Motorischer Stellantrieb für einen Fahrzeugsitz
Die Erfindung betrifft einen motorischen Stellantrieb für einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
Aus der DE 10 2004 019 466 Al ist ein motorischer Stellantrieb dieser Art bekannt, bei welchem ein elektronisch kommutierter Motor und ein Differentialgetriebe als erste Getriebestufe räumlich und funktionell in ein lastaufnehmendes Getriebe als zweite Getriebestufe integriert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen motorischen Stellantrieb der ein- gangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen motorischen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße motorische Stellantrieb bildet eine kleine, kompakte, un- trennbare, vormontierbare Einheit mit einem Motor, welcher mit einem geringen Antriebsmoment einen geringen Strombedarf und einen kleinen Bauraumbedarf besitzt, und einer wenigstens zweistufigen hohen Getriebeuntersetzung, in welche das lastaufnehmende (= im Kraftfluss liegende, vorliegend im Kraftfluss zwischen den beiden relativ zueinander beweglichen Komponenten liegende) Getriebe in- tegriert ist.
Mittels des integrierten Dichtelementes, das der zusammengebaute motorische Stellantrieb während der Herstellung zum Schutz des Motors und/oder seines elektrischen Kontaktes und/oder wenigstens einer der Getriebestufen aufweist, können die Komponenten des motorischen Stellantriebs im zusammengebauten Zu- stand einer teilweise aggressiven Oberflächenveredelung unterzogen werden, ohne dass die empfindlichen elektronischen und mechanischen Teile beschädigt werden. Indem das Dichtelement beim eingebauten motorischen Stellantrieb entfernt ist, können - unter Beibehaltung der Abdichtwirkung während der aggressiven Abschnitte der Oberflächenveredelung - Freiräume für einen Spielausgleich oder einen Ausgleich einer Taumelbewegung vorgesehen werden.
Die Freiräume reduzieren auch die Reibung und damit die Betriebskosten des motorischen Stellantriebs. Sowohl gegenüber Kappen oder dergleichen, die für die aggressiven Abschnitte der Oberflächenveredelung kurzzeitig montiert werden, als auch gegenüber einer Änderung des Prozessablaufs, gemäß welcher die empfindlichen Teile erst nach den aggressiven Abschnitten der Oberflächenveredelung eingebaut werden, werden der Montageaufwand und damit die Montagekosten klein gehalten.
Das Dichtelement wird beim Zusammenbau des motorischen Stellantriebs als gesondertes Bauteil eingebracht, beispielsweise in Form einer Dichtung, oder an einem anderen Bauteil ausgebildet, beispielsweise als dünne Materialschicht oder über eine Materialverengung angeformt. Vorzugsweise sind mehrere Dichtelemente vorgesehen. Ein Teil der vorhandenen Dichtelemente kann auf die eine Weise, der andere Teil auf die andere Weise vorgesehen werden. Die vorhandenen Dichtelemente sorgen dafür, dass der motorische Stellantrieb während der aggressiven Abschnitte der Oberflächenbehandlung, vorzugsweise einer Reinigung und/oder Lackierung, ein System mit geschlossenen Schnittstellen bildet, während die entfernten Dichtelemente den motorischen Stellantrieb zu einem System mit offenen - me- chanischen und elektrischen - Schnittstellen macht, nämlich mit wenigstens einem Abtrieb und wenigstens einem elektrischen Kontakt.
Das Dichtelement kann thermisch entfernbar sein, beispielsweise durch Ausbildung aus einem thermoplastischen oder ähnlichen Material, welches während der agressi- ven Abschnitte der Oberflächenveredelung, vorzugsweise der Reinigung und/oder Lackierung, vorhanden ist, hingegen während der nicht-aggressiven Schlußab- schnitte der Oberflächenveredelung, vorzugsweise einer Trocknung oder anderen thermischen Behandlung, automatisch sich entfernt oder schrumpft. Bevorzugt ist, dass das thermoplastische Material des Dichtelementes während der Trocknung oder anderen thermischen Behandlung schrumpft oder sich verflüssigt oder weich wird und sich durch Schwerkraft oder Kapillarwirkung oder dergleichen vom vormaligen Dichtraum entfernt, vorzugsweise in dafür vorgesehene Hohlräume des Gehäuses.
Das Dichtelement kann aber auch mechanisch entfernbar sein, beispielsweise durch Ausbildung als dünne Folie oder durch Vorsehen einer Sollbruchstelle oder eines Filmscharniers zu einem Bauteil des motorischen Stellantriebs, wobei das Dicht- element vor dem Einbau, durch den Einbau oder durch die Inbetriebnahme des motorischen Stellantriebs an seinem Bestimmungsort zerstört, herausgebrochen, geöffnet, ganz oder in Teilen abgeklappt oder anderweitig entfernt wird. Soweit das Dichtelement an einem Stecker eines elektrischen Kontaktes vorgesehen ist, kann es durch die sowieso notwendige Montage eines Gegensteckers entfernt werden. So- weit das Dichtelement an einem Mitnehmer oder sonstigen Antriebselement vorgesehen ist, kann es durch die sowieso notwendige Montage einer Übertragungsstange entfernt werden.
Es sind auch Kombinationen beider Varianten möglich, beispielsweise zeitlich, in- dem das Dichtelement zunächst durch eine thermische Behandlung möglichst weitgehend entfernt wird und dann durch die mechanische Behandlung die verbliebenen Reste entfernt werden oder umgekehrt, oder beispielsweise räumlich, indem im Falle mehrerer Dichtelemente einige thermisch und andere mechanisch entfernt werden.
Die erste Getriebestufe ist vorzugsweise als Kreisschubgetriebe (Flächendruckgetriebe) mit gehäusefesten Führungselementen für das Ritzel und einfacher Drehung
des Getrieberades ausgebildet, wie es beispielsweise in der US 4,228,698 A offenbart ist, kann aber auch als Oldham-Kupplung (Kreuzkurbelgetriebe) ausgebildet sein, wie sie beispielsweise in der EP 0 450 324 Bl beschrieben ist. Aufgrund der Kreisschubbewegung brauchen die Zähne keine Evolventen zur Erzeugung einer Linienberührung aufweisen, sondern können flächig tragen und damit wesentlich höhere Lasten aushalten. Der Eingriff mehrerer Zähne und somit eine Reduzierung des Verdrehflankenspiels ist diesbezüglich ebenfalls vorteilhaft. Bei eventuellen Un- wuchten in den Getriebestufen kann ein Massenausgleich vorgesehen werden, so dass ein harmonischer Lauf gewährleistet ist.
Die zweite Getriebestufe ist - bis auf die Scheibenform - entsprechend dem lastaufnehmenden Getriebe aufgebaut, wie es in der DE 10 2004 019 466 Al beschrieben ist, d.h. zwei durch ein (vorzugsweise selbsthemmendes) Exzenterumlaufgetriebe (zum Feststellen und Verstellen) miteinander verbundene Beschlagteile führen re- lativ zueinander eine Drehbewegung mit überlagerter Taumelbewegung aus. Soweit die Beschlagteile keine Scheibenform aufweisen, ist allenfalls ein kleiner Teil der zweiten Getriebestufe in das Gehäuse integrierbar. Es ist bei allen Varianten der zweiten Getriebestufe denkbar, eine weitere Getriebestufe vorzusehen, beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Getriebestufe.
Eine Hohlwellenbauweise erlaubt einen einfachen Anschluss einer Übertragungsstange zwischen beiden Fahrzeugsitzseiten, vorzugsweise durch eine profilierte zentrale Aufnahme in dem Antriebsbauteil für das lastaufnehmende Getriebe, also vorliegend dem Mitnehmer der zweite Getriebestufe.
Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes,
Fig. 4 eine perpektische Ansicht eines Steckers mit Dichtelement,
Fig. 5A bis 5C das Öffnen des Dichtelementes am Stecker durch Einführen eines Gegensteckers, und
Fig. 6 einen Schnitt durch ein abgewandeltes Dichtelement.
Ein motorischer Stellantrieb 1 für einen Fahrzeugsitz 2, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, weist ein Motorgehäuse 3 auf. Innerhalb des Motorgehäuses 3 ist ein drehbar gelagerter Rotor 6, dessen Drehachse als Hauptachse A bezeichnet ist und die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben definiert, und ein fest im Motorgehäuse 3 gelagerter Stator 7 angeordnet. Der als Hohlwelle ausgebildete Rotor 6 weist auf seiner Außenseite in Umfangsrichtung mehrere Permanentmagnete auf. Radial außerhalb der Permanentmagnete ist der Stator 7 mit mehreren Statorpolen und Wicklungspaketen angeordnet. Der Rotor 6 und der Stator 7 bilden zusammen einen in den motorischen Stellantrieb 1 integrierten, elektronisch kommutierten Motor 11. Zur elektronischen Kommutierung des Stators 7 ist eine Platine 13 vorgese- hen, welche axial versetzt zum Stator 7 im Motorgehäuse 3 angeordnet ist. Der Motor kann alternativ auch bürstenkommutiert sein. Am Motorgehäuse 3 ist wenigstens ein Stecker 15 angebracht oder angeformt, vorliegend axial vom Motorgehäuse 3 abstehend. Der Stecker 15 umschließt in seinem Inneren wenigstens einen elektrischen Kontakt 17, der mit der Platine 13 verbunden ist. Der Stecker 15 wird bei der Herstellung des Motorgehäuses 3 mit einem Deckel, im folgenden als erstes Dichtelement 19 bezeichnet, ausgebildet, wie in Fig. 4 dargestellt. Zwischen dem ersten Dichtelement 19 und dem Stecker 15 ist vorzugsweise eine Materialverengung in der Form einer Sollbruchstelle oder eines Filmscharniers vorgesehen, oder das erste Dichtelement 19 ist komplett als dünne Folie ausgebildet.
Der motorische Stellantrieb 1 weist eine integrierte erste Getriebestufe 21 nach dem Funktionsprinzip eines Kreisschubgetriebes (Flächendruckgetriebes) auf, die am
Motor 11 abtriebsseitig angeordnet ist. Der den Abtrieb des Motors 11 bildende Rotor 6 ist axial über den Stator 7 hinaus verlängert und axial hintereinander mit zwei radial abstehenden Nocken oder dergleichen versehen, welche in Umfangsrichtung um 180° versetzt zueinander angeordnet sind. Auf jedem dieser jeweils einen Ex- zenter bildenden Nocken des Rotors 6 ist ein Getrieberad 24 gelagert. Die beiden axial hintereinander angeordneten Getrieberäder 24 kämmen mit einem gemeinsamen Hohlrad 25, wobei der Eingriff - durch die Lagerung der Getrieberäder 24 bedingt - an zwei gegenüberliegenden Stellen des Hohlrades 25 erfolgt. Das Hohlrad 25 ist fest mit dem Motorgehäuse 3 verbunden. Die Getrieberäder 24 führen so- mit bei Antrieb durch den Rotor 6 eine Drehbewegung mit überlagerter Taumelbewegung aus.
Als Abtrieb der ersten Getriebestufe 21 ist ein Mitnehmer 28 vorgesehen. Der Mitnehmer 28 ist in Hohlwellenbauweise ausgeführt und erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des motorischen Stellantriebs 1. Der Mitnehmer 28 ist über einen Teil seiner Länge hinweg innerhalb des Rotors 6 angeordnet und lagert denselben. An dem Ende des Mitnehmers 28, welches am Motorgehäuse 3 nach außen weist, wird beim Zusammenbau eine Dichtung, im folgenden als zweites Dichtelement 29 bezeichnet, zwischen Mitnehmer 28 und Motorgehäuse 3 ein- gebracht. Das Motorgehäuse 3 weist an dieser Stelle Hohlräume 3a auf, wie in Fig. 2 dargestellt.
An dem von der Platine 13 abgewandte Ende des Rotors 6 weist der Mitnehmer 28 einen radial nach außen abstehenden Flansch auf, welcher radial innerhalb eines radial nach innen abstehenden Flansches des Hohlrades 25 angeordnet ist. Zwischen den beiden Flanschen wird beim Zusammenbau eine weitere Dichtung, im folgenden als drittes Dichtelement 30 bezeichnet, zwischen Mitnehmer 28 und Hohlrad 25 eingebracht. Das Hohlrad 25 weist an dieser Stelle Hohlräume 25a auf. Vom Flansch des Mitnehmers 28 stehen axial mehrere Führungselemente ab, bei- spielsweise Bolzen, welche jeweils mit Spiel in eine entsprechende Anzahl von Öffnungen jedes Getrieberads 24 greifen. Durch die um 180° in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der Getrieberäder 24 ergibt sich eine eindeutige und querkraft-
freie Anordnung der Führungselemente, welche die Taumelbewegung der Getrieberäder 24 ausgleicht und zu einer reinen Drehbewegung des Mitnehmers 28 um die Hauptachse A führt.
Der Mitnehmer 28 ist zugleich Bestandteil einer zweiten Getriebestufe 31. Die zweite Getriebestufe 31 weist ein erstes Beschlagteil 33 mit einem zur Hauptachse A konzentrischen Zahnrad und ein zweites Beschlagteil 34 mit einem Zahnkranz auf, welche unter Bildung eines Exzenterumlaufgetriebe miteinander in Getriebeverbindung stehen und durch einen Exzenter zu einer relativen Abwälzbewegung an- einander, bestehend aus einer Drehbewegung und einer überlagerten Taumelbewegung, angetrieben werden. Der Exzenter wird durch den Mitnehmer 28 und ein Keilsystem zum Sperren und Spielfreistellen gebildet. Ein derartiges Exzenterumlaufgetriebe ist vom Prinzip her in der DE 44 36 101 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich einbezogen wird. Die vorliegend verwendete Scheibenform der zweiten Getriebestufe 31 ist in der DE 101 05 282 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt ebenfalls ausdrücklich einbezogen wird.
Einerseits ist der unter Beteiligung des Mitnehmers 28 gebildete Exzenter in einer in das erste Beschlagteil 33 eingepressten Gleitlagerbuchse 37 gelagert. Andererseits ist der Mitnehmer 28 in einem Kragenzug 38 des zweiten Beschlagteils 34 gelagert und mittels eines aufgeclipsten Sicherungsrings 40 am zweiten Beschlagteil 34 axial gesichert und relativ zu diesem drehbar. Das zweite Beschlagteil 34 und mit ihm der Kragenzug 38 sind konzentrisch zu einer Nebenachse B, welche parallel versetzt zur Hauptachse A angeordnet ist und die Taumelbewegung definiert. Das erste Be- schlagteil 33 ist fest mit dem Hohlrad 25 und damit mit dem Motorgehäuse 3 verbunden. Ein Umklammerungsring 43 ist fest mit dem Motorgehäuse 3, dem Hohlrad 25 und dem ersten Beschlagteil 33 verbunden, wodurch ein gemeinsames Gehäuse 45 gebildet wird, und übergreift das zweite Beschlagteil 34 an seinem radial äußeren Rand, gegebenenfalls unter Zwischenlage von Gleitelementen zur Verringerung der Reibung.
Wenn der motorische Stellantrieb 1 in der beschriebenen Weise durch Zusammenbau des Motors 11 und der beiden Getriebestufen 21 und 31 und Integration in das gemeinsame Gehäuse 45 entstanden ist, wird er zunächst komplett eine Reinigung, genauer gesagt einer Entfettung, unterzogen, entweder in einem Tauchbad oder mit einem Sprühprozess. Dann wird der motorische Stellantrieb 1 komplett einer Lackierung unterzogen, ebenfalls entweder in einem Tauchbad oder mit einem Sprühprozess. Sowohl bei der Reinigung als auch bei der Lackierung schützen die drei Dichtelemente 19, 29 und 30 den elektrischen Kontakt 17 bzw. das Innere des Motorgehäuses 3 und des Hohlrades 25 - und damit die Bestandteile von Motor 11 und erster Getriebestufe 21 - vor einem Kontakt mit dem Reinigungsmittel und dem Lack und damit vor einer Verschlechterung der Produkteigenschaften. Die Dichtelemente 19, 29 und 30 dichten somit den Motor 11, seinen elektrischen Kontakt 17 und die erste Getriebestufe 21 ab.
Nach der Lackierung wird der motorische Stellantrieb 1 einer Trocknung in einem Trockenofen unterzogen, also thermisch behandelt. Die Bestandteile des Motors 11 und der ersten Getriebestufe 21 halten die verwendete Temperatur von etwa 140° bis 160° C aufgrund ihrer Auslegung auf ähnlich hohe Betriebstemperaturspitzen problemlos aus. Die beiden Dichtelemente 29 und 30 bestehen erfindungsgemäß aus einem thermoplastischen Material, dessen Schmelzpunkt mit der Temperatur des Trockenofens übereinstimmt oder darunter liegt. Dadurch verflüssigen sich die Dichtelemente 29 und 30 im Trockenofen. Das Material der Dichtelemente 29 und 30 kann von dem vormaligen Dichtraum in die freigehaltenen Hohlräume 3a und 25a fließen, bei geringem Volumen der Hohlräume 3a und 25a beispielsweise automatisch aufgrund der Kapillarwirkung. Um die Hohlräume 3a und 25a beim Einbringen der Dichtelemente 29 und 30 freizuhalten, können beispielsweise Platzhalter vorgesehen werden, die danach wieder entfernt werden oder mit der Verflüssigung der Dichtelemente 29 und 30 herausfallen. Der vormalige Dichtraum steht nun als Freiraum dem Mitnehmer 28 für einen Spielausgleich oder den Ausgleich einer Taumelbewegung zur Verfügung. In einer Abwandlung kann das Material der Dichtelemente 29 und 30 während der Trocknung oder anderen thermischen Behandlung schrumpfen und den vormaligen Dichtraum wenigstens teilweise freigeben. In allen
Fällen werden die vorher vorhandenen Anpresskräfte zwischen den zu dichtenden Teilen aufgehoben.
Der motorische Stellantrieb 1 kann nun an seinem Bestimmungsort eingebaut und betriebsfertig werden. Zum elektrischen Anschluss wird mit einem Werkzeug oder vorzugsweise mit dem in oder auf den Stecker 15 zu steckenden Gegenstecker 55 das erste Dichtelement 19 zerstört, herausgebrochen oder ganz oder in Teilen abgeklappt oder anderweitig entfernt und der Gegenstecker 55 eingeführt oder aufgeschoben. Die Schritte sind schematisch in Fig. 5A bis 5C dargestellt. Abgeklappte Teile des ersten Dichtelementes 19 wirken vorzugsweise als Verrastung für den Gegenstecker 55. Das erste Dichtelement 19 kann auch thermisch entfernt werden, d.h. wie die Dichtelemente 29 und 30. Die thermische Behandlung zum Entfernen des ersten Dichtelementes 19 kann alternativ zum mechanischen Entfernen oder als Vorarbeit dazu vorgesehen sein. In der letzten Variante würde das Werkzeug oder der Gegenstecker 55 nur noch die Reste des ersten Dichtelementes 19 beseitigen.
Der Mitnehmer 28 weist eine zur Nebenachse B konzentrische, profilierte Aufnahme 28a auf. Diese Aufnahme 28a kann drehfest eine Übertragungsstange aufnehmen, um eine einzelne zweite Getriebestufe 31 auf der anderen Fahrzeugsitzseite synchron anzutreiben. Eine Synchronisation der beiden Fahrzeugsitzseiten kann auch durch die elektronische Kommutierung erfolgen. In abgewandelter Ausführung gemäß Fig. 6 kann auch der Mitnehmer 28 an seiner Stirnseite, insbesondere der offenen Aufnahme 28a, mit einem vierten Dichtelement 56 in der Art des ersten Dichtelements 19 abgedeckt sein, welcher mittels einer Materialverengung, beispiels- weise in der Form einer Sollbruchstelle oder eines Filmscharniers, mit dem Motorgehäuse 3 oder einem anderen Bauteil, insbesondere des Gehäuses 45, verbunden ist und das zuvor beschriebene zweite Dichtelement 29 ersetzt. Durch Drehung des Mitnehmers 28 oder Einführen der Übertragungsstange wird dieses vierte Dichtelement 56 abgebrochen und dadurch entfernt. Es ist auch möglich, dass eine thermische Behandlung das vierte Dichtelement 56 entfernt oder Vorarbeit hierfür leistet.
Die zweite Getriebestufe 31 dient als lastaufnehmendes Getriebe, welches im Kraft- fluss zwischen den zwei vom motorischen Stellantrieb 1 relativ zueinander zu bewegenden Bauteilen des Fahrzeugsitzes 2 liegt und insbesondere im Crashfall die Kräfte aufnimmt und weiterleitet. Der erfindungsgemäße motorische Stellantrieb 1 kann beispielsweise zur Neigungseinstellung einer Lehne 58 des Fahrzeugsitzes 2 relativ zu einem Sitzteil 59 des Fahrzeugsitzes 2 eingesetzt werden, so dass die zweite Getriebestufe 41 im Kraftfluss zwischen der Lehne 58 und dem Sitzteil 59 liegt. Beispielsweise ist das gemeinsame Gehäuse 45 mit der Struktur des Sitzteils 59 verbunden, während das zweite Beschlagteil 34 als Abtrieb mit der Struktur der Lehne 58 verbunden ist.
Der motorische Stellantrieb 1 kann aber auch zur Höheneinstellung des Sitzteils 59 eingesetzt werden, indem der motorische Stellantrieb 1 beispielsweise zwischen einer Schwinge einerseits und einem Sitzrahmen oder einer Sitzschiene andererseits wirksam ist. Es sind weitere Einsatzmöglichkeiten des motorischen Stellantriebs zwischen weiteren, relativ zueinander beweglichen Komponenten des Fahrzeugsitzes 2 möglich.
Bezugszeichenliste
1 motorischer Stellantrieb
2 Fahrzeugsitz
3 Motorgehäuse
3a Hohlraum des Motorgehäuses
6 Rotor
7 Stator
11 Motor
13 Platine
15 Stecker
17 elektrischer Kontakt
19 erstes Dichtelement
21 erste Getriebestufe
24 Getrieberad
25 Hohlrad
25a Hohlraum des Hohlrades
28 Mitnehmer
28a Aufnahme
29 zweites Dichtelement
30 drittes Dichtelement
31 zweite Getriebestufe
33 erstes Beschlagteil
34 zweites Beschlagteil
37 Gleitlagerbuchse
38 Kragenzug
40 Sicherungsring
43 Umkl ammerungsring
45 Gehäuse
55 Gegenstecker
56 viertes Dichtelement
58 Lehne
59 Sitzteil
A Hauptachse
B Nebenachse