DE3900219A1 - Fahrzeugsitz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugsitz mit motorbetriebener Verstellung der Rückenlehne und der Sitzschiene.

Es ist bereits eine Fahrzeugsitzeinrichtung bekannt, bei der ein Einstell­ mechanismus für die Rückenlehne und eine Sitzschieneneinrichtung über Motore angetrieben werden. Bei einem Fahrzeugsitz nach dem Stand der Technik werden das Laufen der Motoren in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und das Anhalten der Motoren über Schalter oder Relais gesteuert. Wenn ein Überlaststromfluß durch den Motor oder die Motoren auftritt, wird der Stromfluß durch einen Bimetall-Unterbrecher abgeschaltet. Des weiteren wird der Verstellbereich des Fahrzeugsitzes durch einen Begrenzungsschalter festgelegt. Bei der Fahrzeugsitzeinrichtung der genannten Bauart wird ein großer Gleich­ strom-Magnet-Motor - oder mehrere solche Motoren - mit hohem Drehmoment und kleiner Drehzahl verwendet, die ein großes Anlauf­ drehmoment haben und die bei Blockierung überlastbeständig sind.

Der Gleichstrommagnetmotor von großer Bauart, wie er in einem verstellbaren Fahrzeugsitz nach dem Stand der Technik eingesetzt wird, weist eine hohe Hitzebeständigkeit auf und hat eine Drehmomentcharakteristik wie in Fig. 4 gezeigt, d.h. ein hohes Drehmoment (maximal etwa 8 kg×cm) und eine geringe Drehzahl (maximal etwa 3500 U/min). Des weiteren zeichnet er sich durch einen großen magnetischen Fluß infolge seiner Statormagnetpole aus. Der Rotor in dem Magnetmotor hat eine achtpolige überdeckende Windung, die aus einer dicken Spule gebildet ist, und ist in der Lage große Belastungen beim Anlaufen und durch große Ströme erzeugte Hitze in Blockierungs­ zuständen auszuhalten. Außerdem ist der Rotor durch ausreichende mechanische Stabilität gekennzeichnet. Der Fahrzeugsitzaufbau nach dem Stand der Technik weist somit zwangsläufig eine solche Größe auf, daß er nicht in eine Sitzstruktur eines Kleinwagens eingefügt werden kann und darüberhinaus teuer, weil der Motor eine Überschußkapazität aufweist. Des weiteren wird bei dem Fahrzeugsitzaufbau nach dem Stand der Technik der Lauf des langsam laufenden Motors mit hohem Dreh­ moment durch einen Schalter oder ein Relais innerhalb des in Fig. 4 schräg schraffierten Bereiches gesteuert. Wenn sich daher das Last­ drehmoment beim Aufrichten der Rückenlehne aus ihrer horizontalen Lage wesentlich ändert, ändert sich auch erheblich die Drehzahl, abhängig vom Neigungswinkel der Rückenlehne, was zu dem Problem führt, daß eine sanfte und angenehme Verstellung des Fahrzeugsitzes nicht erreicht werden kann. Des weiteren weist der in Fig. 4 schräg schraffiert eingezeichnete Arbeitsbereich des Motors das Problem auf, daß die Arbeitseffektivität gering ist, Leistung aus der Stromquelle des Automobils verschwendet wird und der Motor bei starkem Strom infolge Überlastung eine große Wärmemenge erzeugt. Wenn ein Untersetzungs­ getriebe mit großem Untersetzungsverhältnis bei einem Fahrzeugsitz nach dem Stand der Technik verwendet wird, besteht - wenngleich die Änderung der Drehzahl des Motors verkleinert werden kann - der Nachteil - daß die Drehzahl zu klein oder das Ausgangsdrehmoment zu groß wird, was zur Beschädigung der Antriebskomponente oder der Antriebskomponenten führt, wenn es zu Störungen bei den Bauteilen kommt.

Beim Fahrzeugsitz nach dem Stand der Technik fließt ein starker Anfangsstrom durch den Motor beim Anlaufen des Motors und es braucht eine lange Zeit vom Beginn des Fließens des Überlaststroms durch den Motor bis der Bimetall-Unterbrecher den Stromfluß durch den Motor abschaltet, weswegen der Motor von großer Bauart und hoher Hitzebeständigkeit sein sollte und folglich teuer ist. Bei einem Fahrzeug­ sitz nach dem Stand der Technik ist des weiteren ein Begrenzungs­ schalter zur Festlegung des Arbeitsbereichs an jedem Antriebsteil des Aufbaus angeordnet, was zu dem Problem führt, daß die Verdrahtung zwischen dem Motor, der Steuereinheit und den Begrenzungsschaltern kompliziert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz zu schaffen, der weitgehend frei von den obengenannten Problemen ist, die bei dem Fahrzeugsitz nach dem Stand der Technik auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Fahrzeugsitzaufbau gemäß der Erfindung mit Motoren von kleiner Bauart ausgestattet, die hochtourig sind und ein geringes Drehmoment haben. Des weiteren sind eine Strom­ steuerschaltung zur Steuerung des Stromflusses zu den Motoren und Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis zum Reduzieren der hohen Ausgangsdrehzahl der Motoren vorgesehen, wobei der Strom zu den Motoren auf einem Wert unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes gehalten wird. Im Falle einer Überlast, wie beispielsweise einer Blockierung, wird der Strom zu den Motoren durch die Stromsteuer­ schaltung unterbrochen. Die hohe Ausgangsdrehzahl der Motoren wird auf eine Antriebseinrichtung durch Untersetzungsgetriebe mit großem Unter­ setzungsverhältnis übertragen.

Beim Betrieb werden die Motoren von der Stromsteuerschaltung mit einem Strom beaufschlagt, der unterhalb eines vorgegebenen Maximal­ werts liegt und der hochtourige Ausgang der Motoren mit niederem Dreh­ moment wird über Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungs­ verhältnis an eine Antriebseinrichtung als Drehung mit hohem Drehmoment und geringer Drehzahl übertragen, um dadurch den Fahrzeugsitzaufbau zu verstellen.

Da der Stromfluß zu den Motoren auf einem Wert unterhalb eines vorge­ gebenen Maximalwertes durch die Stromsteuerschaltung gehalten wird, werden das Ausgangsdrehmoment der Motoren und das an die über die Untersetzungsgetriebe an die angetriebene Einrichtung zu übertragende Ausgangsdrehmoment ebenfalls unter einem bestimmten Maximalwert gehalten und der Stromfluß zu den Motoren wird abgeschaltet, wenn eine Überlast auftritt, um den Lauf der Motoren zu unterbrechen und dabei die Verstellung des Fahrzeugsitzes zu beenden.

Die Steuereinheit zur Steuerung des Motorenlaufs enthält eine Strombegrenzerschaltung zur Begrenzung des Stromflusses zu den Motoren und weist bevorzugt eine Unterbrecherschaltung zur Unterbrechung des Stromflusses zu den Motoren auf, wenn der durch die Motoren fließende Strom einen vorgegebenen Wert übertrifft.

Auf diese Weise starten die Motoren bei einem Stromwert unterhalb des vorgegebenen Maximalwertes und es besteht keine Möglichkeit, daß große Anlaufströme durch die Motoren fließen. Wenn irgendeine Störung in dem Sitzaufbau eintritt, oder wenn die Motoren mit dem Aufbau in ihrem Hochbetriebszustand, in dem der Aufbau mit maximaler Stromauslastung arbeitet, blockiert werden, schaltet die Unterbrecherschaltung den Stromfluß durch die Motoren sofort ab, wenn der Motorenstrom einen vorgegebenen Wert überschreitet, was zum Stillstand des Fahrzeugsitzes führt. Bevorzugt ist dabei die Unterbrecherschaltung mit einer Verzöge­ rungsschaltung und einer Schalteinheit gemäß Anspruch 4 versehen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 5 bis 7 beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip bei­ spielshalber noch näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels eines motorbetriebenen Fahrzeugsitzaufbaus gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, aus dem die Motorcharakteristiken der bei dem Fahrzeugsitz gemäß Fig. 1 verwendeten Motoren ersichtlich sind;

Fig. 3 ein Schaltbild der Stromsteuerschaltung des elektrischen Systems in dem Fahrzeugsitzaufbau gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 ein Diagramm, aus dem die Motorcharakteristiken der bei einem Fahrzeugsitz nach dem Stande der Technik verwendeten Motoren hervorgehen.

Fig. 1 zeigt den Fahrzeugsitzaufbau gemäß der Erfindung. Der Fahrzeug­ sitzaufbau weist ein Sitzpolster 1 und eine Rückenlehne 2 auf. Das Sitzpolster 1 ist auf der Fahrzeugkarosserie mittels Sitzschienen 3 befestigt, die an dem Sitzpolster angebracht sind. Die Rückenlehne 2 ist an dem hinteren Ende des Sitzpolsters 1 über einen Neigungsver­ stellmechanismus 4 angelenkt. Zu den Sitzschienen 3 gehören obere Schienen 301, die fest an der Unterfläche des Sitzpolsters 1 befestigt sind, sowie untere Schienen 302, die gleitend in den oberen Schienen 301 sitzen und fest an der Fahrzeugkarosserie befestigt sind. Zu der Sitz­ schiene gehört des weiteren ein Untersetzungsgetriebe 305 mit großem Untersetzungsverhältnis, das dazu bestimmt ist, die Ausgangsumdrehung der Motoren 303, 403 kleiner Bauart, die mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment rotieren, zu untersetzen und das wesentlich unter­ setzte Drehmoment an ein Antriebsteil 304 in Form einer Gewindespindel zu übertragen. Der Neigungseinstellmechanismus 4 weist eine Wange 401 auf, die fest mit dem Sitzpolster 1 verbunden ist, und eine Wange 402 die an der Rückenlehne 2 befestigt ist. Die beiden Wangen sind drehbar miteinander mittels einer Querwelle 413 verbunden. Zwischen den beiden Wangen 401 und 402 befindet sich ein zweites Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis, das im Zusammenwirken einen Unter­ setzungsmechanismus mit einer Schnecke 404 zur Reduzierung des Drehmomentes des Motors 403 von kleiner Bauart aufweist, der mit hoher Drehzahl und geringem Drehmoment arbeitet, und ein Schneckenrad 405 sowie ein Differentialgetriebeuntersetzungsme­ chanismus (nicht dargestellt), um des weiteren die Drehzahl des Schneckenrades 405 herabzusetzen. Der Differentialgetriebeuntersetzungs­ mechanismus ist in herkömmlicher Weise aufgebaut, mit inneren und äußeren Zahnrädern, die auf den beiden Wangen und dem exzentrischen Teil der Welle 413 ausgebildet sind, weswegen diese Teile in Fig. 1 nicht gezeigt sind.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 5 ein Schalter bezeichnet, der an einer Seite des Sitzpolsters 1 angeordnet ist. Wenn der Schalter 5 wie gewünscht betätigt wird, rotieren die Motoren 303, 403 von kleiner Bauart in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung, werden gestartet oder angehalten.

Die obengenannten Motoren 303, 403 von kleiner Bauart sind von der Art der Motoren mit kleinen, einfach konstruierten Magneten, die als magnetische Statorpole dienen. Die Rotoren der Motore weisen die Form einer Dreipoleinfachwindung auf. Die Motoren von kleiner Bauart haben die Charakteristik einer hohen Drehzahl mit kleinem Drehmoment, wie in Fig. 2 gezeigt. Sie können der Hitze, die durch starke Ströme (etwa 20 A) erzeugt wird, nur für eine kurze Zeit im Zeitpunkt des Blockierens widerstehen.

Der Aufbau des Schalters 5 und der Stromsteuerschaltung 6 werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert. Der Schalter 5 enthält eine Diode 501 und zwei Schalteinheiten 502, 503. Die Stromsteuerschaltung 6 enthält eine Relaisschaltung 610, die im Ansprechen auf die Betätigung des Schalters 5 betrieben wird, eine Strombegrenzungsschaltung 620 um den durch die Motoren 303, 403 fließenden Strom auf einem Wert unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes zu halten (5A in dem dargestellten Beispiel), und eine Unterbrecherschaltung 630, um die obengenannte Relaisschaltung 610 außer Betrieb zu setzen, nachdem der Strom durch die Motoren 303, 403 für eine bestimmte Zeit geflossen ist, um dadurch den Lauf der Motoren 303, 403 zu unterbrechen. Die oben­ genannte Relaisschaltung 610 weist vier Relaisspulen 611-614 und eine entsprechende Anzahl von Schaltkontakten 611′-614′ sowie Dioden 615 bis 618 auf, welche Relaiskontakte 611′-614′ im Ansprechen auf die Magnet­ kräfte der Relaisspulen 611-614 arbeiten, wobei die Motoren 303, 403 in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung angetrieben oder gestoppt werden, je nach Betriebswahl des Schalters 5. Die Strombegrenzungs­ schaltung 620 enthält einen Transistor 621, Dioden 622-624 und Wider­ stände 625, 626 und ist in Serie zu den Motoren 303, 403 geschaltet, um beständig den durch die Motoren fließenden Strom auf einem Wert unterhalb des obengenannten Maximalwertes zu halten. Die Unterbrecher­ schaltung 630 enthält eine Verzögerungsschaltung mit einem Transistor 631, einem Kondensator 632 und einem Widerstand 633 sowie eine Schalteinheit mit einem Transistor 634 und Widerständen 635, 636, die den durch die obengenannte Relaisschaltung 610 fließenden Strom unterbricht. Der Kondensator 632 der Verzögerungsschaltung wird von dem Kollektor des Transistors 621 in der obengenannten Strombegrenzungsschaltung 620 über die Widerstände 637, 638 geladen.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Fahrzeugsitzes, der die Bauteile wie oben beschrieben aufweist, erläutert. Wenn der Schalter 5 betätigt wird, um beispielsweise die Schalteinheit 502 mit der Relaisspule 611 zu verbinden, fließt Strom von dem Stromquellenanschlußpunkt B zu dem Stromquellenanschlußpunkt E über die Diode 501, die Schalteinheit 502, die Diode 615 und die Widerstände 635, 636, worauf die Relaisspule 611 in der Relaisschaltung 610 leitend wird, um den Stromfluß zu und durch die Relaisspule 611 in der Relaisschaltung 610 zu ermöglichen, wobei der Relaiskontakt 611′ im Ansprechen auf den Stromfluß durch die Relaisspule 611 betätigt wird. Die Betätigung des Relaiskontaktes 611′ ermöglicht den Stromfluß von dem Stromquellenanschluß B über den Relaiskontakt 611′, den Motor 303, den Relaiskontakt 612′ und den Transistor 621 in der Strombegrenzerschaltung 620 zu dem Stromquellen­ anschluß E, um den Motor 303 anlaufen zu lassen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Stärke des Startstromes der durch den Motor 303 fließt, auf einen Wert unterhalb des vorgegebenen Maximalwertes (5 A) durch die Strombegrenzungsschaltung 620 begrenzt. Der Motor 303 läuft mit einem Drehmoment P ₀, wie in Fig. 2 gezeigt, (etwa 0,42 kg×cm) an und wird dann nach Erreichen eines stationären Zustandes mit einem Drehmoment - Zahl des Drehbereichs von P₁-P₂ betrieben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis (das Untersetzungsverhältnis ist etwa 25 mal so hoch wie das jenige, das mit konventionellen Untersetzungs­ getrieben erzielbar ist) verwendet, um das Lastdrehmoment von 0,1 bis 0,3 kg×cm an dem Motor 303 in seinem stationären Zustand zu halten, wobei der Motor 303 in dem Bereich betrieben werden kann, der in Fig. 2 schräg schraffiert ist, in dem die Betriebsleistung recht hoch ist und wenig Änderung in der Drehzahl bei einer Lastdrehmomentänderung auftritt.

Wenn in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Schalteinheit 502 in eine Richtung betätigt wird, dreht der Motor 303 in Vorwärtsrichtung und die oberen Schienen 301 und das Sitzpolster 1 bewegen sich gemeinsam nach vorne relativ zu den unteren Schienen 302. Wenn dagegen die Schalt­ einheit 502 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, dreht der Motor 303 in der Gegenrichtung und die oberen Schienen und das Sitz­ polster werden relativ zu den unteren Schienen zurückgezogen. Wenn die Schalteinheit 503 auf eine der beiden Seiten bewegt wird, dreht der Motor 403 in der gleichen Weise wie im Zusammenhang mit dem Motor 303 beschrieben und der Neigungseinstellmechanismus 4 wird betätigt, um den Neigungswinkel der Rückenlehnen in Bezug auf das Sitzpolster 1 einzustellen.

Wenn bei dem oben beschriebenen Betrieb irgendeine übergroße Last den Motoren 303 oder 403 infolge einer Störung in dem angetriebenen Teil oder in den angetriebenen Teilen der Sitzschiene 3 oder des Neigungseinstellmechanismus 4 aufgegeben wird, wächst der durch die Strombegrenzungsschaltung 620 in der Stromsteuerschaltung 6 fließende Strom über den vorgegebenen Maximalwert (4 A) an und der erhöhte Strom wird durch die Unterbrecherschaltung 630 festgestellt, die den Stromfluß zu dem Motor oder den Motoren abschaltet, was zur Unter­ brechung des Einstellungsbetriebs des automatischen Fahrzeugsitzes führt. In anderen Worten, wenn der Motor oder die Motoren überbelastet werden, im Moment der Blockierung oder dergleichen, schaltet die Unterbrecherschaltung automatisch den Stromfluß zu und durch den Motor oder die Motoren ab, um dadurch den Motor oder die Motoren gegen mögliche Beschädigungen im Falle einer Überlast durch große Ströme und die Antriebsbauteile gegen Zerbrechen infolge übergroßer Drehmomente zu schützen.

Da bei einem motorbetriebenen verstellbaren Fahrzeugsitz gemäß der Erfindung Motoren kleiner Bauart verwendet werden, die mit hoher Drehzahl bei niedrigem Drehmoment rotieren, da eine Strom­ steuerschaltung zur Steuerung des Stromflusses zu den Motoren und Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungsverhältnis zur Redu­ zierung der Rotation der Motoren verwendet werden, und da die Strombegrenzungsschaltung in der Stromsteuerschaltung geeignet ist, die Stärke des durch die Motoren fließenden Stromes auf einem Wert unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes zu halten, kann der Fahr­ zeugsitzaufbau gemäß der Erfindung im Gegensatz zu Fahrzeugsitzen mit konventionellen Motoren großer Bauart leicht in Kleinwagen eingebaut werden und ist billiger. Da des weiteren die Motoren in einem Strombereich unterhalb eines vorgegebenen maximalen Stromwertes betrieben werden, d.h. in einem Stromstärkenbereich mit großer Effektivität, ist bei einem Fahrzeugsitz gemäß der Erfindung nicht die Verwendung von großen und teueren Motoren erforderlich, die eine Beständigkeitsreserve gegen erzeugte Hitze aufweisen, wie sie auftritt, wenn diese in konventionellen Fahrzeugsitzaufbauten verwendet werden. Darüberhinaus kann die Verschwendung von Strom aus der Stromquelle des Kraftfahrzeuges vermieden werden. Da des weiteren die Stromsteuer­ schaltung den Stromverbrauch und das Ausgangsdrehmoment der Motoren auf Werte unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes regelt, kann der Nachteil, daß Antriebsbauteile infolge übergroßer auf die Antriebsbauteile wirkender Drehmomente gebrochen werden, durch die Verwendung der Untersetzungsgetriebe mit großem Untersetzungs­ verhältnis vermieden werden.

Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das jedoch den Umfang der Erfindung nicht beschränken soll. Vielmehr können verschiedene weitere Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlas­ sen wird.

Claims (7)

1. Fahrzeugsitz mit motorbetriebener Verstellung der Rückenlehne (2) und der Sitzschiene, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugsitz Motoren (303, 403) kleiner Bauart, die mit großer Drehzahl und kleinem Drehmoment rotieren, eine Stromsteuerschaltung (6) und Untersetzungs­ getriebe (305, 405) aufweist, um die große Ausgangsdrehzahl der Motoren (303, 403) herabzusetzen, wobei der durch die Motoren verbrauchte Strom durch die Stromsteuerschaltung auf einem Wert unterhalb eines vorge­ gebenen Maximalwertes gehalten wird.

2. Fahrzeugsitz mit motorbetriebener Verstellung der Rückenlehne (2) und der Sitzschiene (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugsitz eine Steuerschaltung (6) zur Steuerung des Betriebs der Motoren aufweist, die eine Unterbrecherschaltung (630) einschließt, wobei für den Fall, daß der Stromfluß durch die Motoren (303, 403) einen vorgegebenen Wert übersteigt, der durch die Motoren fließende Strom durch die Unter­ brecherschaltung (630) in kurzer Zeit unterbrochen wird.

3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) zur Steuerung der Motoren (303, 403) neben der Unter­ brecherschaltung (630) noch eine Strombegrenzungsschaltung (620) aufweist, die in Serie zu den Motoren (303; 403) geschaltet ist, um den Stromfluß durch die Motoren auf einen Wert unterhalb des vorgegebenen Maximalwertes zu begrenzen.

4. Fahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unter­ brecherschaltung (630) eine Verzögerungsschaltung und eine Schalteinheit (634) aufweist, und daß die Stromführung durch die Motoren durch eine Relaisschaltung (610) gesteuert wird, wobei für den Fall, daß der durch die Motoren (303, 403) fließende Strom einen vorgegebenen Stromwert für eine kurze, durch die Verzögerungsschaltung der Unterbrecher­ schaltung (630) festgelegte Zeit überschreitet, die Schalteinheit (634) ein Schaltsignal an die Relaisschaltung (610) liefert, um den Stromfluß zu den Motoren zu unterbrechen.

5. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) einen in den Stromversorgungskreis der Motoren geschalteten Transistor (621) aufweist, dessen Basis mit den Ausgängen des Steuerschalters (502) jeweils über Dioden (615-618) verbunden ist.

6. Fahrzeugsitz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor oder der Ermitter des Transistors (621) über Widerstände (637, 638) mit einem aus einem Widerstand (633) und einem parallelge­ schalteten Kondensator (632) bestehenden RC-Glied verbunden ist, dessen Spannung an der Basis eines weiteren Transistors (631) anliegt.

7. Fahrzeugsitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor oder der Emitter des weiteren Transistors (631) mit der Basis eines Schalttransistors (634) verbunden ist, der in den die Relaisspulen (611-614) der Relaisschaltung (610) beaufschlagenden Versorgungsstrom­ kreis geschaltet ist.