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Dokumentenidentifikation DE19523136A1 09.01.1997
Titel Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit zwei gegeneinander verstellbaren Teilen und einer Schnecke
Anmelder C. Rob. Hammerstein GmbH & Co. KG, 42699 Solingen, DE
Erfinder Bauer, Heinz, 42699 Solingen, DE;
Becker, Burckhard, 42655 Solingen, DE;
Frohnhaus, Ernst-Reiner, 42699 Solingen, DE
Vertreter Bauer, W., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 50968 Köln
DE-Anmeldedatum 28.06.1995
DE-Aktenzeichen 19523136
Offenlegungstag 09.01.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.01.1997
IPC-Hauptklasse B60N 2/06

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit zwei gegeneinander verstellbaren Teilen, von denen das eine Teil mit einer gebogen oder geradlinig verlaufenden Zahnleiste verbunden ist und an dem anderen Teil eine mit dieser Zahnleiste im Eingriff befindliche Schnecke drehbar gelagert ist.

Bei motorischen Verstellvorrichtungen von Kraftfahrzeugsitzen gibt es Gelenkverstellvorrichtungen und Längsverstellvorrichtungen. Gelenkverstellvorrichtungen findet man bespielsweise in Vorrichtungen zur Verstellung der Höhe eines Fahrzeugsitzes und in Verstellvorrichtungen für die Neigung einer Rückenlehne. Längsverstellvorrichtungen findet man bei einem Kraftfahrzeugsitz unterhalb des Sitzes, sie verbinden den Kraftfahrzeugsitz mit einer Bodengruppe des Kraftfahrzeuges, es gibt aber auch Längsverstellvorrichtungen an anderer Stelle, beispielsweise für die Veränderung der Sitztiefe der Sitzfläche eines Kraftfahrzeugsitzes.

Die Erfindung bezieht sich auf Verstellvorrichtungen dieser Art in Form einer Gelenkverstellung oder Längsverstellung, wobei das eine verstellbare Teil eine Zahnleiste hat und das andere eine drehbare, mit der Zahnleiste in Eingriff befindliche Schnecke lagert. Bei einer Verstellvorrichtung eines Gelenks ist die Zahnleiste gebogen, nämlich zumeist kreisbogenförmig ausgeführt, bei einer Längsverstellvorrichtung ist sie im allgemeinen geradlinig.

Bei den bekannten Verstellvorrichtungen der eingangs genannten Art sind sowohl Zahnleiste als auch Schnecke aus einem Metall gefertigt. Die vorbekannten Ausführungen sind nicht nur aufwendig in ihrer Herstellung, sondern auch nicht ausreichend geräuscharm beim praktischen Einsatz. Bei einer bekannten Längsverstellvorrichtung der eingangs genannten Art wird die aus Metall gefertigte, die Zahnleiste bildende Zahnstange mit Kunststoff umspritzt, um eine Geräuschminderung zu erreichen. Diese zusätzliche Umspritzung ist kostenaufwendig, erfordert zusätzliche Bearbeitungsschritte und erweist sich bei längerfristiger Benutzung als problematisch.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Verstellvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß Schnecke und Zahnleiste im wesentlichen geräuschfrei zusammenwirken, wenn eine Verstellbewegung durchgeführt wird, wobei die Schnecke günstig und einfach in der Herstellung sein soll und sich dennoch für unterschiedliche Eingriffswinkel, in unterschiedlichen Zahnform und mitunterschiedlichen Konturen ausführen läßt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Verstellvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäß aus Kunststoff als Bindemittel und einem verstärkendem Material, das vorzugsweise faserförmig ausgebildet ist, hergestellte Schnecke lädt sich in beliebigen Formen ausführen, sie kann ballig, diaboloförmig oder dergleichen sein. Sie hat gute Gleiteigenschaften gegenüber Zahnleisten, nämlich insbesondere einer aus Metall, und vorzugsweise aus Stahl hergestellten Zahnleiste. Auf diese Weise wird ein geräuscharmer Antrieb der Verstellvorrichtung erzielt. Aufgrund ihres verstärkenden Materials hat die Schnecke eine ausreichende mechanische Festigkeit, um die Verstellkräfte, die in einer Verstellvorrichtung auftreten, aufnehmen zu können, einschließlich unfallbedingter Verstellkräfte. Dabei muß im Falle unfallbedingter Kräfte, die an einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung angreifen, nicht notwendigerweise erreicht werden, daß die Verstellvorrichtung nach einem Unfall auch noch funktioniert, es muß allerdings sichergestellt sein, daß sich die Verstellvorrichtung unfallbedingt nicht verstellen kann. Diese Bedingung kann die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung erfüllen.

Die Schnecke ist einstückig mit Achsmitteln für ihre Lagerung und einem Zahnrad für ihren Antrieb hergestellt. Dies erleichtert die Montage und vereinfacht die Herstellung einer Verstellvorrichtung. Als Achsmittel kommen Achsstummel, Achsen, axiale Einsenkungen oder eine axiale Durchgangsbohrung in Frage. Das Zahnrad ist koaxial zur eigentlichen Schnecke und auf dieses speziell abgestimmt. Es kann als beliebiges Zahnrad ausgeführt sein, beispielsweise Kegelrad, Stirnzahnrad usw.

Auch wenn mit verstärkenden Materialien gefüllte Kunststoffe hohe Festigkeitswerte aufweisen, reichen ihre Festigkeitswerte doch nicht an diejenigen spezieller Metalle heran. Es ist daher im Grunde überraschend, daß sich gerade bei Verstellvorrichtungen für Kraftfahrzeugsitze, die hohen unfallbedingten Überlastungen standhalten müssen, aus Kunststoff gefertigte Schnecken eigen. Dies gilt insbesondere für Längsverstellvorrichtungen, bei denen bekanntlich hohe unfallbedingte Kräfte auftreten können. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schnecke liegt nun darin, daß sie mit einer ausreichenden Anzahl von Gewindegängen in Eingriff mit der zugehörigen Zahnleiste ausgeführt werden kann, wobei nicht alle im Eingriff befindlichen, einzelnen Gewindegänge auch tatsächlichen Anlage an Flanken der Zahnleiste sein müssen, denn es genügt, daß sie im Falle eines Unfalls in Anlage kommen und insgesamt eine unfallbedingte Verstellung verhindert wird. Die Schnecke läßt sich formmäßig so ausbilden, daß sie der Zahnleiste angepaßt ist und umgekehrt. So kann beispielsweise die Zahnleiste einen Zahnverlauf haben, der auf der Mantelfläche eines Zylinders liegt. Entsprechend kann die Schnecke ausgeführt sein, so daß eine möglichst gute Überdeckung der Zähne bzw. Gewindegänge erreicht wird.

In einer bevorzugten Ausführung wird als verstärkendes Material ein Fasermaterial gewählt, hier eignen sich insbesondere hochfeste Fasern, beispielsweise Glasfasern, Whisker, PTFE, MOS&sub2; usw. Als nicht faserförmige Verstärkungsmaterialien kommen in Betracht Glaskugeln, Körner aus hochfestem Metall usw.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung verläuft die Drehachse der Schnecke im Winkel zum Verlauf der Zähne des Zahnteils, der größer als 0° ist. Dies ist besonders günstig für Zahnleisten, die an einem Fenster ausgeführt sind, beispielsweise sich in einem Langloch oder einer Schwingenöffnung befinden.

Als bevorzugt hat sich ein Flankenwinkel der Gewindegänge der Schnecke zwischen 0 und 30° herausgestellt, insbesondere ist es auch möglich, die Flankenwinkel der beiden Flanken unterschiedlich zu wählen, sie können sich um 10° und mehr unterscheiden. Unterschiedliche Flankenwinkel sind insbesondere günstig, wenn Schnecke und Zahnleiste schräg zueinander angeordnet sind.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verstärkungsmaterial und hier insbesondere die Fasern bis in die Oberfläche der Schnecke hineinragt, die Oberfläche der Schnecke also nicht nur aus Kunststoff besteht. Bei Zahnleisten aus Metall kommt dann das verstärkende Material in unmittelbaren Kontakt mit dem Metall, putzt dieses frei und bewirkt auf Dauer einen guten Eingriff.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Zahnleiste sich in Querrichtung über einen möglichst groben Bereich, beispielsweise mehr als 6, vorzugsweise mehr als 8 mm erstreckt und damit der Eingriff zwischen ihren Zähnen und den Gewindegängen der Schnecke über einen Winkelbereich der Schnecke erfolgt, der möglichst grob ist. In einer anderen, bevorzugten Ausführung ist mindestens eine weitere Zahnleiste vorgesehen, die gegenüber der ersten um einen Winkel, bezogen auf eine Achse der Schnecke, versetzt ist, beispielsweise um 180°. So kann beispielsweise ein Fenster eines zu verstellenden Teils an den gegenüberliegenden Flanken jeweils mit Zähnen und somit einer Zahnleiste ausgeführt sein.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Gelenkverstellvorrichtung, teilweise in Explosionsdarstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Längsverstellvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Gelenkverstellvorrichtung, ebenfalls teilweise in Explosionsdarstellung und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3, jedoch im zusammengebauten Zustand.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Verstellvorrichtung für ein Gelenk hat ein erstes verstellbares Teil 20, das in der Figur als Blechzuschnitt mit Abwinklung dargestellt ist und beispielsweise Teilstück eines Sitzträgers eines Kraftfahrzeugsitzes sein kann. Es bildet eine Lagerbohrung 22 aus, um deren Achse es relativ zu einem zweiten verstellbaren Teil 24 verschwenkbar ist. Dieses hat eine gebogen aus geführte Zahnleiste 26 und eine Bohrung 28, in der ein Teil angelenkt werden kann, das die Schwenkbewegung übernimmt, beispielsweise der Träger einer Rückenlehne oder dergleichen.

Die Zähne der Zahnleiste 26 sind in Eingriff mit einer Schnecke 30. Sie ist im wesentlichen zylindrisch und hat fünf Gewindegänge. Sie ist aus einem Reaktionsharz als Bindemittel gefertigt, daß mit 65 Gewichtsprozent Graphitfasern gefüllt ist. Diese Fasern reichen bis in die Oberflächen der Schnecke, insbesondere in den Bereich der Flanken und der Spitzen der Gewindegänge.

Unmittelbar am in der Figur rechten, stirnseitigen Ende der eigentlichen Schnecke 30 ist einstückig ein schrägverzahntes Zahnrad 32 angebracht, sein Außendurchmesser entspricht im wesentlichen dem Außendurchmesser der Gewindegänge. Weiterhin hat die Schnecke 30 einstückig zwei Achsstummel 34, die der Lagerung der Schnecke 30 dienen. Hierzu ist in der Abwinklung des ersten verstellbaren Teils 20 die Lagerbohrung 22 vorgesehen, eine entsprechende Lagerbohrung ist (nicht dargestellt) für den rechten Achsstummel 34 ausgebildet.

Es ist eine Antriebsschnecke 36 vorgesehen, die mit dem Zahnrad 32 zusammenwirken kann, sie ist in der Fig. 1 separat vom Zahnrad 32 dargestellt. Durch Drehen dieser Antriebsschnecke 36 um ihre Achse wird das Zahnrad 32 gedreht, das die einstückig mit ihm verbundene Schnecke 30 mitdreht. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das zweite verstellbare Teil 24 ein Stanzteil, entsprechend sind die Zähne der Zahnleiste 26 ausgeführt, die Zähne sind also gestanzt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 eignet sich für Längsverstellvorrichtungen. Die Zahnleiste 26 ist in diesem Fall mit einer Bodenschiene verbunden, die das erste verstellbare Teil 20 bildet. Die Schnecke 30, die im Eingriff mit der Zahnleiste 26 ist, ist drehbar an einer Sitzschiene angeordnet, die das zweite verstellbare Teil 24 bildet. Derartige Längsverstellvorrichtungen mit einer Sitzschiene und einer Bodenschiene sind an sich bekannt, so daß auf sie hier nicht näher eingegangen werden muß. Die Anordnung aus Zahnleiste 26, die hier als geradlinig verlaufenden Zahnstange ausgeführt ist, und Schnecke 30, die ballige Kontur hat, ist in einem Innenkanal in einer Längsführung untergebracht. Nach oben zur Sitzschiene hin kann die Schnecke 30 nicht soweit ausweichen, daß sie außer Eingriff mit der Zahnleiste 26 kommt. Auf diese Weise wird der Eingriff zwischen Schnecke 30 und Zahnleiste 26 zwangsweise aufrechterhalten. Der Freiraum der Schnecke 30 zu einem parallel zur Zahnleiste 26 verlaufenden Flansch der zugehörigen Schiene, in diesem Fall der Sitzschiene, oder zu einem in oder an dieser Schiene vorgesehenen Anschlagteil 38 ist geringer als die Eingriffstiefe zwischen Zähnen und Gewindegängen von Zahnleiste 26 und Schnecke 30.

Wiederum sind an der Schnecke ein Zahnrad 32 und zwei endseitige Achsstummel 34 einstückig angeordnet. Das Zahnrad 32 ist in Eingriff mit einer Antriebsschnecke 36.

Gemäß Fig. 2 springt 180° versetzt (betrachtet von der Achse der Schnecke 30) zur Zahnleiste 26 das Anschlagteil 38 vor. Es ist mit der Schnecke 30 nicht in Kontakt. In der gezeigten Ausführung folgt es der Außenkontur der Schnecke 30, ohne aber diese zu berühren, vielmehr ist ein Abstand von beispielsweise 0,5 bis 2 mm vorhanden. Vorzugsweise ist dieser Abstand überall konstant. Das Anschlagteil 38 kommt bei einer Überlast, beispielsweise einer unfallbedingten Belastung der Verstellvorrichtung, in Eingriff mit den Gewindegängen der Schnecke 30 und erhöht die Festigkeit der Verstellvorrichtung im Hochbelastungsfall, wie er bei einem Unfall gegeben ist. Das Anschlagteil 38 folgt der seitlichen Außenkontur der Schnecke 30, ohne in die Freiräume zwischen den Gewindegängen einzugreifen, der Verlauf des Anschlagteils 38 ist im Fall der Fig. 2 im wesentlichen eine Bogenlinie. Weiterhin ist eine Umgrifflasche 42 vorgesehen, die die Zahnstange 30 ringförmig umgreift und den Eingriff von Zahnleiste 26 und Schnecke 30 auch bei unfallbedingten Belastungen gewährleistet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, haben die Flanken der Gewindegänge unterschiedliche Steigung. Auf diese Weise kann man eine höhere Festigkeit in einer Verschieberichtung im Vergleich zu anderen erreichen. Der Winkel, den die einen Flanken mit der Drehachse der Schnecke 30 einschließen, liegt bei etwa 85°, der Winkel der anderen Flanken bei etwa 45°.

Gemäß Fig. 2 verläuft die Drehachse der Schnecke 30 parallel zur geradlinig angeordneten Zahnleiste 26. Es ist möglich, hier einen Winkel > 0 zwischen den beiden Teilen vorzusehen, beispielsweise sie im Winkel von 15 bis 30° zueinander anzuordnen, eine derartige Anordnung ist im letzten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 4 beschrieben, sie kann auch für Fig. 2 angewandt werden.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist wieder eine Gelenkverstellvorrichtung gezeigt, das zweite verstellbare Teil 24 ist ähnlich ausgeführt wie gemäß Fig. 1, jedoch ist nunmehr die Zahnleiste 26 innerhalb eines Fensters 40 des verstellbaren Teils 20 angeordnet. Durch dieses Fenster 40 greift im schrägen Winkel, siehe Fig. 4, eine im wesentlichen zylindrisch ausgeführte Schnecke 30, der konkrete Winkel liegt bei etwa 30°. Wiederum hat die Schnecke 30 einstückig angeformte Achsstummel 34 und ein einstückig angeformtes Zahnrad 32, mit dem eine Antriebsschnecke 36 in Eingriff ist.

Die innerhalb des Fensters 40 der Zahnleiste 26 gegenüberliegenden Fensterkante ist in der Ausführung gemäß Fig. 3 rund und befindet im Abstand von der Schnecke 30. Sie kann auch als Anschlagteil 38 ausgeführt sein, also sich zwar in unmittelbarer Nähe der Gewindegänge der Schnecke 30 befinden, mit dieser aber keine Berührung haben. In einer weiteren Alternative ist es möglich, daß auch diese andere Kante des Fensters 40 ihrerseits als Zahnleiste ausgebildet ist, die dann entsprechend versetzte Zähne hat, so daß die Schnecke 30 sowohl unten an der gezeigten Zahnleiste 26 als auch oben an der entsprechenden Zahnleiste anliegt.

Aus allen Ausführungsbeispielen geht hervor, daß die Gewindegänge der Schnecke 30 jeweils trapezförmig sind. Die, in einem Längsschnitt gesehen, geradlinig verlaufenden Kopflinien der aufgeschnittenen Gewindegänge machen mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20% der Querschnittsbreite einer Zahnbreite aus.


Anspruch[de]
  1. 1. Verstellvorrichtung für einen Kraftfahrzeugsitz mit zwei gegeneinander verstellbaren Teilen (40), von denen das eine Teil mit einer gebogenen oder geradlinig verlaufenden Zahnleiste (26) verbunden ist und an dem anderen Teil (40) eine mit dieser Zahnleiste (26) im Eingriff befindliche Schnecke (30) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (30) aus einem Material gefertigt ist, das Kunststoff als Bindemittel und mindestens 40 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 5° Gewichtsprozent und insbesondere mindestens 60 Gewichtsprozent eines verstärkenden Materials, insbesondere eines Fasermaterials aufweist und daß die Schnecke (30) einstückig mit einem Zahnrad (32), über das ihr Drehantrieb erfolgt, verbunden ist.
  2. 2. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkende Fasermaterial ausgewählt ist aus Glasfasern, Carbonfasern, Graphitfasern, insbesondere -whiskers, Borfasern mit Wolframkern, Siliziumkarbidfasern und -whiskers und Polyamidfasern, wie beispielsweise Aramid- und Polyarylamidfasern.
  3. 3. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff oder ein Reaktionsharz ist.
  4. 4. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kurzfasern mit einer Länge von unterhalb 1 mm oder Langfasern mit typischerweise 5 bis 12 mm Länge sind.
  5. 5. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Fasern bis in die Oberfläche der Schnecke (30) hineinragen und die Oberfläche nicht nur ausschließlich aus Kunststoff besteht.
  6. 6. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem verstellbaren Teil, an dem die Schnecke (30) drehbar gehalten ist, ein Anschlagteil (38) befindet, das der Kontur der Schnecke (30) ohne Hineinreichen in deren Gewindegänge im wesentlichen folgt und sich in geringerer Entfernung von der Schnecke (30) befindet als die Tiefe, mit der die Schnecke (30) mit ihren Gewindegängen in die Zahnleiste (26) eingreift, und daß das Anschlagteil (38) der Zahnleiste (26) vorzugsweise gegenüberliegt.
  7. 7. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Zahnleiste (26) vorgesehen sind, die am verstellbaren Teil (24) angeordnet sind und einzeln in Eingriff mit der Schnecke (30) stehen, wobei vorzugsweise diese Zahnleisten (26) um einen möglichst groben Winkel um die Achse der Schnecke (30) gegeneinander winkelversetzt sind.
  8. 8. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der beiden Flanken eines Gewindeganges der Schnecke (30), den diese mit der Drehachse der Schnecke (30) einschließen, unterschiedlich ist, insbesondere mehr als 10°, vorzugsweise mehr als 20° Unterschied aufweist.
  9. 9. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindegänge der Schnecke (30) im Profil gesehen eine geradlinig verlaufende Kopflinie aufweisen und daß diese Kopflinie mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20% der Querschnittsabmessung eines Gewindegangs ausmacht.
  10. 10. Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (30) einstückig mit Achsmitteln (34) für ihre Lagerung versehen ist.






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