DE1554155A1

DE1554155A1 - Federelement

Info

Publication number: DE1554155A1
Application number: DE1965U0011428
Authority: DE
Inventors: Paulinus Jordan
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1964-02-10
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1969-09-11
Also published as: US3259435A; GB1091123A; FR1428641A

Description

Die Erfindung betrifft einen Sitz mit Pederwirkung zur Absorbierung von Stößen und Schwingungen eines Fahrzeuges, mit einer Kante, an·der der Sitz gehalten wird, und einer gegenüberliegenden Kante, die bei Belastung nachgibt,

Die Erfindung ist sowohl auf die eigentliche Sitzfläche als auoh auf die Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes oder dgl. anwendbar.

Ein gepolsteter Sitz ist aus dem deutschen Patent 672 bekanntgeworden. Dort wird die Vorderkante des Sitzes von Federn getragen, die an ihren hinteren Enden festgemacht sind und sich nach vorne erstrecken. Die Sitzfläche enthält nach hinten verlaufende starre Stangen, die an einem rückwärtigen Rahmen festgemaoht sind, so daß die Stangen der bei Gewichteeinwirkung erfolgenden Abwärtsbewegung der vorderen '. Kante ate Sitzes folgen können. Obwohl die flachen seitlichen Federn eine verdrillte oder andere Formgebung haben kün-

Patentanwält« Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirt«d».-Ina. Axel Hanimann, Dipl.-Phyi. Sebastian Herrmann _ MONCHfN I, THIRISIENSTRAS8I 13 · Tthfoni «1203 · T«l»flr.mm-Adr··». Uprtli/MOnchwi - *S -

wÄnderuneie«^v.4.9,l^^

nen, wie sich aus den Zeichnungen des Patentes ergibt, so ermöglichen sie doch trotzdem nur eine Abwärtsbewegung. Das ermöglicht keine zufriedenstellende Absorbierung von Schwingungen und Stoßen, wie sie in einem Fahrzeug auftreten. Diese Schwingungen und Stöße lassen sieh bekanntlich auch nicht in zufriedenstellender Weise durch die üblichen, in Reihen angeordneten Spiralfedern aufnehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sitz zu schaffen, der sich insbesondere eignet, die in einem Fahrzeug auftretenden Schwingungen und Stöße einwandfrei zu absorbieren. Dabei soll der Sitz auch verhältnismäßig unempfindlich gegen schwankende Belastungsverhältnisse sein und Stöße und Schwingungen also sowohl bei hohem als auch bei niedrigem Gewicht des Fahrers einwandfrei absorbieren.

Ausgehend von einem Sitz der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art wird diese Aufgabenstellung erflndungsgemäß daduroh gelöst, daß der Sitz äußere und innere Rahmen aus miteinander verbundenen Torsions-Auslegern aus Federstahl-Stangen aufweist, von denen der äußere Rahmen aus einem Torsions-Schenkel oder -Schenkeln an der festliegenden Kante des Sitzes und aus Auslegern besteht, die dent oder die Torsions-Schenkel alt sich nach innen erstreckenden Schenkeln an der federnden'Kante des Sitzes verbinden, wobei der oder die Torsions-Schenkel an jeweils von dem Ausleger abgekehrten Ende starr eingespannt sind, und wobei weiterhin der innere Rahmen innere Ausleger-Schenkel aufweist, die starr an den sich einwärts erstreckenden Sehenkein in einem Abstand von den zuerst erwähnten Auslegern befestigt sind, und wobei schließlich die inneren Ausleger-Schenkel sich in den Bereich des Sitzes erstrecken und an ihren inneren Enden, verbunden sind, um die sich einwärts erstreckenden Schenkel zu tordieren.

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Der Sitz nach der Erfindung weist also äußere und innere Rahmen aus miteinander verbundenen Torsions- und Ausleger-Schenkeln aus Federstahl-Stangen auf. Der äußere Rahmen hat einen oder mehrere Torsions-Schenkel an der eingespannten Kante des Sitzes und Ausleger-Schenkel, die den oder die Torsions-Sehenkel mit einwärts weisenden Sehenkeln an der federnden Kante des Sitzes verbinden. Der oder die Torsions-Schenkel sitzen starr in einer Halterung, so daß sie bei Verlagerung der Ausleger-Schenkel tordiert werden können. Der innere Rahmen ist innerhalb des äußeren Rahmens angeordnet und besteht aus Ausleger-Schenkeln, die an ihren in der Nähe der Halterung der Torsi ons-Schenkel liegenden Enden miteinander verbunden sind und mit ihren gegenüberliegenden Enden starr an die nach innen weisenden Schenkel des äußeren Rahmens angeschlossen sind, so daß sie diese bei Niederdrücken des inneren Rahmens tordieren.

Bei der Erfindung schwingen die gefederten Massen also an zwei Stellen mit bestimmten, jedoch voneinander abweichenden ßigenfrequenzenj das gilt wenigstens für einen bestimmten Bereich von Massen oder Gewichten. Bauweise und Anordnung können so getroffen werden? daß wenigstens zwei der Schwingungsfrequenzen nicht nur -außerhalb einer lineal* vergleichbaren Zeitphasenbeziehung liegen, sondern physikalisch in eine nichtlineare funktioneile Beziehung gezwungen werden. Wenn auf das System an vercchiedenen Punkten Stoßkräfte mit beliebiger Frequenz einwirken, so werden sie mit Phasenverschiebung vollständig gedämpft, und harmonische Schwingungen werden stark gedämpft, und das sogar bei Giner oder mehr der durch die gefederte Masse hervorgerufeaöij. Frequönzkomponenten.

Die Kennung der Stoßabsorbtion kann man durch die Herstellung des Inaenrahiaena aus verschiedenen Federstahl-Stangen nach Wahl verändern, oder auch durch Veränderung der Konstruktion an dei· starren Verbindung zwischen Innen-

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rahmen und Außenrahmen.

Die Erfindung gestattet es auch, einen Sitz in Form einer langen Bank auf sehr einfache Weise herzustellen. Die entsprechende Anordnung nach der Erfindung kennzeichnet sich durch eine Reihe von äußeren und inneren Rahmen, die sich in einer fortlaufenden Federstahl-Stangen-Konstruktion seitlich aneinander anschließen und aus bogenförmig verlaufenden Schenkeln für die inneren Rahmen und benachbartenAusleger-Schenkeln für die äußeren Rahmen bestehen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung liegt darin, daß die inneren und äußeren Rahmen von einem an Ort und Stelle angebrachten Material umhüllt werden, welches schwingungsabsorbierend ist; Auf diese Weise läßt sich ohne weiteres ein Schalensitz herstellen.

Ein nach der Erfindung konstruierter Sitz zeichnet sich auch dadurch aus, daß er dünn, wenig kostspielig und leicht ist.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es folgt nun die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt in schaubildlicher Darstellung einen Fahrzeugsitz mit einem Sitzelement.

Fig. 2 ist eine schaubildliche Darstellung des Elementes

Fig. 3 ist ein Querschnitt im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der Fig. 1.

Fig. k ist eine schaubildliche Darstellung eines abgewandelten Elementes.

Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4.

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Pig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 aus Fig. h,

Fig. 7 ist eine Teilansicht eines anderen abgewandelten Elementes.

Fig. 8 ist eine Aufsicht auf das abgewandelte Element einer Sitzfläche.

Fig. 9 ist eine projizierte Darstellung der Sitzfläche aus Fig. 8.

Fig.lO ist eine linke Seitenansicht von Fig. 8.

Fig.11 ist eine Aufsicht auf die linke Hälfte eines Elementes für eine breite Sitzfläche oder eine Rückenlehne.

Fig.12 ist eine Aufsicht auf die eine Hälfte eines abgewandelten breiten Elementes.

Ehe hinsichtlich Bauweise im einzelnen auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, sollen einige allgemeine Kennzeichen der Erfindung hervorgtoben werden. Jede der Abwandlungen enthält Federelemente, die in bequemer Weise dafür geeignet sind, das Volumen der einzelnen Teile eines Sitzes oder des gesamten Sitzes dort einzuschränken, wo die Dimensionen von den kennzeichnenden Eigenschaften der Sitzpolsterung abhängen. Eine Abwandlung eines Sitzes, die weiter unten beschrieben wird, enthält, was in der Industrie für. Autositze unter der Bezeichnung "Polsterkissen" (biscuit) bekannt ist, das im wesentlichen aus porösem Polyurethan konstanter Dichte besteht und ein Elastomer enthält, wtwa synthetischen Gummi, um es fest, weich und elastisch zu machen. Es wird für wünschenswert erachtet, das Volumen solcher Polsterkissen auf ein geeignetes Minimum zu beschränken, wobei dennoch bequeme- und gleichmäßig verteilte Auflagepunkte der Sitzteile für den Körper des darauf Sitzenden geschaffen werden. Jedes der Elemente ist so angeordnet, daß es sowohl Rahmen wie Stützteile im Rahmen darstellt und zur Unterstützung und als Gegendruck mit Bezug auf den elastischen Überzug zu dienen. Solcher Druck und Gegendruck (actio und reactio) ist einmal die

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durch die Federmasse erzwungene Auslenkung der Torsions- und Ausleger-Federanordnung des Elementes, und zum anderen der vom Plastiklcunststoff aufgenommene Gegendruck des getragenen Gewichtes, so daß auf diese Weise ein elastischer und stoßabsorbierender und daher bequemer Sitz geschaffen wird.

Die im folgenden im einzelnen beschriebenen Elemente werden aus Stahlstangen hergestellt; solche Stangen können, nur um ein Beispiel anzuführen, aus Stahl bestehen, der 0,9-1,037a Kohlenstoff, 0,3-0,5$ Mangan, maximal 0,4% Phosphor, maximal 0,4% Schwefel, 0,1-0,3% Silizium und für den Rest im wesentlichen Eisen enthält; der Stahl wird den üblichen Vergütungsverfahren unterworfen, um die gewünschten Federeigen— schäften zu erhalten· Da es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist: Wenn bei der zinwendung das gesamte Gewicht des Sitzes unter einem Minimum gehalten werden soll, können geeignete Federstähle oder Legierungen in Form von Rohren verwendet werden. Obwohl der äußere Durchmesser solcher Stähle nur wenig größer ist, gewährleisten sie im wesentlichen die gleichen Funktionen der Torsions- und Auslegerfedern, wobei das gesamte Gewicht des Stahls um angenähert zwei Drittel verringert wird, verglichen mit den vollen Stahlstäben.

Jeder Sitz enthält eine Montierung, die im wesentlichen an einem Punkt oder entlang einer Linie von Punkten, vorzugsweise an der hinteren Kante der Sitzfläche angebracht ist. Obwohl nicht dargestellt, kann die Montierung auf geeignete Weise dazu verwendet werden, die Sitzeinstellung vorwärts und rückwärts und/oder nach oben und unten, zu führen. Zusätzlich kann die Montierung so hergestellt werden, daß sie eine Kippbewegung (nicht dargestellt) der Rücklehne erlaubt, wie bei zweitürigen Fahrzeugen mit Vorder- und Rücksitzen üblich ist.

Mit Bezug auf die verschiedenen Zeichnungen, in denen die Erfindung anhand eines Beispieles dargestellt ist, und

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insbesondere mit Bezug auf Fig. i, 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Schalen-Sitzes 15 (ohne klappbare Rücklehne) dargestellt. Der Schalensitz 15 umfaßt eine Sitzfläche 16 und eine Rücklehne 17. Diese Abschnitte haben einen Polyurethan-Überzug in Form eines Polsterkissens 18, der direkt als Schaum auf ein Gestell 20 aufgebracht ist, das in Fig. 2 und in gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Das Polsterkissen 18 bildet in dieser Ausführungsform eine Einheit und bedeckt sowohl die Sitzfläche als auch die Rücklehne 17.

Wie Fig. 5 zeigt, hat das Polsterkissen 18 aus Polyurethan eine Gesamtdicke von etwa 5 em, wobei angenähert 1,3 cm an Polsterwerkstoff unterhalb der Mittellinie der Stange liegt, die das Gestell 20 bildet, und mit angenähert 3,8 cm Polsterung oberhalb der Mittellinie der Stange des Gestelles 20. Es hat sich herausgestellt, daß im wesentlichen diese Dicke von 5 ein für das Polsterkissen 18, nur vier zur Bildung eines Außenrahmens und eines Mittelteiles in Querrichtung voneinander abstehende Verstrebungen für das Gestell 20 einen bequemen Sitz schaffen, der auch mehrere Stunden unter relativ harten Reisebedingungen, bei denen Stöße häufig vorkommen, benutzt werden kann.

Die Rücklehne 17 des Sitzes hat im wesentlichen den gleichen Querschnitt und die gleiche Dicke, obwohl diese Dimensionen für die Rücklehne etwas geringer sein können, wobei trotzdem ein geeigneter Grad an Bequemlichkeit gewährleistet ist. Es ist natürlich ersichtlich, daß andere Polsterkissen 18 auch andere Eigenkenndaten für die Stoßverteilung aufweisen können. Das bevorzugte Polsterkissen aus Poljnirethan schafft jedoch außerdem geeignete Kennwerte zur Ausschaltung von Schwingungen und gewährleistet weiche und elastische Eigenschaften, die sich als wünschenswert für einen Fahrzeugsitz erwiesen haben.

Um auf Fig. 2 zurückzukommen, umfaßt das Gestell 20 eine Befestigungsschelle 22, die z.B. in Form eines Winkel—

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eisens ausgebildet sein kann und mit geeigneten Montierungen (nicht dargestellt) verbunden sein kann, die am Boden des Fahrzeugs oder auf einer anderen geeigneten tragenden Fläche angebracht sind. Entweder die Boden- und/oder hinteren Ränder der Stange können freiliegen und das Gestell 20 bequem, in der Form (nicht dargestellt) für das Polster 18 des Sitzes 15 halten. Wenn es sich um .einen Stuhl handelt, kann die Schelle 22 an geeigneten Beinen (nicht dargestellt) befestigt sein. Die Schelle 22 hält, etwa durch Bolzen oder durch eine Schweißkonstruktion oder dgl., zwei im wesentlichen identische Blöcke 23 und 24 mit Längsbohrungen. Wie durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, kann der Block 23 die Enden 25 eines federnden Außenrahmens 26 des Sitzes aufnehmen.

Der Außenrahmen 26 ist an seinen Querseiten identisch; .jede der Querseiten umfaßt einen Torsionsschenkel 28, einen Ausleger 29, einen nach der Seite versetzten Schenkel 30 und einen zweiten Ausleger 31, der etwa bei 32 mit einem Ende 33 eines federnden Innenrahmens 35 verschweißt ist, um den Mittelabschnitt des Sitzes l6, Fig. 1, zu tragen. Die Auslegerschenkel 31 sind in dieser Abwandlung wie ein Träger aus einem einzigen Stangenstück geformt. Sie können jedoch auch getrennt und nicht zentral in einer Weise verbunden sein, die den weiter unten beschriebenen Abwandlungen verwandt ist. Der Innenrahiuen 35 umfaßt zwei Torsionsschenkel 36, zwei Ausleger 37 und einen Rückführbogen 38.

Obwohl die verschiedenen Schenkel 28, 29, 31, 36 und 37 entweder alsTorsions- oder als Auslegerschenkel bezeichnet werden, ist ersichtlich, daß die Federspannungen in diesen Schenkeln zusammengesetzt sind und daß jede ein gewisses Maß an Ausleger- und Torsionsspannungs-Kennwerten besitzt. Bei Betrachtung der Rahmen ist ,jedoch von Bedeutung, daß Länge und Winkelanordnung dieser Schenkel Federeigenschaften oder Konstanten gewährleisten, die für Schwingungen der Federmasse gegeneinander von sich aus phasenver-

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schoben sind. Bei Vorhandensein einer gegebenen Belastung oder Masse, die durch das Gewicht des vom Sitz 16 getragenen Körpers dargestellt wird, werden dementsprechend die verschiedenen Federkomponenten aus sich heraus gezwungen, hei Gegenwart einer ausgleichenden Kraft natürliche Schwingungen in vorherbestimmter Zeitphase auszuführen. Weil die verschiedenen Komponenten unterschiedliche Zeitphase haben und weil außerdem die verschiedenen Komponenten mit Bezug aufeinander unter einem Winkel zusammenwirken, ergibt die zwischenmolekulare Spannung der Torsionsschwingung bezüglich der Ausiegerspannung in dieser Federform Knotenpunkte, in denen die Schwingungen einer Komponente gegenüber einer anderen zeitphasenverschoben sind und demzufolge eine gegenseitige Schwingungsdämpfung auftritt, Wegen der Anordnung und Dimensionen der in jedem Rahmen enthaltenen Teile, gibt es mehrere solcher Teil-Federkomponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften, aber primär werden zwei als wesentlich zur Durchführung der gewünschten Stoßherabsetzung erachtet.

Die Schenkel 28, 29, 30 und 31 bestehen vorzugsweise aus dem obenangeführten Stahl und werden aus Stangen mit etwa 1,6 cm Durchmesser hergestellt. Die Schenkel 36, 37 und der Rüokführbogen 38 bestehen aus dem gleichen Stahl, haben aber einen Durchmesser von etwa 1,1 cm. Bei Stangen m±t diesen Maßen sind die Torsionsschenkel 28 vorzugsweise mindestens 7,5 cm lang, und die Torsionsschenkel 36·'sind mindestens 10 cm lang, um die "Härte* des Sitzes auf ein Minimum zu beschränken. Wenn röhrenförmige Stangen verwendet werden, sollen vorzugsweise alle äußeren Durchmesser um ein solches Maß vergrößert werden, daß der Elastizitätsmodul etwa doppelt so groß ist wie bei der vollen Stange» Da beide Moduli der Teilstangen von mehrfachen Kraftfunktionen der Stangendurchmesser abhängen, ist es vorteilhaft, eine so₍lche Änderung genau zu berechnen und daraus die für eine gegebene Stange benötigten genauen Durchmesser zu berechnen.

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Der Befestigungsblock 24 ist mit einem federnden Rückenlehnen- Außenrahmen 40 verbunden, und sämtliche ^uerseiten des Blockes sind identisch. Jede Hälfte umfaßt einen Torsionsschenkel 41, einen nach vorn zur Seite versetzten Schenkel 42, einen Ausleger 43 mit einem Torsionsabschnitt 44 und einen Ausleger 45, der etwa durch eine Sehweißkonstruktion-46 mit einem Torsionsschenkel 47 eines Rückenlehnen-Innenrahmens 48 verbunden ist. Der Hüekenlehnen-Innenrahmen 48 hat zwei Torsionsschenkel 49 und einen Verbindungsschenkel 50 aus einer Stange mit geiingerem Durchmesser als die Schenkel 41 bis 45; dieser kleinere Durehmesser kann z.U. 9,5 mm für den Rückenlehnen-Außenrahmen 40 der Rücklehne betragen. Wie oben erwähnt wurde, kann das Überzugspolster 18 für den Rückenlehnen-Außenrahmen 40 direkt als Schaum in einem Stück mit dem Überzug für den Außenrahmen 26 aufgebracht sein. Um jedoch verschiedene Arten von einstellbaren Montierungen 23 und 24 zu schaffen, können die Sitzabschnitte 16 und 17, wenn es erwünscht ist, z.B. für Sitzlehnen, die mit einem Gelenk versehen sind, auch getrennt mit Schaum überzogen werden.

Mit Bezug auf Fig. 4, 5 und 6 ist ein abgewandeltes federndes Gestell 52 dargestellt, das einen Sitzflächen-Rahmen 53 und einen Rückenlehnen-Rahmen 54 hat. Jeder Rahmen 53 und 5h besteht aus e*inem einzigen Stück einer Stahlstange , dessen mittlerer Bereich entweder heiß oder kalt so behandelt wurde, daß die den Außenrahmen bildenden Schenkel der Elemente einen größeren Durchmesser haben als die den tragenden Mittelabschnitt bildenden Teile. Wie oben erwähnt wurde, kann das Polster auf das Gestell 52 an Ort und Stelle als Schaum aufgetragen werden. Nach Wunsch können die Polster auch getrennt aufgetragen werden.

Die beiden Hälften des Sitzflächen-Rahmens 53 .sind identisch; der Sitzflächen-Rahmen 53 hat Stangenenden, die in einem Befestigungsblock 56 die gleiche Schweißkonstruktion bilden. Ein sich quer erstreckender Torsionsschenkel 57 ist

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-limit einem Ausleger 58 verbunden, der sich bis zu einem Torsionsbereich 59 erstreckt. Der Torsionsbereieh 59 ist mit einem nach unten und einwärts reichenden Ausleger 60 verbunden, der seinerseits mit einem Ausleger 62 von geringerem Durchmesser verbunden ist. Der Ausleger 62 ist nach innen zu einem Sehenkel 63 gebogen, der mit einem Torsionsschenkel 64 verbunden ist. Der Torsionsschenkel 64 ist mit einem Ausleger 65 verbunden, der seinerseits über einen liückführbogen 66 mit einem gegenüberliegenden Torsionssehenkel 65 verbunden ist.

Der aücklehnen-Rahmen 5^ ist mit einem Block 70 befestigt, der mit einem Torsionsschenkel 71 verbunden ist. Der Torsionssehenkel 71 ist mit einem nach vorn seitlich verschobenen Sehenkel 72 und dieser mit einem Ausleger 73 verbunden, der einen oberen Torsionsbereieh 74 hat. Der Tor— sionsbereich 74 ist mit einem Ausleger 75 verbunden, der sich zu einem Schenkelabschnitt 76 verjüngt. Dieser Schenkelabschnitt 76 befestigt einen Torsionssehenkel 77 mit kleinerem Durchmesser, der etwa der gleiche Durchmesser ist wie beim Sehenkel 64 des Sitzflächen-Rahmens 53» Beide Querseiten des Rüeklehnen-llahmens 54 sind identisch, und demzufolge ist eine nähere Beschreibung nicht notwendig.

In Fig. 5 sind Einzelheiten einer Mciitienmg für beide der obenerwähnten Abwandlungen gezeigt. Es ist gezeigt, wie der Beiestigumgsblock 56 mit einem Winkeleisen 56a clttrcli Schweißstellen 56b befestigt ist. Die Torsionsstangen 57 sind durch Schweißstellen 57a an dem Montierungsblock 5(S befestigt. Der Montierungsblook 70 ist durch Schweißstellen 70a mit dem Winkeleisen 56a verbunden, und der Torsionsstab 71 ist durch eine Schweißstelle 71a in dem Montierungsblock 70 befestigt» Wie schon erwähnt wurde, kann öas Finkeleisen 56a auf jeder geeigneten tragenden Fläche befestigt sein.

Pig, 7 zeigt eine Abwandlung 54a des Rücklehnenllahmens 54« Alle Teil©* die mit den in Fig. 4 gezeigten

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identisch sind, haben gleiche Bezugsnummern. Die Schenkel 76 münden jedoch in die Auslegerschenkel 79, die in einem Innenrahmen 80 enden. Der Innenrahmen 80 bildet eine Stützfläche im Kreuz der sitzenden Person, damit an dieser Stelle ein wesentlicher, aber geringer Gegendruck der Feder ausgeübt wird. Es wird als Vorzug der vorliegenden Erfindung angesehen, daß durch Anordnung der verschiedenen Komponenten in einer etwas anderen, aber im wesentlichen ähnlichen Weise, sowohl für die Sitzfläche als auch für die RÜcklelme die Möglichkeit besteht, die Sitze bequem verschiedenen Zwecken oder Wünschen des jeweiligen Benutzers anzupassen.

Die Elemente der in Fig. k und 7 gezeigten Abwandlungen sind funktionell untereinander etwas verschieden' und auch verschieden von dem Bau der Elemente aus Fig. 1, 2 und 3; mit den Elementen aus Fig. 4 und 7 ist es möglich, einen weicheren Sitz zu schaffen, obwohl er im wesentlichen mit denselben Maßen oder Stangengrößen hergestellt wurde. Wie gezeigt ist, erfordern die in Fig. k und 7 dargestellten Abwandlungen einen zwischengeschalteten Walz- oder Formvorgang, oder aber Schweißkonstruktionen zur Maßänderung, was bei den Stangen der Abwandlung aus Fig. 1, 2 und 3 nicht notwendig ist. Durch Auswahl zwischen diesen Abwandlungen und anderen, weiter unten beschriebenen Abwandlungen ist jedoch ein weiter Bereich von Veränderungen für verschiedene Endzwecke möglich, etwa zur Verwendung in einem Fahrzeug oder als Möbel, und dergleichen.

Die in Fig. 8, 9 und 10 gezeigte Abwandlung bringt einen Sitzflächen—Rahmen 85, der aber genausogut nach Art der Fig. 1, k und 7 als Rücklehnen-Element angeordnet sein könnte, das an einer Befestigungsschelle oder Stange 86 gehalten wird. Der Sitzflächen-Rahmen 85 kann aus Stahlstangen mit 1,3 cm Durchmesser der oben erwähnten Art bestehen, und hat Enden (nicht dargestellt), die mit dem Montierungsblock 86 verschweißt sind. Die beiden Hälften des Sitzflächen-Rahmens 85 sind identisch, und nur eine Hälfte

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wird im einzelnen erklärt. Ein Torsionssohenkel 87 ist mit einem Ausleger 88 verbunden, der ein Torsionateil 89 hat. Das Torsionsteil 89 ist mit einem nach unten und einwärts verlaufenden Ausleger-Torsionsschenkel 90 verbunden, der mit einem Ausleger 92 verbunden ist. Der Ausleger 92 ist über einen Rüokführbogen 93 mit der gegenüberliegenden Seite des Sitzflächen-Rahraens 85 verbunden. Dieser Sitzflächen-Rahmen 85 hat an der nachgiebigen Vorderkante des Sitzes eine vordere Lücke 95, die auch einen anderen als den gezeigten Abstand haben kann, um einen mehr oder weniger großen Gegendruck auf die Unterseite der Oberschenkel der sitzenden Person auszuüben. Diese Abwandlung hat insbesondere den Vorteil, daß sie aus einem Stab mit überall einheitlicher Größe geformt ist; es ist ersichtlich, daß andere Konfigurationen als die gezeigte zumindest für die Sehenkel 92 und 93 verwendet werden können, um für dieses Teil nach Wunsch andere Federkonstanten zu schaffen.

Man betrachte nun Füg. 11 und 12, zuerst Pig. 11, in der die Hälfte eines breiten Sitzes gezeigt ist. Diese Sitze sind von der Art, wie sie normalerweise als Rücksitze in Kraftfahrzeugen und als. Vorder- und Rücksitze in viertürigen Kraftfahrzeugen verwendet werden. Für jeden halben Sitz sind zwei Montierungsblöcke 100 vorgesehen. Die Blöcke iOO können in passender Weise Hohlteiie (nicht dargestellt) enthalten, um die Torsionsschenkel 102 einer Reihe von Rahmen 98 aufzunehmen und zu befestigen, etwa durch Schweißstellen 101. Um eine gewünschte Eckenstücke und Elastizität in der linken Ecke (und in der rechten, nichi dargestellten Ecke) zu erreichen, ist ein Tragblock XOk für den Torsionsschenkel 102 links neben dem linken Blook vorgesehen.

Der breite Sitz ist in der folgenden Weise aus einer ganzen Reihe von inneren und äußeren Rahmen aufgebaut. Der Torsionssohenkel 102 ist mit einem Ausleger 105 verbunden, der seinerseits mit einem Torsionsschenkel 106

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des äußeren Elementes verbunden ist. Der Torsionsschenkel 10b ist mit einem Ausleger 107 und über den iückführbogen 108 mit dem gegenüberliegenden Schenkel 107 des inneren Elementes verbunden. Ein innerer Ausleger 109 ist mit dem dazwischenliegenden Torsionsschenkel 102 verbunden, der über den dazwischenliegenden Block 100 mit der anderen Hälfte des Sitzes verbunden ist.

Die in Fig. 12 gezeigte Abwandlung umfaßt eine Reihe von Rahmen 110, von denen nur die linke Hälfte gezeigt ist, Jedes Ende dieser Reihe von Rahmen 110 endet in einer Schweißverbindung zu einem Montierungsbloek 111. Der Stangenaufbau ist im allgemeinen bogenförmig in seine entsprechende Torsions- und Auslegerschenkel 112, 113, 114, 115t 116 und 117 geformt, und zwar in jeder Hälfte des breiten Sitzes. Die Zwischenpunkte 120 der gebogenen Stangenkonstruktion sind mit den Enden der Stange 122 befestigt, die mit den Torsionsstangen 123 verbunden ist, die ihrerseits im Montierungsbloek 125 befestigt sind. Es ist nur ein Montierungsbloek 125 gezeigt, der andere rechte, nicht dargestellte Block ist identisch zum linken Block 125.

Jeder der breiten Sitze, die in der zuvor beschriebenen Weise aus einer Reihe von Rahmen aufgebaut sind, hat geeignete kennzeichnende Eigenschaften für bestimmte Verwendungszwecke} entlang den Vorder-, Rück- und Seitenkanten sind jeweils tragende Flächen für ein Polsterkissen (nicht dargestellt) vorgesehen, das direkt als Schaum aufgetragen wird und im wesentlichen nut 25 $ an Polyurethan unterhalb dem Element und angenähert 75% Polsterung oberhalb dem Element besitzt.

Arbeitsweise

Wenn die obenbeschriebenen Ausführungsformen in einem Fahrzeug verwendet werden, rühren die Schwingungs— ader Stoßkräfte gewöhnlich vom Fahrzeug her und werden auf die

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hontierungslilöcke übertragen, an denen die Rahmen befestigt sind. Weil zwischen der sitzenden Person und der Montierung für den Rahmen über die Federmasse eine Beziehung herrscht, gibt es nach jedem Stoß das Bestreben nach einem Gegendruck, entsprechend den Gesetzen der harmonischen Bewegung.' Wie bekannt ist, kann ein Federmassen-System zu erzwungenen, harmonischen Ilesonanzscbwingmigen erregt werden, indem eine erzwungene Bewegung in richtiger Zeitphase zum System eingeprägt wird. Solche Bewegungen können sich auf gewissen Straßen in einem Fahrzeug ergeben und beruhen auf dem Abstand der Verbindungen zwischen einzelnen Straßenplatten oder auf einem "Vasehbrett"~artigen Zustand des Werkstoffs der StraSendeeke. Verschiedene Fahrzeuggeschwindigkeiten und unterschiedliches Gewicht der Fahrgäste bewirkt ebenfalls eine Abwandlung der Bedingungen.

Der aus federnden Torsionsaüslegern aufgebaute Außenrahmen, der die Last über einen Inaenrahmen trägt, hat allein die Neigung, einen Stoß oder eine Reihe von Stoßen über die Montierimg aufzunehmen, erfährt eine Auslenkung und kehrt zurück, entsprechend den Federmassenkonstanten des Systems. Durcli den 4«fbaii und dio Anordnung der "verschiedenen Teile des Federraigssystems, das die ofcenerklarten liahmen umfaßt ₉ ergeben sieh mindestens zwei nicht hai'inouisolie Feöerlcon— stauten zwischen der Montierung unä der zentralen. Unterstützung eines Körpers auf dem Innenrahraea in der Mitte der Sitzfläche. Weil die Feder lang ist und zusätzlich weil die Federkomponen^en nichthariaonisch sfeid_P werden viele Stöße uequern dadurch herabgesetzt, daß sich die llicbtung der Auslenkung der Montierimg umkehrt, während der auf dem Sitz getragene Körper nur sehr wenig oder nur eine sehr kleine Kraft erführt und wegen der 'i'rägheit im wesentlichen räumlich feat bleibt.' Falls Auslenkungen, die in der einen iiichtmig größer sind als in der anderen^ andauern, wie sie z.B. beim Überqueren einer hervorstehenden Stufe auftreten, kann ein neuer Punkt zur Ausrichtung einer Person bezüglich der Mentioning auftreten, aber so, daß eine relativ kleine

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Stoßkraft zum zentralen Innenrahmen des Sitzes übertragen wird. ■

Zusätzlich zu den mechanischen Dämpfungskennwerten der Feder bei Phasenverschiebung hat das Polyurethan, das mit den Elementteilen befestigt ist, das Bestreben, die Energie zu absorbieren. Obwohl auch in einem harmonischen Stoßablauf Stöße vorkommen, entstehen Knotenpunkte an gewissen Zwischenstellen im Polsterkissen, und andere Teilbereiche des doppelten Rahmens werden so beeinflußt, daß sie nicht synchron oder nicht harmonisch schwingen, wodurch solche harmonischen Stöße gedämpft werden· Es ist nicht beabsichtigt, eine Beschränkung vorzunehmen auf Polyurethan, das an Ort und Stelle als Schaum aufgetragen wirdι nach Bedarf lassen sich andere Plastik- und/oder Stoffkonstruktionen und dergleichen anwenden, um höhere oder niedrigere Dämpfungskennwerte und/oder bequeme Sitzeigenschaften zu gewährleisten.

Man betrachte z.B. das Gestell der im Zusammenhang mit Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen AusfUhrungsform bei Anweaenheit von Stoß- und Schwingungskräften, die auf die Befestigungsschelle 22 wirken. Die Sitzfläche sei von einem Fahrgast mit einem Gewicht bis zu z.B. 150 Pfund belastet. Dieses Gewicht kann als auf die Schenkel 37 und den Rtickführbogen 58 konzentriert betrachtet werden, um das Drehmoment in Meter-Kilopond zu berechnen, das auf die Torsionsschenkel 28 des Außenrahmens 26 der Sitzfläche wirkt. Der Hebelarm sei angenähert 20 cm lang» woraus sich ein resultierendes Drehmoment von 15 m/kp ergibt. Das Sitzkissen 18 iat jedoch mit den Schenkeln 28, 29, 30, 3i und 36 des Außenrahmens sowie mit dem Innenrahmen 35 befestigt, und dementsprechend wird das Gewicht zwischen den einzelnen Komponenten ungleichförmig aufgeteilt.

Bei nach oben gerichteten Stößen auf die Befeatigungsschelle 22 erfahren die Torsionsschenkel eine nach oben gerichtete Kraft. Ein solcher Stoß mag z,B, für den Bruchteil

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einer Sekunde auftreten, danach wird die Bewegung der Schelle 22 umgekehrt. Während des kurzen Stoßes einer aufwärts gerichteten Bewegung in eine abwärts gerichtete Bewegung der Schelle 22 herrschen die folgenden Vorgänge im Federmas s en-Sys tem der -vorliegenden Aus führungs form und auch in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in mehr oder weniger großem Ausmaß,

Die Seitenflächen des Polsterkissens 18, die mit dem Ausleger 29 Defestigt sind, erhalten den Stoß zuerst, ziemlieh gleich zu Anfang. Ein solcher Stoß kann als harter . Stoß betrachtet werden, der die Zellen des Schaumstoffes aus Polyurethan an den Seiten der Sitzfläche 16, Fig. 1, zusammendrückt. Das Gewicht vom Körper des Fahrgastes belastet an diesen Seiten die Schenkel 29 in solcher Weise, daß sie nach unten und innen gebogen werden; das zusätzliche, duroh den Stoß hervorgerufene Gewicht ist über den Schenkel 31 verteilt und biegt dadurch den Schenkel 29 noch weiter nach unten. Natürlich zeigen die Torsionsschenkel die Neigung, die Auflagepunkte der sitzenden Person bezüglich der Befestigungssehelle 22 räumlieh auszurichten.

Das auf die Seitensohenkel 29 verteilte Teilgewicht des Fahrgastes hat das Bestreben, die Sohenkel 28 und 29 in Schwingungen zu versetzen, und zwar mit einer Zeitdauer oder Phase, die von der Federkonstanten, dem Gewicht und dem Abstand desselben von der tragenden Schelle 22 abhängen. Die Kennwerte des sohwammartigen Polyurethan oder eines anderen im weitesten Sinne funktionell ähnlichen Werkstoffes wirken jedoch von sich aus hinderlich für eine solche erzwungene Schwingung. Demzufolge neigen harte Stöße dazu, nur den schwammartigen Werkstoff zu bewegen, so daß solche Stöße nur zu einem geringen Teil zu dem schmalen Bereich an den Hüften der sitzenden Person neben den Seiten der Polsterung ie hin übertragen werden.

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Die vorderen Ecken des Außenrahmens 26 zwischen den Schenkeln 29 und 30 erleiden den obenerwähnten, kurzzeitigen Stoß in anderer ¥eise und mit einer anderen, natürlichen Eigenfrequenz, wegen der Entfernung von diesen Ecken zu der tragenden .Befestigungsschelle 22. Diese vorderen Ecken werden in komplexer Weise torsions- und auslegerartig mit ziemlich dem längsten Hebelarm bezüglich der Schelle 22 · beansprucht. Außerdem werden diese Ecken mehr oder weniger stark beansprucht, je nach dem, wie stark die Unterseite der Oberschenkel der sitzenden Person auf der Fläche der Kissenpolsterung 18 aufliegt. Außerdem übertragen Teile der Polsterung 18 und des Innenrahmens 35 Spannungs- und komplexe Schubkräfte auf diese Ecken.

Der Gegendruck auf die Stoßkraft erfolgt an diesen vorderen Ecken mit langsamerer Geschwindigkeit und mit anderer Phase, die diesen Ecken eigen ist, als es bei dem Gegendruok von zumindest den rückwärtigen Abschnitten der Seitenschenkel 29 der Fall ist. Einige Faktoren, die diesen Vorgang verursachen, sind die verschiedenen Bereiche hinsichtlich Gewichtsverteilung, die verschiedenen Querschnitte der Kontaktfläche zwischen dem Körper der sitzenden Person und der Polsterung 18, die beliebigen Spannungs- und Kompressionskennwerte von Teilbereichen der Polsterung 18, nur als Beispiel, und die Aufeinanderfolge der Stöße mit harmonischen Frequenzen.

Wenn die Stoßkraft nachläßt, kehfcen die verschiedenen Abschnitte oder Bereiche des 'Rahmens unter dem Gegendruck gegen den Körper der sitzenden Person mit verschiedenen Geschwindigkeiten um* Obwohl es sich um harmonische Schwingungen handelt, werden diese deshalb, stark gedämpft, und zwar einerseits durch Phasenverschiebung der verschiedenen Elemente der federnden Rahmen und andererseits durch Heibungs- oder Schubenergie, die in der Polsterung 18 aufgezehrt wird.

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Claims

Dipl.-Wirtidi.-Ing. AXEL HANSMANN Dipl-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

MümJien,den 10. Dezember 1968

P 15 5Ί 155.6 IhrZeidun Ur.MrZ.td.tn

(ü 11 428 x/34g) , Ha/Ro

United States Steel Corp,

NEUE PATENTANSPRÜCHE (zur Offenlegung)

Sitz mit Federwirkung zur. Absorbierung von Stößen und Schwingungen eines Fahrzeuges, mit einer Kante, an der der Sitz gehalten wird, und einer gegenüberliegenden Kante, die bei Belastung nachgibt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz äußere und innere Rahmen (26, 35) aus miteinander verbundenen Torsions-Auslegern aus Federstahl-Stangen aufweist, von denen der äußere Rahmen (26) aus einem Toreionsschenkel oder -schenkein (28) an der festliegenden Kante des Sitzes und aus Auslegern (29) besteht, die den oder die Torsioneschenkel (28) mit sich · nach innen erstreckenden Schenkeln (30, 3i Fig. i, 60, 62 Fig. 4) an der federnden Kante des Sitzes verbinden, wobei cd der oder die Torsionsschenkel (28) an jeweils von dem < ° Ausleger (29) abgekehrten Ende starr eingespannt sind, und wobei weiterhin der innere Rahmen (35) innere AusIe- -j gerschenkel (37) aufweist, die starr an den sich einwärts _o erstreckenden Schenkeln in einem Abstand von den zuerst ^ erwähnten Auslegern (29) befestigt sind, und wobei schließro lieh die inneren Ausleger-Schenkel sich in den Bereich des Sitzes erstrecken und an ihren inneren Enden verbunden sind, um die sich einwärts erstreckenden Schenkel (30, 3i

— 2 — Patentanwälte Dipl.-lng. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Infl. Axel Hansmann, Dipl.-Phyt. Sebastian Herrmann

• MÖNCHEN t, THEREiIENSTRASIE U · Ttkfoni M1202 · T«!»gramm.Adrt»t»i Upatll/MOndMtt loytr. V«rtln»benk MOnAw, Zwilait.Oikar-von-Mlll.r-mnfl, Kfo.-Nr. «I249S · tatiditd-Konlo« MOnch** Nr. ItJJW

Opptnautriflre. PATENTANWALtOR. «UNHOLD SCHMIDT , .

Ne^ Unteriagen (Art7 Jt W».2 Nr.l Satz 3 dee JW«runei|4l. V. 4. S.

Fig. 1, 60, 62, Flg. 4) zu tordieren.
2. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rahmen (35) aus Federstahl-Stangen kleineren Querschnittes hergestellt ist.
3. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rahmen (26) und der innere Rahmen (35) je für sich aus einem einheitlichen Materialstück hergestellt sind, wobei der innere Rahmen (35) mit Torsions-Schenkeln (36) an die sich einwärts erstreckenden Schenkel (31) des äußeren Rahmens (26) angeschweißt ist.
4. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet," daß der äußere Rahmen und der innere Rahmen (Fig. k) aus einem einzigen Federstahl-Stangenstück gebildet sind, dessen Endteile die äußeren Torsions-Schenkel (57) "bilden, während der mittlere Teil zu einer offenen Schleife geformt ist, die den inneren Rahmen mit im Abstand an der nachgiebigen Kante des Sitzes angeordneten Ausleger-Schenkeln (64) bildet.
5· Sitz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reihe von äußeren und inneren Rahmen, die sich in einer fortlaufenden Federstahl-Stangen-Konstruktion seitlich aneinander anschließen und aus bogenförmig verlaufenden Schenkeln (iO7, Fig. 11; 113, 115, Fig. 12) für die inneren Rahmen und benachbarten Auslegerschenkeln (105, 109, Fig. llj 112, 122, Fig. 12) für die äußeren Rahmen bestehen.
6. Sitz nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Rahmen von einem an Ort und Stelle angebrachten Material umhüllt werden, welches schwingungsabsorbierend ist.

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