DE19535580A1 - Dynamisch gelagerter Fahrzeugsitz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen dynamisch gelager­ ten Fahrzeugsitz gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 1 957 005, ist ein Sitzmöbel mit Ober- und Unterteil bekannt, bei dem das unmittelbar oberhalb des Unterteils angeordnete, die Sitzfläche tragende Oberteil mittels unter ihm angeordneter und nach unten ragender Arme über mehrere Hängependel an dem sich auf dem Boden abstützende Unterteil freipendelnd aufgehängt ist.

Damit wird einem seit langem vorhandenen Wunsch nach be­ weglicher Aufhängung einer Sitz- oder Ruhefläche entspro­ chen. Es hat bereits zahlreiche Versuche gegeben, die bisher weit verbreiteten statischen Sitz- und Ruhemöbel durch dynamische zu ersetzen. So sind bereits Schaukel­ stühle bekannt, die anders als die üblichen Stühle eine dynamische Komponente aufweisen.

Aus der DE-PS 60 731 ist ein Sitz- oder Ruhemöbel mit Ober- und Unterteil und pendelnd aufgehängter Sitz- und Ruhefläche bekannt, bei dem das die Sitz- und Ruhefläche tragende Teil über mehrere Pendel an dem sich auf dem Boden abstützenden Unterteil freipendelnd aufgehängt ist.

Schließlich ist aus dem DE-GM 76 15 495 ein an Seilen als Pendeln aufgehängtes Schaukelbett bekannt, bei dem jeweils zwei schräg verlaufende Tragseile mit einem Ring umfaßt werden. Durch Verstellen des Ringes wird die wirk­ same Pendellänge und damit die Schwingfrequenz beein­ flußt.

Diese oben beschriebenen bekannten Vorrichtungen sind für einen Fahrzeugsitz jedoch nicht geeignet. Bei einem Fahrzeugsitz sollte zwar auch eine dynamische Aufhängung vorgesehen werden. Diese muß aber so gestaltet sein, daß sie dem Nutzer, insbesondere dem Fahrer, einen hinrei­ chenden Kontakt mit dem Fahrzeug beläßt. Darüber hinaus sollen bestimmte, da Wohlbefinden des Nutzers störende Teile des Frequenzspektrums ausgeschlossen oder zumin­ dest weitgehend unterdrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für einen Fahrzeugsitz geeignete Aufnahme zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der Merkmale des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungsfigu­ ren beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sitzabstützung mit einer zwischen zwei Halbschalen gehaltenen Kugel,

Fig. 2a eine Anordnung zur Sitzabstützung mit einem aus einem beweglichen und einem feststehen­ den Teil bestehenden Rahmen in Ruhestellung,

Fig. 2b eine Anordnung gemäß Fig. 2a in ausgelenk­ tem Zustand,

Fig. 3a eine nur geringe Höhe beanspruchende Anord­ nung mit einem zusätzlichen Dämpfungsele­ ment in der Seitenansicht,

Fig. 3b die Anordnung gemäß Fig. 3a in der Drauf­ sicht sowie

Fig. 3c die Anordnung gemäß Fig. 3a im Querschnitt entsprechend der Schnittlinie C-C in Fig. 3a.

Die in Fig. 1 dargestellte Sitzabstützung 10 besteht im wesentlichen aus einer Kugel 11, die sich auf zwei ge­ krümmten Laufflächen 12 und 13 aus gehärtetem Stahl zweier Halbschalen 14 und 15 abstützt. Die Kugel 11 wird in einem Kugelkäfig 16 geführt. Die so gebildete Einheit wird von einem flexiblen Balg 17 aus Gummi und/oder Stahldrahtgewebe bzw. Kunststoff umgeben, wobei der Balg 17 wiederum in seinem mittleren Bereich über einen Spann­ ring 18 mit dem zuvor erwähnten Kugelkäfig 16 Kontakt hat, und zwar über eine Nut 19 im Kugelkäfig 16 sowie unter der Einwirkung eines Spannrings 18.

Die äußeren Enden des Balges 17 werden über Klemmschei­ ben 20 und 21 an den Halbschalen 14 und 15 form- oder kraftschlüssig gehalten. Der notwendige Anpreßdruck wird über Spannmuttern 22 und 23 erzielt.

Die Befestigung der oben beschriebenen Einheit am Fahr­ zeugsitz bzw. an der Karosserie erfolgt über Schraubver­ bindungen, für die Gewindebohrungen 24 bzw. 25 in den Halbschalen 14 und 15 vorgesehen sind.

Die Formgebung der Laufflächen 12 bzw. 13 in den Halb­ schalen 14 bzw. 15 erfolgt nach den jeweiligen Bedürfnis­ sen. So können beispielsweise elliptische Formen für die Laufflächen 12 und 13 vorgesehen werden, die im mittle­ ren Bereich einen relativ großen Krümmungsradius und in den Endbereichen einen geringeren Krümmungsradius aufwei­ sen. Damit wird erreicht, daß im mittleren Bereich rela­ tiv geringe Auslenkkräfte ausreichen, um eine deutliche seitliche Bewegung zu veranlassen, während im Endbereich durch den geringeren Krümmungsradius eine relativ starke Abbremsung erfolgt. Dies ist insbesondere für einen Fahr­ zeugsitz von erheblicher Bedeutung, da zu große horizon­ tale Relativbewegungen des Sitzes den notwendigen Fahr­ bahnkontakt des Fahrers verloren gehen lassen.

Der durch den Balg 17 und die Halbschalen 14 und 15 ge­ bildete Innenraum der Sitzabstützung 10 kann auch mit einer der Dämpfung dienenden Flüssigkeit ausgefüllt sein. Unabhängig davon wird aber auch bereits durch den Balg 17 eine gewisse Dämpfung erzielt.

Zur Lagerung eines Fahrzeugsitzes sind mindestens drei solcher Sitzabstützungen 10 erforderlich. Zweckmäßiger­ weise werden jedoch vier solcher Stützelemente je Fahr­ zeugsitz vorgesehen. Diese Stützelemente können unterein­ ander über einen beweglichen Rahmen gemäß Fig. 2 verbun­ den sein, in dem wiederum ein oder mehrere Zwangsfüh­ rungsstifte 26 angeordnet sind, die einmal mit dem fest­ stehenden Teil des Rahmens 27 und zum anderen mit dem be­ weglichen Teil 28 des Rahmens verbunden sind und einen bestimmten Anteil des Weges des Käfigs in bezug auf den beweglichen Teil 28 des Rahmens - beispielsweise 50% - erzwingen. Bei einer horizontalen Relativbewegung des be­ weglichen Teil 28 des Rahmens in bezug auf den festste­ henden Teil 27 des Rahmen geschieht dieses gegen die Kraft im wesentlichen tellerförmiger Zentrierfedern 29 bzw. 30.

Eine so gestaltete Abstützung für einen Fahrzeugsitz er­ möglicht eine dynamische Lagerung des Fahrzeugsitzes, die Voraussetzung für ein weitgehend ermüdungsfreies Sitzen ist. Gleichzeitig wird jedoch die horizontale Be­ weglichkeit des Fahrzeugsitzes - insbesondere bei größe­ ren Amplituden - soweit eingeengt, daß das Fahrbahnge­ fühl nicht nennenswert beeinflußt wird.

Der Zwangsführungsstift 26 kann neben dem oberen und dem unteren Rahmen auch den Kugelkäfig durchsetzen; er wird in einer leichten Gleitführung im oberen und unteren Rah­ men sowie ggfs. in Kugelkäfig gehalten.

Die Kugelkäfige können durch einen mittleren Teil 31 des Rahmens untereinander verbunden sein.

Darüber hinaus kann eine Niederhalteeinrichtung zwischen dem feststehenden Teil 27 und dem beweglichen Teil 28 des Rahmens angeordnet werden, die den feststehenden Teil 27 und den beweglichen Teil 28 zusammenhält und gleichzeitig eine etwaige Hubbewegung begrenzt. Mit der Niederhalteeinrichtung wird etwaigen Abhebekräften entge­ gengewirkt. Dies geschieht wegen der Wälzlagerung prak­ tisch ohne Reibungsverluste. Ein mit dem unteren, fest­ stehenden Teil 27 verbundener Bügel 32 und ein mit dem oberen, beweglichen Teil 28 des Rahmens verbundener Bügel 33 mit zwischen ihnen gelagerter Kugel 34 verhin­ dern eine das zulässige Maß überschreitende relative Hub­ bewegung zwischen dem feststehenden Teil 27 und dem be­ weglichen Teil 28 des Rahmens. Die Kugel 34 wird dabei zwischen aus den Bügeln 32 und 33 gebildeten gekrümmte. Laufflächen gehalten. Die Krümmung der Laufflächen kann denen der Laufflächen 12 bzw. 13 in den Halbschalen 14 bzw. 15 angepaßt sein, kann aber auch in gewissem Ausmaß davon abweichen. Etwaige Abweichungen werden durch die Verformbarkeit der einzelnen Elemente ausgeglichen.

Bei einer weiteren Variante gemäß Fig. 3a bis 3c ist ein besonderes Dämpfungselement 35 vorgesehen, mit dessen Hilfe das Abklingverhalten der Schwingungen beeinflußt werden kann. Dieses Dämpfungselement 35 besteht vorzugs­ weise aus einem Kunststoff und soll über hinreichende Dämpfungseigenschaften verfügen. Um die Bauhöhe trotz dieses zusätzlichen Dämpfungselementes 35 möglichst ge­ ring zu halten, ist der Aufbau bei Verwendung des Dämp­ fungselementes 35 vorzugsweise geringfügig anders als weiter oben geschildert. Grundsätzlich könnte das Dämp­ fungselement 35 in entsprechender Abwandlung jedoch auch bei der Anordnung gemäß Fig. 2a und 2b zur Anwendung kommen.

Auf dem feststehenden Unterbau 36 gemäß Fig. 3a wird ein eine Aussparung 37 überbrückender Schwingbügel 38 mon­ tiert, der auf seiner Unterseite mittig eine als Kugel­ lauffläche dienende Mulde 39 aufweist sowie auf seiner Oberseite zwei dazu symmetrisch angeordnete weitere Mul­ den 40 als Kugellaufflächen. Die jeweils der muldenförmi­ gen Kugellauffläche auf dem Schwingbügel 38 gegenüberlie­ gende Seite der Kugel 41 steht in Kontakt mit einem Scha­ lengehäuse 42, das jeweils bei der auf der Unterseite des Schwingbügels 38 gelegenen mittigen Kugel 41 auf ei­ nem Abdeckprofil 43 und bei den beiden oberhalb des Schwingbügels 38 angeordneten Kugeln 44 auf einem Grund­ profil 45 der Sitzfläche angeordnet ist. Auf der Unter­ seite des Grundprofils 45 befindet sich in Mittellage und damit in der vertikalen Flucht der unterhalb des Grundprofils 45 angeordneten Kugel 41 ein Dämpfungsele­ ment 35 zwischen Grundprofil 45 der Sitzfläche und dem Schwingbügel 38. Dieses Dämpfungselement 35 wird bei ver­ tikalen Auslenkungen des Schwingbügels 38 durch die Ver­ tikalbewegung der Kugel innerhalb des Schalengehäuses 42 in sich zusammengedrückt. Im Rahmen dieser Bewegung wird ein Teil der Bewegungsenergie durch Dämpfung aufgezehrt, so daß die Amplituden der Schwingung verringert werden und in einer bestimmten Zeit völlig abklingen. Das Aus­ maß der Dämpfung ist jeweiligen Material und der Masse des Dämpfungselements 35 abhängig. Sie kann zusätzlich durch einen besonderen Justierstab 47 beeinflußt werden, der weiter unten im einzelnen beschrieben wird.

Das Dämpfungselement 35 wird in an sich bekannter Weise durch seitliche Begrenzungselemente gehalten und ge­ führt. Im Inneren des Dämpfungselementes 35 ist ein Ju­ stierstab 47 mit einer sich kontinuierlich verändernden Dicke vorgesehen. Dies wird dadurch erreicht, daß der an sich kreiszylindrische Bolzen des Justierstabes 47 über seine Länge derart bearbeitet wird, daß ausgehend von ei­ nem unbearbeiteten Teil kontinuierlich eine sich stetig vergrößernde Sekante abgearbeitet (abgefräst) wird, so daß sich über die Länge des Bolzens betrachtet ein keil­ förmiges Profil gemäß Fig. 3c ergibt. Dieses keilförmige Profil steht direkt oder über ein zwischengeschaltetes flaches Metallteil in Wirkverbindung mit einem korrespon­ dierenden Gegenprofil des Dämpfungselementes 35. Wird der Justierstab 47 soweit in das Dämpfungselement 35 hin­ eingezogen, daß eine größere Dicke innerhalb des Dämp­ fungselementes 35 wirksam wird, so erhält das Dämpfungs­ element 35 dadurch eine höhere Vorspannung und ändert de­ mentsprechend sein Dämpfungsverhalten. Durch Längsver­ schiebung des Justierstabes 47 in umgekehrter Richtung kann diese Verstellung des Dämpfungsverhaltens des Dämp­ fungselementes 35 jederzeit wieder rückgängig gemacht werden. Zur Feineinstellung bei der Justierung dienen Muttern 48 und 49, durch deren Betätigung der Justier­ stab 47 in der einen oder anderen Richtung in sich längs­ verschoben werden kann. Um dabei ein Verdrehen des Bol­ zens zu verhindern, ist zumindest an einem Endes des Bol­ zens ein Schlitz 50 vorgesehen, über den mit Hilfe eines Schraubenziehers ein Verdrehen des Bolzens und damit ei­ ne Verdrehung seiner Wirkfläche verhindert werden kann.

Um eine Entlastung des Schwingbügels 33 bei großer Aus­ lenkung zu erreichen, wird das Schalengehäuse 42 über einen O-Ring derart gehalten, daß ein kleiner Spalt von etwa 0,1 mm zwischen dem Schalengehäuse 42 und dessen Stützfläche eingehalten wird, so daß das Schalengehäuse 42 nicht direkt, sondern unter Zwischenschaltung des O-Rings auf der seiner Stützfläche gehalten wird.

Claims (17)

1. Lagerelement für Fahrzeugsitz, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen zwei Halbschalen (14, 15) eine Kugel (11) zwischen zwei gekrümmten Laufflächen (12, 13) dieser Halbschalen (14, 15) angeordnet ist und der Frei­ raum zwischen den Laufflächen (12, 13) von einem flexib­ len Balg (17) umgeben ist.

2. Element gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, aß die gekrümmter Laufflächen (12, 13) die Gestalt einer Ku­ gelkalotte haben.

3. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmter Laufflächen (12, 13) die Gestalt einer El­ lipse oder eines Ellipsoids haben.

4. Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Laufflä­ chen (12, 13) in der Längsrichtung unsymmetrisch gestal­ tet sind.

5. Element nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Laufflä­ chen (12, 13) in der Querrichtung unsymmetrisch gestal­ tet sind.

6. Element nach einem der mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Laufflä­ chen (12, 13) in Längsrichtung eine andere Gestalt als in Querrichtung aufweisen.

7. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kugel (11) in einem Kugelkäfig 16) derart geführt ist, daß sie exakt 50% des Weges des beweglichen Teils (27) des Rahmens ausführt, und nach Entlastung vom umgebenden Balg (17) in die Mittel­ lage rückführbar ist.

8. Element nach einem der Anspruch 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kugelkäfig (16) mit einer Nut (19) versehen ist und von außen ein Spannring (18) den Balg (17) in diese Nut (19) drückt.

9. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die äußeren Enden des Balges (17) über Klemmscheiben (20, 21) in den Halbschalen (14, 15) kraft­ schlüssig gehalten werden.

10. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmscheiben (20, 21) über Spannmuttern (22, 23) gehaltert werden.

11. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (14, 15) Gewindeboh­ rungen (24, 25) aufweisen, mit denen die Einheit am Fahr­ zeugsitz bzw. an der Karosserie befestigbar ist.

12. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Laufflächen (12, 13) in die Halbschalen (14, 15) einfügbar sind.

13. Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei bügelförmigen Elementen gebildeter Niederhalter vorhanden ist, wobei das eine bü­ gelförmige Element mit dem feststehenden Teil (27) und das andere bügelförmige Element mit dem beweglichen Teil (28) des Rahmens verbunden ist und diese Elemente zwi­ schen gekrümmten Laufflächen eine Führung für eine Kugel (34) darstellen.

14. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem mit dem feststehenden Unter­ bau (36) des Sitze verbundenen Schwingbügel (38), auf dessen Unterseite eine Kugel (41) angeordnet ist, die in einer als Kugellauffläche dienenden Mulde (39) geführt und auf der gegenüberliegenden Seite der Kugel (41) von einem am Abdeckprofil (43) angeordneten Schalengehäuse (42) gehalten wird sowie mit zwei oberhalb des Schwingbü­ gels (38) in als Kugellaufflächen dienenden Mulden (40) geführten Kugeln (44), die auf der den Laufflächen abge­ wandten Seite der Kugel in Schalengehäusen geführt wer­ den, die am Grundprofil (45) der Sitzfläche angeordnet sind, wobei ebenfalls auf der Oberseite des Schwingbü­ gels (38) mittig und zwischen den erwähnten Mulden (40) des Schwingbügels (38) und dem Unterbau (36) ein im we­ sentlichen quaderförmiges Dämpfungselement (35) angeord­ net ist.

15. Element gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (35) aus einem Kunststoff mit guten Dämpfungseigenschaften besteht.

16. Element nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (35) von min­ destens einem Justierstab (47) mit einer sich kontinuier­ lich keilförmig ändernden Dicke durchsetzt ist, so daß durch Längsverschiebung dieses Justierstabes (47) die Spannungsverhältnisse innerhalb des Dämpfungselements (35) veränderbar sind.

17. Element nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich des Justierstabs (47) Stellmuttern (48, 49) angeordnet sind.