DE102013103694B4

DE102013103694B4 - Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugsitzes

Info

Publication number: DE102013103694B4
Application number: DE102013103694.5A
Authority: DE
Inventors: Meinhard Behrens
Original assignee: Faurecia Automotive GmbH
Current assignee: Faurecia Autositze GmbH
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2016-10-06
Anticipated expiration: 2033-04-13
Also published as: US9266449B2; US20140339874A1; DE102013103694A1

Abstract

Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Stellritzel (14), welches im Crashfall einem aus der Struktur des Kraftfahrzeugsitzes wirkenden Drehmoment ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellritzel (14) starr mit einem in Verlängerung seiner Drehachse angeordneten Torsionsstab (20) verbunden ist, dessen freies Ende drehfest in einen Antrieb des Stellritzels (14) eingebunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugsitzes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An Verstellantriebe von Kraftfahrzeugsitzen werden hohe Sicherheitsanforderungen gestellt, da auf diese im Crashfall sehr große Belastungen wirken, die zu unerwünschten Sitzverlagerungen führen können, wodurch das Verletzungsrisiko von Fahrzeuginsassen erhöht wird.
Um die bei einem Crash auf einen Kraftfahrzeugsitz wirkenden Energien abzubauen, ist es bekannt, gezielte Deformationen von Sitzstrukturen vorzusehen, z. B. durch Aufweiten von Langlöchern, wie es in der DE 10 2007 056 373 A1 beschrieben ist.
Des Weiteren ist es bekannt, durch elastische und/oder plastische Verformung eines Torsionsstabes einen Teil der bei einem Crash wirkenden mechanischen Stoßenergie aufzunehmen, wodurch die Wucht des Stoßes auf einen Sitzinsassen verringert wird. Eine derartige Lösung ist in der DE 196 48 974 A1 beschrieben. Hier ist der Torsionsstab konzentrisch in einer Hohlwelle angeordnet, die z. B. zwei Lenker einer Sitzhöhenverstellung miteinander verbindet. Dabei ist die Hohlwelle starr mit den Lenkern, z. B. durch Verschweißen, verbunden, während sie beidseitig in einem von einer Oberschiene einer Sitzlängsverstellung abragenden Flansch drehbar gelagert ist. Der Torsionsstab ist durch zwei Ringe, die jeweils in den Endbereichen der Hohlwelle angeordnet sind, konzentrisch in der Hohlwelle gelagert. Dabei ist der Ring an einem Ende sowohl mit der Hohlwelle als auch mit dem Torsionsstab verschweißt, während der Ring an dem anderen Ende mit der Hohlwelle, nicht aber mit dem Torsionsstab verschweißt ist. Die Verbindung zwischen dem Ring und dem Torsionsstab ist an diesem Ende der Hohlwelle durch eine Sollbruchstelle realisiert. An diesem Ende ist der Torsionsstab mit einer Höhenverstellpumpe verbunden. Im Normalbetrieb überträgt der Torsionsstab das aus der Höhenverstellpumpe auf ihn wirkende Drehmoment über die Ringe auf die Hohlwelle, so dass die Lenker verschwenkt werden und der Sitz dadurch auf die gewünschte Höhe eingestellt wird. Bei einem Crash sind die aus dem Sitz auf die Lenker wirkenden Kräfte so groß, dass die Sollbruchstelle zwischen dem Ring und dem Torsionsstab bricht, so dass der Torsionsstab an seinem der Höhenverstellpumpe zugewandten Ende nicht mehr mit der Hohlwelle verbunden ist. An seinem anderen Ende bleibt der starre Verbund mit der Hohlwelle erhalten. Der Torsionsstab wird dadurch aufgrund der aus den Lenkern auf die Hohlwelle wirkenden Kräfte elastisch und/oder plastisch verformt, so dass der aus dem Crash auf den Fahrzeugsitz wirkende Impuls verringert wird.
Eine ähnliche Lösung ist in der WO 01/64470 A1 beschrieben. Hier ist ein Torsionsstab konzentrisch in einer Hohlwelle angeordnet, die das Sitzteil eines Fahrzeugsitzes mit dessen Rückenlehne verbindet. Auf dem Torsionsstab sitzt drehfest eine Kopplungsnuss, die mit der Hohlwelle gekoppelt ist. Die Kopplungsnuss unterteilt den Torsionsstab in zwei Abschnitte auf, die mit ihren Enden in Lager eingreifen, die am Sitzteil ausgebildet sind. Dabei ist mindestens eines der Enden der Abschnitte axialfest und drehfest mit seinem Lager verbunden. Im Crashfall verformt sich der Torsionsstab, so dass die aus der Rückenlehne wirkende Kraft durch Ableitung in die Karosserie kompensiert wird. Diese Lösung macht es möglich, die obere Verankerung eines Sicherheitsgurtes an der Rückenlehne anzuordnen.
In der US 2006/0138817 A1 ist ein Energieabsorptionssystem für einen Kraftfahrzeugsitz beschrieben, welches ebenfalls einen Torsionsstab aufweist. Dieser Torsionsstab erstreckt sich zwischen einer ersten Einhausungsplatte und einer zweiten Einhausungsplatte, die zwischen sich Drehgelenkbeschläge der Rückenlehne und des Sitzteils des Kraftfahrzeugsitzes aufnehmen. Die erste Einhausungsplatte und die zweite Einhausungsplatte weisen koaxial zueinander angeordnete Langlöcher auf, die ein erstes und ein zweites Ende besitzen. Der Torsionsstab ist verschieblich in diesen Langlöchern angeordnet, wobei er durch eine Feder zu den jeweils ersten Enden der Langlöcher vorgespannt ist. Wenn im Crashfall eine Kraft auf den Torsionsstab einwirkt, verschiebt sich dieser zunächst gegen die Kraft der Feder zu den jeweils zweiten Enden der Langlöcher hin. Dadurch wird im Crashfall aus der Rückenlehne wirkende Energie abgebaut. Wenn der Torsionsstab an den jeweils zweiten Enden der Langlöcher der Einhausungsplatten anschlägt, verformt er sich, so dass weitere Energie abgebaut wird.
In der EP 0 806 319 B1 ist eine Höhenverstellvorrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes beschrieben. Diese weist wie üblich zwei vordere und zwei hintere Lenker auf, die an ihrem einen Ende jeweils drehgelenkig am Fahrzeugboden bzw. an einer Sitzlängsverstellung des Kraftfahrzeugsitzes befestigt sind und an ihrem anderen Ende drehgelenkig mit dem Sitzteil des Kraftfahrzeugsitzes verbunden sind. Der Antrieb der Höhenverstellung erfolgt über einen der Lenker. Dieser weist dazu einen verzahnten Ausschnitt mit einer Außenverzahnung auf. Mit dieser Verzahnung kämmt ein Ritzel, das manuell oder elektromotorisch über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben wird. Das Festhalten des Sitzes in einer eingestellten Höhenposition wird durch eine die Rotation des Ritzels blockierende Einrichtung erreicht. Im Falle eines Crashes werden die dabei wirkenden Kräfte durch die Blockiereinrichtung des Ritzels aufgenommen. Diese Kräfte erzeugen ein Drehmoment auf das Ritzel. Um eine daraus resultierende ungewollte Drehung des Ritzels zu vermeiden, müssen die die Blockierung des Ritzels gewährleistenden Elemente im Vergleich mit den bei ihrem normalen Verbrauch wirkenden Kräften überdimensioniert werden. Daraus resultieren ein höheres Gewicht, ein höherer Bauraumbedarf und schließlich auch höhere Kosten.
Um diese Nachteile zu vermeiden, geht der Lösungsansatz gemäß der EP 0 806 319 B1 davon aus, die im Crash wirkenden Kräfte gar nicht erst auf die Blockiereinrichtung des Ritzels zu übertragen. Dadurch kann die Blockiereinrichtung für die im normalen Betrieb der Höhenverstellvorrichtung wirkenden Kräfte dimensioniert werden. Dazu wird vorgeschlagen, den angetriebenen Lenker zweiteilig auszuführen, wobei seine beiden Teile über eine Sollbruchstelle und eine Drehachse miteinander verbunden sind. Beide Teile besitzen einen verzahnten Ausschnitt mit einer Außenverzahnung, die als Hauptverzahnung ausgebildet ist, mit der das Ritzel kämmt. Parallel im Abstand von dieser Hauptverzahnung besitzen die Ausschnitte eine Nebenverzahnung, in die das Ritzel bei normalem Betrieb nicht eingreift.
Im normalen Betrieb liegen die Ausschnitte der beiden Teile des Lenkers deckungsgleich übereinander, d. h., das Ritzel kämmt gleichzeitig mit den Hauptverzahnungen beider Teile. Wird bei im Crashfall wirkenden Kräften ein bestimmter Schwellenwert überschritten, so reißt die Sollbruchstelle, und die beiden Teile des Lenkers können sich gegeneinander um die Drehachse verstellen. Aufgrund dieser Verstellung greift das Ritzel in die Hauptverzahnung des einen Teils des Lenkers und in die Nebenverzahnung des anderen Teils des Lenkers ein, d. h. das Ritzel wird durch den Eingriff in diese beiden sich diametral gegenüberliegenden Verzahnungen gegen Verdrehung blockiert, so dass die durch den Lenker aufgenommene Kraft über das Ritzel und die beiden Teile des Lenkers direkt an das Chassis abgegeben werden, ohne dass dabei ein Moment an die Blockiereinrichtung, d. h. an die Antriebseinrichtung des Ritzels übertragen wird. Diese Konstruktion ist aufwendig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln einen Überlastungsschutz für einen Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugsitzes gegen im Crashfall wirkende Kräfte zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verstellantrieb gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung erfolgt der Energieabbau infolge eines Crashes nicht nur in der tragenden Struktur des Kraftfahrzeugsitzes, sondern auch in dem Verstellantrieb. Wirkt aufgrund eines Crashes eine zu hohe Belastung auf die Struktur des Kraftfahrzeugsitzes, so kommt es zu einer Verdrehung des Stellritzels. Diese eingeleitete Energie wird in Verformungsenergie des mit dem Stellritzel verbundenen Torsionsstabes umgewandelt. Dabei lässt sich der Energieabbau gezielt über den Durchmesser des Torsionsstabes steuern.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch den Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt:
1 einen perspektivischen Blick von schräg vorn auf die tragende Struktur eines Sitzteils eines Kraftfahrzeugsitzes,
2 einen Blick in Richtung des Pfeils A gemäß 1 auf einen inneren Bereich des Sitzteils in vergrößerter Darstellung, und
3 eine teilweise Schnittdarstellung des Stellritzels mit seiner Einbindung in die Abtriebsseite einer Höhenverstellpumpe.
Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel einer Sitzhöhenverstellung beschrieben, ist aber keinesfalls auf einen derartigen Verstellantrieb beschränkt sondern auch auf andere Verstellantriebe eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Stellritzel anwendbar.
1 zeigt die Tragstruktur eines Sitzteils 1 eines ansonsten nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugsitzes. Das Sitzteil 1 besitzt einen umlaufenden Rahmen mit zwei Seitenteilen 2, 3, die über einen vorderen Holm 4 und einen hinteren Holm 5 miteinander verbunden sind. In den vorderen Holm 4 und den hinteren Holm 5 ist eine Federmatte 6 eingehängt, die der Auflage einer nicht dargestellten Polsterung dient.
Das Sitzteil 1 stützt sich beidseitig über vorderen Lenker 7 und hinteren Lenker 8 an einem Lagerflansch 9 ab. Der Lagerflansch 9 kann mit einer Oberschiene einer Sitzlängsverstellung oder aber in sonstiger Weise mit dem Fahrzeugboden verbunden sein.
Die beiden vorderen Lenker 7 und die beiden hinteren Lenker 8 gehören zu einer Sitzhöhenverstellung. Sie sind über untere Drehpunkte 10 drehgelenkig mit den Lagerflanschen 9 verbunden. Diese Gelenkanbindungen sind aufgrund der gewählten zeichnerischen Darstellung nur auf einer der Sitzteilseiten sichtbar. Desweiteren besitzen die vorderen Lenker 7 und hinteren Lenker 8 obere Drehpunkte 11 mit dem Sitzteil 1, von denen aufgrund der gewählten zeichnerischen Darstellung nur der obere Drehpunkt 11 des in Fahrtrichtung (1, Pfeil F) gesehen hinteren rechten Lenkers 8 sichtbar ist. Die Drehpunkte 11 ergeben sich dadurch, dass die hinteren Lenker 8 an ihrem oberen Ende jeweils drehgelenkig auf einem Querrohr 12 sitzen, welches sich zwischen den beiden Seitenteilen 2 und 3 des Sitzteils 1 erstreckt.
Der Antrieb der Sitzhöhenverstellung erfolgt über den in Fahrtrichtung (Pfeil F) gesehen hinteren Lenker 8 und wird nachstehend anhand der 2 und 3 näher erläutert. Der hier interessierende Bereich des Sitzteils 1 ist in 1 teilweise mit einem Lagerschild 13 abgedeckt, welches in der Darstellung gemäß 2 zum Sichtbarmachen der relevanten Bauteile weggelassen worden ist.
Für die Sitzhöhenverstellung ist eine Höhenverstellpumpe vorgesehen, die auf der Außenseite des Seitenteils 2 angeordnet und aus der zeichnerischen Darstellung nicht ersichtlich ist. Derartige Höhenverstellpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen daher für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht weiter erläutert werden. Ihr Antrieb erfolgt manuell oder elektromotorisch.
Mit der Abtriebsseite der Höhenverstellpumpe ist ein Stellritzel 14 verbunden. Von der Höhenverstellpumpe ist in 3 lediglich ein abtriebsseitiges Ritzel 15 dargestellt. Dieses besitzt einen zylindrischen Achsstumpf 16 mit einer zentrischen zylindrischen Bohrung 17, die in ein Vierkantloch 18 übergeht. Der Achsstumpf 16 des Ritzels 15 durchragt das Seitenteil 2 des Sitzteils 1 von außen nach innen, so dass sein Ende von der Innenseite des Seitenteils 2 etwas hervorsteht. Auf diesem vorstehenden Ende des Achsstumpfs 16 sitzt das Stellritzel 14 mit geringem radialen Spiel, welches dazu eine dem Außendurchmesser des Achsstumpfes 16 angepasste Aufbohrung 19 aufweist. Desweiteren besitzt das Stellritzel 14 einen Torsionsstab 20 in Form eines zentrischen Zapfens mit kreisrundem Querschnitt. Dieser Torsionsstab 20 hat einen Außendurchmesser, der etwas geringer ist als der Innendurchmesser der Bohrung 17 des Ritzels 15. Der Torsionsstab 20 endet in einem Vierkant 21.
Bei der Montages des Stellritzels 14 wird der Torsionsstab 20 in die Bohrung 17 des Ritzels 15 eingeschoben und dabei so gedreht, dass sein Vierkant 21 in das Vierkantloch 18 des Ritzels 15 eintauchen kann. Am Ende dieser Einschubbewegung sitzt das Stellritzel 14 mit seiner Ausbohrung 19 auf dem Achsstumpf 16, wie in 3 dargestellt. Aufgrund des Sitzes des Vierkantes 21 in der Vierkantbohrung 18 ist das Stellritzel 14 drehfest mit dem Ritzel 15 der Höhenverstellpumpe verbunden. Dieser verdrehsichere Verbund ist so ausgelegt, dass er den im normalen Betrieb der Höhenverstellvorrichtung wirkenden Kräften und Momenten standhält. Auf seiner in Einbaulage dem Ritzel 15 abgewandten Seite besitzt das Stellritzel 14 einen zylindrischen Lagerzapfen 22, der in dem Lagerschild 13 gelagert ist.
Zum Verstellantrieb gehört weiterhin ein Zahnsegment 23, welches drehfest mit dem Querrohr 12 verbunden ist. Das Zahnsegment 23 besitzt eine Außenverzahnung 24, die auf einem Kreisbogen um den Drehpunkt 11 angeordnet ist. Das Stellritzel 14 kämmt mit dieser Außenverzahnung 24. Zur Höhenverstellung des Sitzteils 1 wird das Stellritzel 14 in die eine oder andere Richtung angetrieben, so dass sich das Sitzteil 1 hebt oder senkt. Dabei werden die nicht angetriebenen vorderen Lenker 7 und der hintere rechte Lenker 8 über das biegesteife Sitzteil 1 mitgenommen. Um die Schwenkbewegung des Zahnsegments 23 in beiden Richtungen zu begrenzen, ist es mit einem Langloch 25 versehen, welches auf einem Kreisbogen um den Drehpunkt 11 angeordnet ist. Dieses Langloch 25 wird von einem starr mit dem Seitenteil 2 verbundenen Anschlagzapfen 26 durchragt, dessen Anlage an die Enden des Langloches 25 die Schwenkbewegung des Zahnsegments 23 begrenzt.
Wie schon oben dargelegt, bilden das abtriebsseitige Ritzel 15 der Höhenverstellpumpe und das Stellritzel 14 einen verdrehsicheren Verbund, der die bei der Höhenverstellung des Sitzteils 1 wirkenden Kräfte und Momente sicher überträgt. Im Crashfall wirken jedoch höhere Kräfte und Momente auf die tragende Struktur des Kraftfahrzeugsitzes, die über das Zahnsegment 23 auf das Stellritzel 14 übertragen werden. Diese verstärkte Beanspruchung wird dadurch kompensiert, dass sich das Stellritzel 14 auf dem Achsstumpf 16 des Ritzels 15 unter Tordierung seines Torsionsstabes 20 verdrehen kann. Durch die plastische und/oder elastische Verformung des Torsionsstabes 20 erfolgt ein Energieabbau, so dass andere Strukturen des Sitzes vor Verformung bzw. zu hoher Verformung geschützt sind.

Claims

Verstellantrieb eines Kraftfahrzeugsitzes mit einem Stellritzel (14), welches im Crashfall einem aus der Struktur des Kraftfahrzeugsitzes wirkenden Drehmoment ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellritzel (14) starr mit einem in Verlängerung seiner Drehachse angeordneten Torsionsstab (20) verbunden ist, dessen freies Ende drehfest in einen Antrieb des Stellritzels (14) eingebunden ist.
Verstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellritzel (14) mit einer Ausbohrung (19) mit geringem radialen Spiel auf einem Achsstumpf (16) eines abtriebsseitigen Ritzels (15) seines Antriebs sitzt.
Verstellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Achsstumpf (16) eine zentrische zylindrische Bohrung (17) aufweist, die in ein Vierkantloch (18) übergeht.
Verstellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Torsionsstab (20) einen kreisrunden Querschnitt besitzt, der am freien Ende in einen Vierkant (21) übergeht, wobei der Torsionsstab (20) im montierten Zustand konzentrisch in der Bohrung (17) des Achsstumpfes (16) sitzt und mit seinem Vierkant (21) formschlüssig in das Vierkantloch (18) eingreift.