DE10315576A1

DE10315576A1 - Antriebsvorrichtung für eine Sitzverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes

Info

Publication number: DE10315576A1
Application number: DE2003115576
Authority: DE
Inventors: Robert Landskron; Stefan Lingnau; Michael Lingner; Arif Kaaradag; Wilfred Dr. Beneker
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Johnson Controls Metals and Mechanisms GmbH and Co KG
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2003-04-05
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2023-04-06
Also published as: DE10315576B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Sitzverstelleinheit eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einem Elektromotor, einem Verstellgetriebe und einer zwischen Elektromotor und Verstellgetriebe angeordneten, biegsamen Welle. Auf der biegsamen Welle ist eine Schwungmasse vorgesehen, die drehfest mit der biegsamen Welle verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Sitzverstelleinheit eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einem Elektromotor, einem Verstellgetriebe und einer zwischen Elektromotor und Verstellgetriebe angeordneten, biegsamen Welle.
Sitzverstelleinrichtungen für Kraftfahrzeugsitze gibt es mit manuellem und motorischem Antrieb. Die Erfindung bezieht sich auf Sitzverstelleinrichtungen mit motorischen Antrieb, insbesondere Elektromotor. Zu den Sitzverstelleinrichtungen der hier in Rede stehenden Art gehören Längsverstelleinrichtungen, Einstellvorrichtungen für die Sitztiefe, Einstellvorrichtungen für die Höhe einer Sitzvorderkante, Höhenverstelleinrichtungen der Sitzfläche, Neigungsverstelleinrichtungen einer Rückenlehne, Einstellvorrichtungen für die Höhe einer Kopfstütze usw. Als Verstellgetriebe kommen beispielsweise in Betracht Spindelgetriebe, Planetengetriebe, Taumelgetriebe, Ritzel-Zahnstangengetriebe usw.

Sitzverstelleinrichtungen für Kraftfahrzeugsitze werden relativ langsam verstellt und erfordern in einigen Fällen ein hohes Drehmoment. Die für den Antrieb verwendeten Elektromotoren drehen relativ schnell, typischerweise mit etwa 3000 Drehungen pro Minute. Das Verstellgetriebe ist so ausgelegt, dass mit möglichst gutem Wirkungsgrad eine starke Untersetzung erfolgt, um die benötigte langsame Verstellbewegung und das erforderliche Drehmoment zu erreichen.

Über eine biegsame Welle lässt sich günstig eine Antriebsverbindung zwischen einem Elektromotor und einem Verstellgetriebe der hier in Rede stehenden Art erreichen. Die biegsame Welle muss auf Grund der hohen Umdrehungszahlen lediglich ein geringes Drehmoment übertragen, sie kann also relativ dünn im Querschnitt ausgeführt sein, sie kann beispielsweise aus Kunststoff gefertigt werden. Sie bringt wirksame Vorteile bei Konstruktion und Montage einer Antriebsvorrichtung.

Biegsame Wellen von Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeugsitze werden zumeist mit mehr als 1000 Umdrehungen pro Minute betrieben. Es kommt immer wieder vor, dass sie in Eigenschwingung geraten, insbesondere bei gewissen Betriebzuständen. Geringe Montageunterschiede von einer Antriebsvorrichtung zu einer anderen können zu unterschiedlichen Laufgeräuschen der jeweiligen biegsamen Welle führen. Die Schwinggeräusche der biegsamen Wellen treten zwar nur während des Betriebs des Elektromotors, also nur während der Verstellung auf, eine derartige Verstellung erfolgt auch in der Regel nicht sehr häufig, dennoch sind die Betriebsgeräusche störend. Sie liegen häufig im Bereich hoher Frequenzen, die biegsame Welle neigt zum Surren, Summen und Zirpsen.

Man hat bereits versucht, ungewollte Schwingungen biegsamer Wellen zu dämpfen, beispielsweise durch Beflockung dieser Wellen, durch Umhüllung mit einem Schlauch usw. Eine wirksame Abhilfe der störenden Tonfrequenzen aufgrund von Schwingungen konnte aber nicht immer erreicht werden.

Im Stand der Technik wird beispielhaft verwiesen auf US 5,259,257 A , US 5,823,499 und US 5,273,242 A . Eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art ist bekannt aus EP 0 979 750 A . Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Antriebsvorrichtung der Eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass störende Schwinggeräusche biegsamer Wellen wirksamer bekämpft werden.

Ausgehend von der Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass auf der biegsamen Welle eine Schwungmasse vorgesehen ist, die drehfest mit der biegsamen Welle verbunden ist. Eine Schwungmasse wird auch bezeichnet als Drehkörper oder rotierender Körper.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch Belasten der biegsamen Welle mit einer Schwungmasse die Schwingungsneigung deutlich und spürbar bekämpft werden kann. Die Schwungmasse hat bevorzugt Ringform. Sie hat bei den hohen Drehzahlen, mit denen biegsame Wellen betrieben werden, schon bei kleiner Gesamtmasse einen hohen Drehimpuls. Parasitäre Schwingungen werden wirkungsvoll bedämpft. Die Schwungmasse behindert das Entstehen von Eigenschwingungen. Auch bei unterschiedlich örtlichen Zuordnungen von Elektromotor und Steilgetriebe, wie sie im Rahmen der Montagetoleranzen vorkommen, aber auch bei unterschiedlichen Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten hat sich die Schwungmasse bewährt und tilgt unerwünschte Schwingungen innerhalb der biegsamen Welle. Dabei werden insgesamt die Vorzüge einer biegsamen Wellen praktisch unangetastet gelassen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Schwungmasse möglichst in Nähe des Verstellgetriebes angeordnet. Eine Anordnung an dieser Stelle hat besonders günstige Eigenschaften bei der Unterdrückung der Schwingungsneigung gezeigt. Zwar kann die Schwungmasse auch an anderen Stellen entlang der biegsamen Welle angeordnet werden, in Nähe des Verstellgetriebes, also in Nähe des Abtriebsbereichs der biegsamen Welle, ist die Schwingungsdämpfung besonders günstig. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zwischen Schwungmasse und Verstellgetriebe noch ein kurzes Stück biegsamer Welle verbleibt, dieses Stück kann recht kurz, beispielsweise 5 bis 30 mm sein, vorzugsweise ist es kürzer als die axiale Länge der Schwungmasse.

In bevorzugter Ausbildung ist die Schwungmasse rotationssymmetrisch. Sie ist beispielsweise radförmig, hat also einen ausgeprägten Ringbereich. Sie hat vorzugsweise bei geringer Gesamtmasse ein möglichst hohes Trägheitsmoment. Dies wird erreicht, indem möglichst viel der Masse in Entfernung von der Welle angeordnet wird.

In vorzugsweise Weiterbildung ist der Schwungmasse ein eigenes Lagerteil zugeordnet, dass eine separate Lagerung der Schwungmasse gegenüber einem ortsfesten Lagerteil bewirkt. Ortsfest bezieht sich in diesem Fall auf die biegsame Welle, beispielsweise den Elektromotor. Durch das zusätzliche Lagerteil werden möglicherweise noch verbliebene Schwingungen zusätzlich weiter bedämpft, es ist möglich, störende Frequenzen zu reduzieren.

Zudem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schwungmasse mit einem Außendurchmesser von 8 bis 20 mm, vorzugsweise einem Außendurchmesser von 15 mm auszubilden. Eine derart große Schwungmasse lässt sich bequem bei heute schon exsistierenden Betriebsvorrichtungen einbauen, es muss also nicht speziell umkonstruiert werden, um die Schwungmasse in bestehende Antriebsvorrichtungen integrieren zu können. Der Platzbedarf der Schwungmasse ist relativ gering.

Die axiale Länge der Schwungmasse beträgt vorzugsweise 4 bis 20 mm, ein Bereich von 6 bis 10 mm hat sich als günstig erwiesen. Eine gewisse axiale Länge ist günstig, um die Schwingungen wirksam zu dämpfen. Zwar haben sich auch kurze, nahezu scheibenförmige Schwungmassen als wirksam erwiesen, eine größere axiale Länge ist aber vorzuziehen.

Die Erfindung eignet sich vorzugsweise für Sitzverstelleinrichtungen, die auf zwei Sitzseiten vorgesehen sind, wie beispielsweise Längsverstelleinrichtungen. Bei derartigen Verstelleinrichtungen kann ein Elektromotor eingesetzt werden, der eine Welle hat, die an seinen beiden axialen Enden zugänglich ist. Jedes axiale Ende ist über eine biegsame Welle mit der Verstelleinrichtung einer Sitzseite verbunden, beispielsweise mit einem Verstellgetriebe für eine Längsverstellung eines Schienenpaars.

Als Material für die Schwungmasse kommt in Frage Kunststoff, Metall, ein Gummi etc.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie aus der nun folgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:
1 eine Stirnansicht eines Schienenpaars mit einem Verstellgetriebe in Form eines Spindelgetriebes, mit einer biegsamen Welle, einem Elektromotor und einer Schwungmasse,
2 eine Darstellung wie 1, jedoch mit zusätzlicher Lagerung der Schwungmasse,
3 eine Draufsicht auf eine Längsverstellvorrichtung mit zwei Schienenpaaren und einer kompletten Antriebseinheit,
4 einen Axialschnitt durch eine Ausführungsform einer Schwungmasse,
5 ein Axialschnitt durch eine andere Ausführung einer Schwungmasse,
6 eine Darstellung ähnlich 1, teilweise als Schnittbild ausgeführt, einer weiteren Ausführungsform und
7 eine perspektivische Darstellung eines Ausgleichskörpers mit einer Schwungmasse und Anschlussstücken.
1 zeigt ein Schienenpaar einer Längsverstelleinrichtung, die im Allgemeinen zwei derartige Schienenpaare aufweist, siehe 3. Das Schienenpaar hat eine Sitzschiene 20, die mit einem hier nicht dargestellten, an sich bekanntem Sitz verbunden ist, und eine Bodenschienen 22, die für die Befestigung an einer Bodengruppe eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Hier nicht näher dargestellte Gleitmittel sind zwischen den Schienen 20, 22 angeordnet. Die beiden Schienen 20, 22 können gegeneinander quer zur Papierebene bewegt werden. Diese Bewegung erfolgt mittels eines Verstellgetriebes 24, das eine Spindel 26 hat. Sie wird umgriffen von einer hier nicht näher dargestellten Spindelmutter, die wiederum ein Eingriff ist mit einer Antriebsschnecke 28. Die Anordnung ist eigentlich bekannt und muss nicht näher erläutert werden, beispielsweise wird verwiesen auf EP 0 979 750 A .
Mit der Antriebsschnecke 28 ist eine biegsame Welle 30 drehverbunden. Beispielsweise ist ein unrundes Ende der biegsamen Welle 30 in eine entsprechende Ausnehmung der Antriebsschnecke 28 eingesteckt.
Am anderen Ende ist die biegsame Welle mit einem Elektromotor 32 drehverbunden. Im Ausführungsbeispiel ist sie unmittelbar mit der Ausgangwelle des Elektromotors drehverbunden, es ist aber auch möglich, zwischen Elektromotor 32 und biegsamer Welle 30 ein Untersetzungsgetriebe anzuordnen.
In unmittelbarer Nähe des abtriebsseitigen Endes der biegsamen Welle 30 ist eine Schwungmasse 34 auf der biegsamen Welle 30 befestigt. Sie dreht sich im Betrieb mit dieser. Wie 1 zeigt, ist die Schwungmasse in unmittelbarer Nähe der Antriebschnecke angeordnet, es bleibt aber ein kurzes Stück Welle zwischen Sitzschiene 20 und Schwungmasse 34 frei. Die axiale Länge dieses freibleibenden Teilstücks der biegsamen Welle 30 ist kürzer als die gesamte axiale Länge der Schwungmasse 34.
Wie 1 zeigt, ist die Schwungmasse relativ kompakt. Ihr Durchmesser liegt bei 15 mm, die Gesamtbreite liegt bei etwa 8 mm. In der gezeigten Ausführung hat sie einen kurzen, axialen Fortsatz 36, der zum Elektromotor 32 gerichtet ist und einen deutlich geringeren Außendurchmesser aufweist.
Zwischen Schwungmasse 34 und Elektromotor 32 ist die biegsame Welle von einem Schlauch 38 umhüllt, der stationär ist. Die Endbereiche dieses Schlauchs 38 haben einen Abstand sowohl von der Schwungmasse 34 als auch vom Elektromotor 32, so dass jeweils noch ein kurzes Stück der freien biegsamen Welle 32 sichtbar ist. Die biegsame Welle ist mit einer Beflockung 39 versehen.
2 zeigt eine zusätzliche Lagerung der Schwungmasse 34. Diese erfolgt an dem Fortsatz 36. Auf den Fortsatz 36 ist ein Lager 40 aufgesteckt, das außen von einem Lagerteil 42 getragen wird, das mit der Sitzschiene 20 verbunden ist. Es übergreift die Schwungmasse 34. Es ist auch möglich, das Lager 40 an der der Sitzschiene 20 zugewandten Seite der Schwungmasse 34 anzuordnen, dann empfiehlt es sich, den freien Abstand zwischen Schwungmasse 34 und Sitzschiene 20 zu erhöhen, insbesondere deutlich zu erhöhen. Das Lagerteil ist mehrfach abgewinkelt, dadurch wird eine Schwingungsdämpfung auch im Lagerteil erzielt. Es ist möglich, das Lagerteil zweiteilig zu machen und die beiden Teile über ein Gummistück, über einen sogenannten Silentblock, zu verbinden.
Die für die eine Sitzseite beschriebene Ausführung aus den 1 oder 2 eignet ebenso für die andere Sitzseite. An dieser kann die dort vorgesehene Welle kürzer sein. Aber auch bei einer derartigen Ausbildung empfiehlt sich eine Schwungmasse 34, die in gleicher Weise wie in der dargestellten Sitzseite angeordnet ist. Eine entsprechende Ausführung zeigt 3. Der Elektromotor ist nicht mittig zwischen den beiden Schienenpaaren 20, 22 angeordnet, vielmehr etwas nach rechts versetzt. Er hat eine Ausgangswelle, die von beiden Seiten axial zugänglich ist. Eine rechte biegsame Welle 30 ist etwas kürzer als eine linke biegsame Welle 30, auf der rechten biegsamen Welle 30 ist eine kleinere Schwungmasse 34 angeordnet als auf der linken Seite. Ansonsten sind die Verhältnisse wie zuvor dargestellt in 1.
Die 4 und 5 zeigen als Axialschnitte mögliche Ausführungen für die Schwungmasse 34. Den Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass ein möglichst großer Anteil der Masse möglichst weit weg von einer Achse 44 angeordnet wird, um ein möglichst hohes Trägheitsmoment zu erreichen. Die Ausführung nach 4 ist aus Metall, beispielsweise Stahl. Sie hat im wesentlichen die Form eines Rades mit einem Reifen 46. In der Mitte, um die Achse 44 ist eine längere Buchse 48 vorgesehen, sodass eine gewisse Axiallänge gegeben ist. Die Buchse 48 hat ein Durchgangsloch für die Welle 30, die innerhalb der Buchse formschlüssig oder reibschlüssig festgelegt wird.
5 zeigt eine ähnliche Ausbildung wie 4, jedoch nunmehr mit einem Rundschnurring oder Reifen 46 im Bereich der größten radialen Entfernung, die Buchse 48 und die weiteren Teile sind aus Kunststoff. 5 soll zeigen, dass Schwungmassen 34 die Form eines Rades, beispielsweise des Rades eines Spielzeugautos, haben können.
In der Ausführung nach den 6 und 7 wird ein Ausgleichskörper 50 verwendet, der eine Schwungmasse 34 hat. An seinem einen axialen Ende, in 7 das vorn liegende Ende, hat er eine Ausnehmung 52 für das Einstecken eines unrunden Endbereichs einer biegsamen Welle 30. An seinem anderen axialen Endbereich hat er einen entsprechenden Vorsprung 54, der ebenfalls im Querschnitt unrund ist und sich auf der gleichen Achse 44 wie die Ausnehmung 52, befindet. Im Ausführungsbeispiel haben Ausnehmung 52 und Vorsprung 54 einen quadratischen Querschnitt. Der Vorsprung 54 ist axial so lang gewählt, dass er in eine Aufnahme 56 der Antriebsschnecke 28 eingesteckt werden kann und im eingesteckten Zustand, siehe 6, die Schwungmasse 34 einen axialen Abstand von der Antriebschnecke 28 hat. Dieser axiale Abstand kann klein sein, beispielsweise nur wenige mm betragen.
Das Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wie folgt: Die Schwungmasse 34 wird nun nicht mehr über die biegsamem Welle 30 geschoben und auf dieser form- oder reibschlüssig festgelegt, festgeklebt oder irgendwie anderweitig befestigt, vielmehr ist der Ausgleichskörper 50 nunmehr ein separates, montierbares Bauteil, das nur noch mit einer nun kürzeren Welle 30 zusammengesteckt werden muss. Dadurch erleichtert sich die Montage.
Die Erfindung betrifft ausdrücklich auch einen Ausgleichskörper 50, der bestimmt ist für Antriebsvorrichtungen einer Sitzverstelleinheit eines Kraftfahrzeugsitzes und der eine Schwungmasse 34 aufweist und weiterhin auf einer Achse 44 angeordnet an seinem einen Ende eine Ausnehmung 52 und an seinem anderen Ende einen Vorsprung 54 hat.

Claims

Antriebsvorrichtung für eine Sitzverstelleinheit eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einem Elektromotor (32), einem Verstellgetriebe (24) und einer zwischen Elektromotor (32) und Verstellgetriebe (24) angeordneten, biegsamen Welle (30), dadurch gekennzeichnet, dass auf der biegsamen Welle (30) eine Schwungmasse (34) vorgesehen ist, die drehfest mit der biegsamen Welle (30) verbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (34) in Nähe des Verstellgetriebes (24) angeordnet ist, insbesondere dass zwischen Schwungmasse (34) und Verstellgetriebe (24) die axiale Länge der biegsamen Welle (30) kleiner ist, als die axiale Länge der Schwungmasse (34).
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (34) rotationssymmetrisch ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwungmasse (34) ein Lagerteil (42) zugeordnet ist, dass eine separate Lagerung der Schwungmasse (34) in einem relativ zur biegsamen Welle (30) ortsfesten Lagerträger bewirkt.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (34) einen Außendurchmesser von 8 bis 20 mm, vorzugsweise 15 mm hat.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (34) eine axiale Länge von 4 bis 20 mm, insbesondere 6 bis 10 mm aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die biegsame Welle (30) von einem Schlauch (38) umhüllt ist, dass die biegsame Welle (30) innerhalb des Schlauchs (38) drehbar angeordnet ist und dass der Schlauch (38) in Nähe der Drehmasse endet, insbesondere ein kurzes Stück Welle (30) von 3 bis 20 mm Länge sich zwischen Schlauch (38) und Drehmasse befindet.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellgetriebe (24) eine Antriebsschnecke (28) aufweist, die mit der biegsamen Welle (30) drehverbunden ist und dass das Verstellgetriebe (24) weiterhin eine Spindelmutter aufweist, die mit der Antriebsschnecke (28) in Eingriff ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die biegsame Welle (30) in Betrieb mit 2000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere ca. 3000 Umdrehungen pro Minute dreht.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die biegsame Welle (30) direkt mit einer Ausgangswelle des Elektromotors (32) drehverbunden ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichskörper (50) vorgesehen ist, der eine Schwungmasse (34) aufweist und auf einer Achse (44) angeordnet einerseits eine Ausnehmung (52) hat und andererseits einen Vorsprung (54) aufweist.
Ausgleichskörper für eine Antriebsvorrichtung einer Sitzverstelleinheit eines Kraftfahrzeugsitzes, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper eine Schwungmasse (34) aufweist und auf einer Achse (44) angeordnet einerseits eine Ausnehmung (52) und andererseits einen Vorsprung (54) aufweist.