DE102011053647A1 - Fahrzeugsitz, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Federn eines Fahrzeugsitzes - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz (10) mit einer Sitzfläche (12), mit einer Rückenlehne (13) und mit einer Federungsvorrichtung (14) umfassend zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil (15), ein karosserieseitiges Unterteil (16), ein Scherengestell sowie Federungseinrichtungen und/oder Dämpfungseinrichtungen, wobei zumindest das Scherengestell zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil (15) und dem karosserieseitigen Unterteil (16) angeordnet ist, wobei der Fahrzeugsitz eine mittels einer Vertikalauslenkung (5) der Federungsvorrichtung (14) betätigbare Kippeinrichtung (20) zum Kippen des sitzflächenseitigen Oberteils (15) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (16) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einer Sitzfläche, mit einer Rückenlehne und mit einer Federungsvorrichtung umfassend zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil, ein karosserieseitiges Unterteil, ein Scherengestell sowie Federungseinrichtungen und/oder Dämpfungseinrichtungen, wobei zumindest das Scherengestell zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet ist.
- Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, ein Nutzfahrzeug oder ein Landwirtschaftsfahrzeug mit einem Fahrzeugsitz.
- Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Federn eines Fahrzeugsitzes, bei welchem eine Federungsvorrichtung ein sitzflächenseitiges Oberteil der Federungsvorrichtung gegenüber einem karosserieseitigen Unterteil der Federungsvorrichtung federt.
- Gattungsgemäße Fahrzeugsitze sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und in der Regel bieten deren Federungsvorrichtungen einen sehr guten Federungskomfort gegenüber von außen auf ein Fahrzeug einwirkende Horizontalanregungen und insbesondere Vertikalanregungen oder dergleichen. Oftmals können jedoch entsprechende Anregungen an Vorder- bzw. Hinterrädern des Fahrzeuges Bewegungen in der Sitzflächengegend ausüben, welche sich nicht alleine oder zumindest nur unzureichend mittels einer orthogonalen Federung isolieren lassen, welche auf rein vertikal und horizontal arbeitenden Federeinrichtungen beruhen. Hierbei spielen Anregungen an den Vorderrädern, welche überwiegend von einer entsprechenden Längshorizontalfederungseinrichtung der Federungsvorrichtung aufgenommen werden können, eine weniger bedeutende Rolle als Anregungen, welche ausgehend von Hinterrädern in eine Karosserie des Fahrzeuges eingeleitet werden. Von den Hinterrädern ausgehende Anregungen werden jedoch nur zum Teil von der Längshorizontalfederungseinrichtung aufgenommen und belasten somit auch eine Vertikalfederungseinrichtung der Federungsvorrichtung. Oftmals ergibt sich speziell bei einer größeren Hinterradanregung die Problematik, dass ein erforderlicher Längshorizontalfederweg von der Längshorizontalfederungseinrichtung in einem nicht ausreichenden Maß zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere bei einer auf das Fahrzeug zusätzlich einwirkenden Horizontallängsanregung ist ein vorhandener Längshorizontalfederweg vorzeitig erschöpft, sodass die Längshorizontalfederungseinrichtung an ihre Begrenzung anschlägt und dadurch der Sitzkomfort empfindlich beeinträchtigt wird. Eine auf das Fahrzeug derartig zusätzlich einwirkende Horizontallängsanregung kann beispielsweise durch Stöße von Anbaugeräten oder Anhängern initiiert werden. Darüber hinaus erzeugt speziell eine Hinterradvertikalanregung zusätzlich einen Drehimpuls auf den Fahrzeugsitz, da dieser oftmals sehr hoch und meist nicht senkrecht über dieser Vertikalanregung platziert ist.
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung gattungsgemäße Fahrzeugsitze weiterzuentwickeln, sodass insbesondere die vorstehend beschriebenen Nachteile beseitigt werden können.
- Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Fahrzeugsitz mit einer Sitzfläche, mit einer Rückenlehne und mit einer Federungsvorrichtung umfassend zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil, ein karosserieseitiges Unterteil, ein Scherengestell sowie Federungseinrichtungen und/oder Dämpfungseinrichtungen gelöst, wobei zumindest das Scherengestell zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet ist, und der Fahrzeugsitz erfindungsgemäß eine mittels einer Vertikalauslenkung der Federungsvorrichtung betätigbare Kippeinrichtung zum Kippen des sitzflächenseitigen Oberteils relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil aufweist.
- Vorteilhafter Weise gelingt es mittels einer derartigen Kippeinrichtung einen Längshorizontalfederungsweg kumulativ zu einer bereits an dem Fahrzeugsitz vorhandenen Längshorizontalfederungseinrichtung oder alternativ anstatt einer an dem Fahrzeugsitz vorhandenen Längshorizontalfederungseinrichtung konstruktiv außerordentlich einfach bereitzustellen.
- Somit kann bei Vorhandensein einer Längshorizontalfederungseinrichtung ein zusätzlicher Längshorizontalfederweg bereitgestellt werden. Oder es kann alternativ die Kippeinrichtung auch anstelle einer klassischen translatorisch arbeitenden Längshorizontalfederungseinrichtung vorgesehen werden, sodass die Federungsvorrichtung des Fahrzeugsitzes daneben nur noch eine Vertikalfederungseinrichtung aufweisen muss, wodurch der Aufbau der Federungsvorrichtung nicht unerheblich vereinfacht werden kann.
- Bei dem vorliegenden Fahrzeugsitz handelt es sich vorzugsweise um einen Fahrersitz eines überwiegend landwirtschaftlich genutzten Nutzfahrzeugs, der insofern hohen Belastungen ausgesetzt ist, welche auf äußere Einflüsse, wie extreme Fahrbahnunebenheiten im schwierigen Gelände, beruhen.
- Insofern wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Kraftfahrzeug, einem Nutzfahrzeug oder einem Landwirtschaftsfahrzeug mit einem Fahrzeugsitz, welcher zumindest eines der hier beschriebenen Merkmale aufweist. Insbesondere die Fahrsicherheit an einem derartigen Fahrzeug kann vorliegend wesentlich erhöht werden, da der Fahrer komfortabler und betriebssicherer sitzt und sich dabei wesentlich besser auf Fahrsituationen konzentrieren kann.
- Der Begriff „Kippeinrichtung” beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche Einrichtungen, die eine geeignete Mechanik aufweisen, um speziell das sitzflächenseitige Oberteil gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil rotatorisch verlagern zu können.
- Demzufolge sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante auch vor, dass das sitzflächenseitige Oberteil einen außerhalb der Federungsvorrichtung angeordneten Drehpunkt aufweist, um welchen das sitzflächenseitige Oberteil bei der Vertikalauslenkung der Federungsvorrichtung rotierbar angeordnet ist.
- Hierbei liegt der Drehpunkt vorteilhafter Weise auf oder im Bereich einer geometrischen Verbindungslinie zwischen zwei Untergrundaufstandsbereichen zweier Vorderräder eines den erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz umfassenden Fahrzeuges, sodass eine Rotation des sitzflächenseitigen Oberteils im Wesentlichen um die Aufstandsflächen der Vorderräder hierum erfolgen kann.
- Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das sitzflächenseitige Oberteil gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil mittels der Federungsvorrichtung in verschiedenen Winkeln anstellbar gelagert ist.
- Dies bedingt, dass das sitzflächenseitige Oberteil schwenkbar relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil gelagert angeordnet ist.
- Die Aufgabe der Erfindung wird darüber hinaus von einem Verfahren zum Federn eines Fahrzeugsitzes gelöst, bei welchem eine Federungsvorrichtung ein sitzflächenseitiges Oberteil der Federungsvorrichtung gegenüber einem karosserieseitigen Unterteil der Federungsvorrichtung federt und bei welchem das sitzflächenseitige Oberteil gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil winkelig ausgelenkt wird, wenn die Federungsvorrichtung vertikal auslenkt.
- Durch diese Rotation des sitzflächenseitigen Oberteils der Federungsvorrichtung in Bezug auf das karosserieseitige Unterteil der Federungsvorrichtung kann konstruktiv vorteilhaft ein alternativer oder kumulativer Längshorizontalfederweg bereitgestellt werden.
- Somit zeichnet sich die Federungsvorrichtung erfindungsgemäß durch einen entsprechenden rotativen Anteil aus. Daher ist eine weitere Ausführungsvariante außergewöhnlich vorteilhaft ausgestattet, wenn die Federungsvorrichtung wenigstens eine Vertikalfederungseinrichtung und eine Rotationsfederungseinrichtung umfasst, welche in Abhängigkeit der Vertikalfederungseinrichtung betätigbar angeordnet ist.
- Vorteilhaft ist auch eine Federungsvorrichtung zum Bereitstellen eines Längshorizontalfederwegs, welche von einer translatorisch arbeitenden Längshorizontalfederungseinrichtung verschieden ist, da hierdurch alternative Federungsvorrichtungskonstruktionen ermöglicht werden.
- Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante sieht eine Rotationsfederungseinrichtung zum Erzeugen eines Längshorizontalversatzes insbesondere hinsichtlich des sitzflächenseitigen Oberteil gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil vor, welcher proportional zu einem Vertikalfederweg ist. Hierdurch kann auf sehr engem Bauraum eine mechanisch sehr effektiv arbeitende Federungsvorrichtung gebaut werden.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rotationsfederungseinrichtung insbesondere das sitzflächenseitige Oberteil mit einem Längshorizontalversatz bewegt, welcher sich proportional zu einem Vertikalfederweg der Rotationsfederungseinrichtung verhält.
- Eine außerordentlich vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass das sitzflächenseitige Oberteil im Verlauf von seiner Vorderseite hin zu seiner Hinterseite gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil unterschiedliche Federwege aufweist. Durch diese unterschiedlichen Federwege ist es konstruktiv besonders einfach möglich, das sitzflächenseitige Oberteil in gewünschter Weise relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil winkelig anstellen zu können.
- Es versteht sich, dass die Kippeinrichtung und insbesondere auch die Federungsvorrichtung zur Realisierung einer derartigen Kippeinrichtung mit Hilfe unterschiedlicher Konstruktionen realisierbar sind.
- Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es insofern vorteilhaft, wenn die Federungsvorrichtung eine asymmetrische Schwingeinrichtung umfasst. Mittels der asymmetrischen Schwingeinrichtung kann die vorliegende Kippeinrichtung effektiv und kostengünstig realisiert werden.
- Es versteht sich, dass eine geeignete Schwingeinrichtung durch vielseitige Mechaniken in die Praxis umgesetzt werden kann.
- Die Kippeinrichtung bzw. die Rotationsfederungseinrichtung wie auch insbesondere die Schwingeinrichtung im Sinne der Erfindung können baulich besonders einfach formuliert werden, wenn die Federungsvorrichtung ein Hebelwerk mit wenigstens einer ersten Hebeleinrichtung und einer zweiten Hebeleinrichtung umfasst, bei welchem die beiden Hebeleinrichtungen unterschiedlich lang sind.
- Vorzugsweise weist die erste Hebeleinrichtung eine Länge von 270 mm und die zweite Hebeleinrichtung eine Länge von 285 mm auf. Ein derartiges Hebellängenverhältnis zwischen erster Hebeleinrichtung und zweiter Hebeleinrichtung garantiert eine besonders gute Sitzflächenführung, wie dies speziell hinsichtlich der Ausführungsform der
9 und10 beschrieben ist. - Im einfachsten Fall kommt eine solche Hebeleinrichtung jeweils mit einem Hebelarmelement aus. Um entsprechende Kinematiken vorteilhafter ausgestalten zu können, ist es jedoch außerordentlich gut, wenn wenigstens eine der Hebeleinrichtungen mehr als ein Hebelarmelement umfasst.
- Das Hebelarmelement kann beispielsweise in Gestalt einer Hebelstange oder einem Hebelrohr bereitgestellt werden. Vorteilhaft sind insbesondere profilierte Querschnitte, da mit ihnen meistens günstigere Festigkeiten bei guten Gewichtswerten erzielt werden können.
- Das Hebelwerk mit unterschiedlich langen Hebelarmelementen kann vorteilhaft analog einem Vier- oder Mehrgelenkscharnier ausgebildet sein, wodurch baulich einfach eine Parallelführung insbesondere hinsichtlich des sitzflächenseitigen Oberteils und des karosserieseitigen Unterteils vermieden werden kann.
- Um insbesondere starke Anregungen zumindest etwas gedämpfter in die Federungsvorrichtung einleiten zu können, ist es sehr günstig, wenn im Bereich des karosserieseitigen Unterteils eine Elastomerlagereinrichtung vorgesehen ist. Idealerweise ist wenigstens eines der Drehgelenke als Elastomerlagereinrichtungen ausgestaltet. Bevorzugt ist ein vorderes oberes Lager der Vertikalfederungseinrichtung als Elastomerlagereinrichtung ausgelegt. Vorteilhafter Weise kann kumulativ ein hinteres oberes Lager der Vertikalfederungseinrichtung als vertikales Drehlager ausgebildet sein.
- Insbesondere mittels der letztgenannten Maßnahmen kann einerseits ein Nicken einer Fahrzeugkabine isoliert werden. Darüber hinaus kann ein Schlagen der Rückenlehne reduziert werden.
- Wird zudem beispielsweise eine Luftfeder zwischen der zweiten bzw. hinteren Hebeleinrichtung und der Fahrzeugkarosserie angebracht, liegt ein besonders gut vertikalgefederter Fahrzeugsitz vor.
- Insofern ist es vorteilhaft, wenn die Federungsvorrichtung eine zusätzliche Längshorizontalfederungseinrichtung und/oder eine Querhorizontalfederungseinrichtung aufweist. Hierdurch kann der Komfort weiter erhöht werden.
- Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand anliegender Zeichnung und nachfolgender Beschreibung erläutert, in welchen beispielhaft ein mit einer mittels einer Vertikalauslenkung einer Federungsvorrichtung betätigbare Kippeinrichtung ausgerüsteter Fahrzeugsitz und dessen erfindungsgemäße Funktionsweise dargestellt und beschrieben sind. Komponenten, welche in den einzelnen Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Komponenten der Übersichtlichkeit halber nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 schematisch eine Seitenansicht eines Nutzfahrzeugs mit einem Fahrzeugsitz, welcher eine mittels einer Vertikalauslenkung einer Federungsvorrichtung betätigbare Kippeinrichtung zum Kippen eines sitzflächenseitigen Oberteils relativ zu einem karosserieseitigen Unterteil aufweist; -
2 schematisch eine Ansicht des Fahrzeugsitzes aus der1 mit angegebenen absoluten Federwegen; -
3 schematisch eine weitere Ansicht des Fahrzeugsitzes aus den1 und2 mit resultierenden Höhen- und Längsversätzen von einer eingefederten Stellung zu einer ausgefederten Stellung; -
4 schematisch eine Ansicht einer Darstellung von Winkelbereichen hinsichtlich einer Auslegung einer hinteren Hebeleinrichtung; -
5 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines ersten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den1 bis4 ; -
6 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines zweiten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den1 bis5 ; -
7 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines dritten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den1 bis6 ; -
8 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines vierten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den1 bis7 ; -
9 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines optimalen Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den1 bis8 ; und -
10 schematisch eine Ansicht des Fahrzeugsitzes aus den1 bis9 in einer maximal ausgelenkten Federungsposition. - Bei dem in der
1 gezeigten Nutzfahrzeug1 handelt es sich um einen Traktor2 zum Einsatz insbesondere in landwirtschaftlichen Betrieben. Es versteht sich, dass der Traktor2 oftmals in schwerem Gelände mit unwegsamen Untergrund3 in Fahrtrichtung4 bewegt wird und hierbei extremen Auslenkungen ausgesetzt ist, von welchen der Übersichtlichkeit halber in diesem Ausführungsbeispiel speziell nur eine Vertikalauslenkung5 an den Hinterrädern6 , von welchen nur das linke Hinterrad7 gezeigt ist, schematisch eingezeichnet ist. In der Fahrzeugkabine8 des Traktors2 ist ein Fahrzeugsitz10 verbaut, welcher in der Darstellung gemäß der1 in einer oberen Position10A und in einer unteren Position10B ausgelenkt dargestellt ist. Die obere Position10A kennzeichnet hierbei eine maximal ausgefederte Höchststellung des Fahrzeugsitzes10 . Die untere Position10B kennzeichnet hingegen eine maximal eingefederte Niedrigstellung des Fahrzeugsitzes10 . Der Fahrzeugsitz10 weist unter anderem eine Sitzfläche12 , eine Rückenlehne13 und eine Federungsvorrichtung14 auf. Insbesondere die Federungsvorrichtung14 ist hinsichtlich der5 bis10 in alternativen Ausführungsformen gezeigt. - Die Federungsvorrichtung
14 , siehe insbesondere auch10 , umfasst hierbei zumindest ein sitzflächenseitig angeordnetes Oberteil15 , ein karosserieseitig angeordnetes Unterteil16 und ein hier nicht dargestelltes Scherengestell sowie nicht dargestellte Federungseinrichtungen und Dämpfungseinrichtungen, welche der Übersichtlichkeit halber ebenfalls nicht explizit gezeigt sind. Die Federungseinrichtungen umfassen sowohl eine translatorisch arbeitende Längshorizontalfederungseinrichtung als auch eine translatorisch arbeitende Querhorizontalfederungseinrichtung und eine ebenfalls translatorisch arbeitende Vertikalfederungseinrichtung. Die Dämpfungseinrichtungen umfassen hierbei entsprechende Horizontal- und Vertikaldämpfungseinrichtungen. Neben dem Scherengestell sind auch die Federungs- und Dämpfungseinrichtungen im Wesentlichen zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil15 und dem karosserieseitigen Unterteil16 angeordnet. Das sitzflächenseitige Oberteil15 der Federungsvorrichtung14 ist hierbei an einem Sitzteil17 des Fahrzeugsitzes10 zugeordnet, während sich das karosserieseitige Unterteil16 an einem Karosserieteil18 , wie etwa einer Konsole19 , des Traktors2 angeordnet befindet. - Vorteilhafter Weise umfasst die Federungsvorrichtung
14 noch eine Kippeinrichtung20 zum Kippen des sitzflächenseitigen Oberteils15 relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil16 um einen Drehpunkt21 , der in einem Bereich22 der Aufstandsfläche23 , genauer gesagt in einem Bereich einer geometrischen Verbindungslinie (hier nicht explizit beziffert), zwischen Vorderrädern24 und dem Untergrund3 platziert ist. - Die Federungsvorrichtung
14 weist zur Realisierung der Kippeinrichtung20 eine asymmetrische Schwingeinrichtung25 auf, die ein Hebelwerk26 mit einer ersten kürzeren Hebeleinrichtung27 und einer zweiten längeren Hebeleinrichtung28 umfasst. - Im einfachsten Fall kann die erste kürzere Hebeleinrichtung
27 aus einer einzelnen Hebelstange29 bestehen, welche in einem unteren Drehgelenk30 an dem Karosserieteil18 und in einem oberen Drehgelenk31 an dem Sitzteil17 drehbeweglich gelagert ist. Ebenso kann die zweite längere Hebeleinrichtung28 aus einer einzelnen weiteren Hebelstange32 bestehen, welche in einem weiteren unteren Drehgelenk33 an dem Karosserieteil18 und in einem weiteren oberen Drehgelenk34 an dem Sitzteil17 drehbeweglich gelagert ist. - Idealerweise ist in der Federungsvorrichtung
14 zusätzlich das obere Drehgelenk31 höher angeordnet als das weitere obere Drehgelenk34 , wodurch ein Keil35 bildender Schrägversatz der Lagerstellen (hier nicht explizit beziffert) hinsichtlich der beiden oberen Drehgelenke31 und34 . Hierbei sind entsprechende Drehpunkte (hier nicht explizit beziffert) mittels der oberen Drehgelenke31 und34 in die Gegend einer Befestigungsfläche des Fahrzeugsitzes10 transformiert. - Hinsichtlich des vorliegenden ersten Ausführungsbeispiels
36 gemäß der1 bis4 wird davon ausgegangen, dass die Federungsvorrichtung14 einen Vertikalfederweg40 von 180 mm aufweist und die Sitzfläche12 in einer Höhe41 mit h = 1800 mm über dem Untergrund3 in eingefedertem Zustand angeordnet ist. Die Anregung der Vertikalauslenkung5 an den Hinterrädern6 verläuft auf einer Kreisbahn42 um die Vorderräder24 herum. Bei der angenommenen Höhe41 und einem Radius mit rv = 3,05 m, welcher dem Radstand des Traktors2 entspricht, beträgt die Winkelstellung α = 36,17° mit h = r·sinα, wobei der Fahrzeugsitz10 hierbei gemäß der Position10B eingefedert ist. In der ausgefederten Stellung, welche der oberen Position10A entspricht, beträgt die Gesamthöhe (hier nicht explizit beziffert) h' = 1800 mm + 18 mm = 1980 mm, woraus sich eine neue Winkelstellung α' = 40,48° mit h' = r·sinα' ergibt. Insofern wird über dem gesamten Vertikalfederweg40 synchron eine Rotation45 von ca. 4,5° (gerundet) ausgeübt. - Wie sehr gut aus der Darstellung gemäß der
2 ersichtlich ist, ergibt sich mit dieser Rotation45 an einem vorderen Kreisbogen46 bezüglich des oberen Drehgelenks31 ein durchlaufender vorderer Federweg47A mit bv = 239 mm mit π·α·r/180° = π·4,5°·3,05/180° in einem vorderen Sitzflächenbereich12A der Sitzfläche12 . Entsprechend ergibt sich an einem hinteren Kreisbogen48 mit einem Radius rh = 3,4 m bezüglich des weiteren oberen Drehgelenks34 ein durchlaufender hinterer Federweg47 mit bh = 267 mm mit π·α·r/180° = π·4,5°·3,4/180° in einem hinteren Sitzflächenbereich12B der Sitzfläche12 . Hinsichtlich eines mittleren Sitzflächenbereichs12C der Sitzfläche12 ergibt sich an einem dazwischenliegenden Kreisbogen (hier nicht explizit beziffert) ein durchlaufender mittlerer Federweg47C mit bm = 255 mm mit π·α·r/180° = π·4,5°·3,25/180°. - Allein mittels der derart arbeitenden Kippvorrichtung
20 kann vorteilhafter Weise insgesamt ein Längshorizontalfederweg50 erzielt werden, ohne dass hierbei eine translatorisch arbeitende Längshorizontalfederungseinrichtung (hier nicht gezeigt) zum Einsatz kommen muss. Eine translatorisch arbeitende Längshorizontalfederungseinrichtung kann jedoch zusätzlich vorhanden sein, um den Längshorizontalfederungsweg50 zu verlängern. Insofern ist mit der vorliegend beschriebenen Kinematik am Fahrzeugsitz10 eine vorteilhafte Rotationsfederungseinrichtung51 geschaffen. - Im Einzelnen ergeben sich hierbei folgende Höhen- und Längsversätze von der eingefederten Stellung – obere Position
10A – zu der ausgefederten Stellung – untere Position10B – mit folgenden Werten, welche insbesondere hinsichtlich der2 und3 zusätzlich graphisch dargestellt sind:dhv = |rv·sin – rv·sin'| = |1,8 – 1,98| = 180 mm; dlv = |rv·cos – rv·cos'| = |2,4622 – 2,32| = 142 mm; dhh= |rh·sin – rh·sin'| = |2,0066 – 2,2072| = 200 mm; dlh = |rh·cos – rh·cos'| = |2,7447 – 2,5862| = 159 mm - Die in der
4 gezeigte Darstellung55 beschreibt Winkelbereiche hinsichtlich einer Kreisbahn einer Auslegung der zweiten Hebeleinrichtung28 . Aus der Darstellung55 geht gut hervor, dass ein Winkelbereich56 zwischen 0° und 20° und ein Winkelbereich57 zwischen 70° und 90° möglichst vermieden werden sollten, da in diesen Winkelbereichen56 ,57 eine überproportionale Bewegung in x-Richtung und y-Richtung erzielt wird. Hierbei kennzeichnen die vordere Fläche58 einen vorderen Vertikalfederweg und die hintere Fläche59 einen hinteren Vertikalfederweg. Hierbei ergibt sich:Hebelhöhe·sinα – Hebelhöhe·sin 20 = 210 mm; Hebelhöhe·cos 20° – Hebelhöhe·cosα = 165 mm; Hebelhöhe·(sin 70° – sin 20°) = 210; Hebelhöhe = 210/0,6 = 351,4 mm - Bewegung auf Kreissegment mit einer kleineren Hebelhöhe: s = 267 mm über Winkelbereich von ca. 40°; S = 2·r·sinα/2; r = s/(2·sinα/2); hieraus resultieren: rh = 390 mm und rm = 372 mm
- Mit um etwa 2/3 kürzeren Hebeleinrichtungen
27 bzw.28 gemäß der Darstellung60 aus der5 liegt zwar der Verlauf der oberen Drehgelenke31 und34 auf einer engeren Kurvenbahn, aber der vordere Sitzflächenbereich12A kann hierdurch insgesamt etwas nach vorne verlagert werden, sodass die Konsole19 in der gesamten Bewegung des Fahrzeugsitzes10 bezüglich des vorderen Federwegs47A mit 180 mm und des hinteren Federwegs47B mit 210 mm unterhalb des Fahrzeugsitzes10 bleibt. Durch die ungleich langen Hebelstangen29 und32 beschreibt der Federweg eine Kreisbahn, welche durch die Längen und Anordnung am karosserieseitigen Unterteil16 bzw. am sitzflächenseitigen Oberteil15 an die jeweilige Anregung des Fahrzeugs angepasst werden kann. Vorteilhaft ist ein Schrägversatz der Lagerstellen, siehe Keil35 , um den Totpunkt der rotativen Bewegung in der eingefederten Stellung10B aus dem Federweg zu projizieren. Im Totpunkt weiß der Fahrzeugsitz10 nicht, ob er rechts oder links rotieren soll. Über das Hebelwerk26 mit seinen festen Drehpunkten der Drehgelenke30 ,31 ,33 bzw.34 hinsichtlich des sitzflächenseitigen Oberteils15 und des karosserieseitigen Unterteils16 ist der insgesamte Federwegsverlauf zwangsgeführt. Beim Einfedern macht der Fahrzeugsitz10 mit einer geringeren Neigung nach hinten – rechtsdrehende Rotation – zusätzlich auch einen Weg nach hinten. Durch den Weg nach hinten wird die Längshorizontalfederungseinrichtung entlastet. Sie steht vorteilhafter Weise somit ihrer eigentlichen Aufgabe idealerweise in vollem Umfang zur Verfügung. Ein zusätzliche Federweg in Richtung der Fahrzeuglängsachse61 (siehe1 ) dient beispielsweise zum Abbau von Stößen von Anbaugeräten bzw. Anhängern sowie zum Ausgleich von Längsanregungen, welche durch eine Synchronbewegung der Vertikalfederung nicht ausreichend abgebaut werden können. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn das Hebelwerk26 nicht ausreichend gut auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt wurde. - Hinsichtlich der Darstellung
65 gemäß der6 ist eine andere Ausführungsform66 gezeigt, wobei die ursprünglichen Längen der Hebeleinrichtungen27 und28 halbiert und die oberen Drehgelenke31 ,34 um 150 mm und die unteren Drehgelenke30 und33 um 128 mm voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch geht der Fahrzeugsitz10 mehr in die Rotation als in die Vertikale Federung, aber die Konsole19 bleibt immer noch unter dem Fahrzeugsitz10 und ragt beim Einfedern nicht-kritisch hervor. Hierbei sind ein vorderer Federweg47A von 106 mm und ein hinterer Federweg von 210 mm erzielbar. - Bezüglich der weiteren Darstellung
70 gemäß der7 sind bei dieser gewählten Ausführungsform71 mit 2/3 langen Hebeleinrichtungen27 und28 (hier nicht gezeigt) die oberen Drehgelenke31 ,34 (hier nicht gezeigt) um 132 mm und die unteren Drehgelenke30 und33 (hier nicht gezeigt) um 150 mm voneinander beabstandet angeordnet, wodurch der Fahrzeugsitz10 immer noch stark rotiert und die Konsole19 beim Einfedern unten hervor kommt. Hierbei sind ein vorderer Federweg47A von 212 mm und ein hinterer Federweg47B von 262 mm erzielbar. - Bei der in der Darstellung
75 gemäß der8 gezeigten weiteren Ausführungsform76 ist die vordere Hebeleinrichtung27 (hier nicht gezeigt) gegenüber der aus der Darstellung70 der7 weiter verkürzt, sodass die Konsole auch in der eingefederten unteren Position10B noch vom Fahrzeugsitz10 verdeckt bleibt, jedoch rotiert der Fahrzeugsitz10 stärker als zuvor. Bei diesem Ausführungsbeispiel76 können ein vorderer Federungsweg47A von 188 mm und ein hinterer Federungsweg47B von 210 mm erzielt werden. - Hinsichtlich der Darstellungen
80 bzw.81 gemäß der9 und10 ist eine optimierte Ausführungsform82 des Hebelwerks26 gezeigt, bei welchem die beiden Hebeleinrichtungen27 und28 wieder verlängert sind, um so ausreichend große und aneinander angenäherte Federwege47A von 212 mm und47B von 226 mm bereitstellen zu können. Hierbei beträgt die Länge der Hebelstange29 einen Wert von 270 mm und die weitere Hebelstange32 einen Wert von 285 mm. Darüber hinaus ist der Drehpunkt der Hebelstange29 gegenüber dem Drehpunkt der weiteren Hebelstange32 um 86 höher und um 14 mm nach hinten verlagert angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine Rotation45 mit einem Wert von 5°, die einen Längshorizontalfederweg50 mit einem Wert von 139 mm ermöglicht, wobei ein Vertikalfederweg40 mit einem Wert von 210 mm erreicht wird. Die Konsole19 bleibt somit vorteilhafter Weise auch in der eingefederten unteren Position10B unterhalb des Sitzteils17 verdeckt. - Der in der
10 nochmals gezeigte Fahrzeugsitz10 aus der9 befindet sich in einer ausgefederten oberen Position10A und er ist ohne zusätzliche Graphiken abgebildet. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass sowohl das karosserieseitige Unterteil16 als auch deren sitzflächenseitiges Oberteil15 in etwa hochkant in der Federungsvorrichtung14 integriert sind, sodass das untere Drehgelenk30 und das untere weitere Drehgelenk33 sowie das obere Drehgelenk31 und das weitere obere Drehgelenk34 jeweils vertikal fluchtend zueinander ausgerichtet sind. - Weitere Optimierungsmöglichkeiten können erzielt werden, wenn die Drehpunkte hinsichtlich der unteren Drehgelenke
30 und33 in die Konsole19 hinein verlegt werden, sodass im unteren Federweg nicht alleine die vertikale Federung wirkt. - Es versteht sich, dass es sich bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich um erste Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele bzw. Ausführungsformen.
- Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nutzfahrzeug
- 2
- Traktor
- 3
- Untergrund
- 4
- Fahrtrichtung
- 5
- Vertikalauslenkung
- 6
- Hinterräder
- 7
- linkes Hinterrad
- 8
- Fahrzeugkabine
- 10
- Fahrzeugsitz
- 10A
- obere Position
- 10B
- untere Position
- 12
- Sitzfläche
- 12A
- vorderer Sitzflächenbereich
- 12B
- hinterer Sitzflächenbereich
- 12C
- mittlerer Sitzflächenbereich
- 13
- Rückenlehne
- 14
- Federungsvorrichtung
- 15
- sitzflächenseitiges Oberteil
- 16
- karosserieseitiges Unterteil
- 17
- Sitzteil
- 18
- Karosserieteil
- 19
- Konsole
- 20
- Kippeinrichtung
- 21
- Drehpunkt
- 22
- Bereich
- 23
- Aufstandsfläche
- 24
- Vorderräder
- 25
- asymmetrische Schwingeinrichtung
- 26
- Hebelwerk
- 27
- erste kürzere Hebeleinrichtung
- 28
- zweite längere Hebeleinrichtung
- 29
- Hebelstange
- 30
- unteres Drehgelenk
- 31
- oberes Drehgelenk
- 32
- weitere Hebelstange
- 33
- weiteres unteres Drehgelenk
- 34
- weiteres oberes Drehgelenk
- 35
- Keil
- 36
- erstes Ausführungsbeispiel
- 40
- Vertikalfederweg
- 41
- Höhe
- 42
- Kreisbahn
- 45
- Rotation
- 46
- vorderer Kreisbogen
- 47A
- vorderer Federweg
- 47B
- hinterer Federweg
- 47C
- mittlerer Federweg
- 48
- hinterer Kreisbogen
- 50
- Längshorizontalfederweg
- 51
- Rotationsfederungseinrichtung
- 55
- Darstellung
- 56
- Winkelbereich
- 57
- Winkelbereich
- 58
- vordere Fläche
- 59
- hintere Fläche
- 60
- Darstellung
- 61
- Fahrzeuglängsachse
- 65
- Darstellung
- 66
- andere Ausführungsform
- 70
- Darstellung
- 71
- Ausführungsform
- 75
- Darstellung
- 76
- weitere Ausführungsform
- 80
- Darstellung
- 81
- Darstellung
- 82
- optimierte Ausführungsform
Claims (10)
- Fahrzeugsitz (
10 ) mit einer Sitzfläche (12 ), mit einer Rückenlehne (13 ) und mit einer Federungsvorrichtung (14 ) umfassend zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil (15 ), ein karosserieseitiges Unterteil (16 ), ein Scherengestell sowie Federungseinrichtungen und/oder Dämpfungseinrichtungen, wobei zumindest das Scherengestell zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil (15 ) und dem karosserieseitigen Unterteil (16 ) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine mittels einer Vertikalauslenkung (5 ) der Federungsvorrichtung (14 ) betätigbare Kippeinrichtung (20 ) zum Kippen des sitzflächenseitigen Oberteils (15 ) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (16 ). - Fahrzeugsitz (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sitzflächenseitige Oberteil (15 ) einen außerhalb der Federungsvorrichtung (14 ) angeordneten Drehpunkt (21 ) aufweist, um welchen das sitzflächenseitige Oberteil (15 ) bei der Vertikalauslenkung (5 ) der Federungsvorrichtung (14 ) rotierbar angeordnet ist. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch, eine Rotationsfederungseinrichtung (51 ) zum Erzeugen eines Längshorizontalversatzes (50 ) insbesondere hinsichtlich des sitzflächenseitigen Oberteils (15 ) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16 ), welcher proportional zu einem Vertikalfederweg (40 ) ist. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsvorrichtung (14 ) ein Hebelwerk (26 ) mit wenigstens einer ersten Hebeleinrichtung (27 ) und einer zweiten Hebeleinrichtung (28 ) umfasst, bei welchem die beiden Hebeleinrichtungen (27 ,28 ) unterschiedlich lang sind, wobei insbesondere wenigstens eine der Hebeleinrichtungen (27 ,28 ) mehr als ein Hebelarmelement (29 ,32 ) umfasst. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das sitzflächenseitige Oberteil (15 ) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16 ) mittels der Federungsvorrichtung (14 ) in verschiedenen Winkeln anstellbar gelagert ist. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das sitzflächenseitige Oberteil (15 ) im Verlauf von seiner Vorderseite (12A ) hin zu seiner Hinterseite (12B ) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16 ) unterschiedliche Federwege (47A ,47B ,47C ) aufweist. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsvorrichtung (14 ) eine asymmetrische Schwingeinrichtung (25 ) umfasst. - Fahrzeugsitz (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsvorrichtung (14 ) wenigstens eine Vertikalfederungseinrichtung und eine Rotationsfederungseinrichtung (51 ) zum Erzeugen eines Längshorizontalfederwegs (50 ) umfasst, welche in Abhängigkeit der Vertikalfederungseinrichtung betätigbar angeordnet ist. - Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder Landwirtschaftsfahrzeug (
1 ) mit einem Fahrzeugsitz (10 ), gekennzeichnet durch einen Fahrzeugsitz (10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. - Verfahren zum Federn eines Fahrzeugsitzes (
10 ), bei welchem eine Federungsvorrichtung (14 ) ein sitzflächenseitiges Oberteil (15 ) der Federungsvorrichtung (14 ) gegenüber einem karosserieseitigen Unterteil (16 ) der Federungsvorrichtung (14 ) federt, dadurch gekennzeichnet, dass das sitzflächenseitige Oberteil (15 ) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16 ) winkelig ausgelenkt wird, wenn die Federungsvorrichtung (14 ) vertikal auslenkt.
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