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Die
Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugsitz mit einem Sitzteil und
einer Rückenlehne, deren Neigung gegenüber dem
Sitzteil durch einen Neigungsverstellbeschlag um eine Schwenkachse
verstellbar ist, mit einem mit dem Sitzteil oder einem festen Unterbau
verbundenen Beschlagteil und einem mit der Rückenlehne
verbundenen Beschlagteil.
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Aus
der
DE 10 2005
047 731 A1 ist eine Verriegelungseinrichtung für
einen Kraftfahrzeugsitz mit einem Verriegelungselement bekannt.
Dieses führt eine Schwenk- und Schiebebewegung um und entlang
einer Schwenk- und Schiebeachse zum Ver- und Entriegeln einer an
einem Befestigungsträger angelenkten Befestigungsplatte
aus und ist mit Steuerelementen, die das Ver- und Entriegeln steuern,
sowie mit einer Kraftspeichereinheit verbunden. Zum Entriegeln der
Befestigungsplatte wird das Verriegelungselement zuerst mit einer
ersten Schwenkbewegung um die Schwenk- und Schiebeachse aus einer arretierten
Verriegelungsposition in eine durch einen ersten Anschlag der Steuerelemente
bestimmte Zwischenposition verschwenkt und anschließend
durch das Kraftspeicherelement mit einer ersten Schiebebewegung
entlang der Schwenk- und Schiebeachse in eine durch einen zweiten
Anschlag der Steuerelemente bestimmte Entriegelungsposition verstellt. Zum
Verriegeln der Befestigungsplatte wird das Verriegelungselement
mit einer der ersten Schiebebewegung entgegen gerichteten zweiten
Schiebebewegung entgegen der Kraftwirkung des Kraftspeicherelements
aus der arretierten Entriegelungsposition in die durch einen dritten
Anschlag der Steuerelemente bestimmte Zwischenposition verstellt
und anschließend durch das Kraftspeicherelement mit einer
der ersten Schwenkbewegung entgegen gerichteten zweiten Schwenkbewegung
um die Schwenk- und Schiebeachse in eine arretierte Verriegelungsposition
verschwenkt.
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In
der aus dem verriegelten oder entriegelten Zustand eingenommenen
Zwischenposition des Verriegelungselements kann jeweils eine Verstellbewegung
der an dem Befestigungsträger angelenkten Befestigungsplatte
bzw. eines mit der Befestigungsplatte verbundenen Sitzelements unter
Einwirkung des Kraftspeicherelements eingeleitet werden, um anschließend
das Verriegelungselement in der Entriegelungsposition oder Offenhaltung
bzw. in der Verriegelungsposition zu arretieren.
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Andererseits
wird in der
DE 44 36
101 A1 ein Neigungsverstellbeschlag offenbart. Seine Beschlagteile
besitzen eine Innen- bzw. eine Außenverzahnung, die durch
Ausprägung aus Blechzuschnitten der Beschlagteile hergestellt
sind. Dabei hat die Außenverzahnung eine zumindest um einen
Zahn geringere Zähnezahl als die Innenverzahnung und eines
der Beschlagteile lagert auf um die Schwenkachse verdrehbaren Exzentermitteln.
Durch Drehen dieser Exzentermittel um die Schwenkachse des Neigungsverstellbeschlags
wälzt sich die Innenverzahnung des einen Beschlagteils
auf der Außenverzahnung des anderen Beschlagteils ab. Dadurch
wird ein der Zähnezahldifferenz entsprechendes Verschwenken
des rückenlehnenfesten Beschlagteils gegenüber
dem sitzteilfesten Beschlagteil erreicht. Der Vorteil dieses und
anderer prinzipiell gleich aufgebauter Verstellbeschläge
liegt darin, dass sie eine stufenlose Einstellung auch bei hohen
Belastungen ermöglichen.
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Im
Crash-Fall kann es durch sehr große, axial wirkende Kräfte
zu einem Auseinanderbiegen der beiden Beschlagteile und damit zu
einem Durchrutschen ihrer Verzahnungen kommen. Um dies zu verhindern,
ist eine axiale Klammerung der beiden Beschlagteile vorgesehen.
Dazu gehören Haltebleche, wobei jeweils ein Halteblech
an einem der Beschlagteile festgelegt ist und das andere Beschlagteil
bereichsweise übergreift. Bei dem bekannten Neigungsverstellbeschlag
sind die beiden Beschlagteile zusätzlich im Bereich der
Schwenkachse durch eine Mitnehmernabe aus Kunststoff gesichert.
Dazu besitzt die Mitnehmernabe ein Flanschteil in Form einer Abdeckscheibe,
die sich an einem der Beschlagteile abstützt, während
auf der Seite des anderen Beschlagteils am Ende der Mitnehmernabe
radial nach außen abragende Rastnasen die axiale Klammerung übernehmen.
Die Mitnehmernabe besitzt eine zentrale, unrunde Durchgangsöffnung für
die Aufnahme einer Antriebswelle. Zur sicheren Übertragung
der aus der Antriebswelle wirkenden Drehmomente muss die Mitnehmernabe
aus hochfestem, gegebenenfalls noch durch Glasfasern verstärkten
Kunststoff gefertigt sein. Zum anderen muss der Außendurchmesser
der Rastnasen wesentlich größer sein als der Innendurchmesser
eines Durchzuges des lehnenfesten Beschlagteils, den die Mitnehmernabe im
eingebauten Zustand durchragt, damit eine ausreichend sichere Rastverbindung
zwischen den Rastnasen und dem zugeordneten Beschlagteil gewährleistet
ist. Um bei der Montage der Mitnehmernabe deren Durchschieben durch
den Durchzug zu erleichtern, ist die Mitnehmernabe an ihrem die Rastnasen
aufweisenden Ende durch radiale Einschnitte in Zungen unterteilt.
Es hat sich aber gezeigt, dass das Durchschieben der Mitnehmernabe
durch den Durchzug immer noch einen verhältnismäßig
hohen Kraftaufwand erfordert, der die Montage erschwert und verzögert.
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Die
bekannten Lehnenbeschläge wirken ausnahmslos mittels Formschluss,
da sehr hohe Momente in Crashsituationen übertragen werden
müssen, d. h. die Lehne muss auch im Crash-Fall in ihrer Winkellage
verharren. Der Nachteil des Formschlusses ist, dass es Raststufen
gibt, d. h. kein stufenloses Verstellen möglich ist. Es
kommt hinzu, dass der Beschlag beispielsweise bei Verdopplung des Crashmoments
komplett überarbeitet und an die Belastungen angepasst
werden muss. Dies verursacht hohen Entwicklungsaufwand und oft auch
viele Neuteile, die verbaut werden müssen, so dass hohe
Herstellungskosten entstehen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugsitz mit
einem Lehnenbeschlag zu schaffen, der hohe Drehmomente übertragen
kann.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe bei dem eingangs genannten Kraftfahrzeugsitz dadurch gelöst,
dass beide Beschlagteile als Lamellenbeschläge ausgebildet
sind, dass die Lamellenbeschläge in axialer Richtung der
Schwenkachse miteinander kuppelbar bzw. entkuppelbar sind und dass
beide Lamellenbeschläge jeweils mindestens eine Reibscheibe
umfassen, die zur Einstellung einer Neigung der Rückenlehne
reibschlüssig miteinander verbindbar sind.
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Das
Grundprinzip der Erfindung basiert auf der Lamellenkupplung, wie
sie seit langer Zeit im Maschinenbau eingesetzt wird. Diese gehört
zu den schaltbaren Reibschlusskupplungen. Auf einer Achse wird eine
Mehrzahl von Reibscheibenpaaren in einer Reihe angeordnet. Wenn
diese durch eine axial wirkende Kraft zusammengedrückt
werden, können sie aufgrund resultierender Reibkräfte
hohe Drehmomente übertragen. Dabei ist es ein ganz besonderer Vorteil,
dass die Lamellenkupplung an die vorhandenen Momente, beispielsweise
in Abhängigkeit vom Gewicht der Rückenlehne, von
den Lastenheftforderungen oder der Gurtintegration in der Lehne,
angepasst werden kann. Die Anzahl der Reibflächen kann ebenso
wie der mittlere Abstand der Reibflächen zur Lehnendrehachse
entsprechend den Anforderungen ausgelegt werden. Dies gilt auch
für die für Reibflächen eingesetzten
Materialien. Dabei ergibt sich das durch die Lamellenkupplung übertragbare
Drehmoment im wesentlichen durch das Produkt aus der Axialkraft,
die durch einen Betätigungshebel oder einen anderen Betätigungsmechanismus,
insbesondere unter Einsatz von Kraftmultiplikatoren, übertragen wird,
der Haftreibzahl, der Anzahl der Reibpaarungen und der Fläche
der Reibflächen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Lamellenbeschläge koaxial auf einer Gewindespindel
gelagert sind, wobei der eine Lamellenbeschlag mit einem Gewindestab
und der andere Lamellenbeschlag mit einer Spindelmutter verbunden
ist.
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Alternativ
zum Einsatz einer Gewindespindel lässt sich vorsehen, dass
die Lamellenbeschläge durch eine mit einer Zahnstange zusammenwirkende und
ein mit der Zahnstange kämmendes Zahnrad umfassende Verstellvorrichtung
relativ zueinander verstellt werden.
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Vorzugsweise
sind hierbei die Zahnstange mit dem Unterbau und die Verstellvorrichtung
mit dem Sitzteil verbunden.
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Von
Vorteil ist eine Rückenlehne, bei der sich die Lamellenbeschläge
von Hand über einen Hebelmechanismus oder durch einen motorischen
Antrieb zueinander verstellen lassen.
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Als
vorteilhaft erweist sich auch eine Ausgestaltung der Erfindung,
in der die Lamellenbeschläge mittels eines Hydraulik- oder
eines Pneumatikzylinders relativ zueinander verstellbar sind.
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Um
eine ausreichend hohe Haltekraft zu erzielen, mit der die Rückenlehne
in einer gewünschten Position festgelegt wird, werden die
Lamellenbeschläge mit Vorteil über einen Kraft-
oder Momentenmultiplikator, insbesondere ein Getriebe, zueinander verstellt.
Dieser ist beispielsweise ein Planetenradgetriebe.
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Die
Lamellenbeschläge lassen sich in vorteilhafter Weise über
ein Handrad oder einen Betätigungshebel, insbesondere über
einen Kniehebel, zueinander verstellen.
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Um
eine möglichst hohe Reibungskraft zwischen den Lamellenbeschlägen
zu erreichen, weisen diese Reibflächen aus Stahl, insbesondere
aus nitriertem Stahl oder einem anderen gehärteten Stahl, auf.
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Von
Vorteil ist auch der Einsatz einer an sich bekannten elektromagnetischen
Lamellenkupplung, durch die sich die beiden Beschlagteile miteinander verbinden
und voneinander lösen lassen.
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Um
den Schwenkbereich der Rückenlehne einzugrenzen und eine
sichere Betriebsweise für alle zugelassenen Neigungen der
Rückenlehne zu gewährleisten, sind die Lamellen
jeweils mit Endanschlägen ausgestattet. Zudem kann auch
vorgesehen werden, dass die Lamellen mit Raststufen ausgestattet
sind.
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Gemäß der
Erfindung lässt sich eine Vielzahl von Reibscheiben als
Lamellen einsetzen, wobei im Falle kreisförmiger Reibscheiben
der mittlere Reibflächendurchmesser entsprechend den Anforderungen eingestellt
sein muss, ebenso wie die durch das Anliegen von Metallflächen
aneinander erforderlichen Haftreibungswerte gewährleistet
sein müssen. Die Rückenlehne ist im Regelfall
mittels zweier an den Seiten angeordneter Lamellenbeschläge
an den Unterbau des Fahrzeugsitzes angebunden und kann entweder
frei gedreht oder in einer beliebigen Position festgesetzt werden;
dabei lässt sich durch die Arretierung ein derart fester
Sitz erzielen, dass auch Crash-Kräfte übertragen
werden können.
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Die
wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass sie eine
stufenlose Verstellung der Rückenlehne ermöglicht,
dass eine Lamellenkupplung ein vielfach bewährtes Konzept
zur Herstellung eines Kraft- oder Momentenschlusses ist und dass sich
eine Lamellenkupplung leicht modular erweitern und anpassen lässt.
Die Lamellenkupplung lässt sich darüber hinaus
gut an die jeweiligen Bauraumverhältnisse anpassen, da,
wenn nur Lamellen mit kleinen Flächen eingesetzt werden
können, dies durch eine höhere Anzahl von Lamellen
ausgeglichen werden kann. Die Lamellenkupplung lässt sich
mit Zusatzantrieben für besonders hohe Lehnenmomente, beispielsweise
für Gurtintegralsitze, integrieren.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigen in schematischer Ansicht:
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1 eine
schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer Rückenlehne
und einem Unterbau sowie einer diese verbindenden Lamellenkupplung,
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2 eine
schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugsitzes mit zwei Lamellenkupplungen,
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3 eine
Seitenansicht eines Kraftfahrzeugsitzes mit einer neigungsverstellbaren
Rückenlehne,
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4, 5 schematische
Darstellungen der Lamellenkupplung mit Wegen zur Krafteinbringung
in die Lamellenkupplung,
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6 einen
Längsschnitt durch ein handbetätigbares Getriebe
zum Einsatz bei der Einbringung einer Kraft oder eines Moments auf
die Lamellenkupplung und
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7 einen
Längsschnitt durch ein motorisch betätigbares
Getriebe.
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Ein
Kraftfahrzeugsitz 1 (1) umfasst
eine Rückenlehne 2 und einen Unterbau 3,
der fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist. Gegenüber dem
Unterbau 3 ist ein (nicht dargestelltes) Sitzelement entweder
fest angeordnet oder bewegbar, beispielsweise in Längsrichtung
verschiebbar und/oder neigbar.
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Die
Neigung der Rückenlehne 2 (2) lässt sich
gegenüber dem Unterbau 3 verändern und
in beliebigen Positionen innerhalb eines durch eine maximal zulässige
Neigung gegebenen Bereichs einstellen. Über (hier nur an
einer Seite dargestellte) Rahmenelemente 4, 5 ist
eine in einem Gehäuse 6 untergebrachte Lamellenkupplung 7 mit
der Rückenlehne 2 bzw. dem Unterbau 3 verbunden.
Dabei umfasst die Lamellenkupplung 7 einen ersten Lamellenbeschlag 8 mit
einer Vielzahl von Lamellen 80, die auf einer ortsfesten
und mit dem Unterbau 3 verbundenen Achse mit diesem in
Verbindung stehen. Ein zweiter Lamellenbeschlag 9 mit einer
Vielzahl von zweiten Lamellen 90 ist auf einer die Achse
umgebenden Hohlwelle 10 um die Achse drehbar angeordnet.
Die zweiten Lamellen 90 sind über Verbindungsbügel 11, 12 oder über
die Anbringung auf der Innenseite eines Hohlzylinders einseitig,
wie in 1 dargestellt, oder beidseitig (1)
innerhalb von zwei getrennten Lamellenkupplungen 13, 14 mit
Rahmenelementen 4 der Rückenlehne 2 verbunden.
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Die
Lamellen 90 lassen sich zusätzlich zur Veränderbarkeit
eines Neigungswinkels α (2) zur Einstellung
der Neigung der Rückenlehne 2 auch in Richtung
eines Doppelpfeils A (3) verstellen, um sie dadurch
entweder in Reibschluss mit den Lamellen 80 zu bringen
oder von diesen zu lösen.
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Durch
Einwirkung einer Axialkraft FA lassen sie
sich mit den Lamellen 80 verbinden, indem Reibflächen
der Lamellen 80, 90 gegeneinanderdrücken. Es
gibt verschiedene Möglichkeiten, die Axialkraft FA auf die Lamellen 90 auszuüben.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass manuell, wie in 4 schematisch dargestellt
ist, eine Betätigungskraft FB ausgeübt
wird und beispielsweise durch einen Hebelmechanismus 15 in
Richtung der Axialkraft FA umgelenkt wird.
Der Hebelmechanismus 15 stützt sich ab gegen ein
festes Element 15a des Fahrzeuggestells und umfasst beispielsweise,
wie angedeutet, einen Kniehebel.
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Alternativ
oder in Verbindung mit dem Hebelmechanismus 15 kommt beispielsweise
ein Übersetzungsgetriebe 16 (5)
zum Einsatz, durch das ein beispielsweise über ein (nicht
dargestelltes) Stellrad ausgeübtes Drehmoment entsprechend übersetzt und
auf die Lamellenkupplung 7 übertragen wird.
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Als
Getriebe kommen beispielsweise Getriebe 17, 18 in
Betracht, wie sie in 6 bzw. 7 dargestellt
sind. Ein Getriebe 17 umfasst ein Gehäuse 19,
das ein Umlaufrädergetriebe 20 aufnimmt, das von
einem ersten Hohlrad 21 mit einem angeformten Bügel 22 und
von einem zweiten Hohlrad 23 gebildet wird. Dieses ist
mit einem Teil des Fahrzeugsitzes 1 verbunden sowie mit
einem gemeinsamen Sonnenrad 24 und von zur mechanischen
Kraft- oder Momentenübertragung dienenden Planetenrädern 25. Über
ein Handrad 26 lässt sich das Getriebe 17 von Hand
durch den Benutzer des Sitzes 1 betätigen. Über
das zweite Hohlrad 23 wird die Drehbewegung auf ein Seitenteil 27 der
Rückenlehne 2 übertragen, das seinerseits
mit dem Rahmenelement 4 in Verbindung steht, während
der Bügel 22 fest gegenüber dem Fahrzeugrahmen
abgestützt ist.
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Alternativ
zu der handbetätigten Ausführung gemäß 6 weist
ein motorisch angetriebenes Getriebe 18 einen in einem
Gehäuse 28 untergebrachten Elektromotor auf, dessen
Antriebskraft über ein Vorsatzgetriebe 29 übertragen
wird, welches in einer von dem übrigen Getriebegehäuse
abgetrennten Kammer untergebracht ist. Das Vorsatzgetriebe 29 ist
als Schneckengetriebe ausgebildet und weist eine Schnecke 30 als
Ritzel und ein Schneckenrad 31 als Abtrieb auf. Im übrigen
ist das Getriebe 18 aufgebaut wie das Getriebe 17.
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Anhand
der in 6, 7 gezeigten Ansichten wird erkennbar,
dass sich eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung
zur Verstellung der Neigung der Rückenlehne 2 schlank
und kompakt an einen seitlichen Rahmen 31 der Rückenlehne
anbauen lässt, während sich der Bügel 22 gegenüber
dem Unterbau 3 oder dem Fahrzeugrahmen abstützt.
Auf diese Weise ist der Anbau des Getriebes 17, 18 an eine
Seite des Fahrzeugsitzes 1 leicht möglich; aber auch
ein Einbau des Getriebes 17, 18 in das Innere des
Fahrzeugsitzes 1 hinein ist denkbar.
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Bei
Betätigung des bewegbaren Lamellenbeschlags durch einen
Betätigungshebel muss die Betätigungskraft mittels
Kraftmultiplikatoren deutlich vervielfacht werden, um genügend
axiale Kraft auf die Reibflächen übertragen zu
können. Davon hängt das übertragbare
Moment des Lehnenverstellers ab. Für ein übertragbares
Moment von 2000 Nm je Lehnenseite der Rückenlehne 2 (im
Falle eines Einzelsitzes ohne Gurtintegration) wird ein Lamellenbeschlag eingesetzt,
der einen mittleren Reibflächenradius von 100 mm, 21 Lamellen
und somit 20 Reibflächen bei einer Materialpaarung von
jeweils aus nitriertem Stahl gebildeten Lamellen eingesetzt, wobei
von einem Reibwert μ = 0,5 auszugehen ist. Dies ergibt eine
Axialkraft von ca. 2000 N. Bei einer manuellen Betätigungskraft
von 50 N wäre hier ein Hebelverhältnis von 40:1
notwendig. Dies kann mit einem sehr langen Betätigungshebel
oder auch mit einem Kniehebelsystem realisiert werden. Das Erreichen
der hohen Axialkraft wird im Falle eines motorischen Antriebs beispielsweise
durch einen Elektromotor in Verbindung mit einem Spindelgetriebe
erreicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005047731
A1 [0002]
- - DE 4436101 A1 [0004]