DE102020123420A1

DE102020123420A1 - Antriebseinrichtung für einen fahrzeugsitz sowie fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102020123420A1
Application number: DE102020123420.1A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Karthaus
Original assignee: Adient Engineering and IP GmbH
Current assignee: Adient US LLC
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2021-03-11
Anticipated expiration: 2040-09-09
Also published as: DE102020123420B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (100) für einen Fahrzeugsitz (1), insbesondere Kraftfahrzeugsitz, aufweisend einen Motor, insbesondere einen Getriebemotor (102), ein von dem Motor wenigstens mittelbar antreibbares Planetengetriebe (110) und ein Abtriebsritzel (150), wobei eine Kupplung (200) zwischen dem Planetengetriebe (110) und dem Abtriebsritzel (150) angeordnet ist, und in einem ersten Schaltzustand der Kupplung (200) das Abtriebsritzel (150) weitgehend frei drehbar zu einem Planetenträger (140) des Planetengetriebes (110) ist, und in einem zweiten Schaltzustand der Kupplung (200) das Abtriebsritzel (150), insbesondere bis zu einem definierten Grenzdrehmoment, drehfest mit dem Planetenträger (140) verbunden ist. Die Erfindung betrifft zudem einen Fahrzeugsitz (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine solche Antriebseinrichtung (100).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für einen Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, aufweisend einen Motor, insbesondere einen Getriebemotor, ein von dem Motor wenigstens mittelbar antreibbares Planetengetriebe und ein Abtriebsritzel. Die Erfindung betrifft zudem einen Fahrzeugsitz.
Stand der Technik
Aus der DE 7 527 447 U ist ein Sessel bekannt, der aus zwei miteinander verschraubten Halbschalen besteht, die auf einen tellerförmigen Fuß geschraubt sind.
Aus der DE 10 2017 208 601 A1 ist ein verstellbarer Fahrzeugsitz bekannt, umfassend eine Sitzfläche und zwei zueinander gekreuzt ausgerichtete Sitzschienenanordnungen zur Neigungsverstellung der Sitzfläche, von denen eine erste Sitzschienenanordnung mindestens eine gekrümmte Sitzschiene zur Neigungsverstellung der Sitzfläche um eine erste Horizontalachse aufweist, und eine zweite Sitzschienenanordnung mindestens eine gekrümmte Sitzschiene zur Neigungsverstellung der Sitzfläche um eine zweite Horizontalachse aufweist, wobei die erste Horizontalachse und die zweite Horizontalachse schräg zueinander sind.
Die WO 2019/193040 A1 offenbart einen Schwebesitz, umfassend ein Basiselement und eine Sitzschale, wobei zumindest zwischen der Sitzschale und dem Basiselement ein Verstellmechanismus in der Art eines Gleitlagers gebildet ist, wobei die Sitzschale mittels des Verstellmechanismus zumindest in zwei Rotationsfreiheitsgraden relativ zum Basiselement verstellbar ist, und wobei ein Verriegelungsmechanismus zur Ver- und/oder Entriegelung einer Verstellung der Sitzschale relativ zum Basiselement vorgesehen ist, wobei der Verriegelungsmechanismus mittels eines Auslösemechanismus betätigbar ist, und wobei der Auslösemechanismus eingerichtet ist, den Verriegelungsmechanismus im Normalbetrieb zur Ent- oder Verriegelung der Verstellung der Sitzschale relativ zum Basiselement manuell oder elektrisch zu betätigen und im Kollisionsfall automatisch zu betätigen, um die Verstellung der Sitzschale relativ zum Basiselement automatisch zu verriegeln.
Die WO 2018/219665 A1 offenbart eine Antriebseinrichtung für einen Fahrzeugsitz, aufweisend einen Antriebsmotor und ein von dem Antriebsmotor antreibbares Getriebe mit einer Planetengetriebestufe, die Planetengetriebestufe aufweisend ein Gehäuse, ein um eine Sonnenrad-Drehachse drehbares Sonnenrad, einen um die Sonnenrad-Drehachse drehbaren Planetenträger, wenigstens ein an dem Planetenträger um eine Planetenrad-Drehachse drehbar gelagertes Planetenrad, das mit dem Sonnenrad in Zahneingriff ist, ein um die Sonnenrad-Drehachse drehbares Hohlrad, das mit dem wenigstens einen Planetenrad in Zahneingriff ist, und eine Schaltvorrichtung, wobei in einem ersten Schaltzustand der Schaltvorrichtung eine Drehung des Planetenträgers relativ zu dem Gehäuse verriegelt ist, und in einem zweiten Schaltzustand der Schaltvorrichtung eine Drehung des Hohlrades relativ zu dem Gehäuse verriegelt ist. Ein Wechsel von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand erfolgt, wenn der Planetenträger und das Hohlrad relativ zueinander in einer ersten Drehrichtung drehen und der Planetenträger und das Hohlrad eine definierte Drehwinkellage zueinander erreichen. Ein Wechsel von dem zweiten Schaltzustand in den ersten Schaltzustand erfolgt, wenn der Planetenträger und das Hohlrad relativ zueinander in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung drehen, und der Planetenträger und das Hohlrad die definierte Drehwinkellage zueinander erreichen.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebseinrichtung für einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere einen Fahrzeugsitz mit einer solchen Antriebseinrichtung wahlweise elektromotorisch oder manuell antreibbar zu gestalten.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebseinrichtung für einen Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, aufweisend einen Motor, insbesondere einen Getriebemotor, ein von dem Motor wenigstens mittelbar antreibbares Planetengetriebe und ein Abtriebsritzel, wobei eine Kupplung zwischen dem Planetengetriebe und dem Abtriebsritzel angeordnet ist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Kupplung das Abtriebsritzel weitgehend frei drehbar zu einem Planetenträger des Planetengetriebes ist, und in einem zweiten Schaltzustand der Kupplung das Abtriebsritzel, insbesondere bis zu einem definierten Grenzdrehmoment, drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist.
Dadurch, dass eine Kupplung zwischen dem Planetengetriebe und dem Abtriebsritzel angeordnet ist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Kupplung das Abtriebsritzel weitgehend frei drehbar zu einem Planetenträger des Planetengetriebes ist, und in einem zweiten Schaltzustand der Kupplung das Abtriebsritzel, insbesondere bis zu einem definierten Grenzdrehmoment, drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist, kann ein Fahrzeugsitz mit einer solchen Antriebseinrichtung wahlweise elektromotorisch oder manuell betrieben werden.
Das Planetengetriebe kann ein um eine Drehachse drehbares Sonnenrad, den um die Drehachse drehbaren Planetenträger, wenigstens ein an dem Planetenträger um eine Planetenrad-Drehachse drehbar gelagertes Planetenrad, das mit dem Sonnenrad in Zahneingriff ist, und ein um die Drehachse drehbares Hohlrad, das mit dem wenigstens einen Planetenrad in Zahneingriff ist, aufweisen. Die Kupplung kann räumlich innerhalb es Hohlrads angeordnet sein. Alternativ kann die Kupplung räumlich außerhalb des Hohlrads angeordnet sein.
Die Kupplung kann eine Führungsscheibe mit wenigstens einer Führungsnut und wenigstens einem in der Führungsnut geführten Druckstück aufweisen, wobei eine Bewegung des wenigstens einen Druckstücks in der wenigstens einen Führungsnut in wenigstens einer Richtung durch ein Steuerteil des Planetenträgers antreibbar ist.
Das wenigstens eine Druckstück kann ein federvorgespanntes Element, insbesondere eine Kugel, zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Kupplungsglocke, insbesondere einem Wellenprofil der Kupplungsglocke, aufweisen. Das Abtriebsritzel kann drehfest mit der Kupplungsglocke verbunden sein.
Die Aufgabe wird zudem erfindungsgemäß durch einen Fahrzeugsitz, umfassend eine zuvor beschriebene Antriebseinrichtung, gelöst.
Der Fahrzeugsitz kann ein Trägerelement, ein Zwischenelement, das relativ zu dem Trägerelement um eine erste Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, und einen Polsterträger, mit dem wenigstens mittelbar ein Sitzflächenpolster und ein Lehnenpolster verbunden sind, wobei der Polsterträger relativ zu dem Zwischenelement um eine zweite Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, umfassen, wobei eine Antriebseinrichtung zum Schwenken des Zwischenelements relativ zu dem Trägerelement und/oder eine Antriebseinrichtung zum Schwenken des Polsterträgers relativ zu dem Zwischenelement vorgesehen ist.
Die Antriebseinrichtung kann an dem Zwischenelement angeordnet sein und der Polsterträger kann eine Zahnstange aufweisen, die von der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Alternativ kann die Antriebseinrichtung an dem Polsterträger angeordnet sein und das Zwischenelement kann eine Zahnstange aufweisen, die von der Antriebseinrichtung antreibbar ist.
Die Antriebseinrichtung kann an dem Zwischenelement angeordnet sein und das Trägerelement kann eine Zahnstange aufweisen, die von der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Alternativ kann die Antriebseinrichtung an dem Trägerelement angeordnet sein und das Zwischenelement kann eine Zahnstange aufweisen, die von der Antriebseinrichtung antreibbar ist.
Der Polsterträger kann eine Sitzschale sein. Der Polsterträger kann eine Blechschalenbauweise aufweisen. Der Polsterträger kann eine Rohrrahmenkonstruktion sein. Das Sitzflächenpolster bietet einem Insassen eine gepolsterte Sitzfläche, die weitgehend horizontal ausgerichtet ist. Das Lehnenpolster bietet einem Insassen eine gepolsterte Anlagefläche für den Rücken. Der Polsterträger kann einteilig sein. Der Polsterträger kann mehrteilig sein, insbesondere einen ersten Polsterteilträger für das Sitzflächenpolster und einen mit dem ersten Polsterteilträger verbundenen zweiten Polsterteilträger für das Lehnenpolster aufweisen.
Die erste Schwenkachse kann parallel zu einer Querrichtung verlaufen. Dadurch lässt sich insbesondere eine Neigung des Fahrzeugsitzes um die Querrichtung einstellen. Die zweite Schwenkachse kann weitgehend parallel zu einer Vertikalrichtung verlaufen. Weitgehend parallel zu einer Vertikalrichtung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die zweite Schwenkachse in einer Grundeinstellung des Fahrzeugsitzes einen spitzen Winkel zur Vertikalrichtung einschließt, der kleiner als 25 Grad ist. Durch Schwenken des Fahrzeugsitzes um die zweite Schwenkachse in Richtung eines Türausschnitts kann beispielsweise ein Einsteigen in ein Fahrzeug, in dem der Fahrzeugsitz eingebaut ist, erleichtert werden.
Die zweite Schwenkachse kann gemeinsam mit dem Zwischenelement um die erste Schwenkachse schwenkbar sein, was ergonomisch als besonders bequem empfunden wird. Alternativ kann, insbesondere durch Verwendung eines zusätzlichen Drehtellers, ein Schwenken des Polsterträgers um die erste Schwenkachse unabhängig von einem Schwenken um die zweite Schwenkachse und umgekehrt erfolgen.
Ein Abstand in Vertikalrichtung zwischen dem Trägerelement und einer mit einem Fahrzeug verbindbaren Basis, insbesondere einem zwei Sitzschienenpaare aufweisenden Längseinsteller, kann mittels einer Höheneinstellkinematik einstellbar sein.
Das Zwischenelement kann mittels einer Wälzlagerung an dem Trägerelement, insbesondere an wenigstens einem Kurvensegment des Trägerelements, gelagert sein.
Der Polsterträger kann mittels einer Wälzlagerung und/oder einer Schlittenführung an dem Zwischenelement, insbesondere an wenigstens einem Ringsegment des Zwischenelements, gelagert sein. Ein Ringsegment des Zwischenelements kann über eine Zusatzverhakung Crashlasten, insbesondere in Vertikalrichtung, in das Trägerelement einleiten. Dadurch kann das Zwischenelement von Crashlasten entlasten werden, wodurch das Zwischenelement kostengünstig und leicht, insbesondere aus einem Kunststoff, gestaltet werden kann.
Mittels der vorliegenden Erfindung ist zudem die Aufgabe gelöst, bei einem Floating Seat dem Benutzer eine uneingeschränkte Bewegungsfreiheit seiner Sitzposition ähnlich eines Bürostuhls zu ermöglichen, ohne ständig die Antriebseinrichtung seiner Sitzverstellung betätigen zu müssen, was mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinrichtung wegen der hohen Selbsthemmung nicht möglich ist. Des Weiteren ist es mittels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung möglich, den Fahrzeugsitz nach einem Gebrauch in eine Grundstellung zurückzuführen oder als Einstiegshilfe die Sitzfläche des Sitzes zu einer offen Fahrzeugtüre hinzudrehen. Aufgrund eines permanenten Zahneingriffs des Abtriebsritzels ist auch ein manuelles Verstellen des Fahrzeugsitzes möglich, da die Kupplung das Abtriebsritzel vom Antrieb trennt, was auch zum Schutz vor Überlastungen der Antriebseinrichtung dient.
In einem erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz kann mit dem Planetengetriebe zunächst ein Schaltvorgang (Entriegelung einer Verriegelung zwischen dem Zwischenelement und dem Polsterträger) und danach eine Antriebsbewegung ausgeführt werden. Der Schaltvorgang kann mittels einer Steuerkontur am Hohlrad und eines Steuerzapfens an einem Verriegelungselement erfolgen. Anschließend kann das Abtriebsritzel einen Zahnkranz (Zahnstange) der Sitzverstellung antreiben. Zwischen den beiden Bewegungen kann der Antrieb mittels einer Elektronik angehalten werden. Das Abtriebsritzel ist dann frei drehbar, da eine Kupplung den Antriebsstrang vom Planetengetriebe trennt. Somit ist für den Benutzer auch ein manuelles Einstellen des Sitzes möglich.
Die Kraftübertragung auf das Antriebsritzel kann über eine Kupplung erfolgen, bei der ein Steuerteil, insbesondere ein Dreikantzapfen, drei Druckstücke radial nach außen bewegt, bis drei Kugeln mit dem Wellenprofil der Kupplungsglocke formschlüssig zum Eingriff kommen. Dabei ist der Weg der Druckstücke durch die Führungsscheibe, die durch ein Reibmoment festgehalten wird, begrenzt. Somit hängt das übertragbare Drehmoment nur von der Federkraft und dem Wellenprofil in der Kupplungsglocke ab. Wirkt kein Drehmoment am Dreikantzapfen, werden die Druckstücke vom Wellenprofil nach innen verschoben und das Abtriebsritzel ist dann frei drehbar.
Figurenliste
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:

1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes, wobei eine Polsterung des Fahrzeugsitzes nicht dargestellt ist,
2: eine weitere perspektivische Ansicht des Fahrzeugsitzes aus 1,
3: eine Explosionsdarstellung einer Antriebseinheit des Fahrzeugsitzes aus 1,
4: eine Explosionsdarstellung einer Kupplung der Antriebseinheit aus 3, und
5: schematisch eine Prinzipdarstellung der Kupplung aus 4 in einem ersten Schaltzustand.

Der in 1 schematisch dargestellte Fahrzeugsitz 1 wird nachfolgend unter Verwendung von drei senkrecht zueinander verlaufenden Raumrichtungen beschrieben. Eine Längsrichtung x verläuft bei einem im Fahrzeug eingebauten Fahrzeugsitz 1 weitgehend horizontal und vorzugsweise parallel zu einer Fahrzeuglängsrichtung, die der gewöhnlichen Fahrtrichtung des Fahrzeuges entspricht. Eine zu der Längsrichtung x senkrecht verlaufende Querrichtung y ist im Fahrzeug ebenfalls horizontal ausgerichtet und verläuft parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung. Eine Vertikalrichtung z verläuft senkrecht zu der Längsrichtung x und senkrecht zu der Querrichtung y. Bei einem im Fahrzeug eingebauten Fahrzeugsitz 1 verläuft die Vertikalrichtung z parallel zu der Fahrzeughochachse.
Die verwendeten Positions- und Richtungsangaben, wie beispielsweise vorne, hinten, oben und unten beziehen sich auf eine Blickrichtung eines im Fahrzeugsitz 1 sitzenden Insassen in normaler Sitzposition, wobei der Fahrzeugsitz 1 im Fahrzeug eingebaut, in einer zur Personenbeförderung geeigneten Grundeinstellung mit einer weitgehend aufrecht stehenden Sitzlehne und wie üblich in Fahrtrichtung ausgerichtet ist. Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz 1 kann jedoch auch in abweichender Ausrichtung, beispielsweise quer zur Fahrtrichtung verbaut werden.
Die 1 bis 5 zeigen einen Fahrzeugsitz 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels, wobei eine Polsterung des Fahrzeugsitzes 1 nicht dargestellt ist. Der Fahrzeugsitz 1 weist ein Trägerelement 10, ein Zwischenelement 20, das relativ zu dem Trägerelement 10 um eine erste Schwenkachse S1 schwenkbar gelagert ist, und einen Polsterträger 30, der relativ zu dem Zwischenelement 20 um eine zweite Schwenkachse S2 schwenkbar gelagert ist, auf. Die erste Schwenkachse S1 verläuft parallel zu der Querrichtung y. Die zweite Schwenkachse S2 verläuft weitgehend parallel zu der Vertikalrichtung z. Die zweite Schwenkachse S2 ist gemeinsam mit dem Zwischenelement 20 um die erste Schwenkachse S1 schwenkbar.
Der Polsterträger 30 trägt ein in den Figuren nicht dargestelltes Sitzflächenpolster und ein in den Figuren nicht dargestelltes Lehnenpolster, die jeweils insbesondere Schaumteile und Sitzbezüge umfassen. Der Polsterträger 30 ist eine lasttragende Struktur, vorliegend mit einer Integration eines oberen Gurtaustrittspunktes eines Gurtsystems des Fahrzeugsitzes 1.
Das Trägerelement 10 ist über eine Höheneinstellkinematik 50 mit einer mit dem Fahrzeug verbindbaren Basis 40 verbunden. Ein Abstand in Vertikalrichtung z zwischen dem Trägerelement 10 und der Basis 40 ist mittels der Höheneinstellkinematik 50 einstellbar. Die Basis 40 ist vorliegend ein Sitzlängseinsteller, der zwei Sitzschienenpaare 42 aufweist. Jedes Sitzschienenpaar 42 umfasst jeweils ein erstes Schienenprofil 44 und ein verschiebbar in dem ersten Schienenprofil 44 geführtes zweites Schienenprofil 46. Die beiden ersten Schienenprofile 44 sind fest mit einem Fahrzeugboden verbindbar. Die beiden zweiten Schienenprofile 46 sind mit der Höheneinstellkinematik 50 verbunden.
Die Höheneinstellkinematik 50 weist in Querrichtung y betrachtet auf beiden Seiten des Fahrzeugsitzes 1 jeweils eine vordere Schwinge 52 und einen hintere Schwinge 54 auf. Ein erster Endbereich einer jeden vorderen Schwinge 52 ist schwenkbar an einem Adapter einer der beiden zweiten Schienenprofile 46 gelagert. Ein zweiter Endbereich einer jeden vorderen Schwinge 52 ist schwenkbar an dem Trägerelement 10 gelagert. Ein erster Endbereich einer jeden hinteren Schwinge 54 ist schwenkbar an einem weiteren Adapter einer der beiden zweiten Schienenprofile 46 gelagert. Ein zweiter Endbereich einer jeden hinteren Schwinge 54 ist schwenkbar an dem Trägerelement 10 gelagert. Auf beiden Seiten des Fahrzeugsitzes 1 bilden das zweite Schienenprofil 46, die vordere Schwinge 52, die hintere Schwinge 54 und das Trägerelement 10 eine Viergelenkanordnung.
Das Zwischenelement 20 ist mittels einer Wälzlagerung um die erste Schwenkachse S1 schwenkbar an dem Trägerelement 10 gelagert. Dazu ist auf beiden Sitzseiten jeweils ein Kurvensegment 12 in das Trägerelement 10 integriert, in dem Wälzkörper, insbesondere Rollen, angeordnet sind. Auf den Wälzkörpern sind kooperierende Gegenkonturen des Zwischenelements 20 gelagert.
An dem Zwischenelement 20 sind zwei Ringsegmente 21, 22 befestigt, die einer um die zweite Schwenkachse S2 schwenkbaren Lagerung des Polsterträgers 30 an dem Zwischenelement 20 dienen. Auf einer von den Ringsegmenten 21, 22 abgewandten Seite des Zwischenelements 20 ist auf beiden Seiten des Fahrzeugsitzes 1 jeweils eine in 4 dargestellte Zusatzverhakung 24 vorgesehen. Mittels der Zusatzverhakungen 24 können in die Ringsegmente 21, 22 eingeleitete Crashlasten, insbesondere in Vertikalrichtung z, in das Trägerelement 10 eingeleitet werden. Dadurch kann das Zwischenelement 20 weitgehend von den Crashlasten entlasten sein, so dass das Trägerelement 10 aus Kunststoff gefertigt sein kann.
Der Polsterträger 30 ist mittels einer Wälzlagerung und/oder einer Schlittenführung an den Ringsegmenten 21, 22 des Zwischenelements 20 schwenkbar um die zweite Schwenkachse S2 gelagert.
Ein Antrieb der Schwenkbewegungen des Zwischenelement 20 relativ zu dem Trägerelement 10 um die erste Schwenkachse S1 und des Polsterträgers 30 relativ zu dem Trägerelement 10 um die zweite Schwenkachse S2 erfolgen jeweils mittels einer Antriebseinrichtung 100. Die beiden Antriebseinrichtungen 100 sind gleich aufgebaut, weshalb nachfolgend nur eine der beiden Antriebseinrichtungen 100 beschrieben ist, und zwar beispielhaft diejenige zum Antrieb der Schwenkbewegung des Polsterträgers 30 relativ zu dem Trägerelement 10 um die zweite Schwenkachse S2.
Die Antriebseinrichtung 100 weist einen elektrischen Getriebemotor 102, der Getriebemotor 102 aufweisend einen Elektromotor und vorzugsweise ein mechanisches Untersetzungsgetriebe, und ein Planetengetriebe 110 auf. Eine Abtriebswelle 103 des Getriebemotors 102 dient zum Antrieb des Planetengetriebes 110. Die Abtriebswelle 103 des Getriebemotors 102 weist eine Verzahnung 104 zur drehfesten Verbindung mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes 110 auf. Die Abtriebswelle 103 ist um eine Drehachse A2 drehbar, die parallel versetzt zur zweite Schwenkachse S2 verläuft.
Das Planetengetriebe 110 ist vorzugsweise in einem in den Figuren nicht dargestellten Gehäuse angeordnet. Das Planetengetriebe 110 weist ein in den Figuren nicht dargestelltes Sonnenrad auf, das drehfest mit der Abtriebswelle 103 des Getriebemotors 102 verbunden ist. Das Planetengetriebe 110 weist zudem ein Hohlrad 120, drei Planetenräder 130, einen Planetenträger 140, eine Kupplung 200 und ein Abtriebsritzel 150 auf. Die Kupplung 200 ist zwischen dem Planetenträger 140 und dem Abtriebsritzel 150 wirksam. Das Sonnenrad, das Hohlrad 120, der Planetenträger 140 und das Abtriebsritzel 150 sind um die gemeinsame Drehachse A2 drehbar, auf die sich die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben radial, axial und Umfangsrichtung beziehen, sofern nicht abweichend beschrieben.
Das Sonnenrad ist um eine Sonnenrad-Drehachse drehbar, die vorliegend mit der Drehachse A2 der Abtriebswelle 103 des Getriebemotors 102 fluchtet. Das Sonnenrad ist innerhalb des Hohlrades 120 angeordnet. Die drei Planetenräder 130 sind jeweils auf einem Lagerbolzen 142 des Planetenträgers 140 drehbar gelagert. Die drei Lagerbolzen 142 sind gleichmäßig verteilt um die Sonnenrad-Drehachse angeordnet und bilden jeweils eine eigene Planetenrad-Drehachse A3 für jeweils ein Planetenrad 130. Sowohl das Hohlrad 120 als auch der Planetenträger 140 sind in dem Gehäuse drehbar gelagert, wobei eine Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 120 und dem Planetenträger 140 möglich ist. Die Planetenräder 130 sind jeweils im Zahneingriff mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad 120, so dass das Hohlrad 120, die drei Planetenräder 130, und der Planetenträger 140 eine an sich bekannte Planetengetriebestufe bilden.
Das Hohlrad 120 hat einen im Wesentlichen kreiszylindrischen Außenmantel, in dem eine Steuerkontur 122 eingearbeitet ist. Die Steuerkontur 122 ist in den kreiszylindrischen Außenmantel des Hohlrades 120 eingearbeitet und weist vorliegend in Umfangsrichtung des Hohlrades 120 annähernd eine Wellenform auf. In der Mitte der Steuerkontur 122 ist eine nach radial innen verlaufende zentrale Vertiefung 124 vorgesehen. In Umfangsrichtung verläuft die Steuerkontur 122 ausgehend von der zentralen Vertiefung 124 in beiden Richtungen vorzugsweise symmetrisch zu einer durch die zentrale Vertiefung 124 und in radialer Richtung verlaufenden Spiegelebene. Beidseitig der zentrale Vertiefung 124 weist die Steuerkontur 122 jeweils einen radial nach außen weisenden Steuernocken 126 und eine Anschlagfläche 128 auf. Die beiden Anschlagflächen 128 sind jeweils in einer Vertiefung angeordnet, die in Umfangsrichtung den Anfangs- und Endbereich der Steuerkontur 122 bilden.
Der Planetenträger 140 weist auf seiner von dem Getriebemotor 102 abgewandten Seite ein Steuerteil 144 zum Steuern der Kupplung 200 auf. In einem ersten Schaltzustand der Kupplung 200 ist das Abtriebsritzel 150 weitgehend frei drehbar zum Planetenträger 140. In einem zweiten ersten Schaltzustand der Kupplung 200 ist das Abtriebsritzel 150 bis zu einem Grenzdrehmoment drehfest mit dem Planetenträger 140 verbunden.
Die Kupplung 200 weist eine Führungsscheibe 210, drei Druckstücke 220 und eine Kupplungsglocke 230 auf. Die Führungsscheibe 210 und die Kupplungsglocke 230 sind um die Drehachse A2 drehbar gelagert. Das Abtriebsritzel 150 ist drehfest mit der Kupplungsglocke 230 verbunden, vorzugsweise einteilig mit der Kupplungsglocke 230 ausgeführt.
Die Führungsscheibe 210 weist drei Führungsnuten 212 zur Führung der Druckstücke 220 auf. Die drei Führungsnuten 212 sind gleichmäßig über den Umfang der Führungsscheibe 210 verteilt angeordnet und verlaufen vorzugsweise in radialer Richtung. In jeder der drei Führungsnuten 212 ist eines der drei Druckstücke 220 begrenzt radial verschiebbar gelagert. Die Führungsnuten 212 sind derart gestuft ausgeführt, dass die Beweglichkeit der Druckstücke 220 nach radial außen begrenzt ist, so dass die Druckstücke 220 nicht durch radiales Verschieben in Kontakt mit der Kupplungsglocke 230 bringbar sind.
Jedes der Druckstücke 220 weist eine Kugel 222 und eine insbesondere als Druckfeder ausgeführte Feder 224 auf. In einer Öffnung des Drückstücks 220 ist eine Feder 224 angeordnet, die die Kugel 222 nach radial außen gegen ein Wellenprofil 232 der Kupplungsglocke 230 vorspannt. Das Wellenprofil 232 der Kupplungsglocke 230 ist in der Art einer Hohlradverzahnung innen in der Kupplungsglocke 230 ausgebildet. Das Wellenprofil 232 weist umlaufend kreisbogenförmig oder kalottenförmig ausgebildete Mulden 234 auf, in die die Kugeln 222 teilweise einfallen können. Der Radius der Kugeln 222 entspricht annähernd dem Radius der Mulden 234. Die Kugeln 222 sind außerhalb der Selbsthemmung in den Mulden 234 angeordnet, so dass die Kugeln 222 durch eine Relativverdrehung zwischen der Führungsscheibe 210 und der Kupplungsglocke 230 aus den Mulden 234 nach radial innen gedrückt werden können, falls dies nicht durch die entsprechend vorgespannten Federn 224 verhindert wird.
Die Führungsscheibe 210 und die Druckstücke 220 sind radial innerhalb der Kupplungsglocke 230 angeordnet. Das Steuerteil 144 des Planetenträgers 140 ist vorliegend weitgehend dreieckig ausgeführt und greift zwischen die Druckstücke 220. In einer Mittelstellung des Steuerteils 144 relativ zur Führungsscheibe 210 können die Drückstücke 220 in den Führungsnuten 212 soweit nach radial innen verschoben werden, dass die Kugeln 222 nicht oder nur geringfügig durch die Federn 224 vorgespannt in den Mulden 234 des Wellenprofils 232 der Kupplungsglocke 230 aufgenommen sind. In dieser Mittelstellung des Steuerteils 144, die den ersten Schaltzustand der Kupplung 200 definiert, ist die Kupplungsglocke 230 und somit das Abtriebsritzel 150 weitgehend frei drehbar zum Planetenträger 140.
5 zeigt den ersten Schaltzustand, in dem die Kugeln 222 nur geringfügig durch die Federn 224 vorgespannt in den Mulden 234 des Wellenprofils 232 der Kupplungsglocke 230 aufgenommen sind. Zwischen den Druckstücken 220 und dem Wellenprofil 232 der Kupplungsglocke 230 ist ein deutlicher radialer Abstand. Schon bei einem sehr geringen Drehmoment auf die Führungsscheibe 210 werden aufgrund der geringen radialen Vorspannung der Federn 224 die Kugeln 222 unter weiterer Vorspannung der Federn 224 aus den Mulden 234 gedrückt. Dadurch kann eine Relativdrehung zwischen der Kupplungsglocke 230 und der Führungsscheibe 210 erfolgen.
Durch Drehen des Steuerteils 144 aus dessen Mittelstellung (bezogen auf die Führungsscheibe 210) heraus, schiebt das Steuerteil 144 die Druckstücke 220 in den Führungsnuten 212 radial nach außen, so dass die Kugeln 222 unter Erhöhung der Vorspannung der Federn 224 in die Mulden 234 des Wellenprofils 232 der Kupplungsglocke 230 gedrückt werden, was den zweiten Schaltzustand der Kupplung 200 definiert. Dadurch ist ein Drehmoment bis zu dem Grenzdrehmoment zwischen dem Planetenträger 140 und der Kupplungsglocke 230 übertragbar. Wird dieses Grenzdrehmoment überschritten, werden die Kugeln 222 durch Reaktionskräfte zwischen den Kugeln 222 und dem Wellenprofil 232 unter weiterer Vorspannung der Federn 224 aus den Mulden 234 nach radial außen bewegt. In dem zweiten Schaltzustand gewährleistet die zuvor beschriebenen Stufung der Führungsnuten 212 einen geringfügigen radialen Abstand zwischen den Druckstücken 220 und dem Wellenprofil 232 der Kupplungsglocke 230 durch radiale Anlage von Stufen der Druckstücke 220 an den Stufen der Führungsnuten 212.
Die Antriebseinrichtung 100 ist an dem Zwischenelement 20 des Fahrzeugsitzes 1 befestigt. Das Abtriebsritzel 150 der Antriebseinrichtung 100 ist in Zahneingriff mit einer Verzahnung 32.1 einer am Polsterträger 30 befestigten Zahnstange 32. Die Zahnstange 32 ist auf der Unterseite des Polsterträgers 30 angeordnet, und deshalb in 1 und 2 nicht sichtbar. Die Zahnstange 32 ist um die zweite Schwenkachse S2 gekrümmt.
Ein Verriegelungselement 24 ist in radialer Richtung verschiebbar in einer Führung des Zwischenelements 20 gelagert. Das Verriegelungselement 24 ist durch eine in den Figuren nicht dargestellte Feder nach radial innen ich Richtung der Zahnstange 32 vorgespannt. Das Verriegelungselement 24 und die Führung des Zwischenelements 20 sind unterhalb des Polsterträgers 30 angeordnet, und deshalb in 1 und 2 nicht sichtbar. Das Verriegelungselement 24 weist eine Verzahnung 24.1 auf. Die Verzahnung 24.1 des Verriegelungselements ist durch ein Verschieben des Verriegelungselements 24 nach radial innen mit der Verzahnung 32.1 der Zahnstange 32 in Zahneingriff bringbar. Dadurch ist eine Schwenkbewegung des Polsterträgers 30 um die zweite Schwenkachse S2 relativ zu dem Zwischenelement 20 verriegelbar.
Das Verriegelungselement 24 weist einen in axialer Richtung abstehenden Steuerzapfen 25 auf, der derart in die Steuerkontur 122 des Hohlrads 120 eingreift, dass das Verriegelungselement 24 durch eine Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 120 und dem Zwischenelement 20 in radialer Richtung verschiebbar ist. Befindet sich der Steuerzapfen 25 in der zentralen Vertiefung 124 der Steuerkontur 122, so ist das Verriegelungselement 24 in Zahneingriff mit der Zahnstange 32. Durch eine Relativdrehung des Hohlrads 120 zu dem Zwischenelement 20 wird der Steuerzapfen 25, je nach Drehrichtung des Hohlrads 120, durch einen der beiden Steuernocken 126 aus der zentralen Vertiefung 124 der Steuerkontur 122 nach radial außen geschoben, so dass das Verriegelungselement 24 außer Zahneingriff mit der Zahnstange 32 ist und somit der Polsterträger 30 frei drehbar um die zweite Schwenkachse S2 ist. Das Hohlrad 120 kann nur soweit relativ zum Zwischenelement 20 drehen, bis der Steuerzapfen 25 in Anschlag an eine Anschlagfläche 128 der Steuerkontur 122 gerät.
Der Planetenträger 140 ist in einem unbetätigten Zustand des Getriebemotors 102, insbesondere mittels einer Steuerungselektronik und eines Winkelsensors derart relativ zur Führungsscheibe 210 gedreht, dass sich die Kupplung 200 in dem ersten Schaltzustand befindet. Zudem ist das Hohlrad 120 derart gedreht, dass der Steuerzapfen 25 in der zentrale Vertiefung 124 eingefallen ist. Wird nun der Getriebemotor 102 betätigt, so dreht zunächst das Hohlrad 120 des Planetengetriebes 110, so dass der Steuernocken 126 der Steuerkontur 122 über den Steuerzapfen 25 das Verriegelungselement 24 aus der Zahnstange 32 aussteuert und eine Drehung des Polsterträgers 30 um die zweite Schwenkachse somit freigegeben ist. Das Hohlrad 120 dreht noch geringfügig weiter, bis der Steuerzapfen 25 an der Anschlagfläche 128 anliegt und dadurch eine weitere Drehbewegung des Hohlrads 120 sperrt. Dadurch kann der Planetenträger 140 drehen, wodurch das Steuerteil 144 des Planetenträgers 140 die Kupplung 200 wie zuvor beschrieben in den zweiten Schaltzustand überführt, so dass im weiteren Verlauf das Abtriebsritzel 150 mit dem Planetenträger 140 dreht und eine Schwenkbewegung des Polsterträgers 30 um die zweite Schwenkachse S2 antreibt. Nach Abschalten des Getriebemotors 102 wird wieder der zuvor beschriebene Zustand bei unbetätigtem Getriebemotor 102 eingenommen.
Die Steuerungselektronik erlaubt es zudem, den Getriebemotor 102 nur genau so weit zu drehen, dass das Verriegelungselement 24 des Zwischenelements 20 außer Zahneingriff der Zahnstange 32 des Polsterträgers 30 ist, die Kupplung 200 jedoch noch in dem ersten Schaltzustand verbleibt, so dass eine Schwenkbewegung des Polsterträgers 30 um die zweite Schwenkachse S2 manuell erfolgen kann, weil die Kupplung 200 das Abtriebsritzel 150 vom restlichen Planetengetriebe 110 löst. Dies ermöglicht dem Insassen eine Nutzung des Fahrzeugsitzes 1 als Schwebesitz.
Eine zweite Antriebseinrichtung zum Antrieb der Schwenkbewegung des Zwischenelements 20 relativ zu dem Trägerelement 10 ist entsprechend der zuvor beschriebenen Antriebseinrichtung 100 aufgebaut.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein, soweit sie im Schutzbereich der Ansprüche bleiben.
Obwohl die Erfindung in den Figuren und der vorausgegangenen Darstellung im Detail beschrieben wurde, sind die Darstellungen illustrativ und beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Insbesondere ist die Wahl der zeichnerisch dargestellten Proportionen der einzelnen Elemente nicht als erforderlich oder beschränkend auszulegen. Weiterhin ist die Erfindung insbesondere nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren und den Ansprüchen.
In den Ansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz
10: Trägerelement
12: Kurvensegment
20: Zwischenelement
21: Ringsegment
22: Ringsegment
24: Verriegelungselement
24.1: Verzahnung
25: Steuerzapfen
30: Polsterträger
32: Zahnstange
32.1: Verzahnung
40: Basis
42: Sitzschienenpaar
44: erstes Schienenprofil
46: zweites Schienenprofil
50: Höheneinstellkinematik
52: vordere Schwinge
54: hintere Schwinge
100: Antriebseinrichtung
102: Getriebemotor
103: Abtriebswelle
104: Verzahnung
110: Planetengetriebe
120: Hohlrad
122: Steuerkontur
124: zentrale Vertiefung
126: Steuernocken
128: Anschlagfläche
130: Planetenrad
140: Planetenträger
142: Lagerbolzen
144: Steuerteil
150: Abtriebsritzel
200: Kupplung
210: Führungsscheibe
212: Führungsnut
220: Druckstück
222: Kugel
224: Feder
230: Kupplungsglocke
232: Wellenprofil
234: Mulde
A2: Drehachse
A3: Planetenrad-Drehachse
S1: erste Schwenkachse
S2: zweite Schwenkachse
x: Längsrichtung
y: Querrichtung
z: Vertikalrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 7527447 U [0002]
DE 102017208601 A1 [0003]
WO 2019/193040 A1 [0004]
WO 2018/219665 A1 [0005]

Claims

Antriebseinrichtung (100) für einen Fahrzeugsitz (1), insbesondere Kraftfahrzeugsitz, aufweisend einen Motor, insbesondere einen Getriebemotor (102), ein von dem Motor wenigstens mittelbar antreibbares Planetengetriebe (110) und ein Abtriebsritzel (150), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung (200) zwischen dem Planetengetriebe (110) und dem Abtriebsritzel (150) angeordnet ist, wobei in einem ersten Schaltzustand der Kupplung (200) das Abtriebsritzel (150) weitgehend frei drehbar zu einem Planetenträger (140) des Planetengetriebes (110) ist, und in einem zweiten Schaltzustand der Kupplung (200) das Abtriebsritzel (150), insbesondere bis zu einem definierten Grenzdrehmoment, drehfest mit dem Planetenträger (140) verbunden ist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (110) ein um eine Drehachse (A2) drehbares Sonnenrad, den um die Drehachse (A2) drehbaren Planetenträger (140), wenigstens ein an dem Planetenträger (140) um eine Planetenrad-Drehachse (A3) drehbar gelagertes Planetenrad (130), das mit dem Sonnenrad in Zahneingriff ist, und ein um die Drehachse (A2) drehbares Hohlrad (120), das mit dem wenigstens einen Planetenrad (130) in Zahneingriff ist, aufweist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (200) eine Führungsscheibe (210) mit wenigstens einer Führungsnut (212) und wenigstens einem in der Führungsnut (212) geführten Druckstück (220) aufweist, wobei eine Bewegung des wenigstens einen Druckstücks (220) in der wenigstens einer Führungsnut (212) in wenigstens einer Richtung durch ein Steuerteil (144) des Planetenträgers (140) antreibbar ist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Druckstück (220) ein federvorgespanntes Element zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Kupplungsglocke (230) aufweist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das federvorgespannte Element eine Kugel (222) ist.
Antriebseinrichtung (100) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das federvorgespannte Element mit einem Wellenprofil (232) der Kupplungsglocke (230) formschlüssig zusammenwirkt.
Antriebseinrichtung (100) einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsritzel (150) drehfest mit der Kupplungsglocke (230) verbunden ist.
Fahrzeugsitz (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Antriebseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 8, umfassend - ein Trägerelement (10), - ein Zwischenelement (20), das relativ zu dem Trägerelement (10) um eine erste Schwenkachse (S1) schwenkbar gelagert ist, - einen Polsterträger (30), mit dem wenigstens mittelbar ein Sitzflächenpolster und ein Lehnenpolster verbunden sind, wobei der Polsterträger (30) relativ zu dem Zwischenelement (20) um eine zweite Schwenkachse (S2) schwenkbar gelagert ist, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (100) zum Schwenken des Zwischenelements (20) relativ zu dem Trägerelement (10) und/oder eine Antriebseinrichtung (100) zum Schwenken des Polsterträgers (30) relativ zu dem Zwischenelement (20).
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (100) an dem Zwischenelement (20) angeordnet ist und der Polsterträger (30) eine Zahnstange (32) aufweist, die von der Antriebseinrichtung (100) antreibbar ist.