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Die Erfindung betrifft eine Aktuatorbaugruppe zum Verstellen einer Verstellermechanik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Aktuatorbaugruppe umfasst einen Verstellaktuator, zum Beispiel in Form eines Elektromotors, ein durch den Verstellaktuator antreibbares, mit dem Verstellaktuator in Getriebeverbindung stehendes Getriebeelement, ein das Getriebeelement um eine Drehachse drehbar lagerndes Gehäuse und einen mit dem Gehäuse wirkverbundenen Basisabschnitt.
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Eine derartige Aktuatorbaugruppe kann allgemein Bestandteil einer Mechanik zum Beispiel eines Fahrzeugsitzes sein. Eine solche Aktuatorbaugruppe kann beispielsweise eine Verriegelungseinrichtung, zum Beispiel ein sogenanntes Easy-Entry-Verriegelungsschloss, verwirklichen.
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Im Betrieb einer solchen Aktuatorbaugruppe verstellt der Verstellaktuator zum Beispiel elektromotorisch das Getriebeelement, um auf diese Weise eine zugeordnete Verstellmechanik, zum Beispiel eine Verriegelungsklinke einer Verriegelungseinrichtung, zwischen unterschiedlichen Stellungen, zum Beispiel zwischen einer verriegelten Stellung und einer entriegelten Stellung, zu verstellen.
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Das Getriebeelement kann hierbei um die Drehachse federmechanisch in eine Verdrehrichtung vorgespannt sein, um ein Verstellen des Getriebeelements in Richtung der Verdrehrichtung, also in Richtung einer vorbestimmten Stellung, federmechanisch zu unterstützen. Dies kann jedoch den Effekt mit sich bringen, dass gegebenenfalls - bei einer nicht selbsthemmend ausgestalteten Getriebeverbindung zwischen dem Getriebeelement und dem Verstellaktuator - das Getriebeelement zum Beispiel bei Vibrationskräften selbsttätig ablaufen kann, was es zu vermeiden gilt, um ein ungewünschtes Verstellen des Getriebeelements zu verhindern.
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Insbesondere muss bei einer Aktuatorbaugruppe, die eine Verriegelungseinrichtung verwirklicht, verhindert werden, dass sich die Verriegelungseinrichtung selbsttätig und ungewollt aus einer verriegelten Stellung in eine entriegelte Stellung verstellt. Ein ungewünschtes Ablaufen eines Getriebeelements kann grundsätzlich durch eine Selbsthemmung im Getriebe verhindert werden. Es kann jedoch wünschenswert sein, ein Getriebe nicht selbsthemmend auszugestalten, um Reibungen im Getriebe zu reduzieren und somit einen Leichtlauf des Getriebes mit hohem Wirkungsgrad und somit zügigen Verstellzeiten zu ermöglichen.
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Die
EP 2 835 280 A1 offenbart einen Aktuator, bei dem an einem Getriebeelement ein Zapfen ausgebildet ist, der mit Endanschlägen an einem Gehäuseteil zusammenwirkt. Die Endanschläge stellen Endpunkte bereit, an denen der Zapfen des Getriebeelements in einer jeweiligen Endstellung anschlägt, sodass ein Bewegen des Getriebeelements über die Endstellung hinaus nicht möglich ist.
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Die
DE 20 2005 014 110 U1 beschreibt ein Verschlusssystem für Fahrzeugfondrücklehnen mit einem Schloss und einem Fangbügel, wobei das Schloss eine Drehfalle, eine Sperrklinke und eine Entriegelungsanlage aufweist.
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Die
DE 103 49 547 A1 beschreibt eine Aktuatoreinrichtung, bei der Anschläge zum Begrenzen eines Verstellwegs eines Getriebeelements zusammenwirken.
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Die
DE 10 2011 108 977 A1 beschreibt einen Aktuator mit einer Kupplung zur Kopplung einer Getriebestufe mit einer Abtriebsstufe.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aktuatorbaugruppe zur Verfügung zu stellen, die ermöglicht, insbesondere bei nicht selbsthemmender Getriebeverbindung zwischen einem Verstellaktuator und einem Getriebeelement ein ungewünschtes Ablaufen des Getriebeelements, also ein selbsttätiges Verstellen des Getriebeelements unabhängig von dem Verstellaktuator, zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach weist die Aktuatorbaugruppe eine Vorspanneinrichtung auf, die einen Abschnitt des Getriebeelements und einen Abschnitt des Basisabschnitts elastisch gegeneinander vorspannt, wobei das Getriebeelement eine erste Sicherungseinrichtung und der Basisabschnitt eine zweite Sicherungseinrichtung aufweisen, wobei die erste Sicherungseinrichtung und die zweite Sicherungseinrichtung bei einem Verdrehen des Getriebeelements in eine Verdrehrichtung gegenüber dem Gehäuse an einem Wirkort zusammenwirken und ein Verdrehen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung über den Wirkort hinaus hemmen.
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Die Aktuatorbaugruppe weist einen Basisabschnitt auf, der vorzugsweise drehfest zu dem Gehäuse angeordnet ist. Der Basisabschnitt kann beispielsweise als gesondertes
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Element mit dem Gehäuse verbunden, beispielsweise formschlüssig in das Gehäuse eingelegt sein und ist drehfest zu dem Gehäuse gehalten. Alternativ kann der Basisabschnitt auch integral und einstückig mit dem Gehäuse geformt sein, sodass der Basisabschnitt einen Abschnitt des Gehäuses darstellt.
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Gegenüber dem Basisabschnitt ist das Getriebeelement zumindest mit einem Abschnitt elastisch vorgespannt. Hierzu wirkt eine Vorspanneinrichtung, die eine elastische Vorspannkraft zwischen Abschnitten des Getriebeelements und des Basisabschnitts bewirkt und dazu dient, Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts bei einem Verstellen des Getriebeelements relativ zu dem Basisabschnitt unter elastischer Verspannung in Wirkverbindung miteinander zu bringen, um auf diese Weise eine (zusätzliche) Hemmung zwischen dem Getriebeelement und dem Basisabschnitt zu bewirken.
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Durch eine solche Hemmung kann ein ungewünschtes Ablaufen des Getriebeelements in eine Verdrehrichtung verhindert werden, wobei vorteilhaft sein kann, dass die Sicherungseinrichtungen eine Hemmung ausschließlich bei einem Verstellen des Getriebeelements in eine vorbestimmte Verdrehrichtung gegenüber dem Gehäuse bewirken, nicht aber bei einem Verstellen entgegen der Verdrehrichtung.
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Durch die Hemmung kann ein Ablaufen des Getriebeelements unabhängig von dem Verstellaktuator verhindert werden. An dem Wirkort gelangen die Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts so miteinander in Wirkverbindung, dass ein weiteres Verstellen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung nur durch Ausübung einer eine Grenzkraft übersteigenden Kraft auf das Getriebeelement bewirkt werden kann. Die Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts können hierbei so dimensioniert und positioniert sein, dass die Grenzkraft größer ist als eine auf das Getriebeelement in die Verdrehrichtung wirkende federmechanische Stellkraft, sodass ein selbsttätiges Ablaufen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung durch Zusammenwirken der Sicherungseinrichtungen zuverlässig verhindert ist.
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Der Basisabschnitt kann beispielsweise plattenförmig entlang einer quer zur Drehachse erstreckten Ebene erstreckt sein. In diesem Fall ist der Basisabschnitt beispielsweise als gesondertes Element in das Gehäuse eingelegt und formschlüssig derart mit dem Gehäuse verbunden, dass der Basisabschnitt drehfest zu dem Gehäuse gehalten ist. Der Basisabschnitt kann beispielsweise aus einem Metallmaterial, zum Beispiel einem Stahlmaterial, gefertigt sein.
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Die Vorspanneinrichtung, die Abschnitte des Getriebeelements und des Basisabschnitts gegeneinander vorspannt, ist vorzugsweise durch ein mechanisches Federelement, zum Beispiel eine Wellscheibe oder eine Druckfeder, ausgebildet. Dies ist jedoch nicht beschränkend. Die Vorspanneinrichtung kann grundsätzlich durch eine beliebige Einrichtung, die eine elastische Vorspannkraft zwischen Abschnitten des Getriebeelements und des Basisabschnitts bewirkt, ausgebildet sein.
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Über die Vorspanneinrichtung wird eine Vorspannung zwischen dem Getriebeelement und dem Basisabschnitt bewirkt. Die Vorspanneinrichtung kann hierbei zum Beispiel axial entlang der Drehachse wirken und somit das Getriebeelement axial entlang der Drehachse gegenüber dem Basisabschnitt vorspannen. In diesem Fall kann die Vorspanneinrichtung beispielsweise als Wellscheibe oder als Druckfeder ausgebildet und zum Beispiel axial zwischen dem Getriebeelement und dem Gehäuse angeordnet sein, um das Getriebeelement axial in Richtung des Basisabschnitts federmechanisch zu belasten.
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Das Verwenden einer axial wirkenden Vorspanneinrichtung hat den Vorteil, dass über die Vorspanneinrichtung das Getriebeelement - entlang der Drehachse - axial spielfrei in dem Gehäuse abgestützt und somit spielfrei gehalten ist. Über die Vorspanneinrichtung wird somit auch eine Spielfreimachung für das Getriebeelement in axialer Richtung bereitgestellt, was zum Beispiel eine Geräuschentwicklung im Betrieb (resultierend aus einem sogenannten Umschaltspiel) reduzieren kann.
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Alternativ kann die Vorspanneinrichtung aber auch zum Beispiel radial zur Drehachse wirken. So kann die Vorspanneinrichtung beispielsweise einen Abschnitt des Getriebeelements in Richtung des Basisabschnitts radial vorspannen und ist in diesem Fall beispielsweise an einem Körper des Getriebeelements angeordnet. Alternativ kann die Vorspanneinrichtung aber auch an dem Basisabschnitt angeordnet sein und einen Abschnitt des Basisabschnitts federmechanisch gegenüber dem Getriebeelement vorspannen, sodass der Abschnitt des Basisabschnitts zum Beispiel radial in Richtung des Getriebeelements belastet ist.
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In einer Ausgestaltung weist das Getriebeelement einen zumindest abschnittsweise um die Drehachse erstreckten Wandungsabschnitt und einen an dem Wandungsabschnitt ausgebildeten, axial dem Basisabschnitt zugewandten Flächenabschnitt auf. Die erste Sicherungseinrichtung kann hierbei beispielsweise an dem Flächenabschnitt angeordnet sein und in axialer Richtung zwischen dem Flächenabschnitt und dem Basisabschnitt wirken.
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Der Flächenabschnitt kann beispielsweise an einer dem Basisabschnitt zugewandten Kante des Wandungsabschnitts verwirklicht sein, wobei die Kante zumindest abschnittsweise entlang einer senkrecht zur Drehachse erstreckten Ebene verläuft und die Sicherungseinrichtung zum Beispiel durch eine Unterbrechung an dem durch die Kante gebildeten Flächenabschnitt ausgebildet ist.
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Beispielsweise kann die erste Sicherungseinrichtung des Getriebeelements durch einen Übergang zwischen axial entlang der Drehachse zueinander versetzten, entlang einer um die Drehachse gerichteten Umfangsrichtung aneinander angereihten Teilabschnitten des Flächenabschnitts ausgebildet sein. Bei einem Verstellen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung gelangt der Basisabschnitt im Bereich des Übergangs zwischen den Teilabschnitten in Wirkverbindung mit dem Getriebeelement, sodass durch Zusammenwirken des Getriebeelements mit dem Basisabschnitt ein Verdrehen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung gehemmt und somit ein ungewünschtes Ablaufen des Getriebeelements verhindert ist.
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Beispielsweise kann das Getriebeelement, bei einem Verstellen in die Verdrehrichtung, vor Erreichen des Wirkortes mit einem Lagerabschnitt, über den das Getriebeelement drehbar an dem Gehäuse gelagert ist, an dem Basisabschnitt abgestützt sein. Vor Erreichen des Wirkortes wirken die Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts nicht hemmend zusammen, sodass bis hin zum Wirkort grundsätzlich ein Ablaufen des Getriebeelements unabhängig von dem Verstellaktuator möglich sein kann, wenn zum Beispiel Vibrationen an der Aktuatorbaugruppe auftreten. Wird der Wirkort erreicht, gelangen die Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts miteinander in Wirkverbindung, sodass ein weiteres Verdrehen des Getriebeelements gehemmt ist. Insbesondere läuft der Basisabschnitt auf den Übergang zwischen den Teilabschnitten des Flächenabschnitts des Getriebeelements auf, sodass der Basisabschnitt mit einem an den Übergang anschließenden Teilabschnitt des Flächenabschnitts in Anlage gelangt, unter elastischer Verformung und somit Verspannung der Vorspanneinrichtung.
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Die Hemmung wird hierbei durch die Kräfte bewirkt, die zur elastischen Verformung und Verspannung der Vorspanneinrichtung bei Auflaufen des Basisabschnitts auf den Übergang zwischen den Teilabschnitten erforderlich ist. Anhand der radialen Positionierung der Sicherungseinrichtungen am Getriebeelement und am Basisabschnitt und anhand der Formgebung der Sicherungseinrichtungen kann eine Grenzkraft dimensioniert werden, die zum Verstellen des Getriebeelements über den Wirkort hinaus erforderlich ist.
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Die durch den Übergang zwischen den Teilabschnitten des Flächenabschnitts gebildete Sicherungseinrichtung des Getriebeelements kann, betrachtet in einer durch die Drehachse und die Umfangsrichtung aufgespannten Querschnittsebene, beispielsweise schräg zur Drehachse oder gekrümmt erstreckt sein. Auf die durch den Übergang zwischen den Teilabschnitten ausgebildete Sicherungseinrichtung des Getriebeelements läuft der Basisabschnitt auf, wenn das Getriebeelement den Wirkort erreicht, sodass ein Verstellen des Getriebeelements über den Wirkort hinaus gehemmt und ein selbsttätiges Ablaufen des Getriebeelements somit verhindert ist.
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Die zweite Sicherungseinrichtung des Basisabschnitts kann beispielsweise durch einen Kantenabschnitt des Basisabschnitts gebildet sein. Ein solcher Kantenabschnitt kann beispielsweise radial zur Drehachse erstreckt sein und ist so geformt, dass der Basisabschnitt mit seinem Kantenabschnitt bei Verdrehen des Getriebeelements in die Verdrehrichtung auf die durch einen Übergang zwischen Teilabschnitten eines Flächenabschnitts gebildete Sicherungseinrichtung des Getriebeelements auflaufen kann.
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Auch die zweite Sicherungseinrichtung kann schräg erstreckt oder gekrümmt geformt sein.
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Grundsätzlich sind die Sicherungseinrichtungen des Getriebeelements und des Basisabschnitts so zu formen, dass bei Erreichen des Wirkorts ein Weiterbewegen des Getriebeelements unter Passieren der Sicherungseinrichtungen nur unter Verformung und Verspannung der Vorspanneinrichtung möglich ist, sodass aufgrund der Vorspanneinrichtung eine Hemmung für ein Weiterbewegen des Getriebeelements über den Wirkort hinaus bewirkt wird.
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Das Getriebeelement ist vorzugsweise zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage um einen Verstellweg kleiner oder gleich 360° zu verstellen. Beispielsweise kann das Getriebeelement um einen Verstellweg in einem Bereich zwischen 60° und 180°, zum Beispiel in etwa 90°, zu verstellen sein. Das Getriebeelement kann somit nicht um mehr als eine einzige Umdrehung verdreht werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Sicherungseinrichtungen bei einem Verdrehen des Getriebeelements sich nicht mehrfach passieren.
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In einer Ausgestaltung ist die Getriebeverbindung zwischen dem Verstellaktuator und dem Getriebeelement nicht selbsthemmend. Eine solche nicht selbsthemmende Ausgestaltung der Getriebeverbindung ermöglicht ein leichtgängiges Verstellen des Getriebeelements mittels des zum Beispiel durch einen Elektromotor ausgebildeten Verstellaktuators. Eine nicht selbsthemmende Getriebeverbindung kann somit einen Leichtlauf und zügige Verstellzeiten für das Getriebeelement ermöglichen.
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In anderer Ausgestaltung kann das Getriebe aber selbsthemmend oder quasiselbsthemmend, also selbsthemmend bis zu einem gewissen Grad der dynamischen Anregung, sein. In diesem Fall können die Sicherungseinrichtungen eine zusätzliche Ablaufsicherung auch bei bestehender Selbsthemmung bereitstellen.
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Der Verstellaktuator kann beispielsweise durch einen Elektromotor ausgebildet sein. Der Verstellaktuator kann beispielsweise eine Antriebswelle mit einem daran angeordneten, mit dem Getriebeelement in Verzahnungseingriff stehenden Antriebselement aufweisen. Das Antriebselement kann beispielsweise durch eine Antriebsschnecke mit einer umfänglich daran gebildeten Schneckenverzahnung ausgebildet sein, die mit einer Stirnradverzahnung des Getriebeelements in Verzahnungseingriff steht, sodass durch ein Verdrehen der Antriebswelle um eine zum Beispiel senkrecht zur Drehachse erstreckte Längsachse ein Verdrehen des Getriebeelements um die zugeordnete Drehachse bewirkt werden kann.
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Eine Aktuatorbaugruppe der beschriebenen Art kann beispielsweise Bestandteil einer Verstellmechanik für einen Fahrzeugsitz sein. Über eine solche Aktuatorbaugruppe kann grundsätzlich ein beliebiges Verstellteil zum Beispiel eines Fahrzeugsitzes verstellt werden.
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In einer konkreten Verwendung kann die Aktuatorbaugruppe beispielsweise Bestandteil einer Verriegelungseinrichtung sein, zum Beispiel zum Verriegeln eines Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeugboden oder zum Verriegeln einer Rückenlehne mit einem Karosserieabschnitt eines Fahrzeugs. Eine solche Verriegelungseinrichtung kann zum Beispiel im Rahmen einer Easy-Entry-Funktion ein Lösen des Fahrzeugsitzes vom Fahrzeugboden und somit ein Verschwenken des Fahrzeugsitzes relativ zum Fahrzeugboden ermöglichen, zum Beispiel um einen Zutritt zu einer dritten Sitzreihe in einem Fahrzeug zu schaffen.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer eine Aktuatorbaugruppe aufweisenden Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln des Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeugboden;
- 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer eine Aktuatorbaugruppe aufweisenden Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln eines Rückenlehnenteils mit einer Fahrzeugkarosserie;
- 3 eine Ansicht einer Aktuatorbaugruppe mit einem Verstellaktuator und einem durch den Verstellaktuator antreibbaren Getriebeelement;
- 4 eine Ansicht der Aktuatorbaugruppe, mit einem drehfest zu einem Gehäuse gehaltenen Basisabschnitt;
- 5 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß 4;
- 6A eine schematische Ansicht eines Flächenabschnitts mit einer daran angeordneten Sicherungseinrichtung des Getriebeelements in Zusammenwirken mit dem Basisabschnitt;
- 6B eine schematische Draufsicht auf den Flächenabschnitt in Zusammenwirken mit dem Basisabschnitt;
- 7A eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Flächenabschnitts mit einer daran angeordneten Sicherungseinrichtung des Getriebeelements in Zusammenwirken mit dem Basisabschnitt;
- 7B eine schematische Draufsicht auf den Flächenabschnitt in Zusammenwirken mit dem Basisabschnitt;
- 8 eine schematische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Aktuatorbaugruppe mit einem Getriebeelement; und
- 9 eine schematische Ansicht eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer Aktuatorbaugruppe mit einem Getriebeelement.
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1 zeigt in einer schematischen Ansicht einen Fahrzeugsitz 1, der ein Sitzteil 10 und ein um eine Schwenkachse 110 schwenkbar mit dem Sitzteil 10 verbundenes Rückenlehnenteil 11 aufweist. Der Fahrzeugsitz 1 kann beispielsweise Bestandteil einer zweiten Sitzreihe in einem Fahrzeug sein und ist an einem Fahrzeugboden 3 angeordnet, dabei aber so zu dem Fahrzeugboden 3 bewegbar, dass ein Zugang zu einer hinter dem Fahrzeugsitz 1 gelegenen Sitzreihe des Fahrzeugs geschaffen werden kann.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Fahrzeugsitz 1 um eine Schwenkachse 100 schwenkbar mit dem Fahrzeugboden 3 verbunden, dabei aber in einer Normalgebrauchsstellung über eine Verriegelungseinrichtung, deren Bestandteil eine Aktuatorbaugruppe 2 der nachstehend beschriebenen Art ist, mit dem Fahrzeugboden 3 so verriegelt, dass der Fahrzeugsitz 1 sicher, zuverlässig und belastbar auch in einem Crashfall und bei den dabei wirkenden Kräften an dem Fahrzeugboden 3 gehalten ist.
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Durch Entriegeln der Verriegelungseinrichtung kann ein Verschwenken des Fahrzeugsitzes 1 zu dem Fahrzeugboden 3 ermöglicht werden (wie in 1 anhand des in gestrichelten Linien dargestellten Fahrzeugsitz 1 dargestellt), sodass der Fahrzeugsitz 1 als Ganzes vorgeklappt werden kann, um einen Zugang in einen Raum hinter dem Fahrzeugsitz 1 zu ermöglichen.
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Bei einem schematisch in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist demgegenüber ein Rückenlehnenteil 11 eines Fahrzeugsitzes 1 mit einem Karosserieabschnitt 4 eines Fahrzeugs über eine Verriegelungseinrichtung verriegelt, sodass in einer Normalgebrauchsstellung das Rückenlehnenteil 11 gegenüber dem Karosserieabschnitt 4 und somit der Fahrzeugkarosserie fixiert ist. Durch Entriegeln der Verriegelungseinrichtung, deren Bestandteil eine Aktuatorbaugruppe 2 der nachstehend beschriebenen Art ist, kann das Rückenlehnenteil 11 um eine Schwenkachse 110 zu einem Sitzteil 10 vorverschwenkt werden, um auf diese Weise den Fahrzeugsitz 1 zum Beispiel in eine Stauposition (Fold-Flat-Stellung) zu bringen oder im Rahmen einer Easy-Entry-Funktion einen Zugang zu einem Raum hinter dem Fahrzeugsitz 1 zu schaffen.
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3-5 zeigen Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Aktuatorbaugruppe 2, die beispielsweise Bestandteil einer Verriegelungseinrichtung für einen Fahrzeugsitz 1 sein kann, wie sie in 1 und 2 dargestellt ist. Angemerkt sei jedoch bereits an dieser Stelle, dass die Aktuatorbaugruppe 2 nicht auf eine Verwendung in einer Verriegelungseinrichtung beschränkt ist, sondern grundsätzlich Bestandteil einer beliebigen Verstellermechanik zum Beispiel für einen Fahrzeugsitz oder für eine andere Verstelleinrichtung in einem Fahrzeug sein kann.
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Die Aktuatorbaugruppe 2 des Ausführungsbeispiels gemäß 3-5 weist ein Gehäuse 20, einen Verstellaktuator 21 in Form eines Elektromotors und ein Getriebeelement 22 in Form eines durch den Verstellaktuator 21 zu verstellenden Schraubrads auf. Der Verstellaktuator 21 weist eine Antriebswelle 210 auf, die ein Antriebselement 211 in Form einer Antriebsschnecke trägt, die mit einer Stirnradverzahnung 221 an einem Verzahnungsabschnitt 220 des Getriebeelements 22 in Verzahnungseingriff steht derart, dass durch Verdrehen der Antriebswelle 210 um eine Längsachse L das Getriebeelement 22 um eine senkrecht zur Längsachse L erstreckte Drehachse D verdreht werden kann.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Verzahnung 221 des Verzahnungsabschnitts 220 des Getriebeelements 22 über einen Umfangswinkel deutlich kleiner als 360°. Entsprechend ist das Getriebeelement 22 zwischen zwei einen Verstellbereich definierenden Endlagen um einen Verstellwinkel α deutlich kleiner als 360°, zum Beispiel in einem Bereich zwischen 60° und 120°, zum Beispiel ca. 90°, zu verstellen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Getriebeelement 22 als Mitnehmer für ein Verstellelement 26, das mit einer Verstellermechanik 27, zum Beispiel einer Klinkeneinrichtung zum Verriegeln eines Fahrzeugsitzes 1 mit einem Fahrzeugboden 3 oder eines Rückenlehnenteils 11 eines Fahrzeugsitzes 1 mit einer Fahrzeugkarosserie 4, in Wirkverbindung steht. Das Getriebeelement 22 weist, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, einen Körper 227 mit einem daran geformten Wandungsabschnitt 223 auf, von dem axial entlang der Drehachse D ein Mitnehmerabschnitt 224 vorsteht (siehe 5). Über den Mitnehmerabschnitt 224 kann das Getriebeelement 22 auf das Verstellelement 26 einwirken, um dieses um die Drehachse D koaxial mit dem Getriebeelement 22 zu verdrehen und dadurch die Verstellermechanik 27 zwischen unterschiedlichen Verstellstellungen zu betätigen.
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Das Getriebeelement 22 ist, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, über einen radial inneren Lagerabschnitt 222 an einem Lagerzapfen 200 des Gehäuses 20 gelagert und dadurch um die Drehachse D zu dem Gehäuse 20 verdrehbar.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Getriebeelement 22 über eine Vorspanneinrichtung 24 in Form eines axial zwischen dem Gehäuse 20 und dem Getriebeelement 22 wirkenden Federelements, zum Beispiel einer Wellscheibe, gegenüber einem drehfest mit dem Gehäuse 20 verbundenen Basisabschnitt 23 vorgespannt. Mittels der Vorspanneinrichtung 24 wird das Getriebeelement 22 axial entlang einer Vorspannrichtung A in Richtung des Basisabschnitts 23 belastet und somit elastisch in Anlage mit dem Basisabschnitt 23 gedrückt.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Basisabschnitt 23 plattenförmig entlang einer senkrecht zur Drehachse D gerichteten Ebene erstreckt und derart mit dem Gehäuse 20, beispielsweise einem Gehäusedeckel 25 des Gehäuses 20 (siehe 5) verbunden, dass der Basisabschnitt 23 zum Beispiel formschlüssig drehfest zu dem Gehäuse 20 festgelegt ist. Alternativ kann der Basisabschnitt 23 auch einstückig und integral mit dem Gehäuse 20 geformt sein und somit einen Abschnitt des Gehäuses 20 ausbilden.
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3-5 zeigen das Getriebeelement 22 in einer Endstellung, die beispielsweise einer verriegelten Stellung einer Verriegelungseinrichtung zugeordnet ist und somit einer solchen Stellung zum Beispiel einer Klinke der Verriegelungseinrichtung entspricht, in der die Klinke eine Verriegelung beispielsweise zwischen einem Fahrzeugsitz 1 und einem Fahrzeugboden 3 oder zwischen einem Rückenlehnenteil 11 und einem Karosserieabschnitt 4 herstellt. Aufgrund einer vorspannenden Wirkung, bewirkt zum Beispiel durch eine auf das Getriebeelement 22 einwirkende Schenkelfeder 28 (schematisch eingezeichnet in 3), kann das Getriebeelement 22 hierbei in eine Verdrehrichtung V aus der dargestellten Endstellung heraus vorgespannt sein, um das Verstellen in die Verstellrichtung V federmechanisch zu unterstützen.
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Ist der Verzahnungseingriff zwischen dem Antriebselement 211 in Form der Antriebsschnecke und der Verzahnung 221 des Verzahnungsabschnitts 220 des Getriebeelements 22 nicht selbsthemmend, hat die Vorspannung jedoch zur Folge, dass das Getriebeelement 22 gegebenenfalls dahin tendieren könnte, bei nicht bestromtem und somit stillstehendem Verstellaktuator 21 in die Verdrehrichtung V abzulaufen, wenn beispielsweise Vibrationen an der Aktuatorbaugruppe 2 wirken.
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Um ein solches Ablaufen zu verhindern, weisen das Getriebeelement 22 und der Basisabschnitt 23 jeweils eine Sicherungseinrichtung 226, 231 auf, die an einem Wirkort O derart zusammenwirken, dass das Getriebeelement 22 nicht über den Wirkort O hinaus selbsttätig, also unabhängig von dem Verstellaktuator 21, ablaufen kann.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Wandungsabschnitt 223 des Getriebeelements 22 an einer dem Basisabschnitt 23 zugewandten Kante einen Flächenabschnitt 225 aus, der axial zueinander versetzte, entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse D aneinander angereihte Teilabschnitte 225A, 225B ausbildet. Die Sicherungseinrichtung 226 des Getriebeelements 22 ist hierbei durch einen Übergang zwischen den Teilabschnitten 225A, 225B gebildet, auf den der Basisabschnitt 23 mit einem die Sicherungseinrichtung 231 ausbildenden Kantenabschnitt aufläuft, wenn das Getriebeelement 22 in die Verdrehrichtung V verdreht wird und den Wirkort O erreicht.
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Wie schematisch in 6A und 6B dargestellt, ist der die Sicherungseinrichtung 226 ausbildende Übergang zwischen den Teilabschnitten 225A, 225B beispielsweise schräg zur Drehachse D erstreckt (6A zeigt eine schematische Ansicht betrachtet entlang einer um die Drehachse D gerichteten Umfangsrichtung). Der Übergang kann aber auch gekrümmt geformt sein.
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Wie aus der Schnittansicht gemäß 5 ersichtlich, ist das Getriebeelement 22 in der in 3-5 dargestellten Endstellung über den Lagerabschnitt 222 an dem Basisabschnitt 23 abgestützt und über die Vorspanneinrichtung 24 in Richtung des Basisabschnitts 23 elastisch belastet und somit vorgespannt. Wird das Getriebeelement 22 in die Verdrehrichtung V aus dieser Endstellung heraus gegenüber dem Gehäuse 20 verdreht, so laufen die Sicherungseinrichtungen 226, 231 in Form des Übergangs zwischen den Teilabschnitten 225A, 225B auf Seiten des Getriebeelements 22 und des Kantenabschnitts auf Seiten des Basisabschnitts 23 aufeinander auf, sodass der Teilabschnitt 225B, der axial gegenüber dem Teilabschnitt 225A hin zu dem Basisabschnitt 23 in die Vorspannrichtung A versetzt ist, in Anlage mit dem Basisabschnitt 23 gelangt. Aufgrund des Auflaufens wird die zwischen dem Getriebeelement 22 und dem Gehäuse 20 wirkende Vorspanneinrichtung 24 axial verspannt, sodass eine (vorbestimmte) Kraft erforderlich ist, um das Getriebeelement 22 über den Wirkort O hinaus relativ zu dem Basisabschnitt 23 zu verdrehen.
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Durch Formgebung der Sicherungseinrichtung 226 in Form des Übergangs zwischen den Teilabschnitten 225A, 225B des Getriebeelements 22 und der Sicherungseinrichtung 231 in Form des Kantenabschnitts des Basisabschnitts 23 sowie durch radiale Positionierung der Sicherungseinrichtungen 226, 231 kann eine Grenzkraft, die zum Verdrehen des Getriebeelements 22 über den Wirkort O in die Verdrehrichtung V hinaus überwunden werden muss, dimensioniert werden. Die Grenzkraft wird hierbei vorzugsweise so eingestellt, dass über die Sicherungseinrichtungen 226, 231 eine solche Hemmung des Verdrehens des Getriebeelements 22 in die Verdrehrichtung V bewirkt wird, die ein selbsttätiges Ablaufen des Getriebeelements 22 zuverlässig verhindert, aber ein Verstellen des Getriebeelements 22 mittels des Verstellaktuators 21 in Form des Elektromotors ohne weiteres möglich macht (die durch den Verstellaktuator 21 eingeleiteten Verstellkräfte sind deutlich größer als die Grenzkraft).
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Die Hemmung aufgrund der Sicherungseinrichtungen 226, 231 wirkt hierbei ausschließlich in die Verdrehrichtung V, nicht aber bei einem Verstellen des Getriebeelements 22 entgegen der Verdrehrichtung V. Die Verdrehrichtung V entspricht der Richtung, in die eine vorspannende Federwirkung auf das Getriebeelement 22 aus der in 3-5 dargestellten Endstellung heraus wirkt (zum Beispiel aufgrund der in 3 eingezeichneten Schenkelfeder 28).
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Die Sicherungseinrichtungen 226, 231 wirken allgemein so zusammen, dass bei einem Passieren des Wirkorts O bei einem Verdrehen des Getriebeelements 22 in die Verdrehrichtung V es zu einer Verformung und somit Verspannung an der Vorspanneinrichtung 24 kommt. Die Sicherungseinrichtungen 226, 231 können hierbei jedoch auch anders als in 3-5 und 6A, 6B dargestellt ausgebildet sein.
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So können die Sicherungseinrichtungen 226, 231, wie schematisch in 7A und 7B dargestellt, zum Beispiel stegförmig durch radial erstreckte Stege ausgebildet sein und axial von dem Flächenabschnitt 225 einerseits und von dem Basisabschnitt 23 andererseits vorspringen, wie dies aus 7A ersichtlich ist. Bei Erreichen des Wirkorts O passieren die Sicherungseinrichtungen 226, 231 einander, was eine elastische Verformung der Vorspanneinrichtung 24 und somit eine Hemmung bewirkt.
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Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wirkt die Vorspanneinrichtung 24 axial entlang der Drehachse D. Die Vorspannrichtung A ist entsprechend entlang der Drehachse D gerichtet. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Vorspanneinrichtung 24 auch eine axiale Spielfreimachung für das Getriebeelement 22 bewirkt wird, was eine Geräuschentwicklung im Betrieb des Verstellaktuators 2 reduzieren kann.
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Eine Vorspannung kann jedoch auch in anderer, insbesondere radialer Richtung wirken, um eine Hemmung zwischen dem Getriebeelement 22 und einem Basisabschnitt 23 einzustellen, wie dies schematisch in 8 und 9 dargestellt ist.
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Bei einem schematisch in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Sicherungseinrichtung 226 in Form eines radial beweglichen Abschnitts an dem Körper 227 des Getriebeelements 22 angeordnet und über eine Vorspanneinrichtung 24 in Form eines mechanischen Federelements gegenüber dem Körper 227 radial vorgespannt. An einem radial außerhalb des Getriebeelements 22 angeordneten Basisabschnitt 23, der feststehend zu dem Gehäuse 20 ist, ist bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Sicherungseinrichtung 231 in Form eines Absatzes geformt, den die Sicherungseinrichtung 226 in Form des radial beweglichen Abschnitts des Getriebeelements 22 bei einem Verdrehen des Getriebeelements 22 in die Verdrehrichtung V überwinden muss, unter elastischer Verformung und Verspannung der Vorspanneinrichtung 24. Über die Sicherungseinrichtungen 226, 231 wird somit wiederum an einem Wirkort O eine Hemmung bewirkt.
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Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 eine Vorspanneinrichtung 24 an dem Getriebeelement 22 angeordnet ist, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 9 an einem radial außerhalb des Getriebeelements 22 angeordneten Basisabschnitt 23 eine Sicherungseinrichtung 231 in Form eines radial bewegbaren Abschnitts angeordnet, der über eine Vorspanneinrichtung 24 in Form eines mechanischen Federelements gegenüber einem Körper des Basisabschnitts 23 vorgespannt ist. Das Getriebeelement 22 bildet in diesem Fall an einem Flächenabschnitt 225 in Form einer äußeren Umfangsfläche eine Sicherungseinrichtung 226 in Form eines Absatzes aus, der bei einem Verdrehen des Getriebeelements 22 in die Verdrehrichtung V die Sicherungseinrichtung 231 in Form des radial bewegbaren Abschnitts des Basisabschnitts 23 passiert, unter elastischer Verformung und Verspannung der Vorspanneinrichtung 24. Wiederum ist ein Verdrehen des Getriebeelements 22 in die Verdrehrichtung V über den Wirkort O hinaus gehemmt.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anders gearteter Weise verwirklichen.
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Eine Aktuatorbaugruppe der beschriebenen Art lässt sich insbesondere nicht nur für eine Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln eines Fahrzeugsitzes oder eines Teils des Fahrzeugsitzes mit einem Fahrzeugboden oder einem Karosserieabschnitt einer Fahrzeugkarosserie verwenden. Eine Aktuatorbaugruppe im Sinne der vorliegenden Erfindung ist in ganz beliebiger Weise zum aktuatorischen Verstellen eines Stellelements in einem Fahrzeug, zum Beispiel an einem Fahrzeugsitz, verwendbar.
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Ein Verstellaktuator der Aktuatorbaugruppe ist nicht zwingend durch den Elektromotor ausgebildet, sondern kann zum Beispiel auch durch einen anderen Aktuator, zum Beispiel einen elektromagnetischen oder pneumatischen Aktuator, ausgebildet sein.
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Ein den Verstellaktuator mit dem Getriebeelement verbindendes Getriebe ist nicht zwingend durch eine Getriebeverbindung in Form einer Antriebsschnecke und eines Stirnrads ausgebildet, sondern kann in beliebig anderer Weise, zum Beispiel über Verzahnungen oder auch über reibschlüssig zusammenwirkende Elemente, hergestellt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 10
- Sitzteil
- 100
- Schwenkachse
- 11
- Rückenlehnenteil
- 110
- Schwenkachse
- 2
- Aktuatorbaugruppe (Verriegelungseinrichtung)
- 20
- Gehäuse
- 200
- Lagerzapfen
- 21
- Verstellaktuator (Elektromotor)
- 210
- Antriebswelle
- 211
- Antriebselement (Antriebsschnecke)
- 22
- Getriebeelement (Stellrad)
- 220
- Verzahnungsabschnitt
- 221
- Verzahnung
- 222
- Lagerabschnitt
- 223
- Wandungsabschnitt
- 224
- Mitnehmerabschnitt
- 225
- Flächenabschnitt
- 225A, B
- Teilabschnitt
- 226
- Sicherungseinrichtung
- 227
- Körper
- 23
- Basisabschnitt (Grundplatte)
- 230
- Plattenkörper
- 231
- Sicherungseinrichtung
- 232
- Formschlussabschnitt
- 24
- Vorspanneinrichtung (Federelement)
- 25
- Gehäusedeckel
- 26
- Verstellelement
- 27
- Verstellermechanik
- 28
- Schenkelfeder
- 3
- Fahrzeugboden
- 4
- Karosserieabschnitt
- α
- Verstellwinkel
- A
- Vorspannrichtung
- D
- Drehachse
- L
- Längsachse
- O
- Wirkort
- V
- Verdrehrichtung
