DE4401817C2

DE4401817C2 - Verriegelungsvorrichtung für einen manuell einstellbaren Sitz

Info

Publication number: DE4401817C2
Application number: DE19944401817
Authority: DE
Inventors: Anja Kliese; Andreas Minkenberg
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 1994-01-22
Filing date: 1994-01-22
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2014-01-23
Also published as: DE4401817A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für einen manuell einstellbaren Sitz mit formschlüssig ineinander greifenden Verriegelungselementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgemäße Verriegelungsvorrichtungen sind für Sitze in Kraftfahrzeugen bereits bekannt. So offenbart die DE 41 19 418 C1 eine Verriegelungseinheit zum Blockieren des Sitzes in einer gewünschten Position bestehend aus einem auf der Verstell achse befestigten Zahnkranz, der mit den Zähnen eines Verriege lungshebels im Eingriff steht, und so die Sitzposition arretiert. Desweiteren ist ein Exenter vorgesehen, der sich an der nicht verzahnten Rückseite des Verriegelungshebels abstützt und diesen sicher im formschlüssigen Eingriff mit den Zahnkranz hält. Ein am Exenter angelenkter Betätigungshebel überträgt die Stellkräfte gegen eine am Exenter eingehängte Zugfeder. Auch der Verriegelungshebel ist entgegen der Verriegelungsrichtung federelastisch vorbelastet.

Ein Nachteil der beschriebenen Vorrichtung besteht in der Viel zahl der Teile dieser Konstruktion, wodurch nicht nur relativ hohe Kosten, hohes Gewicht und ein großer Bauraum verursacht werden, darüber hinaus muß mit einer großen Toleranzstreuung ge rechnet werden. Diese Streuung kann Ursache dafür sein, daß der die Verriegelung sichernde Exenter in einem ungünstigen Winkel am Verriegelungshebel anliegt, die eine sichere, definierte Stellung nicht mehr gewährleistet. Deshalb muß ein erhöhter Auf wand zur Sicherung der Verriegelungsfunktion getrieben werden.

Eine mit Schiebern arbeitende Verriegelungsvorrichtung zeigt die US 4,659,146. Danach werden, je nach Ausführungsvariante, ein oder zwei Schieber zwischen parallelen Führungsflächen verscho ben. Dies geschieht durch einen mit einem Betätigungshebel ver bundenen Bolzen, der in eine exentrisch geformte Kurve eingreift und im verriegelten Zustand seine größte Selbsthemmung aufweist. Gemäß der anderen Variante ist das Ende des Betätigungshebels selbst als Exenter ausgebildet und greift an der nicht verzahn ten Rückseite des Schiebers an.

Neben den vorstehend genannten Nachteilen treten bei der Linear verschiebung zusätzliche Spielprobleme auf. Auch ihre Neigung zum Verklemmen kann die Funktion beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Verriege lungsvorrichtung für manuell einstellbare Sitze zu entwickeln, die aus einer geringen Anzahl einfach herstellbarer Teile aufge baut ist, und die eine hohe Funktionssicherheit dadurch auf weist, daß sich der Verriegelungseffekt beim Überschreiten der normalen Belastungen selbsttätig verstärkt. Dieser Effekt soll auch für Verriegelungsvorrichtungen nutzbar sein, die in zwei Richtungen belastet werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk male des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach weisen zwei im wesent lichen konzentrisch zur Drehachse des betreffenden Verriege lungselements ausgerichtete Verzahnungselemente eine solche von der üblichen Verzahnungsform abweichende Form auf, daß ihr Ein greifen bzw. Ausformen aus der Gegenverzahnung des anderen Ver riegelungselements nur durch die Betätigung eines Entriegelungs mechanismuses leicht möglich ist. Jede Belastung der Verriege lungsvorrichtung, die zu elastischen oder gar plastischen Deformationen im System führt, verstärkt den Verriegelungseffekt und erschwert die Entriegelung bzw. macht diese sogar unmöglich.

Erzielt wird der beschriebene Effekt durch eine leicht keilför mige Anordnung der beiden im wesentlichen konzentrisch ausge richteten Verzahnungselemente. Durch die Wahl des Keilwinkels und der Elastizität der Verriegelungselemente bzw. der die Ver riegelungselemente tragenden Baugruppe kann auf das Maß des Selbstverstärkungseffekts Einfluß genommen werden. Wenn die Winkelhalbierende des genannten Keilwinkels im Schnittpunkt mit dem Teilkreis der Verzahnungselemente senkrecht auf dem von der Achse des Verriegelungselements (mit den im wesentlichen konzen trisch ausgerichteten Verzahnungselementen) ausgehenden Strahl steht, dann liegt eine symmetrisch wirkende Verriegelungsvor richtung vor. D. h., die Verriegelungsvorrichtung weist in bei den Belastungsrichtungen den beschriebenen Selbstverstärkungs effekt auf und ist deshalb in beide Belastungsrichtungen gleich sicher.

Um darüber hinaus im Verriegelungszustand das Spiel zu vermei den, ist vorgesehen, daß die inneren, einander zugewandten Flanken der beiden konzentrisch ausgerichteten Verzahnungs elemente im wesentlichen auf einem Kreisbogen um die Drehachse des betreffenden Verriegelungselements liegen und mit den jeweils anliegenden Flanken der Verzahnungselemente des anderen Verriegelungselements parallel verlaufen. Aufgrund des zwischen den beiden Verzahnungselementen bestehenden Keilwinkels schnei den die bezeichneten Flanken einen gedachten Kreisbogen um die Drehachse des Verriegelungselements (mit den radial gerichteten Verzahnungselementen), und zwar - bezogen auf die Verriegelungs richtung - schneidet die Flanke mit dem größeren Abstand zum Drehpunkt den Kreisbogen in Richtung zu kleineren Radien, während die Flanke mit dem geringeren Abstand zum Drehpunkt den Kreisbogen in Richtung zu größeren Radien schneidet.

Bei vollständigem Eingriff der Verzahnungen der Verriegelungs elemente bilden entweder die inneren oder die äußeren Flanken der besagten Verzahnungselemente in der Nähe ihres Zahngrundes bzw. Zahnkopfes mit den zugeordneten Verzahnungselementen des anderen (auf der Verstellwelle befestigten) Verriegelungselement ein Paar von Berührungspunkten. Eine in Verriegelungsrichtung wirkende Feder sorgt auch bei unbelasteter Verriegelungsvor richtung für die Anlage in den Berührungspunkten und somit für einen spielfreien Eingriff der Verzahnungen.

Zur Übertragung großer Verriegelungsmomente, wie sie bspw. bei einem Crash auftreten können, kann es erforderlich sein, daß zusätzlich zu den beiden sich voneinander unterscheidenden und einen Keilwinkel miteinander bildenden Verzahnungselementen weitere Verzahnungselemente vorzusehen sind, die zu den Ver zahnungselementen der Gegenverzahnung mit einem geringen Spiel auszustatten sind.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Konturen von Zahnkopf und Zahnfuß weitestgehend abzurunden und der Kontur eines Kreises anzupassen. Dadurch wird nicht nur ein leichteres Einrasten der Verzahnungen ermöglicht, es werden auch Belastungsspitzen durch Kerbspannungen vermieden, die vorallem im Crashfall zu Beschädigungen führen können.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und den dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Verriegelungsvorrichtung mit drei ineinander greifenden Verzahnungselementen;

Fig. 2 Vergrößerter Ausschnitt der Verriegelungsvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 Stark vergrößerter Ausschnitt der ineinandergreifenden Verzahnungselemente gemäß Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung aus sehr wenigen Einzelteilen. Im wesentlichen ist sie aufgebaut aus einem ersten Verriegelungs element 1 mit Verzahnungselementen 12, 13, 14 und einem zweiten Verriegelungselement 2 mit Verzahnungselementen 21. Die Verriegelungselemente 1, 2 lagern auf Drehachsen 10, 20 und werden im Verriegelungszustand mit ihren Verzahnungselementen 12, 13, 14, 21 durch eine Feder 3 spielfrei im Eingriff gehalten.

Das erste Verriegelungselement 1 besitzt einen Anlenkpunkt 11, der mit einer (nicht dargestellten) Handbetätigung in Verbindung steht und über den die Betätigungskraft übertragen werden. Auf der gegenüberliegenden Seite des Verriegelungselements 1 sind drei klauenartige Verzahungselemente 12, 13, 14 angeordnet, die im wesentlichen konzentrisch zur Drehachse 10 gerichtet sind. Dabei weisen die beiden äußeren Verzahnungselemente 12, 13 eine besonders definierte Struktur auf, die später noch eingehend erläutert wird.

Das zweite Verriegelungselement 2 trägt gleichmäßig ausgebildete Verzahnungselemente 21, die im wesentlichen radial ausgerichtet sind, wobei die Flanken der Zahnlücken weitestgehend parallel verlaufen.

Anwendungsmöglichkeiten für die erfindungsgemäße Verriegelungs vorrichtung mit dem sich unter Belastung selbst verstärkenden Verriegelungseffekt bestehen überall wo manuell betätigte Ver stellungen verriegelt werden sollen. Bspw. kann die in Fig. 1 dargestellte Variante Bestandteil einer Sitzlehnenverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes sein. In diesem Falle wäre die Drehachse 20 des zweiten Verriegelungselements mit der Schwenkachse der Lehne identisch oder fest verbunden. Beide Drehachsen 10,20 würden in einem gemeinsamen Sitzgestell lagern.

Anhand der vergrößerten Detailldarstellungen der Fig. 2 und 3 soll nachfolgend die erfindungsgemäße Gestaltung der Verzahnungselemente erläutert werden. Maßgebend für den sich selbstverstärkenden Verriegelungseffekt ist die besondere Aus bildung der beiden äußeren, im wesentlichen konzentrisch ausge richteten Verzahnungselemente 12, 13.

Danach liegen die inneren, einander zugewandten Flanken 121, 131 dieser Verzahnungselemente 12, 13 auf einem Kreisbogen K2 mit dem Radius R2 bzw. auf einem Kreisbogen K5 mit dem Radius R5. Die äußeren, voneinander abgewandten Flanken 122, 132 der Verzahnungselemente 12, 13 verlaufen im verriegelten Zustand parallel mit den jeweils anliegende Flanken 210a, 210b der Verzahungselemente 21 des zweiten Verriegelungselements 2. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sollen die im wesentlichen parallelen Flanken 210a, 210b der Lücken zwischen den Verzahnungselementen 21 eine leichte Wölbung aufweisen. Aufgrund der die Verzahnungen entformenden Schwenkbewegung des Verriege lungselement 1 muß die Flanke 210a leicht konkav und die Flanke 210b leicht konvex geformt sein.

Desweiteren schneidet die äußere Flanke 122 des Verzahnungs elements 12 (in Verriegelungsrichtung) einen Kreisbogen K6 mit dem Radius R6 in Richtung zu kleineren Radien. Umgekehrt schnei det die äußere Flanke 132 des Verzahnungselements 13 einen Kreisbogen K1 mit dem Radius R1 in Richtung zu größeren Radien. Die sich daraus ergebende Keilform der Wirkungsflächen der Ver zahnung kann verdeutlicht werden, indem man an die vorbezeich neten Flanken 122, 132 im Schnittpunkt mit dem Teilkreis 7 der Verzahnungselemente 21 Tangenten 6a, 6b anlegt.

Steht die Winkelhalbierende 5 zwischen den Tangenten 6a, 6b im Schnittpunkt S mit dem Teilkreis 7 senkrecht auf der Geraden 4, die durch den Schnittpunkt S und die Drehachse 10 des ersten Verriegelungselement 1 geht, dann handelt es sich um eine symmetrisch wirkende Verriegelungsvorrichtung. D. h., die Ver riegelungsvorrichtung ist in beiden Belastungsrichtungen gleich wirkend.

Im Interesse definierter Eingriffsverhältnisse der Verzahnungs elemente 12, 13, 21 sowie zur Gewährleistung eines spielfreien Be triebs, sind entweder im Bereich des Zahngrundes der Verzahnungselemente 12, 13 oder im Bereich ihres Zahnkopfes Kontaktpunkte A, B bzw. C, D vorgesehen, mit denen die Ver zahnungen der Verriegelungselemente zuerst in Eingriff treten. Eine weitestgehende Abrundung der Konturen von Zahnkopf und Zahnfuß verbessert den Komfort durch ein leichteres und weicheres Verriegelungsverhalten. Außerdem werden kritische Spannungsspitzen bei hohen Belastungen, z. B. im Crashfall, ver mieden.

Zur Steigerung der Belastbarkeit der Verriegelungsvorrichtung ist zwischen den Verzahnungselementen 12, 13 ein zusätzliches Verzahnungselement 14 vorgesehen. Seine Flanken 140a, 140b ver laufen weitestgehend parallel zu den Flanken 210a, 210b der Gegenverzahnung, wobei ein geringes Spiel vorgesehen ist. Zum Materialkontakt kommt es hier erst, wenn eine gewisse Belastungsgrenze überschritten wird und infolgedessen elastische (im Crashfall auch plastische) Verformungen des Systems auftre ten.

Die erfindungsgemäßen Verriegelungselemente 1, 2 lassen sich in einfacher Weise, z. B. durch Stanzen, herstellen.

Bezugszeichenliste

1

erstes Verriegelungselement

10

Drehachse des ersten Verriegelungselements

11

Anlenkpunkt für eine Handbetätigung

12

Verzahnungselement des ersten Verriegelungselements

121

Flanke des Verzahnungselements

122

Flanke des Verzahnungselements

13

Verzahnungselement des ersten Verriegelungselements

131

Flanke des Verzahnungselements

132

Flanke des Verzahnungselements

14

zusätzliches Verzahnungselement

140

a Flanke des Verzahnungselements

140

b Flanke des Verzahnungselements

2

zweites Verriegelungselement

20

Drehachse des zweiten Verriegelungselements

21

Verzahnungselement

210

a Flanke des Verzahnungselements

210

b Flanke des Verzahnungselements

3

Feder

4

Gerade durch die Drehachse

10

und den Schnittpunkt S

5

Winkelhalbierende

6

a Tangente

6

b Tangente

7

Teilkreis
A Kontaktpunkt
B Kontaktpunkt
C Kontaktpunkt
D Kontaktpunkt
S Schnittpunkt
K1 Kreisbogen
K2 Kreisbogen
K3 Kreisbogen
K4 Kreisbogen
K5 Kreisbogen
K6 Kreisbogen
R1 Radius
R2 Radius
R3 Radius
R4 Radius
R5 Radius
R6 Radius

Claims

1. Verriegelungsvorrichtung für einen manuell einstellbaren Sitz, deren Verriegelungselemente dreh- oder schwenkbar auf jeweils einer Welle lagern und mit Verzahnungselementen versehen sind, die formschlüssig miteinander in Eingriff treten können, wobei das erste Verriegelungs element ein Hebel ist und klauenartige, konzentrisch zur Drehachse gerichtete Verzahnungselemente trägt, während das auf einer Verstellwelle lagernde erste Verriegelungselement radial gerichtete Verzahnungselemente mit parallelen Flanken in den Zahnlücken trägt, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei konzentrisch ausgerichtete Verzah nungselemente (12, 13) vorgesehen sind, wobei im verriegelten Zustand

a) die inneren, einander zugewandten Flanken (121, 131) der beiden Verzahnungselemente (12, 13) auf einem Kreisbogen (K2, K5) um die Drehachse (10) liegen und
b) die äußeren, einander abgewandten Flanken (122, 132) der beiden Verzahnungselemente (12, 13) mit der jeweils anliegenden Flanke (210a, 210b) des zweiten Verriegelungselements (2) parallel ver laufen, wobei
- a) die entsprechende Flanke (122) des Verzahnungselements (12) mit dem größeren Abstand (10) zum Drehpunkt des ersten Verriegelungselements (1) einen (gedachten) Kreisbogen (K6) in Richtung zu kleineren Radien schneidet und
- b) die entsprechende Flanke (132) des Verzahnungselements (13) mit dem kleineren Abstand zur Drehachse (10) des ersten Ver riegelungselements (1) einen (gedachten) Kreisbogen (K1) in Richtung zu größeren Radien schneidet und
c) entweder die inneren Flanken (121, 131) der Verzahnungselemente (12, 13) des ersten Verriegelungselements (1) in der Nähe ihres Zahngrundes mit den zugeordneten Verzahnungselementen (21) des zweiten Verriegelungselements (2) Kontaktpunkte (A, B) bilden

oder
die äußeren Flanken (122, 132) der Verzahnungselemente (12, 13) des ersten Verriegelungselements (1) in der Nähe des Zahnkopfes mit den zugeordneten Verzahnungselementen (21) des zweiten Verriegelungselements (2) Kontaktpunkte (C, D) bilden.

2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine symmetrisch wirkende, in beiden Belastungsrichtungen gleich sichere Verriegelungsvorrichtung die Verzahnungselemente (12, 13) des ersten Verriegelungselements (1) so ausgerichtet sind, daß die Orthogonale (4) auf der Winkelhalbierenden (5) im Schnittpunkt (S) mit dem Teilkreis (7) durch die Drehachse (10) des ersten Verriegelungs elements (1) geht, wobei sich die Winkelhalbierende (5)
auf die Tangenten (6a, 6b) an den beiden äußeren, einander abgewandten Flanken (122, 132) der beiden Verzahnungselemente (12, 13) des ersten Verriegelungselements (1) oder
auf die Tangenten an den beiden zugehörigen inneren, einander zugewandten Flanken (210a) der entsprechenden Verzahnungselemente (21) des zweiten Verriegelungselements (2)
durch den Teilkreis (7) beziehen.

3. Verriegelungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (3) vorgesehen ist, die die Verzahnung der Verriegelungselemente (1, 2) spielfrei ineinander druckt.

4. Verriegelungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen von Zahnkopf und Zahnfuß an die Kontur eines Kreises angepaßt sind, vorzugsweise an einen Kreis mit einem Durchmesser der halben Zahnflankenbreite.

5. Verriegelungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend des zu übertragenden Verriegelungsdrehmoments neben den beiden, sich voneinander unterscheidenden Verzahnungselementen (12, 13) zusätzliche Verzahnungselemente (14) vorgesehen sind, die zu den Verzahnungselementen (21) des zweiten Verriegelungselements (2) mit ei nem geringen Spiel ausgestattet sind.

6. Verriegelungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung zusätzlicher Verriegelungselemente (14) die parallelen Flanken (210a, 210b) der Verzahnungselemente (21) des zweiten Verriege lungselements (2) gekrümmt sind, nämlich die eine Flanke (210a) ist kon kav und die andere Flanke (210b) ist konvex gekrümmt.