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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugsitzvorrichtung für ein Fahrzeug, welche einen Fahrzeugsitz, der mindestens ein Sitzelement zur Aufnahme mindestens eines Fahrers oder Passagiers des Fahrzeugs aufweist, und mindestens eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung des Fahrzeugsitzes an einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs umfasst, wobei mindestens eine Befestigungsvorrichtung mindestens eine Federvorrichtung zur federnden Befestigung des Fahrzeugsitzes an dem Fahrzeugboden und/oder mindestens eine Dämpfungsvorrichtung zur Dämpfung einer Relativbewegung des Fahrzeugsitzes relativ zu dem Fahrzeugboden in einem Benutzungszustand der Fahrzeugsitzvorrichtung umfasst.
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Derartige gefederte und/oder gedämpfte Fahrzeugsitzvorrichtungen finden insbesondere in Lastkraftwagen, Traktoren und anderen bodengebundenen Fahrzeugen Anwendung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugsitzvorrichtung bereitzustellen, mittels welcher vorhandene Energien effizient genutzt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Befestigungsvorrichtung mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung umfasst, mittels welcher Bewegungsenergie, welche im Benutzungszustand der Fahrzeugsitzvorrichtung aus einer Relativbewegung des Fahrzeugsitzes relativ zu dem Fahrzeugboden des Fahrzeugs resultiert, in elektrische Energie wandelbar ist.
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Dadurch, dass erfindungsgemäß mindestens eine Befestigungsvorrichtung mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung umfasst, kann die im Benutzungszustand der Fahrzeugsitzvorrichtung beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten vorhandene Relativbewegungsenergie des Fahrzeugsitzes relativ zu dem Fahrzeugboden des Fahrzeugs genutzt, insbesondere in elektrische Energie gewandelt, werden. Die hierdurch gewonnene elektrische Energie kann Verbrauchern von elektrischer Energie zur Verfügung gestellt werden.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung mindestens eine, beispielsweise hydraulisch angetriebene, Mikroturbine zur Wandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie umfasst.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung mindestens einen, beispielsweise mechanisch angetriebenen, insbesondere elektrodynamischen, Generator zur Wandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie umfasst.
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Vorteilhaft kann es ferner sein, wenn mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung mindestens ein piezoelektrisches Element zur Wandlung von Bewegungsenergie in elektrische Energie umfasst.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens eine Dämpfungsvorrichtung mindestens einer Befestigungsvorrichtung durch mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung gebildet ist. Auf diese Weise kann die Energieumwandlung zur Dämpfung des Fahrzeugsitzes beitragen oder die Dämpfungsfunktion vollständig übernehmen.
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Günstig kann es sein, wenn mindestens eine Federvorrichtung mindestens einer Befestigungsvorrichtung durch mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung gebildet ist. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Integration einer Energiewandlungsvorrichtung in mindestens eine Befestigungsvorrichtung möglich.
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Grundsätzlich können eine Federcharakteristik und/oder eine Dämpfercharakteristik mindestens einer Befestigungsvorrichtung einmalig, beispielsweise bei der Montage des Fahrzeugs, eingestellt werden.
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Vorteilhaft kann es jedoch sein, wenn die Fahrzeugsitzvorrichtung mindestens eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher eine Federcharakteristik mindestens einer Befestigungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels mindestens einer Steuervorrichtung eine Federcharakteristik mindestens einer Energiewandlungsvorrichtung mindestens einer Befestigungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fahrzeugsitzvorrichtung mindestens eine Steuervorrichtung umfasst, mittels welcher eine Dämpfercharakteristik mindestens einer Befestigungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels mindestens einer Steuervorrichtung eine Dämpfercharakteristik mindestens einer Energiewandlungsvorrichtung mindestens einer Befestigungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
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Vorzugsweise ist mindestens eine Federkraft und/oder mindestens eine Federvorspannung und/oder eine Dämpfkraft, insbesondere variabel, einstellbar. Auf diese Weise kann die Fahrzeugsitzvorrichtung gezielt an Komfortwünsche eines Fahrers oder Passagiers des Fahrzeugs angepasst werden. Insbesondere kann hierdurch gesteuert und/oder geregelt werden, ob eine minimale Beschleunigung des Fahrers oder Passagiers im Sinne eines möglichst großen Komforts gewährleitstet werden soll oder ob die zu wandelnde Energie maximiert werden soll. Grundsätzlich kann hierbei ein Kompromiss zwischen maximalem Komfort und maximal zu wandelnder Energie vorteilhaft sein.
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Die Fahrzeugsitzvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens zwei Befestigungsvorrichtungen, wobei mindestens eine Befestigungsvorrichtung mindestens eine Federvorrichtung und mindestens eine weitere Befestigungsvorrichtung mindestens eine Dämpfungsvorrichtung umfasst, so dass eine Federung des Fahrzeugsitzes und eine Dämpfung des Fahrzeugsitzes voneinander entkoppelt sind. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein, dass mindestens eine Befestigungsvorrichtung ausschließlich eine Federvorrichtung und mindestens eine weitere Befestigungsvorrichtung ausschließlich eine Dämpfungsvorrichtung umfasst.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugsitzvorrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in einem Fahrzeug.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die weitere Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug bereitzustellen, bei welchem die in einem Betrieb vorhandene Energie möglichst effizient genutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fahrzeug mindestens eine erfindungsgemäße Fahrzeugsitzvorrichtung umfasst.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Fahrzeugsitz mindestens einer Fahrzeugsitzvorrichtung mittels mindestens einer Befestigungsvorrichtung der Fahrzeugsitzvorrichtung an einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs federnd und/oder gedämpft bewegbar angeordnet ist.
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Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Wandeln von Bewegungsenergie bereitzustellen, mittels welchem die in einem Betrieb eines Fahrzeugs vorhandene Energie effizient genutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei dem Verfahren Bewegungsenergie, welche in einem Benutzungszustand des Fahrzeugs aus einer Relativbewegung eines Fahrzeugsitzes relativ zu einem Fahrzeugboden des Fahrzeugs resultiert, in elektrische Energie gewandelt wird. Dies erfolgt erfindungsgemäß mittels mindestens einer Energiewandlungsvorrichtung einer Befestigungsvorrichtung zur bewegbaren Befestigung des Fahrzeugsitzes an dem Fahrzeugboden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise die vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzvorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf.
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Ferner können die erfindungsgemäße Fahrzeugsitzvorrichtung, das erfindungsgemäße Fahrzeug und/oder das erfindungsgemäße Verfahren die nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen:
Die mittels der Energieumwandlungsvorrichtung generierte elektrische Energie wird vorzugsweise Verbrauchern elektrischer Energie im Fahrzeug zur Verfügung gestellt.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn eine Steuerung und/oder Regelung der Fahrzeugsitzvorrichtung, insbesondere mindestens einer Energiewandlungsvorrichtung, rein passiv erfolgt, das heißt, dass sowohl sämtliche Federvorrichtungen als auch sämtliche Dämpfungsvorrichtungen einmalig fest eingestellt und später nicht mehr verändert werden.
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Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Federkraft und/oder die Federvorspannung und/oder die Dämpfkraft mindestens einer Befestigungsvorrichtung variabel gesteuert und/oder geregelt werden.
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Vorzugsweise findet in Feder- und/oder Dämpfer-Elementen eine Umwandlung von kinetischer Energie in elektrische Energie statt. Dies kann einerseits mittels piezoelektrischer Wandler in Federn geschehen, in welchen ein entstehender Druck in elektrische Energie gewandelt wird.
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Ferner kann dies in einem Dämpfer, beispielsweise mittels Mikroturbinen, erfolgen, wobei hierzu beispielsweise ein Hydraulikfluid zum Antreiben der Mikroturbinen verwendet wird.
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Grundsätzlich richtet sich die Anzahl und die Anordnung der Feder-Dämpfer-Elemente nach der Art der Anwendung der Fahrzeugsitzvorrichtung.
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Die Federn und die Dämpfer können prinzipiell entkoppelt werden und sich in Anzahl und Anordnung unterscheiden.
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugsitzvorrichtung eignet sich zur Verwendung in sämtlichen Fahrzeugen, insbesondere in bodengebundenen Fahrzeugen, beispielsweise solchen bodengebundenen Fahrzeugen, welche im Fahrwerk keine Feder-Dämpfer-Elemente aufweisen und daher zur Gewährleistung eines Komforts eines Fahrers oder Passagiers gedämpfte und/oder gefederte Fahrzeugsitze aufweisen.
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Weitere Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Draufsicht auf eine Rückseite einer ersten Ausführungsform einer Fahrzeugsitzvorrichtung eines Fahrzeugs, bei welcher eine als Mikroturbine ausgebildete Energiewandlungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Fahrzeugsitzvorrichtung in einem ausgefederten Zustand vorliegt;
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2 eine schematische Seitenansicht der Fahrzeugsitzvorrichtung aus 1;
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3 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung der Fahrzeugsitzvorrichtung aus 1, wobei die Fahrzeugsitzvorrichtung in einem eingefederten Zustand vorliegt;
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4 eine der 1 entsprechende schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Fahrzeugsitzvorrichtung, bei welcher eine als Generator ausgebildete Energiewandlungsvorrichtung vorgesehen ist; und
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5 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung der Fahrzeugsitzvorrichtung aus 4;
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Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugzeichen versehen.
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Ein in den 1 bis 3 teilweise dargestelltes, als Ganzes mit 100 bezeichnetes Fahrzeug, welches beispielsweise als Traktor, Lastkraftwagen oder sonstiges bodengebundenes Fahrzeug ausgebildet ist, umfasst eine oder mehrere Fahrzeugsitzvorrichtungen 102, auf welchen sich ein Fahrer oder ein Passagier des Fahrzeugs 100 niederlassen kann.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform einer Fahrzeugsitzvorrichtung 102 umfasst die Fahrzeugsitzvorrichtung 102 einen Fahrzeugsitz 104, welcher ein im Wesentlichen quaderförmiges Sitzelement 106 und eine ebenfalls im Wesentlichen quaderförmige Rückenlehne 108 umfasst.
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Eine Oberseite 110 des Sitzelements 106 bildet eine Sitzfläche 112, auf welcher ein Fahrer oder ein Passagier des Fahrzeugs 100 sitzen kann.
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Der Fahrzeugsitz 104 ist bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 mit mehreren Befestigungsvorrichtungen 114 mit einem Fahrzeugboden 116 des Fahrzeugs 100 verbunden.
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Die Befestigungsvorrichtungen 114 sind hierzu an einer Oberseite 118 des Fahrzeugbodens 116 einerseits und an einer Unterseite 120 des Sitzelements 106 andererseits angeordnet.
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Die Befestigungsvorrichtungen 114 umfassen jeweils einen Zylinder 122 und einen verschieblich in dem Zylinder 122 angeordneten Kolben 124.
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Aufgrund der Ausgestaltung der Befestigungsvorrichtung 114 mittels Zylindern 122 und Kolben 124 ist der gesamte Fahrzeugsitz 104 bezüglich des Fahrzeugbodens 116 beweglich, insbesondere in seiner Höhe bezüglich des Fahrzeugbodens 116 variabel.
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Die Befestigungsvorrichtungen 114 umfassen Federvorrichtungen 126 und/oder Dämpfungsvorrichtungen 128, mittels welchen der Fahrzeugsitz 104 gefedert und/oder gedämpft bewegbar ist und somit ein erhöhter Komfort für den auf dem Fahrzeugsitz 104 sitzenden Fahrer oder Passagier ermöglicht wird.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 ist eine zentral angeordnete Befestigungsvorrichtung 114 mit einer Energiewandlungsvorrichtung 130 versehen.
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Mittels dieser Energiewandlungsvorrichtung 130 kann eine Relativbewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116, welche in einem Benutzungszustand des Fahrzeugs 100 beispielsweise aufgrund von Fahrbahnunebenheiten entstehen kann, zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden.
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Die Energiewandlungsvorrichtung 130 umfasst bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 eine Mikroturbine 132, durch welche ein Fluid, beispielsweise ein Hydrauliköl, geleitet werden kann, wobei durch die Durchleitung des Fluids durch die Mikroturbine 132 diese in Rotation versetzt wird und hierdurch Strom generiert werden kann.
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Das durch die Mikroturbine 132 fließende Fluid wird durch eine Bewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116 dadurch in Bewegung versetzt, dass der Zylinder 122 der die Energiewandlungsvorrichtung 130 aufweisenden Befestigungsvorrichtung 114 einen Innenraum 134 umfasst, welcher zumindest teilweise mit dem Fluid gefüllt ist und welcher mittels einer Fluidleitung 136, die beispielsweise eine Hydraulikleitung 138 ist, mit der Mikroturbine 132 in Fluidverbindung steht.
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Bei der in 1 dargestellten ausgefederten Stellung der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 ist das Fluid im Wesentlichen im Innenraum 134 des Zylinders 122 angeordnet.
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Bei der in 3 dargestellten eingefederten Stellung der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 ist das Fluid mittels des Kolbens 124 aus dem Zylinder 122 der Befestigungsvorrichtung 114 herausgedrückt worden und über die Fluidleitung 136 der Mikroturbine 132 zugeführt worden.
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Aus einem Vergleich der 1 und 3 ist ersichtlich, dass bei einer regelmäßigen Auf- und Abbewegung des Fahrzeugsitzes 104 das Fluid abwechselnd von dem Innenraum 134 zu der Mikroturbine 132 und zurück bewegt wird. Diese Bewegung kann zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet werden.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 ist ferner eine Steuervorrichtung 142 vorgesehen, welche mittels einer Signalleitung 144 mit der Energiewandlungsvorrichtung 130 verbunden ist.
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Mittels der Steuervorrichtung 142 kann die Energiewandlungsvorrichtung 130 beeinflusst werden.
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Beispielsweise kann durch eine Regelung und/oder Steuerung einer Stromabnahme an der Mikroturbine 132 auf eine aus der Energiewandlungsvorrichtung 130 resultierende Federkraft und/oder Federvorspannung und/oder Dämpfkraft eingewirkt werden.
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Die vorstehend beschriebene Fahrzeugsitzvorrichtung 102 funktioniert in dem Fahrzeug 100 wie folgt:
Wenn sich das Fahrzeug 100 im normalen Fahrbetrieb über eine unebene Fahrbahn bewegt, wird der Fahrzeugboden 116 des Fahrzeugs 100 in vertikaler Richtung beschleunigt. Aufgrund der Trägheit des Fahrzeugsitzes 104 wird hierdurch eine Relativbewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116 erzeugt.
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Die Befestigungsvorrichtungen 114, insbesondere die Federvorrichtungen 126 und die Dämpfungsvorrichtungen 128, dienen der Abbremsung dieser Relativbewegung, um einen hohen Komfort für einen auf dem Fahrzeugsitz 104 sitzenden Fahrer oder Passagier zu ermöglichen.
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Mittels einer Energiewandlungsvorrichtung 130 kann die Relativbewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116 zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden.
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Hierzu wird ein Fluid, beispielsweise Hydrauliköl, abwechselnd von einem Innenraum 134 eines Zylinders 122 einer Befestigungsvorrichtung 114 zu einer Mikroturbine 132 und zurück von der Mikroturbine 132 in den Innenraum 134 des Zylinders 122 gepumpt. Dieses Pumpen erfolgt aufgrund einer Bewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116 und somit aufgrund einer Bewegung des Kolbens 124 der Befestigungsvorrichtung 114 relativ zu dem Zylinder 122 derselben Befestigungsvorrichtung 114.
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Mittels der Steuervorrichtung 142 kann insbesondere auf eine Leistungsabnahme an der Mikroturbine 132 und somit auf eine Federkraft und/oder Federvorspannung und/oder Dämpfkraft der mit der Energiewandlungsvorrichtung 130 versehenen Befestigungsvorrichtung 114 eingewirkt werden.
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Eine in den 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsform einer Fahrzeugsitzvorrichtung 102 unterscheidet sich von der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform im Wesentlichen dadurch, dass anstelle einer Energiewandlungsvorrichtung 130, welche eine Mikroturbine 132 umfasst, eine Energiewandlungsvorrichtung 130 vorgesehen ist, welche mit einem Generator 146, insbesondere einem elektrodynamischen Generator 146, versehen ist.
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Mittels des Generators 146 kann eine mechanische Bewegungsenergie des Kolbens 124 der mit der Energiewandlungsvorrichtung 130 versehenen Befestigungsvorrichtung 114 direkt in elektrische Energie umgewandelt werden.
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Hierzu steht der Generator 146 beispielsweise mittels Zahnrädern 148 in direktem mechanischem Kontakt mit dem Kolben 124.
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Durch eine Drehung des Zahnrades 148 aufgrund einer Bewegung des Kolbens 124 relativ zu dem Zylinder 122 kann der Generator 146 angetrieben werden und somit Strom erzeugen.
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Im Übrigen stimmt die in den 4 und 5 dargestellte zweite Ausführungsform der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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Dadurch, dass bei sämtlichen dargestellten Ausführungsform von Fahrzeugsitzvorrichtungen 102 jeweils mindestens eine Befestigungsvorrichtung 114 mindestens eine Energiewandlungsvorrichtung 130 umfasst, mittels welcher Bewegungsenergie, welche im Benutzungszustand der Fahrzeugsitzvorrichtung 102 aus einer Relativbewegung des Fahrzeugsitzes 104 relativ zu dem Fahrzeugboden 116 des Fahrzeugs 100 resultiert, in elektrische Energie wandelbar ist, kann die beim Betrieb des Fahrzeugs 100 vorhandene Energie besonders effizient genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- Fahrzeugsitzvorrichtung
- 104
- Fahrzeugsitz
- 106
- Sitzelement
- 108
- Rückenlehne
- 110
- Oberseite
- 112
- Sitzfläche
- 114
- Befestigungsvorrichtung
- 116
- Fahrzeugboden
- 118
- Oberseite
- 120
- Unterseite
- 122
- Zylinder
- 124
- Kolben
- 126
- Federvorrichtung
- 128
- Dämpfungsvorrichtung
- 130
- Energiewandlungsvorrichtung
- 132
- Mikroturbine
- 134
- Innenraum
- 136
- Fluidleitung
- 138
- Hydraulikleitung
- 142
- Steuervorrichtung
- 144
- Signalleitung
- 146
- Generator
- 148
- Zahnrad
