DE19916244C1

DE19916244C1 - Bowdenzug

Info

Publication number: DE19916244C1
Application number: DE19916244A
Authority: DE
Inventors: Michael Borbe; Rolf Schueler
Original assignee: Keiper GmbH and Co
Current assignee: Johnson Controls Components GmbH and Co KG
Priority date: 1999-04-10
Filing date: 1999-04-10
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-04-11

Abstract

Bei einem Bowdenzug, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit einer Hülle und einer in der Hülle geführten Seele, welche durch Anlegen einer Zugspannung relativ zur Hülle beweglich ist, ändert sich in dem Bereich der anzulegenden Zugspannungen die Länge der Seele in nichtlinearer Abhängigkeit von der Zugspannung, wobei die Längenänderung reversibel ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bowdenzug, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit mit einer Hülle und einer in der Hülle geführten Seele, welche durch Anlegen einer Zugspannung relativ zur Hülle beweglich ist.

Bowdenzüge dieser Art sind in verschiedenen Ausführungen zur Übertragung von Wegen und Kräften in mechanischen Systemen bekannt. Die Länge der Hülle und die Länge der Seele sind aufeinander abzustimmen, da der am antreibenden Ende aufgeprägte Weg in der Regel nicht in gleicher Größe an das anzutreibende Ende übertragen wird. Bei komplexen Verlegegeometrien im Raum können nichtlineare Abhängigkeiten auftreten. Bei derartigen Bowdenzügen sind je nach Anwendung häufig aufwendige Einstellsysteme vorgesehen, die im Verlauf der Lebensdauer ei nes solchen mechanischen Systems wegen Materialdehnungen und Reibwertände rungen mehrfach nachjustiert werden müssen.

Es kann aber auch erwünscht sein, daß der von der Seele des Bowdenzuges zu durchfahrende Weg am antreibenden Ende größer ist als am anzutreibenden Ende, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Um das System vor höheren Belastungen zu schützen, werden Komponenten mit der Hülle oder mit der Seele des Bowdenzu ges in Serie gelegt. Beispielsweise ist ein Bowdenzug bekannt, bei dem eine vorge spannte Druckfeder am Ende der Hülle anliegt. Überschreitet die Kraft im Bowden zug die Vorspannung, wird die Druckfeder komprimiert und gibt so zusätzlichen Weg frei. Eine entsprechende Ausführungsform mit einem Gummistück anstelle der Druckfeder ist aus der GB 2 180 907 A bekannt. Aus der US 2 847 872 ist eine Zug spannungsbegrenzung zum Schutz eines zu steuernden Elementes bekannt, bei wel cher eine Feder in Serie mit der Seele des Bowdenzuges liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Bowdenzug der eingangs genann ten Art hinsichtlich des Einsatzes zur Zugspannungsbegrenzung zu verbessern. Die se Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Bowdenzug mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran sprüche. Eine vorteilhafte Anwendung in einem Fahrzeugsitz ist Gegenstand des Anspruches 4.

Bei bekannten Bowdenzügen werden nur solche Zugspannungen angelegt, bei de nen eine Längenänderung der Seele allenfalls innerhalb des linearen (elastischen) Bereichs auftritt, um eine plastische Verformung, also irreversible Längenänderung, zu vermeiden. Dadurch, daß erfindungsgemäß in dem Bereich der anzulegenden Zugspannungen die Länge der Seele sich in nichtlinearer Abhängigkeit von der Zugspannung ändert, wobei die Längenänderung reversibel ist, wird ein veränderba res Verhältnis von Zugspannung und Längenänderung erzielt. Durch größere Län genänderungen bei höheren Zugspannungen kann die Seele vor irreversiblen Ver formungen oder Beschädigungen durch zu hohe Belastungen geschützt werden.

Die erwünschten Eigenschaften der Seele des Bowdenzuges werden dadurch er reicht, daß die Seele zumindest teilweise, für eine einfachere Herstellung vorzugs weise vollständig, aus einer Formgedächtnis-Legierung besteht. Wie beispielsweise aus der US 4 505 767 bekannt, weist eine solche Formgedächtnis-Legierung einen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen kristallinen Phasen auf, der ein bestimmtes Temperaturverhalten zeigt, welches wiederum durch mechanische Spannungen merklich beeinflußbar ist. Bei einer bestimmten festen Temperatur wird dann durch eine Änderung der mechanische Spannung der Phasenübergang ausgelöst. Der Phasenübergang kann aber auch durch eine an der Seele angeordnete Heizung ausgelöst werden. Der Phasenübergang wird in der Weise ausgenützt, daß die Seele so aus der Formgedächtnis-Legierung hergestellt ist, daß sich beim Pha senübergang die Länge der Seele zum Schutz der Seele vor übermäßigen Belastun gen vergrößert.

Für medizinische Zwecke ist in der EP 0 778 043 A1 eine Vorrichtung vorgeschla gen worden, bei der ein Draht aus einer Formgedächtnis-Legierung durch eine Hülle zur Operationsstelle geschoben wird. Dem Draht ist eine bestimmte Krümmung aufgeprägt. Solange der Draht sich in der Hülle befindet, verhindert die Hülle ein Aufrollen. Der Teil des Drahtes jedoch, der an der Operationsstelle aus der Hülle herausragt, krümmt sich, so daß an der Operationsstelle ein Haken zur Verfügung steht.

Bei der vorliegenden Erfindung ändert sich durch die Nichtlinearität die Länge der Seele vorzugsweise bei höheren Zugspannungen stärker als bei geringeren Zugs pannungen. Dabei kann die Nichtlinearität beispielsweise so ausgestaltet sein, daß die Längenänderung allmählich im Verhältnis stärker zunimmt als die Erhöhung der Zugspannung. Es ist aber für einen möglichst belastungsarmen Gebrauch bei niede ren Zugspannungen von Vorteil, wenn die Länge der Seele sich bei einer kritischen Zugspannung stärker ändert als im übrigen Bereich der anzulegenden Zugspannun gen.

Der erfindungsgemäße Bowdenzug wird vorzugsweise in einem Fahrzeugsitz ver wendet, kann aber auch an anderen Stellen in einem Fahrzeug oder in anderen me chanischen Systemen eingesetzt werden. Ein erfindungsgemäßer Fahrzeugsitz weist daher wenigstens einen dieser Bowdenzüge auf.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines beispielhaften Bowdenzuges näher er läutert. Der Bowdenzug ist über einen Teil seiner Länge in einer Rücksitzbank eines Kraftfahrzeuges eingebaut. Das anzutreibende Ende des Bowdenzuges ist dabei an einer nach hinten klappbaren Kopfstütze angebracht, wobei die Hülle im Inneren eines feststehenden Kopfstützenträgers abgestützt ist, während die Seele an einer schwenkbaren Klinke befestigt ist. Durch ein Zurückziehen der Klinke wird die Kopfstütze entriegelt und klappt federbelastet nach hinten.

Das andere, antreibende Ende des Bowdenzuges ist an einer für den Fahrer des Kraftfahrzeuges zugänglichen Stelle am Armaturenbrett angebracht, wobei die Hülle am Armaturenbrett abgestützt ist, während die Seele nach einer Umlenkung an einem Betätigungsknopf befestigt ist. Durch Betätigen des Betätigungsknopfes wird der Seele ein Weg aufgeprägt, der zunächst übertragen wird, d. h., daß die Seele relativ zur Hülle in Längsrichtung verschoben wird. Am anzutreibenden Ende muß durch die Verschiebung der Seele die Klinke bewegt werden.

Bedingt durch die Verlegegeometrie, insbesondere durch zahlreiche Krümmungen, bewegt sich die Seele nicht nur in Längsrichtung des Bowdenzuges, sondern verän dert statt dessen in gekrümmten Abschnitten den Abstand zur Hülle. Daher ist der aufgeprägte Weg größer als der Weg, der an der Klinke zum Auslösen der Klinke notwendig ist. Der Betätigungsknopf läßt sich sogar deutlich weiter bewegen, um in jedem Fall ein Auslösen sicherzustellen. Die Betätigung des Betätigungsknopfes bewirkt daher zusätzlich den Aufbau einer Zugspannung in der Seele, die zunächst zu einer Längenänderung mit linearer Abhängigkeit führt, also zu einer elastischen Längenänderung.

Die Seele besteht aus einer Formgedächtnis-Legierung, einem sogenannten Memo ry-Metall. Hierbei handelt es sich beispielsweise um spezielle Nickel-Titan- oder Kupfer-Basis-Legierungen, gegebenenfalls mit weiteren Legierungszusätzen, wie beispielsweise Kupfer bzw. Chrom. Die Formgedächtnis-Legierung weist unter schiedliche kristalline Phasen auf, eine martensitische Phase bei niederen Tempera turen (höhere Packungsdichte) und eine austenitische Phase bei höheren Temperatu ren (geringere Packungsdichte). Der Phasenübergang erfolgt durch Temperatur änderung und verläuft in einer Hysterese. Mit dem Phasenübergang ist eine Form änderung verbunden, im Ausführungsbeispiel ändert sich die Länge der Seele. Die Legierung ist so gewählt, daß bei Raumtemperatur (und Normalbedingungen) die stabilere austenitische Phase eingenommen wird. Mechanische Spannungen beein flussen den Phasenübergang, der sonst erst bei niedrigeren Temperaturen erfolgt.

Übersteigt die in der Seele herrschende Zugspannung eine kritische Zugspannung, die von den Materialeigenschaften und der Geometrie der Seele sowie der Betrieb stemperatur abhängt, so erfolgt der Phasenübergang in die spannungsinduzierte, martensitische Phase, der zu einer starken Längenänderung der Seele führt, ohne daß die Spannung wesentlich zunimmt. Diese Eigenschaft wird als Superelastizität oder Umwandlungs-Pseudoelastizität bezeichnet. Die Seele ist durch diese nichtli neare Längenänderung vor übermäßigen Belastungen geschützt, so daß ein Reißen der Seele oder ein Lösen der Befestigung der Seele vermieden wird.

Wird der Betätigungsknopf wieder losgelassen, sinkt die Zugspannung, wodurch der Phasenübergang zurück in die austenitische Phase erfolgt, die Seele sich also wieder verkürzt, und zwar reversibel, also auf die ursprüngliche Länge. Die federbelastete Klinke ist dann wieder bereit, die Kopfstütze zu verriegeln, wenn diese wieder vor geklappt wird.

In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel mit gleicher Funktionsweise besteht die Seele des Bowdenzugs aus einer Formgedächtnislegierung aus stark kaltverfe stigtem Nickel-Titan-Martensit mit einem Umformungsgrad von mehr als 35%. Die se Formgedächtnislegierung zeigt eine sogenannte Zwillings-Pseudoelastizität. Die martensitische Phase bildet Bereiche bevorzugter Orientierungen, die durch hoch bewegliche Zwillingsgrenzflächen voneinander getrennt sind. Durch Aufbringung der Zugspannung oder Entlastung werden die Zwillingsgrenzflächen bewegt, so daß eine Entzwillingung bzw. Verzwillingung auftritt, die mit einer Längenänderung der Seele verbunden ist. Der maximale Effekt wird im vollständig martensitischen Pha senzustand erreicht, d. h., wenn die Betriebstemperatur des Bowdenzugs unterhalb der oberen Grenztemperatur für die martensitische Phase liegt.

Claims

1. Bowdenzug, insbesondere für einen Fahrzeugsitz, mit einer Hülle und einer in der Hülle geführten Seele, welche durch Anlegen einer Zugspannung relativ zur Hülle beweglich ist, mit folgenden Merkmalen:

a) die Seele besteht zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung,
b) aufgrund einer anliegenden Zugspannung tritt ein Phasenübergang der Formgedächt nislegie rung ein,
c) die Länge der Seele vergrößert sich daher in nichtlinearer Abhängigkeit von der Zugs pannung,
d) die Längenänderung der Seele ist reversibel.

2. Bowdenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge der Seele bei einer höheren Zugspannung stärker vergrößert als bei einer geringen Zugspannung.

3. Bowdenzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge der Seele bei einer kritischen Zugspannung stärker vergrößert als im übrigen Bereich der anzulegenden Zugspannungen.

4. Fahrzeugsitz mit wenigstens einem Bowdenzug nach einem der Ansprüche 1 bis 3.