DE19729562A1 - Sitzlehnenverstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterdrehverstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Sitzlehnenverstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Zur Verstellung der Sitzlehnenneigung, insbesondere an einem Kraftfahrzeugsitz, gibt es vielfältige Systeme. Wegen seiner sicheren Bedienbarkeit und exakten Positionierbarkeit haben sich hier insbesondere Drehverstellungen durchgesetzt, die mit einem Exzenter arbei­ ten. Die wesentlichen Elemente sind hier ein innenverzahntes und ein außenverzahntes Zahnrad, die außerkoaxial ineinandergesetzt sind und mittels eines Handrades gegenein­ ander verdreht werden können. Trotz ständiger Weiterentwicklung solcher Sitzlehnenverstel­ lungen ist es bisher nicht gelungen, die Verstellkräfte, die üblicherweise bei 4 bis 6 Nm lie­ gen, auf bedienungsfreundliche niedrige Werte zu reduzieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Exzenterdrehverstellung leichtgängig zu gestal­ ten, wobei insbesondere in etwa eine Halbierung bis Dritteln bisheriger Bedienkräfte erreicht werden soll. Bei der eingangs beschriebenen Exzenterdrehverstellung wird diese Aufgabe gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Sitzlehnenverstellung wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 13.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die niedrigen Verstellkräfte erreicht durch eine Gleitlackbeschichtung einer oder mehrerer der in der Drehverstellung gleitenden Teile, insbesondere in Kombination mit einem sogenannten PD-Zusatz zu den Schmiermitteln für die aufeinander gleitenden Teile. Die PD- oder plastisch deformierenden Additive sind schon seit vielen Jahren bekannt. So beschreibt beispielsweise Dr. R. Froeschmann in ST 1/72, S. 15 ff unter "Beeinflussung der Oberflächengestalt durch eine neue Gruppe von Schmierstoffen für höchste Belastungen" solche PD-Additive. Das Hauptmerkmal der PD-Addi­ tive ist ihre Eigenschaft, Rautiefen zu glätten ohne wesentlichen Substanzverlust. Die Rautiefen werden entsprechend weder chemisch noch mechanisch abgetragen, sondern plastisch verformt. Dies geschieht beispielsweise durch Eindiffundieren von Metallatomen aus dem PD-Additiv in die Metalloberfläche, in der die Metallionen ein eutektoides Gemisch bzw. eine weichere Oberflächenlegierung bilden, so daß die Rautiefen statt abgetragen verformt werden. Hierdurch sind die Materialverluste beim Einlaufen stark herabgesetzt und es ergibt sich ein sehr glattes und dichtes Tragbild der aufeinander gleitenden Metalloberflächen. Als PD-Additive, wie sie auch in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, haben sich insbesondere metallorganische Komplexverbindungen, insbesondere in Verbindung mit Schwefelphosphorträgern bewährt, beispielsweise Metall- Dialkyldithiophosphate, wobei die Metallkomponente insbesondere Molybdän, Blei und/oder Zink ist. Die Wirkung solcher PD-Additive beruht vermutlich auf einem chemischen Prozeß, der bei hohen Reibgeschwindigkeiten eintritt. So wird angenommen, daß vor, während und kurz nach dem Abgleiten der Rauhigkeitspitzen das Aktivierungsenergieniveau erreicht wird, das bei den eingesetzten Metallkomplexen die gewünschte Reaktion auslöst. Hierbei treten dann mit der Geschwindigkeit von Ionenreaktionen Metallatome aus dem Molekülverband aus und diffundieren in die bereits energetisch aktivierten Rauhigkeitspitzen oder Rauigkeitshügel ein. Die so legierten Metalloberflächen können sich dann plastisch verformen.

Als Gleitlack kommen insbesondere solch zum Einsatz, die PTFE, Graphit und/oder MoS₂ enthalten. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn nicht luftgetrocknete, sondern hitzegetrocknete Gleitlacke eingesetzt werden, da diese im vorliegenden Fall niedrigere Reibbeiwerte erbringen.

Erfindungsgemäß kommen vorzugsweise solche Gleitlacke zum Einsatz, die einen Reibbeiwert von 0,10 und insbesondere 0,08 (Standardrolle, Anpreßdruck 400 N) haben. In Kombination mit den anderen Schmiermitteln werden mit solchen Gleitlacken Reibbeiwerte von 0,08 und insbesondere 0,07 erzielt (Rolle ⌀ 4 mm, Länge 9 mm, 200 N).

Als geeignetste Schichtdicke hat sich für den Gleitlack eine Dicke im Bereich 5 bis 20 µm herausgestellt.

Erfindungsgemäß hat sich nun gezeigt, daß auch bei einer Sitzlehnenverstellung, d. h. bei einer Exzenterdrehverstellung mit dem Gleitlack und insbesondere mit den PD-Additiven eine deutliche Verringerung der Gleitreibung erreicht werden kann, wobei sich die niedrigere Gleitreibung einstellt, obwohl solche Verstellungen einer nur sehr geringen Gleitgeschwindigkeit relativ zwischen den einzelnen gleitenden Körpern unterliegt, so daß nicht von entsprechenden Aktivierungen der Rauhigkeitspitzen ausgegangen werden kann, wie sie insbesondere bei hochdrehenden Getrieben vorliegen und insbesondere obwohl die geschmierten Metallteile gleitlackbeschichtet sind und damit das PD-Additiv an sich keine nennenswerte Wirkung haben sollte. Bemerkenswert ist hierbei auch, daß übliche Festschmierstoffe, wie beispielsweise PTFE oder Molybdändisulfid, wie sie üblicherweise bei langsam gleitenden Körpern zum Einsatz kommen, nur minimale Reduzierungen der Betätigungskraft bringen, in dem Gleitlack jedoch, insbesondere PTFE, eine deutliche Verringerung der Verstellkraft bringen.

Der Gleitlack kann mit üblichen Verfahren und Mitteln aufgebracht werden, vorzugsweise jedoch durch Tauchen oder einen Kontaktauftrag (z. B. Walzen, Schwammauftrag), da hierdurch gezielt Befestigungsbereiche (z. B. für eine Schweißverbindung) ausgespart werden können.

Erfindungswesentlich ist außerdem, daß solche Exzenterdrehverstellungen, insbesondere Sitzlehnenverstellungen, nach dem Zusammenbau enormen Temperaturbelastungen aus­ gesetzt werden können, insbesondere einer Lackierung mit anschließendem Trocknungs­ vorgang bei erhöhter Temperatur. So müssen die Objekte beispielsweise bei einer Einbrenn­ lackierung, die bei bis zu 220°C erfolgt, eine Objekttemperatur von mindestens 180°C über Minimum 45 min aushalten. Dies stellt auch besondere Anforderungen an das Schmiermittel selbst, das hierbei nur eine geringe Ölabscheidung haben darf. Andererseits werden solche Exzenterdrehverstellungen bzw. Sitzlehnenverstellungen auch bei sehr tiefen Temperaturen eingesetzt, so daß eine Schmierung auch bei -40°C noch gewährleistet sein soll. Bei diesen Bedingungen können üblicherweise keine Mineralöle eingesetzt werden, so daß in der vor­ liegenden Erfindung für das Schmiermittel insbesondere synthetische Öle, beispielsweise Poly-α-Olefine und auch Esterverbindungen eingesetzt werden. Das Schmiermittel hat üblicherweise eine Zusammensetzung aus 70 bis 95% Öl und 30 bis 5% Verdicker, wobei als Verdicker neben Lithiumstearaten insbesondere Polyharnstoffverbindungen, wie sie bei­ spielsweise aus Polyolen plus Isocyanaten erhalten werden können, eingesetzt werden. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß mit solchen Schmiermitteln, insbesondere auf Poly-α-Ole­ fine/Polyharnstoffbasis, mit den PD-Additiven besonders niedrige Verstellwerte erreicht werden können, die durch eine kurzfristige Temperaturerhöhung nochmal gesenkt werden können. In dem vorliegenden Mischreibungsbereich konnten Reibwerte von ungefähr 0,1 auf < 0,05 gesenkt werden, d. h. die Verstellkräfte der Sitzlehnen konnten auf unter 2 Nm gesenkt werden. Zum Einsatz kam hier insbesondere ein niedrigviskoser synthetischer Kohlenwasserstoff mit einem Verdicker auf Polyharnstoffbasis.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Sitzlehnenverstellung und von Meßwerten näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Sitzlehnenverstellung; und

Fig. 2 bis 7 Messungen des Reibbeiwerts.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Sitzlehnenverstellung 1 sitzt ein außenverzahntes Zahnrad 2 in einem Zahnkranz 3 (innenverzahntes Zahnrad) passender Zahngröße, wobei das Zahnrad 2 etwas kleiner ist als der Zahnkranz, so daß das Zahnrad 2 unter Beschreibung einer Exzenterbewegung (Kreisbewegung) in dem Zahnkranz 3 verdrehbar ist, wobei das Zahnrad 2 mit seiner Außenfläche 13 auf der Außenfläche 11 des Zahnkranzes 3 und/oder mit seiner Innenfläche 14 auf der Innenfläche 12 des Zahnkranzes 3 gleitet. Mittig in dem Zahnrad 2 sitzt ein Gleitlager 4, das über eine Hohlwelle 5 positioniert ist, die mittig in dem Zahnkranz befestigt ist. Der Spalt zwischen dem Gleitlager 4 und der Welle 5 wird teilweise von einem Doppelkeil 6 ausgefüllt, der mit seinen Außenflächen 7 mit der Innenfläche 9 des Gleitlagers 4 und mit seinen Innenflächen 8 mit der Außenfläche 10 der Welle 5 in Kontakt steht. Durch ein Verschieben des Doppelkeils 6 erfolgt ein Abrollen bzw. Verdrehen des Zahnrads 2 relativ zu dem Zahnkranz 3. Für einen festen, stets spielfreien Sitz des Doppelkeils 6 ist eine Spreizfeder 11 vorgesehen, die den Doppelkeil 6 auseinanderspreizt. Das Verschieben des Doppelkeils 6 erfolgt mittels eines Mitnehmers 12, der beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Handrad verbunden sein kann. Ferner sind an dem Zahnrad 2 und dem Zahnkranz 3 seitliche Laschen vorgesehen, an denen eine Befestigung an dem Sitz bzw. an der Lehne erfolgen kann. Zur Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Drehen bzw. Verschieben des Doppelkeils 6 kann eine Sperrfeder (nicht dargestellt) eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt nun eine Gleitlackbeschichtung und vorteilhaft auch Schmierung mindestens einer der Gleitflächen 7-14 des Doppelkeils 6 bzw. der Zahnräder 2, 3 sowie auch der Verzahnungen der Zahnräder mit dem oben beschriebenen Schmiermittel samt PD-Additiv. Insbesondere die Beschichtung und Schmierung der Gleitflächen des Doppelkeils 6 brachte die erwünschte Reduzierung der Betätigungskraft, wobei es sich zeigte, daß die günstigen Eigenschaften des Schmierfetts mit dem PD-Additiv auch einen Einsatz im Bereich der Verzahnung zulassen, so daß die gesamte Drehverstellung mit einem einzigen Schmiermittel geschmiert werden kann. Die Menge des PD-Additivs kann in weiten Grenzbereichen gewählt werden. So sind 0,1 bis 20%, insbesondere 0,5 bis 10% und besonders vorteilhaft mindestens 1% des PD-Additivs geeignet, den Erfolg herzustellen (Gew.-% bezogen auf die Summe Schmierfett, Verdicker, PD-Additiv). Bei der Drehverstellung wurde die erfindungsgemäße Reduzierung der Betätigungskraft bei einem Schmiermittel auf Poly-α-Olefine/Polyharnstoff-Basis mit 10% PD-Additivzusatz bereits nach wenigen Verdrehungen (5 bis 10) der Drehverstellung erreicht.

Durch den kombinierten Einsatz von Gleitlack, Schmiermittel und PD-Additiv konnten sogar auch ohne das spezielle Bronze-PTFE-Gleitlager 4 niedrige Gleitwerte und hohe Standzeiten erreicht werden.

Als Gleitlack kommt erfindungsgemäß ein Trockenschmierfilm zum Einsatz, der sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit, lange Gebrauchsdauer und einen niedrigen Reibbeiwert (kein Ruckgleiten - stick-slip) über einen weiten Temperaturbereich auszeichnet. Mit dem Gleitlack wird das Einlaufverhalten der geschmierten Elemente verbessert, so daß auch nach einer Abnutzung des Gleitlackes im Betrieb ein sehr niedriger Reibbeiwert erhalten bleibt. Erfindungsgemäß gute Gleitlacke sind PTFE und/oder graphithaltig, haben einen Gleitindikator nach Tannert von 0,04-0,07, einen Abrieb von 25 mg (insbesondere 22 mg, 22 µm) im Taber Abraser (ASTM-D 4060-84,1000 U/1000 g CS17), eine Bleistifthärte (gemäß ECCA T4) bei 20°C 7 und eine Haftung und Sprödigkeit GT (Gitterschnitt gemäß DIN 53 151) 0-1. Vorteilhaft bedeckt die Gleitschicht die Oberfläche der Körper gleichmäßig und durchgehend und hat eine feinstrukturierte Oberfläche.

Bei der Prüfung des Reibbeiwertes ist der Verlauf ruhig und der Verschleiß zeigt keinen Durchrieb. Eingesetzt wird ein translatorisches Oszillations-Prüfgerät gemäß DIN 51 834 T1, Linie oszillierend (Zylinderrolle (15 × 22 mm) gegen Scheibe (24 × 7,9 mm, gleitlackbeschichtet)), Schwingweite 2000 µm, f = 20 Hz, T = 80°C, d = 90 min. Mit Schmiermittel und PD-Additiv erhält man bei einer Flächenpressung von 640 N/mm², einer Belastung von 200 N (Rolle 4 × 9 mm) einen Reibbeiwert 0,07.

Die Diagramme der Fig. 2 bis 7 zeigen die Wirksamkeit des PD-Additivs gegenüber anderen Schmiermitteln. Die Untersuchungen wurden gemäß DIN 51 834 Teil 2 ausgeführt, wobei mit einer Belastung von 100 N, einer Schwingweite von 600 µm, einer Frequenz von 20 Hz über eine Prüfdauer von 10 min bei Raumtemperatur (sofern nicht anders angegeben) verfahren wurde.

Fig. 2 zeigt das Ergebnis eines Standardfetts mit Verdicker ohne weitere Zusätze. Als Reibwert wird 0,102 erreicht. In Fig. 3 enthält das Fett 10% PTFE, womit eine Verringe­ rung des Reibwertes auf 0,090 erreicht wurde. Ein Fett mit MoS₂/C-Zusatz ist in Fig. 4 dargestellt; der Reibwert liegt bei 0,091.

Eine deutliche Verbesserung bringt eine 10%ige Zugabe eines PD-Additivs der Firma Optimol zu dem Fett. Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, sinkt der Reibwert auf 0,051, prak­ tisch die Hälfte des Ausgangswertes. Durch Austausch des oben eingesetzten Fetts auf Mineralölbasis gegen ein synthetisches Poly-α-Olefin erreicht man eine weitere Absenkung des Reibwerts auf 0,045 bei einer etwas längeren Anspringzeit des Additivs (Fig. 6). Eine weitere Verbesserung ist in Fig. 7 dargestellt, in der das Ergebnis der Wiederholung des Versuchs aus Fig. 6 bei 80°C dargestellt ist. Der erreichte Reibwert beträgt 0,035 und liegt somit bei ca. einem Drittel des Ausgangswertes.

Claims (14)

1. Exzenterdrehverstellung, insbesondere handbetätigbar und insbesondere für eine Sitz­ lehne, mit einem ersten, insbesondere innenverzahnten Zahnrad, einem zu diesem pas­ send verzahnten zweiten, insbesondere außenverzahnten Zahnrad, das kleiner ist als das erste Zahnrad und innerhalb dessen Projektion an diesem auf einer Kreisbahn umlaufbar angeordnet ist, einer Welle, die konzentrisch zu einem der Zahnräder angeordnet ist, einer konzentrischen Öffnung in dem anderen Zahnrad, die bei in verzahntem Kontakt stehen der Zahnräder in Projektion auf die Welle einen Spalt mit ungleichförmiger Dicke mit dieser bildet, einem ein- oder mehrteiligen Klemmkeil, der in dem Spalt verschiebbar liegt, einem Verstellmittel für einen Umlauf der Zahnräder gegeneinander unter Verschieben des Keils in dem Spalt, wobei die Drehverstellung mit dem Umlauf der Zahnräder erfolgt, und einem Schmiermittel zur Schmierung des Keils und/oder der Verzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem der Zahnräder und/oder zumindest auf einer der Spaltflächen und/oder zumindest auf einer Keilfläche eine Gleitlackschicht angeordnet ist.

2. Exzenterdrehverstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel ein die plastische Deformation mindestens einer der Gleitflächen bewirkendes Mittel enthält.

3. Exzenterdrehverstellung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die plasti­ sche Deformation bewirkende Mittel eine metallorganische Verbindung ist.

4. Exzenterdrehverstellung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die plastische Deformation bewirkende Mittel ein Dithiophosphat ist.

5. Exzenterdrehverstellung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das die plastische Deformation bewirkende Mittel ein Metall-Dialkyldithiophosphat ist.

6. Exzenterdrehverstellung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Molybdän, Blei und/oder Zink ist.

7. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der oder die Keile und die Verzahnung mit dem selben Schmiermittel incl. des die plastische Deformation bewirkenden Zusatzes geschmiert sind.

8. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitlack PTFE, Graphit und/oder Molybdändisulfid enthält.

9. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitlack hitzegetrocknet ist.

10. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitlack eine Schichtdicke im Bereich 5 bis 20 µm hat.

11. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitlack einen Reibbeiwert 0,10 (800 N) und/oder 0,08 (400 N) hat.

12. Exzenterdrehverstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gleitlack zusammen mit dem Schmiermittel und dem die plastische Deformation bewirkenden Mittel einen Reibbeiwert 0,08 (200 N, Rolle ⌀ 4 mm, Länge 9 mm) hat.

13. Sitzlehnenverstellung mit einem ersten, insbesondere innenverzahnten Zahnrad, einem zu diesem passend verzahnten zweiten, insbesondere außenverzahnten Zahnrad, das kleiner ist als das erste Zahnrad und innerhalb dessen Projektion an diesem auf einer Kreisbahn umlaufbar angeordnet ist, einer Welle, die konzentrisch zu einem der Zahnräder angeordnet ist, einer konzentrischen Öffnung in dem anderen Zahnrad, die bei in verzahntem Kontakt stehen der Zahnräder in Projektion auf die Welle einen Spalt mit ungleichförmiger Dicke mit dieser bildet, einem ein- oder mehrteiligen Klemmkeil, der in dem Spalt verschiebbar liegt einem Verstellmittel für einen Umlauf der Zahnräder gegeneinander unter Verschieben des Keils in dem Spalt, wobei die Sitzlehne mit dem Umlauf der Zahnräder verschwenkt, und einem Schmiermittel zur Schmierung des Keils und/oder der Verzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einem der Zahnräder und/oder zumindest auf einer der Spaltflächen und/oder zumindest auf einer Keilfläche eine Gleitlackschicht angeordnet ist.

14. Sitzlehnenverstellung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der Merkmale der Ansprüche 2 bis 12.