DE102011053647B4

DE102011053647B4 - Fahrzeugsitz mit einer Federungsvorrichtung und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011053647B4
Application number: DE102011053647.7A
Authority: DE
Inventors: Jens Kolb
Original assignee: Grammer AG
Current assignee: Grammer AG
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: DE102011053647A1; US20130069409A1; CN103072500B; US8973967B2; CN103072500A

Abstract

Fahrzeugsitz (10) mit einer Sitzfläche (12), mit einer Rückenlehne (13) und mit einer Federungsvorrichtung (14), welche zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil (15), ein karosserieseitiges Unterteil (16), eine Kippeinrichtung (20) sowie Federungseinrichtungen oder Federungseinrichtungen und Dämpfungseinrichtungen umfasst, wobei zumindest die Kippeinrichtung (20) und die Federungseinrichtungen zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil (15) und dem karosserieseitigen Unterteil (16) angeordnet sind, wobei das sitzflächenseitige Oberteil (15) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16) durch die Kippeinrichtung (20) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippeinrichtung (20) zum Kippen des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) durch eine Vertikalauslenkung (5) der Federungsvorrichtung (14) betätigbar ist und die Federungsvorrichtung (14) zur Ausbildung der Kippeinrichtung (20) eine asymmetrische Schwingvorrichtung (25) mit einem Hebelwerk (26) mit wenigstens einer ersten Hebeleinrichtung (27) und einer zweiten Hebeleinrichtung (28) umfasst, wobei das Oberteil (15) gegenüber dem Unterteil (16) mittels der Kippeinrichtung (20) rotatorisch gelagert ist, wobei bei der Vertikalauslenkung (5) der Federungsvorrichtung (14) mittels der Kippeinrichtung (20) eine Kippbewegung des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) mit einem Längsversatz (50) des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) in oder entgegen einer Fahrtrichtung (4) erzeugbar ist, wobei die erste Hebeleinrichtung (27) mittels eines unteren Drehgelenks (30) mit dem Unterteil (16) und mittels eines oberen Drehgelenks (31) mit dem Oberteil (15) und die zweite Hebeleinrichtung (28) mittels eines unteren weiteren Drehgelenks (33) mit dem Unterteil (16) und mittels eines oberen weiteren Drehgelenks (34) mit dem Oberteil (15) drehbar gelagert ist, wobei das untere Drehgelenk (30) und das untere weitere Drehgelenk (33) sowie das obere Drehgelenk (31) und das weitere obere Drehgelenk (34) jeweils vertikal fluchtend zueinander ausgerichtet sind.

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.
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.
Aus der Druckschrift US 3 883 172 A ist ein Fahrzeugsitz bekannt, der zur Schwingungsisolierung eines Insassen dient und ein Oberteil sowie ein Unterteil umfasst. Das Oberteil und das Unterteil sind dabei durch eine asymmetrische Hebelanordnung verbunden. Bei einer Vertikalauslenkung ist somit eine Kippbewegung des Oberteils relativ zu dem Unterteil mit einem Längsversatz des Oberteils relativ zu dem Unterteil erzeugbar.
Aus der Druckschrift DE 634 647 A ist eine Federung für einen Fahrzeugsitz bekannt, der an Lenkern derart aufgehängt ist, dass das Niedergehen des Sitzes gleichzeitig eine Vorwärtsbewegung bewirkt. Die Lenker werden dabei von in den Gelenken angeordneten Federn in der Schwenkstellung gehalten. Der Sitz umfasst weiterhin eine Stützfederung, welche bei stärkerer Belastung beansprucht wird.
Aus der Druckschrift DE 10 42 397 A ist eine Schwingfederung für Fahrzeugsitze bekannt, mit zwei, ein Gelenkviereck bildenden Lenkern. Ferner ist in einer sich beim Durchfedern verkürzenden Diagonale ein axial knickungsfreies Federelement vorgesehen, welches aus einem Teleskopstoßdämpfer und einer Schraubenfeder besteht. Das Federelement ist an einem Ende an einem verschieblichen Drehpunkt drehbar und an einem anderen Ende in einem Kreuzauge tangential zum ortsfesten Gelenkpunkt winkelsteif zum Lenker verstellbar, befestigt.
Weiterhin ist aus dem Dokument US 6 286 819 B1 ein Schwingungsdämpfer mit einem Stoßdämpfer für ein Sitzaufhängungssystem bekannt.
Aus dem Dokument US 3 006 593 A ist ein federnd montierter Sitz bekannt, welcher eine Federeinheit umfasst und weiterhin durch Verbindungselemente mit einer festen Stütze verbunden ist. Die Federeinheit ist zwischen den Verbindungselementen angeordnet.
Die bekannte Druckschrift DE 15 55 592 A zeigt eine pneumatische Aufhängung von Fahrzeugsitzen.
Schließlich ist das Dokument DE 14 05 783 A bekannt, welche eine Einstellvorrichtung umfasst für Schwingfederungen von Fahrzeugsitzen mit einem gelenkig und gefedert am Fahrzeugaufbau angreifenden Lastträger und einem elastischen Schwingungsbegrenzer zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem angelenkten Teil des Lastträgers. Dabei ist der Schwingungsbegrenzer zur Regelung der Schwingungsweite verstellbar.
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 gemäß Anspruch 1 und einem Kraftfahrzeug, einem Nutzfahrzeug oder Landwirtschaftsfahrzeug gelöst.
Erfindungsgemäß ist ein 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 vorgesehen, 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 äußeren Einflüssen, wie extremen Fahrbahnunebenheiten im schwierigen Gelände, beruhen.
Insofern wird die Aufgabe der Erfindung auch von einem Kraftfahrzeug, einem Nutzfahrzeug oder einem Landwirtschaftsfahrzeug mit einem Fahrzeugsitz gelöst, 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 Oberteils 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.
Erfindungsgemäß umfasst die Federungsvorrichtung eine asymmetrische Schwingeinrichtung. 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 und 10 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 Elastomerlagereinrichtung 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 betätigbaren Kippeinrichtung ausgerüsteter Fahrzeugsitz und dessen erfindungsgemäße Funktionsweise dargestellt und beschrieben ist. 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 der 1 mit angegebenen absoluten Federwegen;
3 schematisch eine weitere Ansicht des Fahrzeugsitzes aus den 1 und 2 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 den 1 bis 4;
6 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines zweiten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den 1 bis 5;
7 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines dritten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den 1 bis 6;
8 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines vierten Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den 1 bis 7;
9 schematisch eine Ansicht einer Darstellung eines optimalen Federwegverlaufs des Fahrzeugsitzes aus den 1 bis 8; und
10 schematisch eine Ansicht des Fahrzeugsitzes aus den 1 bis 9 in einer maximal ausgelenkten Federungsposition.

Bei dem in der 1 gezeigten Nutzfahrzeug 1 handelt es sich um einen Traktor 2 zum Einsatz insbesondere in landwirtschaftlichen Betrieben. Es versteht sich, dass der Traktor 2 oftmals in schwerem Gelände mit unwegsamen Untergrund 3 in Fahrtrichtung 4 bewegt wird und hierbei extremen Auslenkungen ausgesetzt ist, von welchen der Übersichtlichkeit halber in diesem Ausführungsbeispiel speziell nur eine Vertikalauslenkung 5 an den Hinterrädern 6, von welchen nur das linke Hinterrad 7 gezeigt ist, schematisch eingezeichnet ist. In der Fahrzeugkabine 8 des Traktors 2 ist ein Fahrzeugsitz 10 verbaut, welcher in der Darstellung gemäß der 1 in einer oberen Position 10A und in einer unteren Position 10B ausgelenkt dargestellt ist. Die obere Position 10A kennzeichnet hierbei eine maximal ausgefederte Höchststellung des Fahrzeugsitzes 10. Die untere Position 10B kennzeichnet hingegen eine maximal eingefederte Niedrigstellung des Fahrzeugsitzes 10. Der Fahrzeugsitz 10 weist unter anderem eine Sitzfläche 12, eine Rückenlehne 13 und eine Federungsvorrichtung 14 auf. Insbesondere die Federungsvorrichtung 14 ist hinsichtlich der 5 bis 10 in alternativen Ausführungsformen gezeigt.
Die Federungsvorrichtung 14, siehe insbesondere auch 10, umfasst hierbei zumindest ein sitzflächenseitig angeordnetes Oberteil 15, ein karosserieseitig angeordnetes Unterteil 16 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 Oberteil 15 und dem karosserieseitigen Unterteil 16 angeordnet. Das sitzflächenseitige Oberteil 15 der Federungsvorrichtung 14 ist hierbei an einem Sitzteil 17 des Fahrzeugsitzes 10 zugeordnet, während sich das karosserieseitige Unterteil 16 an einem Karosserieteil 18, wie etwa einer Konsole 19, des Traktors 2 angeordnet befindet.
Vorteilhafter Weise umfasst die Federungsvorrichtung 14 noch eine Kippeinrichtung 20 zum Kippen des sitzflächenseitigen Oberteils 15 relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil 16 um einen Drehpunkt 21, der in einem Bereich 22 der Aufstandsfläche 23, genauer gesagt in einem Bereich einer geometrischen Verbindungslinie (hier nicht explizit beziffert), zwischen Vorderrädern 24 und dem Untergrund 3 platziert ist.
Die Federungsvorrichtung 14 weist zur Realisierung der Kippeinrichtung 20 eine asymmetrische Schwingeinrichtung 25 auf, die ein Hebelwerk 26 mit einer ersten kürzeren Hebeleinrichtung 27 und einer zweiten längeren Hebeleinrichtung 28 umfasst.
Im einfachsten Fall kann die erste kürzere Hebeleinrichtung 27 aus einer einzelnen Hebelstange 29 bestehen, welche in einem unteren Drehgelenk 30 an dem Karosserieteil 18 und in einem oberen Drehgelenk 31 an dem Sitzteil 17 drehbeweglich gelagert ist. Ebenso kann die zweite längere Hebeleinrichtung 28 aus einer einzelnen weiteren Hebelstange 32 bestehen, welche in einem weiteren unteren Drehgelenk 33 an dem Karosserieteil 18 und in einem weiteren oberen Drehgelenk 34 an dem Sitzteil 17 drehbeweglich gelagert ist.
Idealerweise ist in der Federungsvorrichtung 14 zusätzlich das obere Drehgelenk 31 höher angeordnet als das weitere obere Drehgelenk 34, wodurch ein Keil 35 bildender Schrägversatz der Lagerstellen (hier nicht explizit beziffert) hinsichtlich der beiden oberen Drehgelenke 31 und 34 entsteht. Hierbei sind entsprechende Drehpunkte (hier nicht explizit beziffert) mittels der oberen Drehgelenke 31 und 34 in die Gegend einer Befestigungsfläche des Fahrzeugsitzes 10 transformiert.
Hinsichtlich des vorliegenden ersten Ausführungsbeispiels 36 gemäß der 1 bis 4 wird davon ausgegangen, dass die Federungsvorrichtung 14 einen Vertikalfederweg 40 von 180 mm aufweist und die Sitzfläche 12 in einer Höhe 41 mit h = 1800 mm über dem Untergrund 3 in eingefedertem Zustand angeordnet ist. Die Anregung der Vertikalauslenkung 5 an den Hinterrädern 6 verläuft auf einer Kreisbahn 42 um die Vorderräder 24 herum. Bei der angenommenen Höhe 41 und einem Radius mit r_v = 3,05 m, welcher dem Radstand des Traktors 2 entspricht, beträgt die Winkelstellung α = 36,17° mit h = r • sin α, wobei der Fahrzeugsitz 10 hierbei gemäß der Position 10B eingefedert ist. In der ausgefederten Stellung, welche der oberen Position 10A 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 • sin α' ergibt. Insofern wird über dem gesamten Vertikalfederweg 40 synchron eine Rotation 45 von ca. 4,5° (gerundet) ausgeübt.
Wie sehr gut aus der Darstellung gemäß der 2 ersichtlich ist, ergibt sich mit dieser Rotation 45 an einem vorderen Kreisbogen 46 bezüglich des oberen Drehgelenks 31 ein durchlaufender vorderer Federweg 47A mit b_v = 239 mm mit π • α • r/180° = π • 4,5° • 3,05/180° in einem vorderen Sitzflächenbereich 12A der Sitzfläche 12. Entsprechend ergibt sich an einem hinteren Kreisbogen 48 mit einem Radius r_h = 3,4 m bezüglich des weiteren oberen Drehgelenks 34 ein durchlaufender hinterer Federweg 47B mit b_h = 267 mm mit π • α • r/180° = π • 4,5° • 3,4/180° in einem hinteren Sitzflächenbereich 12B der Sitzfläche 12. Hinsichtlich eines mittleren Sitzflächenbereichs 12C der Sitzfläche 12 ergibt sich an einem dazwischenliegenden Kreisbogen (hier nicht explizit beziffert) ein durchlaufender mittlerer Federweg 47C mit b_m =255 mm mit π • a • r/180° = π · 4,5° • 3,25/180°.
Allein mittels der derart arbeitenden Kippvorrichtung 20 kann vorteilhafter Weise insgesamt ein Längshorizontalfederweg 50 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 Längshorizontalfederungsweg 50 zu verlängern. Insofern ist mit der vorliegend beschriebenen Kinematik am Fahrzeugsitz 10 eine vorteilhafte Rotationsfederungseinrichtung 51 geschaffen.
Im Einzelnen ergeben sich hierbei folgende Höhen- und Längsversätze dh_v, dh_h, dl_v, dl_h von der eingefederten Stellung - obere Position 10A - zu der ausgefederten Stellung - untere Position 10B - mit folgenden Werten, welche insbesondere hinsichtlich der 2 und 3 zusätzlich graphisch dargestellt sind: $\begin{array}{l} {dh}_{v} = | r_{v} \cdot sin - r_{v} \cdot sin' | = | 1,8 - 1,98 | = 180 {mm; dl}_{v} = | r_{v} \cdot cos - r_{v} \cdot cos' | = | 2,4622 - 2,32 | = \\ 142 {mm; dh}_{h} = | r_{h} \cdot sin - r_{h} \cdot sin' | = | 2,0066 - 2,2072 | = 200 {mm; dl}_{h} = | r_{h} \cdot cos - r_{h} \cdot cos' | = \\ | 2,7447 - 2,5862 | = 159 mm \end{array}$
Die in der 4 gezeigte Darstellung 55 beschreibt Winkelbereiche hinsichtlich einer Kreisbahn einer Auslegung der zweiten Hebeleinrichtung 28. Aus der Darstellung 55 geht gut hervor, dass ein Winkelbereich 56 zwischen 0° und 20° und ein Winkelbereich 57 zwischen 70° und 90° möglichst vermieden werden sollten, da in diesen Winkelbereichen 56, 57 eine überproportionale Bewegung in x-Richtung und y-Richtung erzielt wird. Hierbei kennzeichnen die vordere Fläche 58 einen vorderen Vertikalfederweg dh_v und die hintere Fläche 59 einen hinteren Vertikalfederweg dh_h. Hierbei ergibt sich: $\begin{array}{l} Hebelh \ddot{o} he \cdot sin α− Hebelh \ddot{o} he \cdot sin 20 = 210 mm; Hebelh \ddot{o} he \cdot cos 20 ° - Hebelh \ddot{o} he \cdot cos α \\ = 165 mm; Hebelh \ddot{o} he \cdot (sin 70 ° - sin20 °) = 210; Hebelh \ddot{o} he = 210/0,6 = 351,4 mm \end{array}$
Bewegung auf Kreissegment mit einer kleineren Hebelhöhe: s = 267 mm über Winkelbereich von ca. 40°; S = 2 • r • sin α/2; r = s/(2 • sin α/2); hieraus resultieren: r_h = 390 mm und r_m = 372 mm
Mit um etwa 2/3 kürzeren Hebeleinrichtungen 27 bzw. 28 gemäß der Darstellung 60 aus der 5 liegt zwar der Verlauf der oberen Drehgelenke 31 und 34 auf einer engeren Kurvenbahn, aber der vordere Sitzflächenbereich 12A kann hierdurch insgesamt etwas nach vorne verlagert werden, sodass die Konsole 19 in der gesamten Bewegung des Fahrzeugsitzes 10 bezüglich des vorderen Federwegs 47A mit 180 mm und des hinteren Federwegs 47B mit 210 mm unterhalb des Fahrzeugsitzes 10 bleibt. Durch die ungleich langen Hebelstangen 29 und 32 beschreibt der Federweg eine Kreisbahn, welche durch die Längen und Anordnung am karosserieseitigen Unterteil 16 bzw. am sitzflächenseitigen Oberteil 15 an die jeweilige Anregung des Fahrzeugs angepasst werden kann. Vorteilhaft ist ein Schrägversatz der Lagerstellen, siehe Keil 35, um den Totpunkt der rotativen Bewegung in der eingefederten Stellung 10B aus dem Federweg zu projizieren. Im Totpunkt weiß der Fahrzeugsitz 10 nicht, ob er rechts oder links rotieren soll. Über das Hebelwerk 26 mit seinen festen Drehpunkten der Drehgelenke 30, 31, 33 bzw. 34 hinsichtlich des sitzflächenseitigen Oberteils 15 und des karosserieseitigen Unterteils 16 ist der insgesamte Federwegsverlauf zwangsgeführt. Beim Einfedern macht der Fahrzeugsitz 10 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 zusätzlicher Federweg in Richtung der Fahrzeuglängsachse 61 (siehe 1) 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 Hebelwerk 26 nicht ausreichend gut auf das jeweilige Fahrzeug abgestimmt wurde.
Hinsichtlich der Darstellung 65 gemäß der 6 ist eine andere Ausführungsform 66 gezeigt, wobei die ursprünglichen Längen der Hebeleinrichtungen 27 und 28 halbiert und die oberen Drehgelenke 31, 34 um 150 mm und die unteren Drehgelenke 30 und 33 um 128 mm voneinander beabstandet angeordnet sind. Hierdurch geht der Fahrzeugsitz 10 mehr in die Rotation als in die vertikale Federung aber die Konsole 19 bleibt immer noch unter dem Fahrzeugsitz 10 und ragt beim Einfedern nicht kritisch hervor. Hierbei sind ein vorderer Federweg 47A von 106 mm und ein hinterer Federweg 47B von 210 mm erzielbar.
Bezüglich der weiteren Darstellung 70 gemäß der 7 sind bei dieser gewählten Ausführungsform 71 mit 2/3 langen Hebeleinrichtungen 27 und 28 (hier nicht gezeigt) die oberen Drehgelenke 31, 34 (hier nicht gezeigt) um 132 mm und die unteren Drehgelenke 30 und 33 (hier nicht gezeigt) um 150 mm voneinander beabstandet angeordnet, wodurch der Fahrzeugsitz 10 immer noch stark rotiert und die Konsole 19 beim Einfedern unten hervor kommt. Hierbei sind ein vorderer Federweg 47A von 212 mm und ein hinterer Federweg 47B von 262 mm erzielbar.
Bei der in der Darstellung 75 gemäß der 8 gezeigten weiteren Ausführungsform 76 ist die vordere Hebeleinrichtung 27 (hier nicht gezeigt) gegenüber der aus der Darstellung 70 der 7 weiter verkürzt, sodass die Konsole auch in der eingefederten unteren Position 10B noch vom Fahrzeugsitz 10 verdeckt bleibt, jedoch rotiert der Fahrzeugsitz 10 stärker als zuvor. Bei diesem Ausführungsbeispiel 76 können ein vorderer Federungsweg 47A von 188 mm und ein hinterer Federungsweg 47B von 210 mm erzielt werden.
Hinsichtlich der Darstellungen 80 bzw. 81 gemäß der 9 und 10 ist eine optimierte Ausführungsform 82 des Hebelwerks 26 gezeigt, bei welchem die beiden Hebeleinrichtungen 27 und 28 wieder verlängert sind, um so ausreichend große und aneinander angenäherte Federwege 47A von 212 mm und 47B von 226 mm bereitstellen zu können. Hierbei beträgt die Länge der Hebelstange 29 einen Wert von 270 mm und die der weiteren Hebelstange 32 einen Wert von 285 mm. Darüber hinaus ist der Drehpunkt der Hebelstange 29 gegenüber dem Drehpunkt der weiteren Hebelstange 32 um 86mm höher und um 14 mm nach hinten verlagert angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine Rotation 45 mit einem Wert von 5°, die einen Längshorizontalfederweg 50 mit einem Wert von 139 mm ermöglicht, wobei ein Vertikalfederweg 40 mit einem Wert von 210 mm erreicht wird. Die Konsole 19 bleibt somit vorteilhafter Weise auch in der eingefederten unteren Position 10B unterhalb des Sitzteils 17 verdeckt.
Der in der 10 nochmals gezeigte Fahrzeugsitz 10 aus der 9 befindet sich in einer ausgefederten oberen Position 10A und er ist ohne zusätzliche Graphiken abgebildet. Hierbei ist deutlich zu erkennen, dass sowohl das karosserieseitige Unterteil 16 als auch deren sitzflächenseitiges Oberteil 15 in etwa hochkant in der Federungsvorrichtung 14 integriert sind, sodass das untere Drehgelenk 30 und das untere weitere Drehgelenk 33 sowie das obere Drehgelenk 31 und das weitere obere Drehgelenk 34 jeweils vertikal fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
Weitere Optimierungsmöglichkeiten können erzielt werden, wenn die Drehpunkte 21 hinsichtlich der unteren Drehgelenke 30 und 33 in die Konsole 19 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, h, h’: Höhe
42: Kreisbahn
45: Rotation
46: vorderer Kreisbogen
47A, bv: vorderer Federweg
47B, bn: hinterer Federweg
47C, bm: mittlerer Federweg
48: hinterer Kreisbogen
50: Längshorizontalfederweg, Längsversatz
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
dhv: Höhenversatz vorne
dhh: Höhenversatz hinten
dlv: Längsversatz vorne
dln: Längsversatz hinten
rv: Radius des vorderen Kreisbogens
rh: Radius des hinteren Kreisbogens
α, α': Winkelstellungen
s: Hebelhöhe

Claims

Fahrzeugsitz (10) mit einer Sitzfläche (12), mit einer Rückenlehne (13) und mit einer Federungsvorrichtung (14), welche zumindest ein sitzflächenseitiges Oberteil (15), ein karosserieseitiges Unterteil (16), eine Kippeinrichtung (20) sowie Federungseinrichtungen oder Federungseinrichtungen und Dämpfungseinrichtungen umfasst, wobei zumindest die Kippeinrichtung (20) und die Federungseinrichtungen zwischen dem sitzflächenseitigen Oberteil (15) und dem karosserieseitigen Unterteil (16) angeordnet sind, wobei das sitzflächenseitige Oberteil (15) gegenüber dem karosserieseitigen Unterteil (16) durch die Kippeinrichtung (20) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippeinrichtung (20) zum Kippen des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) durch eine Vertikalauslenkung (5) der Federungsvorrichtung (14) betätigbar ist und die Federungsvorrichtung (14) zur Ausbildung der Kippeinrichtung (20) eine asymmetrische Schwingvorrichtung (25) mit einem Hebelwerk (26) mit wenigstens einer ersten Hebeleinrichtung (27) und einer zweiten Hebeleinrichtung (28) umfasst, wobei das Oberteil (15) gegenüber dem Unterteil (16) mittels der Kippeinrichtung (20) rotatorisch gelagert ist, wobei bei der Vertikalauslenkung (5) der Federungsvorrichtung (14) mittels der Kippeinrichtung (20) eine Kippbewegung des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) mit einem Längsversatz (50) des Oberteils (15) relativ zu dem Unterteil (16) in oder entgegen einer Fahrtrichtung (4) erzeugbar ist, wobei die erste Hebeleinrichtung (27) mittels eines unteren Drehgelenks (30) mit dem Unterteil (16) und mittels eines oberen Drehgelenks (31) mit dem Oberteil (15) und die zweite Hebeleinrichtung (28) mittels eines unteren weiteren Drehgelenks (33) mit dem Unterteil (16) und mittels eines oberen weiteren Drehgelenks (34) mit dem Oberteil (15) drehbar gelagert ist, wobei das untere Drehgelenk (30) und das untere weitere Drehgelenk (33) sowie das obere Drehgelenk (31) und das weitere obere Drehgelenk (34) jeweils vertikal fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
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 des Längsversatzes (50), welcher proportional zu einem Vertikalfederweg (40) der Federungsvorrichtung (14) ist.
Fahrzeugsitz (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebeleinrichtungen (27, 28) unterschiedlich lang sind, wobei 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) wenigstens eine Vertikalfederungseinrichtung und eine Rotationsfederungseinrichtung (51) zum Erzeugen des Längsversatzes (50) umfasst, welche in Abhängigkeit der Vertikalfederungseinrichtung betätigbar angeordnet ist.
Fahrzeugsitz (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federungsvorrichtung (14) eine translatorisch arbeitende Längshorizontalfederungseinrichtung zum Federn des Oberteils (15) gegenüber dem Unterteil (16) in horizontaler Richtung mit einem Längshorizontalfederweg zusätzlich zu dem Längsversatz (50) der Kippeinrichtung (20) aufweist.
Fahrzeugsitz (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hebeleinrichtung (27) aus mindestens einer Hebelstange (29) besteht, welche in einem unteren Drehgelenk (30) an dem Karosserieteil (18) und in einem oberen Drehgelenk (31) an dem Sitzteil (17) drehbeweglich gelagert ist, und wobei die zweite Hebeleinrichtung (28) aus mindestens einer weiteren Hebelstange (32) besteht, welche in einem weiteren unteren Drehgelenk (33) an dem Karosserieteil (18) und in einem weiteren oberen Drehgelenk (34) an dem Sitzteil (17) drehbeweglich gelagert ist.
Kraftfahrzeug, Nutzfahrzeug oder Landwirtschaftsfahrzeug (1) mit einem Fahrzeugsitz (10), gekennzeichnet durch einen Fahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.