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Die
Erfindung bezieht sich auf einen spielfreien Gelenkbeschlag für eine Verstellvorrichtung
eines Kraftfahrzeugsitzes. Der Gelenkbeschlag hat ein erstes Außenrad,
das eine erste Innenverzahnung aufweist, und ein zweites Außenrad,
das eine zweite Innenverzahnung aufweist, die beiden Außenräder sind
relativ zueinander um eine Gelenkachse verstellbar. Der Gelenkbeschlag
hat weiterhin mindestens zwei Planetenräder, die jeweils sowohl mit
dem ersten Außenrad
als auch mit dem zweiten Außenrad in
Eingriff sind und die jeweils um eine Planetenradachse drehbar angeordnet
sind. Der Gelenkbeschlag hat schließlich ein antreibendes, verzahntes
Sonnenrad, das mit den mindestens zwei Planetenrädern im Eingriff ist.
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Bei
derartigen Gelenkbeschlägen
ist ein präziser
Eingriff mindestens eines der Planetenräder in die beiden Innenverzahnungen
der Außenräder notwendig,
damit der Gelenkbeschlag spielfrei ist. Da ein derartiger Gelenkbeschlag
typischerweise für
die Neigungsverstellung einer Rückenlehne
eines Kraftfahrzeugsitzes eingesetzt wird und die Rückenlehne einen
relativ langen Hebelarm darstellt, ist eine ausreichende Spielfreiheit
des Gelenkbeschlages gefordert, damit selbst an der Oberkante der
Rückenlehne kein
spürbares
Spiel vorhanden ist.
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Hier
setzt die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, den
Gelenkbeschlag der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass
die beiden Außenräder spielfrei,
jedenfalls so spielfrei wie möglich,
durch mindestens eines der Planetenräder gehalten sind und der Gelenkbeschlag
somit spielfrei ist.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von dem Gelenkbeschlag der eingangsgenannten
Art dadurch gelöst
dass das Sonnenrad ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad aufweist,
dass diese beiden Zahnräder
axial hintereinander angeordnet sind, dass jedes der beiden Zahnräder mit
den Planetenrädern
in Eingriff ist, dass diese beiden Zahnräder übereinstimmende Verzahnungen
haben, dass das erste Zahnrad eine unrunde, zentrale erste Ausnehmung
(40) hat, die mindestens eine erste Flanke aufweist, dass
das zweite Zahnrad eine unrunde, zentrale zweite Ausnehmung hat,
die mindestens eine zweite Flanke aufweist, dass in einem Zustand,
wenn die Verzahnungen der beiden Zahnräder fluchten, die Flanken nicht
fluchten, und dass ein elastisches Element vorgesehen ist, das an
den Flanken anliegt und eine elastische Vorspannung zwischen der
ersten Flanke und der diametral gegenüberliegenden zweiten Flanken
ausübt.
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Das
Sonnenrad ist aus zwei vorzugsweise gleich dicken Zahnrädern zusammengesetzt,
beide Zahnräder
können
für sich
allein die Funktion des Sonnenrades übernehmen, sie unterscheiden
sich vom Sonnenrad nach dem Stand der Technik nur durch die geringere
Dicke. Die Ausnehmungen beider Zahnräder sind gegeneinander verdreht.
Das elastische Element ist bestrebt, diese Verdrehung auszugleichen.
Bei ausgeglichener Verdrehung der beiden Ausnehmungen sind die Zähne der
beiden Zahnräder
gegeneinander versetzt. Sie wirken dadurch wie breite Zähne und
können
dadurch einen Spielausgleich bewirken. Das elastische Element ist im
praktischen Betrieb ständig
aktiv und verdreht die Zähne
der beiden Zahnräder
jeweils so weit, bis Spielausgleich erreicht wird. Es ist zu verstehen, dass
die maximale Spreizung, die bei Flucht der beiden Ausnehmungen vorliegt,
im praktischen Betrieb nicht erreicht wird. Vielmehr ist die maximale
Spreizung so groß gewählt, dass
sie im praktischen Betrieb nicht benötigt wird.
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Das
elastische Element ist entweder Teil einer Antriebswelle oder wird
von dieser durchgriffen. Das elastische Element ist zentrisch innerhalb
der Ausnehmungen angeordnet und bewirkt unmittelbar ein Drehmoment.
Hierin liegt ein Vorteil gegenüber dezentralen
Anordnungen, die zumeist mehr als ein Federelement benötigen.
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Die
Erfindung ermöglicht
ausgesprochen kleine Sonnenräder.
Durch das zusätzliche
elastische Element wird das Sonnenrad praktisch nicht größer als
nach dem Stand der Technik, ohne Spielausgleich. Das elastische
Element nimmt nur unwesentlich mehr Platz in Anspruch als ohnehin
für die antreibende
Welle benötigt
wird. Auch in der Montage ist der erfindungsgemäße Drehgelenkbeschlag einfach,
da das elastische Element mechanisch montierbar ist. Die Montage
kann beispielsweise durch Steckmontage oder durch Zusammendrücken des elastischen
Elementes erfolgen, so dass dieses einen Einbauzustand einnimmt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung können die beiden Zahnräder des
Sonnenrades baugleich sein. Für
die Montage ist es dann aber notwendig, das eine Zahnrad um 180° gegenüber dem
anderen zu wenden. Bei dieser Ausführung ist die Ausnehmung um
die Hälfte
des Versatzes verdreht, der später
im montierten Gelenkbeschlag vorliegt.
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Das
elastische Element wirkt auf die Flanken der Ausnehmungen. Die Ausnehmungen
sind so angeordnet, dass die Flanken, an denen sich das elastische
Element abstützt,
diametral gegenüberliegen. Auf
diese Weise wird lediglich ein Drehmoment durch das elastische Element
bewirkt. Das elastische Element könnte zwar auch geringe Verschiebungen
der zwei Zahnräder,
die das Sonnenrad bilden, in der Radialebene gegeneinander bewirken
und dies ist auch durchaus möglich,
es soll aber auf jeden Fall die relative Verdrehung der beiden Zahnräder bewirken.
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Als
besonders bevorzugt haben sich Ausnehmungen in Form eines regelmäßigen Vielecks
mit relativ wenig Ecken, insbesondere Dreieck und Viereck, bewährt. Günstig ist
beispielsweise ein relativ längliches
Viereck. Aufgrund der geometri schen Verhältnisse sind dann die Hebelarme
groß und
werden somit relativ große
Drehmomente erreicht.
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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 im Folgenden
näher erläutert werden.
In dieser Zeichnung zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung einer Rückenlehne mit zwei Gelenkbeschlägen, einer Antriebswelle
und zwei unterschiedlichen Antrieben,
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2:
eine Explosionsdarstellung eines Gelenkbeschlags entsprechend 1,
jedoch ohne elastisches Element, und eines darüber befindlichen elastischen
Element, das Teilstück
einer Antriebswelle ist,
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3:
eine Draufsicht auf die beiden Zahnräder, die das Sonnenrad bilden,
in fluchtender Anordnung der Zähne,
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4:
eine Draufsicht wie 3, jedoch nunmehr in fluchtender
Position der Ausnehmungen,
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5:
ein axiales Schnittbild durch die beiden Zahnräder mit einem elastischen Element
entsprechend 2 im Moment des Montierens,
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6:
die Darstellung gemäß 5,
jedoch nun im montierten Zustand,
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7:
die Draufsicht auf einen Gelenkbeschlag ähnlich den vorangegangenen
Figuren, jedoch mit anderer geometrischer Ausbildung,
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8:
eine perspektivische Darstellung eines elastischen Elements in Rohrform
und als Vierkant,
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9:
eine Draufsicht auf zwei Zahnräder mit
versetzten Zähnen
und fluchtenden Ausnehmungen in Form von Quadraten,
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10:
eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführung eines
elastischen Elements für
quadratische Ausnehmungen,
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11:
ein Schnittbild ähnlich 5,
nun aber mit einem tonnenförmigen
elastischen Element in Vierkantausführung und für quadratische Ausnehmungen,
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12:
eine Darstellung ähnlich 11,
jedoch nun im Montagezustand.
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13:
eine perspektivische Darstellung eines Montagewerkzeugs mit darin
gefasstem elastischen Element ähnlich 12 und
darunter befindlichem Gelenkbeschlag und
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14:
eine perspektivische Darstellung eines Sonnenrades, bestehend aus
zwei Zahnrädern und
vier Federn, jedoch nicht nach dem Wortlaut des Patentanspruchs
1.
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Die 1 bis 6 beziehen
sich auf ein erstes Ausführungsbeispiel, 7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel,
das jedoch in enger Verwandtschaft mit dem ersten Ausführungsbeispiel
ist. Die 8 und 9 zeigen
ein drittes Ausführungsbeispiel.
Ein viertes und ein fünftes
Ausführungsbeispiel ist
in 10 und in 11 gezeigt.
Die 12 und 13 zeigen
ein sechstes Ausführungsbeispiel. 14 schließlich zeigt
ein siebtes Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt
eine Rückenlehne 18 mit
zwei Gelenkbeschlägen.
Diese sind baugleich und ausgeführt
wie aus den 2 bis 6 für das erste
Ausführungsbeispiel
ersichtlich ist. Jeder Gelenkbeschlag hat in bekannter Weise ein
erstes, mit einer ersten Innenverzahnung 20 versehenes
Außenrad 22 und
ein zweites, mit einer zweiten Innenverzahnung 24 versehenes
Außenrad 26.
Die beiden Außenräder 22, 26 sind
relativ zueinander um eine Gelenkachse 28 drehbar und verstellbar.
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Mit
den beiden verzahnten Außenrädern 22, 26 sind
insgesamt drei Planetenrä der 31, 32, 33 in Eingriff
(7). Der Eingriff besteht jeweils sowohl mit dem
ersten Außenrad 22 als
auch mit dem zweiten Außenrad 26.
Die Planetenräder 31–33 sind
baugleich. Die Außenräder 22, 26 unterscheiden
sich in der Gesamtzahl der Zähne
ihrer Innenverzahnungen 20, 24, im konkreten Ausführungsbeispiel
unterscheiden sie sich um drei Zähne.
Die Planetenräder 31–33 sind
mit einem Sonnenrad 36 in Eingriff, es wird mittels einer
Antriebswelle 30 mit der Gelenkachse 28 als Achse
angetrieben. Für
den Durchlass der Antriebswelle 30 sind Bohrungen in den
Außenrädern 22, 26 vorgesehen.
Die Antriebswelle 30 wird angetrieben, beispielsweise durch
einen Motor 32 und/oder einen Handgriff 34, wie
in 1 dargestellt.
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Aus
Vereinfachungsgründen
ist in 7 die unterschiedliche Zahnzahl der beiden Außenräder 22, 26 nicht
im Einzelnen ersichtlich, sie ist grundsätzlich bekannt und muss nicht
separat dargestellt sein.
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Jedes
Planetenrad 31–33 hat
eine freie Planetenradachse, um die es rotiert, wenn eine Verstellbewegung
durchgeführt
wird. Es kann ein Führungsteil
vorgesehen sein, das Lageröffnungen
für Achsstummel
der Planetenräder 31–33 ausbildet.
Grundsätzlich
ist eine Lagerung eines Planetenrades 31–33 nicht
notwendig.
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Das
Sonnenrad 36 hat eine Verzahnung, die mit den Planetenrädern 31 bis 33 in
Eingriff ist. Das Sonnenrad 36 ist aus zwei Zahnrädern, nämlich einem
ersten Zahnrad 36 und einem zweiten Zahnrad 38 zusammengesetzt.
Diese liegen dicht aufeinander, sie können sich relativ zueinander
drehen. Sie sind axial hintereinander angeordnet. Jedes der beiden
Zahnräder 36, 38 ist
mit den Planetenrädern 31 bis 33 in
Eingriff. Die beiden Zahnräder 36, 38 haben eine übereinstimmende
Verzahnung, im konkreten Ausführungsbeispiel
sind sie baugleich. Das erste Zahnrad 36 hat eine unrunde,
zentrale erste Ausnehmung 40, die mindestens eine erste
Flanke 42 aufweist. Das zweite Zahnrad 38 hat
eine formgleiche zweite Ausnehmung 44, die mindestens eine
zweite Flanke 46 hat. Die Flanken 42, 46 liegen
diametral gegenüber.
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Im
zusammengebauten Zustand der beiden Zahnräder 36, 38 gem. 3 fluch ten
die Zähne,
die beiden Ausnehmungen 40, 44 sind um einen Winkel gegeneinander
verdreht. In der Darstellung gemäß 4 fluchten
die beiden Ausnehmungen 40, 44, aber die Zähne nicht,
es ist deutlich zu erkennen, dass die Zähne nun breiter sind als in
der Konfiguration nach 3. Durch die breiteren Zähne wird
ein Spielausgleich erreicht. Hierfür ist ein elastisches Element 48 vorgesehen,
das vorzugsweise als Metallfeder ausgebildet ist. Im Weiteren werden
unterschiedliche Metallfedern in Form von Federkörpern vorgestellt. Grundsätzlich kann
das elastische Element 48 aber auch aus einem anderen Material
gefertigt sein, beispielsweise auch aus einem Elastomeren.
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Im
ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel
sind die Ausnehmungen 40, 44 längliche Rechtecke. Das elastische
Element 48 wird durch zwei nach außen gewölbte Blattfedern gebildet,
sie sind ein einstückiges
Teil der Antriebswelle 30. Die Antriebswelle wird durch
zwei längliche
Blechstreifen gebildet, die an den Stellen, wo das elastische Element 48 vorgesehen
ist, nach außen
ausgebaucht sind. Die Antriebswelle gemäß 1 hat drei
elastische Element 48. Verwendet wird vorzugsweise ein Federstahl.
Die Breite der Streifen ist der großen Abmessung des Rechtecks
der Ausnehmungen 40, 44 angepasst. Die kleinere
Rechteckseite ist etwas länger
als die doppelte Dicke der Streifen, siehe z. B. 6.
Dadurch bleibt zwischen den Streifen ein Luftspalt frei, der z.
B. in 6 erkennbar ist. Die Streifen liegen mit Federkraft
an den Flanken 42, 46 an und sind bestrebt, diese
in die Position gemäß 4 zu
drücken.
Die vollständige
Position gem. 4 wird im zusammengebauten Zustand
des Gelenkbeschlages jedoch nicht erreicht, vielmehr eine Zwischenposition,
die sich zudem noch abhängig
von der jeweiligen Relativposition der einzelnen Verzahnungsteile ändert.
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Die
Montage wird nun anhand der 2, 5 und 6 erläutert. Wie 2 erkennen
lässt, ist
am unteren, freien Ende der Antriebswelle 30 eine Einführende 50 bzw.
ein irgendwie verjüngter
Bereich vorgesehen. Dieser ist so bemessen, dass selbst im Zustand
gemäß 3 das
Einführende 50 in
die Ausnehmungen 40, 44 eingesetzt werden kann.
Aufgrund der Schrägen
des Einführendes 50 erfolgt
ein erstes Ausrichten der Ausnehmungen 40, 44,
wenn die Antriebswelle 30, wie in 2 dargestellt,
von oben in den Gelenkbeschlag, also in die Ausnehmungen 40, 44 hineingedrückt wird.
Es wird dann zunächst
der Zustand gemäß 5 erreicht.
Bei weiterem Eindrücken
der Antriebswelle 30 wird der Zustand gemäß 6 erreicht.
Dieser ist der fertige, montierte Zustand.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
nach 7 zeigt, wie klein das Sonnenrad 36 ausgebildet
werden kann. Es kann einen Aussendruchmesser kleiner als 40% und
vorzugsweise kleiner 35%, insbesondere kleiner als 30% des Innendurchmessers
der Innenverzahnungen 20, 24 aufweisen. In 7 ist
der Aussendruchmesser des Sonnenrades etwa 80% des Aussendruchmessers
der Planetenräder 31–33.
Das zweite Ausführungsbeispiel
lässt sich
auch mit einem der elastischen Elemente 48 realisieren,
die aus den weiteren Ausführungsbeispielen
ersichtlich sind.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
nach den 8 und 9 zeigt
ein rohrförmiges
elastisches Element mit Vierkantform. Zu ihm gehört eine quadratische Ausnehmung 40, 44,
wie sie aus 9 ersichtlich ist. 9 zeigt
den Zustand wie 4, also maximalen Versatz der
Zähne der
beiden Zahnräder 36, 38 und
Fluchten der Ausnehmungen 40, 44.
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Wie
sich aus 8 erkennen lässt, hat das elastische Element 48 an
seinen beiden Enden jeweils einen Einführbereich 52 und in
seiner Mitte einen Federbereich 54. Für den praktischen Einsatz würde ein
endseitiger Einführbereich 52 genügen. Der
Einführbereich 52 hat
Keilschrägen 56.
Der Einführbereich 52 dient
demselben Zweck wie das Einführende 50 der
Antriebswelle 30, ermöglicht
also ein Einsetzen in die Ausnehmungen 40, 44 auch
bei fluchtenden Zähnen
der Zahnräder 36, 38.
Durch Druck wird dann der Federbereich 54 bei der Montage
in den Bereich der Ausnehmungen 40, 44 gedrückt. Befindet
sich der Federbereich 54 in Anlage an den Flanken 42, 46 der
Ausnehmungen 40, 44, ist die Montage abgeschlossen.
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Es
ist zu erkennen, dass ebenso wie das Einführende 50 auch der
Einführbereich 52 einen
in der radialen Ebene bestimmten Querschnitt aufweist, der kleiner
ist als der freie Durchlass, den die beiden Ausnehmungen 40, 44 begrenzen,
wenn die Zahnräder
miteinander fluchtende Zähne
haben.
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Das
elastische Element 48 nach 8 hat nicht
durchgehende Längsschlitze 58,
auf jeder der vier Wände
ist mittig ein derartiger Längsschlitz
vorgesehen. Dabei sind diese versetzt, es gehen zwei Längsschlitze
von der einen Richtung, nämlich
von oben aus, zwei Längsschlitze
gehen von unten aus.
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10 zeigt
eine andere Ausbildung des elastischen Elementes 48, es
kann an die Stelle des elastischen Elements 48 gemäß 8 treten.
Es hat vier nach unten weisende Federbeine, die zu im Wesentlichen
U-förmigen
Federn gehören,
welche oben über
zwei seitliche Brücken
verbunden sind. Das elastische Element 48 nach 10 kann
aus einem flachen Stanzteil durch Biegen hergestellt werden. Das
Ausführungsbeispiel
nach 10 hat lediglich an seinem unteren Ende einen
Einführbereich 52. Der
obere Bereich kann aufgrund der Brücken dagegen nicht in die Ausnehmungen 40, 44 gelangen.
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11 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
des elastischen Elements 48, diesmal ist der Federbereich
nicht mit konstanter Dicke versehen, vielmehr steigt ausgehend vom
Einführbereich 52 der
wieder an beiden Enden vorgesehenen ist, die Dicke ballig weiter
an und erreicht in der Längsmitte den
größten Wert.
Das elastische Element 48 hat wiederum Längsschlitze 58,
diesmal zwei pro Wand, insgesamt also acht. Auch diese sind wechselseitig versetzt. 11 zeigt
den Moment des Einsetzens des elastischen Elements 48 in
ein Sonnenrad 36, das elastische Element 48 ist
schon teilweise eingefügt.
Man erkennt, dass die axiale Länge
des elastischen Elements 48 größer ist als die Gesamtdicke des
Sonnenrades 36. dies gilt auch für die anderen Ausführungen.
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Die
Ausführung
nach den 12 und 13 entspricht
etwa der Ausbildung nach 8, jedoch ist nun kein Einführbereich 52 vorgesehen, weil
die Montage mit einem Hilfswerkzeug 60 erfolgt, wie es
in 13 dargestellt ist. Dieses ist ähnlich einer
Zange ausgeführt.
Durch das Hilfswerkzeug 60 wird das elastische Element 48 so
stark elastisch deformiert, dass es in die Ausnehmungen 40, 44 eingesetzt
werden kann, auch wenn die Zähne
der Zahnräder 36, 38 fluchten.
Vorzugsweise hat das Hilfswerkzeug 60 auch noch eine zweite
Zange, die 90° versetzt
ist um die Längsachse 28,
und die in 13 noch nicht berührten Wände des
rohrförmigen
elastischen Elements 48 betätigt und zueinander drückt. Wie aus 13 ersichtlich
ist, kann auch eine Kombination angewendet werden, also gewisse
Schrägen
am freien Ende, die ein Einführen
erleichtern, und zudem ein Einsatz des Hilfswerkzeug 60.
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Wie
aus den Ausführungsbeispielen
ersichtlich ist, hat das elastische Element 48 eine zentrale Öffnung 62 (siehe 8),
durch die eine hier nicht näher
dargestellte Antriebswelle hindurchgesteckt werden kann. Vorzugsweise
springen auf dem Innenmantel dieser zentralen Öffnung 62 Vorsprünge vor, die
sich beim Einfügen
der Antriebswelle 30 mit dieser verkrallen und eine spielfreie
Passung eingehen.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 14 zeigt kein zentrales elastisches Element, vielmehr
vier dezentrale elastische Elemente 64. Sie sind aus einem flachen
Federblechzuschnitt hergestellt und S-förmig gekrümmt. Sie sind in Langlöchern 66 untergebracht, die
gleichverteilt um die Gelenkachse 28 und im Abstand von
den Ausnehmungen 40, 44 vorgesehen sind. Diese
Langlöcher 66 der
beiden Zahnräder 37, 38 sind
ebenso versetzt und haben ebenso Flanken 42, 46,
wie die Ausnehmungen 40, 44. Sie bewirken, dass
die Verzahnungen nicht fluchten. Dies ist in 14 auch
so dargestellt.
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Die
Ausnehmungen 40, 44 werden nun nicht mehr für den Einsatz
eines elastischen Elements benötigt.
Nur noch eine der Ausnehmungen, beispielsweise diejenige des oberen
Zahnrades 36, ist genau der Antriebswelle 30 angepasst,
die andere hat so ausreichend Spiel, dass sie ein Verdrehen des
anderen Zahnrades gegenüber
der Antriebswelle 30 nicht behindert.
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- 18
- Rückenlehne
- 20
- 1.
Innenverzahnung
- 22
- ersten
Außenrad
- 24
- 2.
Innenverzahnung
- 26
- Zweites
Außenrad
- 28
- Gelenkachse
- 30
- Antriebswelle
- 32
- Motor
- 34
- Handgriff
- 36
- Sonnenrad
- 37
- 1.
Zahnrad
- 38
- 2.
Zahnrad
- 40
- 1.
Ausnehmung
- 42
- 1.
Flanke
- 44
- 2.
Ausnehmung
- 46
- 2.
Flanke
- 48
- elastisches
Element, zentral
- 50
- Einführende
- 52
- Einführbereich
- 54
- Federbereich
- 56
- Keilschräge
- 58
- Längsschlitz
- 60
- Hilfswerkzeug
- 62
- zentrale Öffnung
- 64
- elastisches
Element
- 66
- Langloch