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Die Erfindung betrifft ein Federsystem für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere für Fahrzeugsitze und/oder Fahrzeugkabinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2.
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Federungssysteme, insbesondere für Fahrzeugsitze, sind in vielfältiger Weise bekannt. Beispielsweise werden sehr häufig zwischen zwei Federungsteilen, nämlich einem unteren Teil und einem oberen Teil, auf welchem der eigentliche Fahrzeugsitz angebracht ist, eine Luftfeder und in Ergänzung ein Gasdämpferelement angebracht, um die Schwingungsbewegung, welche sowohl von oben durch den Fahrer, als auch von unten durch das Fahrgestell eingeleitet werden kann, abzufedern. Derartige Federsysteme erfordern eine aufwendige Steuerung der Luftfeder und des Dämpfers und sind somit in ihrer Herstellung als auch in ihrer Wartung kosten- und zeitintensiv.
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Derartige Federungssysteme weisen zudem den Nachteil auf, dass sie nach einer gewissen Zeit reparaturanfällig sind und gegebenenfalls die Luftfeder und/oder der Dämpfer ersetzt werden müssen. Ferner sind die aus dem Stand der Technik bekannten Federsysteme oftmals nur sehr aufwendig einstellbar.
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Gattungsgemäße Federungssysteme sind beispielsweise bekannt aus den Druckschriften
DE 32 42 287 A1 ,
DE 32 27 858 A1 ,
DE 19 16 403 A ,
DE 30 42 604 A1 ,
DE 36 22 521 A1 ,
GB 674 251 A ,
DE 21 62 633 A ,
DE 15 30 754 A ,
DE 42 13 206 A1 ,
DE 26 25 508 A1 ,
US 4 573 657 A ,
DE 29 14 780 A1 ,
DE 24 46 515 A1 und
DE 35 00 506 A1 .
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Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Federsystem für den Einsatz in Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen, welches nicht nur kostengünstig herzustellen, sondern auch wenig zeitintensiv in seiner Wartung und einfach in seinem Aufbau ist. Ferner soll das Federsystem gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Federsystemen einfacher handhabbar sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruches 1, wonach ein Federsystem für den Einsatz in Fahrzeugen zur Einstellung der Federungscharakteristik beschrieben ist, umfassend mindestens ein Federelement zum Bereitstellen einer Federkraft, einen oberen und einen unteren Anordnungsbereich zur Aufnahme von Kräften, wobei ein Scherengestell mit einem ersten und einem zweiten Segment zwischen dem oberen und dem unteren Anordnungsbereich angeordnet ist, wobei das Federelement mit einem ersten Ende in einer Verbindungsstelle mit einem als Hebelarm ausgestalteten Auslenkmittel zur Beeinflussung der Federkraft gekoppelt ist, wobei die Verbindungsstelle in einem definierten Abstand zu einer am Scherengestell angeordneten ersten Drehachse angeordnet ist, wobei das Auslenkmittel um die erste Drehachse drehbar gelagert ist, und wobei ein zweites Ende des Federelements am ersten oder zweiten Segment des Scherengestells, dem oberen oder dem unteren Anordnungsbereich oder an einem Fahrzeugrahmen angeordnet ist, und zwischen dem Auslenkmittel und einem Segment des Scherengestells eine Wirkverbindung zum Übertragen von Kräften herstellbar ist, wobei das Auslenkmittel in einem ersten Betriebszustand zum Ausbilden der Wirkverbindung mit dem mindestens einen Segment des Scherengestells verbunden ist und gegenüber diesem Segment in einer ersten Position arretierbar ist, wobei in einem zweiten Betriebszustand das Auslenkmittel gegenüber diesem Segment des Scherengestells in eine zweite arretierte Position bewegbar ist, und wobei in Abhängigkeit von einer momentanen Stellung des Auslenkmittels unterschiedlich lange effektive Hebellängen zwischen der ersten Drehachse des Auslenkmittels und einer momentanen Wirkungslinie der Federkraft des Federelementes wirken.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruches 2, wonach ein Federsystem für den Einsatz in Fahrzeugen zur Einstellung der Federungscharakteristik gezeigt ist, umfassend mindestens ein Federelement zum Bereitstellen einer Federkraft, einen oberen und einen unteren Anordnungsbereich zur Aufnahme von Kräften, wobei ein Scherengestell mit einem ersten und einem zweiten Segment zwischen dem oberen und dem unteren Anordnungsbereich angeordnet ist, wobei das Federelement mit einem ersten Ende in einer Verbindungsstelle mit einem als Hebelarm ausgestalteten Auslenkmittel, welches um eine durch ein Lager des Auslenkmittels vorgesehene fünfte Drehachse drehbar gelagert ist, zur Beeinflussung der Federkraft gekoppelt ist, und mit einem zweiten Ende in einem mit dem unteren Anordnungsbereich verbundenen weiteren Lager drehbar gelagert ist, und zwischen dem Auslenkmittel und dem zweiten Segment des Scherengestells mittels eines mit dem Auslenkmittel um die gemeinsame fünfte Drehachse drehbar gelagerten Hebelelements eine Wirkverbindung zum Übertragen von Kräften herstellbar ist, wobei das Hebelelement mit einem weiteren Element, welches mit dem zweiten Segment des Scherengestells drehbar verbunden ist, drehbar in Verbindung steht, wobei das Auslenkmittel in einem ersten Betriebszustand mit dem Hebelelement zum Ausbilden der Wirkverbindung verbunden ist und gegenüber diesem Hebelelement in einer ersten Position arretierbar ist, wobei in einem zweiten Betriebszustand das Auslenkmittel gegenüber dem Hebelelement in eine zweite arretierte Position bewegbar ist, und wobei in Abhängigkeit von einer momentanen Stellung des Auslenkmittels unterschiedlich lange effektive Hebellängen zwischen der fünften Drehachse des Auslenkmittels und einer momentanen Wirkungslinie der Federkraft des Federelementes wirken.
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Diese Lösungen sind vorteilhaft gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, da sie einfach und kostengünstig herstellbar sowie einfach bedienbar sind.
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Da zwischen dem Auslenkmittel und mindestens einem Segment des Scherengestelles eine Wirkverbindung zum Übertragen von Kräften herstellbar ist, können verschiedene Richtungen der Federkraft, die von dem Federelement ausgeht, in Abhängigkeit von der momentanen Stellung des Segmentes des Scherengestelles eingestellt werden. Denn wenn ein erstes Ende des Federelements und das Auslenkmittel in einer Verbindungsstelle miteinander gekoppelt sind und es sich beispielsweise bei dem Auslenkmittel um einen Hebelarm handelt, der an seinem anderen Ende mit einer Achse an dem Segment befestigt ist, können durch verschiedene Schwenkstellungen des Auslenkmittels, die von der momentanen Höheneinstellung des Segmentes des Scherengestelles abhängen, verschiedene Ausrichtungen der Federkraftrichtung erhalten werden, welche zu einer anderen Federungskennlinie führen. Hierdurch kann eine optimale Schwingungsänderung unabhängig von dem Gewicht des Fahrers, der diesen Fahrersitz benutzt, erreicht werden.
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Die Kopplung zwischen dem Federelement und dem Auslenkmittel ermöglicht bei einer Auslenkung des Auslenkmittels eine Kraftbeaufschlagung des Federelementes und vice versa. Ferner ist die Verbindungsstelle in einem definierten Abstand zu einer Drehachse des Auslenkmittels angeordnet, wie bereits erwähnt. Dies ist vorteilhaft, da trotz gleicher Verbindungsstelle je nach Stellung des Auslenkmittels unterschiedliche Momente bzw. Hebelverhältnisse generiert werden können. Denn der effektive Hebel hängt von der Richtung der Federkraft und somit von der momentanen Auslenkung des Auslenkmittels ab. Eine senkrecht zur Richtung der Federkraft verlaufende Linie, welche durch die Drehachse des Auslenkmittels geht, ergibt den effektiven Hebelarm und somit das effektive Drehmoment.
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Vorzugsweise ist hierbei der Winkel zwischen dem Auslenkmittel und der Erstreckung bzw. dem Verlauf des Segmentes des Scherengestelles fest ausgebildet, unabhängig davon, in welchem Auslenkwinkel sich momentan das Auslenkmittel befindet. Das heißt, dass wenn das Segment sich in einer flacheren Position befindet, also der Fahrersitz in einer unteren Position angeordnet ist, auch das Auslenkmittel weniger stark ausgelenkt ist, als wenn der Fahrzeugsitz sich in seiner oberen Position befindet und hierdurch auch das Segment eine größere Neigung gegenüber der Horizontalen und somit auch das Auslenkmittel eine größere Auslenkung aufweist.
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Vorteilhaft ist die Wirkverbindung zumindest gegenüber einem der Anordnungsbereiche beabstandet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht zwischen einem ersten Drehpunkt des ersten Segmentes des Scherengestells und einer Ebene eines der Anordnungsbereiche ein erster Abstand, der größer ist als ein zweiter Abstand eines weiteren Drehpunktes des zweiten Segmentes des Scherengestells zu einer Ebene des weiteren Anordnungsbereiches. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da sich durch die unterschiedlichen Abstände auf unterschiedlichen Ebenen angeordnete Verbindungen zwischen den Segmenten des Scherengestells und einzelnen Lagerungen ergeben. Dies führt zumindest teilweise zu einer Schwingungsentkoppelung zwischen beispielsweise dem oberen und dem unteren Anordnungsbereich.
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Bei einer Anwendung der Vorrichtung auf Fahrzeugsitze entspricht der obere Anordnungsbereich einem oberen Sitzbereich und der unter Anordnungsbereich einem unteren Sitzbereich. Der untere Anordnungsbereich bzw. untere Sitzbereich ist am Fahrzeug befestigt und der obere Anordnungsbereich bzw. obere Sitzbereich ist gegenüber dem Fahrzeug zumindest in Fahrzeughöhenrichtung, die der Sitzhöhenrichtung entspricht, bewegbar.
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Das Federsystem ist ebenfalls an dem Fahrzeug befestigt, wenn es zwischen einer Fahrzeugkabine und dem Fahrzeug bzw. dem Fahrzeugrahmen angeordnet bzw. eingesetzt wird. In einer derartigen Ausführungsform ist die Fahrzeugkabine gegenüber dem Fahrzeugrahmen bzw. dem Fahrzeug in Fahrzeughöhenrichtung verschiebbar.
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Denkbar wären ebenfalls kombinierte Anordnungen, in denen die Kabine in Höhenrichtung bewegbar ist und auf der Kabine bzw. in der Kabine ein mit dem Federsystem ausgestatteter Sitz vorgesehen ist, der ebenfalls in Fahrzeughöhenrichtung bewegbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in einem ersten Betriebszustand durch ein Auslenken des Auslenkmittels eine Auslenkung des Scherengestells bewirkbar. Dies ist vorteilhaft, da durch die Auslenkung des Auslenkmittels das Scherengestell veränderbar ist. Ebenfalls vorstellbar ist, dass durch eine Auslenkung des Scherengestells eine Auslenkung des Auslenkmittels stattfindet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist zumindest eines des ersten und zweiten Segments des Scherengestells einen ersten Abschnitt auf, der kürzer als ein zweiter Abschnitt des Segmentes ist. Dies ist vorteilhaft, da ebenfalls zumindest teilweise eine Schwingungsentkopplung der Schwingungen der einzelnen Segmentabschnitte aufgrund unterschiedlicher Resonanzabschnitte möglich ist. Ferner wirken durch eine derartige Anordnung unterschiedliche Kräfte aufgrund unterschiedlicher Hebelverhältnisse auf die unterschiedlichen Lagerungen. Dies ist vorteilhaft, da je nach Ausrichtung des Federsystems die gewünschten bzw. benötigten Kräfte zur Kraftbeaufschlagung auf das Federelement vorsehbar sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei einer Auslenkung des Scherengestells die maximale Auslenkung der Verbindungsstelle bevorzugt kleiner als die maximale Auslenkung des ersten Abschnitts des Segmentes des Scherengestells und besonders bevorzugt ist die maximale Auslenkung der Verbindungsstelle kleiner als die maximale Auslenkung des zweiten Abschnitts des Segmentes des Scherengestells. Dies ist vorteilhaft da trotz verhältnismäßig großer Auslenkung des Gesamtsystems eine wesentlich kleine Auslenkung des Federelementes möglicht ist. Es ist daher beispielsweise möglich ein vergleichsweise kleines bzw. kurzes Federelement vorzusehen. Als Auslenkung wird hierbei der maximale Weg verstanden, den der jeweils in Winkelgeschwindigkeit am schnellsten bewegte Abschnitt des ersten bzw. des zweiten Abschnittes des Segmentes des Scherengestells oder der Verbindungsstelle zurücklegt.
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Erfindungsgemäß ist in dem ersten Betriebszustand das Auslenkmittel mit dem Scherengestell verbunden und gegenüber diesem arretiert. Dies ist vorteilhaft, da in dieser Konfiguration die Kräfte des Federelementes über das Auslenkmittel auf das Scherengestell übertragbar sind oder vice versa.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht zwischen dem ersten Segment des Scherengestells und einer Geraden, die durch eine Anbringungsstelle, an der das Auslenkmittel mit dem ersten Segment des Scherengestells in Kontakt steht, und die Verbindungsstelle definiert ist, im arretieren Zustand ein fester Winkel.
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Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, da der Winkel zwischen der Geraden und dem Scherengestell in dem arretierten Zustand nicht veränderbar ist und somit während dem ersten Betriebszustand keine ungewollten Federkrafteinstellungen erfolgen können.
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Zur Optimierung der Hebelverhältnisse ist, wo möglich, bevorzugt die fünfte Drehachse von jeder Achse beabstandet, um welche zumindest eines der Segmente des Scherengestells drehbar angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist in einem zweiten Betriebszustand das Auslenkmittel gegenüber dem Scherengestell von einer ersten arretierten Position in eine zweite arretierte Position bewegbar. Dies ist vorteilhaft, da durch eine Veränderung der Position des Auslenkmittels eine Veränderung bzw. eine Einstellung der Federkraft durchführbar ist. Die Position des Auslenkmittels ist hierbei gegenüber dem Hebelelement beliebig einstellbar und/oder fixierbar bzw. arretierbar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß Gegenstand des Patentanspruches 2 ist das Auslenkmittel mit einem Hebelelement verbunden, wobei das Hebelelement Stangen- und plattenartig, hohl, aus Vollmaterial und mit jedem beliebigen Querschnitt, wie z.B. rund, rechteckig, mehreckig etc. ausgestaltet sein kann. Das Hebelelement steht ferner drehbar mit einem Element in Verbindung, das mit dem Segment des Scherengestells ebenfalls drehbar verbunden ist.
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Diese Ausführungsform gemäß Gegenstand des Patentanspruches 2 ist vorteilhaft, da durch die auftretenden Hebelverhältnisse wiederum eine Auslenkung des Scherengestells in Höhenrichtung möglich ist, die größer als die Auslenkung des Federelementes ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass durch die zuvor beschriebene Anordnung eine Verbindung zwischen dem Hebelelement, dem Auslenkmittel und dem Segment des Scherenelements gegeben ist. Das drehbar mit dem Scherengestell verbundene weitere Element ermöglicht ein Zusammenwirken dieser Komponenten, ohne das Spannungen im System auftreten. Bevorzugt ist das weitere Element ebenfalls drehbar mit dem Hebelelement verbunden. Hierbei ist jedoch auch denkbar, dass in einem ersten Betriebszustand das Auslenkmittel gegenüber dem Hebelelement fixiert ist, d.h. die Bewegung des Hebelelements ein Auslenken des Auslenkmittels bewirkt und vice versa. Das Auslenkmittel ist zudem bevorzugt in einem zweiten Betriebszustand gegenüber dem Hebelelement bewegbar, d.h. aus einer ersten fixierten bzw. arretieren Position in eine weitere fixierte bzw. arretierte Position bewegbar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Hebelelement und das Auslenkmittel drehbar um eine Achse angeordnet. Diese Achse ist von jeder weiteren Achse beabstandet, um welche zumindest ein Segment des Scherengestells drehbar angeordnet ist. Dies ist vorteilhaft, da das Auslenkmittel nicht direkt an einem Segment des Scherengestells angreift bzw. angeordnet ist, sondern durch das Hebelelement eine beliebige Stelle an dem jeweiligen Segment des Scherengestells zur Krafteinleitung bzw. Kraftaufnahme vorsehbar ist. Durch die Länge des Hebelelements und das Federelement sind somit unterschiedlichste Kräfte- und Hebelverhältnisse vorsehbar.
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Erfindungsgemäß ist ein zweites Ende des Federelementes an einem Segment des Scherengestells, dem oberen oder dem unteren Anordnungsbereich oder an dem Fahrzeugrahmen angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da das Federelement bei einer Verschiebung der oberen Anordnungsfläche in Höhenrichtung ebenfalls gänzlich in Höhenrichtung verschiebbar ist oder das Federelement lediglich in seiner Länge auslenkbar und um eine Achse an der Anbringungsstelle seines zweiten Endes schwenkbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Federelement bevorzugt horizontal zwischen den Segmenten des Scherengestells angeordnet. Dies ist vorteilhaft, da das Federelement geschützt angeordnet ist, d.h. beispielsweise von einem Fahrzeugsitzoberteil umgeben oder umschlossen ist. Das Federelement kann hierbei bevorzugt als eine Gasfeder, eine Kunststofffeder, eine Gummifeder, eine Metallfeder, wie z.B. eine Spiralfeder, eine Torsionsfeder, eine Schenkelfeder oder eine Kombination aus diesen oder weiteren Federelementen ausgebildet sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Auslenkmittel manuell, mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbar und/oder fixierbar bzw. arretierbar. Dies ist vorteilhaft, da für eine Arretierung und Betätigung, d.h. eine Veränderung der Position des Auslenkmittels, je nach Einsatzart der Vorrichtung, dem Komforterfordernis und der verfügbaren Energieversorgungseinrichtung die geeignete Betätigungsart oder die geeignete Kombination dieser Bestätigungsarten vorsehbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Auslenkmittel zumindest abschnittsweise plattenartig und/oder bevorzugt abschnittsweise stabförmig und besonders bevorzugt hebelartig ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da derartige plattenartige und/oder stabförmige und hebelartig abgebildete Mittel einfach, genau und günstig zu fertigen sind.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen zu entnehmen.
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Hierbei zeigen:
- 1 einen ausgefahrenen Zustand des Scherengestells mit einem am Scherengestell vorgesehenen Auslenkmittel, das in einer ersten Konfiguration dargestellt ist;
- 2 einen eingefahrenen Zustand des Scherengestells und ein Auslenkelement, das ebenfalls an dem Scherenelement angeordnet ist und den gleichen Winkel zu dem Scherenelement aufweist, wie es in 1 der Fall ist;
- 3 eine ausgefahrene Stellung des Scherengestells mit einem am Scherengestell angeordneten Auslenkmittel, das in einer weiteren Konfiguration dargestellt ist;
- 4 eine Anordnung, in der im Vergleich zu 2 das Auslenkmittel in einer weiteren Konfiguration vorliegt;
- 5 ein Scherengestell und ein Auslenkmittel, das beabstandet zu dem Scherengestell gelagert ist;
- 6 die aus 5 bekannte Vorrichtung in einer weiteren Konfiguration; und
- 7 in einem Kennliniendiagramm Kraft-Weg-Kennlinien für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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In 1 ist eine schematische Darstellung eines unteren Abschnittes eines Fahrzeugsitzes oder einer Fahrzeugkabine eines Fahrzeugs dargestellt, wobei das Federsystem 101 in vertikaler Richtung schwingend beaufschlagbar ist. Das Federsystem 101 weist einen oberen Anordnungsbereich 102 und einen unteren Anordnungsbereich 104 auf, die über ein Scherengestell 106 miteinander verbunden sind. Das Scherengestell 106 besteht aus einem ersten Segment 108 und einem zweiten Segment 110, die über eine Mittelachse 111 miteinander verbunden sind.
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Aus der 1 geht hervor, dass das erste Segment 108 einen ersten Abschnitt 112 aufweist, der länger ist als ein zweiter Abschnitt 114. Hierbei ist jedoch ebenfalls vorstellbar, dass der zweite Abschnitt 114 länger ist als der erste Abschnitt 112 oder beide Abschnitte 112, 114 gleich lang sind.
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Das erste Segment 108 weist eine erste Achse 116 auf, die in x-Richtung verschiebbar ist. Hierbei ist vorstellbar, dass an der ersten Achse 116 ein Rad vorgesehen ist, das in der unteren Lagerung 117 beweglich gelagert ist oder an der ersten Achse 116 ein Gleitelement vorgesehen ist, das in dem unteren Lager 117 gleitend gelagert ist. Entsprechend den Ausführungen zu der ersten Achse 116 und dem unteren Lager 117 sind beispielsweise ebenfalls die zweite Achse 118 und das obere Lager 119 ausführbar.
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Das zweite Segment 110 ist neben der Lagerung 119 drehbar um eine dritte Achse 120 in einem unteren Drehlager 122 gelagert, das auf dem unteren Anordnungsbereich 104 vorgesehen ist. Die Lagerung des ersten Segmentes 108 im oberen Anordnungsbereich 102 erfolgt um eine vierte Achse 124, die in einem oberen Drehlager 126 vorgesehen ist. Das obere Drehlager 126 ist in Höhenrichtung h länger ausgebildet als beispielsweise das untere Drehlager 122, wodurch die vierte Achse 124 weiter von einer Ebene des oberen Anordnungsbereiches 102 beabstandet ist als die zweite Achse 118. Ebenfalls ist um die vierte Achse 124 das Auslenkmittel 128 drehbar angeordnet, das aus einer ersten gegenüber dem ersten Segment 108 fixierten Position in eine zweite gegenüber dem ersten Segment 108 fixierten Position bewegbar ist.
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An dem Auslenkmittel 128, das in der 1 als Hebel dargestellt ist, ist ein Federelement 130 an einer Verbindungsstelle 132 angebracht. Das zweite Ende 134 des Federelementes 130 ist gemäß der Darstellung der 1 an dem zweiten Segment 110 des Scherengestells 106 befestigt, wobei das zweite Ende 134 des Federelementes 130 ebenso an dem oberen Anordnungsbereich 102 befestigbar ist. Das zweite Ende 134 des Federelementes 130 ist bevorzugt drehbar gelagert, es ist jedoch auch vorstellbar, dass das zweite Ende 134 des Federelements 130 fest eingespannt ist.
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In 2 ist ein Federsystem 201 in einer Position in minimierter bzw. verringerter Höhe gezeigt. In dieser Position ist der obere Anordnungsbereich 202 dem unteren Anordnungsbereich 204 räumlich sehr nahe. Das Scherengestell 206 erstreckt sich daher im Vergleich zu dem Scherengestell der 1 weniger in Höhenrichtung h jedoch weiter in Richtung x. Aufgrund der gegenüber 1 veränderten Position der Vorrichtung 206 ist das erste Segment 208 des Scherengestells 206 und das Auslenkmittel 228 in einem konstanten Winkel um die vierte Achse 224 verdreht, wodurch eine Auslenkung des Federelementes 230 in x-Richtung erfolgt.
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In 3 ist das Scherengestell 306 gemäß der aus 1 bekannten Positionierung dargestellt, wobei der Winkel zwischen dem ersten Segment 308 des Scherengestells 306 und dem Auslenkmittel 328 gegenüber der aus 1 bekannten Darstellung verändert, das heißt, spitzer ist. Das Auslenkmittel 328 ist somit derart um die vierte Achse 324 verdreht, dass die Verbindungsstelle 332, an der das Federelement 330 mit dem Auslenkmittel 328 verbunden ist, eine Stauchung bzw. Entspannung des Federelementes 330 bewirkt.
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Bei 3 und 4 handelt es sich um verschiedene Höhenpositionen des Fahrzeugsitzes, die sich durch unterschiedliche Auslenkungen des Auslenkmittels gegenüber dem Segment des Scherengestelles auszeichnen. Beispielsweise kann das Auslenkmittel 328 während einer nach unten gefahrenen Position des Fahrzeugsitzes, wie sie in 4 dargestellt ist, absichtlich in seiner Position verändert werden, um einen anderen Winkel α zwischen der Erstreckung des Auslenkmittels 428 und dem Segment 408 des Scherengestelles zu erhalten. Dies hat zur Wirkung, dass das Federelement 430 eine verstärkte Kraftbeaufschlagung erhält und somit eine verstärkte Wirkung in der Schwingungsminderung des gesamten Fahrzeugsitzes erhalten werden kann.
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In 4 ist eine weitere Darstellung eines Federsystems 401 in einer abgesenkten Höhenkonfiguration dargestellt. Im Vergleich zu der aus der 2 bekannten Darstellung ist der Hebel 428 derart um die Achse 424 verdreht, dass der Winkel zwischen dem ersten Segment 408 des Scherengestells 406 und dem Auslenkmittel 428 größer ist. Durch diesen größeren Winkel zwischen dem ersten Segment 408 und dem Auslenkmittel 428 ist das Federelement 430 gegenüber dem aus 2 bekannten Federelement 230 stärker ausgelenkt, wodurch das in 4 gezeigte Federelement 430 eine andere Kraft ausübt als das in 2 gezeigte Federelement 230.
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In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Federsystems 501 dargestellt, an dem unteren Anordnungsbereich 504 ist ein unteres Drehlager 522 angeordnet, in dem das Scherenelement 506 lediglich drehbar gelagert ist. Das obere Drehlager 526 ist ebenfalls, wie in 4, in Höhenrichtung h länger ausgebildet als beispielsweise das untere Drehlager 522, wobei vorstellbar ist, dass das obere Drehlager 526 auch mit der gleichen Länge, wie das untere Drehlager 522, ausführbar ist. Ferner ist denkbar, dass das untere Drehlager 522 länger als das obere Drehlager 526 ausgebildet ist.
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An dem Auslenkmittel 528 ist ein Federelement 530 in einer Verbindungsstelle 532 angeordnet. Das Federelement 530 weist ferner ein zweites Ende 534 auf, das in einer Aufnahme 548 des Federelementes 530 gelagert - bevorzugt drehbar gelagert - ist. Die Aufnahme 548 des Federelementes 530 erfolgt in einem weiteren Lager 546, das mit dem unteren Anordnungsbereich 504 verbunden ist. Entgegen der Anordnung der übrigen Lager ist das weitere Lager 546 in horizontaler Richtung angeordnet, wobei eine Anordnung des weiteren Lagers 546 in vertikaler Richtung ebenfalls vorstellbar ist, entsprechend sind die übrigen Lager auch horizontal anordenbar.
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Das Auslenkmittel 528 ist um eine fünfte Achse 536 drehbar, die durch ein Lager des Auslenkmittels 537 vorgesehen ist. An der fünften Achse 536 ist ebenfalls das Hebelelement 538 drehbar angeordnet. Das Auslenkmittel 528 und das Hebelelement 538 stehen miteinander in einer Wirkverbindung, d. h. der Winkel der zwischen ihnen aufgespannt ist, ist veränderbar.
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An dem Hebelelement 538 ist eine sechste Achse 540 angeordnet, um die ein weiteres Element 542, das mittels einer siebten Achse 544 drehbar mit dem zweiten Segment 510 verbunden ist, drehbar ist. Eine Krafteinleitung in das Federsystem 501 über den oberen Anordnungsbereich 502 oder den unteren Anordnungsbereich 504, die zu einer Veränderung des Abstandes zwischen dem oberen Anordnungsbereich 502 und dem unteren Anordnungsbereich 504 führt, bewirkt zeitgleich eine Veränderung der Länge des Federelementes 513 oder vice versa.
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In 6 ist im Vergleich zur 5 eine veränderte Höhe h des Federsystems 601 dargestellt, wodurch ersichtlich wird, dass eine Längenänderung des Federelementes 630 erfolgte. Aus der 6 geht ferner hervor, dass im Vergleich zur 5 eine rechtwinklig auf dem zweiten Segment 610 vorgesehene bzw. gedachte Strecke ins Zentrum der fünften Achse 636 länger ist, als dies in 5 der Fall ist. Ferner ist eine in 6 rechtwinklig auf dem zweiten Segment 610 angeordnete bzw. gedachte Strecke, die in das Zentrum der sechsten Achse 640 ragt, kürzer als dies in 5 der Fall ist.
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In 7 wird in einem Kennliniendiagramm der Verlauf von Kraft-Weg-Kennlinien für unterschiedlich schwere Fahrer, welche einen Fahrzeugsitz mit einem erfindungsgemäßen Federsystem benutzen, gezeigt. Über die Ordinate ist die Federkraft des Federsystems und über die Abszisse der zugehörige Weg des Federsystems in Höhenrichtung wiedergegeben. Bei einem Fahrer mit einem geringen Eigengewicht entsteht die Kennlinie 700 mit einer geringen Federkraft 701 in Bezug auf den zugehörigen zurückgelegten Schwingungsweg. Ein derartiger leichter Fahrer erfährt ebenso eine gute Schwingungsminderung wie ein schwerer Fahrer, dessen Kennlinie unter dem Bezugszeichen 702 mit dazugehöriger Federkraft 703 abgebildet ist.
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Aufgrund der veränderten Auslenkung des Federelementes, welche durch das anders positionierte Auslenkmittel in Abhängigkeit von der momentanen Stellung des Scherengestelles bewirkt wird, wird eine unterschiedliche Federkraft gemäß dem Bezugszeichen 701 und 703 auch in Abhängigkeit von dem Gewicht des Fahrers erhalten. Eine starke Einfederung des Federsystems mit dem dazugehörigen Sitz würde eine starke Gegenfederkraft gemäß Bezugszeichen 703 erzeugen, wohingegen eine schwache Aus-/Einfederung eine schwache Gegenfederkraft 701 hervorrufen würde.
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Die Federkennlinien
700 und
702 weisen unterschiedliche Steigungen in Abhängigkeit von dem Gewicht des Fahrers und der dadurch erzeugten Gegenfederkraft auf, wobei die Steigung mit unterschiedlichen Winkeln
704 gegenüber der Horizontalen angeordnet sind. Sowohl die Winkelgröße als auch die Masse m des Fahrers fließen in eine Schwingungsfrequenzformel
ein. Gemäß dieser Formel wird die gegenseitige Abhängigkeit der Masse des Fahrers und der Winkelauslenkung der Kennliniensteigung wiedergegeben. Dies verdeutlicht, dass eine gute Schwingungsminderung sowohl für den leichten als auch für den schweren Fahrer möglich ist.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarte Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 101, 201, 301, 401, 501, 601
- Federsystem
- 102, 202, 502
- oberer Anordnungsbereich
- 104, 204, 504, 604
- unterer Anordnungsbereich
- 106, 206, 306, 406, 506, 606
- Scherengestell
- 108, 208, 308, 408
- erstes Segment des Scherengestells
- 110, 210, 510, 610
- zweites Segment des Scherengestells
- 111
- Mittelachse
- 112
- erster Abschnitt des Segmentes
- 114
- zweiter Abschnitt des Segments
- 116, 216
- erste Achse
- 117, 217
- unteres Gleitlager / Rolllager
- 118, 218
- zweite Achse
- 119, 219
- oberes Gleitlager / Rolllager
- 120, 520, 620
- dritte Achse / zweiter Drehpunkt / Anbringungsstelle
- 122, 522, 622
- unteres Drehlager
- 124, 224, 324, 424, 524, 624
- vierte Achse / erster Drehpunkt / Anbringungsstelle
- 126, 226, 326, 426, 526, 626
- oberes Drehlager
- 128, 228, 328, 428, 528, 628
- Auslenkmittel / Hebel
- 130, 230, 330, 430, 530, 630
- Federelement
- 132, 232, 332, 432, 532
- Verbindungsstelle
- 134, 534
- zweites Ende des Federelements
- 536, 636
- fünfte Achse
- 537
- Lager des Auslenkmittels
- 538, 638
- Hebelelement
- 540, 640
- sechste Achse
- 542, 642
- weiteres Element
- 544, 644
- siebte Achse
- 546, 646
- weiteres Lager
- 548, 648
- Aufnahme des Federelements
- 700, 702
- Kennlinie
- 701, 703
- Federkraft
- 704
- unterschiedliche Winkel
