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Die Erfindung betrifft ein Horizontalschwingsystem für Fahrzeugsitze zur Verbesserung der Sitzergonomie.
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Aus dem Stand der Technik sind Horizontalschwingsysteme bekannt, in welchen ein Fahrzeugsitz in Fahrzeugsitzlängsrichtung führbar ist und in diese Richtung federbar bzw. dämpfbar ist. Bei diesen herkömmlichen Lösungen, welche parallel zur Fahrtrichtung arbeitende Horizontalfederungen aufweisen, werden Führungselemente eingesetzt, welche häufig Spiel senkrecht zu der zu führenden Richtung aufweisen.
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Nur Systeme mit hinreichend definiertem Spiel erfüllen die Aufgabe einer leichtgängigen Führung, Übermaß ergibt direkt sehr große Haftreibung und steht dem Einsatzzweck einer Horizontalfederung, der Isolation schädlicher Schwingungen direkt entgegen. Ein merkbares Spiel aber vermindert die Verbindung von Sitznutzer zum Fahrzeug und vermittelt ihm damit häufig ein Gefühl der Unsicherheit.
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Für Sitzanwendungen in Baumaschinen sowie selbstfahrenden Arbeitsmaschinen und Einsatzbedingungen in welchen häufig starke Querbeschleunigungen auftreten, finden zunehmend auch Horizontalschwingsysteme Verwendung mit der Arbeitsrichtung quer zur Fahrtrichtung.
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Eine nachteilige systembedingte Auswirkung herkömmlicher Systeme kommt insbesondere bei einer Federrichtung quer zur Fahrtrichtung zur Wirkung. Bauraumbedingt sind in diesen Anordnungen die Führungsverhältnisse für Roll- und Führungsrahmen deutlich schlechter und neigen durch die Anordnung der Führungsrollen insbesondere in Verbindung mit einer asymmetrische Krafteinleitung zum Verkanten d. h. hier kann ein Schubladeneffekt auftreten.
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Das angesprochene Spiel in dem Führungssystem (bzw. den Führungselementen) führt dazu, dass hohe Präzisionsanforderungen an Materialdicke, Einzelteiltoleranzen und Fügetoleranzen gestellt werden müssen. Aber selbst bei hochpräzisen Axialführungen muss ein gewisses Spiel zugelassen werden, um keine funktions-beeinträchtigende Reibung herbeizuführen.
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Nachteilig ergeben sich aus dem Stand der Technik folglich hohe Produktionskosten, wegen den erhöhten Toleranzanforderungen. Und selbst wenn die Toleranzen auf ein Minimum beschränkt werden, ist dies aufgrund der oben dargestellten Problematik nicht gleichzusetzen mit einer gesteigerten Funktionalität.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile des Standes der Technik zu eliminieren und ein Horizontalschwingsystem bereitzustellen, welches einen verbesserten Bewegungsablauf bereitstellen kann.
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Die gestellte Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch 1 bzw. durch die vorteilhaften Ausgestaltungen der abhängigen Patentansprüche gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Horizontalschwingsystem (31) eines Fahrzeugsitzes (32) gelöst, welches einen Profilrahmen (10), einen Rollrahmen (20) und eine axiale Führung (40) umfasst, wobei die axiale Führung (40) eine Verschiebung des Profilrahmens (10) relativ zum Rollrahmen (20) ermöglicht und diese Relativbewegung axialer Natur ist. Dabei ist der Profilrahmen (10) durch mindestens einen ersten Lenker (51) und mindestens einen zweiten Lenker (52) zur Seitenführung mit dem Rollrahmen (20) verbunden.
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Das Horizontalschwingsystem federt und/oder dämpft ein Objekt (bspw. einen Fahrzeugsitz) gegenüber einer Basis (bspw. dem Boden einer Fahrzeugkabine oder gegenüber einer Fahrzeugplattform) in eine oder mehrere durch das Horizontalschwingsystem definierte Arbeitsrichtung(en). Die Arbeitsrichtung(en) liegt (liegen) dabei in einer horizontalen Ebene. Bevorzugt ist die Arbeitsrichtung parallel zur Sitzlängsrichtung, besonders bevorzugt senkrecht zur Sitzlängsrichtung. Denkbar sind auch zwei Arbeitsrichtungen (senkrecht und parallel zur Sitzlängsrichtung).
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Bevorzugt weist das Horizontalschwingsystem eine Oberseite und eine Unterseite auf. Die Oberseite ist die Seite des Horizontalschwingsystems, welche das zu bewegende und/oder zu dämpfende und/oder zu federnde Objekt aufnimmt. Die Unterseite ist die Seite des Horizontalschwingsystems, welche die Basis auf nimmt, gegenüber welcher das Objekt zu bewegen und/oder zu dämpfen und/oder zu federn ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Horizontalschwingsystem eine separate Baueinheit (separates Horizontalschwingsystem), welche oberhalb eines Vertikalschwingsystems und/oder unterhalb eines Vertikalschwingsystems eines Fahrzeugsitzes positioniert ist. Ist das separate Horizontalschwingsystem auf einem Vertikalschwingsystem (d. h. oberhalb) angebracht, dann nimmt bevorzugt die Oberseite einen Fahrzeugsitz auf und die Unterseite das Vertikalschwingsystem. Ist das separate Horizontalschwingsystem unterhalb des Vertikalschwingsystems montiert, dann ist die Unterseite bevorzugt an der Bodenplatte der Fahrzeugkabine angebracht und die Oberseite an dem Vertikalschwingsystem.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Horizontalschwingsystem eine integrierte Baueinheit (integriertes Horizontalschwingsystem). Das integrierte Horizontalschwingsystem weist dann bevorzugt Teile eines Vertikalschwingsystems auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rollrahmen (20) ein Teil eines Vertikalschwingsystems.
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Das beanspruchte Horizontalschwingsystem bewegt sich, dämpft, federt in einer horizontalen Ebene. Die horizontale Ebene des Horizontalschwingsystems wird durch eine erste Gerade in Sitzlängsrichtung und eine dazu senkrecht stehende zweite Gerade in Sitzquerrichtung aufgespannt. Bevorzugt findet die gedämpfte und/oder gefederte Bewegung des Horizontalschwingsystems axial (in axialer Richtung) in der horizontalen Ebene statt. Unter Axialität (bzw. axial) bezeichnet der Fachmann eine Orientierung von Punkten entlang einer ununterbrochenen Geraden. Im Sinne der Erfindung wird der Begriff der Axialität insoweit erweitert, dass unter einer axialen Bewegung (gedämpft und/oder gefedert) des Horizontalschwingsystems nicht nur eine Bewegung entlang einer Geraden verstanden wird, sondern auch die Bewegung entlang einer mathematischen Kurve in der oben definierten horizontalen Ebene. Die erfindungsgemäße axiale Bewegung ist eine geordnete reproduzierbare Bewegung entlang einer Hahnengeometrie. Die Hahnengeometrie ist direkt Abhängig von der Ausgestaltung der Lenker.
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Bevorzugt sind mehrere Horizontalschwingsysteme in Reihe geschaltet, was eine Beweglichkeit, Federung, Dämpfung in Sitzlängsrichtung und/oder Sitzquerrichtung ermöglicht. Das Horizontalschwingsystem besteht in Grundzügen aus einem Profilrahmen und einem Rollrahmen.
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Unter einem Profilrahmen im Sinne der Erfindung versteht man ein Element einer axialen Führung. Der Profilrahmen ist die Basis einer axialen Führung und nimmt den Rollrahmen in einem Profil auf.
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Unter einem Profilrahmen versteht man einen im Rechteck angeordneten offenen oder geschlossenen Rahmen, mit länglichen (Rahmen)seiten und kurzen (Rahmen)seiten. Die länglichen Seiten des rechteckigen Profilrahmens, welche sich in Sitzlängsrichtung erstrecken sind bevorzugt profiliert.
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Das Profil der (Rahmen)seiten ist bevorzugt ins Rahmeninnere geöffnet. Als das Rahmeninnere versteht man den Raum, bzw. die begrenzte Ebene, welche durch Rahmenseiten aufgespannt wird. Besonders bevorzugt sind die Profile der Rahmenseiten U-förmige Profile. U-förmige Profile in dieser Anwendung können unterschiedliche Schenkellängen aufweisen und die Schenkel können in beliebig definierten Winkeln, vorzugsweise aber parallel zueinander angeordnet sein. Die Öffnungen der U-förmigen Profile sind zueinander gerichtet. Bevorzugt nehmen die U-förmig-profilierten Rahmenseiten des Profilrahmens den Rollrahmen auf.
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Bei einem integrierten Horizontalschwingsystem ist der Profilrahmen bevorzugt der Rahmen, welcher Kraftdurchleitungs-, Adaptions- und Führungsaufgaben im Vertikalschwingsystem übernimmt, er ist also die Oberseite des Vertikalschwingsystems. Dann bewegt sich der Profilrahmen relativ zu dem statischen (in Horizontalrichtung), restlichen Fahrzeugsitzunterbau (bspw. Vertikalschwingsystem, Bodenplatte der Fahrzeugkabine, usw.).
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines integrierten Horizontalschwingsystems ist der Profilrahmen mit dem Boden der Fahrerkabine verbunden. Damit gehört der Profilrahmen zum statischen Teil des Horizontalschwingsystems. Der Rollrahmen bewegt sich dann bspw. mit dem Vertikalschwingsystem und dem Sitz relativ gegenüber dem Boden der Fahrzeugkabine und damit gegenüber dem Profilrahmen. Der Profilrahmen ist damit die Unterseite des Horizontalschwingsystems. Folglich bewegt sich der komplette Fahrzeugsitz mit dem Fahrzeugsitzunterbau relativ zu der Bodengruppe der Fahrzeugkabine.
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In einer Weiteren bevorzugten Ausführungsform eines separaten Horizontalschwingsystems ist der Profilrahmen auf einem Oberrahmen eines Vertikalschwingsystems eines Fahrzeugsitzes montiert. Dadurch wird der Fahrzeugsitz relativ zu dem Vertikalschwingsystem bewegt.
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In einer Weiteren bevorzugten Ausführungsform eines separaten Horizontalschwingsystems ist der Profilrahmen an der Bodengruppe einer Fahrzeugkabine montiert und der Rollrahmen mit einem Unterrahmen des Vertikalschwingsystems verbunden.
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Unter einem Rollrahmen im Sinne der Erfindung versteht man einen Rahmen mit dessen Anbauteilen, wobei der Rahmen in einer axialen Richtung mit einer oben definierten axialen Bewegung in dem Profilrahmen geführt wird. Der Rollrahmen wird so in dem Profilrahmen geführt, dass eine mathematische Kurve in der oben definierten horizontalen Ebene nur entlang einer Achse eines rechtwinkligen Koordinatensystems möglich ist.
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Der Rollrahmen umfasst bevorzugt ein Einzelrollenlaufwerk oder ein Doppelrollenlaufwerk oder ein Schienensystem oder ein Gleitsystem mit welchem eine axiale Führung (Bewegung in Arbeitsrichtung) gegenüber dem Profilrahmen ermöglicht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform des Horizontalschwingsystems ist der Rollrahmen ein Teil des Vertikalschwingsystems (integriertes Horizontalschwingsystem). In einem integrierten Horizontalschwingsystem übernimmt der Rollrahmen statische Aufgaben und lineare Führungsaufgaben eines vertikalen Schwingsystems sowie des horizontalen Schwingsystems. Die Führung in vertikaler Richtung wird bei einem Rollenlaufwerk über ein radiales Abstützen von Rollen in dem Profilrahmen gewährleistet.
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Unter einer axialen Führung versteht man erfindungsgemäß ein Linearführungssystem, welches eine Verschiebung des Profilrahmens relativ zum Rollrahmen ermöglicht. Bevorzugt ist die axiale Führung jegliches Linearführungssystem (wie beispielsweise ein Einzelrollenlaufwerk, ein Doppelrollenlaufwerk, ein Schienensystem, ein Gleitsystem). Die axiale Führung ermöglicht eine Bewegung des Profilrahmens relativ gegenüber dem Rollrahmen in nur eine translatorische Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems, wobei die anderen beiden translatorischen Richtungen eines rechtwinkligen Koordinatensystems durch das Spiel der Linearführungselemente in dem Profilrahmen beschrieben werden. Die Axialführung entlang einer translatorischen Richtung der axialen Führung wird ohne den ersten Lenker bzw. den zweiten Lenker durch Horizontalbewegungen des Rollrahmens im Profilrahmen überlagert. Die Qualität und Wertigkeit der Axialführung wird damit abhängig von den Materialdicken-, Einzelteil-, und Fügetoleranzen der einzelnen Bauteile des Horizontalschwingsystems (wie Profilrahmen, Rollrahmen, axiale Führung, usw.) beschrieben. Erfindungsgemäß umfasst die axiale Führung mindestens einen ersten Lenker und mindestens einen zweiten Lenker um das Spiel in der Ebene senkrecht zur Axialführung zu minimieren.
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Unter einem Lenker, d. h. einem ersten Lenker oder einem zweiten Lenker versteht man ein Element, welches eine axiale Führung des Horizontalschwingsystems übernimmt. Durch mindestens einen erfindungsgemäßen Lenker wird eine geordnete reproduzierbare Bahngeometrie (Führungsbahn) erzeugt, entlang welcher die Arbeitsrichtung definiert wird und die Dämpfung, bzw. Federung des Horizontalschwingsystems stattfindet. Der Lenker verbindet den Rollrahmen mit dem Profilrahmen. Der erste Lenker und der zweite Lenker sind Stützelemente, welche der axialen Führung eine vorgegebene Führungsbahn (d. h. eine Bewegung entlang einer mathematischen Kurve) zuweisen. Dadurch wird der Rollrahmen gegenüber dem Profilrahmen in einer vordefinierten Führungsbahn bewegt. Diese vordefinierte Führungsbahn ist eine mathematische Kurve, welche durch die Ausgestaltung und Anbringung der Lenker definiert wird. Als Führungsbahn des Horizontalschwingsystems bezeichnet man die Bahn, welche der Rollrahmen relativ zum Profilrahmen abfährt oder anders herum (Profilrahmen gegenüber dem Rollrahmen).
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Der erste Lenker und der zweite Lenker eliminieren ungewünschte die Axialführung überlagernde Horizontalbewegungen (Spiel des Horizontalführungssystems). Bevorzugt wandeln der erste Lenker und der zweite Lenker je nach Ausgestaltung die Führungsbahn der axialen Führung in bspw. eine Kreisbahn oder Ellipsenbahn ab. Der Kreisbahnradius ist bevorzugt die Länge des ersten Lenkers bzw. des zweiten Lenkers. Der erste Lenker und der zweite Lenker sind in ihrer Länge nicht veränderbar. Jedoch kann aufgrund der Lagerung der Lenker auch bspw. eine ellipsenförmige Führungsbahn entstehen. Bevorzugt definieren die Lenker (d. h der erste Lenker und der zweite Lenker) den Weg der Führungsbahn. Ein Teil der Führungsbahn ist der Schwingweg. Der Schwingweg (gesamter Schwingweg) setzt sich zusammen aus dem freien Schwingweg und dem Arbeitsweg der Puffer, wobei die Puffer den freien Schwingweg begrenzen.
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Der Rollrahmen (20) und der Profilrahmen (10) weisen mindestens ein Lager (80) auf, um mindestens ein Ende des ersten Lenkers (51) und/oder des zweiten Lenkers (52) aufzunehmen. Das erfindungsgemäße Lager dient zur Befestigung des Lenkers (des ersten Lenkers bzw. des zweiten Lenkers) am Profilrahmen und/oder am Rollrahmen. Die Lager werden bevorzugt durch die Lenker auf einem konstanten Abstand gehalten. Bevorzugt werden die Abstände zwischen einem Lagerpaar (zwei Lager verbunden durch einen Lenker) so lang als möglich gewählt um den zu verfahrenden Weg der Führungsbahn der axialen Führung möglichst groß zu halten und den Kurvenradius der Führungsbahn möglichst groß zu halten. Bevorzugt sind die Lager an einer länglichen Rahmenseiten des Rollrahmens, bzw. des Profilrahmens angebracht.
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Bevorzugt ist das Lager fest an dem Profilrahmen oder dem Rollrahmen befestigt, also nicht drehbar. Fest befestigt heißt in diesem Fall, dass der Lenker in einem vordefinierten, nicht veränderbarem Winkel von einer Rahmenseite eines Rahmens absteht (bevorzugt 90°). Bevorzugt ist das erste Lager eines Lagerpaars an einer Seite des Rollrahmens befestigt, wobei das zweite Lager des Lagerpaares auf der gegenüberliegenden Rahmenseite des Rollrahmens befestigt ist. Dadurch wird der größtmögliche Abstand zwischen den beiden Lagern eines Lagerpaares erreicht. In Kombination mit mindestens einem fest befestigten Lager ist der Lenker, welcher dieses Lagerpaar verbindet eine Biegefeder.
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In einer Weiteren bevorzugten Ausführungsform sind/ist der erste Lenker (51) und/oder der zweite Lenker (52) ein starrer Hebel (53). Ein starrer Hebel ist bevorzugt ein Stab, welcher sich in keine räumliche Richtung verbiegen lässt, bzw. keine Torsionsmöglichkeit bietet. Bevorzugt ist der erste bzw. der zweite Lenker ein starrer Hebel, wenn mindestens eines der zugehörigen Lager eines Lagerpaares ein Gelenk ist. Bevorzugt wird mindestens eines der Enden des starren Hebels von einem Gelenk aufgenommen. Dann rotiert der Lenker bevorzugt in einem begrenzten Winkelspektrum um das Gelenk. Bevorzugt ist das Winkelspektrum über einen Begrenzer einstellbar. Über den Begrenzer am Gelenk wird folglich der Schwingweg eingestellt. Bevorzugt ist der Gelenkbegrenzen vom Fahrer von außen am Sitz einstellbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei Lager (80.2 und 80.4) durch ein Lagerelement (82) miteinander verbunden. Ein Lagerelement ist bevorzugt ein Verbindungsstück zum verbinden zweier Lager miteinander. Bevorzugt verhindert das Lagerelement eine Rotation der Lager, die das Lagerelement miteinander verbindet, bzw. an welchen es angreift. Bei einem integrierten Horizontalschwingsystem wird die Drehbewegung der jeweiligen Schwinge (Schere) (eines vertikalen Scherenschwingsystems) mit einem Rollrahmen von der systembedingten Rotation der Schwinge abgekoppelt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind/ist der erste Lenker (51) und/oder der zweite Lenker (52) als Biegefeder (54) ausgestaltet. Eine Biegefeder ist bevorzugt ein länglicher Stab, wobei der Stellweg dadurch erreicht wird, dass sich die Biegefeder in der Führungsebene in axialer Richtung biegt. So wird bevorzugt das verbleibende Spiel aus den Drehlagerstellen (Lager = Gelenk) insgesamt beseitigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Horizontalschwingsystem (31) mindestens ein Blockierelement (70) zum Blockieren der axialen Relativbewegung. Das Blockierelement wird insbesondere zum blockieren der axialen Führung verwendet. Unter einem Blockierelement versteht man bevorzugt ein Element, welches die translatorische Relativbewegung zwischen Profilrahmen und Rollrahmen unterbindet und/oder wieder freigeben kann. Dies geschieht bevorzugt dadurch, dass der Profilrahmen mit dem Rollrahmen durch eine Haken-Zapfen-Kombination verbunden wird, wobei entweder der Rollrahmen oder der Profilrahmen den Haken aufweisen und der andere Rahmen des Horizontalschwingsystems den Zapfen aufweist. Wenn der Haken an dem Zapfen angreift, wird der Rollrahmen gegenüber dem Profilrahmen blockiert. Des Weiteren sind alle bekannten Formschlusselemente als Blockierelement denkbar. Auch Kraftschlusselemente und magnetische Elemente sind als Blockierelement denkbar. Des Weiteren kann ein Blockierelement beispielsweise ein Lager blockieren, falls dies als Gelenk ausgestaltet ist. Bevorzugt wird die Rotationsbewegung eines Lenkers durch ein Blockierelement unterbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Horizontalschwingsystem (31) eine Feder-Dämpfer-Einheit (60). Unter einer Feder-Dämpfer-Einheit im Sinne der Erfindung wird ein Element verstanden, welches die Relativbewegung der axialen Führung dämpft und federt, d. h. den Profilrahmen gegenüber dem Rollrahmen in eine axiale Richtung dämpft bzw. federt. Eine Feder-Dämpfer-Einheit besteht entweder aus einer Feder, in welche koaxial ein Dämpferelement eingebracht ist (Stoßdämpfer) oder aus mindestens einer Feder parallel geschaltet zu einem Dämpfer. Das Federdämpfersystem kann bevorzugt auch mehr als eine Feder umfassen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Horizontalschwingsystem in einer Mittelposition gehalten werden soll. Alle bekannten Feder-Dämpferelemente sind hier denkbar, wie z. B. Gummi-Elastomerfedern, Fluidfedern, Gasdruckfedern. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Feder-Dämpfer-Einheit (60) mindestens zwei Federn, um das Horizontalschwingsystems (31) in dieser Mittelposition zu halten. Als Mittelposition versteht man die Ausgangslage (Position) des Rollrahmens gegenüber dem Profilrahmen, in welcher die axiale Führung in entgegengesetzte Bewegungsrichtungen die identische Wegstrecke zurücklegen kann. Hält das Feder-Dämpfer-System das Horizontalschwingsystem in einer Mittelposition, sind bevorzugt die Federn so eingerichtet, dass sich die Federkräfte der Federn aufheben. Horizontalschwingsysteme deren Lenker als Biegefedern ausgeführt sind zentrieren sich bauartbedingt immer selber ohne Kraftbeaufschlagung in der Mittelposition.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet der erste Lenker (51) mit dem zweiten Lenker (52) ein einteiliges Drahtbiege-Konstruktionsteil. Das erfindungsgemäße Drahtbiege-Konstruktionsteil ist so eingerichtet, dass die durch die Lenker definierte Führungsbahn zu einer nahezu Geraden, bzw. zu einer Geraden wird. Das erfindungsgemäße Drahtbiege-Konstruktionsteil ist folglich so in das Horizontalschwingsystem integriert, dass die axiale Führung eine Gerade abfährt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Länge der Lenker oder des Lenkers über den Verlauf der Führungsbahn veränderbar ist. In der Mittelposition sind die Lenker folglich am kürzesten. Wird die axiale Führung aus der Mittelposition durch Krafteinwirkung herausbewegt, so verlängern sich die Lenker mit wachsendem Ausschlag (d. h. Entfernung von der Mittelposition). Dadurch, dass sich die Länge des Drahtbiege-Konstruktionsteils in Drahtlängsrichtung nicht verändern lässt, wird eine intelligente Drahtbiege-Konstruktionsteilaufhängung benötigt, um trotz der gleich bleibenden Drahtlänge eine Veränderung der Lenkerlängen zu ermöglichen. Eine Lenkerlänge ist bevorzugt die Länge eines Lenkers zwischen zwei Lagern. In dieser Ausführungsform ist das einteilige Drahtbiege-Konstruktionsteil mit beiden Enden in Lagern am Profilrahmen fixiert. Die erste Lenkerlänge ist von dem ersten Lager zu einem ersten Zwischenelement definiert. Die zweite Lenkerlänge ist von dem zweiten Lager zu einem zweiten Zwischenelement definiert. Die Zwischenelemente sind bevorzugt fliegend gelagert, wodurch variable Lenkerlängen je nach Position der axialen Führung bereitgestellt werden können. Weitere Bauformen einer Feder-Lenkeranordnung sind hier einsetzbar wie. z. B. ebene Federstahlelemente ausgeführt als Stanzteil oder faserverstärkte Kunststoffelemente jeweils mit angeformten Befestigungselementen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in der Figurenbeschreibung. Die Figuren zeigen:
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1 ein separates Horizontalschwingsystem;
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2 ein separates Horizontalschwingsystem;
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3 ein integriertes Horizontalschwingsystem;
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4 ein separates Horizontalschwingsystem.
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1 zeigt ein separates Horizontalschwingsystem 31 in isometrischer Darstellung. Das separate Horizontalschwingsystem 31 besteht aus einem Profilrahmen 10, welcher rechteckig ausgestaltet ist, wobei die erste längliche Rahmenseite 11 und die zweite längliche Rahmenseite 12 parallel zur Sitzlängsrichtung verlaufen. Die erste längliche Profilrahmenseite 11 und die zweite längliche Profilrahmenseite 12 weisen ein U-Profil im Querschnitt auf, wobei der offene Teil des U-Profils ins Profilrahmeninnere zeigt. Der Profilrahmen 10, bzw. die erste und zweite längliche Profilrahmenseite 11 und 12 nehmen den Rollrahmen 20 auf.
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Der Rollrahmen 20 ist ebenfalls ein rechteckiger Rahmen, wobei sich zwei Achsen 13 und 14 senkrecht durch die erste längliche Rollrahmenseite 21 und die zweite längliche Rollrahmenseite 22 und 22 hindurch erstrecken. Die beiden Achsen 13 und 14 weisen ein Rollenlaufwerk 100 auf, welches sich in der axialen Führung 40 des Profilrahmens 10 bewegt.
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Ein Steg 90 verbindet die erste längliche Profilrahmenseite 11 mit der zweiten länglichen Profilrahmenseite 12. Der Steg 90 ist mittig das heißt auf der Hälfte der länglichen Profilrahmenseiten 11 und 12 angebracht, wobei der Steg 90 einen Zapfen 91 aufweist. Der Zapfen 91 ist auf der Unterseite des Steges angebracht und erstreckt sich ins Rahmeninnere des Rollrahmens 20. An dem Zapfen 91 greifen zwei Federn an, die den Zapfen 91 mit der Achse 13 bzw. mit der Achse 14 verbinden. Dadurch das der Steg 90 mittig zwischen und parallel zu den Achsen 13 und 14 angeordnet ist, ziehen die beiden Federn in entgegen gesetzter Richtung d. h. einmal vom Zapfen 91 aus in Richtung der Achse 13 und einmal vom Zapfen 91 aus in Richtung der Achse 14. Dadurch wird das Horizontalschwingsystem in einer Mittelposition gehalten, bzw. der Rollrahmen 20 gegenüber dem Profilrahmen 10 in einer Mittelposition gehalten. Eine andere technisch sinnvolle Ausführung besteht darin Federn mit unterschiedlichen Kräften einzusetzen und damit asymmetrischen Kraftwirkungen in geeigneter Weise entgegenzuwirken.
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Am zweiten länglichen Profilrahmenteil 12 des Profilrahmens 10 sind Lager 80 angebracht. Von diesen Gelenken 81.1 und 81.3 erstreckt sich jeweils ein starrer Hebel 53.1 bzw. 53.2 zu einem weiteren Lager (Gelenk) 81.2 bzw. 81.4, welches an dem ersten länglichen Rollrahmenteil 21 des Rollrahmens 20 angebracht ist. Die Lager 81.1 und 81.2 bzw. die Lager 81.3 und 81.4 bilden jeweils ein Lagerpaar.
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An dem Profilrahmen 10 ist bevorzugt ein Sitzoberteil als Komfortelement zur Aufnahme des Sitznutzers befestigt. Der Rollrahmen 20 ist bevorzugt mit einem Rahmenelement, d. h. mit einem Vertikalschwingsystem verbunden.
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Wirken nun auf den Fahrersitz Beschleunigungskräfte bzw. Bremskräfte in Sitzlängsrichtung in einer horizontalen Ebene so verfährt der Profilrahmen 10 über das Rollenlaufwerk 100 bzw. über die axiale Führung 40 relativ gegenüber dem Rollrahmen 20. Die Führungsbahn in Sitzlängsrichtung ist nahezu eine Gerade. Aufgrund des ersten Lenkers 51 und des zweiten Lenkers 52 wird der Abstand zwischen der zweiten länglichen Profilrahmenseite 12 und der ersten länglichen Rollrahmenseite 21 bei fortschreitender Bewegung innerhalb der axialen Führung 40 geringer. Dies geschieht deshalb, weil der Profilrahmen 10 gegenüber dem Rollrahmen 20 aufgrund der parallel geführten Lenker 51 und 52 sich auf einer Kreisbahn bewegt.
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Dadurch werden sämtliche Einflüsse in Bezug auf Vertikalbewegung oder Querbewegung unterbunden. Die axiale Führung 40 in Kombination mit dem ersten Lenker 51 und dem zweiten Lenker 52 ermöglicht trotz Spiel zwischen dem Rollenlaufwerk 100 und dem Profilrahmen 10 einen perfekt geführten Bewegungsablauf. Das Spiel des Rollenlaufwerks 100, bzw. der Rollen in dem Profilrahmen 10 bzw. Klappern und unerwünschte Schwingungen, werden unterbunden. Durch den ersten Lenker 51 und den zweiten Lenker 52 in Kombination mit der axialen Führung 40 wird eine definierte Führungsbahn des Rollrahmens 20 gegenüber dem Profilrahmen 10 abgefahren. Die Führungsbahn welche der Profilrahmen 10 gegenüber dem Rollrahmen 20 abfährt wird durch den Radius r der Lenker 51 und 52 definiert.
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2 zeigt ein separates Horizontalschwingsystem, welches im Wesentlichen identisch mit dem Horizontalfedersystem der 1 ist. Der Unterschied besteht darin, dass die starren Hebel 53.1 und 53.2 durch Biegefedern 54.1 und 54.2 ersetzt wurden. Die Lager 80.1 bis 80.4 können starre Lager, sowie Gelenke sein. Falls die Lager 80.1 bis 80.4 Gelenke sind, so wird zwischen den Lagern 80.2 und 80.4 ein Lagerelement 82 eingefügt. Das Lagerelement 82 verhindert die Rotation der Lager 80.2 und 80.4. Dadurch das zwischen den Lagern 80.1 und 80.2 sowie zwischen den Lagern 80.3 und 80.4 die Biegefedern 54.1 und 54.2 eingesetzt wurden konnten die Federn, welche in 1 an den Achsen 13 und 14 angriffen entfernt, bzw. eingespart werden. Die Federung wird nun von den Biegefedern 54.1 und 54.2 beim Verfahren des Rollrahmens 20 gegenüber dem Profilrahmen 10 übernommen. Dadurch dass sich die Biegefedern 54.1 und 54.2 in ihrer Länge nicht verändern lassen, fährt der Profilrahmen 10 gegenüber dem Rollrahmen 20 in einer geordneten reproduzierbaren Bahnengeometrie. Das Spiel, welches in 1 noch durch die Gelenke verursacht werden könnte, wird in 2 gänzlich eliminiert.
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In 3 wird ein integriertes Horizontalschwingsystem gezeigt, wobei die Achse 13 sowie die Achse 14 ein Rollensystem 100 aufweisen, welches im U-profilierten Profilrahmen 10 verfährt. Die Achsen 13 und 14 des Rollenlaufwerks 100 übernehmen hier lineare Führungsaufgaben des vertikalen Schwingsystems 110 als auch lineare Führungsaufgaben des horizontalen Schwingsystems. Das Vertikalschwingsystem 110 (umfassend ein Scherengestell) weist einen Innenhebel 111 und einen Außenhebel 112 auf. Das Prinzip des horizontalen Schwingsystems der 3 ist jedoch ansonsten identisch mit dem System aus der 2. Es ist hier zusehen, wie bei einem integrierten Horizontalschwingsystem die Drehbewegung des Innenhebels und des Außenhebels (eines vertikalen Scherenschwingsystems 110) mittels des Lagerelementes 82 von der Horizontalschwingbewegung abgekoppelt wird.
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4 zeigt ein separates Horizontalfedersystem, Das Federsystem ist am Rollrahmen mit den Lagern 80.1 und 80.2 befestigt. Die Lenker 51 und 52 sind in dieser Darstellung als einteiliges Drahtbiege-Konstruktionsteil 55 aus einem Federstahldraht ausgeführt bzw. gefertigt. Der Federdrahtbügel wird in den Lagern 80.1 und 80.2 gehalten. Vom ersten Lager 80.1 bildet sich ein erster Lenker bis zu dem „fliegend” gelagerten Zwischenelement 71 aus. Vom zweiten Lager 80.2 bildet sich ein zweiter Lenker bis zu dem „fliegend” gelagerten Zwischenelement 71 aus. Das Drahtbiege-Konstruktionsteil 55 verlässt das Zwischenelement in Richtung Rollrahmen 20 und ist mit dem Rollrahmen 20 Über ein Verbindungselement 72 fest mit dem Rollrahmen 20 verbunden. Das fliegend gelagerte Zwischenelement 72 sorgt durch unterschiedliche Einspannlängen dafür, dass in der Wirkung vier identische Hebel- bzw. Federlängen mit identischem C-Wert entstehen. Wird diese Anordnung nun kraftbeaufschlagt, durchfährt jeder Hebel bei identischer Kraftdurchleitung den exakt gleichen Weg und kompensiert damit alle bogen- oder kreisbogenförmigen Abweichungen, welche durch die einseitige Lenkeranordnung aus 1–3. bekannt ist. Die bogenförmige Bahn der einzelnen Lenker 51 und 52 wird durch die identische aber entgegengesetzt wirkende Lenkerpaaranordnung 56 in ihrer Wirkung komplett aufgehoben und es entsteht eine absolut gerade lineare Bewegung in axialer Richtung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Profilrahmen
- 11
- Erste längliche Profilrahmenseite
- 12
- Zweite längliche Profilrahmenseite
- 13
- Erst Achse
- 14
- Zweite Achse
- 20
- Rollrahmen
- 21
- Erste längliche Rollrahmenseite
- 22
- Zweite längliche Rollrahmenseite
- 30
- Führungssystem
- 31
- Horizontalschwingungssystem
- 32
- Fahrersitz
- 40
- translatorische Führung
- 51
- Erster Lenker
- 52
- Zweiter Lenker
- 53
- Starrer Hebel
- 54
- Biegefeder
- 55
- Drahtbiege-Konstruktionsteil
- 60
- Feder-Dämpfer-Einheit
- 70
- Blockierelement
- 71
- Zwischenelement
- 72
- Verbindungselement
- 80
- Lager
- 81
- Gelenk
- 82
- Lagerelement
- 90
- Steg
- 91
- Zapfen
- 100
- Rollenlaufwerk
- 110
- Vertikales Scherenschwingsystem
- 111
- Innenhebel
- 112
- Außenhebel
