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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Taumelgelenkbeschlag für
einen Kraftfahrzeugsitz mit a) einem ersten Gelenkarm, mit b) einem
zweiten Gelenkarm, der um eine Gelenkachse relativ zum ersten Gelenkarm
einstellbar und verschwenkbar ist, mit c) einem Zahnkranz, der mit
dem ersten Gelenkarm verbunden ist, eine Innenverzahnung aufweist
und zentrisch zur Gelenkachse ist, mit d) einem verzahnten Innenrad,
das im Eingriff mit dem Zahnkranz ist, das ein Zentrum aufweist,
das um ein Exzentermaß e gegenüber der Gelenkachse
radial versetzt ist und eine zu diesem Zentrum koaxiale Bohrung
aufweist, und mit e) einem Exzenter, der mittels einer Antriebswelle
um die Gelenkachse drehbar ist und sich in der Bohrung befindet,
wobei der Exzenter zwei Keilsegmente aufweist und eine Feder vorgesehen
ist, die die Keilsegmente in eine Anlagestellung vorbelasten. Insbesondere
ist dieser Taumelgelenkbeschlag für einen Versteller einer
Rückenlehne vorgesehen.
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Ein
derartiger Taumelgelenkbeschlag ist aus der
DE 39 41 215 A1 bekannt. Ähnliche
Taumelgelenkbeschläge zeigen auch die
US 2007/0108824 A1 ,
die
DE 102 03 006
A1 und die
DE
10 2005 054 489 A1 . Die Feder ist dabei direkt zwischen
den beiden Teilsegmenten angeordnet. Nach der
DE 39 41 215 A1 ist sie
als Schraubendruckfeder zwischen einander zugewandten Breitseiten
der Keilsegmente angeordnet, beim jüngeren Stand der Technik
ist sie im Wesentlichen ringförmig mit dem Durchmesser
von etwa dem Innenrad und hat zwei axial parallel wegstehende Endbereiche.
Sie ist entsprechend dem großen griechischen Buchstaben
Omega gebogen und wird auch als Omega-Feder bezeichnet. Jeweils ein
Endbereich ist in Anlage an einem Teilsegment. Dabei werden jeweils
die zueinander weisenden Breitseiten der Keilsegmente voneinander
weggedrückt. Dadurch wird Spielfreiheit innerhalb des Gelenkbeschlags
erzielt. Bei einer Verstellung wird diese Spielfreiheit zunächst
aufgehoben. Das in der Drehrichtung der Verstellung klemmende Keilelement
wird aktiv bewegt, das andere über die Feder mitgenommen.
Sobald die Verstellbewegung beendet ist, drückt die Feder
die beiden Keilsegmente wieder in die Anlagestellung, also die Klemmstellung.
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Der
vorbekannte Gelenkbeschlag hat nun folgenden Nachteil: Bei einer
Abwärtsverstellung wird ein Ruckeln bzw. Schwingen des
Gelenkbeschlags festgestellt, dies ist nachteilig und wird von Benutzern
bemängelt. Es tritt beispielsweise bei der Verwendung des
Gelenkbeschlags als Rückenlehnengelenkbeschlag auf. In
der Normalstellung ist die Rückenlehne nach hinten geneigt,
gegenüber der z-Achse ist sie beispielsweise um 15° nach
hinten geneigt. Die Rückenlehne selbst hat ein Eigengewicht. Dieses
Eigengewicht bewirkt ein Drehmoment auf den Gelenkbeschlag bei einer
Verstellung kommt es dadurch zu der beschriebenen ruckweisen Bewegung
bzw. zu einem Schwingen. Dieser Effekt verschlimmert sich auch dann,
wenn die Lehne belastet ist. Der Effekt verschlimmert sich zudem
mit größeren Neigungswinkel der Rückenlehne
nach hinten. Keine Probleme treten dagegen bei der Aufwärtsbewegung
auf. Dies gilt sowohl bei unbelasteter Rückenlehne als
auch unbelastetem Sitz, als auch bei belasteter Rückenlehne.
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Dem
beschriebenen Problem kann man dadurch entgegenwirken, dass man
eine relativ starke Feder benutzt. Dann aber muss die Federkraft
relativ groß sein. Dadurch wird die Rückenlehne
bei der Aufwärtsbewegung schwergängig.
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Hier
setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht,
einen Gelenkbeschlag für einen Kraftfahrzeugsitz anzugeben,
bei dem ein Ruckeln bei der Abwärtsfahrt vermieden wird,
ohne dass eine große Federkraft den Einstellvorgang bei der
Aufwärtsbewegung schwergängig macht.
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Ausgehend
von dem Gelenkbeschlag der Eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
dadurch gelöst, dass die Feder einen Abstützbereich
aufweist, dass der Abstützbereich die Feder in zwei Federbereiche
aufteilt, und dass der eine Federbereich eine Federkraft aufweist,
die mindestens 1,5 × so groß ist wie die Federkraft
des anderen Federbereichs.
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Erfindungsgemäß werden
die beiden Keilsegmente nicht mehr unmittelbar gegeneinander vorgespannt,
vielmehr ist jedem Keilsegment ein einzelner bzw. eigener Federbereich
zugeordnet. Die Feder hat einen Abstützbereich, mit dem
sie mit einem anderen Teil des Gelenkbeschlags in Kontakt ist, welcher
bei einer Verstellbewegung relativ ortsfest bleibt, also tatsächlich
die Verstellbewegung nicht mitmacht oder sich um die Gelenkachse
dreht und dabei den Abstand von der Gelenkachse beibehält. Letzteres
gilt beispielsweise für einen zylindrischen Bereich der
Antriebswelle.
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Die
Erfindung schlägt somit vor, die beiden Keilsegmente mit
unterschiedlichen Vorspannkräften zu belasten. Der in Abwärtsrichtung
zeigende Keil erhält eine zumindest 1,5 fach höhere
Vorspannkraft als der in Aufwärtsrichtung zeigende Keil.
Der Unterschied in der Federkraft kann auch noch größer
sein, er kann bei mindestens 2, vorzugsweise mindestens 3 liegen,
Maximalwerte bis zu einem Unterschied um den Faktor 10 sind erfolgreich
getestet worden.
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Erfindungsgemäß wird
dadurch das Ruckeln der Lehne bei der Abwärtsbewegung verhindert.
Bei der Aufwärtsbewegung ist nur der schwächere
Federbereich aktiv, die Aufwärtsbewegung ist daher leichtgängig.
Die Feder ist somit unsymmetrisch in ihrer Eigenschaft. Die beiden
Federbereiche sind unterschiedlich ausgebildet. Im Abstützbereich
stützt sich die Feder an einem anderen Teil des Gelenkbeschlags
ab. Auf diese Weise werden dort Kräfte eingeleitet. Es
findet dort zumindest eine Berührung statt, vorzugsweise
erfolgt dort eine Befestigung. Auf diese Weise können die
beiden Federbereiche unterschiedlich voneinander wirken. Sie wirken
unabhängig voneinander. Sie können ihre individuelle
Federkraft ausüben. Ohne den Abstützbereich wäre
dies nicht der Fall.
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Alternativ
oder in Ergänzung der Aufteilung der Feder in zwei Federbereiche
und dem dazwischen befindlichen Abstützbereich sind auch
andere Lösungen der gestellten Aufgabe möglich.
So können unterschiedliche Einhängpunkte für
die Feder an den Keilsegmenten vorgesehen sein. Die Keilsegmente
können unterschiedlich ausgebildet sein, z. B. eines mit
einer Oberfläche mit hohem Gleitvermögen, eines
mit einer Oberfläche mit geringem Gleitvermögen.
Die Keilsegmente können auch geometrisch unterschiedliche
Abmessungen haben, sie können unterschiedliche Klemmkonturen
ausbilden, aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein. Die
Anmelderin behält sich vor, auf diese Merkmale Teilanmeldungen
einzureichen, die vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgehen
und die jeweilige unsymmetrische Ausbildung beschreiben. Somit liegt der
Unterschied zum Stand der Technik in der unsymmetrischen Ausbildung
einer bisher symmet risch ausgeführten Lösung.
Im Stand der Technik sind die Keilsegmente baugleich und sind auch
sonst keine Maßnahmen getroffen, um unterschiedliche Klemmkräfte
in den beiden Drehrichtungen zu erreichen.
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Als
besonders bevorzugt hat es sich herausgestellt, die Feder einstückig
auszubilden und den Abstützbereich etwa in der Mitte der
Feder, jedenfalls im mittleren Drittel, auszubilden. Dabei haben
sich Federn als besonders günstig herausgestellt, die im ausgebauten
Zustand relativ weit von einer Klappsymmetrie weg sind. Im Stand
der Technik ist die Feder klappsymmetrisch. Aufgrund der deutlich
unsymmetrischen Ausbildung liegt die erfindungsgemäße
Feder im Einbauzustand mit einer erheblichen Spannung an einem Stützbereich
an, an diesem Stützbereich stützt sich der Abstützbereich
ab, dies kann eine Berührung oder eine Verbindung sein.
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Alternativ
können die beiden Federbereiche auch von jeweils einer
einzelnen Teilfeder ausgebildet werden. Dabei sind die Teilfedern
unterschiedlich. Bei der Montage muss der Einbau zweier unterschiedlicher
Federn beachtet werden. Vorteilhafterweise sind die beiden Teilfedern
im Einbauzustand vorgespannt, so dass sich kein Leerlauf beim Umschalten
ergibt.
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Die
Vorspannung des stärker vorgespannten Keilsegments ist
nur so groß gewählt, dass kein Rückdrehen
der Antriebswelle erfolgt.
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Vorzugsweise
ist die Feder etwa W-förmig. Sie hat eine etwa U-förmigen
Innenbereich und einen Außenbereich, der aus zwei Bogenelementen
besteht, die im rechten Winkel an die freien Schenkel des U anschließen
und an ihren anderen freien Enden in die Axialrichtung abgewinkelte
Endbereiche haben. Der Abstützbereich befindet sich an
einer Stelle des Innenbereichs.
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Es
ist möglich, dass bei einer Verstellbewegung der Abstützbereich
in geringem Maße gegenüber dem Stützbereich,
der an einem anderen Teil des Gelenkbeschlags vorgesehen ist, hin
und herwandert.
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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 ver stehenden 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 in Form eines Montagebildes einer ersten
Ausführung des Taumelgelenkbeschlags,
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2 eine
Einsicht auf eine zweite Ausführung des Taumelgelenkbeschlags
bei einer Sicht entlang der Schnittlinie II-II in 1,
eine Buchse ist teilweise geschnitten dargestellt,
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3 die
Darstellung wie 2, jedoch nun mit nicht mehr
in die Keilsegmente eingreifenden Federenden, vielmehr ist ein Zwischenzustand
der Montage gezeigt mit den für die Montage erforderlichen
Federkräften F1 und F2,
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4 eine
Draufsicht auf eine Feder, wie sie in ähnlicher Form in
der Ausführung nach den 2 und 3 verwendet
ist,
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5 ein
Schnittbild entlang der Schnittlinie V-V in 4, und
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6 eine
perspektivische Darstellung der Feder nach 4.
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Der
Taumelgelenkbeschlag hat einen ersten Gelenkarm 20, der
im gezeigten Ausführungsbeispiel zusammengesetzt ist aus
einem ersten Verzahnungsteil 22 und einem damit verbundenen
ersten Flansch 24. Weiterhin ist ein zweiter Gelenkarm 26 vorgesehen.
Ihm ist ein Halteflansch 28 zugeordnet und mit ihm verbunden.
Der Halteflansch 28 übergreift einen Teilbereich
des Randes des ersten Verzahnungsteils 22. Ebenso übergreift
der erste Flansch 24 einen gegenüberliegenden
Randbereich des ersten Gelenkarms 26. Auf diese Weise wird
eine Verbindung erreicht. Die beiden Gelenkarmen 20, 26 sind
um eine Gelenkachse 30 relativ zueinander verschwenkbar.
Mit Hilfe weiterer, im Folgenden noch zu beschreibender Teile wird
erreicht, dass die jeweilige Schwenkposition einstellbar und feststellbar
ist.
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Am
zweiten Gelenkarm 26 ist ein Zahnkranz 32 ausgebildet,
der eine Innenverzahnung aufweist und zentrisch zur Gelenkachse 30 ist.
Ein verzahntes Innenrad 34 ist mit diesem Zahnkranz 32 im
Eingriff. Dieses verzahnte Innenrad ist am ersten Verzahnungsteil 22 ausgebildet.
Es hat ein Zentrum, dass um ein Exzentermaß e gegenüber
der Gelenkachse 30 radial versetzt ist und hat eine zu
diesem Zentrum co-axiale Bohrung 36. Das Zentrum liegt
auf der Zentrumslinie 35, die parallel zur Gelenkachse 30 verläuft.
In die Bohrung 36 ist ein Gleitring 38 eingesetzt. Diesem
Gleitring 38 nimmt eine Buchse 40 auf und lagert
sie drehbar. Diese Buchse 40 hat ein Loch 42, das
durch mehrere unterschiedliche Flächen definiert ist, nämlich
zwei etwa gegenüberliegende Mitnehmerflächen 44,
die im Wesentlichen radial verlaufen, eine Segmentfläche 46 und
eine Bogenfläche 48.
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Es
sind zwei Keilsegmente 50, 52 vorgesehen, die
im zusammengebauten Zustand mit ihren äußeren,
in 1 nach unten weisenden Flächen an der
Segmentfläche 48 anliegen. Sie haben nach oben
weisende Endbereiche, die als Schmalseiten bezeichnet werden und
die mit den Mitnehmerflächen 44 zusammenwirken,
und zwei zueinander weisende Breitseiten 54.
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Ein
Antriebsrad 56 hat einen Achsstummel 58, der im
zusammengebauten Zustand in eine Lagerbohrung 60 eingreift,
die zentrisch zur Gelenkachse 30 ist. Das Antriebsrad 56 hat
weiterhin einen, in der Figur jedoch nicht erkennbaren Exzenter,
der in den Raum zwischen der Bogenfläche 48 und
den Keilsegmenten 50, 52 eingreift. Er ist um
das Exzentermaß e versetzt gegenüber der Gelenkachse 30.
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Es
ist eine Feder 62 vorgesehen. Sie ist aus einem Drahtstück
gebogen. Sie ist im Wesentlichen W-förmig. Sie hat einen
U-förmigen Innenbereich 64 und einen Außenbereich,
der aus zwei Bogenelementen 66 und abgewinkelten Endbereichen
zusammengesetzt ist. Die Endbereiche 68 stehen quer aus der
Ebene vor, welche die Bogenelemente 66 und der U-förmige
Innenbereich 64 definieren. Die Endbereiche 68 sind
im zusammengebauten Zustand in Anlage an den Keilsegmenten 50, 52.
Diese Anlage ist wie im Stand der Technik, es sind Aufnahmen an den
Breitseiten oder in deren Nähe vorgesehen, mit denen die
Endbereiche zusammenwirken. Dadurch werden die Keilsegmente 50, 52 so
gegeneinander vorbelastet, dass sich ihre Breitseiten 54 voneinander
entfernen.
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Innerhalb
des U-förmigen Innenbereichs 64 der Feder 62 befindet
sich ein Abstützbereich 70 der Feder 62.
Der Abstützbereich 70 liegt im zusammengefügten
Zustand an einem Stützbereich 72 des Taumelgelenkbeschlags
an, im konkrten Fall liegt er am Achsstummel 58 an, wie
insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich
ist. Diese Anlage ist elastisch. Dadurch kann sich der Achsstummel 58 relativ zum
Abstützbereich 70 drehen. Der Achsstummel 58 bildet
den Stützbe reich 72 aus. Es ist auch möglich, dass
der Stützbereich 72 an anderer Stelle vorgesehen
ist, solange diese andere Stelle relativ ortsfest ist oder bei der
Drehbewegung ortsfest bleibt.
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Der
Abstützbereich 70 teilt die Feder 62 in zwei
Teilfedern auf. Eine Teilfeder befindet sich auf der einen Seite
des Abstützbereichs 70, die andere Teilfeder auf
der anderen Seite des Abstützbereichs. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Feder 62 einstückig. Sie kann aber auch
durch zwei einzelne, separate Teilfedern gebildet sein.
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Die
beiden Teilfedern sind unterschiedlich ausgebildet. Dies ist insbesondere
aus 2 ersichtlich. Eine Teilfeder ist deutlich länger
als die andere Teilfeder. Die in 2 linke
Teilfeder hat einen deutlich längeren linken U-Schenkel
des U-förmigen Innenbereichs 64 als die rechte
Teilfeder. Der linke U-Schenkel ist mindestens 10%, vorzugsweise
mindestens 25% länger. Beide U-Schenkel gehen jeweils in
einem Bogenbereich in die Bogenelemente 66 über.
Man erkennt, dass der linke Bogenbereich weiter entfernt ist vom
Achsstummel 58 und damit von der Gelenkachse 30 als
der rechte Bogen. Der Unterschied beträgt mindestens 20%.
In einer Alternative können die beiden Teilfedern auch
aus unterschiedlich dickem Material gefertigt, es können
unterschiedliche Formen und/oder andere Symmetrien vorgesehen sein,
beispielsweise kann das eine Bogenelement 66 gewellt sein,
das andere nicht.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass bei der Montage unterschiedliche Kräfte
F1 und F2 aufgewandt werden müssen, um die abgewinkelten
Endbereiche 68 der Feder 62 in die Aufnahme an
der jeweiligen Breitseite 54 hineinzubringen. 3 zeigt
auch das Vorgehen bei der Montage. Zunächst wird der U-förmige
Innenbereich 64 der Feder 62 in radialer Richtung
auf den Achsstummel 58 aufgesteckt, bis Anlage gegeben
ist. Die abgewinkelten Endbereiche 68 haben dann eine große
Entfernung voneinander, die Feder 62 ist entspannt. Nun
werden im Sinne der Vektoren F1 und F2 Kräfte aufgebracht,
die and den Endbereichen 68 angreifen. Dadurch nähern
sich die abgewinkelten Endbereiche 68, wobei auch die Kräfte
größer werden. Für den Zwischenzustand
der 3 sind die Vektoren F1 und F2 gültig.
Im Einbauzustand, wie ihn 2 zeigt,
werden die Keilsegmente 50, 52 mit unterschiedlichen
Kräften voneinander weggedrückt. Sie werden also
mit unterschiedlichen Kräften in die jeweiligen Klemmspalten
gedrückt.
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In
den 4 bis 6 ist eine Feder 62 noch
einmal einzeln dargestellt. In 4 ist eine Schnittlinie
V-V. eingezeichnet, diese unterteilt die Feder 62 in einen
linken Federbereich und einem rechten Federbereich. Im dargestellten,
entspannten, weil nicht eingebauten Zustand haben die beiden Endbereiche 68 eine
unterschiedliche Entfernung vom Scheitelpunkt des U-förmigen
Innenbereichs. Dieser Scheitelpunkt wird definiert durch den Schnitt mit
der Schnittlinie V-V. Der U-förmige Innenbereich 64 hat
ein zentrales, halbkreisförmiges Teilstück, das auch
die Basis des U ausbildet. Dieses ist symmetrisch zu einer Spiegelebene,
die durch die Schnittlinie V-V definiert ist. Es ist zu dem zentrisch
zur Gelenkachse 30. Der Übergangsbereich von dem
U-förmigen Innenbereich 64 in die beiden Bogenelemente 66 ist
jeweils auch etwa ein halber Kreisbogen, der Radius entspricht demjenigen
des Halbkreises im U-förmigen Innenbereichs 64.
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Wie 5 zeigt,
dass sich bis auf die quer abstehenden, abgewinkelten Innenbereiche 68 alle anderen
Teilstücke der Feder 62 in einer Ebene befinden.
Dies muss nicht notwendigerweise so sein, andere Ausgestaltungen
sind möglich.
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Es
ist auch möglich, dass der Innenbereich den Achsstummel 68 einmal
vollständig umläuft. In den 4 bis 6 sind
Querstriche in die Figuren eingezeichnet, die im Wesentlichen quer
zur Drahtlängsrichtung verlaufen. Diese sind nicht tatsächliche Trennlinien,
sondern vom Zeichnungsprogramm eingefügt, sie zeigen u.
a. die Stellen, wo gradlinig verlaufende Stücke in gekrümmte
Stücke übergehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3941215
A1 [0002, 0002]
- - US 2007/0108824 A1 [0002]
- - DE 10203006 A1 [0002]
- - DE 102005054489 A1 [0002]