Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine manuelle Schnellverstellung, insbesondere für Verstellteile in oder an Kraftfahrzeugen, ohne eine separate Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Vorteilhaft kann die Schnellverstel¬ lung für passiv einstellbare Sitze, aber auch für Türen und Klappen eingesetzt werden.

Eine gattungsgemäße Verstellvorrichtung mit einem linear stufenlos einstellbaren Mechanismus zur relativen Positio¬ nierung von Bauteilen beschreibt US 4,589,301. Die Vorrich¬ tung besteht aus einer linear verschiebbaren Spindel, die mit einem Verstellobjekt (z. B. der Lehne eines Sitzes) verbunden ist. Einerseits lagert die Spindel in der Bohrung eines Gehäuses und andererseits in einer Bohrung einer topfförmig ausgebildeten Überwurfmutter, die über ein

Gewinde mit dem Gehäuse drehbar in Verbindung steht. In dem vom Gehäuse und der Überwurfmutter gebildeten Hohlraum lagert auf der Spindel drehbar eine Spindelmutter. Sie besitzt stirnseitig Ausnehmungen, die jeweils ein Kugella¬ ger mit axial wirkenden Federelementen teilweise aufnehmen. Über diese Lager werden axiale Kräfte der Spindel leichtgän¬ gig abgestützt und die Spindelmutter kann sich beim Betäti¬ gen der Vorrichtung leicht drehen.

Eine Verriegelung der Vorrichtung erfolgt durch Aufschrau¬ ben der Überwurfmutter auf das stationäre Gehäuseteil, wodurch das axiale Spiel der Spindelmutter solange verrin¬ gert wird, bis sich ihre ringförmigen Stirnflächen am Gehäuse abstützen bzw. eingeklemmt sind. Da die Spindelmut¬ ter nunmehr festsitzt, kann auch die Spindel nicht mehr verschoben werden; die Vorrichtung ist verriegelt.

Von Nachteil ist jedoch die Verwendung von zwei relativ aufwendigen Rollkörperlagern zur Abstützung der Spindelmut¬ ter, was sich negativ auf die Kosten auswirkt. Auch lange Verstellwege führen oft zu Platzproblemen, da eine entspre¬ chend lange Spindel eingesetzt werden muß.

In DT 24 49 180 AI wird eine Selbsthemmungsvorrichtung für rotierende Wellen beschrieben, die ebenfalls eine stufenlo¬ se Schnellverstellung von Teilen erlaubt. Eine einzige, in zwei Federteile gegliederte Schraubenfeder lagert unter Vorspannung auf einer zylindrischen Welle, wobei die Feder mehrere Anschläge aufweist, die mit entsprechenden Anschlä¬ gen eines die Feder umschließenden Gehäuses zusammenwirken. Durch das Öffnen der Feder wird eine Bewegung der Feder und somit eine Einstellung des verstellbaren Teils möglich. Im Verriegelungszustand kann eine Belastung der Vorrichtung zu einer Selbstverstärkung der Verriegelung führen.

Auch diese Lösung besitzt den Nachteil eines relativ langge¬ streckten Aufbaus aufgrund der zweigliedrigen Feder. Das elastische Verhalten der Schraubenfeder führt außerdem dazu, daß die gewählte Verriegelungsposition nachgiebig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine manuell betätigbare, passive und stufenlose Schnellverstel¬ lung, insbesondere für einstellbare Bauteile in Kraftfahr¬ zeugen, zu entwickeln, die sich durch hohe Kompaktheit,

einen einfachen konstruktiven Aufbau (leichte Montierbar- keit weniger Bauteile) und einen zuverlässigen Betrieb auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine in einem Gehäu¬ se gelagerte Schnecke gelöst, deren Verzahnung, die ohne Selbsthemmung ausgelegt ist, gleichzeitig einen Verriege¬ lungsbereich trägt, dem ein als Schieber ausgebildetes Verriegelungselement zugeordnet ist.

Zur Realisierung dieses Prinzips sind grundsätzlich drei Varianten nutzbar: Enweder man verwendet einen von den Getriebeelementen unabhängig bewegbaren, separaten Schie¬ ber, der bei seiner Betätigung in Sperrichtung auf die Getriebeelemente (insbesondere auf die Verzahnung der Schnecke) einwirkt, - oder man verwendet das mit der Schnek- ke im Eingriff stehende Getriebeelement (Zahnsegment oder Schneckenrad) als Schieber wobei dieses gegen die Schnecken¬ verzahnung verschiebbar gelagert ist, oder man nutzt die Schnecke selbst als Schieber, wobei ihre Lagerung in Rich¬ tung der Verzahnung des anderen Getriebeelements verschieb¬ bar ausgebildet ist.

Der Verriegelungsbereich kann an einem Schneckenende vorge¬ sehen sein, der mit dem in einem gemeinsamen Gehäuse geführ¬ ten Schieber reib- oder formschlüssig in Eingriff bringbar ist. Dabei kann sich der Verriegelungsbereich am Umfang oder an den Stirnseiten der Schnecke befinden, zu dem der entsprechende Schieber radial bzw. axial bezüglich der Schneckenachse verschoben wird. Aber auch die Schneckenver¬ zahnung selbst kann als Verriegelungsbereich fungieren und mit einem Schieber in Eingriff treten. Gemeinsam für alle Varianten ist die Funktion des Schiebers: Er blockiert jede weitere Bewegung der selbsthemmungsfreien Schnecke und damit eine Verstellung des in die Schneckenverzahnung eingreifenden Verzahnteils, das mit einem Verstellobjekt, z. B. der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes, in Verbindung steht. Betätigt wird der Schieber von einem Hebel oder von einem anderen dem entsprechenden Zweck angepaßten Handgriff (Betätigungselement) . Die Übertragung der notwendigen Stellkräfte kann über Bowdenzüge, Hebel, Exzenter oder andere technische Mittel erfolgen.

Die technische Umsetzung der Erfindung kann in sehr unter¬ schiedlichen Varianten erfolgen. Beispielsweise kann an der Schnecke eine keilförmige umlaufende Nut vorgesehen sein, mit deren Flanken ein entsprechend geformter Schieber in

Kontakt treten kann und so die Hemmung der Bewegung der Schnecke verursacht. Die genannten winklig stehenden Flan¬ ken können natürlich auch die Stirnseiten der Schnecke bilden, die vorzugsweise mit zugeordneten Flanken des Gehäuses in Eingriff bringbar sind, wobei die Schnecke von einem Schieber in Richtung dieser Flanken (geringfügig) radial verschoben wird.

Eine andere Variante sieht vor, daß der Schieber direkt mit der Kopffläche der Schneckenverzahnung in Eingriff tritt und dabei gegebenenfalls die Verzahnung der Schnecke zusätz¬ lich in die Verzahnung des Zahnsegments preßt. Je nach dem Anwendungsfall der Schnellverstellung und den zu übertragen¬ den Kräften kann es zweckmäßig sein, die Kopffläche der Schneckenverzahnung mit einer hohen Rauhigkeit oder sogar mit einer aus Riefen, Noppen od. dgl. aufgebauten Mikrover- zahnung zu versehen. Wenn auch der Schieber solche Oberflä- chensrukturen aufweist, kann ein verriegelnder Formschluß zwischen Schnecke und Schieber erreicht werden, der aber dennoch eine absolut stufenlose Verstellung erlaubt.

Wird jedoch der Schieber als Bolzen od. dgl. ausgebildet, dessen freies Ende in Ausnehmungen des Verriegelungsberei¬ ches eingreifen soll, so liegt zwar eine stufige Verstel¬ lung vor, jedoch sind diese Stufen für den Benutzer wegen ihrer Untersetzung durch die Schneckenverzahnung praktisch nicht spürbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur la - eine Seitenansicht einer Schnellverstel¬ lung für einen einstellbaren Sitz eines Kraft¬ fahrzeugs,

Figur lb - einen Schnitt A-A durch die Schneckenachse (gemäß Figur la) ,

Figur lc - einen Schnitt C-C durch den Schieber (gemäß Figur lb) ,

Figur 2 - eine Schnellverstellung mit Formschluß zwi¬ schen dem Verriegelungsbereich und dem Schie¬ ber,

Figur 3 - eine Schnellverstellung mit zwei Verriege¬ lungsbereichen,

Figur 4a - eine Schnellverstellung mit Mikroverzahnung auf der Kopffläche der Verzahnung der Schnek- ke,

Figur 4b - einen Ausschnitt aus Figur 4a: Verriegelungs- Stellung der radial verschiebbaren Schnecke,

Figur 4c - einen Ausschnitt aus Figur 4a: ^' Betätigungs¬ stellung (Freigabestellung) der radial ver¬ schiebbaren Schnecke.

Figur 5 - eine Schnellverstellung mit einem radial ver¬ schiebbar gelagerten Zahnsegmenthebe1

Figur 6 - eine Schnellverstellung mit einer radial ver¬ schiebbar gelagerten Schnecke

Die in Figur 1 dargestellte Schnellverstellung besteht aus einer Grundplatte 11, einem mit dieser mittels Schrauben 13 befestigten Gehäuse 12 und einer im Gehäuse 12 gelagerten Schnecke 2, deren Verzahnung 21 in die Verzahnung 61 des Zahnsegmenthebels 6 eingreift, wobei diese Verzahnungen 21,61 ohne Selbsthemmung miteinander im Eingriff stehen. Deshalb kann sich die Schnecke 2 in ihrem Lagern 14,15 frei drehen, wenn eine Kraft auf den Zahnsegmenthebel 6 einwirkt und seine Verzahnung 61 um die Achse 60 schwenkt. Zur Unterbindung einer unbeabsichtigten Verstellung der Vorrich¬ tung ist an der Schnecke 2 ein Verriegelungsbereich in Form einer umlaufenden keilförmigen Nut vorgesehen, in die das Verriegelungselement 3 eingreift. Der Verriegelungsbereich wird im wesentlichen gebildet von den winklig stehenden Flanken 23, denen entsprechend ausgerichtete Flanken 30 des Verriegelungselements 3 zugeordnet sind.

Das Gehäuse 12 kann als Präge- oder Gußteil ausgeführt sein, wobei vorteilhafterweise Aufnahmen für die Lagerung der Schnecke 2 und die Führung des Schiebers integriert sein sollten. Durch eine Öffnung im Getriebe 12 greift die Verzahnung 61 des Zahnsegmenthebels 6 ein und stellt mit der Schneckenverzahnung 21 einen Formschluß her. Der Zahn-

segmenthebel 6 ist mit der Lehne eines Kraftfahrzeugsitzes verbunden und auf der Achse 60 schwenkbar mit der Grundplat¬ te 11 verbunden, die am Sitzuntergestell montiert ist.

Um eine leichtgängige Verstellung zu gewährleisten, muß für eine gute Lagerung der Schnecke 2 gesorgt werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind auf den Lagerzapfen 22 Ra¬ diallager 15 sowie Axiallager 14 vorgesehen. Die nur schema¬ tisch angedeuteten Axiallager 14 sollten federnd ausgebil¬ det sein, um eine Zentrierung der Schnecke 2 gewährleisten zu können und ein axiales Spiel im Gehäuse 12 zu vermeiden. Beispielsweise kann das Axiallager 14 als U-Feder ausgebil¬ det sein oder aus einem Hartmetallplättchen mit einer Gummiunterlage bestehen.

Eine Zentrierung der Schnecke 2 ist deshalb wichtig, weil beim Auftreten üblicher Verstellkräfte noch kein Kontakt zwischen der Stirnfläche 24 der Schnecke 2 und der gegen¬ überliegenden Stützfläche 16 im Gehäuse 12 auftreten soll. Hierdurch würde die Schnellverstellung schwergängig werden; eine gewünschte Verstellbewegung könnte sogar blockeirt werden, obwohl das Verriegelungselement (Schieber 3) nicht aktiviert ist. Erst wenn ungewöhnlich große Kräfte abgebaut werden müssen, z. B. im Crashfall, soll der Reibkontakt

zwischen der Stützfläche 16 und der Stirnfläche 24 neben der Blockierung durch den Schieber 3 für eine zusätzliche Sicherheit gegen eine unerwünschte Verstellung herstellen.

Aus den Schnitten der Figuren lb und lc ist gut der Schie¬ ber 3 mit seinen keilförmigen Flanken 30 zu erkennen, die durch radiale Verschiebung des Schiebers 3 entlang der Führungsflächen 17 mit den keilförmigen Flanken 23 des Verriegelungsbereichs der Schnecke 2 in Eingriff treten kann. Durch Aktivierung einer (nicht dargestellten) Betäti¬ gungseinrichtung, z. B. eines Handgriffes, wird das Seil 4 gegen die Kraft der Schraubenfeder 5 gespannt und löst über den in der Seileinhängung 31 befestigten Seilnippel 41 den Eingriff zwischen Schnecke 2 und Schieber 3. Dadurch wird eine Verstellung (z. B. der Lehne eines Sitzes) möglich. Wirkt seitens der Betätigungseinrichtung keine Kraft mehr auf den Bowdenzug 4,40, dann drückt die sich am Gehäuse 22 abstützende Schraubenfeder 5 den Schieber erneut in den Verriegleungsbereich der Schnecke 2, so daß jede weitere Verstellbewegung blockiert wird.

Die voran beschriebene und stufenlos wirkende Schnellver¬ stellung zeichnet sich durch eine hohe Funktionssicherheit aus, da selbst im Crashfall eine vorgenommene Verstellbewe¬ gung, also bei gelöstem Eingriff von Schieber 3 und Schnek- ke 2, die Verstellbewegung unterbrochen wird, wenn die Stirnfläche 24 mit der Stützfläche 16 infogle der Crash¬ kraft in Eingriff tritt und so zur Selbsthemmung der Schnek- ke 2 führt. Die axiale Verschiebung der Schnecke hat ihre Ursache in der durch die plötzliche Beschleunigung der masseträgen Schnecke hervorgerufenen Längskraft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das eine formschlüssige und feinstufige Verriegleung der Schnecke 2a vorsieht, zeigt Figur 2. Im Gehäuse 10 sind Radiallager 15a eingear¬ beitet, in denen die Zapfen 22a der Schnecke 2a lagern. Ein nicht dargestelltes Zahnsegment eines Verstellhebels greift in die Verzahnung 2a. An dem einen Ende der Schnecke 2a ist ein zylindirscher Abschnitt angearbeitet, der radial gerich¬ tete Ausnehmungen 23a trägt, in die ein als Bolzen 3a ausgebildeter Schieber eingreifen kann. Die Aktivierung des Bolzens 3a kann in ähnlicher Art und Weise erfoglen, wie in Figur 1 dargestellt und beschrieben.

Gemäß der Darstellung von Figur 2 befindet sich die Schnell- Verstellung in der Freigabesteilung, d. h. , die Schnecke 2a kann frei drehen, was Voraussetzung für eine Verstellbewe¬ gung ist. In der Verriegelungsstellung greift der Bolzen 3a in eine der Ausnehmungen 23a ein und blockiert die Schnecke 2a. Sollte der Bolzen 3a auf einem Steg zwischen den Ausneh¬ mungen 23a abgesetzt werden, so führt wegen der Feinstufig- keit dieser Schnellverstellung schon eine nahezu unmerkli¬ che Bewegung des Verstellteils (z. B. der Lehne eines Sitzes) zum Verdrehen der Schnecke 2a bis zur Übereinstim¬ mung des Bolzens mit der nächsten (benachbarten) Ausnehmung 23a.

Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht in der absolut sicheren Blockierung der Schnellverstellung auch unter extremen Bedingungen, wie sich beispielsweise bei Vibratio¬ nen auftreten können.

Nach der Erfindungsvariante von Figur 3 steht der um eine Achse 60 schwenkbare Zahnsegmenthebel 6b mit seiner Verzah¬ nung 61b im Eingriff mit der Verzahnung 21b der Schnecke 2b, die in einem nach oben offenen Gehäuse 12b gelagert ist. Dabei lagern die Zapfen 22b in Lagerstellen 15b. Gegenüber dem Zahnsegmenthebel 6b ist im Gehäuse 12b ein

Schieber 3b angeordnet. Er ist entsprechend der Richtungs¬ pfeile mittels eines Exzenters verschiebbar, der aus einem auf dem Führungsbolzen 33 lagernden Verschiebenocken 32 aufgebaut ist. Die notwendigen Verstellkräfte liefert wiederum eine Betätigungsvorrichtung. Der Verriegelungsbe¬ reich der Schnecke 2b repräsentiert hier die Kopffläche der Verzahnung 21b, die der Reibfläche 30b des Schiebers 3b gegenüberliegt.

Ein zweiter Verriegelungsbereich der Schnecke 2b wird von der konischen Stirnfläche (Flanke 200b) gebildet, die mit der Flanke 120b des Gehäuses 12b in Eingriff treten kann, wenn die Schnecke 12b in Richtung des Zahnsegmenthebels 6b angehoben wird. Figur 3 zeigt die Verriegelungsstellung, in der die Reibfläche 30b gegen die Stirnfläche der Schnecken¬ verzahnung 21b drückt. Dabei wird gleichzeitig ein Eingriff zwischen den Flanken 120b und 200b hergestellt, wodurch eine besonders ausgeprägte Hemmung der Schnecke 2b erzielt wird.

Vorzugsweise wird auch diese Variante mit federnden Zentrie¬ rungsmitteln ausgerüstet, um Spiel zu vermeiden und um zu gewährleisten, daß eine Hemmung auch in der Freigabestel¬ lung erfolgt, wenn besonders große Kräfte auf das Verstell-

teil einwirken. In diesem Falle wird (in Abhängigkeit der Belastungsrichtung des Verstellteils) die Schnecke 2b mit ihrer konischen Stirnfläche (Flanke 200b) gegen die Flanke 120b des Gehäuses 12b gedrückt nd die Verstellbewegung unterbrochen.

Der Vorteil der zuletzt beschriebenen Erfindungsvariante liegt insbesondere in ihrem einfachen konstruktiven Aufbau.

Der grundsätzliche Aufbau des Ausführungsbeispiels von Figur 4a entspricht dem von Figur 3, jedoch sind an den Stirnflächen der Schnecke 2c keine Verriegelungsbereiche vorgesehen. Eine Verstärkung des Verriegelungseffekts soll durch eine spezielle Ausbildung der Verzahnung 61c des Zahnsegmenthebels 6c erzielt werden. In Figur 4b ist erkenn¬ bar, daß die Fußfläche 610 der Verzahnung 61c so ausgebil¬ det ist, daß bei Belastung des Zahnsegmenthebels 6c in der Verriegelungsposition und im Zusammenwirken mit der Kopfflä¬ che 210c der Schnecke 2c eine starke radiale Kraftkomponen- te wirkt, die in Verbindung mit dem Schieber 3c zu einer sehr starken Selbsthemmung der Schnecke 21c führt. Die Ursache hierfür liegt in dem erzielten großen Kraftwinkel an der Berührungsstellen der Flächen 610 und 210c. Um den

beschriebenen Eingriff gewährleisten zu können, weisen die Lagerstellen 15c für die notwendige radiale Verschiebung der Schnecke ein hinreichend großes Spiel auf.

In der Freigabestellung kämmen die Verzahnungen 21 und 61c mit ihren Zahnflanken 220 bzw. 620 in üblicher Weise, da die Schneckenachse 20 von der Schwenkachse 60 wieder einen größeren Abstand eingenommen hat.

Schematisch angedeutet ist in Figur 4a eine Mikroverzahnung auf der Kopffläche der Schneckenverzahnung, die die Reibwir¬ kung auf der Reibfläche 30c des Schiebers 3c erhöhen soll. Natürlich kann diese Verzahnung auch auf der Reibfläche angearbeitet werden.

Auch die in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungs- formen entsprechen im wesentlichen dem konstruktiven Aufbau von Figur 3. Gemeinsam ist diesen Varianten die Verwendung einer in einem Gahäuse 12d, 12e gelagerten selbsthemmungs- freien Schnecke 2d, 2e, deren Verzahnung 21d, 21e mit der Verzahnung 61d, 61e des Zahnsegmenthebels 6d, 6e im Ein¬ griff steht. Sie unterscheiden sich aber in der Wahl des als Sperrelement fungierenden Schiebers, der bei seiner Betätigung in Sperrichtung zur Hemmung des Schneckengetrie-

bes und damit zum Blockieren des Verstellmechanismus- ses führt. So werden entsprechend diesen Ausführungsvarian- ten (Fig. 5 und 6) keine separaten Verriegelungselemente (wie in Figuren 1 bis 4) dargestellt, sondern Bauelemente der Mechanik der Schnellverstellung selbst als Verriegelung¬ selement verwendet.

Gemäß Figur 5 ist in der Achse 60 ein Exzenter angeordnet, der aus einem Führungsbolzen 33d und einem Verschiebenocken 32d besteht, und bei seiner Betätigung eine radiale Ver¬ schiebung des Zahnsegmenthebeis 6d in Richtung zur Schnecke 2d verursacht. Dabei werden die Verzahnungen 21d, 61d ineinander gedrückt, so daß Selbsthemmung auftritt und die Schnellverstellung blockiert ist. Der Zahnsegmenthebel 6d fungiert somit als Verriegelungselement.

Gemäß Figur 6 wird die Schnecke 2e als Verriegelungselement verwendet. Dazu sind in den Seiten des Gehäuses 12e Exenter 32e, 33e angeordnet, die etwa auf der Achse der Schnecke 2e liegen. Bei ihrer Betätigung wird eine radiale Bewegung verursacht, die in Verriegelungsstellung die Verzahnungen 21e, 61e ineinander preßt und so die Verstellbewegung blockiert.

Bezugszeichenliste

10 - Gehäuse

11 - Grundplatte

12 - Gehäuse 12b - Gehäuse 12c - Gehäuse 12d - Gehäuse 12e - Gehäuse

13 - Schraube

14 - Axiallagerscheibe (vorzugsweise gefedert)

15 - Radiallager, Lagerstelle 15a - Radiallager, Lagerstelle 15b - Radiallager, Lagerstelle 15c - Radiallager, Lagerstelle 15d - Radiallager, Lagerstelle 15e - Radiallager, Lagerstelle

16 - Stützfläche

17 - Führungsfläche

- Schnecke a - Schnecke b - Schnecke c - Schnecke d - Schnecke e - Schnecke

- Schneckenachse - Schneckenverzahnung a - Schneckenverzahnung b - Schneckenverzahnung c - Schneckenverzahnung d - Schneckenverzahnung e - Schneckenverzahnung - Lagerzapfen a - Lagerzapfen b - Lagerzapfen c - Lagerzapfen d - Lagerzapfen e - Lagerzapfen - Flanke (keilförmig, umlaufend) a - Ausnehmung - Stirnfläche

- Schieber a - Bolzen b - Schieber c - Schieber - Reibfläche (keilförmig, gerade) b - Reibfläche (keilförmig, gerade) c - Reibfläche (keilförmig, gerade) - Seileinhängung - Verschiebenocken d - Verschiebenocken e - Verschiebenocken - Führungsbolzen d - Führungsbolzen e - Führungsbolzen

- Seil - Bowdenrohr - Seilnippel

- Schraubenfeder

- Zahnsegmenthebel b - Zahnsegmenthebel c - Zahnsegmenthebel

d Zahnsegmenthebel e Zahnsegmenthebel

Achse

Verzahnung (des Zahnsegments) b Verzahnung (des Zahnsegments) c Verzahnung (des Zahnsegments) d Verzahnung (des Zahnsegments) e Verzahnung (des Zahnsegments)

b Flanke (keilförmig, umlaufend) b Flanke (keilförmig, umlaufend) c Kopffläche der Schneckenverzahnung

- Fußfläche der Verzahnung des Zahnsegments