DE102015118442A1

DE102015118442A1 - Vorrichtung zur Sitzstabilisierung

Info

Publication number: DE102015118442A1
Application number: DE102015118442.7A
Authority: DE
Inventors: Konstantin Lorey
Original assignee: Grammer AG
Current assignee: Grammer AG
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2035-10-29
Also published as: CN107054181B; US20170120787A1; US10005378B2; CN107054181A; DE102015118442B4

Abstract

Fahrzeugsitz, der an einer Fahrzeugkarosserie angeordnet und relativ gegenüber der Fahrzeugkarosserie verlagerbar ist und mindestens eine Federeinrichtung und/oder mindestens eine Dämpfungseinrichtung zur Verlagerung und zur Aufnahme von Schwingungen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung sowie mindestens eine an dem Fahrzeugsitz angeordnete Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung des Fahrzeugsitzes in vertikaler und/oder horizontaler Richtung umfasst, wobei die Sitzstabilisierungseinrichtung mindestens ein um eine erste Drehachse drehbar gelagertes und mit einer Drehfrequenz drehbares Drehelement aufweist, mittels welchem durch eine von außen auf den Fahrzeugsitz und auf den durch das Drehelement erzeugten Drehimpuls wirkende Kraft ein Drehmoment erzeugbar ist, das einer durch die Kraft erzeugten Drehbewegung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrzeugkarosserie um eine reale und/oder imaginäre zweite Drehachse entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für Nutzfahrzeuge, der an einer Fahrzeugkarosserie angeordnet und relativ gegenüber der Fahrzeugkarosserie verlagerbar ist und mindestens eine Federeinrichtung und/oder mindestens eine Dämpfungseinrichtung zur Verlagerung und zur Aufnahme von Schwingungen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung sowie mindestens eine an dem Fahrzeugsitz angeordnete Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung des Fahrzeugsitzes in vertikaler und/oder horizontaler Richtung umfasst, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Es sind aus dem Stand der Technik derartige Fahrzeugsitze bekannt, die eine Dämpfung und/oder eine Federung des Fahrzeugsitzes gegenüber einer Fahrzeugkarosserie durch eine Luftfedereinrichtung erreichen. Im Falle einer Auslenkung des Fahrzeugsitzes wird das Volumen der Luftfeder verändert, wobei mittels einer Steuerungseinrichtung und vorzugsweise einem Luftspeicher oder einer anderen Luftversorgung diese Volumendifferenz ausgeglichen werden kann.
Diese Variante der Sitzstabilisierung durch Zu- bzw. Abführen von Luft einer Luftfeder sind jedoch relativ träge in ihrer Wirkung, da zuerst eine Auslenkung detektiert werden muss und davon ausgehend ein zu veränderndes Volumen bestimmt werden muss und davon ausgehen dann mittels einer Steuereinrichtung diese Volumendifferenz kompensiert werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfache Sitzstabilisierungseinrichtung anzugeben, die nahezu unmittelbar auf eine Auslenkung des Fahrzeugsitzes reagieren und dieser Auslenkung entgegenwirken kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den abhängigen Patentansprüchen.
Kerngedanke der Erfindung ist es, einen Fahrzeugsitz, der an einer Fahrzeugkarosserie angeordnet und relativ gegenüber der Fahrzeugkarosserie verlagerbar ist und mindestens eine Federeinrichtung und/oder mindestens eine Dämpfungseinrichtung zur Verlagerung und zur Aufnahme von Schwingungen in vertikaler und/oder horizontaler Richtung sowie mindestens eine an dem Fahrzeugsitz angeordnete Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung des Fahrzeugsitzes in vertikaler und/oder horizontaler Richtung umfasst, bereitzustellen, wobei die Sitzstabilisierungseinrichtung mindestens ein um eine erste Drehachse drehbar gelagertes und mit einer Drehfrequenz drehbares Drehelement aufweist, mittels welchem durch eine von außen auf den Fahrzeugsitz und auf den durch das Drehelement erzeugten Drehimpuls wirkende Kraft ein Drehmoment erzeugbar ist, das einer durch die Kraft erzeugten Drehbewegung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrzeugkarosserie um eine reale und/oder imaginäre zweite Drehachse entgegenwirkt.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn das Drehelement rotationssymmetrisch ausgebildet ist, so dass bei der Drehung um die erste Drehachse keine unerwünschten Nebeneffekte wie unrundes Laufen des Drehelements vermieden werden können.
Dadurch, dass das Drehelement drehbar ist, wird ein Drehimpuls, genauer ein Drehimpulsvektor erzeugt.
Durchfährt das Fahrzeug eine Erniedrigung oder überfährt das Fahrzeug eine Erhöhung des Geländes, im Folgenden als Geländeunebenheit bezeichnet, beispielsweise auf einem Acker, so werden die Fahrzeugkarosserie und dementsprechend auch der Fahrzeugsitz aus ihrer bisherigen Position im Raum ausgelenkt. Durch diese Auslenkung wird eine Kraft an die Fahrzeugkarosserie und/oder den Fahrzeugsitz übertragen, die dann aufgrund der Anordnung der Sitzstabilisierungseinrichtung am Fahrzeugsitz auch auf das Drehelement und dadurch auch auf den Drehimpuls, genauer den Drehimpulsvektor, wirkt.
Da das Fahrzeug zuerst mit einer ersten Achse auf die Geländeunebenheit trifft und erst danach auch mit einer zweiten Achse oder auch weiteren Achsen auf diese Geländeunebenheit trifft, wird auf die Fahrzeugkarosserie und/oder der Fahrzeugsitz eine Drehbewegung durch die einwirkende Kraft erzeugt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist hierbei der Fahrzeugsitz an einem ersten Aufhängeelement angeordnet, das mittels der zweiten Drehachse drehbar gegenüber einem zweiten Aufhängeelement gelagert ist. Vorzugsweise ist das zweite Aufhängeelement mit der Fahrzeugkarosserie verbunden. Weiter bevorzugt ist die zweite Drehachse in Fahrzeugsitzbreitenrichtung verlaufend angeordnet. Besonders bevorzugt ist dabei die zweite Drehachse in einem vorderen Bereich des ersten Aufhängeelements angeordnet.
Wirkt also eine Kraft insbesondere auf den Fahrzeugsitz ein, so wird durch diese Krafteinwirkung eine Drehung des ersten Aufhängeelements und damit auch des Fahrzeugsitzes gegenüber dem zweiten Aufhängeelements um die zweite Drehachse bewirkt.
Durch die Krafteinwirkung auf die Sitzstabilisierungseinrichtung und insbesondere auf den Drehimpulsvektor wird durch eine Veränderung der Lage des Drehimpulsvektors ein Drehmoment erzeugt, um die Lage des Drehimpulsvektors im Raum zu erhalten. Das erzeugte Drehmoment wirkt daher der Drehbewegung des Fahrzeugsitzes entgegen.
Diese Ausführungsform ist dahingehend besonders vorteilhaft, da der durch die einwirkende Kraft erzeugten Drehbewegung besonders gut entgegengewirkt werden kann.
Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind die Federeinrichtung und/oder die Dämpfungseinrichtung sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Aufhängeelement verbunden, das heißt die Federeinrichtung und/oder die Dämpfungseinrichtung sind vorzugsweise zwischen dem ersten und dem zweiten Aufhängeelement angeordnet. Dies bedeutet also, dass das erste Aufhängeelement nur mittels des zweiten Aufhängeelements mit der Fahrzeugkarosserie verbunden ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehfrequenz des Drehelements einstellbar ist. Durch eine Veränderung der Drehfrequenz kann der Betrag des Drehimpulses beeinflusst werden, das heißt also durch Veränderung der Drehfrequenz kann der Fahrzeugsitz den Anforderungen an das überfahrene Gelände sowie dem Komfortverständnis des Fahrers angepasst werden. Eine andere Möglichkeit zur Veränderung des Betrages des Drehimpulses ist natürlich auch die Veränderung des Trägheitsmoments des Drehelements.
Die Drehfrequenz kann dabei vorzugsweise mittels eines Motors, insbesondere eines elektrischen Motors, der mit der ersten Drehachse wirkverbunden ist, verändert und eingestellt werden. Es sei hierbei angemerkt, dass auch eine Drehzahl gleich Null möglich ist, d.h. das Drehelement dreht sich nicht. In diesem Zustand ist jedoch der Betrag des Drehimpulses ebenfalls gleich Null, so dass in diesem Zustand kein Drehmoment erzeugt werden kann, um der einwirkenden Kraft entgegenzuwirken.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist die erste Drehachse eine feste Lage in Bezug auf den Fahrzeugsitz auf. Dies bedeutet also, dass die Drehachse in Bezug auf den Fahrzeugsitz immer die gleiche Lage aufweist, also insbesondere nicht gegenüber dem Fahrzeugsitz drehbar angeordnet ist.
Durch diese feste Lage der ersten Drehachse in Bezug auf den Fahrzeugsitz kann daher besonders gut das vom Drehelement erzeugte Drehmoment entgegen der Drehbewegung des Fahrzeugsitzes wirken.
Ist gemäß einer Ausführungsform ein erstes und ein zweites Aufhängeelement vorgesehen, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Drehachse und die zweite Drehachse senkrecht zueinander ausgerichtet sind und sich in einem Punkt schneiden. Dadurch können bei einer Drehbewegung des Fahrzeugsitzes um die zweite Drehachse die Trägheitsmomente minimiert werden. Vorzugsweise handelt es sich auch hier um eine erste Drehachse mit einer festen Lage in Bezug auf den Fahrzeugsitz.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Drehelement mittels einer kardanischen Aufhängung in der Sitzstabilisierungseinrichtung angeordnet. Unter einer kardanischen Aufhängung ist eine Aufhängung derart zu verstehen, dass das Drehelement zumindest einen Freiheitsgrad aufweist, das heißt die Bewegung in zumindest eine Raumrichtung erlaubt ist. Vorteilhaft ist die kardanische Aufhängung derart gewählt, dass das Drehelement in den drei Raumrichtungen bewegbar ist.
Wird gemäß dieser Ausführungsform ein Drehmoment durch eine einwirkende Kraft erzeugt, so bewegt sich das Drehelement in der kardanischen Aufhängung entsprechend, um die Lage des Drehimpulsvektors im Raum aufrecht zu erhalten. Das Drehmoment wird hierbei jedoch nicht direkt an den Fahrzeugsitz übertragen.
Es ist gemäß einer Ausführungsform daher vorgesehen, dass die Bewegung des Drehelements aufgrund des erzeugten Drehmoments in der kardanischen Aufhängung detektierbar ist. Eine Detektion der Bewegung bzw. der aktuellen Lage des Drehelements ist durch Einsatz eines oder mehrerer Winkelgeber oder Winkellagegeber möglich, die den jeweils gemessenen Winkel in ein entsprechendes elektrisches Signal übersetzt bzw. umformt.
Die detektierte Bewegung und/oder Lage des Drehelements kann daher vorteilhaft als elektrisches Signal an mindestens einen Aktor übermittelt werden, mittels welchem der Drehbewegung des Fahrzeugsitzes entgegenwirkbar ist.
Der Aktor kann als ein elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer ausgestaltet sein. Vorzugsweise sind mehrere Aktoren vorgesehen, wobei jeder Aktor in eine der drei Raumrichtungen wirkend angeordnet ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Drehachse und die zweite Drehachse senkrecht oder parallel zueinander ausgerichtet, so dass besonders effektiv das erzeugte Drehmoment des Drehelements an den Fahrzeugsitz übertragen werden kann. Insbesondere werden durch diese Ausgestaltung Bewegungen vermieden, die zu einem Verkanten führen würden.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Sitzstabilisierungseinrichtung temporär an dem Fahrzeugsitz anordenbar ist, wodurch es möglich ist, defekte Sitzstabilisierungseinrichtungen auszutauschen oder zu reparieren.
Ist die erste Drehachse derart ausgestaltet, dass sie eine feste Lage in Bezug auf den Fahrzeugsitz einnimmt, so kann das Drehelement nur ein Drehmoment in einer Raumrichtung erzeugen. Ist es gewünscht, in mehreren Raumrichtung ein Drehmoment zu erzeugen, da beispielsweise nur ein Rad auf eine Geländeunebenheit trifft, was gleichbedeutend ist mit einer Drehung der Fahrzeugkarosserie und/oder des Fahrzeugsitzes in mehr als einer Raumrichtung, so sind mehrere Drehelemente notwendig, deren Drehachsen senkrecht zur ersten Drehachse ausgerichtet sind.
Zur Reduzierung der Leistungsaufnahme durch die Sitzstabilisierungseinrichtung ist es vorteilhaft, wenn um das Drehelement ein Gehäuse angeordnet ist, das evakuiert werden kann. Durch das entstandene Vakuum innerhalb des Gehäuses kann das Drehelement mit einer verringerten Reibung arbeiten, was einer geringeren Leistungszufuhr zum Drehelement entspricht.
Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen.
Es zeigen:
1 Fahrzeugsitz mit einer Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung in Höhenrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
2 Fahrzeugsitz gemäß 1 beim Überfahren einer Geländeunebenheit
3A–3D Wirkungsweise der Sitzstabilisierungseinrichtung
4A Auslenkung des Fahrzeugsitzes gemäß 1 bei deaktivierter Sitzstabilisierung
4B Auslenkung des Fahrzeugsitzes gemäß 1 bei aktivierter Sitzstabilisierung
5A Fahrzeugsitz mit einer Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung in horizontaler Richtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
5B Fahrzeugsitz gemäß 5A in einer Rückansicht
6A Auslenkung des Fahrzeugsitzes gemäß 5B bei deaktivierter Sitzstabilisierung
6B Auslenkung des Fahrzeugsitzes gemäß 1 bei aktivierter Sitzstabilisierung
7B Fahrzeugsitz mit einer Sitzstabilisierungseinrichtung zur Stabilisierung in Höhenrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
7B schematische Darstellung einer kardanischen Aufhängung
In 1 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erkennen. Der Fahrzeugsitz 1, umfassend ein Sitzteil 15 und ein Rückenlehnenteil 16, weist dabei eine Sitzstabilisierungseinrichtung 7 auf, wobei die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 ein Gehäuse umfasst, in dem ein Drehelement 9 angeordnet ist, das drehbar um eine erste Drehachse 8 gelagert ist. Wie zu erkennen ist, wird das Gehäuse 13 zumindest teilweise von einer Halterung 14 umfasst, mittels welcher die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 an dem Fahrzeugsitz 1 montierbar ist. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine lösbare Verbindung, so dass die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 auch wieder demontierbar ist, um beispielsweise eine andere Sitzstabilisierungseinrichtung 7 zu montieren oder die demontierte Sitzstabilisierungseinrichtung 7 zu reparieren.
Ferner ist der Fahrzeugsitz 1 an einem ersten Aufhängeelement 11 angeordnet, das über eine zweite Drehachse 10 mit einem zweiten Aufhängeelement 12 verbunden ist, wobei das zweite Aufhängeelement 12 mit der Fahrzeugkarosserie 2 vorzugsweise starr verbunden ist. Wie weiter zu erkennen ist, ist die Federeinrichtung 3 bzw. Dämpfungseinrichtung 4, hier beides nur stilisiert dargestellt, zwischen dem ersten 11 und dem zweiten Aufhängeelement 12 angeordnet.
Die Drehfrequenz des Drehelements 9 ist dabei vorzugsweise einstellbar, d.h. von einer auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzenden Person einstellbar. Alternativ oder kumulativ ist es auch denkbar, dass sich die Drehfrequenz an die Masse der Person automatisch anpasst, beispielsweise dadurch, dass die Masse der Person erfasst wird und die Drehfrequenz mittels einer Einstellvorrichtung (hier nicht gezeigt) eingestellt wird.
Die Drehfrequenz kann dabei nahezu beliebig eingestellt werden, wobei auch eine Drehfrequenz gleich Null einstellbar ist. Dies bedeutet, dass sich das Drehelement 9 nicht um die erste Drehachse 8 dreht, also still steht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn keine Person auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzt, so dass auch keine Stabilisierung des Sitzes 1 vorgenommen werden muss. Besonders vorteilhaft kann mittels der Einstellvorrichtung erkannt werden, ob eine Person auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzt oder nicht, beispielsweise über Drucksensoren oder anderen Sensoren. Befindet sich auf dem Fahrzeugsitz 1 keine Person, so wird bevorzugt automatisch die Drehfrequenz gleich Null eingestellt. Wird hingegen registriert, dass eine Person auf dem Fahrzeugsitz 1 sitzt, so wird das Drehelement 9 mit einer vorbestimmbaren Drehfrequenz betrieben. Es ist dabei klar, dass das Drehelement 9 dabei zunächst eine Beschleunigungsphase durchlaufen muss.
Es sei hierbei angemerkt, dass die Drehrichtung des Drehelements 9 hierbei keine Rolle spielt, da nur die Lage der ersten Drehachse 8 sowie die Richtung der einwirkenden Kraft 17 und nicht die Orientierung des Drehimpulsvektors für die letztendliche Entgegenwirkung der Kraft von Relevanz ist. Die physikalische Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend noch genauer dargestellt werden.
In der 2 ist dargestellt, wie sich der Fahrzeugsitz 1 und die Fahrzeugkarosserie 2 sich beim Überfahren einer Geländeunebenheit 18, vorliegend einer Erhöhung, verhält.
Durch das Überfahren der Geländeunebenheit 18 wirkt eine Kraft 17 auf die Karosserie 2 und dementsprechend auch auf den Fahrzeugsitz 1 ein, wodurch der Fahrzeugsitz 1 durch die bereits in 1 beschriebene Anordnung an einem ersten 11 und zweiten Aufhängeelement 12 eine Drehung um die zweite Drehachse 10 und die Fahrzeugkarosserie 2 eine Drehbewegung um eine dritte Drehachse 19 erfahren. Die Drehbewegung der Fahrzeugkarosserie 2 um die dritte Drehachse 19 bewirkt dabei natürlich die Drehbewegung 20 des Fahrzeugsitzes 1 um die zweite Drehachse 10. Dabei ist der ausgelenkte Fahrzeugsitz 1‘ durch gepunktete Linien dargestellt. Der Fahrzeugsitz 1, der durch durchgezogene Linien dargestellt ist, entspricht der ursprünglichen Position des Fahrzeugsitzes 1, also vor dem Überfahren der Geländeunebenheit 18. Andere Bezugszeichen mit einem Strich beziehen sich ebenso auf die ausgelenkte Situation.
Es sei hierzu angemerkt, dass wenn der Sitz 1 nicht wie vorliegend gegenüber der Karosserie 2 gelagert wäre, sondern beispielsweise mittels einem Scherengestell oder anderen Befestigungsvorrichtungen mit der Karosserie verbunden wäre, die zweite Drehachse 10, um die die Drehbewegung des Fahrzeugsitzes 1 erzeugt wird, der dritten Drehachse 19 entsprechen würde.
Weiter sei hier angemerkt, dass die Drehbewegung 20 des Fahrzeugsitzes 1 aufgrund von Trägheitseffekten gegenüber der Drehbewegung der Fahrzeugkarosserie zeitversetzt ist. Es ist auch klar, dass die Drehbewegung 20 des Fahrzeugsitzes 1 noch weitergeführt wird aufgrund der geringeren Masse des Fahrzeugsitzes 1 bei gleichbleibender Krafteinwirkung. In den 3A bis 3D wird exemplarisch die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung genauer dargestellt und erläutert.
Die erste Drehachse 8 des Drehelements 9 ist hierbei senkrecht zur zweiten Drehachse 10 angeordnet, wobei sich die erste 8 und die zweite Drehachse 10 in einem Punkt schneiden. Dabei stellt die gestrichelte Linie die Drehachse 8 dar, wobei zusätzlich ein Drehimpulsvektor 21 eingezeichnet ist. Die Lage der Drehachse 8 entspricht dabei der Lage des Drehimpulsvektors 10, so dass in den folgenden Figuren auf eine Unterscheidung verzichtet wird.
Die 3A zeigt dabei eine Situation, in der noch keine Kraft auf den Fahrzeugsitz 1 einwirkt. Dementsprechend ändert das Drehelement 9 seine Lage nicht.
3B zeigt die Situation zu Beginn einer Krafteinwirkung 17, beispielsweise durch Überfahren einer Geländeunebenheit 18 (hier nicht gezeigt). Aufgrund von Trägheitseffekten hat sich die Lage des Drehelements 9 zu Beginn der Krafteinwirkung 17 noch nicht oder nur unwesentlich verändert.
Die 3C zeigt den Fall, wie sich der Fahrzeugsitz 1 und insbesondere das Drehelement 9 bewegen würden, wenn sich das Drehelement 9 mit einer Drehfrequenz gleich Null dreht, also still steht. Durch die Kraft 17 wird eine Drehbewegung 20 um die zweite Drehachse 10 hervorgerufen, wie durch die gestrichelten Linien der 3C dargestellt wird.
Da sich jedoch im Stabilisierungsfall das Drehelement 9 mit einer Drehfrequenz größer Null um die erste Drehachse 8 dreht, wird ein Drehimpulsvektor 21 erzeugt. Vorliegend ist die Lage der ersten Drehachse 8 gleichzeitig auch die Lage des Drehimpulsvektors 21.
Wie bekannt ist, beschreibt der Drehimpuls eines Systems eine Erhaltungsgröße, wie durch das Noether-Theorem nachgewiesen werden kann. Das heißt, dass ein System bestrebt ist, die Lage, die Orientierung und den Betrag der Erhaltungsgröße zu erhalten.
Um die Erhaltungsgröße auch bei Einwirken einer von außen auf das System wirkende Kraft zu erhalten, wird ein Drehmoment durch das System erzeugt, dass der einwirkenden Kraft 17 entgegenwirkt. Vorliegend wird durch das erzeugte Drehmoment eine Drehbewegung 22 des Drehelements 9 und dadurch insbesondere des Fahrzeugsitzes 1 erzeugt, die der Drehbewegung 20, hervorgerufen durch die einwirkende Kraft 17, entgegenwirkt. Dies ist der 3D zu entnehmen. Der Betrag des Drehmoments richtet sich dabei nach dem Betrag der einwirkenden Kraft 17. Gemäß der 3D ist der Fall gezeigt, dass die durch das Drehmoment hervorgerufene Drehbewegung 22 die durch die einwirkende Kraft 17 hervorgerufene Drehbewegung 20 kompensiert. Es ist jedoch auch denkbar, natürlich abhängig von der Stärke der einwirkenden Kraft 17, dass der Drehimpulsvektor 21 und entsprechend das Drehelement 9 dennoch seine Lage im Raum ändert, da beispielsweise die einwirkende Kraft zu groß ist, um von dem entstandenen Drehmoment kompensiert zu werden.
Es ist dabei also klar, dass abhängig vom Betrag der einwirkenden Kraft 17 dennoch eine Drehbewegung 20 um die zweite Drehachse 10 feststellbar ist, da besonders bei starken Kräften 17 und aufgrund von Trägheitseffekten das Drehmoment die Drehbewegung 20 nicht vollständig kompensieren kann. Dennoch ist hier eine deutliche Sitzstabilisierung die Folge, ohne eine aufwändige Konstruktion zu verwenden. Vorliegend wird lediglich eine mechanische Vorrichtung zur Sitzstabilisierung vorgeschlagen.
Bei einem Vergleich der 4A und 4B ist die Wirkung der Sitzstabilisierungseinrichtung 7 klar erkennbar. Die 4A und 4B zeigen jeweils die Situation keiner Auslenkung des Fahrzeugsitzes 1, dargestellt durch durchgezogene Linien, den Fahrzeugsitz 1‘ beim Überfahren einer Erhöhung, dargestellt durch gepunktete Linien, und den Fahrzeugsitz 1‘‘ beim Überfahren einer Erniedrigung, dargestellt durch gestrichelte Linien. Ist die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 außer Betrieb, wie in der 4A so gezeigt, so ist eine große Auslenkung 23 zu erkennen, wobei mit Auslenkung die Höhendifferenz des Fahrzeugsitzes 1 zwischen der Situation beim Überfahren der Erhöhung und der Situation beim Überfahren der Erniedrigung zu verstehen ist.
Findet eine Drehbewegung 20 der Fahrzeugkarosserie 2 durch Einwirken einer Kraft 17 statt, so verändert sich entsprechend die Lage der Fahrzeugkarosserie 2 und insbesondere die Lage des mittels der Aufhängeelemente 11, 12 mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbundene Fahrzeugsitz 1.
Da vorliegend das zweite Aufhängeelement 12 starr mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbunden ist, wird das Aufhängelement 12 und dementsprechend die zweite Drehachse 10 im Falle beim Überfahren einer Erhöhung 18‘ in eine gegenüber der ursprünglichen Position des Fahrzeugsitzes 1 in Längsrichtung L weiter nach vorne und in Höhenrichtung H weiter nach oben geschwenkt, dargestellt durch die zweite Schwenkachse 10‘, im Falle beim Überfahren einer Erniedrigung 18‘‘ in Längsrichtung L weiter nach hinten und in Höhenrichtung H weiter nach unten, dargestellt durch die Schwenkachse 10‘‘.
Allgemein wird durch die in den 1 bis 3 verwendeten Bezugszeichen für das ursprüngliche System verwendet, die Bezugszeichen mit einem Strich für das System beim Überfahren einer Erhöhung 18‘ und die Bezugszeichen mit zwei Strichen für das System beim Überfahren einer Erniedrigung 18‘‘.
Wie aus einem Vergleich der 4A und 4B zu sehen ist, ist die Auslenkung 24 der 4B, wobei die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 in Betrieb ist, deutlich geringer als die Auslenkung 23 der 4A. Wie weiter deutlich aus dem Vergleich der 4A und 4B zu erkennen ist, ist die Verschenkung der Fahrzeugkarosserie 2 und des zweiten Aufhängeelements 12, 12‘, 12‘‘ gemäß 4B dieselbe wie in der 4A dargestellt. Die Verschwenkung des ersten Aufhängeelements 11, 11‘, 11‘‘ und des Fahrzeugsitzes 1, 1‘, 1‘‘ ist dabei deutlich geringer aufgrund der aktiven Sitzstabilisierung 7, die mittels der durch das erzeugte Drehmoment erzeugte Drehbewegung 22 der Drehbewegung 20 durch die einwirkende Kraft 17 entgegenwirkt.
Die 5A und 5B zeigen eine Anordnung einer Sitzstabilisierungseinrichtung 7 zur Sitzstabilisierung in horizontaler Richtung. Die Sitzstabilisierungsvorrichtung 7 ist dabei unterhalb des Fahrzeugsitzes 1 befestigt, wobei der Fahrzeugsitz 1 um eine zweite Drehachse 10 in horizontaler Richtung drehbar gelagert ist. Die erste Drehachse 8 des Drehelements 9 ist dabei in Höhenrichtung H ausgerichtet.
Wie insbesondere in der 5B zu erkennen ist, ist der Fahrzeugsitz 1 mittels der zweiten Drehachse 10 drehbar gegenüber dem ersten Aufhängeelement 11 gelagert. Vorliegend erstreckt sich die zweite Drehachse 10 in Längsrichtung L.
Die Wirkungsweise der in den 5A und 5B dargestellten Sitzstabilisierungseinrichtung 7 wird anhand der 6A und 6B exemplarisch dargelegt.
Die 6A zeigt dabei die Situation bei deaktivierter Sitzstabilisierung, also mit einem Drehelement 9, das eine Drehfrequenz gleich Null aufweist, die 6B die Situation bei aktiviert Sitzstabilisierung, d.h. das Drehelement 9 weist eine Drehfrequenz größer Null auf.
Dabei überfährt das Fahrzeug und insbesondere die Fahrzeugkarosserie 2 eine Geländeunebenheit 18, vorliegend eine Erhöhung 18‘, wodurch sowohl die Karosserie 2 als auch der Fahrzeugsitz 1 eine Drehbewegung 20 durch eine Einwirkung einer Kraft 17 um die dritte Drehachse 19 erfahren, wobei die Drehachse vorliegend sich in Fahrzeugsitzlängsrichtung erstreckt.
Dabei wird zusätzlich zu der Fahrzeugkarosserie 2 das erste 11 und zweite Aufhängeelement 12, das vorliegend starr mit der Fahrzeugkarosserie 2 verbunden ist, sowie der Fahrzeugsitz 1 um die dritte Schwenkachse 19 verschwenkt. Die verschwenkten Positionen werden wieder durch Bezugszeichen mit einem Strich dargestellt.
Ist die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 in Betrieb, also dreht sich das Drehelement 8 mit einer Drehfrequenz größer Null, so wird dieser Drehbewegung 20 mittels eines erzeugten Drehmoments und der dadurch erzeugten Drehbewegung 22 entgegengewirkt. Das Prinzip ist dabei dasselbe wie bereits weiter oben beschrieben. Insbesondere erfährt dabei der Fahrzeugsitz 1 diese Drehbewegung 22, da die Fahrzeugkarosserie 2 mit dem starr an der Fahrzeugkarosserie verbundenen zweiten Aufhängeelement 12 nur eine Drehbewegung 20 erfahren können.
Durch die aktivierte Sitzstabilisierungseinrichtung 7 kann also sowohl die Auslenkung 24 gegenüber der Auslenkung 23 bei deaktivierter Sitzstabilisierungseinrichtung 7 verringert werden als auch die Ausrichtung des Fahrzeugsitzes stabilisiert werden, so dass, wie in der 6B gezeigt, der Fahrzeugsitz 1, 1‘ weiter im Wesentlichen in Sitzbreitenrichtung B ausgerichtet ist, also entweder entlang der Sitzbreitenrichtung B oder in einem kleinen Winkel hierzu, beispielsweise ein Winkel von 0° bis 25°.
Auch hier wird aus einem Vergleich der 6A und 6B deutlich, dass durch eine aktive Sitzstabilisierungseinrichtung 7 die Auslenkung 24 gegenüber der Auslenkung 23 bei deaktivierter Sitzstabilisierungseinrichtung 7 deutlich geringer ist.
Ebenso wird in jeder Ausführungsform insbesondere das Sitzteil 2 durch die Sitzstabilisierungseinrichtung 7 in ihrer Lage stabilisiert.
Es ist daher vorteilhaft, mindestens zwei Sitzstabilisierungseinrichtung 7 anzuordnen, um eine Sitzstabilisierung in allen Raumrichtung L, H und B zu ermöglichen.
Gemäß 7A ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgezeigt. Hierbei weist der Fahrzeugsitz 1 eine Sitzstabilisierungseinrichtung 7 umfassend ein Drehelement 9 und mindestens einen Aktor 25.
Das Drehelement 9 ist dabei vorzugsweise nicht mit einer gegenüber dem Fahrzeugsitz 1 festen ersten Drehachse ausgebildet, sondern mittels einer kardanischen Aufhängung 26 gelagert. Eine kardanische Aufhängung 26, exemplarisch dargestellt in der 7B, erlaubt es dem Drehelement 9, sich in den drei Raumrichtungen L, H und B zu bewegen. Dazu weist die Aufhängung 26 Schwenkachsen a, b, c auf, die jeweils zueinander senkrecht stehen. Vorteilhafterweise ist an jeder der Schwenkachsen a, b, c einen oder mehrere Winkelgeber oder Winkellagegeber angeordnet, die den jeweils gemessenen Winkel bei einer Verschwenkung um eine Schwenkachse a, b, c in ein entsprechendes elektrisches Signal übersetzen bzw. umformen. Eine derartige kardanische Aufhängung 26, die es dem Drehelement 9 erlaubt, sich in jeder Raumrichtung L, H, B zu bewegen, ist natürlich besonders vorteilhaft. Da aber für jede Schwenkachse a, b, c Übertragungsleitungen, beispielsweise elektrische Leitungen, und entsprechende Winkelgeber bzw. Schaltelemente (hier nicht gezeigt) benötigt werden, die beim Verschwenken ebenfalls mit verschwenkt werden, ist es vorteilhaft, kardanische Aufhängungen vorzusehen, die jeweils nur einen Freiheitsgrad aufweisen, also nur eine Bewegung in einer Raumrichtung L, H, B erlauben, wodurch ein möglichst einfacher Aufbau möglich ist.
Beispielsweise kann also eine kardanische Aufhängung vorgesehen sein, die es dem Drehelement 9 erlaubt, sich in der Raumrichtung L, also in Fahrzeugsitzlängsrichtung, in seiner Lage zu verändern. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn hierdurch ein Aktor 25 angesteuert werden kann, mittels welchem die entsprechende Bewegung kompensiert werden kann.
Es ist also auch denkbar, drei kardanische Aufhängungen mit jeweils einem Drehelement 9 zu verwenden, wobei jede kardanische Aufhängung nur eine Bewegung in einer einzigen Raumrichtung L, H, B erlaubt, wobei jede dieser kardanischen Aufhängung mit einem in der entsprechenden Raumrichtung L, H, B wirkenden Aktor 25 zumindest signaltechnisch verbunden ist. Es sind also hierbei drei kardanische Aufhängungen vorgesehen, die jeweils mit einem Aktor 25 verbunden ist, der jeweils in nur einer Raumrichtung wirkend ist. Darüber hinaus ist die Verwendung einer kardanischen Aufhängung, die nur in einer Raumrichtung L, H, B bewegbar ist, besonders vorteilhaft, wenn der Fahrzeugsitz nur in einer Richtung stabilisiert werden soll, beispielsweise in einer vertikalen Richtung H. Somit kann der bauliche Aufwand deutlich reduziert werden.
Dieses Signal kann mittels einer Leitung 27 an eine Steuereinheit 28 übermittelt werden, die dann die entsprechenden Befehle an den Aktor 25 übermittelt.
Der Aktor 25 kann hierbei elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch aktiviert werden. Der Aktor 25 wird derart angesteuert, der jeweiligen detektierten Bewegung entgegenzusteuern, so dass der Fahrzeugsitz 1 stabilisiert wird.
Der Aktor 25 ist vorzugsweise am zweiten Aufhängeelement 12 angeordnet und wirkt auf das erste Aufhängeelement 11, um einer Drehbewegung 20 durch eine einwirkende Kraft 17 entgegenzuwirken.
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, 1‘, 1‘‘: Fahrzeugsitz
2, 2‘, 2‘‘: Fahrzeugkarosserie
3: Federeinrichtung
4: Dämpfungseinrichtung
5: vertikale Richtung
6: horizontale Richtung
7: Sitzstabilisierungseinrichtung
8: erste Drehachse
9, 9‘, 9‘‘: Drehelement
10, 10‘, 10‘‘: zweite Drehachse
11, 11‘, 11‘‘: erstes Aufhängeelement
12, 12‘, 12‘‘: zweites Aufhängeelement
13: Gehäuse
14: Halterung
15: Sitzteil
16: Rückenlehnenteil
17: einwirkende Kraft
18: Geländeunebenheit
19: dritte Drehachse
20: Drehbewegung durch Kraft
21: Drehimpulsvektor
22: Drehbewegung durch Drehmoment
23: Auslenkung ohne Sitzstabilisierungseinrichtung
24: Auslenkung mit Sitzstabilisierungseinrichtung
25: Aktor
26: kardanische Aufhängung
27: Leitung
28: Steuereinheit
L: Längsrichtung
H: Höhenrichtung
B: Breitenrichtung

Claims

Fahrzeugsitz (1), der an einer Fahrzeugkarosserie (2) angeordnet und relativ gegenüber der Fahrzeugkarosserie (2) verlagerbar ist und mindestens eine Federeinrichtung (3) und/oder mindestens eine Dämpfungseinrichtung (4) zur Verlagerung und zur Aufnahme von Schwingungen in vertikaler (5) und/oder horizontaler Richtung (6) sowie mindestens eine an dem Fahrzeugsitz (1) angeordnete Sitzstabilisierungseinrichtung (7) zur Stabilisierung des Fahrzeugsitzes (1) in vertikaler (5) und/oder horizontaler Richtung (6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzstabilisierungseinrichtung (7) mindestens ein um eine erste Drehachse (8) drehbar gelagertes und mit einer Drehfrequenz drehbares Drehelement (9) aufweist, mittels welchem durch eine von außen auf den Fahrzeugsitz (1) und auf den durch das Drehelement (9) erzeugten Drehimpuls (21) wirkende Kraft (17) ein Drehmoment erzeugbar ist, das einer durch die Kraft erzeugten Drehbewegung (20) des Fahrzeugsitzes (1) und/oder der Fahrzeugkarosserie (2) um eine reale und/oder imaginäre zweite Drehachse (10) entgegenwirkt.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrzeugsitz (1) an einem ersten Aufhängeelement (11) angeordnet ist, das mittels der zweiten Drehachse (10) drehbar gegenüber einem zweiten Aufhängeelement (12) gelagert ist und die zweite Drehachse (10) in Fahrzeugsitzbreitenrichtung verlaufend angeordnet ist.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (3) und/oder die Dämpfungseinrichtung (4) sowohl mit dem ersten (11) als auch dem zweiten Aufhängeelement (12) verbunden ist.
Fahrzeugsitz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfrequenz des Drehelements (9) einstellbar ist.
Fahrzeugsitz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (8) eine feste Lage in Bezug auf den Fahrzeugsitz (1) aufweist.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (8) und die zweite Drehachse (10) senkrecht zueinander ausgerichtet sind und sich in einem Punkt schneiden.
Fahrzeugsitz (1) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehelement (9) mittels einer kardanischen Aufhängung in der Sitzstabilisierungseinrichtung (7) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Drehelements (9) aufgrund des erzeugten Drehmoments in der kardanischen Aufhängung in jede Raumrichtung detektierbar ist.
Fahrzeugsitz (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die detektierte Bewegung des Drehelements (9) an mindestens einen Aktor (25) übertragbar ist, mittels welchem der Drehbewegung (20) des Fahrzeugsitzes (1) entgegenwirkbar ist.
Fahrzeugsitz (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehachse (8) und die zweite Drehachse (10) senkrecht oder parallel zueinander ausgerichtet sind.