DE102005011856B3

DE102005011856B3 - Fahrzeugsitz mit einem horizontalen Federsystem sowie Verfahren zur Steuerung desselben

Info

Publication number: DE102005011856B3
Application number: DE200510011856
Authority: DE
Inventors: Lutz Meyer
Original assignee: Isringhausen GmbH and Co KG
Current assignee: Isringhausen GmbH and Co KG
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2025-03-16

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeugsitz mit einem horizontalen Federsystem mit einem horizontal beweglichen Sitzoberteil 15 und einem feststehenden horizontalen Teil 4, die über eine pneumatische Feder 5 und/oder einen pneumatischen Dämpfer miteinander verbunden sind, und mit einem vertikalen Federsystem mit einem feststehenden Teil 1 und einem schwingenden Teil 2, das das Sitzoberteil 15 umfasst, zwischen denen eine vertikale Luftfeder 3 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die vertikale Luftfeder 3 des vertikalen Federsystsems mit der pneumatischen Feder 5 und/oder dem pneumatischen Dämpfer des horizontalen Federsystems so verbunden ist, dass der Druck der vertikalen Luftfeder 3 der pneumatischen Feder 5 bzw. dem pneumatischen Dämpfer als Versorgung dient. DOLLAR A Darüber hinaus befasst sich die Erfindung mit einem Verfahren zur Steuerung eines erfindungsgemäßen horizontalen Federsystems eines Fahrzeugsitzes, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die benötigte Luft aus der vertikalen Luftfeder 3 des vertikalen Federsystems stammt.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Fahrzeugsitz mit einem horizontalen Federsystem mit einem horizontal beweglichen Sitzoberteil und einem feststehenden horizontalen Teil, die über eine pneumatische Feder und/oder einen pneumatischen Dämpfer miteinander verbunden sind, und mit einem vertikalen Federsystem mit einem feststehenden Teil und einem schwingenden Teil, das das Sitzoberteil umfasst, zwischen denen eine vertikale Luftfeder angeordnet ist.

Es sind Fahrzeugsitze mit horizontalen Federsystemen – sowohl in Längs- als auch in Querrichtung – bekannt. Sie bestehen normalerweise aus einem Führungssystem, in dem der obere Teil des Fahrzeugsitzes – mit dem das Sitzpolster verbunden ist – beweglich gelagert ist, einem Federsystem, das den Sitz in eine bestimmte Position – regelmäßig in eine mittlere Position im Bewegungsbereich – positioniert, sowie einem oder mehreren Stoßdämpfern, die dem System bei Schwingungen Energie entziehen. Bei manchen dieser bekannten horizontalen Federsystemen wird auf eine Stoßdämpfung ganz verzichtet. Ein anderer Teil dieser horizontalen Federsysteme besteht lediglich aus Gummipuffern, die das bewegliche Teil in seiner Position halten. Keines dieser horizontalen Federsysteme ist so ausgebildet, dass eine automatische Einstellung der Federkräfte bzw. der Dämpfungskräfte auf das Gewicht der Person auf dem Fahrzeugsitz erfolgt. Insbesondere bei Quer-Federsystemen wird bei einer entsprechenden Seitenneigung des Fahrzeugsitzes die Mittelposition in Abhängigkeit vom Gewicht der Person verlassen. Dadurch wird der verfügbare Federweg asymmetrisch und das bewegliche Teil bewegt sich unter Umständen sogar bis an den Anschlag des horizontalen Federsystems. Diesem Problem wird bisher so begegnet, dass bei einer seitlichen Neigung des Sitzes der gesamte Sitz über elektromotorische Einrichtungen in die waagerechte Position gefahren wird. Nachteilig an dieser Lösung sind jedoch die hohen Kosten. Außerdem wird lediglich das Problem der seitlichen Neigung gelöst, jedoch findet keine Anpassung auf das Gewicht der Person auf dem Fahrzeugsitz statt. Die bekannten Systeme benötigen darüber hinaus erheblichen Bauraum, was regelmäßig zu Einbauproblemen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels denen eine automatische Anpassung des horizontalen Federsystems an das Gewicht der sich auf einem Fahrzeugsitz befindlichen Person erfolgt.

Die Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Da sowohl die Kraft einer pneumatischen Feder als auch die Kraft eines pneumatischen Dämpfers proportional zum Luftdruck sind und der Luftdruck in einer Luftfeder eines vertikalen Federsystems proportional zu dem auf ihm lastenden Gewicht ist, kann dessen Luftdruck zur Steuerung des horizontalen Federsystems hergenommen werden. Durch die erfindungsgemäße Versorgung des horizontalen Federsystems mit dem Luftdruck der Luftfeder des vertikalen Federsystems wird somit die Federwirkung und/oder die Dämpferwirkung des horizontalen Schwingsystems annähernd der bewegten Masse angepasst. Die bewegte Masse ist hier durch die Summe der Massen des schwingenden Teils des Fahrzeugsitzes und der Gewichtsbelastung durch die Person, die auf dem Fahrzeugsitz sitzt, gegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das horizontale Federsystem mit einer Wegerfassung ausgestattet ist, die die relative Position des Sitzoberteils zum feststehenden horizontalen Teil erfasst. Dadurch ist es möglich, dass eine voreingestellte Position eingehalten wird, was insbesondere bei einer seitlichen Neigung des Fahrzeugsitzes vorteilhaft ist. Vorzugsweise ist das horizontale Federsystem mit einer Steuereinheit ausgestattet ist, durch die das System in eine vorgewählte Position eingestellt wird.

Das horizontale Federsystem kann dabei sowohl in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung angeordnet sein. Darüber hinaus ist auch eine Kombination von beiden Systemen, also eines in Fahrzeuglängsrichtung mit einem in Fahrzeugquerrichtung, möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens ein horizontales Federsystem abschaltbar ist. Dadurch kann flexibel entschieden werden, ob sie benötigt werden oder nicht. Beispielsweise werden sie auf einer ebenen Strasse nicht benötigt und können in dieser Zeit abgeschaltet werden, jedoch sobald sich das Fahrzeug in das Gelände begibt, wird das horizontale Federsystem benötigt und kann zugeschaltet werden.

Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz kann auch mit zusätzlichen Feder- und/oder Dämpfungselementen ausgerüstet sein. Dadurch wird eine noch bessere Beibehaltung einer vorher gewählten – beispielsweise Mittelposition – Position des Fahrzeugsitzoberteils am Fahrzeugsitz erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eines der horizontalen Federsysteme mit einer Zusatzluftversorgung verbunden ist. Dadurch kann der Druck für die horizontalen Federsysteme eingestellt werden, was der Person, die sich auf dem Fahrzeugsitz befindet, die Möglichkeit einer individuellen Einstellung der Feder- und/oder Dämpfungseigenschaften gibt.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 gelöst. Dadurch, dass die zur Steuerung der horizontalen Federsysteme benötigte Luft aus der Luftfeder des vertikalen Federsystems stammt, ergeben sich die oben schon zum Patentanspruch 1 diskutierten Vorteile.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Luftdruck in den horizontalen Federsystemen durch Ansteuerung von Auf- und Abblasventilen so geändert wird, dass eine voreingestellte Position angefahren wird. Wird eine Abweichung der Position des schwingenden Teils gegenüber dem feststehenden Teil erfasst, kann durch diese Ausgestaltung des Verfahrens die voreingestellte Position schnell und zuverlässig angefahren werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Verfahren so ausgestaltet ist, dass die Position des Sitzoberteils gegenüber dem feststehenden horizontalen Teil über die Wegerfassung erfasst wird. Dadurch ist eine sehr genaue Dosierung des benötigten Luftdrucks möglich, um die voreingestellte Position des beweglichen Sitzoberteils zu erreichen. Bevorzugt wird das System mittels einer Steuereinheit in einer vorgewählten Position gehalten.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Druck aus der vertikalen Luftfeder entweder zur horizontalen Federung oder zur horizontalen Dämpfung verwendet wird. Dadurch kann entweder eine Dämpfung in horizontaler Richtung erreicht werden oder eine Federung, je nach dem, was zum jeweiligen Zeitpunkt benötigt wird.

Bevorzugt ist die Versorgung mit Luft aus der Luftfeder zu- und abschaltbar. Dadurch wird das Verfahren nur angewandt, wenn es benötigt wird. Ansonsten ist die horizontale Federung bzw. Dämpfung ausgeschaltet. Bevorzugt ist dabei, dass die horizontalen Federsysteme nur beim Zuschalten mit Druck versorgt werden und danach die Verbindung zur Luftfeder getrennt wird. Da die Federung bzw. Dämpfung auch von dem Gewicht der Personen, die auf dem Fahrzeugsitz sitzt, abhängen soll, wird dies durch den Abgleich mit dem Druck des vertikalen Federsystems beim Zuschalten erreicht. Danach ändert sich normalerweise das Gewicht der Person nicht mehr.

Erst wenn eine andere Person auf dem Fahrzeugsitz Platz nimmt, ändert sich das Gewicht und es muss wieder eine Neueinstellung durch Zuschalten erfolgen. Da das System der horizontalen Federsysteme nicht vollständig dicht in sich abgeschlossen ist, erfolgt mit der Zeit ein Abfall des Drucks im horizontalen Federsystem. Vorteilhalfterweise ist deswegen vorgesehen, zu einem späteren Zeitpunkt eine weitere kurzzeitige Zuschaltung der vertikalen Luftfeder zu dem horizontalen Federsystem vorzunehmen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes und
2 eine schematische Ansicht von unten auf ein Sitzoberteil nach einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes.
In 1 ist schematisch ein Teil eines Fahrzeugsitzes dargestellt, der sowohl eine vertikale Luftfederung als auch eine horizontale Luftfederung aufweist. Prinzipiell sind sowohl vertikale als auch horizontale Luftfederungen bei einem Fahrzeugsitz bekannt, so dass im Folgenden auf deren Ausgestaltung nur insoweit eingegangen wird, als sie zum Verständnis der Erfindung nötig ist.
Der Fahrzeugsitz weist ein feststehendes vertikales Teil 1 auf, das über Scherenelemente mit einem schwingenden Teil 2 verbunden ist. Dieses schwingende Teil 2 umfasst dabei auch ein Sitzoberteil 15. Zwischen dem feststehenden vertikalen Teil 1 und dem schwingenden Teil 2 ist eine vertikale Luftfeder 3 angeordnet. Diese ist direkt mit dem feststehenden vertikalen Teil 1 und indirekt – über eines der Scherenelemente – mit dem schwingenden Teil 2 verbunden. Insoweit handelt es sich um eine konventionelle vertikale Federungsvorrichtung.
Darüber hinaus umfasst der Fahrzeugsitz ein horizontales Federsystem, das ein feststehendes horizontales Teil 4 aufweist, welches mit zwei zwischen diesem und dem schwingenden Teil 2 angeordneten pneumatischen Federn 5 verbunden ist. In diesen beiden pneumatischen Federn 5 ist jeweils noch eine konventionelle Feder 8 vorhanden. Durch diese konventionelle Federn 8 wird das Federsystem – wie bei bekannten Systemen – in eine mittlere Position gestellt. Bei auftretenden Auslenkungen aus dieser mittleren Position wirken neben konventionellen Federn 8 die pneumatischen Federn 5. Die benötigte Rückstellkraft, die auf das schwingende Teil 2 einwirken soll, hängt stark vom Gewicht der sich auf dem Sitzoberteil 15 befindenden Person ab. Es ist deshalb vorgesehen, dass die Einstellung des horizontalen Federsystems automatisch davon abhängt, welches Gewicht das schwingende Teil 2 zuzüglich der sich darauf befindlichem Masse in Form einer Person hat. Zur Realisierung ist das Volumen der vertikalen Luftfeder 3, deren Luftdruck direkt von dem vertikal angreifenden Gewicht abhängt, über Leitungen 16 mit den beiden pneumatischen Federn 5 des horizontalen Federsystems verbunden. In der Leitung 16 ist eine erste Drossel 6, die so eng ausgelegt ist, dass sie nur den mittleren Druck der vertikalen Luftfeder 3 an die beiden pneumatischen Federn 5 weitergibt. Dadurch werden keine mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Druckschwankungen innerhalb der vertikalen Luftfeder 3, die durch vertikale Schwingvorgänge induziert werden, an die horizontalen Federsysteme weitergegeben. Dies ist auch nicht nötig, da die Einstellungen der horizontalen Federsysteme lediglich vom Gewicht der Person auf dem Fahrzeugsitz abhängen soll und nicht von irgendwelchen Störungen in vertikaler Richtung.
In der Leitung 16 zwischen den beiden pneumatischen Federn 5 ist eine zweite Drossel 7 eingebaut. Bei Auslenkung des Systems aus der Mittelposition strömt Luft von der einen pneumatischen Feder 5 in die andere pneumatische Feder 5. Da die Dämpfung einer pneumatischen Drossel direkt vom Volumenstrom und dieser wiederum vom anliegenden Differenzdruck an der Drossel abhängt, werden somit erfindungsgemäß neben den Federkräften auch Dämpfungskräfte automatisch auf das Gewicht der bewegten Masse eingestellt.
Das in der 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel ist ein horizontales Feder- und Dämpfungssystem, wobei Feder- und Dämpfungskräfte automatisch auf die Masse des schwingenden Teils 2 angepasst sind.
In der schematischen Unteransicht des Sitzoberteils 15 der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines pneumatischen horizontalen Federsystems dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein System mit einer Steuereinheit 14 zur Ansteuerung von Auf- und Ablassventilen (nicht gezeigt) ausgestattet ist. Das dargestellte horizontale Federsystem weist eine prinzipiell bekannte pneumatische Feder 5 – ähnlich der in 1 dargestellten – auf, deren Kolben 17 einen ersten Arbeitsraum 9 von einem zweiten Arbeitsraum 10 trennt. Der Kolben 17 ist über eine Stange 18 mit dem schwingenden Teil 2 fest verbunden. Die gesamte pneumatische Feder 5 ist über das feststehende horizontale Teil 4 ortsfest zum feststehenden vertikalen Teil 1 (nicht gezeigt) angeordnet.
Die schon erwähnte Steuereinheit 14 ist über eine Leitung mit der vertikalen Luftfeder 3 verbunden, so dass sie über diese die Information bezüglich des Gewichts der Person, die sich auf dem Fahrzeugsitz befindet, erhält. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 14 mit einer Wegerfassung 13 verbunden, über die sie Informationen hinsichtlich der Position des schwingenden Teils 2 in der Horizontalen erhält. Mit Hilfe dieser Ortsdaten und aufgrund der über die vertikale Luftfeder 3 erhaltene Information hinsichtlich des Gewichts der Person auf dem Fahrzeugsitz werden über eine erste Verbindungsleitung 11 bzw. eine zweite Verbindungsleitung 12 die Luftdrücke innerhalb des ersten Arbeitsraums 9 bzw. des zweiten Arbeitsraums 10 der pneumatischen Feder 5 gesteuert. Dies geschieht mittels der schon erwähnten Auf- und Ablassventile, die so gesteuert werden, dass die aus der Wegerfassung 13 erhaltene Abweichung unter Zugrundelegung der durch die vertikale Luftfeder 3 erhaltenen Daten bezüglich des Gewichts der Person, die sich auf dem Fahrzeugsitz befindet, korrigiert werden. Damit ist ein aktives System vorgestellt, welches sehr sicher das schwingende Teil 2 in der Horizontalen in einer Position hält, die einer vorher gewählten Mittellage entspricht. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Richtung quer als auch längs zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs, je nach dem, ob ein horizontales Federsystem in Längs- und/oder in Querrichtung vorhanden ist. Dadurch wird vermieden, dass der Federweg asymmetrisch wird oder sogar ein Anschlagen am Endanschlag erfolgt, wenn sich das Sitzoberteil 15 nicht in der Horizontalen befindet, sondern aufgrund einer Neigung des Kraftfahrzeugs aus dieser herausgekippt ist.

1: Feststehendes vertikales Teil
2: Schwingendes Teil
3: Vertikale Luftfeder
4: Feststehendes horizontales Teil
5: Pneumatische Feder
6: Erste Drossel
7: Zweite Drossel
8: Feder
9: Erster Arbeitsraum
10: Zweiter Arbeitsraum
11: Erste Verbindungsleitung
12: Zweite Verbindungsleitung
13: Wegerfassung
14: Steuereinheit
15: Sitzoberteil
16: Leitung
17: Kolben
18: Stange

Claims

Fahrzeugsitz mit einem horizontalen Federsystem mit einem horizontal beweglichen Sitzoberteil (15) und einem feststehenden horizontalen Teil (4), die über eine pneumatische Feder (5) und/oder einen pneumatischen Dämpfer miteinander verbunden sind, und mit einem vertikalen Federsystem mit einem feststehenden Teil (1) und einem schwingenden Teil (2), das das Sitzoberteil (15) umfasst, zwischen denen eine vertikale Luftfeder (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikale Luftfeder (3) des vertikalen Federsystems mit der pneumatischen Feder (5) und/oder dem pneumatischen Dämpfer des horizontalen Federsystems so verbunden ist, dass der Druck der vertikalen Luftfeder (3) der pneumatischen Feder (5) bzw. dem pneumatischen Dämpfer als Versorgung dient.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontale Federsystem mit einer Wegerfassung (13) ausgestattet ist, die die relative Position des Sitzoberteils (15) zum feststehenden horizontalen Teil (4) erfasst.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontale Federsystem mit einer Steuereinheit (14) ausgestattet ist, durch die das System in eine vorgewählte Position eingestellt wird.
Fahrzeugsitz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das horizontale Federsystem in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugquerrichtung vorhanden ist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein horizontales Federsystem abschaltbar ist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an ihm zusätzliche Feder- und/oder Dämpfungselemente vorhanden sind.
Fahrzeugsitz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der horizontalen Federsysteme mit einer Zusatzluftversorgung verbunden ist.
Verfahren zur Steuerung der horizontalen Federsysteme eines Fahrzeugsitzes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Luft aus der vertikalen Luftfeder (3) des vertikalen Federsystems stammt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdruck in den horizontalen Federsystemen durch Ansteuerung von Auf- und Abblasventilen so geändert wird, dass eine voreingestellte Position angefahren wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Sitzoberteils (15) gegenüber dem feststehenden horizontalen Teil (4) über die Wegerfassung (13) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das System mittels einer Steuereinheit (14) in einer vorgewählten Position gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck aus der vertikalen Luftfeder (3) entweder zur horizontalen Federung oder zur horizontalen Dämpfung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzluftversorgung individuell einstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung mit Luft aus der Luftfeder (3) zu- und abschaltbar ist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Federsysteme nur beim Zuschalten mit Druck versorgt werden und danach die Verbindung zur Luftfeder (3) getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem späteren Zeitpunkt eine weitere kurzzeitige Zuschaltung der Luftfeder (3) zu dem horizontalen Federsystemen erfolgt.