeführt.
Die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 9 im festen Zustand setzt einer translatorischen Verstellung des Querkörpers 75 eine erheblich stärkere Widerstandskraft entgegen, die gar eine translatorische Verstellung des Querkörpers 75 und damit der gesamten Abtriebsseite des Getriebegesperres, einschließlich der Abtriebswelle 72, verhindern kann. Insgesamt kann so eine selbsthemmende Getriebestufe für eine translatorische Verstellung von Komponenten ausgebildet werden, wobei die Komponenten des Getriebegesperres auf geringere Maximalbelastungen ausgelegt werden können und diese somit einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können.
Die 7a bis 7b zeigen ein weiteres Getriebegesperre, das nach dem gleichen Prinzip arbeitet, jedoch für eine Drehverstellung ausgelegt ist. Zu diesem Zweck erstreckt sich eine Antriebswelle 71 bis in den Hohlraum 74 des Gehäuses 73. Ein an der Antriebswelle 71 vorgesehener Drehkeil 76 taucht zumindest abschnittsweise in die in dem Hohlraum 74 aufgenommene nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 ein. Die Höhe bzw. Eintauchtiefe des Drehkeils 76 variiert in Abhängigkeit von der Drehstellung der Antriebswelle 71, wie man einem Vergleich der 7a und 7b entnehmen kann. In der Drehstellung der Antriebswelle 71 gemäß der 7a taucht der Drehkeil 76 vergleichsweise tief in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 ein, in der Drehstellung der Antriebswelle 71 gemäß der 7b taucht der Drehkeil 76 weniger tief in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 8 ein. Nach Aktivierung des Aktuators 3 ist die Widerstandskraft gegen eine Rotation der Antriebswelle 71, die durch die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 9 im festen Zustand ausgeübt wird, deutlich größer.
Die nicht-Newtonsche Flüssigkeit 9 im festen Zustand kann gar eine Rotation des Drehkeils 76 und damit der gesamten Abtriebsseite des Getriebegesperres 70 verhindern. Insgesamt kann so eine selbsthemmende Getriebestufe für eine Drehverstellung von Komponenten ausgebildet werden, wobei die Komponenten des Getriebegesperres auf geringere Maximalbelastungen ausgelegt werden können und diese somit einfacher und kostengünstiger hergestellt werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform, wie nachfolgend anhand der 8a bis 8e beschrieben, kann das Behältnis als zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis ausgebildet sein, wie vorstehend beschrieben, das mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dieses Behältnis als Ringgpad ausgebildet, der mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt ist und im Normalbetrieb zwischen zwei Walkelementen oder dergleichen leicht verformbar ist. Bei Aktivierung des Aktuators, insbesondere eines zugeordneten Antriebsmotors, kann der Verformungswiederstand extrem erhöht werden. Die Vorverfestigung des Ringpad-Elements zwischen den Walkelementen wird bei impulsartiger crashbedingter Folgekrafteinleitung weiter selbstverstärkt. Bei nicht crashrelevanten Verstellantrieben, die nicht selbsthemmend ausgelegt sind, kann das System auch als Notstopp gegen Kollision oder Missbrauch verwendet werden. Damit wird ein haptisches Warnsignal mit einer Stoppfunktion verknüpft.
Anhand der 8a wird zunächst der grundlegende Aufbau einer elektrischen Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur motorischen Verstellung von verstellbaren Komponenten im Innenraum eines Kraftfahrzeugs beschrieben, wie dieser in allen Einzelheiten in der WO 2012/028283 A1 der Anmelderin offenbart ist, deren gesamter Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich mit beinhaltet sei. Der Verstellantrieb umfasst einen Antriebsmotor 1 mit einem Motorgehäuse 31 und einer Motorwelle 34, auf der drehfest eine Antriebsschnecke 35 eines selbsthemmenden Schneckengetriebes befestigt ist. Eine Gehäuseschale 36 eines Antriebsgehäuses weist eine hohlzylindrische erste Ausnehmung 37 zur Aufnahme der Antriebsschnecke 35 des Schneckengetriebes und zur Lagerung der Motorwelle 34 des Antriebsmotors 30 sowie eine topfförmige zweite Ausnehmung 38 zur Aufnahme einer Vorbaugruppe und einer Baugruppe, die aus einem Schraubrad 40 des Schneckengetriebes und einem mit dem Schraubrad 40 einteilig verbundenen Exzenter 42 besteht, der als Koppelglied zwischen der aus dem Schneckengetriebe bestehenden ersten Untersetzungsgetriebestufe und einer in der Vorbaugruppe enthaltenen zweiten Untersetzungsgetriebestufe dient, die nachstehend anhand zweier verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert wird. Eine mittig der topfförmigen zweiten Ausnehmung 38 angeordnete Bohrung dient zur Aufnahme einer Welle 47 der Vorbaugruppe, die durch eine Bohrung 43 des aus dem Schraubrad 40 und dem Exzenter 42 bestehenden Bauteils gesteckt wird.
Die Vorbaugruppe bildet gemäß den 8a und 8e eine geschlossene Baueinheit, die einen topfförmigen Gehäusedeckel 44 enthält, der die topfförmige zweite Ausnehmung 38 der Gehäuseschale 36 in dem in der 8e dargestellten fertig montierten Zustand verschließt. Zur Verdrehsicherung der Vorbaugruppe und Kraftübertragung von der Vorbaugruppe zur Gehäuseschale 36 sind am Umfang der Vorbaugruppe verteilt paarweise angeordnete Formschlusszähne 45 vorgesehen, die in die ebenfalls paarweise angeordneten peripheren Formschlussvertiefungen 39 am Rand der topfförmigen zweiten Ausnehmung 38 der Gehäuseschale 36 einsetzbar sind. Die Formschlusszähne 45 und Formschlussvertiefungen 39 sind zur formschlüssigen Verbindung zwischen der Gehäuseschale 36 und der Vorbaugruppe unsymmetrisch in Bezug auf die Welle 47 der Vorbaugruppe angeordnet, um Engstellen bei der Verbindung zwischen der Gehäuseschale 36 und dem Antriebsmotor 1 zu berücksichtigen.
8b und 8c zeigen jeweils in einer vergrößerten Explosionsansicht Teile der vorgenannten Vorbaugruppe.
8d zeigt die Verbindung der Getriebeelemente eines Taumelradgetriebes, die in den Gehäusedeckel 44 eingesetzt und auf die Welle 47 aufgesteckt sind.
Das die zweite Untersetzungsgetriebestufe des Untersetzungsgetriebes bildende Taumelradgetriebe besteht aus einem Abtriebsrad mit einer Innenverzahnung, das mit einem Abtriebsritzel 46 verbunden ist, das mit einem entsprechenden Getriebeelement der Verstelleinrichtung, die beispielsweise aus einer Sitzhöhenverstellung, Sitztiefenverstellung, Lordoseverstellung, Lehnenneigungsverstellung oder Sitzlängsverstellung besteht, verbunden ist. Mit der Innenverzahnung des Abtriebsrades kämmt die Außenverzahnung eines Taumelrades. In eine zentrische Bohrung des Taumelrades ist eine Buchse eingesetzt, die auf den Außenumfang des Exzenters 42 gemäß 8a aufgesteckt wird, der als Koppelglied zwischen der aus dem Schneckengetriebe gebildeten ersten Untersetzungsgetriebestufe und dem aus dem Taumelradgetriebe gebildeten zweiten Untersetzungsgetriebestufe des Untersetzungsgetriebes dient.
Eine aus einem plattenförmigen Kreuzschieber 49 und einer ringförmigen Führungsscheibe bzw. Konturscheibe 51 gebildete Führungseinrichtung dient zur Führung des Taumelrades in einer Ebene ohne Eigendrehung des Taumelrades, das somit eine Taumelbewegung auf einer Kreisbahn ausführt. Infolge der exzentrischen Bewegung des Exzenters 42 um die Welle 47 und der um mindestens einen Zahn geringeren Zähnezahl der Außenverzahnung des Taumelrades gegenüber der Innenverzahnung des Abtriebsrades 46 führt das Taumelrad eine oszillierende, aber drehfeste Bewegung um die Welle 47 aus, wobei wegen der hohen Untersetzungswirkung die Drehzahl des Abtriebsrades 46 deutlich geringer ist als die Umlaufdrehzahl des Taumelrades. Weitere Einzelheiten des Aufbaus dieser elektrischen Antriebsvorrichtung sind in der WO 2012/028283 A1 der Anmelderin offenbart, deren gesamter Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich mit beinhaltet sei.
Gemäß der 8b ist zwischen das Schraubrad 40 und die Vorbaugruppe, also die dem Schraubrad zugewandte Rückseite des Gehäusedeckels 44 mit den dort vorgesehenen Kreuzschieber 49 und der Konturscheibe 51 (vgl. 8d), ein Pad 55 eingebracht, das zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen Material besteht, beispielsweise aus einer Kunststoffmembran, und das eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit enthält. Genauer gesagt ist das Pad 55 so auf die Stirnseite 41 des Schraubrads aufgesetzt, dass sich der Exzenter 42 durch eine in dem Pad 55 vorgesehene Bohrung hindurch erstreckt.
Gemäß der 8c ist zwischen das Schraubrad 40 und die Vorbaugruppe, also die dem Schraubrad zugewandte Rückseite des Gehäusedeckels 44 mit den dort vorgesehenen Kreuzschieber 49 und der Konturscheibe 51 (vgl. 8d), in vergleichbarer Weise ein Pad 55 eingebracht, das zumindest abschnittsweise aus einem flexiblen Material besteht, beispielsweise aus einer Kunststoffmembran, und das eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit enthält. Genauer gesagt ist das Pad 55 so auf die Stirnseite 41 des Schraubrads aufgesetzt, dass sich der Exzenter 42 durch eine in dem Pad 55 vorgesehene Bohrung hindurch erstreckt.
8e zeigt eine solche Antriebsvorrichtung 30 im zusammengesetzten Zustand, die über die Leitung 60 mit einer Steuereinrichtung 6 verbunden ist, in deren Eingang 61 ein Aktivierungssignal eingespeist werden kann, wie vorstehend ausgeführt. Wenn die Steuereinrichtung 6 über die Leitung 60 ein Ansteuersignal ausgibt, kann der Elektromotor zu einem Brummen oder zu Vibrationen angeregt werden, wie schematisch durch das Bezugszeichen 56 angedeutet. Diese Vibrationen 56 breiten sich über die Gehäuseabschnitte der Antriebsvorrichtung 30 aus und erreichen schließlich das Pad 55, wodurch der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit beeinflusst werden kann. Dadurch kann die Kopplung zwischen der aus dem Schneckengetriebe gebildeten ersten Untersetzungsgetriebestufe und dem aus dem Taumelradgetriebe gebildeten zweiten Untersetzungsgetriebestufe des Untersetzungsgetriebes verstärkt werden, was für einen Crashfall für eine höhere Betriebssicherheit sorgt.
Um eine ausreichende Formsperrkontur für das Flüssigkeitspad 55 zu erhalten, können grundsätzlich ohnehin vorhandene Getriebeteilkonturen oder deren Bewegung genutzt werden. So ergibt sich bei Taumelstufen eine Exzenterbewegung, die bei normaler Betriebsgeschwindigkeit ohne großen Widerstand mit dem Flüssigkeitspad als Formänderung verfolgt werden kann. Im Crashfall, wenn die Vibrationsverfestigung des Flüssigkeitspads erfolgt ist, kommt es zur Konturdruckerhöhung, zu einer selbstverstärkenden Verfestigung und somit zu einer Sperrwirkung des Flüssigkeitspads.
Es muss dabei keine Getriebebewegung selbst erfolgen. Die Vibrationen, die zur Änderung der Eigenschaften der nicht-Newtonschen Flüssigkeit führen, können als Körperschall direkt vom Antriebsmotor abgeleitet und direkt in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit eingekoppelt werden. Weitere vorhandenen Konturen, wie z.B. Verzahnungen, können für eine am Umfang eines beweglichen Bauteils wirkende Crashsperrkontur genutzt werden. Für Linearantriebe mit Spindelantrieben ergibt sich ebenfalls eine Nutzung vorhandener Formsperrkonturen, beispielsweise durch Umhüllung der Gewindekontur mit einem Flüssigkeitspad, welches im Normalbetrieb langsam über eine hintergriffige Kontur gleiten kann.
Weitere vorteilhafte Gesichtspunkte bei der Verwendung von Flüssigkeitspads mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit im Getriebekontureingriff ergeben sich in Bezug auf eine Vibrationsdämpfung, Akustik und bei Lastwechselbetrieb. Durch die im Betrieb erforderliche Verformung des Flüssigkeitspads folgt eine Dämpfung von Lasten und von Bewegungsspitzen des Getriebes. Somit kann insgesamt ein harmonischer Bewegungsablauf erzielt werden. Überholgeräusche oder Kippspielgeräusche werden stark gedämpft. Auf der anderen Seite erfolgt die Aktivierung des Flüssigkeitspads primär durch den ohnehin vorhandenen Antriebsmotor bzw. durch eine Elektromotor-Getriebeeinheit, indem der Antriebsmotor durch ein entsprechendes Signal zum Vibrieren in einem festigkeitseffektiven Frequenzbereich angeregt wird. Dabei erfolgt die Hauptübertragung in unmittelbarer Nähe des Flüssigkeitspads durch Körperschall. Die entsprechende Aktivierung des Stromsondersignals erfolgt durch die ebenfalls serienmäßig vorhandene Precrash-Sensorik mit zugehöriger elektronsicher Steuerung.
Die Ausführung des Flüssigkeitspads mit Formschlusskontur kann vielfältige andere Formen haben, die alle dem Prinzip folgen, bei Normalgeschwindigkeit eine minimale Scherspannung in der Flüssigkeit hervorzurufen und beim Crash bzw. vorhergehender Vibrationsaktivierung eine maximale Scherspannung als Folge zu haben.
Die vorstehend anhand der 6a bis 8e beschriebenen Konzepte zur Kopplung eines Antriebsmotors mit einem zu verstellenden Bauteil können erfindungsgemäß Teil eines Systems zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik für ein Bauteil in einem Innenraum von Kraftfahrzeugen sein, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz. Denn durch eine Verstellung des Bauteils können grundsätzlich auch Sicherheitsmerkmale oder die Kontur von Bauteilen geeignet vorgegeben werden, beispielsweise die Härte oder Kontur von Abschnitten eines Fahrzeugsitzes.
Anstatt den Aktuator unmittelbar mit dem Behältnis, das die nicht-Newtonsche Flüssigkeit aufnimmt, zu koppeln, können Kräfte, insbesondere Vibrationen, auch indirekt über weitere Bauteile eingebracht werden, insbesondere über Bauteile, die einer mechanischen Kopplung eines Antriebsmotors mit dem zu verstellenden Bauteil dienen. Ein Beispiel hierfür ist in der 9a dargestellt, nämlich eine Sitzverstelleinrichtung zur Längsverstellung eines Fahrzeugsitzes. In einem von der Führungsschiene 16 ausgebildeten rechteckförmigen Hohlraum ist eine Spindel karosseriefest gelagert. Die Gewindespindel wirkt mit einem Getriebe 36 zusammen, das ebenfalls im Hohlraum angeordnet und ortsfest in einer Oberschiene der Führungsschienen 16 gelagert ist. An einer Position zwischen den beiden Führungsschienen 16 ist ein Antriebsmotor 3 angeordnet. Beidseitig am Antriebsmotor 3 sind Antriebswellen 52 angeordnet. Diese Antriebswellen 52 stellen die Verbindung zu dem Getriebe 36 her. Weitere Einzelheiten einer solchen Sitzverstelleinrichtung sind in den Offenlegungsschriften DE 19815283 A1 oder DE 202006004613 U1 der Anmelderin offenbart, deren Inhalt hiermit im Wege der Bezugnahme ausdrücklich mit beinhaltet sei. Vorzugsweise werden zur Kopplung flexible Wellen 52 verwendet. Durch geeignete Ansteuerung des Antriebsmotors 3 kann dieser zu kräftigen Vibrationen 56 angeregt werden, die über die Antriebswellen 52 in seitliche Bereich des Fahrzeugsitzes weitergeleitet werden können, wie durch die Schlangenlinien in der 9a angedeutet. In diesen Bereichen können Behältnisse mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit (nicht gezeigt) angeordnet sein, die durch die Vibrationsanregung in einen anderen Festigkeitszustand überführt werden kann.
9b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Antriebsmotor 30 mit einem zugeordneten Verstellgetriebe 53 im Übergangsbereich zwischen der Sitzfläche 10 und beispielsweise der Rückenlehne angeordnet ist. Durch geeignete Ansteuerung des Antriebsmotors 3 kann dieser zu kräftigen Vibrationen 56 angeregt werden, die über beispielsweise das Sitzgestell in den Bereich der Einlage 21 weitergeleitet werden, in der eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit aufgenommen ist, die durch die Vibrationsanregung in einen anderen Festigkeitszustand überführt werden kann. Dadurch können Festigkeitseigenschaften oder die Kontur der Seitenteile eines Fahrzeugsitzes gezielt verändert werden, wie vorstehend ausgeführt.
Die 10 fasst in Form eines schematischen Flussdiagramms die wichtigsten Schritte eines Verfahrens zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen. Über eine Schnittstelle können aktuelle und/oder zeitlich vorangegangene Werte 80 empfangen werden. Aus den Werten 80 kann in einem ersten Verfahrensschritt 82 eine auf einen Fahrzeuginsassen wirkende zukünftige Kraft 84 bestimmt werden. In einem zweiten Verfahrensschritt 86 kann basierend auf der zukünftigen Kraft 84 ein Ansteuersignal 88 ermittelt werden. Das Ansteuersignal 88 kann über eine weitere Schnittstelle bereitgestellt werden, um die Sicherheitsaktuatorik anzusteuern, wie vorstehend ausgeführt.
Die Werte 80 können beispielsweise aus einem Speicher bereitgestellt werden oder von dem Verfahren selbst ermittelt werden. Bei den Werten 80 kann es sich um Messwerte einer Sicherheits-Sensorik eines Kraftfahrzeugs, um berechnete Werte oder um Schätzwerte handeln. Die Werte 80 können beispielsweise eine Information über eine Insassenbeschleunigung, eine Fahrzeugbeschleunigung, aus einem (dynamischen) Insassengewichtsmesssystem (Kraftmessbolzen, sitzmattenbasierte Systeme), eine Gurtauszugslänge oder eine Gurtkraft umfassen.
Die 11a und 11b fassen in einem schematischen Blockdiagramm Einzelheiten einer Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik gemäß bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammen. Gemäß der 11a werden Messwerte einer Sensorik 62 des Kraftfahrzeugs über die Leitung 63 der Steuereinrichtung 6 eingegeben, wo diese weiterverarbeitet werden. Hierzu können Vergleichswerte, Parameter und dergleichen mitverwendet werden, die in einem Speicher bzw. einer Nachschlagetabelle 64 hinterlegt sind. Die Steuereinrichtung 6 gibt über die Leitung 61 ein Ansteuersignal an den Aktuator aus, der unmittelbar mit dem Behältnis 2 mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit gekoppelt ist, deren Festigkeitszustand gezielt verändert werden soll.
Abweichend zur 11a ist gemäß der 11b der Aktuator 3 in der Weise, wie vorstehend anhand der 9a beispielhaft beschrieben, mit eine Antriebswelle 71 oder auch mit einem Getriebegesperre in der Weise, wie vorstehend anhand der 8a bis 8e beschrieben, gekoppelt, worüber Vibrationen an das Behältnis 2 mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit weitergeleitet werden, deren Festigkeitszustand gezielt verändert werden soll.
Als Antriebsmotoren können beispielsweise bürstenlose DC-Motoren eingesetzt werden, die über Pulsweitenmodulation (PWM) angesteuert werden. Ein Motorbrummen kann beispielsweise durch Anregungsimpulse erzeugt werden, die derart rasch geschaltet werden, dass der Rotor des Antriebsmotors diesen nicht folgen kann und schließlich vibrierend ortsfest verharrt, oder die derart gegenläufig geschaltet werden, dass die Rotor des Antriebsmotors zur Abgabe von heftigen Vibrationen angeregt wird. Selbstverständlich können als Antriebsmotoren auch bürstenkommutierte DC-Motoren eingesetzt werden, die mit entsprechenden Ansteuersignalen problemlos zum Vibrieren gebracht werden können. Beispielsweise können solche Elektromotoren auch mit einem verstärkten Audiosignal quasi als Lautsprecher betrieben werden, um ein definiertes und in der Amplitude und Intensität steuerbares Motorbrummen zu erzeugen, mit dem dann die Eigenschaften einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit in der vorstehend beschriebenen Weise verändert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
2: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit
3: Aktuator
6: Steuereinrichtung
8: nicht-Newtonsche Flüssigkeit im flüssigen Zustand
9: nicht-Newtonsche Flüssigkeit im erhärteten Zustand
10: Sitzfläche
11: Rückenlehne
12: Kopfstütze
13: Seitenteil von Sitzfläche
14: Seitenteil von Rückenlehne
15: Sitzgestell
16: Führungsschiene
18: Vorsprung
19: F ahrzeugb oden
20: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit in Sitzfläche 10
21: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit in Seitenteil 13
22a-22c: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit in Rückenlehne 11
23: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit in Seitenteil 14
24: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit in Kopfstütze 12
27: Überzug, Stoffabdeckung
28: Aussparung in Einlage 2 mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit
30: Elektromotor
31: Motorgehäuse
32: Polrohrgehäuse
33: Befestigungsflansch
34: Antriebswelle
35: Antriebsschnecke
36: Gehäuseschale
37: Ausnehmung
38: Innenraum / zweite Ausnehmung
39: Gehäusevorsprung
40: Schraubrad
41: Stirnseite
42: Zapfen / Exzenter
43: Bohrung
44: Gehäusedeckel
45: Formschlusszahn
46: Abtriebsritzel
47: Welle
48: Segmentarm
49: Kreuzschieber
50: Segmentarm
51: Konturscheibe
52: Antriebswelle
53: Verstellgetriebe
55: Pad mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit
56: Vibration
60: Verbindungskabel
61: Eingangsleitung / BUS für Pre-Crashsignal
62: Sensorik
63: Verbindungskabel
64: Speicher / Nachschlagetabelle
70: Getriebegesperre
71: Antriebswelle
72: Abtriebswelle
73: Gehäuse
74: Hohlraum von Gehäuse 73
75: Querkörper
76: Drehkeil
77: Drehachse
80, 82, 84, 86, 88: Verfahrensschritte / Signale
P: Person

Zum Stand der Technik

100: Fahrzeugsitz
101: Sitzfläche
102: Rückenlehne
103: Kopfstütze
104: Fahrzeugboden
105: Einlage mit nicht-Newtonscher Flüssigkeit
P': Person

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012056455 A [0003]
US 2010060045 A1 [0004]
GB 2509204 A [0004]
DE 102008016812 A1 [0005]
DE 102006029330 A1 [0006]
DE 102012220861 A1 [0007]
DE 102015215171 A1 [0054]
WO 2012/028283 A1 [0064, 0069]
DE 19815283 A1 [0078]
DE 202006004613 U1 [0078]

Claims

Bauteil für einen Innenraum von Kraftfahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, mit den folgenden Merkmalen: an dem Bauteil (1; 30) ist ein zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis (2; 55), das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit (8) befüllt ist, so vorgesehen, dass Sicherheitsmerkmale oder eine Kontur des Bauteils durch den Zustand (8, 9) der nicht-Newtonschen Flüssigkeit vorgegeben werden; dem Bauteil ist zumindest ein Aktuator (3; 30) zugeordnet, der durch ein elektrisches Ansteuersignal (88) aktivierbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Aktuator (3; 30) so mit dem Behältnis (2; 55) gekoppelt ist, dass bei Aktivierung des jeweiligen Aktuators durch das Ansteuersignal (88) der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit veränderbar ist, um die Sicherheitsmerkmale oder die Kontur des Bauteils zu verändern.
Bauteil nach Anspruch 1, wobei das Behältnis (2) zum Fahrzeuginnenraum hin durch eine zumindest abschnittsweise flexible Abdeckung (27) abgedeckt ist, wobei eine Vorderseite des Behältnisses unmittelbar an einer Rückseite der flexiblen Abdeckung (27) anliegt.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Rückseite des Behältnisses (2; 55) unmittelbar auf einem nicht elastischen, mechanisch stabilen Träger (18; 49, 51) abgestützt ist.
Bauteil nach Anspruch 3, wobei auf einer Oberfläche des nicht elastischen, mechanisch stabilen Trägers (18; 49, 51) zumindest ein erstes Formschlusselement, insbesondere eine Mehrzahl von ersten Vorsprüngen oder von ersten Aussparungen, vorgesehen ist und wobei auf der Rückseite des Behältnisses (2; 55) zumindest ein zweites Formschlusselement korrespondierend zu dem jeweils zugeordneten ersten Formschlusselement ausgebildet ist, insbesondere eine Mehrzahl von korrespondierend ausgebildeten zweiten Vorsprüngen oder von zweiten Aussparungen.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (3; 30) jeweils ausgelegt ist, um Vibrationen zu erzeugen, wobei der jeweilige Aktuator (3; 30) mit dem Behältnis (2; 55) akustisch gekoppelt ist, sodass die Vibrationen den Zustand (8, 9) der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorgeben.
Bauteil nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Aktuator einen Elektromotor mit einer Unwucht oder einen akustischen Signalgeber, insbesondere einen Lautsprecher oder eine Lautsprechermembran, umfasst.
Bauteil nach Anspruch 5, wobei der zumindest eine Aktuator einen Gleichstrommotor umfasst, der durch das Ansteuersignal (88) zu einem periodischen Brummen mit ausreichender Intensität angeregt wird, um die Vibrationen zu erzeugen.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Aktuator (3; 30) jeweils ausgelegt ist, um Druckkräfte auf das Behältnis (2; 55) auszuüben, um den Zustand (8, 9) der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorzugeben.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Aktuator (3; 30) unmittelbar an dem Behältnis (2; 55) angebracht ist, um Vibrationen und/oder Druckkräfte unmittelbar auf einen Kopplungsabschnitt des zugeordneten Behältnisses (2; 55) zu übertragen, wobei der Kopplungsabschnitt zumindest abschnittsweise unelastisch ausgebildet sein kann.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zumindest eine Aktuator (3; 30) mit dem Behältnis (2; 55) über ein Material gekoppelt ist, das ausreichend mechanisch steif ist, um Vibrationen und/oder Druckkräfte auf das Behältnis (2; 55) zu übertragen, um den Zustand (8, 9) der nicht-Newtonschen Flüssigkeit geeignet vorzugeben.
Bauteil nach Anspruch 10, wobei das Material eine Abtriebswelle eines Elektromotors (3) oder einer Elektromotor-Getriebeeinheit (30) umfasst.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Behältnis eine Mehrzahl von Kammern aufweist, wobei einige Kammern mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind und andere Kammern, bevorzugt die restlichen Kammern, mit einer Newtonschen Flüssigkeit gefüllt sind.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Behältnis mit zumindest zwei unterschiedlichen nicht-Newtonschen Flüssigkeiten gefüllt sind.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansteuersignal durch Auswertung eines Aufprallsignals, das einen Aufprall des Fahrzeugs repräsentiert, erzeugt wird.
Bauteil nach Anspruch 14, wobei das Ansteuersignal durch Auswertung eines Aufprallsignals erzeugt wird, das auf Sensordaten basiert, die vor Beginn des Aufpralls des Fahrzeugs eingelesen werden.
Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Steuereinrichtung (6) zum Erzeugen des Ansteuersignals, wobei die Steuereinrichtung ausgelegt ist, um das Ansteuersignal durch Vergleich eines Eingangssignals, insbesondere des Aufprallsignals nach Anspruch 14 oder 15, mit einem Schwellenwert zu erzeugen, und/oder um das Ansteuersignal intermittierend zu erzeugen, und/oder um das Ansteuersignal mit variabler Intensität zu erzeugen, um die nicht-Newtonsche Flüssigkeit in Abhängigkeit von der Intensität wahlweise in einen flüssigen Zustand oder in einen erhärteten Zustand oder in einen Mischzustand, der Anteile im flüssigen Zustand und Anteile im erhärteten Zustand umfasst, zu überführen.
Kraftfahrzeugsitz, gekennzeichnet durch zumindest ein Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur motorischen Verstellung von verstellbaren Komponenten im Innenraum des Kraftfahrzeugs, mit den folgenden Merkmalen: einem Elektromotor (30) mit einer Abtriebswelle (34); einem Getriebe (70) zur Kopplung der Abtriebswelle (34) mit einer verstellbaren Komponente; dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (70) ein Behältnis (55; 70) aufweist, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit (8) befüllt ist, wobei ein Aktuator (3; 30) so mit dem Behältnis (55; 70) gekoppelt ist, dass bei Aktivierung des Aktuators durch ein elektrisches Ansteuersignal (88) der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit veränderbar ist, um die Kopplung der Abtriebswelle (34) mit der verstellbaren Komponente zu verändern.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, wobei das Getriebe einen Hohlraum (74) aufweist, der mit der nicht-Newtonschen Flüssigkeit (8) befüllt ist, wobei in dem Hohlraum ein Querkörper (75), der mit der Abtriebswelle (34) starr gekoppelt ist, in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit (8) zumindest abschnittsweise eintaucht, sodass bei Aktivierung des Aktuators durch das elektrische Ansteuersignal (88) und Veränderung des Zustands der nicht-Newtonschen Flüssigkeit in dem Hohlraum (74) die Kopplung der Abtriebswelle (34) mit der verstellbaren Komponente veränderbar ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei die Abtriebswelle (34) in ihrer Längsrichtung verstellbar ist und der Querkörper (75) in dem Hohlraum längsverschieblich aufgenommen ist, oder wobei die Abtriebswelle (34) um eine Drehachse (77) drehbar ist und der Querkörper (75) in dem Hohlraum drehbeweglich aufgenommen ist, wobei eine Eintauchtiefe und/oder Eintauchbreite des Querkörpers in die nicht-Newtonsche Flüssigkeit (8) von einer Drehstellung des Querkörpers (75) abhängig ist.
Elektrische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei der Elektromotor durch das elektrische Ansteuersignal in solcher Weise betrieben wird, um als Aktuator zur Erzeugung von Vibrationen zu wirken, die den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit verändern, um die Kopplung der Abtriebswelle (34) mit der verstellbaren Komponente zu verändern.
System zur Ansteuerung einer Sicherheits- oder Konturaktuatorik für ein Bauteil in einem Innenraum von Kraftfahrzeugen, insbesondere für einen Kraftfahrzeugsitz, mit den folgenden Merkmalen: das Bauteil ist dafür ausgelegt, um in dem Innenraum eines Kraftfahrzeugs verbaut zu werden; an dem Bauteil ist ein zumindest abschnittsweise flexibles Behältnis, das mit einer nicht-Newtonschen Flüssigkeit befüllt ist, so vorgesehen, dass Sicherheitsmerkmale oder eine Kontur des Bauteils durch den Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit vorgegeben werden; gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, um basierend auf aktuellen und/oder zeitlich vorangehenden Kraft- oder Beschleunigungswerten eine auf einen Fahrzeuginsassen wirkende zukünftige Kraft oder Beschleunigung zu bestimmen und auf der Grundlage der zukünftigen Kraft oder Beschleunigung ein Ansteuersignal zu ermitteln, wobei die Steuereinrichtung mit einem Aktuator elektrisch verbunden ist, der so mit dem Behältnis gekoppelt ist, dass bei Aktivierung des Aktuators durch das Ansteuersignal der Zustand der nicht-Newtonschen Flüssigkeit veränderbar ist, um die Sicherheitsmerkmale oder die Kontur des Bauteils zu verändern.
System nach Anspruch 22, wobei das Bauteil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.