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Dokumentenidentifikation DE102004026036B4 23.03.2006
Titel Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz
Anmelder Grammer AG, 92224 Amberg, DE
Erfinder Haller, Erwin, 92262 Birgland, DE
Vertreter Hannke, C., Dipl.-Phys. Univ., Pat.-Anw., 93047 Regensburg
DE-Anmeldedatum 27.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004026036
Offenlegungstag 22.12.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.03.2006
IPC-Hauptklasse B60N 2/04(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, mit einem zwischen einer Sitzplatte und einem Bodenrahmen angeordneten scherenartig ausgebildeten, höhenverstellbaren Sitzgestell und mit einem mit mindestens einem Scherenarm des Sitzgestells verbundenen Kurvenelement zur Übertragung einer Relativbewegung von einer Höhenbewegung der Sitzplatte auf eine Verschiebebewegung mindestens eines mit mindestens einem Federelement verbundenen Gleitelements entlang einer Gleitebene gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Federungsvorrichtungen für Fahrzeugsitze sind in vielfältiger Weise bekannt. DE 100 49 832 C1 beschreibt beispielsweise einen Fahrzeugsitz mit einer zwischen der Sitzplatte und dem Bodenrahmen angeordneten Blattfeder, deren Federkonstante mittels zweier Schieber dadurch verändert werden kann, dass verschiedene Kraftübergangspunkte auf der Blattfeder definiert werden. Die Anordnung derartiger Blattfedern erfordert ein Mindestmaß an Einbauraum innerhalb eines Fahrzeugsitzes, der nicht bei jedem Fahrzeugsitztyp vorhanden ist.

Eine Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art, die anstatt der Blattfeder Zugfedern in Kombination mit einem scherenartig ausgebildeten höhenverstellbaren Sitzgestell verwendet, ist aus der DE 24 46 515 C3 bekannt. Ein derartiges scherenartig ausgebildetes Sitzgestell weist meist in der Regel zwei voneinander beabstandete parallel zueinander ausgerichtete Scherenarmpaare auf, die jeweils eine Schere bilden, indem sie schwenkbar miteinander verbunden sind. Zusätzlich sind die Scherenarme mit ihren Enden an einem Bodenrahmen und einem Tragrahmen, der die Sitzplatte trägt, schwenkbar angeordnet, wobei zwei der insgesamt vier Enden einer Schere in zusätzlich dem Bodenrahmen und dem Tragrahmen verschiebbar gelagert sind, um eine Höhenbewegung der Sitzplatte gegenüber dem arretierten Bodenrahmen durch Verstellen der Scherenstellung zu ermöglichen.

Ein an einem der Scherenarme vorzugsweise angeschweißten Kurvenelement drückt während des Verschwenkens des Scherenarms bei einer federnden Abwärtsbewegung der Sitzplatte mit einer Kurvenoberfläche auf eine Oberfläche eines Gleitelements, welches vorzugsweise als Rolle ausgebildet ist. Durch eine derartige Schwenkbewegung des Kurvenelementes wird das Gleitelement in eine horizontale Richtung entlang einer Gleitebene verschoben. Es findet demzufolge eine Übertragung einer Relativbewegung von einer Höhenbewegung der Sitzplatte auf eine horizontal ausgerichtete Verschiebebewegung des Gleitelementes statt.

Die Verschiebebewegung des Gleitelementes bewirkt eine Federauslenkung von zwei mit dem Gleitelement indirekt verbundenen Zugfedern, die zugleich an den Bodenrahmen befestigt sind. Eine derartige Federauslenkung hat zur Folge, dass eine Federungswirkung bei einer sich nach unten bewegende Sitzplatte auftritt, wobei die Rückstellkraft der horizontal ausgerichteten Zugfedern über das Gleitelement, das Kurvenelement und die Scherenarme auf eine nach oben gerichtete Rückstellbewegung der Sitzplatte übertragen wird.

Eine Gewichtseinstellung zur Anpassung einer derartigen Federungsvorrichtung an ein Gewicht eines den Fahrzeugsitz benutzenden Fahrers findet über die Einstellung von Federvorspannungen der beiden Zugfedern statt, indem eine von Hand zu betätigende Gewindespindel die dem Gleitelement zugeordneten Enden der Zugfedern als Angriffspunkt der Federn an dem Gleitelement verstellt, um eine Veränderung der wirksamen Federkraft zu erreichen. Eine derartige Handeinstellung ist zum Einen zeit- und arbeitsaufwendig und hat zum Anderen eine Verkürzung beziehungsweise Verlängerung der noch zur Verfügung stehenden restlichen Federungswege der Zugfedern zur Folge.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz zur Verfügung zu stellen, deren Anpassung an verschiedene Personengewichte ohne Veränderung einer Federvorspannung und auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einer Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, der sich aus einem zwischen einer Sitzplatte und einem Bodenrahmen angeordneten scherenartig ausgebildeten, höhenverstellbaren Sitzgestell und einem mit mindestens einem Scherenarm des Sitzgestells verbundenen Kurvenelement zur Übertragung einer Relativbewegung von einer Höhenbewegung der Sitzplatte auf eine Verschiebebewegung mindestens eines mit mindestens einem Federelement verbundenen Gleitelements entlang einer Gleitebene zusammensetzt, die Relativbewegung durch Veränderung der gegenseitigen Ausrichtung einer Kurvenoberfläche eines Kurvenelementes, welches mittels einer Schwenkbewegung während der Höhenbewegung der Sitzplatte auf eine Oberfläche des Gleitelementes einwirkt, und der Gleitebene zur variablen Einstellung einer Kraft-Weg-Kennlinie der Federungsvorrichtung veränderbar ist, wobei die Gleitebene neigbar ist.

Vorzugsweise weist die Federungsvorrichtung eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Gleitebene gegenüber der Ausrichtung der Kurvenoberfläche derart, dass sich das Gleitelement während seiner Verschiebebewegung entlang einer schiefen Ebene verschiebt, auf. Durch eine derartige schiefe Anordnung der Gleitebene umfasst die Relativbewegung nicht mehr die Übertragung einer Höhenbewegung in eine bisher horizontal ausgerichtete Verschiebebewegung, sondern die Übertragung einer Höhenbewegung in eine gegenüber der horizontalen nach oben geneigten Verschiebebewegung, die eine Veränderung der Federkonstante des Federelementes bewirkt.

Mittels einer derartigen Veränderung der Verschiebebewegungsrichtung des Gleitelementes wird erreicht, dass bei einer Abwärtsbewegung der Sitzplatte das mit dem Federelement verbundene Gleitelement schräg nach oben verschoben werden muss. Deshalb muss ein höherer Kraftaufwand zum Auslenken des Federelementes aufgewendet werden. Dies kann durch eine Sitzbelegung mit einem schwergewichtigen Fahrer geschehen. Demzufolge erübrigt sich das Einstellen einer Federvorspannung, welches eine reine Federkraftverstellung und keine Federkonstantenverstellung darstellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Gleitebene stufenlos verschwenkbar, indem ein fahrzeugsitzfrontseitig angebrachtes Spindelrad zum Verschwenken der als Gleitschiene ausgebildeten Gleitebene durch eine Auf- oder Abstellbewegung der Gleitschiene, die durch eine Drehbewegung des Spindelrades bewirkt werden kann, angeordnet ist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Gleitschiene bereits werksseitig in ihrer Neigung voreingestellt sein, sodass kein individuelles Nachstellen durch die den Fahrzeugsitz benutzende Person erforderlich ist.

Das Gleitelement weist mindestens eine Kugellagerung, vorzugsweise drei Kugellager, zur Durchführung einer Gleitrollbewegung in der Gleitebene auf, wobei das Kugellager direkt oder über eine damit verbundene Rolle diejenige Oberfläche aufweist, auf welcher die Kurvenoberfläche des Kurvenelementes bei einer Abwärtsbewegung der Sitzplatte abrollt beziehungsweise entlanggleitet.

Die Gleitschiene kann gerade oder kurvenförmig ansteigend oder kurvenförmig absteigend ausgebildet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann zusätzlich zu oder anstatt der Neigung der Gleitebene ein zwischen dem Scherenarm und dem Kurvenelement angeordnetes Exzenterelement zur Durchführung einer exzenterartigen Schwenkbewegung des Kurvenelementes während des Sichverschwenkens des Scherenarmes angeordnet sein, um eine exzenterartige Veränderung der Ausrichtung der Kurvenoberfläche während der Relativbewegung zu erhalten. Alternativ kann die Kurvenoberfläche selber exzenterartig ausgebildet sein.

Eine derartige exzenterartige Schwenkbewegung an einer Gelenklagerung des Kurvenelementes gegenüber dem Scherenarm hat eine Veränderung der Relativbewegung in Abhängigkeit von der Gewichtsbelastung der Sitzplatte zur Folge, da unterschiedliche Kurvenpunkte der Exzenterform verschiedene Schwenkbewegungsrichtungen des Kurvenelementes zur Folge hat, wodurch das Gleitelement unterschiedliche Verschiebungswege zurücklegt.

Dies ermöglicht auf einfache Weise eine automatische Einstellung der Federung der gesamten Federungsvorrichtung auf das Personengewicht der den Fahrzeugsitz benutzenden Person.

Das Federelement stellt vorzugsweise zwei Zugfedern dar, die mit ihren ersten Enden am Bodenrahmen und mit ihren zweiten Enden mit dem Gleitelement verbunden sind und zwischen denen das Gleitelement angeordnet ist. Die Zugfedern können zusätzlich mit einer mit dem Bodenrahmen verbundenen Gewindespindel zur Einstellung einer Federvorlast verbunden sein, um eine Grundlast der gesamten Federungsvorrichtung in Abhängigkeit von den verwendeten Baumaterialien – wie beispielsweise leichte oder schwere Sitzplatten – oder in Abhängigkeit von einer Veränderung der vorgesehenen Gewichtsklasse werksseitig einzustellen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:

1 in einer Seitenansicht eine Federungsvorrichtung für einen unbelasteten Fahrzeugsitz mit einer für leichte Fahrer eingestellten Neigung einer Gleitebene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

2 in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den belasteten Fahrzeugsitz mit der für leichte Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung;

3 in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den unbelasteten Fahrzeugsitz mit einer für mittelschwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung;

4 in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den belasteten Fahrzeugsitz mit der für mittelschwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung;

5 in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den unbelasteten Fahrzeugsitz mit einer für schwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung;

6 in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den belasteten Fahrzeugsitz mit der für schwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung und

7 in einem Kraft – Wege – Diagramm die Veränderung der Federkonstanten gemäß einer an der erfindungsgemäßen Federvorrichtung durchgeführten Messung.

In 1 wird in einer seitlichen Querschnittsansicht eine Federungsvorrichtung für unbelastete Fahrzeugsitze mit einer für leichte Fahrer eingestellten Neigung einer Gleitebene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einschließlich weiterer Teile des Fahrzeugsitzes gezeigt. Der Fahrzeugsitz umfasst eine Sitzplatte 1, einen Bodenrahmen 2 und ein scherenartig ausgebildetes Sitzgestell 3. Das Sitzgestell 3 besteht aus Scherenarmen 4 und 5 sowie parallel dazu angeordneten weiteren Scherenarmen 4' und 5'.

Jeweils ein Scherenarmenpaar 4, 5 und 4', 5' ist über eine Drehachse 6 drehbar miteinander verbunden und mit ihren Enden ober- und unterseitig mittels Schwenklagerungen 7, 8, 9 und 10 an der Sitzplatte 1 beziehungsweise einem damit verbundenen Tragrahmen und den Bodenrahmen 2 befestigt. Die Schwenklagerungen 9 und 10 lassen sich entlang der Horizontalebene in den Führungen 11 und 12 verschieben, um bei einem Absenken der Sitzplatte 1 ein sich Zusammenklappen des scherenartigen Sitzgestelles 3 zu ermöglichen.

An der Schwenklagerung 7 ist ein Kurvenelement 13 befestigt, dessen Schwenkbewegung 13a durch ein Sich-Nachunten-Verschwenken des Scherenarmes 4 während des Sich-Zusammenklappens des Sitzgestelles 3 bewirkt wird.

Das Kurvenelement 13 weist eine Kurvenoberfläche 14 auf, die während der nach unten gerichteten Schwenkbewegung 13a auf eine Oberfläche 15 eines Gleitelementes 16 mit einer rollenartigen Kugellagerung 16a wirkt und an dieser Oberfläche entlang gleitet, während sich das Gleitelement 16 – in Bildebene gesehen – nach rechts verschiebt, wie es durch einen Pfeil 18b gezeigt wird. Die rollenartige Kugellagerung 16a ist in einer Drehachse 17 drehbar gelagert.

Das Gleitelement 16 ist auf einer Gleitschiene 19a verschiebbar angeordnet, wobei die Gleitschiene 19a gegenüber der Horizontalen 19 mittels einer hier nicht gezeigten Gewindespindel nach unten geneigt ist.

Sobald sich durch eine Gewichtsbelastung eine Nachunten-Bewegung 18a der Sitzplatte ergibt, wird diese Bewegung 18a über das sich verschwenkende Kurvenelement 13 auf die Verschiebebewegung 18b des Gleitelementes 16 übertragen, wobei die Verschiebebewegung 18b entgegen einer Federkraft einer hier nicht vollständig dargestellten Zugfeder 20 wirkt. Die Zugfeder ist mit ihrem hier nicht dargestellten ersten Ende mit dem Bodenrahmen 2 und mit ihrem zweiten Ende 20a mit einem Lagerbock 21 verbunden, der über eine Spindel 22 mit dem Gleitelement 16 verbunden ist.

Die Spindel 22 kann über ein fahrzeugvorderseitiges Ende 2a des Bodenrahmens 2 mittels eines Handgriffes 23 betätigt werden und bewirkt bei deren Drehung die Einstellung einer Vorspannkraft der Zugfeder.

Die nach unten geneigte Gleitschiene 19a lässt die rollenartige Kugellagerung 16a selbst bei leichter Belastung der Sitzplatte von oben, wie es durch den Pfeil 18a angedeutet wird, entlang der schiefen Ebene der Gleitschiene 19a abrollen. Durch das in der Gleitschiene 19a eingestellte Gefälle wird das Verschieben beziehungsweise Abrollen der Kugellagerung 16a erleichtert, sobald das Kurvenelement 13 mittels einer Kurvenoberfläche 14 auf die Oberfläche 15 des Gleitelementes 16 wirkt. Dies ermöglicht, dass selbst leichtgewichtige Personen eine optimierte Federung aufgrund eines relativ lang zurückgelegten Weges der Kugellagerung 16a und des Gleitelementes 16 erfahren. Der zurückgelegte Weg wird mittels der in 2 wiedergegebenen Darstellung der Federungsvorrichtung gezeigt, in welcher die Federungsvorrichtung für den belasteten Fahrzeugsitz mit der für leichte Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene zu sehen ist. Bei belasteten Fahrzeugsitz sind die Scherenarmpaare 4, 5 und 4', 5' zusammengeklappt und das Kurvenelement 13 in Pfeilrichtung 13a nach unten geschwenkt.

In 3 wird in einer Seitenansicht die Federungsvorrichtung für den unbelasteten Fahrzeugsitz mit einer für mittelschwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 4 wird die in 3 dargestellte Federungsvorrichtung bei belastetem Fahrzeugsitz wiedergegeben.

Gleiche und gleichwirkende Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Den 3 und 4 ist deutlich zu entnehmen, dass die Gleitebene 19a keine abfallende sondern ansteigende Neigung aufweist. Hierdurch ist aufgrund des Anstiegs der Gleitebene ein höherer Kraftaufwand notwendig, um die Kugellagerung 16b entlang der Ausrichtung der Gleitebene 19a zu verschieben beziehungsweise abzurollen. Diese Verschiebebewegung wird aufgrund einer Schwenkbewegung des Kurvenelementes 13, wie sie durch den Pfeil 13a angedeutet wird, welche wiederum aus einem Zusammenklappen der Scherenarme 4, 5 und 4', 5' resultiert, wie es aus einem Vergleich der 3 und 4 hervorgeht, initiiert.

Aus den 5 und 6 ist in weiteren Seitenansichten die Federungsvorrichtung für den unbelasteten und belasteten Fahrzeugsitz mit einer für schwere Fahrer eingestellten Neigung der Gleitebene gemäß der Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. In diesem Fall weist die Gleitebene 19a eine noch stärker ansteigende Neigung auf, sodass ein noch stärkerer Kraftaufwand notwendig ist, um die Kugellagerung 16a und das Gleitelement 16 entlang der Gleitschiene 19a zu bewegen.

Durch ein Nachoben-Verschwenken der Gleitschiene 19a muss die rollenartige Kugellagerung 16a einen aufwärtsgerichteten Weg entlang einer schiefen Ebene zurücklegen, sobald eine Abwärtsbewegung 18a der Sitzplatte stattfindet. Dies hat zur Folge, dass eine stärkere Gewichtsbelastung der Sitzplatte 1 möglich ist, da mit zunehmender Neigung der Führungsschiene 19a eine zunehmende Kraftübertragung auf das Gleitelement zum Verschieben desjenigen erforderlich ist. Je höher der Anstieg der geneigten Führungsschiene 19a ist, desto höher kann das Gewicht der den Fahrzeugsitz benutzenden Person sein.

In 7 wird in einem Kraft – Wege – Diagramm das Verhältnis von Kraft zu Weg gemäß einer an einer erfindungsgemäßen Federungsvorrichtung durchgeführten Messung gezeigt. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, weisen die Kraft – Weg – Kennlinien unterschiedlich starke Neigungen in Abhängigkeit von einer eingestellten Neigung der Gleitschiene auf. Diese Kurven geben unterschiedliche Federkonstanten wieder.

1Sitzplatte 2Bodenrahmen 2aFahrzeugsitzvorderseitiger Teil des Bodenrahmens 3Sitzgestell 4, 4', 5, 5'Scherenarme 6, 7, 8, 9, 10Schwenklagerungen 11, 12Führungen 13Kurvenelement 13aSchwenkbewegung des Kurvenelementes 14Kurvenoberfläche 15Oberfläche des Gleitelementes 16Gleitelement 16aKugellagerung 17Schwenkachse 18aHöhenbewegung der Sitzlatte 18bVerschiebebewegung des Gleitelementes 19Horizontale Ebene 19aFührungsschiene 20Zugfeder 20a, 20bEnden der Zugfeder 21Lagerbock 22Gewindespindel 23Handgriff

Anspruch[de]
  1. Federungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, mit einem zwischen einer Sitzplatte (1) und einem Bodenrahmen (2) angeordneten scherenartig ausgebildeten höhenverstellbaren Sitzgestell (3) und mit einem mit mindestens einem Scherenarm (4, 4'; 5, 5') des Sitzgestells (3) verbundenen Kurvenelement (13) zur Übertragung einer Relativbewegung von einer Höhenbewegung (18a) der Sitzplatte (1) auf eine Verschiebebewegung (18b) mindestens eines mit mindestens einem Federelement (20) verbundenen Gleitelements (16) entlang einer Gleitebene, wobei eine Kurvenoberfläche (14) des Kurvenelements (13) mittels einer Schwenkbewegung (13a) des Kurvenelements (13) während der Höhenbewegung (18a) der Sitzplatte (1) auf eine Oberfläche (15) des Gleitelements (16) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung durch Veränderung der gegenseitigen Ausrichtung der Kurvenoberfläche (14) und der Gleitebene (19a) zur variablen Einstellung einer Kraft-Weg-Kennlinie der Federungsvorrichtung veränderbar ist, wobei die Gleitebene (19a) neigbar ist.
  2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schwenkeinrichtung zum Verschwenken der Gleitebene (19a) gegenüber der Ausrichtung der Kurvenoberfläche (14) derart, dass sich das Gleitelement (16) während seiner Verschiebebewegung (18b) entlang einer schiefen Ebene verschiebt.
  3. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitebene (19a) stufenlos verschwenkbar ist.
  4. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein fahrzeugsitzfrontseitig angebrachtes Spindelrad zum Verschwenken der als Gleitschiene ausgebildeten Gleitebene (19a) durch eine Auf- oder Abstellbewegung der Gleitschiene, die durch eine Drehbewegung des Spindelrads bewirkt werden kann.
  5. Federungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (16) mindestens eine Kugellagerung (16a) zur Durchführung einer Gleitrollbewegung in der Gleitebene (19a) aufweist.
  6. Federungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Scherenarm (4) und dem Kurvenelement (13) angeordnetes Exzenterelement zur Durchführung einer exzenterartigen Schwenkbewegung des Kurvenelements (13), um eine exzenterartige Veränderung der Ausrichtung der Kurvenoberfläche (14) während der Relativbewegung zu erhalten.
  7. Federungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) zwei Zugfedern darstellt, die mit ihren ersten Enden am Bodenrahmen (2) und mit ihren zweiten Enden (20a) mit dem Gleitelement (16) verbunden sind, und zwischen denen das Gleitelement (16) angeordnet ist.
  8. Federungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfedern mit einer mit dem Bodenrahmen (2) verbundenen Gewindespindel (22) zur Einstellung einer Federvorlast verbunden sind.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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