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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Positioniereinrichtung für einen Sitz, insbesondere für einen Flugzeugsitz, zum Bewegen einer Sitzbefestigung in einer Ebene und zum Rotieren der Sitzbefestigung nach dem Anspruch 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Positionieren eines Sitzes nach den nebengeordneten Ansprüchen.
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Stand der Technik
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Herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte Positioniereinrichtungen bestehen in der Regel aus einer Mehrzahl von beweglichen Komponenten, die manuell oder motorisch zueinander verstellbar sind, um dadurch den Sitz in einer bestimmten Ebene zu positionieren oder um eine Hochachse zu drehen.
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Derzeit bekannte Positioniereinrichtungen, welche eine uniplanare Bewegung des Sitzes in einer bestimmten Ebene erlauben, weisen typischer Weise lineare Führungselemente auf. Eine Bewegung des Sitzes wird dabei durch eine Führung entlang dieser Führungselemente ermöglicht. Aufgrund der Verwendung von linearen Führungselementen bedarf es für eine zweidimensionale Bewegung des Sitzes in einer Ebene zwei, vorzugsweise um 90° versetzte Führungen. Eine derartige Anordnung ist auch als x-y-Tisch bekannt. Zusätzlich zum x-y-Tisch weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Positioniereinrichtungen meist noch ein Drehlager unterhalb der beiden Linearachsen auf, um eine Drehung des Sitzes zu ermöglichen. Aufgrund der Abmessungen der Linearachsen weisen die aus dem Stand der Technik bekannte Positioniereinrichtungen typischer Weise eine robuste und platzraubende Bauweise auf, mit welcher ein wuchtiges Design des gesamten Sitzes einhergeht.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Positioniereinrichtung anzugeben, bei welcher die zuvor genannten Nachteile vermindert oder abgestellt sind. insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung eine Positioniereinrichtung bereitzustellen, welche bei kompakter oder leichtgewichtige Bauweise hohe Variabilität, Stabilität, eine einfache Bedienung oder auch ein manuelles Drehen des Sitzes in jeder Sitzposition ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Patentanspruches 1 und des nebengeordneten Verfahrensanspruchs gelöst.
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Dementsprechend zeichnet sich die Positioniereinrichtung für einen Sitz, insbesondere Flugzeugsitz dadurch aus, dass die Positioniereinrichtung zum Bewegen und Rotieren einer Sitzbefestigung einen Sockel zum Befestigen der Positioniereinrichtung an einer Grundstruktur aufweist. Des Weiteren weist die Positioniereinrichtung gemäß der Erfindung eine Exzentervorrichtung auf, welche mittels eines ersten Drehlagers mit dem Sockel und mittels eines zweiten Drehlagers mit der Sitzbefestigung zum Befestigen eines Sitzes verbunden ist. Die Positioniereinrichtung ist üblicherweise für ein Bewegen einer Sitzbefestigung, insbesondere eines Flugzeugsitzes geeignet. Dabei sind unter „Bewegen“ beispielweise lineare Bewegungen mit gleichbleibender Ausrichtung der Sitzbefestigung zu verstehen. Bei weiteren Ausführungsformen ist ein lineares Bewegen und ein Rotieren der Sitzbefestigung mit der Positioniereinrichtung möglich.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik liegen auf der Hand. Durch das Vorsehen einer Sitzbefestigung, welche mittels eines zweiten Drehlagers mit der Exzentervorrichtung verbunden ist, liegt der Schwerpunkt des Sitzes zumindest im Wesentlichen auf einer Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Positioniereinrichtungen befindet sich bei der erfindungsgemäßen Positionierungseinrichtung der Schwerpunkt des Sitzes unabhängig von seiner Position in der x-y-Ebene zumindest im Wesentlichen auf der Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers und damit auf der Drehachse des Sitzes. Somit ist mittels der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung eine reine Drehbewegung des Sitzes in jeder beliebigen Position in der x-y-Ebene möglich, ohne dass eine komplizierte Bewegungskompensation notwendig ist.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Anmeldung der Ursprung des x-y-Koordinatensystems, auf welches bei Bewegungs- und Positionsbeschreibungen der Exzentervorrichtung und der Sitzbefestigung Bezug genommen wird, so definiert dass er auf der Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers liegt. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die x-Achse und die y-Achse des Koordinatensystems eine Ebene aufspannen, welche zumindest im Wesentlichen parallel zur Befestigungsebene des Sockels ist.
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Ein Vorteil der Positioniereinrichtung gemäß den Ausführungsformen besteht somit darin, dass auch bei einer in der x-y- Ebene verschobenen Position des Sitzes, d.h bei einer Position des Sitzes, in welcher die Sitzrotationsachse nicht koaxial mit der Sockelrotationsachse verläuft, bei einem geneigtem Flugzeug als auch bei einer Beschleunigung des Flugzeug kein wesentliches Trägheitsmoment auf die Sitzrotationsachse wirkt. Dadurch wird mit der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung ein manuelles Drehen des Sitzes in allen beliebigen Positionen in der x-y-Ebene ermöglicht.
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Eine uniplanare Positionierung der Sitzbefestigung und damit des Sitzes ist bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung durch eine drehbar gelagerte Exzentervorrichtung realisierbar. Im Einzelnen, ist die Exzentervorrichtung über ein erstes Drehlager mit dem Sockel verbunden, wodurch mittels einer Drehbewegung der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse in Kombination mit einer inneren Bewegung der Exzentervorrichtung, beispielsweise eine innere Rotations- oder Translationsbewegung, jede beliebige Position innerhalb der x-y-Ebene ansteuerbar ist. Dabei ist die Positionierungsfreiheit in der x-y-Ebene lediglich durch die Abmessungen der inneren Bewegungsfreiheit der Exzentervorrichtung beschränkt.
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Aufgrund der Tatsache, dass bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung die Drehbewegung des Sitzes unabhängig von seiner x-y-Position ist, d.h. in jeder beliebigen Position in der x-y-Ebene zumindest im Wesentlichen kein Trägheitsmoment auf den Sitz um die Sitzrotationsachse wirkt, wirken sich der Anstellwinkel und die Beschleunigungen des Flugzeugs nicht auf die Drehbarkeit des Sitzes aus. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass unvorhersehbaren Belastungen aufgrund von plötzlichen Änderungen des Anstellwinkels, beispielsweise verursacht durch Flugturbulenzen, auf die Positioniereinrichtung wirkende Trägheitsmomente zumindest im Wesentlichen verhindert oder zumindest auf ein berechenbares Mindestmaß eingeschränkt werden können. Dadurch können beispielsweise auch mit den Drehachsen verbundene motorische Antriebe geschont werden, wodurch die Lebensdauer der Antreibe und damit die Lebensdauer der gesamten Positioniereinrichtung verlängert werden kann.
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Darüber hinaus weisen typische Positioniereinrichtungen durch das Ersetzen eines x-y-Tisches mit einer drehbaren Exzentervorrichtung eine kompaktere und damit leichtere Bauweise auf. Somit lassen sich neben den bisher bekannten üppigen Sitzdesignvarianten auch schlanke moderne Designvarianten realisieren.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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In einer Realisierung der Positioniereinrichtung ist eine Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sockelbefestigungsebene ausgerichtet. Die Sockelbefestigungsebene bezeichnet dabei typischerweise eine Ebene, welche parallel zu einem Boden eines Flugzeugs ist. Das „im Wesentlichen“ schließt dabei vorzugsweise Kompensationswinkel für einen Anstellwinkel des Flugzeugs ein, beispielsweise Anstellwinkel zwischen 0° und 7° oder zwischen 0° und 5°. Die Positioniereinrichtung ist in typischen Ausführungsformen geeignet, einen vorgegebenen Anstellwinkel eines Flugzeugs zu kompensieren, beispielsweise durch eine entsprechende Neigung der Sockelrotationsachse oder einer anderen Rotationsachse insbesondere gegenüber einer Sockelbefestigungsebene.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Anmeldung unter dem Begriff „zumindest im Wesentlichen senkrecht“ im Allgemeinen ein Winkelbereich von einem unteren Grenzwert von 83° bis zu einem oberen Grenzwert von 97° zu verstehen ist, wobei der untere Grenzwert des Winkelbereichs typischer Weise bei 85°, 87,5° oder 89° liegt und der obere Grenzwert typischer Weise bei 91°, 92,5°, oder 95° liegt. Mit anderen Worten, im Allgemeinen weist der Winkel zwischen der Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers und der Sockelbefestigungsebene einen Winkel aus dem Winkelbereich von einem unteren Grenzwert von 85° bis zu einem oberen Grenzwert von 95° auf, wobei der untere Grenzwert des Winkelbereichs typischer Weise bei 85°, 87,5° oder 89° liegt und der obere Grenzwert typischer Weise bei 91°, 92,5°, oder 95° liegt.
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Des Weiteren ist in einer Realisierung der Positioniereinrichtung vorgesehen, dass eine Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers ausgerichtet ist. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in er vorliegenden Anmeldung unter dem Begriff „zumindest im Wesentlichen parallel“ im Allgemeinen ein Winkelbereich von einem unteren Grenzwert von –7° bis zu einem oberen Grenzwert von +7°, wobei der untere Grenzwert des Winkelbereichs typischer Weise bei –5°, –2,5° oder –1° liegt und der obere Grenzwert typischer Weise bei +1°, +2,5°, oder +5° liegt.
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Des Weiteren sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Sockelrotationsachse die Rotationsachse bezeichnet, um welche die Exzentervorrichtung relativ zum Sockel drehbar ist. Die Sitzrotationsachse bezeichnet die Rotationsachse, um welche die Sitzbefestigung und damit der daran befestigte Sitz relativ zur Exzentervorrichtung drehbar ist.
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Durch das Bereitstellen einer Positioniereinrichtung mit einer Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers, welche zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sockelbefestigungsebene ausgerichtet ist oder zumindest im Wesentlichen parallel zur einer Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers ausgerichtet ist, kann eine Bewegung der Sitzbefestigung und damit des Sitzes in einer zur Befestigungsebene parallelen Ebene realisiert werden. Somit ist eine uniplanare und parallel zur Befestigungsebene verlaufende Bewegung des Sitzes möglich.
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Gemäß einer typischen Weiterbildung weist die Exzentervorrichtung ein erstes Exzenterelementelement und ein zweites Exzenterelement auf, wobei das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement bewegbar ist. Dabei ist das erste Exzenterelement über ein erstes Drehlager mit dem Sockel verbunden und das zweite Exzenterelement über ein zweites Drehlager mit der Sitzbefestigung verbunden. Bei Ausführungsformen ist das zweite Exzenterelement über ein drittes Drehlager relativ zum ersten Exzenterelement um eine Exzenterrotationsachse drehbar. Dabei bezeichnet die Exzenterrotationsachse die Rotationsachse, um welche das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement drehbar ist. Um eine uniplanare und parallel zur Befestigungsebene verlaufende Bewegung des Sitzes zu gewährleisten, ist die Exzenterrotationsachse typischer Weise zumindest im Wesentlichen parallel zur Sockelrotationsachse oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Sitzrotationsachse. Mit anderen Worten, im Allgemeinen weist der Winkel zwischen der Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers und der Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers oder der Winkel zwischen der Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers und der Sitzrotationsachse des ersten Drehlagers einen Winkel aus dem Winkelbereich von einem unteren Grenzwert von –7° bis zu einem oberen Grenzwert von +7°, wobei der untere Grenzwert des Winkelbereichs typischer Weise bei –5°, –2,5° oder –1° liegt und der obere Grenzwert typischer Weise bei +1°, +2,5°, oder +5°liegt
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In einer typischen Weiterbildung der Positioniereinrichtung verläuft die Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers innerhalb eines ersten Lagerrings des ersten Drehlagers. Durch diese Anordnung können auf den ersten Lagerring wirkende Belastungen, insbesondere Belastungen aufgrund von Hebelwirkungen, welche in einem Fall auftreten würden in welchem die Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers außerhalb des ersten Lagerrings liegen würde, verhindert oder zumindest reduziert werden.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers innerhalb eines dritten Lagerrings des dritten Drehlagers verläuft. Durch diese Anordnung können auf den dritten Lagerring wirkende Belastungen, insbesondere Belastungen aufgrund von Hebelwirkungen, welche in einem Fall auftreten würden, in welchem die Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers außerhalb des dritten Lagerrings liegen würde, verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers oder die Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers oder die Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers jeweils mittels eines Antriebs antreibbar, beispielsweise mittels eines Antriebs mit Planetengetriebe oder Stirnradgetriebe. Selbstverständlich ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass alle Antriebe der Positioniereinrichtung einzeln oder in ihrer Gesamtheit angetrieben werden können.
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Daüber hinaus ist es beispielsweise denkbar, dass die Antreibe ausklinkbar sind, so dass in einem ausgeklinkten Zustand der Antriebe manuelle Drehbewegungen um die Sockelrotationsachse des ersten Drehlagers oder um die Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers oder die Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers möglich sind. Dabei ist es zudem denkbar, dass alle oder einzelne Antriebe manuelle Release Mechanismen aufweisen um die Antriebe auszuklinken.
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In einer typischen Weiterbildung sind die in der Positioniereinrichtung verwendeten Antriebe leistungsoptimiert und mit Seltenen Erd Magneten ausgestattet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Antriebe typischerweise auf einer elektrischen oder hydraulischen oder pneumatischen Funktionsweise beruhen.
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Gemäß einer typischen Weiterbildung der Positioniereinrichtung weist die Positioniereinrichtung Bremsen auf, beispielsweise um eine Bewegung um die Sockelrotationsachse oder die Sitzrotationsachse oder um oder entlang der Exzenterbewegungsachse zu bremsen. Dabei kann die Exzenterbewegungsachse eine Exzenterrotationsachse oder Exzentertranslationsachse sein. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass derartige Bremsen typischerweise einzeln oder gemeinsam betätigbar sind.
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Des Weiteren sind in einer üblichen Weiterbildung der Positioniereinrichtung an der Sockelrotationsachse oder der Sitzrotationsachse oder der Exzenterbewegungsachse Arretierungen vorgesehen, um eine bestimmte Position des Sitzes in einer Ebene festzulegen.
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In einer besonders typischen Weiterbildung ist der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sockelrotationsachse zumindest im Wesentlichen identisch mit dem Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sitzrotationsachse. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Anmeldung unter dem Begriff „im wesentlichen identischer Abstand“ ein Abstand zu verstehen ist, der im Allgemeinen höchstens um +/–20 mm, in höchstens um +/–10 mm oder höchstens um +/–2 mm abweicht.
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Gemäß einer üblichen Ausführungsform der Positioniereinrichtung ist das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement entlang einer Exzentertranslationsachse bewegbar. Mit anderen Worten, die Exzentervorrichtung ist linear entlang einer Translationsachse verstellbar, wobei die Translationsachse zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sockelrotationsachse und zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sitzrotationsachse verläuft. In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise denkbar, dass für die Bewegung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement entlang der Exzentertranslationsachse ein Achsantrieb vorgesehen ist. Ein derartiger Achsantrieb, kann beispielsweise über motorgetriebene Kurbelgewindetriebe, andere Gewindetriebe oder auch Linearmotoren realisiert werden.
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In einer Weiterbildung der oben beschriebenen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Positioniereinrichtung eine Steuereinrichtung zum Steuern von Bewegungen der Positioniereinrichtung mittels Antrieben aufweist. Üblicherweise dient die Steuereinrichtung dazu, alle Rotations- oder Translationsbewegungen über die an den Bewegungsachsen vorgesehenen Antriebe durch Steuerung und Regelung zu kontrollieren. Durch das Vorsehen einer Positioniereinrichtung mit einer Steuereinrichtung kann die Sitzbefestigung und der daran befestigte Sitz in kontrollierter Weise bewegt werden. Somit ist mittels der Steuereinrichtung der Positioniereinrichtung jede gewünschte Position in der x-y-Ebene ansteuerbar. Zudem ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass durch das Vorsehen einer elektronischen Steuereinrichtung die gewünschte Sitzposition über ergonomisch günstig am Sitz angebrachte Schalter oder einen Touch-Screen einstellbar ist.
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Darüber hinaus ist in diesem Zusammenhang denkbar, dass alle oder einzelne Rotations- oder Translationsbewegungen der Positioniereinrichtung um oder entlang der Bewegungsachsen elektrisch, mechanisch oder in der Steuereinrichtung programmiert gekoppelt sind. Eine derartige Kopplung hat insbesondere Vorteile für die Steuerung von Linearbewegungen der Sitzbefestigung, bei welchen zwei gleichzeitige Rotationsbewegungen durchgeführt werden. Denkbar sind in diesem Zusammenhang beispielsweise zwei gleichzeitige Rotationsbewegungen um die Sockelrotationsachse und um die Sitzrotationsachse, um die Sockelrotationsachse und die Exzenterrotationsachse, oder um die Exzenterrotationsachse und die Sitzrotationsachse.
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In einer Ausführungsform werden Bewegungsdaten (Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und aktuelle Positionen) des ersten Exzenterelements oder des zweiten Exzenterelements oder der Sitzbefestigung mittels einer Sensorik sensorisch erfasst und an die Steuereinrichtung übermittelt. Durch eine derartige sensorische Erfassung kann zum einen die Bewegung des Sitzes kontrolliert und zum anderen die Steuerung und Regelung der Bewegung der Positioniereinrichtung optimiert werden. Vorteilhaft ist dies beispielsweise, falls ein Antrieb der Positioniereinrichtung ausfällt. In diesem Fall kann mit Hilfe der Sensorik eine plötzliche Beschleunigung festgestellt werden und über die Steuerung beispielsweise eine Notbremse ausgelöst werden, um eine unkontrollierte Bewegung des Sitzes zu verhindern.
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Typische Verfahren zum Positionieren eines Sitzes, insbesondere Flugzeugsitzes, zeichnen sich dadurch aus, dass sie folgende Schritte aufweisen:
- a) Bereitstellen einer Positioniereinrichtung in einer der beschriebenen Varianten, wobei die Exzentervorrichtung ein erstes Exzenterelement und ein zweites Exzenterelement aufweist;
- b) Bewegen der Sitzbefestigung von einer ersten Position in eine zweite Position mittels einer Bewegung der Exzentervorrichtung.
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Denkbar in diesen Zusammenhang ist, dass die Bewegung der Exzentervorrichtung durch eine Rotation um die Sockelrotationsachse durchgeführt wird. In einem Fall, in dem die Sockelrotationsachse mit der Sitzrotationsachse koaxial ist, ist bei einer Drehbewegung der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse eine reine Drehbewegung der Sitzbefestigung und damit des Sitzes um die Sockelrotationsachse realisierbar. Im Gegensatz dazu ist in einem Fall, in dem die Sockelrotationsachse nicht koaxial mit der Sitzrotationsachse ist, durch eine Rotation der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse eine Schwenkbewegung realisierbar.
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Des Weiteren kann die Bewegung der Exzentervorrichtung jedoch auch durch eine Bewegung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass zum Bewegen der Sitzbefestigung entlang einer linearen Bewegungslinie das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement entlang einer Exzentertranslationsachse bewegt wird. Selbstverständlich kann eine derartige lineare Bewegung der Sitzbefestigung entlang einer Exzentertranslationsachse gleichzeitig mit einer Rotationsbewegung der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse durchgeführt werden.
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Denkbar ist in diesem Zusammenhang aber auch, dass eine Bewegung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement durch eine Rotation des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement um die Exzenterrotationsachse durchgeführt wird. Typischerweise kann eine derartige Rotationsbewegung um die Exzenterrotationsachse auch gleichzeitig mit einer Rotationsbewegung der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse durchgeführt werden.
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Darüber hinaus können gleichzeitig mit einer Rotationsbewegung der Exzentervorrichtung um die Sockelrotationsachse auch eine Exzenterbewegung und eine Rotationsbewegung der Sitzbefestigung und damit des daran befestigten Sitzes um die Sitzrotationsachse durchgeführt werden. Dabei kann eine Exzenterbewegung eine Translations- oder Rotationsbewegung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement sein.
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In einer typischen Weiterbildung des Verfahrens zum Positionieren eines Sitzes wird zum Bewegen der Sitzbefestigung entlang einer linearen Bewegungslinie, eine erste Rotation des ersten Exzenterelements um die Sockelrotationsachse mit einer ersten Drehrichtung und gleichzeitig eine zweite Rotation des zweiten Exzenterelements um die Exzenterrotationsachse in einer zweiten Drehrichtung durchgeführt wird. In diesen Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zum Ausführen einer derartigen Linearbewegung der Sitzbefestigung die erste Drehrichtung des ersten Exzenterelements um die Sockelrotationsachse unter Umständen verschieden von der zweiten Drehrichtung des zweiten Exzenterelements um die Exzenterrotationsachse ist. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass bei einer Linearbewegung der Sitzbefestigung typischerweise der daran befestigte Sitz um die Sitzrotationsachse gedreht wird, um die Sitzausrichtung nicht zu verändern. Demnach werden bei einer Linearbewegung des Sitzes typischerweise eine Rotation um die Sockelrotationsachse um einen Winkel φ1, eine Rotation um die Exzenterrotationsachse um einen Winkel φ2 und eine Rotation um die Sitzrotationsachse um den Winkel φ3 durchgeführt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass für eine Linearbewegung des Sitzes unter Beibehaltung der Sitzrichtung die Bedingung ∆φ1 + ∆φ2 + ∆φ3 = 0 zu erfüllen ist.
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Gemäß einer typischen Weiterbildung des Verfahrens zum Positionieren eines Sitzes werden alle Bewegungen der Positioniereinrichtung über eine Sensorik sensorisch erfasst und überwacht. Im Einzelnen ist es denkbar, dass die absolute Position des Sitzes relativ zur Befestigungsebene des Sitzes als auch relativ zur Sockelrotationsachse durch die Sensorik erfassbar ist. Üblicherweise sind über die Sensorik die Bewegungsdaten des ersten Exzenterelements oder des zweiten Exzenterelements oder der Sitzbefestigung erfassbar und an die Steuereinrichtung übermittelbar. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass Bewegungsdaten beispielsweise Geschwindigkeitsdaten, Beschleunigungsdaten oder Positionsdaten sind.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch alle relativen Bewegungen der Exzentervorrichtung, des ersten Exzenterelements, des zweiten Exzenterelements und der Sitzbefestigung zueinander sensorisch durch die Sensorik erfassbar sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Positioniereinrichtung und der Verfahren anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht auf eine exemplarische Ausführungsform einer Positioniereinrichtung;
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2 eine Schnittansicht auf eine weitere exemplarische Ausführungsform einer Positioniereinrichtung;
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3 eine perspektivische Ansicht auf eine exemplarische Ausführungsform einer Positioniereinrichtung mit einem an der Sitzbefestigung befestigten Sitz;
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4 eine perspektivische Ansicht auf eine weitere exemplarische Ausführungsform einer Positioniereinrichtung;
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5 ein schematisches Diagramm zur exemplarischen Erläuterung möglicher Bewegungen eines Sitzes unter Verwendung einer typischen bei Ausführung einer einzelnen Rotationsbewegung.
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6 ein schematisches Diagramm zur exemplarischen Erläuterung möglicher Bewegungen eines Sitzes unter Verwendung der einer Ausführungsform der Positioniereinrichtung bei Ausführung von mindestens zwei gleichzeitigen Rotationsbewegung oder einer Translations- und einer Rotationsbewegung der Exzentervorrichtung.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den beiliegenden Zeichnungen eine Positioniereinrichtung für einen Sitz, insbesondere Flugzeugsitz, näher beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen sind gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im Einzelnen, und wie es insbesondere der Darstellung in 1 entnommen werden kann, weist eine exemplarische Ausführungsform der Positioniereinrichtung 100 zum Bewegen und Rotieren eines an einer Sitzbefestigung 130 befestigten Sitzes einen Sockel 110 zum Befestigen der Positioniereinrichtung 100 an einer Grundstruktur auf. Desweitern umfasst die Positioniereinrichtung 100, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, eine Exzentervorrichtung 120, welche mittels eines ersten Drehlagers 141 mit dem Sockel 110 und mittels eines zweiten Drehlagers 142 mit der Sitzbefestigung 130 zum Befestigen eines Sitzes verbunden ist. Die Sitzbefestigung 130 kann beispielsweise in Form eines Drehtellers oder einer Drehplatte ausgeführt sein.
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Die Positioniereinrichtung 100, wie sie beispielsweise in 1 bis 4 dargestellt ist, hat den Vorteil, dass durch das Vorsehen einer Sitzbefestigung 130, welche mittels eines zweiten Drehlagers 142 mit der Exzentervorrichtung 120 verbunden ist, der Schwerpunkt des Sitzes zumindest im Wesentlichen auf einer Sitzrotationsachse 133 des zweiten Drehlagers 142 liegt.
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Mit anderen Worten, bei der Positionierungseinrichtung 100, wie sie in 1 bis 4 dargestellt ist, befindet sich der Schwerpunkt des Sitzes unabhängig von seiner Position in der x-y-Ebene zumindest im Wesentlichen auf der Sitzrotationsachse 133 des zweiten Drehlagers 142 und damit auf der Drehachse des Sitzes. Somit ist eine reine Drehbewegung des Sitzes mittels der Positioniereinrichtung 100 in jeder beliebigen Position in der x-y-Ebene möglich, ohne dass eine komplizierte Bewegungskompensation notwendig ist.
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Somit kann mit der Positioniereinrichtung 100, wie sie in den 1 bis 4 dargestellt ist, auch bei einer in der x-y- Ebene verschobenen Sitzposition, d.h in einer Position des Sitzes, in welcher die Sitzrotationsachse 133 nicht koaxial mit der Sockelrotationsachse 111 verläuft, eine reine Drehbewegung der Sitzbefestigung 130 durchgeführt werden. Darüber hinaus wirkt aufgrund der Tatsache, dass bei der Positioniereinrichtung 100 der Schwerpunkt des Sitzes zumindest im Wesentlichen auf der Sitzrotationsachse 133 liegt, in einer geneigten Flugzeuglage oder bei einer Flugzeugbeschleunigung kein wesentliches Trägheitsmoment auf die Sitzrotationsachse. Dadurch wird mittels der Positioniereinrichtung ein manuelles Drehen des Sitzes in nahezu jeder Flugsituation und in allen beliebigen Sitzpositionen ermöglicht.
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Wie in 1 und 2 zu erkennen ist, ist die Sockelrotationsachse 111 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sockelbefestigungsebene 180 und zumindest im Wesentlichen parallel zur Sitzrotationsachse 133 ausgerichtet. Darüber hinaus, umfasst die Exzentervorrichtung 120 ein erstes Exzenterelementelement 121 und ein zweites Exzenterelement 122, wobei das zweite Exzenterelement 122 relativ zum ersten Exzenterelement 121 um eine Exzenterrotationsachse 123 drehbar ist. Dabei ist das erste Exzenterelementelement 121 mittels des ersten Drehlagers 141 mit dem Sockel 110 verbunden und das zweite Exzenterelement 122 mittels des zweiten Drehlagers 142 mit der Sitzbefestigung 130 verbunden. Eine derartige Exzenteranordnung mit einem ersten Exzenterelementelement und einem zweiten Exzenterelement ist auch als sogenannter Doppelexzenter bekannt.
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Typischer Weise ist der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse 123 und der Sockelrotationsachse 111, wie es beispielsweise in 1 und 2 dargestellt ist, zumindest im Wesentlichen identisch mit dem Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse 123 und der Sitzrotationsachse 133. Typischer Weise ist der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sockelrotationsachse oder der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sitzrotationsachse im Bereich von einem unteren Grenzwert von 10 mm bis zu einem oberen Grenzwert von 250 mm, wobei der untere Grenzwert typischerweise 10 mm, 20 mm oder 30 mm ist und der obere Grenzwert typischerweise 200 mm, 225 mm oder 250 mm ist. Wie den 1 und 2 dargestellt ist, verläuft die Exzenterrotationsachse 123 vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zur Sockelrotationsachse 111 oder zumindest im Wesentlichen parallel zur Sitzrotationsachse 133. Dadurch kann eine uniplanare und parallel zur Befestigungsebene 180 verlaufende Bewegung des Sitzes gewährleistet werden.
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2 zeigt eine Schnittansicht auf eine weitere exemplarische Ausführungsform der Positioniereinrichtung 100 mit einer Sitzbefestigung 130 zum Rotieren und Bewegen eines an der Sitzbefestigung 130 befestigten Sitzes. Des Weiteren weist die in 2 dargestellte Ausführungsform einen Sockel 110 zum Befestigen der Positioniereinrichtung 100 an einer Grundstruktur und eine Exzentervorrichtung 120 auf, welche mittels eines ersten Drehlagers 141 mit dem Sockel 110 verbunden ist. Dabei ist die Sitzbefestigung 130 mittels eines zweiten Drehlagers 142 mit der Exzentervorrichtung 120 verbunden. Zudem weist die in 2 dargestellte Exzentervorrichtung 120, ein erstes Exzenterelement 121 und ein zweites Exzenterelement 122 auf, wobei das zweite Exzenterelement 122 über ein drittes Drehlager 143 relativ zum ersten Exzenterelement 121 um eine Exzenterrotationsachse 123 drehbar ist. Dabei ist das erste Exzenterelementelement 121 mittels des ersten Drehlagers 141 mit dem Sockel 110 verbunden und das zweite Exzenterelement 122 mittels des zweiten Drehlagers 142 mit der Sitzbefestigung 130 verbunden.
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In einer typischen Weiterbildung der Positioniereinrichtung weist der Sockel oder das erste Exzenterelement oder das zweiter Exzenterelement eine Zapfenerweiterung auf. Eine derartige Zapfenerweiterung 165 ist in 2 exemplarisch dargestellt. Typischerweise ist unter einer Zapfenerweiterung eine Ausdehnung des Lagers um einen Abtrieb oder um eine Abtriebsachse herum zu verstehen. Dies schafft die Möglichkeit, innerhalb des Lagerrings einen Antrieb, eventuell auch einschließlich eines Getriebes unterzubringen, da das Zentrum der Lagerung frei wird und dort ein Antrieb eingebaut werden kann. Bei typischen Ausführungsformen ist innerhalb des Lagerrings ein Planetengetriebe oder ein anderes Getriebe verbaut. Durch das Vorsehen einer Zapfenerweiterung kann die maximale Festigkeit der Lager erhöht werden. Insbesondere können durch das Vorsehen einer Zapfenerweiterung Lagerungen mit großen Durchmessern, beispielsweise Lagerdurchmesser von einem unteren Grenzwert von 100 mm bis zu einem oberen Grenzwert von 700 mm oder 500 mm realisiert werden, wobei der untere Grenzwert typischerweise 90 mm, 120 mm oder 150 mm ist und der obere Grenzwert typischerweise 500 mm, 600 mm oder 700 mm ist.
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Wie in 2 dargestellt ist, verläuft die Exzenterrotationsachse 123 des dritten Drehlagers 143 innerhalb eines ersten Lagerrings 151 des ersten Drehlagers 141. Durch diese Anordnung können auf den ersten Lagerring wirkende Belastungen, insbesondere Belastungen aufgrund von Hebelwirkungen, welche in einem Fall auftreten würden, in welchem die Exzenterrotationsachse des dritten Drehlagers außerhalb des ersten Lagerrings liegen würde, verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Des Weiteren ist in 2 gezeigt, dass die Sitzrotationsachse 133 des zweiten Drehlagers 142 innerhalb eines dritten Lagerrings 153 des dritten Drehlagers 143 verläuft. Durch diese Anordnung können auf den dritten Lagerring wirkende Belastungen, insbesondere Belastungen aufgrund von Hebelwirkungen, welche in einem Fall auftreten würden, in welchem die Sitzrotationsachse des zweiten Drehlagers außerhalb des dritten Lagerrings liegen würde, verhindert oder zumindest reduziert werden.
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Zudem zeigt 2, dass gemäß einer Weiterbildung das erste Drehlager 141 oder das zweite Drehlager 142 oder das dritte Drehlager 43 mittels jeweils eines Antriebs 170 antreibbar ist, beispielsweise mittels eines Antriebs 170 mit Planetengetriebe 160. Weitere Ausführungsformen weisen Stirnradgetriebe, Spannungswellengetriebe (Markenname: Harmonic Drive), Zykloidgetriebe oder andere Getriebe für den Antrieb auf, insbesondere, einstufige Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis zwischen 1:3 und 1:10, um auch eine manuelle Betätigungen zu ermöglichen. Hintergrund ist, dass bei typischen Ausführungsformen eine Auskopplung zwischen einer Motorabtriebswelle und dem Getriebe vorgesehen ist. Weitere Ausführungsformen weisen eine Auskopplung abtriebsseitig des Getriebes mit dem Vorteil einer einfacheren Beweglichkeit auf. Gemäß einer Weiterbildung ist dabei das Planetengetriebe oder das Stirnradgetriebe von der Zapfenerweiterung aufnehmbar. Mit anderen Worten, gemäß einer Weiterbildung ist die Zapfenerweiterung derart ausgebildet, dass ein Planetengetriebe oder ein Stirnradgetriebe aufnehmbar ist.
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Gemäß einer Weiterbildung sind die Antreibe 170 ausklinkbar, so dass in einem ausgeklinkten Zustand der Antriebe 170 manuelle Drehbewegungen um die Sockelrotationsachse 111 des ersten Drehlagers 141 oder um die Sitzrotationsachse 133 des zweiten Drehlagers 142 oder um die Exzenterrotationsachse 123 des dritten Drehlagers 143 möglich sind. Dabei ist es zudem denkbar, dass alle oder einzelne Antriebe 170 manuelle Release Mechanismen aufweisen, um die Antriebe 170 auszuklinken.
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Wie in 2 dargestellt ist, ist der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse 123 und der Sockelrotationsachse 111 zumindest im Wesentlichen identisch mit dem Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse 123 und der Sitzrotationsachse 133 ist. In bevorzugter Weise ist der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sockelrotationsachse oder der Abstand zwischen der Exzenterrotationsachse und der Sitzrotationsachse im Bereich von einem unteren Grenzwert von 10 mm bis zu einem oberen Grenzwert von 250 mm, wobei der untere Grenzwert typischerweise 10 mm, 15 mm oder 20 mm ist und der obere Grenzwert typischerweise 200 mm, 225 mm oder 250 mm ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine exemplarische Ausführungsform der Positioniereinrichtung 100 mit einem an der Sitzbefestigung 130 befestigten Sitz, insbesondere Flugzeugsitz. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Sitzfläche 200 neigungseinstellbar und auch weitere Sitzelemente wie Rückenlehne 210, Kopfstütze 220, Beinauflage 230 etc. verstellbar sein können.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht auf eine weitere exemplarische Ausführungsform dargestellt, in welcher das zweite Exzenterelement 122 relativ zum ersten Exzenterelement 121 entlang einer Exzentertranslationsachse 124 bewegbar ist. Wie in 4 dargestellt ist, ist die Exzentervorrichtung 120 linear entlang einer Translationsachse 124 verstellbar, wobei die Translationsachse 124 zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sockelrotationsachse 111 und zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Sitzrotationsachse 133 verläuft. Gemäß einer Weiterbildung ist für die Bewegung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement entlang der Exzentertranslationsachse ein Achsantrieb vorgesehen. Ein derartiger Achsantrieb, kann beispielsweise über motorgetriebene Kurbelgewindetriebe, andere Gewindetriebe oder auch Linearmotoren realisiert werden.
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In 5 ist ein schematisches Bewegungsdiagramm dargestellt, um Anhand von exemplarischen Bewegungsabläufen mögliche Bewegungen eines Sitzes unter Verwendung der Positioniereinrichtung 100 zu erläutern. Dabei stellt die Bewegungslinie 501 die Bewegung des Sitzschwerpunkts bei einer Rotationsbewegung um die Sockelrotationsachse in einem ersten Zustand der Exzentervorrichtung dar. In einem derartigen ersten Zustand der Exzentervorrichtung ist das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement verdreht oder verschoben, so dass die Sitzrotationsachse parallel zur Sockelrotationsachse verläuft. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in einem ersten Zustand der Exzentervorrichtung noch keine maximale Streckung der Exzentervorrichtung erfolgt ist. Eine maximale Streckung wird beispielsweise durch eine Verdrehung um 180° des ersten Exzenterelements gegenüber dem zweiten Exzenterelement um die Exzenterrotationsachse erreicht. Des Weiteren kann eine maximale Streckung aber auch bei der in 4 dargestellten Ausführungsform durch eine maximale Verschiebung des zweiten Exzenterelements relativ zum ersten Exzenterelement entlang der Exzentertranslationsachse erreicht werden.
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Die Bewegungslinie 502 stellt eine Bewegung des Sitzschwerpunktes dar, wenn in einem ersten Zustand der Exzentervorrichtung eine Rotationsbewegung um die Exzenterrotationsachse durchgeführt wird. Die Bewegungslinie 503 stellt eine Bewegungslinie des Sitzschwerpunkts dar, wenn in in einem zweiten Zustand der Exzentervorrichtung eine Rotationsbewegung um die Sockelrotationsachse durchgeführt wird. Dabei unterscheidet sich der zweite Zustand der Exzentervorrichtung vom ersten Zustand der Exzentervorrichtung darin, dass das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement um einen größeren Winkel, maximal jedoch bis 180°, oder eine größere axiale Distanz entlang einer Exzentertranslationsachse verschoben ist.
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In 6 ist ein schematisches Diagramm zur exemplarischen Erläuterung möglicher Bewegungen eines Sitzes unter Verwendung der Positioniereinrichtung 100 dargestellt, wenn mindestens zwei gleichzeitige Rotationsbewegung oder einer Translations- und einer Rotationsbewegung der Exzentervorrichtung durchgeführt werden.
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Die Bewegungslinie 601 stellt die Bewegung des Sitzschwerpunkts bei einer Rotationsbewegung um die Sockelrotationsachse in einem ersten Zustand der Exzentervorrichtung dar. Wie bereits für 5 erläutert, ist in einem ersten Zustand der Exzentervorrichtung das zweite Exzenterelement relativ zum ersten Exzenterelement verdreht oder verschoben, so dass die Sitzrotationsachse parallel zur Sockelrotationsachse verläuft.
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Die linearen Bewegungslinie 602 und 603 stellen die Bewegung des Sitzschwerpunkts dar, wenn eine erste Rotation des ersten Exzenterelements um die Sockelrotationsachse mit einer ersten Drehrichtung und gleichzeitig eine zweite Rotation des zweiten Exzenterelements um die Exzenterrotationsachse in einer zweiten Drehrichtung durchgeführt wird. Dabei kann zum Ausführen einer Linearbewegung der Sitzbefestigung, wie sie beispielsweise durch die Bewegungslinien 602 und 603 dargestellt sind, die erste Drehrichtung des ersten Exzenterelements um die Sockelrotationsachse unter Umständen verschieden von der zweiten Drehrichtung des zweiten Exzenterelements um die Exzenterrotationsachse sein. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass bei einer Linearbewegung der Sitzbefestigung typischerweise der daran befestigte Sitz um die Sitzrotationsachse gedreht wird, um die Sitzausrichtung nicht zu verändern. Demnach werden bei einer Linearbewegung des Sitzes typischerweise eine Rotation um die Sockelrotationsachse um einen Winkel ∆φ1, eine Rotation um die Exzenterrotationsachse um einen Winkel ∆φ2 und eine Rotation um die Sitzrotationsachse um den Winkel ∆φ3 durchgeführt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass für eine Linearbewegung des Sitzes unter Beibehaltung der Sitzrichtung die Bedingung ∆φ1 + ∆φ2 + ∆φ3 = 0 zu erfüllen ist.
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Die Bewegungslinie 604 stellt die Bewegungsfreiheit des Sitzschwerpunkts dar, wenn die Bewegungsfreiheit der Exzentervorrichtung, beispielsweise auf ein Rechteck, wie es in 6 dargestellt ist, beschränkt ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Positioniereinrichtung
- 110
- Sockel
- 111
- Sockelrotationsachse
- 120
- Exzentervorrichtung
- 121
- erstes Exzenterelement
- 122
- zweites Exzenterelement
- 123
- Exzenterrotationsachse
- 130
- Sitzbefestigung
- 133
- Sitzrotationsachse
- 141
- erstes Drehlager
- 142
- zweites Drehlager
- 143
- drittes Drehlager
- 151
- erster Lagerring
- 152
- zweiter Lagerring
- 153
- dritter Lagerring
- 160
- Planetengetriebe
- 170
- Antrieb
- 180
- Sockelbefestigungsebene
- 190
- Grundstruktur
- 200
- Sitzfläche
- 210
- Rücklehne
- 220
- Kopfstütze
- 230
- Beinauflage
- 501 bis 604
- Bewegungslinien