DE19608856C2 - Hydraulischer Lehneneinsteller - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Lehneneinsteller für Fahrzeugsitze, insbesondere Kraftfahrzeugsitze.

Ein Teil der bekannten hydraulischen Lehneneinsteller haben bisher in der Praxis wenig Anwendung gefunden, da sie wegen ihrer Integrierung in den die Lehne mit dem Sitzteil verbindenden Beschlagteil aufwendiger als mechanische Lehneneinsteller sind, obwohl sie eine stufenlose Einstellung der Lehne in den Gebrauchslagen und eine Freischwenkung der Lehne zu lassen, und außerdem ihre Führungssicherheit nicht zufriedenstellend ist.

Zwar ist durch die GB 676 254 ein hydraulischer Lehneneinsteller für Fahr­ zeugsitze bekannt, welcher die Merkmale a) bis e) sowie eine Feder gemäß Merkmal f) des Anspruches 1 aufweist und der mit der äußeren Form eines Arbeitszylinders, der einen geringen Raumbedarf hat, seitlich im unteren Bereich des Sitzteiles angeordnet ist. Diese bekannte Lösung weist jedoch eine Vielzahl von miteinander zusammenwirkenden Einzelbaukomponenten auf, was die Funktionssicherheit beeinträchtigen kann. Die Funktionssicherheit ist insbesondere dann beeinträchtigt, wenn im geöffneten Zustand des Ventils auf das Fahrzeug eine starke Beschleunigung, wie sie im Crashfall auftreten kann, einwirkt.

Durch die DE-OS 20 24 749 ist für diesen ungünstigen Fall, daß im geöffneten Zustand des Ventils auf das Fahrzeug eine starke Beschleunigung einwirkt, als dagegenwirkende Lösung angeboten, zwischen zwei innerhalb des Arbeitszylin­ ders verfahrbaren Kolben eine mit dem Zylinder fest verbundene Zwi­ schenwand vorzusehen, die eine Drosselbohrung aufweist, die wiederum von einem federbelasteten Ventil verschließbar ist. Die dahingehend bekannte Lösung baut jedoch ebenfalls kompliziert auf, was wiederum die Funktions­ sicherheit beeinträchtigt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Lehneneinsteller zu schaffen, der einfach auf­ baut und der funktionssicherer ist als die bekannten Ausführungsformen und dennoch deren Vorteile aufweist. Diese Aufgabe löst ein Lehneneinsteller mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Der erfindungsgemäße Lehneneinsteller ist ein einfaches und funktionssicheres Bauelement mit der äußeren Form eines Arbeitszylinders, der einen geringen Raumbedarf hat und deshalb seitlich oder unterhalb des Sitzteils angeordnet sein kann. Dabei genügt ein einfacher Hebel, welcher von der tragenden Struktur der Lehne oder dem mit ihr verbundenen oberen Teil des Gelenkbe­ schlages sich nach unten erstreckt, um die Verbindung des einen Endes des Lehneneinstellers mit der Lehne herzustellen. Der besondere Vorteil des erfin­ dungsgemäßen Lehneneinstellers besteht darin, daß er, wenn im geöffneten Zustand des Ventils auf das Fahrzeug eine starke Beschleunigung, wie sie im Crashfall auftreten kann, einwirkt, selbsttätig in den gesperrten Zustand über­ geht und dabei noch kinetische Energie in Wärme umwandelt. Der selbsttätige Übergang des Ventilkörpers vom geöffneten in den geschlossenen Zustand wird durch die schwimmende Anordnung des Ventilkörpers zwischen zwei Federn ermöglicht, wobei die Trägheitskraft der Hydraulikflüssigkeit und die aus der Umströmung des Ventilkörpers durch die Hydraulikflüssigkeit bis zum Errei­ chen der Schließstellung resultierende Kraft im Sinne einer Bewegung des Ventilkörpers in die Schließstellung wirken. Alle diese Kräfte sind umso größer, je größer die wirksame Beschleunigung ist. Durch die Wahl einer Hydraulik­ flüssigkeit, deren Viskosität sich mit zunehmendem Schergefälle erhöht, läßt sich deshalb die vom Einstellelement auf die Beschleunigung der Lehne brem­ send wirkende Kraft erhöhen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Lösung gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines Kraftfahrzeug­ sitzes, der mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä­ ßen hydraulischen Lehneneinstellers ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt des Lehneneinstellers in einer nach vorne geschwenkten Lage der Lehne,

Fig. 3 einen Längsschnitt des Lehneneinstellers in einer Gebrauchs­ stellung der Rückenlehne,

Fig. 4 einen vergrößert und unvollständig dargestellten Längsschnitt des Lehneneinstellers.

Ein Kraftfahrzeugsitz, dessen Lehne 1 beidseitig mittels je eines Gelenkbeschla­ ges um eine in Sitzquerrichtung verlaufende Achse schwenkbar mit der ein Sitzteilpolster 2 tragenden Struktur 3 verbunden ist, weist für eine stufenlose Einstellung der Lehne 1 in unterschiedliche Gebrauchslagen sowie die Fest­ stellung der Lehne 1 in der gewählten Gebrauchslage zumindest auf der einen Seite einen hydraulischen Lehneneinsteller 4 auf, der, wie Fig. 1 zeigt, auf der einen Sitzseite unterhalb der Struktur 3 angeordnet ist und sich in Sitzlängs­ richtung erstreckt. Dieser hydraulische Lehneneinsteller 4 hat die Form eines Arbeitszylinders. Sein zylindrisches Gehäuse 5 ist am einen Ende, im Ausfüh­ rungsbeispiel unter Verwendung eines Verschlußkörpers 6, dicht verschlossen und hier mit einer Verbindungslasche 7 versehen, die an das untere Ende eines Hebels 8 angelenkt ist, der drehfest mit dem oberen Beschlagteil 9 des Gelenk­ beschlages verbunden ist und von diesem sich nach unten erstreckt. Eine Schwenkbewegung der Lehne 1 hat deshalb eine entsprechende Schwenkbewe­ gung des Hebels 8 zur Folge.

Aus dem der Verbindungslasche 7 abgekehrten Ende des Gehäuses 5 ragt eine Kolbenstange 10 heraus. Ihr außenliegender Endabschnitt ist schwenkbar mit der Struktur 3 des Sitzgestells verbunden.

Der im Inneren des Gehäuses 5 liegende Endabschnitt der Kolbenstange 10 trägt einen Kolben 11, der unter Zwischenlage einer Ringdichtung dicht an der zylindrischen Innenwand des Gehäuses 5 anliegt. Der mit einer Hydraulikflüs­ sigkeit gefüllte Arbeitsraum, den das Gehäuse 5 radial nach außen hin be­ grenzt, wird vom Kolben 11 in einen ersten Teilarbeitsraum 12 und einen zweiten Teilarbeitsraum 13 unterteilt, deren Volumen von der Stellung des Kolbens 11 abhängt. Der erste Teilarbeitsraum 12 wird in axialer Richtung durch den Kolben 11 sowie einen Abschluß- und Führungskörper 14 begrenzt, welcher das der Verbindungslasche 7 abgewandte Ende des Gehäuses 5 ver­ schließt und eine zentrale Bohrung aufweist, durch die hindurch unter Zwi­ schenlage von Ringdichtungen die Kolbenstange 10 längsverschiebbar geführt ist.

Der zweite Teilarbeitsraum 13 ist in axialer Richtung durch den Kolben 11 sowie einen Trennkolben 15 begrenzt, der axial verschiebbar im Gehäuse 5 angeordnet ist und in axialer Richtung zusammen mit dem Verschlußkörper 6 einen Speicherraum 16 begrenzt, welcher mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist.

Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, ist in einer zentralen Längsbohrung der Kolben­ stange 10 eine Betätigungsstange 17 längsverschiebbar angeordnet. Eine Ring­ dichtung 18 in einer nach innen offenen Ringnut der Kolbenstange liegt dicht an der Betätigungsstange 17 an, damit durch die zentrale Längsbohrung keine Hydraulikflüssigkeit austreten kann.

Der Kolben 11 ist mit einer zentralen, axialen Durchgangsbohrung versehen. Ihr einer Endabschnitt 19 schließt sich an die Durchgangsbohrung der Kolben­ stange 10 an und weist einen größeren Durchmesser als diese auf. An den ersten Endabschnitt 19 schließt sich ein konischer Mittelabschnitt 20 an, der sich vom Durchmesser des ersten Endabschnittes 19 auf einen Durchmesser eines zweiten Endabschnittes 21 erweitert. Letzterer mündet in der dem Trenn­ kolben 15 zugewandten Stirnfläche des Kolbens 11, an der jedoch eine Platte 22 festgelegt ist, deren zentrale Durchgangsbohrung 23 einen Durchmesser hat, der kleiner ist als derjenige des ersten Endabschnittes 19 und im Ausführungs­ beispiel auch kleiner als derjenige der Durchgangsbohrung der Kolbenstange 10. Die Platte 22 bildet deshalb eine Drosselblende. Vom ersten Endabschnitt 19 erstrecken sich mehrere radiale Bohrungen 24 bis zur Außenmantelfläche des Kolbens 11, welcher nur auf einem kurzen, an die Platte 22 anschließen­ den Abschnitt einen an den Innendurchmesser des Gehäuses 5 angepaßten Außendurchmesser hat. Der übrige, wesentlich längere Abschnitt, in dessen Mantelfläche die Bohrungen 24 münden, hat einen deutlich kleineren Außen­ durchmesser, damit der erste Teilarbeitsraum 12 ein ausreichend großes Volu­ men hat und eine ungedrosselte Strömung der Hydraulikflüssigkeit durch die Bohrungen 24 in den ersten Teilarbeitsraum 12 und aus ihm heraus möglich ist.

Die Bohrungen 24, das von ihnen sich bis zum Mittelabschnitt 20 erstreckende Stück des ersten Endabschnittes 19, der Mittelabschnitt 20 und der zweite Endabschnitt 21 bilden zusammen einen Überströmkanal, welcher die beiden Teilarbeitsräume 12 und 13 miteinander verbindet und das Überströmen vom einen zum anderen ermöglicht. Da andererseits ein Überströmen verhindert werden muß, wenn die wirksame Länge des Lehneneinstellers fixiert sein muß, ist in dem zentralen Durchgangskanal des Kolbens 11 ein Ventilkörper längs­ verschiebbar angeordnet. Wie Fig. 4 zeigt, weist der Ventilkörper einen ersten zylindrischen Abschnitt 25 auf, der längsverschiebbar im ersten Endabschnitt 19 des Durchgangskanals liegt und einen Außendurchmesser hat, der merklich kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten Endabschnittes 19. An dem gegen die Betätigungsstange 17 weisenden Ende des ersten zylindrischen Abschnittes 25 liegt eine Schraubenfeder 26 an, die andererseits am Ende der Betätigungsstange 17 abgestützt ist. An das der Schraubenfeder 26 abgekehrte Ende des ersten zylindrischen Abschnittes 25 schließt sich ein konischer Mittelabschnitt 27 an, dessen Durchmesser vom Wert des Außendurchmesser des ersten zylindrischen Abschnittes 25 bis zum Außendurchmesser eines zweiten zylindrischen Abschnittes 28 zunimmt, der im zweiten Endabschnitt 21 der Durchgangsbohrung angeordnet ist und einen Außendurchmesser hat, der merklich kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Endabschnittes 21, aber größer als der Innendurchmesser der ersten Endabschnittes 19 ist. Der konische Mittelabschnitt 27 bildet diejenige Fläche des schwimmend gelagerten Ventil­ körpers, welche mit dem als Ventilsitz dienenden Mittelabschnitt 20 der Durch­ gangsbohrung zusammenwirkt. An der der Platte 22 zugewandten Stirnfläche des zweiten zylindrischen Abschnittes 28 liegt eine Schraubenfeder 29 an, die sich andererseits an der Platte 22 abstützt. Diese Schraubenfeder 29 ist vor­ gespannt und übt auf den Ventilkörper eine Kraft aus, die ihn in seiner Schließstellung hält, solange die Betätigungsstange 17 nicht betätigt und daher die Schraubenfeder 26 nahezu entspannt ist.

Da die Hydraulikflüssigkeit inkompressibel ist, kann ein auf die Lehne 1 ausge­ übtes Drehmoment, das im Sinne einer Schwenkbewegung der Rückenlehne nach hinten und damit im Sinne einer Verkürzung des Lehneneinstellers wirkt, zu keiner Schwenkbewegung der Rückenlehne führen, weil hierzu eine Ver­ schiebung des Gehäuses 5 relativ zum Kolben 11 unter Verringerung des Volumens des zweiten Teilarbeitsraumes 13 notwendig wäre. Das Volumen des zweiten Teilarbeitsraumes 13 kann sich aber nur dann verringern, wenn aus ihm die Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil hindurch in den ersten Teilar­ beitsraum 12 überströmen kann, das Ventil also offen ist. Ebenso wird auch eine Schwenkbewegung der Rückenlehne nach vorne verhindert, wenn das Ventil geschlossen ist, weil für eine solche Schwenkbewegung Hydraulikflüssig­ keit vom ersten Teilarbeitsraum 12 in den zweiten Teilarbeitsraum 13 überströ­ men müßte. Um ein Überströmen der Hydraulikflüssigkeit in der einen oder anderen Richtung zu ermöglichen, muß aber das Ventil mit Hilfe der Betäti­ gungsstange 17 offen gehalten werden, die für den Öffnungsvorgang die Schraubenfeder 26 so weit vorspannen muß, bis die Federkraft den Ventilkör­ per entgegen der Kraft der Schraubenfeder 29 in seine Öffnungsstellung schie­ ben kann. Die zum Öffnen des Ventils auf die Betätigungsstange 17 auszuüben­ de Kraft wird im Ausführungsbeispiel auf einen seitlich an der Struktur 3 ange­ lenkten Handhebel 30 ausgeübt, von dem sie über ein Kraftübertragungsele­ ment 31, beispielsweise einen auch auf Druck belastbaren Bowdenzug, auf die Betätigungsstange 17 übertragen wird.

Wenn das Ventil geöffnet ist, während auf die Rückenlehne eine Beschleuni­ gung im Sinne einer Schwenkbewegung nach hinten ausgeübt wird, wie dies beispielsweise der Fall ist, wenn bei einem Crash ein anderes Fahrzeug von hinten her auffährt, bewegt sich zunächst das Gehäuse 5 relativ zum Kolben 11 etwas nach vorne. Dadurch erhöht sich der im zweiten Teilarbeitsraum 13 herrschende Druck, was zur Folge hat, daß auch der Druck im zweiten Endabschnitt 21 der Durchgangsbohrung des Kolbens ansteigt. Dies führt zu einer auf den Ventilkörper einwirkenden Kraft, welche ihn in die Schließstel­ lung zu verschieben sucht. Der ansteigende Druck im zweiten Teilarbeitsraum 13 führt aber auch zu einer Strömung im Überströmkanal und damit zu einer Umströmung des Ventilkörpers. Die strömende Hydraulikflüssigkeit übt auf den Ventilkörper eine Kraft aus, welche ebenso wie die Kraft der Feder 29 dazu beiträgt, den Ventilkörper in die Schließstellung zu bringen, wobei diese Kraft mit der Durchströmgeschwindigkeit ansteigt, die mit kleiner werdendem Querschnitt zunimmt. Durch den beim Schließvorgang kleiner werdenden Strö­ mungsquerschnitt wird die Lehnenbewegung unter Umwandlung kinetischer Energie in Wärme gebremst. Diese Bremswirkung ist umso stärker, je größer die Geschwindigkeit des Gehäuses 5 relativ zum Kolben 11 und damit die Schwenkgeschwindigkeit der Lehne 1 ist. Durch die Wahl einer Hydraulikflüs­ sigkeit, deren Viskosität mit zunehmendem Schergefälle sich erhöht, läßt sich der Bremseffekt verstärken.

Wenn, anders als bei diesem Ausführungsbeispiel, ein selbsttätiges Verriegeln der Lehne 1 bei einer Beschleunigung des Sitzes nach hinten sich nicht errei­ chen ließe, könnte ein zweiter, gleich ausgebildeter hydraulischer Lehnenein­ steller in umgekehrter Einbaulage vorgesehen sein.

Das sich im Speicherraum 16 befindende, komprimierte Gas, das ständig auf den Trennkolben 15 eine gegen den Kolben 11 hin gerichtete Kraft ausübt, stellt sicher, daß unabhängig davon, in welcher Stellung sich der Kolben befindet und welches Flüssigkeitsvolumen von ihm und der Kolbenstange 10 verdrängt ist, beide Teilarbeitsräume 12 und 13 stets vollständig mit der Hydraulikflüssig­ keit gefüllt sind.

Claims (6)

1. Hydraulischer Lehneneinsteller für Fahrzeugsitze, insbesondere Kraftfahr­ zeugsitze, gekennzeichnet durch

• a) einen Zylinder (5), dessen eines, verschlossene Ende Verbindungs­ mittel (7) aufweist,
• b) einen im Zylinder (5) angeordneten Kolben (11), der den Arbeits­ raum des Zylinders (5) in zwei in axialer Richtung aufeinanderfol­ gende, mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllte Arbeitsräume (12, 13) trennt,
• c) eine abgedichtet durch das andere Ende des Zylinders (5) hindurch in diesen eingreifende Kolbenstange (10), an deren sich im Zylinder (5) befindenden Ende der Kolben (11) festgelegt ist und an deren sich außerhalb des Zylinders (5) befindenden Ende Verbindungsmit­ tel vorgesehen sind,
• d) ein im Kolben (11) und/oder dem ihn tragenden Endabschnitt der Kolbenstange (10) angeordnetes Ventil, dessen schwimmend gelager­ ter Ventilkörper (25, 27, 28) mittels einer in einer zentralen Bohrung der Kolbenstange (10) liegenden Betätigungsstange (17) in eine Öffnungsstellung verschiebbar ist,
• e) wenigstens einen Überströmkanal (20, 21, 24), der einerseits in den einen Teilarbeitsraum (12) und andererseits in den anderen Teilar­ beitsraum (13) mündet und in dem der Ventilkörper (25, 27, 28) liegt,
• f) eine erste Feder (29), welche zwischen dem der Betätigungsstange (17) abgekehrten Ende des Ventilkörpers (25, 27, 28) und einer relativ zum Kolben (11) unbeweglichen Anlagefläche (22) liegt,
• g) eine zweite Feder (26), welche zwischen dem Ventilkörper (25, 27, 28) und der Betätigungsstange (17) angeordnet ist.

2. Lehneneinsteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) der Ventilkörper (25, 27, 28) einen zylindrischen Endabschnitt (28) aufweist, an den sich in Richtung der Bewegung beim Schließvor­ gang ein Mittelabschnitt (27) anschließt, auf den ein im Durchmesser gegenüber dem genannten Endabschnitt (28) reduzierter Endab­ schnitt (25) folgt,
• b) der Durchmesser des Mittelabschnittes (27) vom Durchmesser des einen Endabschnittes (25) zum Durchmesser des anderen End­ abschnittes (28) hin übergeht,
• c) der Ventilkörper (25, 27, 28) in einem Kanal (19, 20, 21) angeordnet ist, dessen Durchmesser in dem den einen Endabschnitt (28) des Ventilkörpers aufnehmenden Abschnitt (21) größer als der Durch­ messer dieses Endabschnittes (28) und in einem den anderen End­ abschnitt (25) aufnehmenden Abschnitt (19) größer als dessen Durchmesser, aber kleiner als der Durchmesser des anderen zylin­ drischen Endabschnittes (25) ist,
• d) ein Mittelabschnitt (20) des Kanals einen Ventilsitz für den Mittel­ abschnitt (27) des Ventilkörpers (25, 27, 28) bildet.

3. Lehneneinsteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Mittelabschnitt (27) des Ventilkörpers (25, 27, 28) als auch derjenige (20) des Kanals (19, 20, 21) eine konische Form hat.

4. Lehneneinsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15, 16) zum Ausgleich des bei unterschiedlichen Stellungen des Kolbens (11) unterschiedlich großen Gesamtvolumens der von der Hydraulikflüssigkeit zu füllenden beiden Teilarbeitsräume (12, 13).

5. Lehneneinsteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teilarbeitsraum (13) durch einen im Zylinder (5) verschiebbar angeordne­ ten Trennkolben (15) von einer Kammer (16) getrennt ist, die mit unter Druck stehendem Gas gefüllt ist.

6. Lehneneinsteller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Hydraulikflüssigkeit, deren Viskosität sich mit zunehmendem Schergefälle erhöht.