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Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung und eine Kopfstütze mit einer solchen Verstelleinrichtung.
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Verstelleinrichtungen werden an vielen Stellen im Fahrzeugbau eingesetzt. Dabei werden in der Regel zumindest zwei Komponenten mittels einer solchen Verstelleinrichtung relativ zueinander bewegt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Kopfstütze eines Fahrzeugsitzes entlang der Achse der Fahrtrichtung einstellbar ist, sodass der Abstand eines Prallelements zu dem Hinterkopf eines Fahrzeuginsassen veränderbar ist.
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Bei vielen Arten von Verstelleinrichtungen besteht eine Problematik darin, dass eine Mechanik der jeweiligen Verstelleinrichtung ein Spiel aufweist. Ein solches Spiel kann zu einer niedrigen Genauigkeit der Einstellbarkeit führen und allgemein zu einem reduzierten Komfort. Beispielsweise kann eine spielbehaftete Verstellvorrichtung in einem Fahrzeug dazu neigen, bei einer Fahrt störende Klappergeräusche zu erzeugen. Ferner können Verstellmechaniken mitunter einen großen, für einige Anwendungen zu großen Bauraum einnehmen.
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Die US 2016 / 0 325 652 A1 beschreibt eine Kopfstütze mit einer Verstelleinrichtung, die zwei Scherenhebel umfasst, welche an einem Kreuzungspunkt zueinander um eine Drehachse drehbar sind.
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Die
DE 10 2004 034 624 B3 beschreibt eine Verstelleinrichtung in Form eines Drehmechanismus zum Einstellen der Neigung zweier Komponenten relativ zueinander, nämlich einer Rückenlehne relativ zu einem Sitzteil eines Fahrzeugsitzes. Dabei dienen Seitenprofile des Sitzteils und Schwenkarme der Rückenlehne als Verstellteile. Ferner sind zwei Steckteile als Antriebselemente vorgesehen. Die Steckteile weisen Verzahnungen als Antriebskonturen auf. Die Toleranzen der beiden Steckteile können sich jedoch addieren und damit ein verstärktes Spiel zur Folge haben.
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Die WO 2011/ 063 874 A1 betrifft eine Verstellvorrichtung mit einer symmetrisch aufgebauten Patrone als Antriebselement, die zwei Drall-Außengewinde mit gegenläufigem Drall aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Verstelleinrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach umfasst eine Verstelleinrichtung für Elemente eines Kraftfahrzeug-Innenraumes, insbesondere von Kraftfahrzeug-Sitzen, z.B. für eine Fahrzeugsitz-Kopfstütze, mindestens (oder genau) drei Verstellteile und ein, insbesondere genau ein, Antriebselement mit einem Innengewinde zum Eingriff durch eine entlang einer Drehachse erstreckten Spindel. Die Ausrichtung des Innengewindes definiert somit die Lage der Drehachse. Dabei ist vorgesehen, dass das Antriebselement mit jedem der Verstellteile jeweils über in Eingriff stehende Antriebskonturen gekoppelt ist. Die Antriebskonturen beschreiben dabei für jedes der Verstellteile eine Verstellbahn, wobei die Verstellbahn von zumindest einem der Verstellteile in Bezug auf die Drehachse einen Drall aufweist und sich von der Verstellbahn von zumindest einem anderen der Verstellteile so unterscheidet, dass eine Bewegung des Antriebselements entlang der Drehachse eine Relativbewegung zwischen den Verstellteilen bewirkt, nämlich insbesondere eine Drehbewegung (um die Drehachse).
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Hierdurch ist es möglich, mit einem einzigen und in einfacher Weise verstellbaren Antriebselement eine Kraft auf drei oder mehr Verstellteile auszuüben, um diese relativ zueinander zu verstellen, z.B. eines der Verstellteile relativ zu den beiden anderen oder jedes der Verstellteile zu jedem der anderen. Hierbei sind keine gegenläufigen Verstellbahnen nötig, insbesondere auch nicht vorgesehen. Etwaige Toleranzen können in einfacher Weise durch eine äußere Vorspannung spielfrei gehalten werden. Die Verstelleinrichtung ist z.B. für eine verstellbare Kopfstütze oder eine andere verstellbare Vorrichtung eines Fahrzeugsitzes vorgesehen. Bei verstellbaren Kopfstützen und einigen anderen verstellbaren Vorrichtungen erfolgt eine Verstellung typischerweise in einem unbelasteten oder nur schwach belasteten Zustand. Umgekehrt kann bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung eine Kraft, die in axialer Richtung auf das Antriebselement wirkt, wenn über das Außengewinde ein Moment ausgeübt wird, bei gleicher Gesamtübersetzung verglichen mit einer Ausgestaltung mit symmetrisch gegenläufigem Drall reduziert werden. Dadurch kann eine Last auf die (Metall-)Spindel und deren Lagerung in einem Motorgehäuse verringert werden, sodass das Gewicht dieser Bauteile reduziert werden kann.
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Die Verstellbahn ist z.B. diejenige Bahn, entlang der ein Punkt auf dem entsprechenden Verstellteil relativ zum Antriebselement bewegt wird, wenn das Antriebselement relativ zu dem Verstellteil entlang der Drehachse verlagert wird. Die Bewegung des Antriebselements entlang der Drehachse bewirkt optional eine Bewegung von einem der Verstellteile zu den anderen der Verstellteile, wobei die anderen Verstellteile gemeinsam bewegt werden, also nicht relativ zueinander. Alternativ ist jedes der Verstellteile relativ zu jedem anderen der Verstellteile bewegbar. Das Antriebselement dient insbesondere als Spindelmutter. Die Verstelleinrichtung dient insbesondere zum Verstellen von zumindest zwei Komponenten relativ zueinander.
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Die Verstellbahnen aller Verstellteile der Verstelleinrichtung weisen z.B. entweder einen Drall mit demselben Drehsinn auf wie die Verstellbahn des einen der Verstellteile, oder verlaufen alternativ dazu parallel zur Drehachse. Mit anderen Worten gesagt beschreibt keine der Antriebskonturen einen zu den anderen Antriebskonturen gegenläufigen Drall. Das ermöglicht neben den oben schon beschriebenen Maßnahmen auch eine vereinfachte Herstellung.
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In einer beispielhaften Ausgestaltung weisen die Verstellbahnen von zwei äußeren der Verstellteile einen Drall auf und/oder die Verstellbahn eines zwischen den äußeren Verstellteilen angeordneten inneren Verstellteils verläuft parallel zur Drehachse (und weist damit keinen Drall auf). Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Verstellbahnen der zwei äußeren der Verstellteile parallel zur Drehachse verlaufen und die Verstellbahn des zwischen den äußeren Verstellteilen angeordneten inneren Verstellteils einen Drall aufweist.
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Gemäß einer Weiterbildung weist der Drall der Verstellbahnen der zwei äußeren Verstellteile jeweils die gleiche Steigung auf. Beispielsweise beschreibt jede dieser Verstellbahnen eine Spirale um die Drehachse. Dabei kann ein Umlauf um die Drehachse für beide Spiralen dieselbe Länge entlang der Drehachse aufweisen. Alternativ sind (z.B. für die zwei äußeren Verstellteile) unterschiedliche Steigungen ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, zwei Verstellteile mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten relativ zu einem dritten Verstellteil zu verstellen.
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Konkret kann vorgesehen sein, dass die Verstellbahn für das innere Verstellteil parallel zur Drehachse verläuft.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Verstelleinrichtung bereitgestellt, die optional wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist. Diese Verstelleinrichtung umfasst mindestens zwei Verstellteile, die jeweils mindestens einen Scherenhebel ausbilden. Die Scherenhebel überkreuzen einander an einem Kreuzungspunkt. Am Kreuzungspunkt sind die beiden Verstellteile mit ihren Scherenhebeln relativ zueinander um eine Drehachse drehbar. Ferner umfasst diese Verstelleinrichtung ein Antriebselement. Das Antriebselement ist mit jedem der zumindest zwei Verstellteile über in Eingriff stehende Antriebskonturen gekoppelt, die für jedes der Verstellteile eine Verstellbahn beschreiben. Dabei weist die Verstellbahn von einem der Verstellteile in Bezug auf die Drehachse einen Drall auf und unterscheidet sich derart von der Verstellbahn von dem anderen der Verstellteile, dass eine Bewegung des Antriebselements entlang der Drehachse eine Bewegung der Verstellteile relativ zueinander bewirkt.
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Hierdurch ist es möglich, mit einem einzigen Antriebselement, einem einfachen Aufbau und besonders geringem Spiel eine Kraft auf zwei oder mehr Verstellteile auszuüben, um diese relativ zueinander zu verstellen. Hierbei sind keine gegenläufigen Verstellbahnen nötig, insbesondere auch nicht vorgesehen. Da das Antriebselement entlang der Drehachse bewegbar ist, die durch den Kreuzungspunkt verläuft, ist eine besonders kompakte Bauweise möglich. Die Scherenhebel bilden eine Scherenkinematik. Es ist hierbei möglich, die Scherenkinematik genau an der richtigen Stelle anzutreiben und (z.B. durch Festhalten der Spindel) zu sperren. Dadurch kann auch eine optimale Steifigkeit erreicht werden.
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Die Verstellteile bilden z.B. gemeinsam eine rohrförmige Aufnahme für das Antriebselement aus. Beispielsweise ist das Antriebselement innerhalb der Aufnahme entlang der Drehachse bewegbar. Die Verstellteile können also gemeinsam mit dem Antriebselement eine Art Rohrantrieb ausbilden.
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Zumindest eine zusätzliche Komponente kann mit den Verstellteilen gekoppelt sein, insbesondere bewegbar. Insbesondere können zwei Komponenten vorgesehen sein, die mit den Verstellteilen gekoppelt sind, wobei durch eine Bewegung der Verstellteile relativ zueinander die beiden Komponenten relativ zueinander bewegbar sind. Die Komponenten sind z.B. mit jedem der Verstellteile über ein Gelenk verbunden, z.B. über ein Drehgelenk oder ein Drehschubgelenk. So ist es möglich, mittels der Bewegung des Antriebselements entlang der Drehachse in einer ersten Stufe eine Rotation der Verstellteile relativ zueinander zu bewirken, die dann in einer zweiten Stufe in eine Bewegung überführt wird, die eine Translation umfasst oder aus einer Translation besteht. Bei einer der Komponenten handelt es sich z.B. um ein Abstützelement, das optional ein Polster umfasst oder trägt, z.B. um ein Prallelement einer Kopfstütze oder um eine Armauflage. Alternativ handelt es sich bei einer der Komponenten z.B. um einen Tisch oder um einen Bildschirm.
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Durch die Bewegung der beiden Komponenten relativ zueinander ist insbesondere der Abstand zwischen den beiden Komponenten veränderbar. Eine der beiden Komponenten ist in einer Ausgestaltung ausfahrbar, z.B. in Bezug auf die andere der beiden Komponenten zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar. Beispielsweise handelt es sich bei der ausfahrbaren Komponente um ein Prallelement einer Kopfstütze.
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Optional ist eine Rückstellfeder vorgesehen, welche die eine der beiden Komponenten in eine Richtung vorspannt, vorzugsweise in die Richtung, in die bei Gebrauch eine Last wirkt, insbesondere in Richtung der eingefahrenen Stellung. Im Allgemeinen kann eine Rückstellfeder vorgesehen sein, die eine Vorspannung zwischen zumindest zwei der Verstellteile bewirkt. Die Rückstellfeder kann an den Verstellteilen oder an den Komponenten angreifen, oder einerseits an einem Verstellteil und anderseits an einer der Komponenten. Durch die Rückstellfeder kann die Verstelleinrichtung in einfacher Weise spielfrei gehalten werden.
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Eine oder mehrere der Antriebskonturen kann/können in Form von Verzahnungen ausgebildet sein. Auf die Weise kann z.B. ein Verkanten verhindert werden, da eine große Anlagefläche ermöglicht wird. Diejenigen Antriebskonturen, die eine einen Drall aufweisende Verstellbahn beschreiben, sind z.B. als Drallverzahnung ausgebildet und/oder weisen zumindest eine Drallnut auf. Die Verzahnungen können eine Schraubenlinie beschreiben. Zum Beispiel ist zumindest eine der Verzahnungen spiralförmig um die Drehachse erstreckt ausgebildet. Die einen Drall beschreibende(n) Verzahnung(en) kann/können jeweils eine Gewindesteigung aufweisen, die jeweils z.B. größer ist als eine Gewindesteigung des Innengewindes des Antriebselements. Alternativ oder zusätzlich ist eine oder sind mehrere Verzahnungen axial ausgerichtet, weisen also eine Gewindesteigung von Null auf. Eine axial ausgerichtete Verzahnung kann in der Regel besonders einfach hergestellt werden, z.B. mit einem Auf-Zu-Werkzeug.
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Beispielsweise ist für jedes der Verstellteile eine Antriebskontur am jeweiligen Verstellteil ausgebildet, und eine jeweils damit in Eingriff stehende Antriebskontur am Antriebselement. Zum Beispiel sind die Antriebskonturen an zumindest einem oder allen der Verstellteile in Form von Innenverzahnungen ausgebildet und die zugehörige(n) Antriebskonturen am Antriebselement sind in Form von Außenverzahnungen ausgebildet.
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Die Antriebskonturen des Antriebselements für die jeweiligen Verstellteile sind z.B. entlang der Drehachse nebeneinander angeordnet. Das ermöglicht es, in einfacher Weise verschiedene Verstellbahnen für die Verstellteile vorzusehen.
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Optional ist das Antriebselement einstückig ausgebildet. Alternativ ist das Antriebselement mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet. Das ermöglicht eine Optimierung des Materials in bestimmten Bereichen des Antriebselements und eine vereinfachte Herstellung der Verstelleinrichtung. Die zwei Teile können drehfest miteinander verbindbar oder verbunden sein. Beispielsweise umfasst das Antriebselement zumindest zwei Teile, wobei ein Teil aus einem anderen Material oder einer anderen Materialkombination besteht als das andere Teil. Beispielsweise umfasst das Antriebselement ein Antriebsteil und ein Abtriebsteil. Das Antriebsteil weist die Innenverzahnung auf. Das Abtriebsteil weist zumindest eine der Antriebskonturen auf. Beispielsweise bestehen beide Teile jeweils aus einem Kunststoff, insbesondere aus verschiedenen Kunststoffen. Auch ein einteiliges Antriebselement kann aus einem Kunststoff bestehen.
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Das Antriebsteil kann mit dem Abtriebsteil mittels Schaberippen fest, insbesondere spielfrei, verbunden sein. Das ermöglicht eine besonders sichere Verbindung der Teile miteinander.
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Das Antriebsteil kann mit dem Abtriebsteil mittels einer Rastverbindung (oder in anderer Weise) formschlüssig verbindbar oder verbunden sein. Beispielsweise können die beiden Teile ineinander gesteckt werden bzw. sein. Das ermöglicht eine einfache Montage. Alternativ oder zusätzlich ist eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen, z.B. eine Schweißverbindung. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zunächst die Verbindung durch die Schaberippen aufgebaut wird und diese Verbindung durch einen zusätzlichen Formschluss und/oder Stoffschluss gesichert wird.
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In einer Weiterbildung ist das Antriebsteil gleitoptimiert. Beispielsweise weist das Antriebsteil im Vergleich zum Abtriebsteil (insbesondere auf Stahl und/oder auf dem Material der Spindel) einen niedrigeren Gleitreibungskoeffizienten auf. Hierdurch kann das Innengewinde besonders leichtgängig mit der Spindel in Eingriff stehen.
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Alternativ oder zusätzlich weist das Abtriebsteil eine höhere Festigkeit auf als das Antriebsteil (und/oder besteht z.B. aus einem hochfesten Kunststoff). Hierdurch ist ein sicherer und langlebiger Eingriff der entsprechenden Antriebskonturen möglich. Ferner kann das Teil des Antriebselements, welches aus einem festeren Material gefertigt ist, eine Antriebskontur aufweisen, die (senkrecht zur Drehachse) einen kleineren maximalen Außendurchmesser aufweist als das andere Teil. Hierdurch wird es wiederum ermöglicht, das zusammengesetzte Antriebselement von einer Seite in die rohrförmige Aufnahme der Verstellteile einzubringen.
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Optional weist das Abtriebsteil (senkrecht zur Drehachse) denselben maximalen Außendurchmesser auf wie das Antriebsteil. Durch die zweiteilige Ausgestaltung können die noch separaten Teile des Antriebselements dann beidseitig in die Aufnahme der Verstellteile eingebracht und darin aneinander befestigt, insbesondere miteinander verrastet werden. Eine dazwischenliegende Antriebskontur (z.B. eine axial ausgerichtete Verzahnung) weist z.B. einen gegenüber den äußeren Antriebskonturen geringeren Außendurchmesser auf.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Kopfstütze für einen Fahrzeugsitz bereitgestellt, die eine Verstelleinrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung umfasst. Diese Kopfstütze kann mittels der Verstelleinrichtung eine Verstellbarkeit in X-Richtung des Fahrzeugkoordinatensystems bereitstellen und kann dabei in besonders einfacher Weise spielfrei gehalten werden. Dabei lässt sich die Kopfstütze in eine besonders flache Konfiguration einstellen, weil die Verstelleinrichtung flach bauend ausgebildet werden kann.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Fahrzeugsitz bereitgestellt, der eine Verstelleinrichtung nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung umfasst, z.B. zum Verstellen einer Kopfstütze des Fahrzeugsitzes. Bezüglich der Vorteile dieses Fahrzeugsitzes wird auf die Angaben zur Verstelleinrichtung Bezug genommen.
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Der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen in schematischen Darstellungen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Kopfstütze mit einer Verstelleinrichtung in einem eingefahrenen Zustand;
- 2 eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Ansicht der Kopfstütze gemäß 1;
- 3A eine Seitenansicht der Kopfstütze gemäß 1 und 2;
- 3B eine Schnittansicht der Kopfstütze gemäß der in 3A dargestellten Schnittebene A-A;
- 4 eine perspektivische Ansicht der Kopfstütze gemäß 1 bis 3B, wobei die Verstelleinrichtung in einem ausgefahrenen Zustand gezeigt ist;
- 5A eine Seitenansicht der Kopfstütze gemäß 4;
- 5B eine Schnittansicht der Kopfstütze gemäß der in 5A dargestellten Schnittebene B-B;
- 6A-6C Ansichten eines Antriebselements der Verstelleinrichtung der Kopfstütze gemäß 1 bis 5B;
- 7 eine Schnittansicht eines Antriebselements für die Verstelleinrichtung der Kopfstütze gemäß 1 bis 5B;
- 8A und 8B Ansichten eines Antriebselements für die Verstelleinrichtung der Kopfstütze gemäß 1 bis 5B;
- 9 eine perspektivische Ansicht einer Kopfstütze mit einer Verstelleinrichtung in einem eingefahrenen Zustand;
- 10A eine Seitenansicht der Kopfstütze gemäß 9;
- 10B eine Schnittansicht der Kopfstütze gemäß der in 10A dargestellten Schnittebene F-F; und
- 11 einen Fahrzeugsitz mit einer Kopfstütze.
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1 bis 5B zeigen verschiedene Ansichten einer Kopfstütze 2 für einen Fahrzeugsitz. Die Kopfstütze 2 umfasst eine Verstelleinrichtung 1, die von einer eingefahrenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung verstellbar ist. 1 bis 3B zeigen dabei die eingefahrene Stellung und 4 bis 5B die ausgefahrene Stellung. Die Kopfstütze 2 ist auch zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung in mehrere Zwischenstellungen einstellbar. Die Verstelleinrichtung 1 umfasst einen Rohrantrieb, der weiter unten noch näher erläutert wird.
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Die Kopfstütze 2 umfasst eine Basis 20, welche an einer Kopfstützenstange 22 montiert ist. Die Kopfstützenstange 22 dient zur Befestigung der Kopfstütze 2 an einem Fahrzeugsitz. Ferner umfasst die Kopfstütze 2 ein Prallelement 21, das z.B. in Form einer Platte ausgebildet sein kann. Das Prallelement 21 ist in der Seitenansicht der 3A zu erkennen. Das Prallelement 21 definiert eine Prallfläche, die dazu vorgesehen ist, den Kopf eines Sitzbenutzers abzustützen, insbesondere im Falle eines Fahrzeugcrashs. Um einen Aufprall des Kopfes gegen das Prallelement 21 möglichst gut abzufangen, ist das Prallelement 21 mittels der Verstelleinrichtung 1 relativ zur Basis 20 verstellbar, und zwar vorliegend entlang einer Längsrichtung X. Diese Verstellbarkeit ermöglicht zudem eine besonders ergonomische und komfortable Einstellung der Kopfstütze 2. Am Prallelement 21 können zusätzliche Elemente wie z.B. ein separates Frontpad (z.B. als Schaumträger) angebracht werden bzw. sein.
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Die Verstelleinrichtung 1 umfasst eine doppelte Scherenmechanik. Diese wird durch mehrere, und zwar vorliegend drei, Verstellteile 10A, 10B, 11A ausgebildet. Dabei sind zwei äußere Verstellteile 10A, 10B vorgesehen, die jeweils einen Scherenhebel 100 ausbilden. Ferner ist ein inneres Verstellteil 11A vorgesehen, das zwischen den beiden äußeren Verstellteilen 10A, 10B angeordnet ist. Das innere Verstellteil 11A bildet zwei Scherenhebel 110 aus. Das innere Verstellteil 11A ist H-förmig und weist ein Querteil 111 auf, über welches die beiden Scherenhebel 110 miteinander verbunden sind. Das innere Verstellteil 11A ist im gezeigten Beispiel einteilig ausgebildet. Auch die ersten Verstellteile 10A, 10B sind vorliegend jeweils einteilig ausgebildet.
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Jeweils der Scherenhebel 100 von einem der äußeren Verstellteile 10A, 10B ist benachbart zu einem der Scherenhebel 110 des inneren Verstellteils 11A angeordnet. Die benachbart angeordneten Scherenhebel 100, 110 überkreuzen einander an einem Kreuzungspunkt K. Die Scherenhebel 100, 110 sind jeweils länglich mit zwei längsseitigen Enden und der Kreuzungspunkt K liegt zwischen den längsseitigen Enden von jedem der Scherenhebel 100, 110. Die Scherenhebel 100, 110 sind um eine Drehachse D relativ zueinander drehbar. Die Drehachse D verläuft durch die Kreuzungspunkte K der beiden Paare von Scherenhebel 100, 110.
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Jeder der Scherenhebel 100, 110 ist über eines der längsseitigen Enden an die Basis 20 angebunden. Vorliegend sind die Scherenhebel 110 des inneren Verstellteils 11A über Drehgelenke DG schwenkbar an der Basis 20 gelagert. Die Scherenhebel 100 der äußeren Verstellteile 10A, 10B sind jeweils an einem Drehschubgelenk SG an der Basis 20 gelagert, das im gezeigten Beispiel jeweils durch einen drehbar in einer Kulissenführung aufgenommenen Vorsprung ausgebildet ist. Die Drehgelenke DG werden jeweils durch einen in einer Aufnahme drehbar gelagerten Dom 16 gebildet. Im gezeigten Beispiel sind die Dome 16 jeweils am entsprechenden Scherenhebel 100, 110 ausgeformt. Optionale Versteifungsstreben 17 verbinden die Enden der gemeinsam bewegbaren Scherenhebel 100, 110.
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Vorliegend sind die Drehgelenke DG in Bezug auf eine bestimmungsgemäße Nutzung der Kopfstütze 2 oben und die Drehschubgelenke SG unten angeordnet, wobei auch anderen Anordnungen denkbar sind. Ebenso wäre es möglich, das innere Verstellteil 11A über Drehschubgelenke und die äußeren Verstellteile 10A, 10B über Drehgelenke an der Basis 20 zu lagern.
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An den jeweils anderen längsseitigen Enden sind die Scherenhebel 100, 110 der äußeren Verstellteile 10A, 10B und des inneren Verstellteils 11A an das Prallelement 21 angebunden, und zwar vorliegend jeweils die Scherenhebel 100 der äußeren Verstellteile 10A, 10B (oben) über Drehgelenke DG und die Scherenhebel 110 des inneren Verstellteils 11A (unten) über Drehschubgelenke SG. Durch eine Drehung der äußeren Verstellteile 10A, 10B relativ zum inneren Verstellteil 11A kann die Verstelleinrichtung 1 somit zwischen der eingefahrenen Stellung und der ausgefahrenen Stellung verstellt werden.
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Zum Antrieb einer entsprechenden Verstellbewegung umfasst die Verstellvorrichtung 1 eine Antriebseinheit 14. Die Antriebseinheit 14 umfasst einen Elektromotor. Die Antriebseinheit 14 ist an einem der Verstellteile 10A, 10B, 11A befestigt, hier an einem äußeren Verstellteil 10A (alternativ z.B. am inneren Verstellteil 11A). Werden die Verstellteile 10A, 10B, 11A also relativ zueinander verstellt, dann wird auch die Antriebseinheit 14 relativ zur Basis 20 (und relativ zum Prallelement 21) bewegt.
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Die Antriebseinheit 14 treibt (über ein Getriebe) eine Spindel 12 an (siehe insbesondere 3B, 4 und 5B). Die Spindel 12 erstreckt sich entlang der Drehachse D. Eine Aktivierung der Antriebseinheit 14 bewirkt eine Rotation der Spindel 12 um die Drehachse D.
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Die Spindel 12 weist ein Außengewinde 120 auf. Das Außengewinde 120 steht mit einem Innengewinde 130 eines Antriebselements in Form einer Spindelmutter 13A in Eingriff. Die Spindelmutter 13A weist mehrere Antriebskonturen 15A-15C auf (siehe insbesondere 2 und 4). Die Antriebskonturen 15A-15C sind an einer äußeren Mantelfläche der Spindelmutter 13A ausgebildet (und zwar entlang der Drehachse D gesehen nebeneinander). Jeweils eine Antriebskontur 15A, 15B, 15C ist jedem der Verstellteile 10A, 10B, 11A zugeordnet. Die Verstellteile 10A, 10B, 11A weisen jeweils eine Antriebskontur 15D-15F auf. Die Antriebskontur 15D-15F von jedem der Verstellteile 10A, 10B, 11A steht jeweils mit der dem Verstellteil 10A, 10B, 11A zugeordneten Antriebskontur 15A-15C der Spindelmutter 13A (in Bezug auf eine relative Drehung um die Drehachse D formschlüssig) in Eingriff.
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Dabei ist vorgesehen, dass das Antriebselement 13A mit den Verstellteilen 10A, 10B, 11A über die in Eingriff stehenden Antriebskonturen 15A-15F gekoppelt ist, die für jedes der Verstellteile 10A, 10B, 11A zumindest eine Verstellbahn B1-B3 beschreiben, wobei die Verstellbahn B1-B3 von zumindest einem der Verstellteile 10A, 10B, 11A in Bezug auf die Drehachse D einen Drall aufweist und sich von der Verstellbahn B1-B3 von zumindest einem anderen der Verstellteile 10A, 10B, 11A unterscheidet, sodass eine Bewegung des Antriebselements 13A-13C entlang der Drehachse D eine Relativbewegung zwischen den Verstellteilen 10A, 10B, 11A. bewirkt.
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Vorliegend sind die Antriebskonturen 15A-15F jeweils in Form von (jeweils ineinandergreifenden) Verzahnungen ausgebildet. Die Antriebskonturen 15A-15C an der Spindelmutter 13A sind in Form von Außenverzahnungen ausgebildet, die Antriebskonturen 15D-15E an den Verstellteilen 10A, 10B, 11A jeweils als Innenverzahnung. Durch den Eingriff beschreiben die Antriebskonturen 15A, 15C, 15D, 15F für die äußeren Verstellteile 10A, 10B jeweils eine Vielzahl von Verstellbahnen B1-B3. Entlang der Verstellbahnen B1-B3 gleiten die Verstellteile 10A, 10B, 11A und die Spindelmutter 13A aneinander entlang, wenn die Spindelmutter 13A relativ zu den Verstellteilen 10A, 10B, 11A entlang der Drehachse D verlagert wird. Da vorliegend die Antriebskonturen 15A-15F jeweils durch ineinandergreifende Verzahnungen ausgebildet sind, wird jeweils durch einen in eine Nut greifenden Zahn eine solche Verstellbahn B1-B3 beschreiben. Das ermöglicht einen besonders präzise geführten Lauf mit geringem Spiel und eine lange Haltbarkeit, sowie eine gute flächige Kraftübertragung und somit hohe Festigkeit. Im Allgemeinen wäre aber jeweils eine durch einen in eine einzige Nut greifenden Vorsprung beschriebene Verstellbahn grundsätzlich ausreichend.
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Vorliegend verlaufen die Antriebskonturen 15A, 15C, 15D, 15F für die äußeren Verstellteile 10A, 10B jeweils spiralförmig um die Drehachse D. Hierdurch weisen die Verstellbahnen in Bezug auf die Drehachse D einen Drall auf. Der Drall der Verstellbahnen der beiden äußeren Verstellteile 10A, 10B ist dabei gleichgerichtet (die Helizitäten haben dasselbe Vorzeichen). Dabei weisen die Verstellbahnen B1, B3 jeweils dieselbe Steigung auf, sodass die beiden äußeren Verstellteile 10A, 10B synchron verstellt werden. Alternativ wäre denkbar, dass die Steigungen verschieden (aber insbesondere weiterhin gleichgerichtet) sind, um eine schnellere Drehung von einem der äußeren Verstellteile 10A, 10B zu bewirken, was z.B. eine kürzere Ausbildung des entsprechenden Schwenkarms 100 ermöglicht.
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Die Antriebskonturen 15B, 15E für das innere Verstellteil 11A, also die Antriebskontur 15B an der Spindelmutter 13A und die Antriebskontur 15E am inneren Verstellteil 11A, sind jeweils parallel zur Drehachse D ausgerichtet, sie weisen keinen Drall auf, mit anderen Worten gesagt, eine unendlich große Steigung, und bilden somit eine axiale Führung. Die Antriebskonturen 15B, 15E für das innere Verstellteil 11A dienen somit als Axialführung.
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Die entsprechenden Verstellbahnen B2 verlaufen parallel zur Drehachse D. Die Spindelmutter 13A ist somit entlang der Drehachse D relativ zum inneren Verstellteil 11A verschiebbar, ohne relativ dazu gedreht zu werden. Im Unterschied dazu bewirkt eine Verlagerung der Spindelmutter 13A entlang der Drehachse D relativ zu den beiden äußeren Verstellteilen 10A, 10B eine Drehung der äußeren Verstellteile 10A, 10B relativ zur Spindelmutter 13A. Daraus folgt bei einer Verlagerung der Spindelmutter 13A entlang der Drehachse D infolge einer Drehung der Spindel 12 eine Drehung der äußeren Verstellteile 10A, 10B relativ zum inneren Verstellteil 11A.
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Die Verstellteile 10A, 10B, 11A bilden gemeinsam eine rohrförmige Aufnahme A aus, in der die Spindelmutter 13A entlang der Drehachse D verlagert werden kann. Die äußeren Verstellteile 10A, 10B sind jeweils am inneren Verstellteil 11A drehbar gelagert. Hierzu weisen die äußeren Verstellteile 10A, 10B jeweils einen Zylinderabschnitt 101, 102 auf, der in eine entsprechende Buchse 112, 113 des inneren Verstellteils 11A eingesteckt ist. An diesen Zylinderabschnitten 101, 102 sind die an den äußeren Verstellteilen 10A, 10B ausgebildeten Antriebskonturen 15D, 15F angeordnet. Die am inneren Verstellteil 11A ausgebildete Antriebskontur 15E ist am Querteil 111 angeordnet.
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Im Beispiel gemäß 1-5B weisen die Antriebskonturen 15A-15C in einer Richtung betrachtet im Vergleich zueinander stufenweise kleiner werdende Außendurchmesser auf. Eine äußere erste Antriebskontur 15A hat den größten Außendurchmesser, eine mittlere zweite Antriebskontur 15B einen demgegenüber kleineren Außendurchmesser und eine äußere dritte Antriebskontur 15C einen noch kleineren Außendurchmesser. Hierdurch kann die Spindelmutter 13A bei der Montage von einer Seite kommend in die durch die Verstellteile 10A, 10B, 11A gemeinsam gebildete Aufnahme A eingeführt werden. Ferner ist hierdurch in einfacher Weise eine Anschlagfläche für einen Endanschlag 138 der Spindelmutter 13A für die ausgefahrene Stellung realisierbar. Diese Anschlagfläche wird vorliegend durch eine entsprechende Verengung am Ende der Antriebskontur 15D des (motorseitigen) äußeren Verstellteils 10A gebildet (siehe z.B. 3B). Der Endanschlag 138 wird durch eine Stufe der Spindelmutter 13A gebildet (siehe z.B. 6B und 6C).
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In der eingefahrenen Stellung (siehe z.B. 2) ist die Spindelmutter 13A vollständig in der Aufnahme A aufgenommen. In der ausgefahrenen Stellung (siehe z.B. 4) steht die Spindelmutter 13A aus der Aufnahme A hervor. Ein Endanschlag 137A benachbart zur Antriebseinheit 14 definiert die eingefahrene Position.
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Die Antriebskonturen 15A-15F können im gezeigten Beispiel auch als Verzahnungsabschnitte bezeichnet werden. Es sei darauf hingewiesen, dass jedoch auch andere Arten von Antriebskonturen eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann anstelle axial ausgerichteter Verzahnungen für die Antriebskonturen 15B, 15E für das innere Verstellteil 11A auch andere axial erstreckte Formschlusskonturen eingesetzt werden, z.B. vieleckige Konturen, etwa eine viereckige Kontur oder eine sechseckige Kontur, oder eine Sternkontur.
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Ein Vorspannelement spannt die Verstelleinrichtung 1 in die eingefahrene Stellung vor. Hier ist das Vorspannelement in Form einer Rückstellfeder 18 ausgebildet, beispielhaft in Form einer Spiralfeder. Die Rückstellfeder 18 (siehe insbesondere 5A) ist mit einer Seite an der Basis 20 und mit der anderen Seite am Prallelement 21 festgelegt, konkret eingehängt. Die Rückstellfeder 18 zieht das Prallelement 21 in Richtung zur Basis 20. Da keine der Antriebskonturen 15A-15F bzw. Verstellbahnen B1-B3 gegensinnig zu einer anderen der Antriebskonturen 15A-15F bzw. Verstellbahnen B1-B3 verläuft, genügt diese eine Rückstellfeder 18, um alle Getriebestufen und auch die Lagerstellen DG, SG spielfrei zu halten.
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6A bis 6C zeigen weitere Details der Spindelmutter 13A. Die Spindelmutter 13A ist mehrteilig, im vorliegenden Beispiel zweiteilig ausgebildet. Sie umfasst ein Antriebsteil 131A und ein Abtriebsteil 132A. Das Antriebsteil 131A umfasst das Innengewinde 130. Das Abtriebsteil 132A ist fest (insbesondere drehfest) mit dem Antriebsteil 131A verbunden. Hierzu umfasst das Antriebsteil 131A mehrere Durchgriffe für Rasthaken 133 des Abtriebsteils 132A (siehe insbesondere 6C). Zum Zusammenbau wird das Abtriebsteil 132A in das Antriebsteil 131A eingesteckt (insbesondere eingepresst) bis die Rasthaken 133 durch die Durchgriffe greifen und formschlüssig mit Rastkanten 134 des Antriebsteils 131A verrasten. Dabei schlägt ein Anschlag 136 am Abtriebsteil 132A gegen einen Anschlag 135 am Antriebsteil 131A an.
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Dadurch, dass die Spindelmutter 13A mehrteilig ausgebildet ist, ist eine individuelle Anpassung an verschiedene Anwendungen leicht möglich. Ferner kann die Spindelmutter direkt in der Aufnahme A montiert werden. Dadurch kann der bei Einschieben zuletzt greifende Außendurchmesser besonders groß ausgebildet werden.
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In Umfangsrichtung wechseln sich die Durchgriffe mit Stegen ab, über welche ein innerer Abschnitt mit dem Innengewinde 130 mit einem äußeren Abschnitt des Antriebsteils 131A verbunden ist. Diese Stege verhindern eine Drehung der Teile 131A, 132A relativ zueinander. Alternativ oder zusätzlich zu einer formschlüssigen Verdrehsicherung kann ein Presssitz zwischen dem Abtriebsteil und dem Antriebsteil als Verdrehsicherung dienen. Alternativ oder zusätzlich sind an den Anlageflächen der beiden Teile ineinandergreifende Verzahnungen vorgesehen.
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Das Antriebsteil 131A und das Abtriebsteil 132A sind über eine Länge ineinandergesteckt, die eine koaxiale Ausrichtung sicherstellt.
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Das Antriebsteil 131A und das Abtriebsteil 132A sind aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Vorliegend sind beide Teile aus Kunststoff hergestellt. Insbesondere kann das Antriebsteil 131A aus einem (gleitoptimierten) POM (Polyoxymethylen) hergestellt sein. So kann das Antriebsteil leicht an der schnell drehenden Spindel entlang geführt werden. Das Abtriebsteil 132A weist z.B. einen hochfesten Kunststoff auf und/oder einen Kunststoff, der eine höhere Festigkeit aufweist als das Material des Antriebsteils 131A. Hierdurch kann z.B. ein geringerer Außendurchmesser der Antriebskontur 15C des Abtriebsteils 132A gegenüber der Antriebskontur 15A des Antriebsteils 131A ausgeglichen werden. In einer optionalen Ausgestaltung ist das Abtriebsteil 132A aus Stahl hergestellt, z.B. als Kaltfließpressteil.
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Ferner ist ersichtlich, dass eine Spindelmutter 13A den Endanschlag 137A bildet.
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7 zeigt eine Spindelmutter 13B für die Verstelleinrichtung 1, bei der das Abtriebsteil 132B mit einem im Vergleich zur Spindelmutter gemäß 6A-6C größeren Außendurchmesser ausgebildet ist. Vorliegend weisen die entsprechenden Antriebskonturen für die äußeren Verstellteile 10A, 10B gleich große Außendurchmesser auf. Bei der Montage werden das Antriebsteil 131A und das Abtriebsteil 132B in die beiden gegenüberliegenden Öffnungen der Aufnahme A der Verstelleinrichtung 1 (mit entsprechend angepassten Innendurchmessern der Verstellteile) eingeführt und im Inneren der Aufnahme A miteinander verrastet.
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8A und 8B zeigen eine Spindelmutter 13C für die Verstelleinrichtung 1, die zweiteilig ausgebildet ist, wobei aber das Antriebsteil 131B vollständig im Abtriebsteil 132C aufgenommen ist, und nicht wie in den Beispielen gemäß 6A bis 7 in Richtung der Drehachse D vom Abtriebsteil absteht. Im Beispiel der 8A und 8B sind sämtliche Antriebskonturen 15A-15C am Abtriebsteil 132C ausgebildet, konkret an dessen Mantelfläche.
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Das Antriebsteil 131B und das Abtriebsteil 132C sind axial ineinander gepresst. Über die Führungslänge, die der gesamten Länge des Antriebsteils 131B entspricht, ist eine besonders präzise koaxiale Ausrichtung der Teile möglich. Das Antriebsteil 131B weist vorliegend einen Querschnitt auf, der ein Vieleck beschreibt, vorliegend ein Achteck. Das Abtriebsteil 132C weist eine dazu passende innere Form auf. Somit sind die Teile gegen eine Verdrehung gesichert. In diesem Beispiel (und auch im Allgemeinen bei mehrteiligen Spindelmuttern möglich) ist zudem eine Übermaßfügestelle mit Schaberippen vorgesehen. Hierdurch werden die Teile sicher in axialer Richtung aneinander gehalten. Zusätzlich ist eine Rastverbindung der Teile vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist es neben einem Einpressen der Teile möglich, die Teile miteinander zu verkleben und/oder zu verschweißen.
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Das Antriebsteil 131B bildet den Endanschlag 137B (für die eingefahrene Stellung).
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9 bis 10B zeigen eine Kopfstütze 2', die ähnlich der Kopfstütze 2 gemäß 1 bis 5B ausgebildet ist und eine Verstelleinrichtung 1' umfasst. Die Verstelleinrichtung 1' gemäß 9 bis 10B umfasst im Unterschied dazu jedoch lediglich für eines der äußeren Verstellteile 10C, 10D Antriebskonturen 15G-15J.
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Entsprechend ist vorgesehen, dass das Antriebselement 13D mit (lediglich) zwei Verstellteilen 10C, 11B über in Eingriff stehende Antriebskonturen 15G-15J gekoppelt ist, die für jedes der zwei Verstellteile 10C, 11B zumindest eine Verstellbahn B4, B5 beschreiben, wobei die Verstellbahn B4 von einem (äußeren) der Verstellteile 10A in Bezug auf die Drehachse D einen Drall aufweist und sich von der Verstellbahn B5 von dem anderen (inneren) der Verstellteile 11B unterscheidet, sodass eine Bewegung des Antriebselements 13D entlang der Drehachse D eine Relativbewegung zwischen den Verstellteilen 10A, 11B bewirkt.
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Im Allgemeinen können die Verstellbahnen B1-B5 von zumindest zwei Verstellteilen 10A-10D, 11A, 11B (insbesondere in Form von Verzahnungen) gleichgerichtete, aber unterschiedliche Steigungen aufweisen. Die Antriebskonturen 15A-15J von zumindest zwei Verstellteilen 10A-10D, 11A, 11B (insbesondere in Form von Verzahnungen) können unterschiedliche Durchmesser haben. Dadurch kann die Spindelmutter 13A-13D in beide Richtungen direkt als Verstellanschlag genutzt werden.
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Die Antriebskonturen 15H, 15J für das innere Verstellteil und die entsprechenden Verstellbahnen B5 sind geradlinig und parallel zur Drehachse erstreckt. Eine Kopplung der äußeren Verstellteile 10C, 10D erfolgt über die Basis 20, das Prallelement 21 und die Versteifungsstrebe 17.
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Bei der Verstelleinrichtung 1' ist eine Anfederung des inneren Verstellteils 11B vorgesehen, vorliegend durch eine Rückstellfeder 18, die einerseits am inneren Verstellhebel 11B und andererseits an der Basis 20 befestigt ist.
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Ein in 11 schematisch dargestellter Fahrzeugsitz 3 eines Fahrzeugs weist ein Sitzteil 30, eine Rückenlehne 31 und mehrere Verstelleinrichtungen auf.
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Der Fahrzeugsitz 3 umfasst eine optionale Höhenverstelleinrichtung 32, mit der das Sitzteil 30 (vorliegend gemeinsam mit der Rückenlehne 31) in einem im Fahrzeug eingebauten Zustand relativ zu einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs (zumindest) in einer Höhenachse verstellbar ist.
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Die Rückenlehne 31 ist über eine optionale Anordnung von Drehbeschlägen 33 verstellbar zu dem Sitzteil 30 angeordnet. Über die Anordnung von Drehbeschlägen 33 kann die Rückenlehne 31 relativ zu dem Sitzteil 30 um eine Schwenkachse verschwenkt werden, um die Neigungsstellung der Rückenlehne 31 zu dem Sitzteil 30 anzupassen oder die Rückenlehne 31 in eine vorverschwenkte, zum Beispiel flache Stellung zu bringen, beispielsweise zur Vergrößerung eines Stauraums im Fahrzeug.
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Der Fahrzeugsitz 3 umfasst ferner eine Längsverstelleinrichtung 34 zur Einstellung des Fahrzeugsitzes 3 in Richtung einer Längsachse. Mittels der Längsverstelleinrichtung 34 ist das Sitzteil 30 gemeinsam mit der Rückenlehne 31 in einem im Fahrzeug eingebauten Zustand relativ zum Fahrzeugboden des Fahrzeugs entlang der Längsachse verstellbar. Die Längsachse verläuft senkrecht zur Höhenachse. Über die Längsverstelleinrichtung 34 ist der (übrige) Fahrzeugsitz 3 mit dem Fahrzeugboden verbindbar und im gezeigten Beispiel verbunden.
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Ein solcher Fahrzeugsitz 3 kann als Vordersitz in einem Fahrzeug ausgebildet sein. Ein solcher Fahrzeugsitz 3 kann aber auch als Rücksitz in zweiter oder dritter Sitzreihe in einem Fahrzeug verwendet werden.
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Ferner umfasst der Fahrzeugsitz eine Kopfstütze 2 gemäß 1-5B, alternativ eine Kopfstütze 2' gemäß 9-10B. Damit ist das Prallelement 21 mittels der Verstelleinrichtung 1 (alternativ mittels der Verstelleinrichtung 1') relativ zur Basis 20 in der Längsrichtung verstellbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1; 1'
- Verstelleinrichtung
- 10A-10D
- äußeres Verstellteil
- 100
- Scherenhebel
- 101, 102
- Zylinderabschnitt
- 103
- Achse
- 11A, 11B
- inneres Verstellteil
- 110
- Scherenhebel
- 111
- Querteil
- 112
- Buchse
- 113
- Buchse
- 12
- Spindel
- 120
- Außengewinde
- 13A-13D
- Spindelmutter (Antriebselement)
- 130
- Innengewinde
- 131A, 131B
- Antriebsteil
- 132A-132C
- Abtriebsteil
- 133
- Rasthaken
- 134
- Rastkante
- 135
- Gegenanschlag
- 136
- Anschlag
- 137A; 137B, 138
- Endanschlag
- 14
- Antriebseinheit
- 15A-15J
- Antriebskontur
- 16
- Dom
- 17
- Versteifungsstrebe
- 18
- Rückstellfeder
- 2; 2'
- Kopfstütze
- 20
- Basis
- 21
- Prallelement
- 22
- Kopfstützenstange
- 3
- Fahrzeugsitz
- 30
- Sitzteil
- 31
- Rückenlehne
- 32
- Höhenverstelleinrichtung
- 33
- Drehbeschlag
- 34
- Längsverstelleinrichtung
- B1-B5
- Verstellbahn
- A
- Aufnahme
- D
- Drehachse
- DG
- Gelenk
- SG
- Drehschubgelenk
- K
- Kreuzungspunkt
- X
- Längsrichtung
