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Die
Erfindung betrifft einen Feststeller entsprechend dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Ein
Feststeller dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 20 24 749 A1 bekannt.
Die erste Blockiereinrichtung wird von einem Absperrschieber im
Kolben des Feststellers gebildet, wobei der Feststeller über einen
Ventilstößel innerhalb
der hohlen Kolbenstange willkürlich
blockiert werden kann. Stellt sich innerhalb des Zylinders des Feststellers
ein Staudruck ein, der aus einer oberhalb der üblichen Haltekräfte liegenden
Belastung resultiert, so wird eine zweite Blockiereinrichtung wirksam,
die aus einem Drossel-Rückschlagventil
innerhalb einer Trennkammer des Zylinders besteht. Die Trennkammer
verkleinert den Hubweg bezogen auf einen vergleichbaren Zylinder
ohne Trennkammer.
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Die
gattungsbildende
DE
693 00 748 T2 beschreibt einen Feststeller zum Arretieren
zweier relativ zueinander beweglicher Elemente, umfassend eine erste
Baugruppe, die an einem ersten Element angeschlossen ist und eine
zweite Baugruppe, die an dem zum ersten relativ beweglichen zweiten
Element angeschlossen ist, wobei mittels einer Betätigungseinrichtung
willkürlich
eine erste Blockiereinrichtung des Feststellers angesteuert werden
kann, wobei der Blockiereinrichtung eine weitere Blockiereinrichtung übergeordnet
ist, die unabhängig
von der ersten Blockiereinrichtung wirksam wird, sobald ein Schwellwert
der Relativgeschwindigkeit der beiden Baugruppen des Feststellers überschritten
wird, wobei die weitere Blockiereinrichtung ein erstes Blockierelement
und einem zweites Blockierelement umfaßt, die eine Kupplung bilden.
Die Kupplung ist als eine Klemmkupplung ausgeführt, bei der Klemmkörper durch
die ihre Massenträgheit
in eine Blockierstellung bewegt werden.
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Ein
sehr ähnliches
Prinzip wird in der
DE
32 45 727 C2 ausgenutzt. Die Kupplung zwischen den zubewegenden
Elemente ist als eine Fliehkraftkupplung ausgeführt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, weitere Lösungen für diese Art eines Feststellers
zu realisieren.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe in einer ersten Ausführungsform
durch den Patentanspruch 1 gelöst.
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Der
Vorteil einer Kupplung liegt darin, daß sie sehr große Kräfte übertragen
kann. Des weiteren ist die Kupplung ein mechanisches Bauteil, so
daß bei einem
Ausfall der ersten Blockiereinrichtung, beispielsweise einer blockierbaren
Gasfeder, ein Systemwechsel der Blockiermechanismen vorgenommen
werden kann, der die Zuverlässigkeit
des Feststellers erhöht.
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Ein
Umstand, den es beim Einsatz einer weiteren Blockiereinrichtung
zu berücksichtigen
gilt, ist darin zu sehen, daß eine
Bewegung der beiden zu bewegenden Elemente, die durch den Feststeller
arretiert werden soll, in eine Relativbewegung der eingesetzten
Blockierelemente umgesetzt wird. Geht man von einer axialen Verstellbewegung
der Baugruppen des Feststellers aus, so erreicht man schon allein
aus der Bewegungsart der Bauteile, die im normalen Verstellbetrieb
und bei einer Spitzenbelastung angesteuert werden können, ein
eindeutiges Unterscheidungsmerkmal und eine Art Leistungsverzweigung,
bei der an einem „Ast" die erste Blockiereinrichtung
und an dem anderen „Ast" die zweite Blockiereinrichtung
angreift.
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Um
eine strikte Trennung der Funktionsbereiche „Normalbetrieb" und „Spitzenbelastung" herzustellen, ist
die Kupplung der Blockiereinrichtung in Öffnungsrichtung federkraftbelastet.
Bei der Betätigung
im Normalbetrieb müssen
die Federkräfte
nicht überwunden
werden, so daß keine
Komforteinbuße zu
vernehmen ist. Dazu ist die Federkraft größer als eine für einen
Normalbetrieb notwendige Verstellkraft des deblockierten Feststellers.
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So
weist der Zylinder der Baugruppe ein Außengewinde auf, in das ein
Blockierelement, das konzentrisch zu der besagten Baugruppe angeordnet,
ist eingreift.
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In
weiterer konstruktiver Ausgestaltung ist wiederum konzentrisch zu
dem einen Blockierelement das andere Blockierelement angeordnet,
wobei das äußere Blockierelement
das Gehäuse
für den Feststeller
bildet. Man erhält
ein kompaktes Gerät, dessen
Mechanik nach außen
abgeschirmt ist.
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Um
möglichst
große
Kupplungsflächen
zu erreichen, sind zwischen dem ersten und dem zweiten Blockierelement
stirnseitige Kupplungsflächen ausgeführt. Des
weiteren können
die Kupplungsflächen
eine Verzahnung aufweisen.
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Geht
von einem Feststeller für
einen Fahrzeugsitz aus, so muß die
Rückenlehne
in beiden Richtungen gehalten werden. Gegenstände oder weitere Personen,
die bei einem Aufprall von hinten auf die Rückenlehne einwirken, müssen genauso
sicher abgehalten werden, wie die Rückschnellbewegung der auf dem
Sitz befindlichen Person, so daß die
Kupplungsflächen
an beiden einander zugewandten Stirnflächen der Blockierelemente ausgeführt sind
und damit in beiden Richtungen gleichermaßen wirksam sein können.
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Bei
einer Ausführungsform
besteht die erste Blockiereinrichtung aus einem Konus, der mit einer entsprechend
geformten Gegenfläche
zusammenwirkt. Dabei ist die Gegenfläche des ersten Blockierelementes
Teil der im Zylinder verdrehbaren Hülse.
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Des
weiteren besteht die erste Baugruppe aus einem Kolben an eine Kolbenstange
besteht, der innerhalb von einem Zylinder als zweite Baugruppe axial
verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange unverdrehbar zum Zylinder
geführt
ist und der Kolben sowie eine innerhalb des Zylinders drehbare Hülse das erste
und das zweite Blockierelement der weiteren Blockiereinrichtung
bilden. Die Hülse
bietet den Vorteil der guten Raumausnutzung, denn die Hülse ist von
der Außenkontur
mit dem Zylinder des Feststellers identisch. Eine Hülse hat
zwei Stirnseiten, die als Kupplungsflächen eingesetzt werden können.
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Aus
Komfortgründen
soll die Verstellbewegung des Feststellers unterstützt werden,
gerade bei rein mechanischen Feststellern ist es vorteilhaft, wenn
der Kolben von einer Feder kraftbeaufschlagt wird, die eine Verstellkraft
für den
Normalbetrieb bereitstellt.
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Bei
einer alternativen Ausführungsform
weist die Blockiereinrichtung ein Blockierelement auf, das für die Deblockierschaltstellung
einen Auslöseweg zurücklegt,
wobei oberhalb einer Belastung der beiden Baugruppen der Auslöseweg überwunden
und eine weitere Blockierschaltstellung eingenommen wird. Sofern
der Anwendungsfall es zuläßt kann
man auf weitere Blockiermittel verzichten, wenn man den Auslöseweg als
Merkmal für
den Unterschied Normalbetrieb-Spitzenbelastung ausnutzen kann. Der Aufbau
des Feststellers vereinfacht sich deutlich.
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So
bilden beispielsweise eine Welle ein Teil eines Spindelgetriebes
und ein Anschluß an
eines der relativ zueinander beweglichen Elemente einen weiteren
Teil des Spindelgetriebes, wobei die Welle eine Kupplungsscheibe
aufweist, auf der eine Kupplungsplatte des ersten Blockierelementes
willkürlich aufsetzbar
ist und die erste Blockierschaltstellung einnehmen kann, wobei am
Ende des Auslösewegs die
Kupplungsscheibe an der Kupplungsfläche des Blockierelementes aufsetzt
und eine weitere Blockierschaltstellung einnimmt.
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Aus
Komfortgründen
ist die Kupplungsscheibe in der ersten Blockierschaltstellung zwischen
der Kupplungsplatte und einem Kupplungsbelag des Gehäuses verspannt.
Es stehen damit zwei Reibflächenpaare
zur Verfügung,
die rechnerisch die Blockierkraft im Vergleich zu einer Kupplung
mit einer Kupplungsplatte und einer einseitig eingesetzten Kupplungsscheibe
verdoppeln. Dieser Effekt läßt sich
aber auch dahingehend ausnutzen, daß man die Vorspannkraft der
Kupplung reduziert und damit die Ausrückkraft verringert.
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Anhand
der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es
zeigt:
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1 Beispielhafte
Einbau- und Verwendungssituation
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2 bis 4 Feststellervarianten
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Die 1 zeigt
einen Fahrzeugsitz mit einer Lehne als ein erstes Element 1 und
einer Sitzfläche als
ein zweites Element 3, wobei die beiden Elemente 1; 3 über eine
Schwenkachse 5 miteinander verbunden und um diese Schwenkachse
relativ zueinander beweglich sind.
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Im
Hinblick auf eine komfortable Lehnenverstellung verfügt der Fahrzeugsitz über einen
Feststeller
7, der sich mittels einer Betätigungseinrichtung
9, von
der nur ein Bowdenzug dargestellt ist, willkürlich blockieren bzw. deblockieren
läßt, um eine
neue Lehnenposition einzustellen und zu arretieren. Als Feststeller
kann beispielsweise ein Aggregat mit einer ersten Blockiereinrichtung
11 (s.
2)
zur Anwendung kommen, wie es aus der
DE 39 02 882 A1 (Hydro-Bloc) bekannt ist.
Man sollte meinen, daß ein
einziger Feststeller ausreicht, doch kann eine Situation nicht ausgeschlossen
werden, bei der der Feststeller für eine Lehnenverstellung geöffnet ist
und zeitgleich ein Unfall passiert, wodurch kurzfristig eine Spitzenlast
auf den Feststeller einwirkt. Ein Sicherheitsgurt kann nur dann
seine volle Wirkung entfalten, wenn der Fahrzeugsitz die Position
gegen den Sicherheitsgurt beibehält.
Eine besondere Bedeutung des Feststellers ist dann gegeben, wenn
ein sogenannter Integralsitz verwendet wird, bei dem der Sicherheitsgurt
direkt am Sitz befestigt ist. Damit der geschilderte Fall nicht
auftreten kann, verfügt
der Feststeller über
eine zweite Blockiereinrichtung
13 in Form einer Fliehkraftkupplung,
die von der Schwenkachse
5 getragen wird. Die zweite Blockiereinrichtung
arbeitet unabhängig
von der Blockiereinrichtung im Aggregat
7. Des weiteren
ist die zweite Blockiereinrichtung der ersten funktional übergeordnet,
kann also auch dann eine Arretierung der Lehne vornehmen, wenn die
erste Blockiereinrichtung im Aggregat geöffnet ist.
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Die 2 zeigt
einen Feststeller 7 mit einer mechanischen ersten Blockiereinrichtung 11,
die aus einem Konus 53 und einer entsprechenden Gegenfläche 55 besteht,
wobei der Konus dem Zylinder 15 als ersten Baugruppe und
die Gegenfläche 55 der zweiten
Baugruppe, umfassend die Kolbenstange 17 mit einem Kolben 19 zuzurechnen
ist, wobei der Kolben über
ein Bewegungsgewinde 57 mit einer Hülse 59 in Verbindung
steht. Die Betätigungseinrichtung 9 durchsetzt
den Zylinder 15 an seinem einen Ende, wobei die Betätigungseinrichtung
durch eine Rückstellfeder 61,
die zwischen der Hülse
und einer Abstützplatte 63 verspannt
ist, stets den Konus an die Gegenfläche andrückt und damit die erste Blockiereinrichtung 11 wirksam
werden läßt. Folglich
ist die erste Blockiereinrichtung in der Regel geschlossen.
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Die
Kolbenstange 17 ist unverdrehbar aber axial beweglich im
Zylinder 15 geführt,
hingegen ist die Hülse 59 endseitig über Lager 65; 67 zum
Kolben und zum Zylinder verdrehbar. Die in Längsrichtung profilierte Kolbenstange
wird in Umfangsrichtung formschlüssig
vom Zylinder gehalten. Bei einer Bewegung der Kolbenstange wird
deren Hubbewegung über
das Bewegungsgewinde 57 in eine Drehbewegung der Hülse 59 umgesetzt,
wodurch die Hülse
mit der Kolbenstange ein Spindelgetriebe bildet. Die Hülse verfügt über einen
Boden 69, der wiederum die Gegenfläche 55 für den Konus 53 aufweist.
Die Druckfeder 35 drückt
auf den Kolben 19 und übt
damit eine Kraft aus, die die Kolbenstange in Ausfahrrichtung belastet.
Die Druckfeder 35 ist über
ein Axiallager 71 vom Kolben getrennt, damit eine Drehbewegung der
Druckfeder nicht auf den Kolben übertragen
wird.
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Die
Hülse ist
durch die Lager 65; 67 einerseits zum Zylinder
drehbar, aber schwimmend gelagert und wird durch beidseitig angreifende
Federn bzw. Federsätze 73 definiert.
Im Rahmen der Federwege kann die Hülse 59 axial zum Zylinder 15 verschoben
werden. Endseitige Stirnflächen 75 der
Hülse sind
mit einer Verzahnung 77 versehen, die in eine Gegenverzahnung 79,
die ortsfest zum Zylinder 15 angeordnet ist, eingreifen
kann, sobald eine bestimmter Verschiebeweg der Hülse zurückgelegt ist.
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Im
Normalfall wird über
die Betätigungseinrichtung 9 der
Konus 53 gegen die Kraft der Rückstellfeder 61 von
der Gegenfläche 55 der
Hülse 59 abgehoben.
Die Kolbenstange 17 kann axial verschoben werden, durch
die die Hülse
in eine Drehbewegung versetzt wird, aber axial in unveränderter
Position bleibt. Sobald der Konus wieder anliegt, übt die Rückstellfeder
eine Reibkraft zwischen dem Konus und der Gegenfläche aus.
Die Hülse
kann sich nicht mehr drehen. Folglich ist das Spindelgetriebe Kolbenstange-Kolben-Bewegungsgewinde-Hülse gesperrt.
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Bei
einer Kraftspitze zwischen dem Zylinder und der Kolbenstange, beispielsweise
bei einer Anwendung des Feststellers wie aus dem Stand der Technik
bekannt, wird die Hülse 59 von
dem Kolben 19 an der Kolbenstange 17 in Richtung
der Gegenverzahnung 79 des Zylinders 15 verschoben.
Dabei spielt die Bewegungsrichtung der Kolbenstange keine Rolle,
da an beiden Stirnseiten der Hülse
eine Verzahnung ausgeführt
ist. Die Kraft der Federn 73, die axial an der Hülse angreifen,
wird überwunden,
so daß die
Verzahnungen beider Teile in Eingriff gehen. Die Hülse 59 stellt
demnach ein erstes und der Zylinder 15 ein zweites Blockierelement
dar, wobei beide Blockierelemente eine Kupplung bilden. Die Kräfte der
endseitig angreifenden Federn sind um ein vielfaches größer als
die Kraft der Rückstellfeder 61.
Folglich spannen die Federn die Kupplung in Öffnungsrichtung vor.
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Die
Ausführung
nach
3 entspricht vom Wirkprinzip der zweiten Blockiereinrichtung
der Ausführung
nach
2. Wiederum ist die Hülse
59 als erstes
Blockierelement axial schwimmend gelagert, wobei die Federn
73 die
Positionierung übernehmen. Koaxial
zur Hülse
ist ein blockierbares Kolben-Zylinderaggregat
81, beispielsweise
wie aus der
DE 39 02 882 bekannt,
angeordnet. Der Zylinder
81a des Kolben-Zylinderaggregates
81 verfügt über ein
Außengewinde
83,
das in ein Innengewinde
85 der Hülse
59 angreift. Ein
Anschlußorgan
87 des
Feststellers
7 ist am Zylinder
81a des Kolben-Zylinderaggregat
81 befestigt.
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Die
Hülse 59 und
auch das Kolben-Zylinderaggregat 81 werden von dem Zylinder 15 bzw.
dem zweiten Blockierelement eingeschlossen, so daß das zweite
Blockierelement ein Gehäuse
bildet. An dem zweiten Blockierelement ist ein weiteres Anschlußorgan 89 angebracht.
Zwischen dem Zylinder 81a und der Kolbenstange 17 findet
keine rotatorische Relativbewegung statt. Das Anschlußorgan 87 am
Zylinder 81a hält
den Zylinder 81a und die Kolbenstange 17 stützt sich
auf einer Platte 91 ab, die wiederum fest relativ zum Anschlußorgan 89 des
zweiten Blockierelementes 15 steht.
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Im
Normalbetrieb kann über
die Betätigungseinrichtung 9 eine
nicht dargestellte hydr. oder pneumatische erste Blockiereinrichtung
die Axialbewegung der Kolbenstange 17 zum Zylinder 81a unterbunden
werden. Damit ist der Feststeller arretiert. Ansonsten läßt sich
der Zylinder 81a zur Kolbenstange 17 bewegen,
wobei diese Bewegung von dem Außengewinde 83 des
Zylinders 81a auf das Innengewinde 85 der Hülse 59 übertragen
wird, so daß die Hülse eine
Drehbewegung ausführen
kann.
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Im
Notfall bei besonderen Kraftspitzen wird unabhängig von der Schaltstellung
der ersten Blockiereinrichtung im Kolben-Zylinderaggregat die Hülse 59 axial
zum Gehäuse 15 verschoben,
wobei die Federn 73 überwunden
werden und die stirnseitigen Kupplungsflächen 75 bzw. die Verzahnung 77 und die
Gegenverzahnung 79 eingreifen. Man kann die Funktion noch
fördern,
wenn man ein Aggregat nach den 3 oder 4 einsetzt,
da die Staudruckventile den Blockiereffekt des Kolben-Zylinderaggregates 81 unterstützen.
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Bei
dieser Ausführung
wirkt die zweite Blockiereinrichtung in beiden Bewegungsrichtungen
der Kolbenstange. Die Druckfeder 35 kann die Ausfahrbewegung
der Kolbenstange unterstützen.
Alternativ kann im Zylinder 81a auch ein Druckgaspolster
wirken.
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Eine
weitere Ausführungsform
für einen Feststeller
zeigt die 4. In einem Gehäuse 93 ist die
Blockiereinrichtung 11 angeordnet, die aus einer Kupplungsplatte 95 besteht,
die als Betätigungseinrichtung 9 beispielsweise über ein
Hebelgestänge axial
beweglich ist. Eine Kupplungsscheibe 97 als zweites Blockierelement
ist ebenfalls in dem Gehäuse 93 untergebracht
und verfügt über eine
Welle 99, die das Bewegungsgewinde 57 aufweist.
Auf der Welle 99 ist das Anschlußorgan 87 in Umfangsrichtung
fest installiert, aber auf dem Gewinde 57 axial verschiebbar
angeordnet. Zwischen dem Gehäuse 93 und
dem Anschlußorgan 87 auf
der Welle 99 ist die Druckfeder 35 angeordnet,
die das zweite Blockierelement in Ausfahrrichtung aus dem Gehäuse vorspannt.
An einem Gehäusedeckel
an der Austrittsseite der Welle 99 ist innen ein Kupplungsbelag 101 befestigt.
In der dargestellten Schaltposition ist die Kupplungsscheibe 97 zwischen
der Kupplungsplatte 95 und dem Kupplungsbelag 101 verspannt, wobei
die Rückstellfeder 61,
die auf die Kupplungsplatte einwirkt, für die notwendige Vorspannkraft sorgt.
Die Kraft auf die Kupplungsplatte 95 kann relativ niedrig
sein, da zwei Reibflächen
im Einsatz sind, eine der Kupplungsplatte und eine dem Kupplungsbelag
des Gehäuses
zugewandt.
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Für die Auslösestellung
wird die Kupplungsplatte 95 um den Auslöseweg 103 tiefer in
das Gehäuse 93 bewegt.
Bei einer Axialbewegung des Anschlußorgans 87 auf der
Welle 99 bleibt, wie bereits beschrieben, das Anschlußorgan 87 in
Umfangsrichtung fest, so daß sich
die Welle mit der Kupplungsscheibe 97 dreht. Das Anschlußorgan 87 und
die Welle 99 bilden ein Spindelgetriebe. Dabei kann sich die
Kupplungsscheibe maximal bis zur Kupplungsplatte 95 axial
in das Gehäuse
bewegen, da die Kupplungsscheibe zusammen mit der Welle schwimmend
gelagert ist. Geht man davon aus, daß die Kupplungsscheibe 97 an
der Kupplungsplatte 95 zur Anlage kommt, so wird die Reibkraft
zwischen der Kupplungsscheibe und der Kupplungsplatte von der axialen
Anpreßkraft
der Scheibe auf die Kupplungsplatte bestimmt. Bei einem normalen
Verstellvorgang setzt die Verstellkraft weich ein und steigt auch
nicht über
ein bekanntes Maß.
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Im
Notfall, wenn plötzlich
eine Kraftspitze axial auf die Welle 99 und damit auf die
Kupplungsscheibe 97 wirkt, wird die Kupplungsscheibe unabhängig vom
Schaltzustand der ersten Blockiereinrichtung, also der Kupplungsplatte 95,
soweit in das Gehäuse 93 verschoben,
bis der Auslöseweg 103 zurückgelegt
ist. dann kommt die Kupplungsscheibe 97 an der Kupplungsplatte 95 zur
Anlage, wobei dann aber durch die Kraftspitze eine deutliche höhere Vorspannkraft
und damit auch Reibkraft zwischen der Kupplungsscheibe und der Kupplungsplatte
wirksam ist. Die Größe der Kraftspitze
ist proportional der Reibkraft und damit der Blockierwirkung einer
weiteren Blockierschaltstellung, die unabhängig ist von der willkürlich einstellbaren
Schaltstellung.
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Damit
die Rückstellfeder 61 nicht
zu stark belastet wird, ist in dem Gehäuse noch ein Anschlag 105 angeordnet,
so daß die
Rückstellfeder 61 nicht unbedingt
auf Block vorgespannt werden muß.