DE1042397B

DE1042397B - Schwingfederung, insbesondere fuer Fahrzeugsitze

Info

Publication number: DE1042397B
Application number: DEB36845A
Authority: DE
Inventors: Robert Korn
Original assignee: Carl Bruns Werkzeugfabrik G M
Current assignee: Carl Bruns Werkzeugfabrik G M
Priority date: 1955-08-12
Filing date: 1955-08-12
Publication date: 1958-10-30
Also published as: US2917103A; DE1294837B; CH346775A; GB830934A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung behandelt eine Schwingfederung, insbesondere für Fahrzeugsitze, z. B. Schleppersitze. Die Schwingfederung hat zur Verbindung des Lastträgers, z. B. des Fahrzeugsitzes, mit dem Fahrzeugaufbau zwei ein Gelenkviereck bildende und im wesentlichen zueinander parallele Lenker, wobei in der beim Durchfedern des Sitzes sich verkürzenden Diagonale ein axial knickungsfreies Federelement vorgesehen ist.

Die Schwingfederung soll das annähernd parallele Schwingen der Last bei progressiv wirkender Federung mit der Schwingungsweite gestatten. Solche Schwingfederungen benutzt man besonders zur Abfederung der Sitze auf Fahrzeugen, die unter rauhen und eine weiche und damit empfindliche Polsterung der Sitze ausschließenden Betriebsbedingungen arbeiten. Derart rauhe Betriebsbedingungen liegen z. B. bei Lastwagen und Ackerschleppern· vor.

Bekannte Schwingfederuagen mit den oben geschilderten Merkmalen für Fahrzeugsitze arbeiten mit einem Teleskopstoßdämpfer als Federelement in der Diagonale. Dabei macht jedoch die Lagerung des Teleskopstoßdämpfers in den Eckpunkten des Gelenkvierecks Schwierigkeiten. Zur Vermeidung von komplizierten Kreuzaugen hat man deshalb bei einer hekannten Schwingfederung den Teleskopstoßdämpfer an beiden Enden über mit den benachbarten parallelen Lenkern witikelsteifen Laschen angeschlossen, denen gegenüber sich der Stoßdämpfer über Gummibuchsen abstützt. Diese bekannte Lösung erlaubt jedoch nur einen kleinen Hub, der Sitz ist nicht in Abhängigkeit von der Last einstellbar und deshalb nicht unter allen Fahrbedingungen zu verwenden.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten dadurch, daß das Federelement aus einem Teleskopstoßdämpfer mit paralleler und in allen Schwingungslagen nur auf Druck belasteter Schraubenfeder besteht und mit einem Ende an einem im Raum verschieblichen Gelenkpunkt drehbar und mit derrandern Ende in einem Kreuzauge tangential zum ortsfesten Gelenkpunkt winkelsteif zum Lenker, aber in der Federlänge verstellbar, befestigt ist. Die an sich bei Schwingfederungen bereits bekannte Kombination eines Teleskopstoßdämpfers mit paralleler Schraubenfeder für das Federelement erzwingt eine aperiodische Dämpfung der Schwingfederung und verhindert das unangenehme Nachschwingen des Sitzes bei harten Stößen, z. B. beim Fahren eines Acker^- schleppers über Ackerschollen, Durch die Verstellbarkeit des Federelements in seiner Federlänge kann man die Dämpfung je nach dem Gewicht des Fahrers und der Unebenheit der Fahrbahn in weiten Grenzen einstellen. Die Druckbelastung der Schraubenfeder in allen Schwingungslagen verhindert bei einem even-Schwingfederung,
insbesondere für Fahrzeugsitze

Anmelder:

Carl Bruns Werkzeugfabrik G.m.b.H.,
Kreiensen (Kr. Bad Gandersheim)

Robert Korn, Kreiensen (Kr. Bad Gandersheim},
ist als Erfinder genannt worden

tuellen Bruch der Schraubenfeder das Umklappen des Sitzes und Abwerfen des Fahrers. Die tangentiale Befestigung des Federelements an einem Ende in einem Kreuzauge eines ortsfesten- Gelenkpunktes erlaubt einen verhältnismäßig großen Hub der Schwingfederung, ohne daß der Teleskopstoßdämpfer eckt und dadurch rasch verschleißt.

Zur Verstellung der Federlänge des Federelements ist erfindungsgemäß die Kolbenstange des Teleskopstoßdämpfers an ihrem freien Ende als Gewindespindel ausgebildet und in einem Gewindeloch des Kreuzauges am im Raum festen Gelenkpunkt verstellbar gelagert. Auf der Gewindespindel ist vorteilhaft ein Teller aufgezogen, ebenso am Zylinderkopf des Stoßdämpfers. Zu diesen beiden Tellern ist die Schraubenfeder konzentrisch zum Teleskopstoßdämpfer eingespannt. Mit der Verstellung der einen Teil der Kolbenstange des Teleskopstoßdämpfers bildenden Gewindespindel ändert sich deshalb die Federlänge von Teleskopstoßdämpfer und Schraubenfeder zugleich.

Für besonders grobe Stöße sind bei der Schwingfederung nach der Erfindung zur Hubbegrenzung elastische Anschläge, z. B. Gummipuffer, vorgesehen. Dadurch schlägt ein von der Schwingfederung getragener Sitz bei Hubüberschreitung nicht hart an, sondern wird verhältnismäßig weich abgefangen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung, und zwar in Anwendung auf die Federung eines z. B. bei Ackerschleppern üblichen Sitzes. Dabei zeigt

Fig. 1 eine zeichnerische Näherungslösung für die konstruktive Ermittlung des Gelenkpunktes für die winkelsteife Befestigung des Federelements nach Wahl der übrigen drei Gelenkpunkte und des radialen Befestigungsabstandes des Federelements vom Gelenkpunktj

80S 661/225 a

Fig. 2 einen Schnitt durch den nach Fig. 1 konstruierten Schwingsitz in seiner Höchstlage,

Fig. 3 den gleichen Schwingsitz in der Tiefstlage und

Fig. 4 den Schwingsitz gemäß Fig. 2, von links gesehen.

Die zeichnerische Ermittlung der Gelenkpunkte wird in Fig. 1 der besseren Deutlichkeit halber in zweifach vergrößertem Maßstab gegenüber der praktischen Ausführung nach Fig. 2 entwickelt. In Fig. 1 sind die Punkte A, B₁ D und X die untereinander gelenkig verbundenen Gelenkecken. Die Gelenkpunkte X und B sind im Raum fest und dazu mit dem Sitzfuß verbunden. Die Gelenkpunkte A und D sind gemeinsam im Raum verschieblich und tragen den Sitz.

Wenn man das Verhältnis der Gelenkpunkte A, B und D und den Abstand des Gelenkpunktes C vom Gelenkpunkt B einmal fest gewählt hat, dann ist man zur Erfüllung eines im wesentlichen gleichbleibenden Winkels β = ß_% = ß₂ zwischen der Trapezseite B-A und der Diagonalverbindung D-C innerhalb eines bestimmten Sitzhubes hinsichtlich der Wahl des vierten Gelenkpunktes X nicht mehr frei. Dieser vierte Gelenkpunkt wird folgendermaßen ermittelt: Angenommen, der Abstand C-B sei mit 0,5 E gewählt, dann muß sich der über den Punkt B hinaus verlängerte Lenker Ä-B mit der über den Kreuzaugenanschluß C hinaus verlängerten Diagonalverbindung D-C nach Verschiebung der freien Viereck-Schmalseite^-£> um den Winkel a/2 nach oben und unten auf einem Kreisbogen B₂-B₀-B₁ schneiden, dessen Mittelpunkt der Gelenkpunkt B ist. E ist der doppelte Wert des konstruktiv erforderlichen Abstands der Mittelpunkte B, C der sich kreuzenden Achsen des Zapfens 3 und der Spindel 19.

Dann verdreht man die aus den Gelenkpunkten A, B₁ C, D bestehende Figur so mehrmals um den Winkel ß—ß₁=ß₂ um B als Drehpunkt, d. h. aus der Normallage entsprechend einer vollen Schwingung nach oben und unten, daß die entsprechenden Gelenkpunkte A₁ und A₂ auf die verlängerten Verbindungsgeraden B₁-B und B₂-B fallen. Der Gelenkpunkt D muß sich dabei längs einer Kreisbahn in die Gelenkpunkte D₁ und D₂ beiderseits von D verschieben, deren Zentrum der gesuchte vierte Gelenkpunkt X ist. Diesen Gelenkpunkt findet man durch Ziehen der Bogensehnen zwischen den Gelenkpunkten D₁-D bzw. D-D₂ und die Errichtung der Mittelsenkrechten s_dl und s_i2 darauf. Der Schnittpunkt dieser Mittelsenkrechten untereinander und mit der weiteren Mittelsenkrechten s_d über der Sehne D₁-D₂ ist der gesuchte vierte Gelenkpunkt X. Der mit dieser Schwingfederung mögliche Hub um den Winkel α ist somit durch den Abstand der Gelenkpunkte C-B mitbestimmt. Die zwischen dem Bogen D₁-D-D₂, dem Gelenkpunkt D, dem Kreisbogen durch D₂ mit Radius D₂-C und der Verlängerung der Verbindungsgeraden C-D₁ über D₁ hinaus liegende schraffierte Fläche ist zugleich das Diagramm der bei Verschiebung des Gelenkpunktes D₂ über D nach D₁ zunehmenden Federkraft des Federelements. Dieser Gelenkpunkt läßt sich auch rechnerisch bestimmen. Man sieht daraus, wie die Federkraft vom Wert Null in der Schwingungslage D₂ bis zum Wert f_max in der Schwingungslage D₁ zunimmt.

Durch diese zeichnerische Näherungslösung sind die Gelenkpunkte A, B₁ D und X und der Bef estigungspunkt C der Diagonalverbindung am festen Gelenk B endgültig festgelegt. Diese Gelenkpunkte kehren in der praktischen Ausführung gemäß Fig. 2 wieder. Dabei sind die Gelenkpunkte X und B als auf dem Fuß 1 in fester Lage angeordnete Bolzen 2 und 3 dargestellt.

Die Gelenkpunkte A und D bilden die andere Schmalseite des Gelenkvierecks und sind am Ansatz von Sitz 4 befestigte Bolzen 5 und 6. Der Sitzansatz stellt deshalb zugleich die Viereckschmalseite dar, ebenso der Auslauf des Fußes 1 die andere Viereckschmalseite. Die Bolzen 6 und 2 sind durch den Lenker 7 miteinander verbunden, der mit entsprechenden Lagern 8 und 9 auf den Bolzen 6 und 2 ruht. Der Lenker 7 ist um den Bolzen 6 gekröpft und trägt auf der Kröpfung 10 einen bekannten Gummipuffer 11, der beim größten Ausschlag nach oben nach Fig. 2 gegen den Ansatz von Sitz 4 anschlägt und dadurch den Hub nach oben begrenzt. Die Bolzen 5 und 3 sind über Lager 13 und 14 durch den Lenker 12 verbunden. Das Lager 14 ist schräg nach oben in ein Kreuzauge 15 verlängert. Darin ist in einem Gewindeloch 15 a das aus einem Teleskopstoßdämpfer 16 und einer Schraubenfeder 25 bestehende Federelement tangential zum Gelenkpunkt B mit Abstand E/2 gelagert. Das andere Ende des Federelements ist am Gelenkpunkt D angelenkt. Der Teleskopstoßdämpfer ist dazu mit seinem Zylinderkopf 16 a über das Lagerauge 17 am Gelenkbolzen 6 eingehängt. Die Kolbenstange 18 des Teleskopstoßdämpfers 16 ist am freien Ende als Gewindespindel 19 ausgebildet und läuft in einen Vierkant 20 aus, mit dem man sie im Kreuzauge 15 drehen und damit axial verstellen kann. Die Gewindespindel 19 hat einen Bund 21., auf den über einen Zwischenring 22 ein Teller 23. aufgezogen ist. Ebenso ist am Zylinderkopf 16 a ein Teller 24 mit Ringnut aufgezogen. Zwischen den Tellern 23 und 24 ist die dem Teleskopstoßdämpfer parallel geschaltete Schraubenfeder 25 als Druckfeder eingespannt. Dreht man die Gewindespindel 19 mit dem Vierkant 20, dann wandert der Teller 23 längs der Achse der Kolbenstange 18 hin und her und verkürzt oder verlängert die Schraubenfeder 25. Dadurch ändert sich dann auch die Dämpfung der Schwingfederung.

Als Teleskopstoßdämpfer 16 verwendet man zweckmäßig ölstoß dämpfer. Durch entsprechende Abstimmung der Überströmbohrungen kann man bei ölstoßdämpfern deren Dämpfung in weiten Grenzen je nach Bedarf beeinflussen.

Am Lenker 12 ist im Beispiel ein an sich bei Schwingsitzen bekannter elastischer Puffer 26., z. B. ein Gummipuffer, für die Begrenzung des tiefsten Ausschlages nach unten angebracht. Er schlägt dabei gegen die Wand 27 des Sitzfußes 1 an und ver formt sich, wie in Fig. 3 dargestellt.

Alle Drehgelenke der Schwingfederung werden durch Schmiernippel 28 geschmiert. 29 ist die Ölnachfüllbüchse für den Teleskopstoßdämpfer 16. Mit den Löchern 3,0 und 31 kann man den Fuß 1 des Schleppersitzes am Fahrzeugrahmen auswechselbar befestigen.

Im Beispiel schwingt der Sitz annähernd parallel innerhalb eines Hubes von etwa 65 bis 70 mm. Das Federelement verursacht eine aperiodische Dämpfung und verhindert das Nachschwingen des Schleppersitzes. Das Übersetzungsverhältnis vom Sitz 4 zum Federelement beträgt im Beispiel etwa 2 :1 und gibt eine weiche Federung mit progressivem Verlauf. Durch Einstellung der Vorspannung der Schraubenfeder 25. mit der Gewindespindel 19 kann man den Sitz 4 beim Beispiel für ein Fahrergewicht von etwa 40 bis 140 kg einstellen. Diese Einstellung kann auch während der Fahrt erfolgen. Selbstverständlich sind diese Angaben nur ein Beispiel und im wesentlichen von der jeweiligen Konstruktion der Schwingfederung abhängig. Die Lenker bestehen im wesent-

lichen aus Blechziehteilen. Dadurch wird die Konstruktion besonders einfach und billig.

Anspruch 1 schützt ausschließlich die Gesamtkombination der in ihm enthaltenen Merkmale.

Claims

Patentansprüche:

1. Schwingfederung, insbesondere für Fahrzeugsitze, mit zwei ein Gelenkviereck bildenden und im wesentlichen zueinander parallelen Lenkern zur Verbindung des Lastträgers mit dem Fahrzeugaufbau, wobei in der beim Durchfedern des Sitzes sich verkürzenden Diagonale ein axial knickungsfreies Federelement vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einem Teleskopstoßdämpfer (16) mit paralleler und in allen Schwingungslagen nur auf Druck belasteter Schraubenfeder (25) besteht und mit einem Ende an einem im Raum verschieblichen Gelenkpunkt (D) drehbar und mit dem anderen Ende in einem Kreuzauge (15) tangential zum ortsfesten Gelenkpunkt (B) winkelsteif zum Lenker (12), aber in der Federlänge verstellbar, befestigt ist.

2. Schwingfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (18) des Teleskopstoßdämpfers (16) an ihrem freien Ende

als Gewindespindel (19) ausgebildet und in einem Gewindeloch (15 a) des Kreuzauges (15) am im Raum festen Gelenkpunkt (B) verstellbar gelagert ist.

3. Schwingfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (25) zwischen dem Zylinderboden des Teleskopstoßdämpfers (16) und einem auf die Gewindespindel

(19) aufgezogenen Teller (23) eingespannt ist.

4. Schwingfederung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (19) mit ihrem Ende über den Sitzfuß (1) vorragt und am vorragenden Teil einen Vierkant

(20) aufweist.

5. Schwingfederung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschlag der im Raum verschieblichen Gelenkpunkte (A, D) in der höchsten und tiefsten Stellung durch elastische Puffer (11, 26) begrenzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung W 11450II/63 c (bekanntgemacht am 8. Juni 1955);

USA.-Patentschriften Nr. 2 680 472, 2 630 854,
2 073 872.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen