CN105216664A - 用于车辆座椅的振动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆座椅的振动系统，具有两个框架，框架经由两个能围绕旋转轴线旋转的、彼此连接的交叉件彼此连接为所述交叉件的竖直间距能改变，在一个框架和一个交叉件之间设置有主弹簧，其通过其第一端部铰接在一个所述交叉件上并通过其第二端部经由第一铰接点铰接在经由转动轴线与一个框架连接的杠杆设备上，杠杆设备构成为在关于主弹簧的第一力方向主弹簧在杠杆设备上的第一铰接点和杠杆设备的旋转轴线之间的第一杠杆臂在主弹簧的应力较小的情况下与在主弹簧的应力较高的情况下比更大，在杠杆设备和一个框架之间设置储能器，其能量含量与主弹簧应力有关，能量含量在主弹簧的应力较大的情况下与在主弹簧的应力较小的情况下比更小。

Description

用于车辆座椅的振动系统

技术领域

本发明涉及一种用于车辆座椅的振动系统，其具有两个框架、即下部框架和上部框架，所述框架经由两个可围绕旋转轴线旋转地彼此连接的交叉件、即内交叉件和外交叉件彼此连接为，使得所述框架在其彼此间的竖直间隔方面可改变，其中在这两个框架中的一个和这两个交叉件中的一个之间设置有主弹簧。

背景技术

为了使商用车的驾驶员与车辆在行驶期间出现的振动隔离，使用振动系统用于车辆座椅。这些振动系统一方面用于提高舒适度并且另一方面辅助于使得驾驶员更长久地保持注意、清醒并且适合于驾驶机动车辆的状态。这两个主要使用的振动系统要么使用机械弹簧要么使用空气弹簧。机械的振动系统不需要辅助能量供给装置，如这对于气动弹簧是需要的，并从而自给自足地起作用。这种振动系统的弹簧通常构成为由弹簧钢构成的螺旋拉伸弹簧。

在机械的振动系统中已知的是，对于使振动系统适应不同的驾驶员重量所需要的对螺旋拉伸弹簧的预应力的改变通过杠杆装置和螺杆经由手轮进行。这样的解决方案的缺点的是，螺杆的螺纹必须具有自锁，由此在使用期间所采取的设定不无意地改变。然而自锁伴随着显著的摩擦，由此在实际中对于设定过程施加大的手动力。然而所述手动力与现今的舒适度要求几乎是不能协调的。

发明内容

因此，本发明的目的是，介绍一种振动系统，所述振动系统实现手动力的降低并且使得设定过程整体上更舒适。

该目的通过具有本发明的实施例的特征的振动系统实现。除了在这两个交叉件中的一个和这两个框架中的一个之间设置的主弹簧之外还存在储能器，其能量含量与主弹簧的应力有关，其中能量含量在主弹簧的应力较大时与在主弹簧应力较小时相比更小，通过这种方式，主弹簧的能量的在其松弛时释放的并且在常规机械振动系统中系统损失的部分存储在储能器中。以后，当再次需要主弹簧的较高的应力时，该储能器于是可以将存储在其中的能量含量再次输送给主弹簧至潜在的弹簧能量。由此无需从外部通过操作者为主弹簧输送相当大的能量，由此显著降低了振动系统的操作力并且设定过程更舒适。通过杠杆设备构成为使得在关于主弹簧的第一力方向主弹簧在杠杆设备上的第一铰接点和杠杆设备的旋转轴线之间的第一杠杆臂在主弹簧的应力较小的情况下与在主弹簧应力较高的情况下相比更高，能够实现：杠杆设备上的转矩曲线不与弹簧应力成比例地提高，而是可以保持近似相同。由此在使杠杆设备转动的重量设定中，设定力矩与驾驶员重量无关。

本发明的一个有利的改进方案提出：储能器的能量含量和弹簧能量之和与杠杆设备的状态无关地基本上恒定。由此实现：(除了小的损耗功率)能量含量总体上保持不变并且由此当主弹簧因为较重的驾驶员坐在车辆座椅上而必须再次更硬地设定时从振动系统(即储能器)中再次获得能量并进而不必从外部输送附加的能量。因此仅需要极小的手动力来执行设定过程。这仅适用于振动系统的特定的高度，因为不同的高度情况下主弹簧具有不同的能量含量。

优选地，主弹簧通过其第一端部铰接在外交叉件上，杠杆设备与上部框架连接并且储能器设置在杠杆设备和上部框架之间。弹簧系统连同储能器的其他设置同样是可能的(例如在上部框架和内交叉件之间)，其中有利地提出的设计方案在许多情况下实现了整个系统的尽可能紧凑的构造方式。

本发明的另一个有利的改进方案提出：储能器是附加弹簧，所述附加弹簧在其一个端部处铰接在其中一个框架上而在其另一个端部处经由第二铰接点铰接在杠杆设备上。由此以机械方式实现储能器，使得整体上在整个振动系统中不需要辅助能量供给，这使得振动系统更简单且构造更便宜。

本发明的另一个有利的改进方案提出：主弹簧和/或附加弹簧分别是螺旋拉伸弹簧或者气压弹簧。尤其是，使用螺旋拉伸弹簧具有下述优点：整个振动系统因此可尽可能便宜地制造。然而在使用气压弹簧时，例如使用气压弹簧作为附加弹簧时，主弹簧的已证实可行的设计方案能够作为机械的螺旋拉伸弹簧来实现。

本发明的另一个有利的改进方案提出：第二铰接点选择为，使得在关于附加弹簧的第二力方向附加弹簧在杠杆设备上的的第二铰接点和杠杆设备的旋转轴线之间的第二杠杆臂在主弹簧的应力较小的情况下与在主弹簧的应力较高的情况下相比是更小的。由此可能的是，由于主弹簧和附加弹簧作用于杠杆设备的转矩在每次重量设定中(即在主弹簧的不同的应力中)保持近似相同。

本发明的另一个有利的改进方案提出：主弹簧铰接在杠杆设备的第一杠杆连接片上并且附加弹簧铰接在杠杆设备的第二杠杆连接片上，其中杠杆连接片经由无扭转的连接元件、尤其是连接管彼此连接。通过主弹簧和附加弹簧经由彼此分开的杠杆连接片的独立连接，可能的是，最佳地使用用于弹簧和杠杆设备的仅非常有限的空间，使得不必迁移整个振动系统的以及车辆座椅的下部结构的难以放置在空间中的组成部分，而是振动系统的上述组成部分围绕这些部分设置。这使得整个振动系统的构造方式尽可能紧凑。

本发明的另一个有利的改进方案提出：连接元件不与杠杆设备的转动轴线重合。这也用于：如之前提到的杠杆连接片那样在振动系统中位于如下地点处的主弹簧和附加弹簧的铰接点之间的无扭转的连接，所述地点最少程度地干扰振动系统的其他组成部分。

本发明的另一个有利的改进方案提出：杠杆设备与操作元件、尤其是手操纵杆或者手轮连接。由此振动系统能够通过简单的方式和方法针对不同的驾驶员重量来设定。在此提供了符合人体工学的操作和操作元件的良好的可实现性。

本发明的另一个有利的改进方案提出：在杠杆设备和操作元件之间设置有步进控制装置，所述步进控制装置具有交叉式设备、尤其是锁止机构或者夹持锁止机构。这样的步进控制装置(也俗称“泵”)例如在WO2012/13234A1或者EP1152168A2中描述。在此，传动装置和制动设备在壳体中整合。传动装置引起手动力的进一步降低，而制动设备防止对所设定的驾驶员重量的意外的调节。附加地，还能够借助于在手操纵杆的区域中的另一个运动学转换，相对于步进控制装置上的操纵角改变操作元件上的操作角，例如相对于中间状态从没有运动学转换的±30°改变到有运动学转换的±13°。

附图说明

本发明的其他细节和优点根据在附图中示出的实施例在下文中予以详细描述。附图示出：

图1示出根据本发明的振动系统的斜向上的俯视图，

图2示出图1中的振动系统的放大的细节图，

图3作为分解视图示出图2的细节，

图4示出在最大的重量设定的情况下图2中的细节的一部分的侧视图，

图5示出如图4的视图，但是在最小的重量设定的情况下，以及

图6示出从右上方看的图1的振动系统与操作元件的斜俯视图。

具体实施方式

图1示出斜向上看的根据本发明的振动系统的一个实施例。该振动系统的组成部分是具有下部框架1和上部框架2的常规交叉式拉杆系统(Scherenlenkersystem)，所述下部框架和上部框架经由两个交叉件、即外交叉件3和内交叉件4彼此连接为，使得它们能够改变其彼此间的竖直间距。对此，这两个交叉件3、4彼此连接为，使得它们能够围绕水平伸展的旋转轴线5(参见图6)旋转。同时，其两个端部中的一个分别与这两个框架1、2中的一个各围绕固定的轴线连接并且通过其相应的另一个端部使其相对于另一个框架2、1可运动地支承。因为这样的系统对于本领域技术人员而言在现有技术中是已知的，所以在下文中不详细描述。

为了隔离在行驶期间在车辆座椅(未示出)中安装有这样的振动系统的车辆上出现的振动，(如从现有技术中已知的那样)集成弹簧系统。在实施例中所示出的根据本发明的振动系统是纯机械的弹簧系统；然而它也可以(如在下文中还将描述的那样)不仅包含机械元件还包含其他元件。为了描述机械的弹簧系统的作用方式，在下文中不仅参考图1，而且参考图2，在图2中示出了机械的弹簧系统，而未示出振动系统的其他构件，并且参考图3，在图3中，在图2中以分解视图描绘在组装的状态中示出的构件。

在外交叉件3的上端部处，两个呈螺旋拉伸弹簧形式的主弹簧6、6’通过其第一端部60、60’分别挂入到挂入孔14中，并且通过其相应的第二端部61、61’各在第一销状的铰接点73、73’上挂入在环绕的槽中，所述铰接点分别位于第一杠杆连接片70、70’上。这两个第一杠杆连接片70、70’是杠杆设备7的组成部分，所述杠杆设备围绕转动轴线9可旋转地与上部框架2连接。转动轴线9平行于旋转轴线5水平地定向。这两个第一杠杆连接片70、70’经由连接管72连接，所述连接管将所述第一杠杆连接片扭转刚性地彼此连接。

除此之外，在连接管72上牢固地安置有两个第二杠杆连接片71、71’(并从而杠杆设备7的组成部分)，所述第二杠杆连接片分别具有第二铰接点74、74’。这些第二铰接点74、74’基本上与第一铰接点73、73’相同地构成，也就是说分别呈具有环绕的槽的销的形式构成。

在这些第二铰接点74、74’和上部框架2之间(在背离主弹簧6、6’的端部上)分别设置有附加弹簧80、80’。这些附加弹簧80、80’中的每一个通过其一个端部81、81’分别经由合适的机构(未示出，因为它们对于本领域技术人员而言是充分已知的)与上部框架2连接。附加弹簧80、80’通过其相应的另一个端部82、82’分别围绕第二铰接点74、74’并且静止在相应的环绕的槽中。

由主弹簧6、6’和附加弹簧80、80’构成的该系统的作用方式在下文中根据图4和图5予以详细描述。

在图2和图3中除了弹簧系统外还可以看到：在杠杆设备7的背离观察者的端部上在杠杆设备7上设置有齿段13，所述齿段同样刚性地(如杠杆连接片70、70’、71、71’那样)与杠杆设备连接。齿段13的齿排与小齿轮12啮合，所述小齿轮与集成有制动设备的步进控制装置11(如这例如从WO2012/13234A1中或者EP1152168A2中已知的那样)连接。步进控制装置11在背离杠杆设备7的外侧上与上部框架2连接(参见图6)。这样的步进控制装置11也称为“泵”。传动装置也是可行的，所述传动装置与制动设备在壳体中组合。因此，重量设定并不经由杠杆步进地操纵，而是经由手轮上的转动运动来操纵。传动装置引起手动力的降低，而制动器防止意外地调节被设定的驾驶员重量。

在图4和图5中示出弹簧系统的侧视图(相应仅一个主弹簧6和附加弹簧80以及用于操作重量设定的具有齿段13和小齿轮12的元件)。分别描述了不同的重量设定：在图4中示出针对非常重的驾驶员的重量设定并且在图5中示出针对轻的驾驶员的重量设定。

在图4示出的针对非常重的驾驶员的重量设定中，小齿轮12作用于齿段13的最上部的齿，使得这是上部的极限位置。更重的驾驶员必须将就该重量设定，因为主弹簧6的预应力不再可能进一步提高。

在图4中一方面通过黑色填充的大圆示出弹簧的这两个铰接点、即主弹簧6的第一铰接点73和附加弹簧80的第二铰接点74。这些圆经由加粗的连接线分别与转动轴线9连接，所述转动轴线也通过黑色填充的大圆示出。在图4中同样示出主弹簧6的第一力方向62，所述力方向在主弹簧6的第一铰接点73和如下点之间的直线上延伸，在所述点上主弹簧6挂入在内交叉件3的挂入孔14中(参见图1)。该第一力方向62试图使得第一铰接点73并从而第一杠杆连接片70逆时针围绕转动轴线9旋转。

附加弹簧80的基本上沿着相反的方向作用的第二力方向83克服该转矩。第二力方向83沿着在第二铰接点74和附加弹簧80的一个端部81与上部框架2的连接点(未示出)之间的直线定向。由此试图使第二铰接点74连同第二杠杆连接片71顺时针围绕转动轴线9旋转。

这两个杠杆连接片70、71构成为，使得主弹簧6的第一杠杆臂63显著小于附加弹簧80的第二杠杆臂84。将杠杆臂63、84理解为关于相应的力方向62、83从旋转轴线9到相应的铰接点73、74的连接的竖直的部件。在所示出的图4的实施例中，在第一杠杆臂63和第二杠杆臂84之间的比值为29:48。该比值仅是示例性的，也可以是其他比值。该比值根据所选择的杠杆连接片70、71的形状和位于其上的铰接点73、74得出。

这两个杠杆臂63、84之间的比值(通过具有杠杆连接片70、71和位于其上的铰接点73、74的相应的上述构造)被选择为，使得让作用于第一铰接点73的转矩在量值上与作用于第二铰接点74的转矩大致相同地减小。所绘出的比值是必要的，因为主弹簧6与附加弹簧80在较小的预应力下形成的沿着第二力方向83的力相比在当前预应力下沿着第一力方向62产生明显更高的拉力(示意性地通过如下方式图解说明，与附图标记62相关的箭头与同附图标记83相关的箭头相比长得多地示出)。因为基本上从相应的弹簧力的矢量积和相关的杠杆臂63、84中产生的转矩沿着两个方向基本上相同，所以几乎不必花任何力来将系统保持在其所选择的状态中并且从而可使重量设定不改变。如果明显不同的转矩作用于这两个铰接点73、74，那么为了保持重量设定必须花高的力。

如果使重量设定向下运动，也就是说针对重量小的驾驶员进行优化，那么得到在图5中示出的情况。因为小齿轮12在图5中并不作用于齿段13的最下部的齿轮，所以尚未达到用于尽可能轻的驾驶员的极端位置。在图5中示出所有在图4中也示出的主要部件。在下文中仅探讨不同之处。

根据几何上的情况，杠杆设备7围绕转动轴线9逆时针转动，使得主弹簧6的第一铰接点73向左和向上迁移；而附加弹簧80的第二铰接点74向左和略微向下迁移。这两个弹簧6、80的力方向62和83从其方向起仅略微地改变：第一力方向62相较于图4略微逆时针扭转；这适用于附加弹簧80的第二力方向83。然而，主弹簧6的牵引力的大小变得明显更小，因为第一铰接点73在向左移动到主弹簧6通过其第一端部60(参见图1)进入内交叉件3的挂入孔14中的铰接点上。然而，主弹簧6的由此释放的潜在的弹簧能并不(如在现有技术中通常的情况这样)从整个系统中获取，而是通过附加弹簧80的第二铰接点74明显向左迁移的方式转化为附加弹簧80的潜在的弹簧能。该能量传输作用通过至附图标记62的箭头的在系统上缩短的视图和至附图标记83的箭头的延长部图解说明。

然而，第一杠杆臂63相对于图4中的状态显著增大，因为主弹簧6的第一铰接点73明显向上迁移；而附加弹簧80的第二杠杆臂84仅略微缩小，因为附加弹簧80的第二铰接点74相较于其根据图4的最高水平仅略微向下运动。得到第一杠杆臂63与第二杠杆臂84的为41:43的比值；这也(如在图4中那样)仅是一个可能的实例。因此，在此也获得如下转矩，所述转矩作用于这两个铰接点73、74，所述铰接点基本上在量值上是同样大的。由此在此也不需要施加大的力来将所选择的重量设定保持在所示出的位置中，如这已经关于图4所阐述的那样。

通过转动轴线9、第一铰接点73、第二铰接点74之间的几何比值结合主弹簧6的和附加弹簧80的相应的弹簧力以及其与外交叉件3或者上部框架2的连接点，能够实现：不仅在重量设定的这两个在图4和5中示出的位置中作用于这两个铰接点73、74的转矩基本上相同，而且连续地在图4和图5之间的所有中间位置上并且超过在图5中所示的中间位置对于更小的重量设定也基本上相同。

本发明的主要的视点在于：主弹簧6的潜在的弹簧能并未从系统中获取，所述弹簧能在根据图4的状态中是最大的(也就是说在最大的重量设定中)，而是暂存在储能器中。在所示出的实施例中，该储能器是附加弹簧80。然而同样良好可行的是，使用任何其他已知的储能器作为能量存储器，例如蓄电池、电容器等。对于任何情况而言仅须确保使由主弹簧6释放的能量通过合适的、可能与转换单元连接的传输单元转移到储能器中，并且以后当从较低的重量设定变换到较高的重量设定时能够再次由该储能器输送给主弹簧6。由此仅须由人员从外部施加少量的改变重量设定的能量。该人员于是仅须(通过操作元件)花非常少的力用以重量设定，因为不必或者几乎不必给主弹簧6输送能量。作为操作元件例如考虑在图6中示出的手操纵杆10，所述手操纵杆直接与步进控制装置11连接并且从而经由在改变手操纵杆10的状态时被转动的小齿轮12使得杠杆设备7的齿段13围绕转动轴线9转动。

所示出的实施例的另一优点在于：在重量设定的任何状态中，这两个转矩中的一个都不显著大于另一个，并且从而仅须花极其小的力来将重量设定保持在所选择的位置中。由此能够使用非常简单的传动装置用于调节。

附图标记列表

1下部框架

2上部框架

3外交叉件

4内交叉件

5旋转轴线

6、6’主弹簧

7杠杆设备

8储能器

9转动轴线

10手操纵杆

11步进控制装置

12小齿轮

13齿段

14挂入孔

60、60’第一端部

61、61’第二端部

62第一力方向

63第一杠杆臂

70、70’第一杠杆连接片

71、71’第二杠杆连接片

72连接管

73、73’第一铰接点

74、74’第二铰接点

80、80’附加弹簧

81、81’第一端部

82、82’其他端部

83第二力方向

84第二杠杆臂

Claims (10)

1.一种用于车辆座椅的振动系统，所述振动系统具有两个框架、即下部框架(1)和上部框架(2)，所述下部框架和上部框架经由两个能围绕旋转轴线(5)旋转的、彼此连接的交叉件、即外交叉件(3)和内交叉件(4)彼此连接为，使得所述交叉件在其彼此间的竖直间距方面能改变，

其中在两个所述框架(1，2)中的一个和两个所述交叉件(3，4)中的一个之间设置有主弹簧(6，6’)，

其中所述主弹簧(6，6’)通过其第一端部(60，60’)铰接在一个所述交叉件(3；4)上并且通过其第二端部(61，61’)经由第一铰接点(73，73’)铰接在杠杆设备(7)上，

其中所述杠杆设备(7)经由转动轴线(9)与一个所述框架(1；2)连接，所述转动轴线基本上平行于旋转轴线(5)，

其中所述杠杆设备(7)构成为，使得在关于所述主弹簧(6，6’)的第一力方向(62)所述主弹簧(6，6’)在所述杠杆设备(7)上的所述第一铰接点(73，73’)和所述杠杆设备(7)的所述旋转轴线(5)之间的第一杠杆臂(63)在所述主弹簧(6，6’)的应力较小的情况下与在所述主弹簧(6，6’)的应力较高的情况下相比更大，

其中在所述杠杆设备(7)和一个所述框架(1；2)之间设置有储能器(8)，其能量含量与所述主弹簧(6，6’)的应力有关，其中所述能量含量在所述主弹簧(6，6’)的应力较大的情况下与在所述主弹簧(6，6’)的应力较小的情况下相比更小。

2.根据权利要求1所述的振动系统，其中所述储能器(8)的能量含量和所述主弹簧(6，6’)的弹簧能之和与所述杠杆设备(7)的状态无关地基本上是恒定的。

3.根据上述权利要求中任一项所述的振动系统，其中所述主弹簧(6，6’)通过其第一端部(60，60’)铰接在所述外交叉件(3)上，所述杠杆设备(7)与所述上部框架(2)连接并且所述储能器(8)设置在所述杠杆设备(7)和所述上部框架(2)之间。

4.根据上述权利要求中任一项所述的振动系统，其中所述储能器(8)是附加弹簧(80，80’)，所述附加弹簧在其一个端部(81，81’)上铰接在一个所述框架(1；2)上并且在其另一个端部(82，82’)上经由第二铰接点(74，74’)铰接在所述杠杆设备(7)上。

5.根据权利要求4所述的振动系统，其中所述主弹簧(6，6’)和/或所述附加弹簧(80，80’)分别是螺旋拉伸弹簧或者气压弹簧。

6.根据权利要求4或5所述的振动系统，其中所述第二铰接点(74，74’)选择为，使得在关于所述附加弹簧(80，80’)的第二力方向(83)所述附加弹簧(80，80’)在所述杠杆设备(7)上的所述第二铰接点(74，74’)和所述杠杆设备(7)的所述旋转轴线(5)之间的第二杠杆臂(84)在所述主弹簧(6，6’)的应力较小的情况下与在所述主弹簧(6，6’)的应力较高的情况下相比更小。

7.根据权利要求6所述的振动系统，其中所述主弹簧(6，6’)铰接在所述杠杆设备(7)的第一杠杆连接片(70，70’)上并且所述附加弹簧(80，80’)铰接在所述杠杆设备(7)的第二杠杆连接片(71，71’)上，其中所述杠杆连接片(70，70’，71，71’)经由无扭转的连接元件、尤其连接管(72)彼此连接。

8.根据权利要求7所述的振动系统，其中所述连接元件与所述杠杆设备(7)的所述旋转轴线(9)并不重合。

9.根据上述权利要求中任一项所述的振动系统，其中所述杠杆设备(7)与操作元件、尤其手操纵杆(10)或者手轮连接。

10.根据权利要求9所述的振动系统，其中在所述杠杆设备(7)和所述操作元件(10)之间设置有带有锁定设备、尤其锁止机构或者夹持锁紧机构的步进控制装置(11)。