DE10320328B4

DE10320328B4 - Untersetzungsgetriebe für eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes

Info

Publication number: DE10320328B4
Application number: DE10320328A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. Benecker; Burkhard Becker; Van-Toan Ho
Original assignee: C Rob Hammerstein GmbH
Current assignee: Johnson Controls Metals and Mechanisms GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2023-05-07
Also published as: US7322257B2; DE10320328A1; FR2854596A1; US20040221670A1

Abstract

Untersetzungsgetriebe für eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, das eine Eingangswelle (28), eine Ausgangswelle (34), ein Ritzel (36), mindestens ein erstes Zahnrad (48), ein zweites Zahnrad (46) und ein elastisches Mittel (72) aufweist, wobei das Ritzel (36) mit der Ausgangswelle (34) verbunden ist und sich das mindestens eine erste Zahnrad (48) und das zweite Zahnrad (46) im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebenrad (60) vorgesehen ist, das im Eingriff mit dem ersten Zahnrad (48) ist und das sich nicht im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befindet, dass ein Pressrad (64) vorgesehen ist, das sich nicht im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befindet und das im Eingriff sowohl mit dem Nebenrad (60) als auch mit dem zweiten Zahnrad (46) ist, dass das Pressrad (64) längsverschieblich gelagert ist und dass das elastische Mittel (72) dem Pressrad (64) zugeordnet ist und das Pressrad...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Untersetzungsgetriebe für eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es aus DE 199 56 901 A1 vorbekannt ist.

Weitere Untersetzungsgetriebe sind aus DE 298 14 449 U1 , DE 33 35 486 A 1 und EP 116 965 A2 bekannt.

Untersetzungsgetriebe werden insbesondere für motorisch verstellte Kraftfahrzeugsitze eingesetzt, beispielsweise für die Höhenverstellung des Sitzes, die Neigungsverstellung der Rückenlehne, die Längsverstellung oder die Neigungsverstellung der Sitzvorderkante. Derartige Verstellvorrichtungen benötigen einen relativ langsam drehenden Antrieb, Elektromotoren drehen jedoch relativ schnell. Demzufolge muss das Untersetzungsgetriebe eine ausreichend hohe Untersetzung aufweisen. Das Untersetzungsgetriebe der eingangs genannten Art ist grundsätzlich auch für manuell angetriebene Verstellvorrichtungen geeignet.

Das Ritzel an der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes ist üblicherweise im Eingriff mit einem Verzahnungsbereich, beispielsweise einem Zahnbogen oder einer Zahnstange. Damit die Verstellvorrichtung spielfrei ist, muss sichergestellt sein, dass das Ritzel bei ruhendem Antrieb eine feste Position hat, also kein Spiel in der einen oder anderen Drehrichtung aufweist. Verstellvorrichtungen von Kraftfahrzeugsitzen werden auch im Kraftrückflussweg belastet. Es muss sichergestellt sein, dass nicht nur im unbelasteten Zustand, sondern auch im belasteten Zustand das Ritzel spielfrei ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Verstellvorrichtung selbst auch definiert arretiert ist und in der eingestellten Verstellposition spielfrei eingehalten wer den kann.

Typischerweise werden Untersetzungsgetriebe in einer Drehrichtung im Kraftrückflusswege stärker belastet als in der anderen Drehrichtung. So wird beispielsweise eine Sitzhöhenverstellung durch das Gewicht eines Passagiers im Kraftrückflussweg in der Richtung belastet, die einem Tieferstellen des Sitzes entspricht, normalerweise aber nicht in der Gegenrichtung. Die unfallbedingten Belastungen wirken dagegen häufig in der Gegenrichtung, sie wirken zumeist auch nur in einer Drehrichtung.

Bekannte Untersetzungsgetriebe haben üblicherweise ein merkliches Spiel am Ritzel. Dieses Spiel ist für den Einsatz in Verstellvorrichtungen von Kraftfahrzeugsitzen häufig zu groß und kann nicht toleriert werden. Bei Neigungsverstellvorrichtungen für die Rückenlehne eines Kraftfahrzeugsitzes stellt die Rückenlehne einen relativ langen Hebelarm dar, der um die Achse der Verstellvorrichtung schwenkbar ist. Auch am oberen Bereich der Rückenlehne darf sich kein spürbares Spiel, also eine wackelnde Rückenlehne, feststellen lassen.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, das Untersetzungsgetriebe der eingangs genannten Art so abzuändern und weiterzubilden, dass eine Spielfreiheit des Ritzel innerhalb der normalen Belastungen und vorzugsweise auch eine zuverlässigere Arretierung bei unfallbedingten Belastungen in einer anderen Weise erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Untersetzungsgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Dieses Anpressen erfolgt bei normalen Belastungen des Kraftfahrzeugsitzes. Unter einer normalen Belastung werden dabei Drehmomente verstanden, wie sie im üblichen Betrieb des Kraftfahrzeuges auftreten und auf das Ritzel einwirken. Unfallbedingte Drehmomente können deutlich höher liegen. Bei unfallbedingten Situationen ist ein Spielausgleich nicht mehr im Vordergrund, es ist dann notwendig, dass das Ritzel so ausreichend fest im Eingriff ist, dass auch bei unfallbedingten Belastungen ein Eingriff des Ritzels in das Zahnteil, mit dem das Ritzel zusammenwirkt, aufrechterhalten bleibt, so dass die Verstellvorrichtung auch bei unfallbedingten Belastungen nicht freikommt.

Die Erfindung sieht zwei zusätzliche Zahnräder vor, nämlich ein Nebenrad und ein Pressrad. Das Nebenrad ist vorzugsweise baugleich mit dem zweiten Zahnrad. Das Pressrad befindet sich im Eingriff mit dem Nebenrad und dem zweiten Zahnrad. Es wird durch das elastische Mittel so in Eingriff mit Nebenrad und zweitem Zahnrad gedrückt, dass letztere so an Zahnflanken des ersten Zahnrades anliegen, dass das erste Zahnrad spielfrei ist. Ist nun, wie in einer vorzugsweisen Weiterbildung vorgesehen, das erste Zahnrad direkt mit dem Ritzel verbunden, so ist auch das Ritzel spielfrei.

Die Kraft des elastischen Mittels ist so bemessen, dass in den normalen Betriebszuständen das Pressrad sowohl am zweiten Zahnrad als auch am Nebenrad anliegt und diese Zahnränder in spielfreiem Eingriff mit dem ersten Zahnrad drückt. Bei unfallbedingter Belastung des Untersetzungsgetriebes kommt es auf die Spielfreiheit nicht mehr an. Das Untersetzungsgetriebe bietet bei unfallbedingter Belastung eine zusätzliche Sicherung. Das Pressrad sperrt dann zusätzlich das zweite Zahnrad. Dadurch ist dieses insgesamt an zwei Zähnen gesperrt bzw. gehalten, so dass es zu einer verbesserten Sperrung im Vergleich zu einem Untersetzungsgetriebe ohne Pressrad kommt. Das elastische Mittel ist vorzugsweise als eine Feder und insbesondere als eine Blattfeder ausgebildet.

Das Pressrad belastet sowohl dass zweite Zahnrad als auch das Nebenrad mit einem Drehmoment. Das zweite Zahnrad wird dabei in eine andere Drehrichtung vorbelastet als das Nebenrad. Dadurch liegen die Zähne des zweiten Zahnrades an Flanken des ersten Zahnrades an, die in einer ersten Drehrichtung frei sind, während die im Eingriff befindlichen Zähne des Nebenrades an in andere Drehrichtung freien Zähnen anliegen. Auf diese Weise wird das erste Zahnrad festgehalten. Vorzugsweise steht mindestens ein im Eingriff mit dem ersten Zahnrad befindliche Zahn des Nebenrades bzw. des zweiten Zahnrades so steil zu einer Flanken des ersten Zahnrades, dass eine möglichst gute Blockierung im Kraftrückflussweg in beiden Drehrichtung erreichen wird.

Vorzugsweise ist das Pressrad kleiner als das erste Zahnrad, aber größer als Nebenrad und zweites Zahnrad. Das Pressrad hat eine gestellfeste Achse, insoweit liegt ein Unterschied zu allen anderen Zahnrädern vor, die eine gestellfeste Achse haben. Das Pressrad kann sich in eine Richtung bewegen, die im wesentlichen so gerichtet ist, dass das Pressrad sich auf die Achse des ersten Zahnrades zu und von dieser weg bewegen kann. Vorzugsweise ist das Pressrad in einer Längsführung längsverschieblich gelagert, die Richtung der Längsführung verläuft im wesentlichen auf einer Linie, die die Achse des Pressrades und die Achse des ersten Zahnrades verbindet.

Bei einer Unfallbedingten Belastung wird das Pressrad -je nach Drehrichtung der unfallbedingten Belastung im Kraftrückflusswege- entweder zum ersten Zahnrad hingezogen oder von diesem weg gedrückt. Wird es zum Zahnrad hingezogen, so wird ein verbesserter Eingriff erreicht, insgesamt also auch eine bessere Sperrung im Kraftrückflusswege. Dies wird beim praktischen Einsatz des Untersetzungsgetriebes genutzt. Das Untersetzungsgetriebe wird so angeordnet, dass eine unfallbedingte Belastung dazu führt, dass das Pressrad in den Spalt zwischen zweitem Zahnrad und Nebenrad hineingezogen wird. Das Untersetzungsgetriebe sei beispielsweise einer Höhenverstellung zugeordnet. Bei Frontalcrash wird der Sitz unfallbedingt angehoben, die Sitzfläche also in Gegenrichtung zum Normalzustand, bei dem das Gewicht des Passagiers die Sitzfläche nach unten drückt, belastet. Das Untersetzungsgetriebe, wird nun so eingebaut, dass beim hochziehen des Sitzes das Ritzel sich so dreht, dass das Pressrad zum ersten Zahnrad hingezogen wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Eingangswelle mit einer Schnecke verbunden ist, und dass ein Schneckenrad vorgesehen ist, mit dem die Schneck im Eingriff ist. Das Untersetzungsgetriebe hat dann zweit unterschiedliche Stufen, nämlich zunächst eine Stufe mit Schnecke und Schneckenrad und anschließend mindestens zwei miteinander im Eingriff befindliche Zahnräder, vorzugsweise drei Zahnräder. Auf diese Weise wird eine hohe Untersetzung erreicht, die zudem nach mit einfachen Mitteln dem jeweiligem Einsatzzweck angepasst werden kann. Durch Wahl unterschiedlicher Zahnräder kann die Untersetzung dem jeweiligen Erfordernis beispielsweise motorischer Antrieb langsam oder schnell oder Handantrieb, angepasst werden.

Schließlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das Pressrad an einem Arm anzuordnen, der schwenkbar an einem Gestell des Untersetzungsgetriebes angelenkt ist, und durch das elastische Mittel auf das erste Zahnrad hin belastet wird. Diese ermöglicht eine einfache Ausbildung der längsverschieblichen Lagerung des Pressrades.

Weiter Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels der Erfindung, dass unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Folgenden näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen:
1: Eine perspektivische Darstellung in Form eines Montagebildes eines Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung und
2: Eine prinzipielle Darstellung eines ersten Zahnrades, eines zweiten Zahnrades, eines Pressrades und eines Nebenrades mit zusätzlichen Sicherungseinrichtungen.
Das Untersetzungsgetriebe hat ein Gehäuse, welches im wesentlichen zwei Gehäuseteile aufweist, nämlich eine Schale 20 und eine Platte 22. An die Schale 20 wird ein Elektromotor 24 angeflanscht. Er treibt über eine flexible Welle 26 eine Eingangswelle 28, die mit einer Schnecke 30 verbunden und in einem Kugellager gelagert ist. Die Schnecke 30 kämmt mit einem Schneckenrad 32, das sich um die Achse einer Ausgangswelle 34 mit Ritzel 36 dreht und an einem Ritzelschafft 38 drehbar gelagert ist. Das Schneckenrad 32 hat eine Formausnehmung, in die passgenau ein Einsatz 40 eingefügt werden kann, er ist mit einem primären Zahnrad 42 verbunden. Alternativ kann das Schneckenrad 32 auch fest mit dem primären Zahnrad 42 verbunden sein. Die in 1 dargestellte Lösung ermöglicht den Austausch des dargestellten primären Zahnrades in ein anderes primäres Zahnrad mit mehr oder weniger Zähnen. Zudem ist eine Herstellung von Schneckenrad 32 und primärem Zahnrad 42 aus unterschiedlichen Materialien möglich. Es ist der Einsatz 40 mit dem primären Zahnrad 42, der eine Lagerbohrung für den Ritzelschafft 38 aufweist und dadurch auch das Schneckenrad 32 lagert.
Das primäre Zahnrad 42 kämmt mit einem sekundären Zahnrad 44, das fest verbunden ist mit einem tertiären Zahnrad 46 mit deutlich kleinerer Zahnzahl. Dieses wiederum kämmt mit einem quartärem Zahnrad, das wiederum um die Achse der Ausgangswelle 34 umläuft und das mit dem Ritzel 36 lösbar verbunden ist. Hierzu hat es einem Formausnehmung, die mit einem Mitnehmerbereich 50, der sich unmittelbar an das Ritzel 36 anschließt, durch einstecken verbindbar ist. Die Formausnehmung springt axial vor und bildet eine Lagerfläche 52. Auf sie wird ein geschlitzter Lagerring 54 aufgesteckt, der seinerseits in einer Lagerbohrung 56 der Platte 22 des Gehäuses aufgenommen ist. Im zusammengebauten Zustand ragt das Ritzel 36 aus dieser Lagerbohrung 56 hervor.
Vorteilhaft sitzen also mehrere Stufen auf dem Ritzelschafft 38 und sind durch ihn gelagert, dies gilt für das Schneckenrad 32, das primäre Zahnrad 42 und das quartäre Zahnrad 48. Die Lagerung der Einheit aus sekundären Zahnrad 44 und tertiärem Zahnrad 46 erfolgt durch einen ersten Stift 58, der mit einem Ende in der Platte 22 mit seinem anderen Ende in der Schale 20 gehalten ist.
Die bisher beschriebenen Räder befinden sich alle im Weg zwischen Eingangswelle 28 und Ausgangswelle 34. Das Getriebe lässt sich ohne Änderung des Gehäuses in unterschiedlichen Untersetzungen fertigen, indem beispielsweise das quartäre Zahnrad 48 größer oder kleiner gewählt wird und das tertiäre Zahnrad 46 entsprechend ausgebildet wird. Andere Änderungen sind möglich. Auf alternative Ausführungen des primären Zahnrades 42 wurde bereits oben hingewiesen.
In der bisherigen Beschreibung wurden die der erste Stufe aus Schnecke 30 und Schneckenrad 32 folgenden Zahnräder 42 bis 48 mit lateinischen Zahlen und entsprechend ihrer Reihenfolge im Weg zwischen Eingangswelle 28 und Ausgangswelle 34 gezeichnet. Zum besseren Verständnis der nachfolgenden Darstellung wird das quartäre Zahnrad 48 im folgenden auch als erstes Zahnrad 48 bezeichnet, das tertiäre Zahnrad 46 wird als zweites Zahnrad bezeichnet.
Es ist ein Nebenrad 60 vorgesehen, das baugleich ist mit dem zweiten Zahnrad 46. Es ist analog zum zweiten Zahnrad 46 um einem zweiten Stift 62 drehgelagert, die stifte 58, 62 sind baugleich. Das Nebenrad 60 ist gegenüber dem zweiten Zahnrad 46 winkelversetzt angeordnet, der Winkel dessen Spitze auf der Achse der Ausgangswelle 34 liegt, liegt im Bereich zwischen 5 und 90 Grad, vorzugsweise liegt er im Bereich zwischen 20 und 40 Grad.
Schließlich ist noch ein Pressrad 64 vorgesehen. Es ist sowohl mit dem zweiten Zahnrad 46 als auch mit dem Nebenrad 60 im Zahneingriff. Im Gegensatz zu allen anderen bisher beschriebenen Rädern hat es keine stellfeste Lagerung seiner Achse, vielmehr ist es beweglich gehalten. Hierzu ist ein Arm 68 vorgesehen, der um einem dritten Stift 70 schwenkbar im Gehäuse 20, 22 gelagert ist. Der Arm 68 ist ein aus Blech gebogenes Teil, das von oben gesehen U-Profil hat. Es hat zwei Bohrungen für die Aufnahme des dritten Stiftes 70. Im Abstand von diesen Bohrungen sind einseitig offene Langlöcher ausgeführt, die die Achse 66 des Pressrades 64 umgreifen und dieses dadurch halten.
Es ist eine Blattfeder 72 im Gehäuse in einem Schlitz (nicht dargestellt) an einem Ende befestigt, die mit ihrem freien, federnden anderen Ende am Arm 68 anliegt, und diesen und damit auch das Pressrad 64 zum ersten Zahnrad 48 elastisch vorbelastet. Dadurch kommt der bereits beschriebene Druck auf das zweite Zahnrad 46 und auf das Nebenrad 60 zustande, so dass diese beiden Räder gegen das erste Zahnrad 46 gepresst werden. Wobei auch ein Drehmoment auf diese beiden Räder 46, 60 ausgeübt wird, wie oben beschrieben.
2 zeigt eine Sicherheitseinrichtung 74. Sie befindet sich außerhalb des Pressrades 64 und hat eine Verzahnung, die im wesentlichen der Verzahnung des Pressrades 64 entspricht. In normalen Betriebszuständen des Fahrzeugs hat die Sicherheitseinrichtung keine Funktion. Sie kommt erst dann in Funktion, wenn durch unfallbedingtes Drehmoment im Kraftrückflusswege das Pressrad 64 vom ersten Zahnrad 48 weggedrückt wird, also eine größere Entfernung von diesem Einnehmpunkt. Dann kommen die Zähne des Pressrades 64 in Eingriff mit der Verzahnung 74 der Sicherheitseinrichtung und wird ein weiteres Herausdrücken des Pressrades 64 blockieren. Dies erfolgt in einem Zustand, indem das Pressrad 64 noch im Zahneingriff mit den Zähnen 46, 60 ist und diese noch im Eingriff mit dem ersten Zahnrad 48 sind, so dass ein Blockieren erreicht wird. Dieses Blockieren tritt bei normalen Zuständen nicht auf, weil dann die Kraft der Feder 72 nicht überwunden wird, also das Pressrad 64 sich nicht soweit vom ersten Zahnrad 48 entfernen kann, dass es in Eingriff mit der Sicherheitseinrichtung 74 kommen kann.

Claims

Untersetzungsgetriebe für eine Verstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, das eine Eingangswelle (28), eine Ausgangswelle (34), ein Ritzel (36), mindestens ein erstes Zahnrad (48), ein zweites Zahnrad (46) und ein elastisches Mittel (72) aufweist, wobei das Ritzel (36) mit der Ausgangswelle (34) verbunden ist und sich das mindestens eine erste Zahnrad (48) und das zweite Zahnrad (46) im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befinden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nebenrad (60) vorgesehen ist, das im Eingriff mit dem ersten Zahnrad (48) ist und das sich nicht im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befindet, dass ein Pressrad (64) vorgesehen ist, das sich nicht im Weg zwischen Eingangswelle (28) und Ausgangswelle (34) befindet und das im Eingriff sowohl mit dem Nebenrad (60) als auch mit dem zweiten Zahnrad (46) ist, dass das Pressrad (64) längsverschieblich gelagert ist und dass das elastische Mittel (72) dem Pressrad (64) zugeordnet ist und das Pressrad (64) elastisch so vorbelastet, dass das Pressrad (64) in Eingriff mit dem Nebenrad (60) und mit dem zweiten Zahnrad (46) elastisch vorbelastet ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pressrad (64) eine Achse (66) aufweist, dass ein Arm (68) vorgesehen ist, der einerseits die Achse (66) des Pressrades (64) aufnimmt und der andererseits schwenkbar an einem Gehäuse des Unterset zungsgetriebes angelenkt ist, und dass das elastische Mittel (72) an dem Arm (68) angreift.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zweite Zahnrad (46) und das Nebenrad (60) symmetrisch zu einer Spiegelebene befinden, die durch die Achsen des ersten Zahnrades (48) und des Pressrades (64) definiert ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (46) und das Nebenrad (60) im Wesentlichen baugleich sind.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (46) und das Nebenrad (60) die gleiche Zähnezahl und den gleichen Durchmesser aufweisen.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (72) so ausgelegt ist, dass bei einem in Rückwärtsrichtung auf die Ausgangswelle (34) wirkendem Drehmoment kein Spiel am Ritzel (36) auftritt.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (28) mit einer Schnecke (30) verbunden ist und dass ein Schneckenrad (32) vorgesehen ist, mit dem die Schnecke (30) in Eingriff ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (32) mit einem primären Zahnrad (42) verbunden ist, dass ein sekundäres Zahnrad (44) vorgesehen ist, welches mit dem primären Zahnrad (42) in Zahneingriff ist und dass die Zahnzahl des primären Zahnrades (42) größer als die Zahnzahl des sekundären Zahnrades (44) ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsführung sich im Wesentlichen in einer Richtung erstreckt, die parallel verläuft zu einer Verbindungslinie der Drehachse (66) des Pressrades (64) und der Drehachse des ersten Zahnrades (48).
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (48) direkt mit dem Ritzel (36) verbunden ist.