DE102020122541A1

DE102020122541A1 - Fahrzeugsitz-Tragstruktur und Fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE102020122541A1
Application number: DE102020122541.5A
Authority: DE
Inventors: Titus Falbesaner
Original assignee: Faurecia Automotive GmbH
Current assignee: Faurecia Autositze GmbH
Priority date: 2020-08-28
Filing date: 2020-08-28
Publication date: 2022-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1). Bei der Fahrzeugsitz-Tragstruktur ist eine Viergelenkkette (10) mit einer Bodenstrebe (2), einer Sitzstrebe (3) und Koppelschwingen (4, 5) gebildet. Eine Verstelleinrichtung (19) dient zum Anheben und Absenken der Sitzstrebe (3). Die Verstelleinrichtung (19) verfügt über eine Verzahnung (17) und ein Ritzel (14). Erfindungsgemäß weist die Verzahnung (17) einen Verzahnungsverlauf derart auf, dass der Verzahnungsverlauf ungefähr tangential zu einer Kreisbahn der Bewegung des Ritzels (14) um den jeweiligen Momentanpol der Sitzstrebe (3) orientiert ist. Alternativ oder kumulativ schlägt die Erfindung vor, dass ein die Verzahnung (17) ausbildendes Verzahnungsteil (18) unabhängig von den Koppelschwingen (4, 5) ausgebildet ist und bspw. in einem Bereich (36) zwischen den Koppelschwingen (4, 5) angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur für einen Fahrzeugsitz eines beliebigen Fahrzeugs, beispielsweise ein PKW beliebiger Bauart oder ein Nutzfahrzeug. Die Fahrzeugsitz-Tragstruktur kann beispielsweise einem Vordersitz (Fahrersitz oder Beifahrersitz) zugeordnet sein und/oder längsverschieblich an einer chassisfesten Unterschiene geführt sein. Die Fahrzeugsitz-Tragstruktur hält Komponenten des Fahrzeugsitzes (wie ein Sitzpolster, eine Rückenlehne und/oder eine Kopfstütze, Bedienelemente, Zusatzaggregate wie eine Sitzheizung, eine Sitzbelüftung, Aktuatoren zur Anpassung der Sitzkontur, der Neigung des Sitzpolsters, der Neigung der Rückenlehne, der Sitzhöhe und/oder der Höhe einer Kopfstütze, Aktuatoren zur dynamischen Sitzanpassung wie eine automatische Kurven-Seitenunterstützung, um lediglich einige nicht beschränkende Beispiele zu nennen).
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Fahrzeugsitz mit einer derartigen Fahrzeugsitz-Tragstruktur.
STAND DER TECHNIK
DE 10 2016 122 439 A1 offenbart eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur. Die Fahrzeugsitz-Tragstruktur weist zwei parallel zueinander angeordnete Bodenstreben auf, bei welchen es sich um Oberschienen handelt, die auf zugeordneten chassisfesten Unterschienen längs verstellbar sind. An den Bodenstreben sind jeweils in einer vorderen Koppelaufnahme und einer hinteren Koppelaufnahme mittels Schwenklagern Endbereiche von Koppelschwingen angelenkt. Die anderen Endbereiche der Koppelschwingen sind wiederum über Schwenklager an Sitzstreben angelenkt, wobei die Sitzstreben Teil eines Sitzrahmens sind, an dem die weiteren Komponenten des Fahrzeugsitzes gehalten sind. Zur Verstellung der Höhe, also der Verstellung des Abstandes der Sitzstrebe von der Bodenstrebe, ist eine Verstelleinrichtung an der hinteren Koppelschwinge vorgesehen. Ein Fortsatz der hinteren Koppelschwinge, der gegenüber der Verbindungsachse der beiden Schwenklager abgewinkelt ist, verfügt über eine außenliegende Verzahnung, die mit einem Ritzel kämmt, welches verdrehbar gegenüber der Sitzstrebe gelagert ist. Ein Antrieb des Ritzels erfolgt hier entweder motorisch oder manuell in Folge einer Verdrehung durch den Benutzer. Der die Verzahnung ausbildende Fortsatz der hinteren Koppelschwinge verfügt über einen Führungsschlitz, in dem ein ebenfalls von der Sitzstrebe gehaltener Führungsstift mit dem Abwälzen des Ritzels an der Verzahnung bewegt wird und geführt ist. Somit ist der die Verzahnung ausbildende Materialbereich radial außenliegend von dem Führungsschlitz, der in der Art einer gekrümmten Zahnstange ausgebildet ist, zwischen dem Führungsstift und dem Ritzel gefangen, womit der Eingriff zwischen dem Ritzel und der Verzahnung zuverlässig gewährleistet ist. Möglich ist, dass der Abstand des Führungsstifts von der Drehachse des Ritzels über eine starre Führungsplatte fest vorgegeben ist oder dieser über eine elastische Führungsplatte vorgegeben ist, wodurch ein Toleranzausgleich ermöglicht ist und eine Anpressung der Zähne des Ritzels an die Verzahnung mit einer elastischen Vorspannung möglich ist. Die Bodenstreben, die Sitzstreben und die Koppelschwingen bilden zwei Viergelenkketten, die bei gleichen wirksamen Längen der Koppelschwingen und gleichen Winkeln derselben eine Parallelogramm-Führung bilden, für die vorzugsweise die Betätigung der Verstelleinrichtung ausschließlich zu einer Veränderung der Sitzhöhe führt. Möglich ist aber auch, dass (insbesondere für die Wahl von Koppelschwingen unterschiedlicher Längen) der Verstellhub der Verstelleinrichtung sowohl zu einer Veränderung der Sitzhöhe als auch zu einer überlagerten Veränderung des Neigungswinkels des Fahrzeugsitzes führt.
US 4,488,699 A offenbart eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur, bei der eine separate Höhenverstellung des vorderen Endbereichs und des hinteren Endbereichs der Sitzfläche möglich ist. Zur Höhenverstellung des hinteren Endbereichs erfolgt eine manuelle Entriegelung, womit der Benutzer den Fahrzeugsitz von einer unteren hinteren Position in eine obere hintere Position anheben kann. Hingegen kann im vorderen Endbereich eine elektromotorische Verstellung des Neigungswinkels des Fahrzeugsitzes und der Sitzhöhe erfolgen. Hierzu verfügt die Sitzstrebe über eine sich nach oben erstreckende Verzahnung, an welcher ein Zahnrad eines mehrstufigen Getriebes, welches an der Sitzstrebe gehalten ist und von einem Elektromotor angetrieben wird, hochwandern kann. Die durch den Verzahnungsverlauf der Verzahnung vorgegebene Kreisbahn ist hierbei konzentrisch zu der Drehachse eines Zahnrads des Getriebes angeordnet.
Weiterer Stand der Technik ist beispielsweise aus US 4,556,185 A und FR 3 017 343 A1 und WO 2019/219749 A1 bekannt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur vorzuschlagen, welche insbesondere

- hinsichtlich der geometrischen Bauraumbedingungen,
- der Kraftentfaltung und eines Wirkungsgrads des Antriebs für eine Verstellung der Höhe und/oder
- einer Vermeidung von funktionellen Einbußen infolge von Fertigungstoleranzen und/oder eines Verschleißes und/oder
- einer Gewährleistung einer zumindest reduzierten Funktion in einem Crashfall

LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schlägt eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur vor, die eine Bodenstrebe und eine Sitzstrebe aufweist. Die Bodenstrebe und die Sitzstrebe sind über eine vordere Koppelschwinge und eine hintere Koppelschwinge miteinander verbunden, indem die Koppelschwingen jeweils in einem Endbereich über ein Schwenklager an der Bodenstrebe und der Sitzstrebe angelenkt sind. Die Bodenstrebe, die vordere Koppelschwinge und die hintere Koppelschwinge bilden eine Viergelenkkette, bei der jede Relativstellung zwischen der Bodenstrebe und der Sitzstrebe in eineindeutiger Weise mit einem Schwenkwinkel der Koppelschwingen korreliert.
Die erfindungsgemäße Fahrzeugsitz-Tragstruktur verfügt über eine Verstelleinrichtung. Die Verstelleinrichtung weist einerseits ein Ritzel auf. Dieses Ritzel kann über einen elektrischen Antrieb und/oder manuell verdreht werden, wobei diese Verdrehung unmittelbar durch den Antrieb oder manuell erfolgen kann oder unter Zwischenschaltung eines beliebigen Getriebes. Das Ritzel ist drehbar gegenüber der Sitzstrebe gelagert, vorzugsweise mit gegenüber der Sitzstrebe ortsfester Drehachse. Des Weiteren verfügt die Verstelleinrichtung über eine Verzahnung, mit der das Ritzel kämmt. Wird die Verstelleinrichtung (manuell oder elektromotorisch) betätigt, führt dies zu einem Abwälzen des Ritzels an der Verzahnung, was wiederum einen Verstellhub mit einer Veränderung des Abstandes der Sitzstrebe von der Bodenstrebe zur Folge hat. Hierbei kann die Veränderung des Abstandes der Sitzstrebe von der Bodenstrebe ohne oder mit Veränderung des Neigungswinkels der Sitzstrebe gegenüber der Bodenstrebe erfolgen.
Eine erste erfindungsgemäße Lösung widmet sich der Vorgabe eines Verzahnungsverlaufes der Verzahnung. Die Erfindung schlägt dabei vor, dass der Verzahnungsverlauf derart konstruktiv vorgegeben ist, dass für unterschiedliche Abstände der Sitzstrebe von der Bodenstrebe (und vorzugsweise für mindestens einen Teilbereich des Abstands der Sitzstrebe von der Bodenstrebe oder für sämtliche Abstände der Sitzstrebe von der Bodenstrebe) der Verzahnungsverlauf ungefähr tangential zu der Kreisbahn der Bewegung des Ritzels um den jeweiligen Momentanpol der Sitzstrebe orientiert ist. Hierbei ergibt sich der jeweilige Momentanpol der Sitzstrebe aus der Kinematik für den jeweiligen Verstellhub, die von den Koppelschwingen vorgegeben ist.
Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass das Vorurteil, dass es für das Anheben und Absenken der Sitzstrebe optimal ist, wenn die Verzahnung in Richtung des Anhebens oder Absenkens (also vertikal) orientiert ist, nicht zutreffend ist. Vielmehr ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass die Sitzstrebe in der Viergelenkkette im Bereich der Anlenkungen an die Koppelschwingen mittels der Schwenklager nicht vertikal bewegt werden kann, sondern die Anlenkpunkte der Sitzstrebe auf durch die Koppelschwingen vorgegebenen Kreisbahnen bewegt werden. Dies hat zur Folge, dass sich die Sitzstrebe nicht ausschließlich in vertikaler Richtung bewegt, sondern eine vertikale Bewegungskomponente der Sitzstrebe auch zu einer horizontalen Bewegungskomponente der Sitzstrebe führt. Hierbei ist das Verhältnis der vertikalen Bewegungskomponente und der horizontalen Bewegungskomponente unter Umständen nicht einmal konstant, sondern dieses ist vielmehr von dem Schwenkwinkel der Koppelschwingen abhängig. Wäre die Verzahnung ausschließlich in vertikaler Richtung orientiert, würde das Antriebsmoment des Ritzels zu einer auf die Verzahnung wirkenden Stellkraft führen, die ausschließlich in vertikaler Richtung orientiert wäre. Die Stellkraft wäre damit nicht in Bewegungsrichtung der Sitzstrebe orientiert. Vielmehr würde lediglich eine Stellkraftkomponente in Bewegungsrichtung der Sitzstrebe orientiert sein, womit lediglich ein Teil der Stellkraft für die Bewegung der Sitzstrebe genutzt werden könnte. Die andere Stellkraftkomponente würde hingegen ungenutzt bleiben und zu einer unerwünschten Verspannung der Viergelenkkette führen, womit einerseits funktionale Beeinträchtigungen und erhöhte Beanspruchungen der Viergelenkkette und der Lager verbunden sein können. Andererseits würde sich ein verschlechterter Wirkungsgrad der Verstelleinrichtung ergeben, welcher zu einem erhöhten Energiebedarf (also einem erhöhten Bedarf an elektrischer Energie bei einem elektrischen Antrieb und/oder erhöhten von dem Benutzer aufzubringenden manuellen Betätigungskräften) führen würde und unter Umständen auch eine stärkere Auslegung eines elektrischen Antriebs bedingen würde. Durch die Ausrichtung des Verzahnungsverlaufs ungefähr tangential zu der Kreisbahn der Bewegung des Ritzels um den jeweiligen Momentanpol der Sitzstrebe kann hingegen gewährleistet werden, dass die von dem Ritzel auf die Verzahnung aufgebrachte Stellkraft immer (ungefähr) exakt in Bewegungsrichtung der Sitzstrebe wirkt.
Im Rahmen der Erfindung wird unter „ungefähr tangential“ insbesondere auch eine Richtung verstanden, bei welcher

- der Verzahnungsverlauf weniger als +/- 30°, weniger als +/- 20°, weniger als +/- 10° oder weniger als +/- 5° abweicht von der Kreisbahn der Bewegung des Ritzels um den jeweiligen Momentanpol und/oder
- die in Bewegungsrichtung der Sitzstrebe wirkende Stellkraftkomponente der von dem Ritzel an der Verzahnung erzeugten Stellkraft, die in Bewegungsrichtung der Sitzstrebe an dem Ort der Erzeugung der Stellkraft wirkt, mindestens 80 %, mindestens 85 %, mindestens 90 % oder sogar mindestens 95 % der von dem Ritzel an der Verzahnung erzeugten Stellkraft beträgt.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Verzahnungsverlaufes kann sich beispielsweise eine Krümmung des Verzahnungsverlaufes ergeben, die über den Verstellhub der Verstelleinrichtung zumindest in einem Teilabschnitt nicht konstant ist, sondern sich kontinuierlich ändert. Beispielsweise kann die Krümmung des Verzahnungsverlaufes von einer maximalen Krümmung im Kontaktbereich des Ritzels mit der Verzahnung für vollständig abgesenkte Sitzstrebe immer kleiner werden bis zu der Krümmung im Kontaktbereich des Ritzels mit der Verzahnung für vollständig angehobene Sitzstrebe. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass sich ein Neigungswinkel des Verzahnungsverlaufes gegenüber der Vertikalen nach hinten im Kontaktbereich des Ritzels mit der Verzahnung von einem minimalen Neigungswinkel für die vollständig abgesenkte Sitzstrebe immer weiter vergrößert bis zu dem entsprechenden Kontaktbereich für die vollständig angehobene Sitzstrebe.
Einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für bekannte Fahrzeugsitz-Tragstrukturen in der gebildeten Viergelenkkette mit der Bodenstrebe, der Sitzstrebe und den beiden Koppelschwingen die Verzahnung und das Ritzel der Verstelleinrichtung an benachbarten Gliedern der Viergelenkkette angeordnet sind. So ist beispielsweise das Ritzel drehbar an der Sitzstrebe gehalten, während die Verzahnung von der Koppelschwinge ausgebildet ist oder mit dieser verschwenkt wird. Von diesem Grundprinzip wendet sich die Erfindung mit dem Vorschlag einer Fahrzeugsitz-Tragstruktur ab, bei der die Verzahnung von einem Verzahnungsteil ausgebildet ist. Dieses Verzahnungsteil ist dabei unabhängig von den Koppelschwingen ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt dies dadurch, dass das Verzahnungsteil an der Bodenstrebe gehalten ist, während das Ritzel mit gegenüber der Sitzstrebe ortsfester Drehachse an der Sitzstrebe gelagert ist. Das Verstellgetriebe wirkt somit für diese Ausgestaltung der Erfindung nicht auf benachbarte Glieder der Viergelenkkette ein, sondern auf gegenüberliegende Glieder der Viergelenkkette. Diese Ausgestaltung ermöglicht dann aber auch eine freie Wahl der Anordnung des Verzahnungsteils und des Ritzels damit der Verstelleinrichtung im Bereich der Fahrzeugsitz-Tragstruktur, so dass das Verzahnungsteil beabstandet von den Koppelschwingen oder zwischen den Koppelschwingen angeordnet werden kann.
Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann das Verzahnungsteil bei einer Projektion auf eine horizontale Ebene bezogen auf die Lage der Schwenkachsen der Schwenklager für die Anlenkung der Koppelschwingen an der Bodenstrebe im Bereich von 20 % bis 80 % oder 30 % bis 70 % oder 40 % bis 60 % in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet sein. Dies ergibt erweiterte Möglichkeiten für die Bauraumgestaltung. Andererseits kann sich auch für die Kraftentfaltung der Verstelleinrichtung und die Kraftübertragung auf die Koppelschwingen als vorteilhaft erweisen, wenn das Verzahnungsteil zwischen den Koppelschwingen angeordnet ist, womit unter Umständen eine gleichmäßigere Verteilung und Übertragung der von der Verstelleinrichtung erzeugten Verstellkraft auf die beiden Koppelschwingen erfolgt. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen das Verzahnungsteil und das Ritzel nicht zwischen den genannten Schwenkachsen angeordnet sind, sondern in Fahrzeuglängsrichtung vor oder hinter diesen. In diesem Fall können die Bodenstrebe und die Sitzstrebe über die Schwenkachsen hinaus nach vorne oder hinten verlängert sein.
Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung erfolgt der kumulative Einsatz der ersten und zweiten Lösung, indem in der Fahrzeugsitz-Tragstruktur

- sowohl das Verzahnungsteil unabhängig von den Koppelschwingen ausgebildet ist und zwischen den Koppelschwingen oder beabstandet von diesen angeordnet ist
- als auch die besondere Gestaltung des Verzahnungsverlaufs ungefähr tangential zu der Kreisbahn der Bewegung des Ritzels um den jeweiligen Momentanpol der Sitzstrebe erfolgt.

Für einen Vorschlag der Erfindung ist das Verzahnungsteil an der Bodenstrebe gehalten, während das Ritzel (drehbar, mit gegenüber der Sitzstrebe ortsfester Drehachse) an der Sitzstrebe gehalten ist. Hierbei kann für eine einfache Ausgestaltungsform das Verzahnungsteil starr an der Bodenstrebe befestigt sein, beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen oder einstückige Ausbildung mit der Bodenstrebe.
Für einen anderen Vorschlag der Erfindung ist das Verzahnungsteil über ein Schwenklager an der Bodenstrebe gehalten. Über dieses Schwenklager kann beispielsweise Fertigungstoleranzen oder einem Verschleiß von Bauelementen wie der Verzahnung oder des Ritzels Rechnung getragen werden, indem abhängig von den Toleranzen oder dem Verschleiß das Verzahnungsteil eine Ausgleichsbewegung um das Schwenklager ausführen kann.
Die Erfindung umfasst auch Ausführungsformen, bei welchen das Ritzel drehbar gegenüber der Sitzstrebe gelagert ist, wobei das Ritzel dann „fliegend“ gelagert sein kann, so dass dieses lediglich auf einer Seite gelagert ist und mit weiteren Antriebselementen gekoppelt sein kann. Für einen erfindungsgemäßen Vorschlag ist allerdings das Ritzel auf einer Seite an der Sitzstrebe drehbar gelagert, während dies auf der anderen Seite an einer Lagerstrebe geführt ist. Diese Lagerstrebe ist wiederum an der Sitzstrebe befestigt. Die Führung des Ritzels auf der anderen Seite an der Lagerstrebe kann eine permanent wirksame drehbare Lagerung mit einem Wälzlager oder einem Gleitlager sein. Die nicht fliegende Lagerung des Ritzels führt dann zu einer steiferen Abstützung des Ritzels und damit einer besseren Führung der Rotationsbewegung des Ritzels.
Möglich ist aber auch, dass die Führung des Ritzels auf der anderen Seite an einer Lagerstrebe eine spielbehaftete Führung ist, die nur für gewisse Toleranzabweichungen zur Wirkung kommt oder zur Wirkung kommt, wenn es verschleißbedingt, infolge der Beanspruchungen und mechanischen Verformungen und/oder in einem Crashfall zu Veränderungen oder Verformungen kommt. Die Lagerstrebe kann dabei beliebig ausgebildet sein, beispielsweise als geradlinige oder abgewinkelte Längs- oder Dreiecksstrebe, die in einem Endbereich oder in gegenüberliegenden Endbereichen an der Sitzstrebe befestigt sein kann, wobei im letztgenannten Fall eine Führung des Ritzels durch die Lagerstrebe zwischen diesen beiden Endbereichen erfolgt.
Für einen weiteren Vorschlag ist in der Fahrzeugsitz-Tragstruktur das Verzahnungsteil gefangen zwischen dem Ritzel und einem Abstützelement. Hierbei weist das Abstützelement einen definierten Abstand gegenüber der Drehachse des Ritzels auf. Der definierte Abstand ist dabei so gewählt, dass ein Eingriff des Ritzels in die Verzahnung des Verzahnungsteils zuverlässig gewährleistet ist. Möglich ist, dass der definierte Abstand starr und damit fest oder elastisch und damit flexibel vorgegeben ist, wobei über eine Elastizität auch eine Anpresskraft des Ritzels an die Verzahnung vorgegeben werden kann und/oder auch im Rahmen der Elastizität ein gewisser Toleranzausgleich ermöglicht werden kann. Der definierte Abstand kann über ein Abstandselement vorgegeben werden, welches starr ist oder zumindest einen elastischen Teilbereich oder ein elastisches Teilelement aufweist. Das Abstandselement kann hierbei Bestandteil der Sitzstrebe sein oder zwischen ein Lagerelement des Ritzels und das Abstützelement zwischengeordnet sein.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe stellt ein Fahrzeugsitz dar, welcher eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur aufweist, wie diese zuvor beschrieben worden ist. Über eine Betätigung der Verstelleinrichtung kann dann eine Verstellung des Fahrzeugsitzes erfolgen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt.
Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 und 2 zeigen stark schematisiert eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur in unterschiedlichen Betriebsstellungen.
3 zeigt eine konstruktive Ausgestaltung einer Fahrzeugsitz-Tragstruktur in einer räumlichen Ansicht.
4 zeigt die Fahrzeugsitz-Tragstruktur gemäß 3 in zwei unterschiedlichen Betriebsstellungen.
5 zeigt eine Verstelleinrichtung einer Fahrzeugsitz-Tragstruktur mit dem Eingriff eines Ritzels in eine Verzahnung eines Verzahnungsteils.
6 zeigt eine alternative konstruktive Ausgestaltung einer Fahrzeugsitz-Tragstruktur in einer räumlichen Ansicht.
7 zeigt ein Detail VII der Fahrzeugsitz-Tragstruktur gemäß 6 im Bereich einer Verstelleinrichtung.
8 zeigt im Detail eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur mit einer alternativen Ausgestaltung der Verstelleinrichtung.
9 zeigt das Detail gemäß 8 für eine andere Blickrichtung.
10 und 11 zeigen die Verstelleinrichtung gemäß 8 und 9 mit dem Eingriff eines Ritzels in die Verzahnung des Verzahnungsteils.

FIGURENBESCHREIBUNG
1 und 2 zeigen stark schematisiert eine Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1. Die Fahrzeugsitz-Tragstruktur weist eine Bodenstrebe 2, eine Sitzstrebe 3, eine hintere Koppelschwinge 4 und eine vordere Koppelschwinge 5 auf, die über Schwenklager 6, 7, 8, 9 zu einer Viergelenkkette 10 miteinander verbunden sind. Über Verschwenkungen 11, 12 der Koppelschwingen 4, 5 kann die Sitzstrebe 3 gegenüber der Bodenstrebe 2 angehoben und abgesenkt werden, was für die beispielhaft in 1 und 2 gewählte Viergelenkkette 10 auch mit einer Veränderung der Neigung der Sitzstrebe 3 gegenüber der Bodenstrebe 2 einhergeht.
Für die unterschiedlichen Betriebszustände der Viergelenkkette 10 kann die Bewegung der Sitzstrebe 3 relativ zu der Bodenstrebe 2 jeweils als Rotation um einen Momentanpol 13 angesehen werden. Der Momentanpol 13 verändert seinen Ort je nach den Verschwenkungen 11, 12 der Koppelschwingen 4, 5. In den Figuren sind die unterschiedlichen Momentanpole 13 für unterschiedliche Betriebsstellungen der Viergelenkkette 10 über den zusätzlichen Buchstaben a, b, ... voneinander unterschieden. Die Position des Momentanpols 13 ergibt sich aus dem Schnittpunkt der Längsachsen der Koppelschwingen 4, 5 oder dem Schnittpunkt der Verbindungsachsen durch einerseits die Schwenklager 6, 7 und andererseits die Schwenklager 8, 9.
In 1 und 2 ist ein drehbar gegenüber der Sitzstrebe 3 gelagertes Ritzel 14 einer Verstelleinrichtung der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1 lediglich schematisch dargestellt. Infolge der Lagerung des Ritzels 14 mit ortsfester Drehachse an der Sitzstrebe 3 wird mit den Verschwenkungen 11, 12 auch das Ritzel 14 um den Momentanpol 13 verschwenkt. Dies hat zur Folge, dass für die in den 1 und 2 dargestellten Betriebszustände der Viergelenkkette 10 das Ritzel 14, insbesondere in dessen Kontaktbereich mit einer Verzahnung, eine Bewegung 15 jeweils auf unterschiedlichen Kreisbahnen 16 ausführt.
Ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, dass sich die Position des Momentanpols 13 über den Verstellhub der Verstelleinrichtung der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1 verändert, wobei sich vorzugsweise mit zunehmendem Anheben der Sitzstrebe 3 der Abstand des Momentanpols 13 von dem Ritzel 14 vergrößert und sich somit auch der Radius der Kreisbahn 16 vergrößert. Mit einem Anheben der Sitzstrebe 3 von einem am weitesten abgesenkten Betriebszustand in den am weitesten angehobenen Betriebszustand vergrößert sich kontinuierlich eine horizontale Bewegungskomponente der Bewegung 15, während sich kontinuierlich eine vertikale Bewegungskomponente der Bewegung 15 verringert. Die Bewegung 15 vergrößert für das Anheben der Sitzstrebe 3 ihren Neigungswinkel 34 gegenüber der Vertikalen.
3 zeigt in einer räumlichen vereinfachten Darstellung eine konstruktive Ausgestaltung der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1 mit der Bodenstrebe 2, der Sitzstrebe 3, den Koppelschwingen 4, 5 und deren Verbindung über die Schwenklager 6 bis 9 zur Bildung der Viergelenkkette 10. Zu erkennen ist hier das drehbar gegenüber der Sitzstrebe 3 gelagerte Ritzel 14. Das Ritzel ist (auf hier nicht dargestellte Weise) antreibbar zur Verstellung der Höhe der Sitzstrebe 3. Hierbei kann der Antrieb über einen Elektromotor oder einen manuellen Betätigungsmechanismus erfolgen, wobei dem Ritzel 14 auch ein beliebiges Getriebe zur Über- oder Untersetzung vorgeordnet sein kann.
Zu erkennen ist, dass das Ritzel 14 kämmt mit einer Verzahnung 17 eines Verzahnungsteils 18. Das Ritzel 14 und das Verzahnungsteils 18 sind (gegebenenfalls zusammen mit einem manuellen Betätigungselement, einem elektrischen Antrieb und einem etwaigen Getriebe) Bestandteil einer Verstelleinrichtung 19. Die Betätigung der Verstelleinrichtung 19 über einen Verstellhub kann die Verschwenkungen 11, 12 herbeiführen, womit ein Anheben und Absenken der Sitzstrebe 3 relativ zu der Bodenstrebe 2 ermöglicht ist.
Das Verzahnungsteil 18 ist für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel starr an der Bodenstrebe 2 gehalten, was durch Verschrauben oder Verschweißen erfolgen kann. Das Verzahnungsteils 18 erstreckt sich von der Bodenstrebe 2 nach oben, wobei für das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel das Verzahnungsteil 18 um einen Winkel im Bereich von 20° bis 60° gegenüber der Vertikalen nach hinten geneigt ist.
Erfindungsgemäß ist die Verzahnung 17 nicht geradlinig in der Art einer Zahnstange ausgebildet, sondern die Verzahnung 17 weist einen gekrümmten Verzahnungsverlauf 20 auf. Der Krümmungswinkel des Verzahnungsverlaufes 20 verändert sich zwischen den Betriebszuständen, wobei vorzugsweise die Krümmung des Verzahnungsverlaufes 20 von dem abgesenkten Betriebszustand der Sitzstrebe 3 zu dem angehobenen Betriebszustand der Sitzstrebe 3 kleiner und der Krümmungsradius größer wird. Möglich ist, dass die Krümmung des Verzahnungsverlaufes 20 (exakt oder mit kleinen Abweichungen) der Krümmung der den jeweiligen Betriebszuständen zugeordneten Kreisbahn 16 entspricht.
Die derartige veränderliche Krümmung des Verzahnungsverlaufes 20 hat zur Folge, dass die von dem Ritzel 14 an der Verzahnung 17 erzeugte Verstellkraft im Idealfall (exakt oder mit kleinen Abweichungen) in Richtung der Bewegung 15 der Sitzstrebe 3 orientiert ist. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Verstellkraft vollständig umgewandelt werden kann in eine Verschwenkung 11, 12 und ausschließlich vertikal zur Verbindungsachse des Kraftübertragungspunktes des Ritzels 14 an der Verzahnung 17 und des Momentanpols 13 wirkt, während keine Stellkraftkomponente in Richtung dieser Verbindungsachse wirkt. Dies hat zur Folge, dass die Stellkraft keine Beanspruchung der Koppelschwingen 4, 5 in Richtung von deren Längsachse zur Folge hat, womit einerseits eine Vergrößerung des Wirkungsgrads der Verstelleinrichtung 19 und andererseits eine Verringerung der Beanspruchungen der Koppelschwingen 4, 5 sowie der Schwenklager 6 bis 9 gewährleistet ist.
Die Verzahnung verfügt in beiden Endbereichen über Endanschläge 21, 22, welche mittelbar den maximalen Verstellhub zwischen dem abgesenkten Betriebszustand und dem angehobenen Betriebszustand vorgeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Verstellhub bspw. durch die Steuerung des elektrischen Antriebs und/oder die manuelle Betätigungseinrichtung oder durch einen Anschlag für die Bewegung der Sitzstrebe 3 begrenzt werden.
In 3 ist zu erkennen, dass das Verzahnungsteil 18 beabstandet von den Koppelschwingen 4, 5 angeordnet ist. Hier ist dieses ungefähr mittig an der Bodenstrebe 2 zwischen den Schwenklagern 6, 8 angeordnet, wobei abweichend auch möglich ist, dass dieses in einem Bereich 36 von 10% bis 90% (insbesondere in einem Bereich 36 von 20% bis 85% oder in einem Bereich 36 von 30 % bis 80 %) der Längserstreckung der Bodenstrebe 2 zwischen den Schwenklagern 6, 8 angeordnet ist.
4 zeigt die Konstruktion der Momentanpole 13a, 13b, ... für unterschiedliche Betriebsstellungen der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1 und den Verzahnungsverlauf 20 für sämtliche Betriebszustände während des Durchlaufens des Verstellhubs. Hierbei ist in 4 der Verzahnungsverlauf 20 für die Rotationsachse des Ritzels 14 dargestellt. Genau genommen betrifft aber der Verzahnungsverlauf den Kontaktpunkt zwischen dem Ritzel 14 und der Verzahnung 17 im Bereich ihrer Wirkdurchmesser. In 4 sind die unterschiedlichen Betriebsstellungen der Koppelschwingen 4, 5 sowie der Sitzstrebe 3 mit den ergänzenden Buchstaben a, b voneinander unterschieden.
5 zeigt im Detail den Eingriff des Ritzels 14 in die Verzahnung 17 des Verzahnungsteils 18 sowie den Verzahnungsverlauf 20, hier im Bereich der Kraftübertragung zwischen dem Ritzel 14 und der Verzahnung 17 im Bereich ihrer Wirkdurchmesser.
6 zeigt eine grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 bis 5 entsprechende Ausführungsformen der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1. Allerdings ist hier das Ritzel 14 nicht nur drehbar unmittelbar an der Sitzstrebe 3 oder über das Getriebe oder ein Antriebsaggregat oder dem Betätigungsmechanismus an der Sitzstrebe 3 gehalten. Vielmehr ist das Ritzel 14 zusätzlich auch auf der anderen Seite gegenüber einer Lagerstrebe 23 drehbar gelagert, so dass das Ritzel 14 nicht „fliegend“ gelagert ist, sondern auf beiden Seiten einer das Ritzel 14 durchsetzenden Welle. Die Lagerstrebe 23 ist in beiden Endbereichen abgewinkelt oder gekröpft ausgebildet und in beiden Endbereichen über Befestigungsbereiche 24, 25 an der Sitzstrebe 3 befestigt, was vorzugsweise durch Schraubverbindungen 26, 27 erfolgt. Das Ritzel 14 ist somit axial zwischen der Sitzstrebe 3 und der Lagerstrebe 23 gefangen oder in einem zwischen der Lagerstrebe 23 und der Sitzstrebe 3 gebildeten Zwischenraum aufgenommen.
Optional möglich ist, dass die Lagerstrebe 23 eine Einformung, einen Fortsatz oder ein anderweitiges Abstütz- oder Führungselement 28 aufweist (s. 7). Über das Abstütz- oder Führungselement 28 erfolgt eine Abstützung oder Führung des Verzahnungsteils 18 gegenüber der Lagerstrebe 23. Hierzu kann das Abstütz- oder Führungselement 28 in eine Richtung parallel zur Drehachse des Ritzels 14 an einer Seitenfläche des Verzahnungsteils 18 abgestützt sein unter Ausbildung einer Gleitverbindung oder sogar aufgenommen sein in einer Führungsnut des Verzahnungsteils 18, welche vorzugsweise entsprechend dem Verzahnungsverlauf 20 gekrümmt ist. Möglich ist aber auch, dass das Abstütz- oder Führungselement 28 gleitend an einer Rückseite 29 auf der der Verzahnung 17 gegenüberliegenden Seite des Verzahnungsteils 18 abgestützt ist. In diesem Fall ist das Verzahnungsteil 18 im Bereich der Verzahnung 17 zwischen dem Ritzel 14 und dem Abstütz- oder Führungselement 28 gefangen.
Für das in den 8 und 9 dargestellte Ausführungsbeispiel ist in dem Befestigungsbereich 24 zwischen der Lagerstrebe 23 und der Sitzstrebe 3 eine Führungsrolle 30 drehbar gelagert. Die Führungsrolle 30 wälzt über den Verstellhub an der Rückseite 29 des Verzahnungsteils 18 ab. Hierdurch ist über den Verstellhub das Verzahnungsteil 18 im Bereich der Verzahnung 17 zwischen dem Ritzel 14 und der Führungsrolle 30 gefangen.
Optional möglich ist, dass das Verzahnungsteil 18 nicht, wie zuvor dargestellt und erläutert, fest mit der Bodenstrebe 2 verbunden ist. Vielmehr ist gemäß 8 und 9 auch möglich, dass das Verzahnungsteil 18 über ein Schwenklager 21 verschwenkbar mit der Bodenstrebe 2 verbunden ist. Die Schwenkachse des Schwenklagers 31 ist dabei parallel zur Rotationsachse des Ritzels 14 orientiert. Der durch das Schwenklager 31 gewährleistete Schwenk-Freiheitsgrad des Verzahnungsteils 18 gewährleistet unter Umständen einen Toleranzausgleich der Komponenten der Fahrzeugsitz-Tragstruktur 1, die die Relativlage einerseits des Ritzels 14 und andererseits der Bodenstrebe 2 zueinander beeinflussen. Entsprechend kann auch ein Verschleiß an diesen Komponenten, der zu einer Veränderung der Relativlage führt, durch den Schwenk-Freiheitsgrad (zumindest teilweise) ausgeglichen werden. Auch möglich ist, dass mittels des Schwenk-Freiheitsgrads Ungenauigkeiten des Zahneingriffs zwischen dem Ritzel 14 und der Verzahnung 17, die von Anfang an bestehen oder sich verschleißbedingt ergeben, (zumindest teilweise) ausgeglichen werden.
Für die Ausführungsbeispiele in 6 und 7 sowie 8 und 9 ist ein weiterer Befestigungsbereich 32 mit einer Schraubverbindung 33 auf derselben Seite der Lagerstrebe 23 angeordnet wie der Befestigungsbereich 25 mit der Schraubverbindung 27. Möglich ist in diesem Fall auch, dass in dem anderen Endbereich die Lagerstrebe 23 nicht über einen Befestigungsbereich 26 mit der Sitzstrebe 3 verbunden ist, sondern hier lediglich drehbar die Führungsrolle 30 gelagert ist, womit die Lagerstrebe 23 frei von den Befestigungsbereichen 27, 33 auskragt.
10 und 11 zeigen für das Ausführungsbeispiel gemäß 8 und 9 unterschiedliche Betriebszustände der Verstelleinrichtung 19 mit unterschiedlichen Positionen des Ritzels 14 entlang dem Verzahnungsverlauf 20 der Verzahnung 17. Zu erkennen ist hier, dass das Verzahnungsteil 18 im Bereich der Verzahnung 17 zwischen der Führungsrolle 30 und dem Ritzel 14 gefangen ist. Des Weiteren zu erkennen ist, dass sich über den Verstellhub mit dem Anheben der Sitzstrebe ein Neigungswinkel 35 des Verzahnungsverlaufs 18 immer weiter relativ zu der Vertikalen neigt.
Erfindungsgemäß ist vorzugsweise die Position des Verzahnungsteils 18 fest gegenüber der Bodenstrebe 2 oder es erfolgt allenfalls ein Toleranzausgleich über das Schwenklager 31 oder es erfolgt keine Bewegung, die abhängig ist von dem Durchlaufen des Verstellhubes der Verstelleinrichtung 19.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugsitz-Tragstruktur
2: Bodenstrebe
3: Sitzstrebe
4: hintere Koppelschwinge
5: vordere Koppelschwinge
6: Schwenklager
7: Schwenklager
8: Schwenklager
9: Schwenklager
10: Viergelenkkette
11: Verschwenkung
12: Verschwenkung
13: Momentanpol
14: Ritzel
15: Bewegung
16: Kreisbahn
17: Verzahnung
18: Verzahnungsteil
19: Verstelleinrichtung
20: Verzahnungsverlauf
21: Endanschlag
22: Endanschlag
23: Lagerstrebe
24: Befestigungsbereich
25: Befestigungsbereich
26: Schraubverbindung
27: Schraubverbindung
28: Abstütz- oder Führungselement
29: Rückseite
30: Führungsrolle
31: Schwenklager
32: Befestigungsbereich
33: Schraubverbindung
34: Neigungswinkel
35: Neigungswinkel
36: Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016122439 A1 [0003]
US 4488699 A [0004]
US 4556185 A [0005]
FR 3017343 A1 [0005]
WO 2019/219749 A1 [0005]

Claims

Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) mit a) einer Bodenstrebe (2), b) einer Sitzstrebe (3), c) einer vorderen Koppelschwinge (5) und einer hinteren Koppelschwinge (4), die jeweils über Schwenklager (6, 7, 8, 9) an der Bodenstrebe (2) und der Sitzstrebe (3) angelenkt sind, und d) einer Verstelleinrichtung (19) mit einer Verzahnung (17) und einem Ritzel (14), wobei das Ritzel (14) drehbar gegenüber der Sitzstrebe (3) gelagert ist, das Ritzel (14) mit der Verzahnung (17) kämmt und eine Betätigung der Verstelleinrichtung (19) ein Abwälzen des Ritzels (14) an der Verzahnung (17) und hierdurch einen Verstellhub mit einer Veränderung des Abstandes der Sitzstrebe (3) von der Bodenstrebe (2) zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, dass e) die Verzahnung (17) einen Verzahnungsverlauf (20) derart aufweist, dass der Verzahnungsverlauf (20) für unterschiedliche Abstände der Sitzstrebe (3) von der Bodenstrebe (2) ungefähr tangential zu der Kreisbahn (16) der Bewegung des Ritzels (14) um den jeweiligen Momentanpol (13) der Sitzstrebe (3) orientiert ist, der sich aus der durch die von den Koppelschwingen (4, 5) vorgegebenen Kinematik für den jeweiligen Verstellhub ergibt.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) mit a) einer Bodenstrebe (2), b) einer Sitzstrebe (3), c) einer vorderen Koppelschwinge (5) und einer hinteren Koppelschwinge (4), die jeweils über Schwenklager (6, 7, 8, 9) an der Bodenstrebe (2) und der Sitzstrebe (3) angelenkt sind, und d) einer Verstelleinrichtung (19) mit einer Verzahnung (17) und einem Ritzel (14), wobei das Ritzel (14) drehbar gegenüber der Sitzstrebe (3) gelagert ist, das Ritzel (14) mit der Verzahnung (17) kämmt und eine Betätigung der Verstelleinrichtung (19) ein Abwälzen des Ritzels (14) an der Verzahnung (17) und hierdurch einen Verstellhub mit einer Veränderung des Abstandes der Sitzstrebe (3) von der Bodenstrebe (2) zur Folge hat, insbesondere Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass e) die Verzahnung (17) von einem Verzahnungsteil (18) ausgebildet ist, welches ea) unabhängig von den Koppelschwingen (4, 5) ausgebildet ist und eb) beabstandet von den Koppelschwingen (4, 5) oder zwischen den Koppelschwingen (4, 5) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil (18) an der Bodenstrebe (2) gehalten ist und das Ritzel (14) an der Sitzstrebe (3) drehbar gehalten ist.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil (18) starr an der Bodenstrebe (2) befestigt ist.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil (18) über ein Schwenklager (31) an der Bodenstrebe (2) gehalten ist.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzel (14) auf einer Seite an der Sitzstrebe (3) drehbar gelagert ist und auf der anderen Seite an einer Lagerstrebe (23) geführt ist, welche an der Sitzstrebe (3) befestigt ist.
Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungsteil (18) gefangen ist zwischen dem Ritzel (14) und einem Abstützelement oder einer Führungsrolle (30), welches oder welche einen definierten Abstand gegenüber der Drehachse des Ritzels (14) aufweist.
Fahrzeugsitz mit mindestens einer Fahrzeugsitz-Tragstruktur (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.