DE19846810A1 - Progressiv gedämpfter Fahrersitz - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein progressiv dämpfendes Fahrersitzsystem, das einen mit einer geeigneten federelastischen Füllung gefüllten elastischen Hohlkörper (2) und einen festen Hohlkörper (4) aufweist. Die beiden Hohlkörper (2,4) sind über ein Ventil mit einer kleinen Öffnung in der Ventilmembran miteinander verbunden. Bei Stoßbelastungen werden Volumenverdrängungen im elastischen Hohlkörper (2) durch das Ventil schnell in den festen Hohlkörper (4) abgeleitet. Das verdrängte Volumen wird anschließend dosiert über die kleinere Öffnung in der Ventilmembran zurückgeführt, so daß eine Dämpfungswirkung erzielt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßdämpfungseinrichtung, welche durch ihre Gestaltung we­ sentliche Funktionen konventioneller Sitzkonstruktionen mit übernehmen oder als selbst­ ragendes Bauteil in den Sitzaufbau integriert werden kann. Die Stoßdämpfungseinrichtung besteht aus zwei miteinander über eine einfache Ventilkonstruktion dicht verbundene Hohl­ körper unterschiedlicher Bauart dadurch, daß ein Hohlkörper starr und der zweite elastisch und mit offenporigem Schaumstoff ausgeschäumt ist. Die Gesamtkonstruktion kann die erforderlichen Rückstellkräfte erzeugen und die aufgenommene Stoßenergie teilweise ab­ sorbieren und geregelt wieder abgeben. Durch ein zusätzliches Druckausgleichsventil kann sich der Systeminnendruck dem Umgebungsdruck anpassen.

Fahrzeugsitze haben die Aufgabe, die bei der Ausgleichung von Fahrbahnunebenheiten auftretenden Vertikalstöße und Seitenkräfte gegenüber dem Fahrzeugfuhrer oder dem Ladegut möglichst weitgehend zu reduzieren und dabei die Kräfte entsprechend der körperergonomisch abzutragen.

Bei bekannten Fahrzeugsitzen und Rückenlehnen dieser Gattung übernimmt die Dämp­ fungsfunktion in der Regel eine Konstruktionskombination bestehend aus einem von einem Schutzbezug umschlossenen Polsterteil (z. B. Schaumstoff mit geschlossenen Poren) und der darunter befindlichen Lastaufnahmevorrichtung aus Stahlfedern und Kreuzbandverspan­ nungen. Bei derartigen Sitzkonstruktionen ist eine progressiv wirkende Dämpfung nicht oder nur in Ansätzen erzielbar, da die Stoßamplitude durch die Materialverdichtung der Polste­ rung und unmittelbar einsetzende Rückstellkräfte der Unterkonstruktion mit geringer Dämp­ fungswirkung ausgeglichen wird.

Eine Weiterführung der Entwicklung ist die Montage eines konventionell gefertigten Sitzes verschiedener Bauartkombinationen auf einem pneumatischen oder hydraulischen Teleskop­ dämpfungssystem. Dabei wird ein aufwendiger und platzraubender Unterbau erforderlich, welcher darüber hinaus noch die teilweise sehr starken als Hebelkräfte wirkenden Seiten­ kräfte aufnehmen muß. Dieser Aufbau behindert zusätzlich die Beinfreiheit im Sitzbereich (z. B. Gabelstapler).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß die Einsatzmöglichkeiten wesentlich verbessert und die Funktion den tatsächlichen ergonomischen und körperphysiologischen Ansprüchen wirklich entspricht.

Zugleich soll erreicht werden, daß der gesamte Sitzaufbau material- u. gewichtssparend ausgeführt werden kann, die massenproduktionstechnische Kriterien wie z. B. hohe Funk­ tionssicherheit, sichere Reproduzierbarkeit der technischen Parameter, Montage nach Baukastensystem etc. erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei miteinander über eine Ventilkonstruktion verbundene Sitz- und Lehnenpolster angepasste Hohlkörper mit dem vorgesehenen Druckausgleichsverhalten bei Stoßbelastungen aller Art eine progressiv/remanent ablaufende Dämpfung erzielt wird.

Die zwischen den unterschiedlich aufgebauten Hohlkörpern wirkende Ventilkonstruktion hat die Aufgabe, durch Stoßbelastung auftretende Volumenverdrängungen im oberen und in der Regel mit einem offenporigen Schaum gefüllten elastischen Teil (Vol. I.) schnell in das untere durch einen festen Baukörper eingegrenzte Volumen (Vol. II.) bis zu einem ge­ genseitigen Druckausgleich abzuleiten um danach das Rückströmen des verdrängten Vo­ lumens über eine kleinere Öffnung in der Ventilmembrane dosiert zurückzuführen und damit die Dämpfungswirkung zu erzielen. Die erforderlichen Rückstellkräfte für das Gesamtsystem werden durch das eingeschlossene Gesamtluftvolumen erhalten und dem offenporigem Schaumstoff im Volumen I. unterstützt.

Der Membranventilaufbau läßt auch andere Ausführungen zu, wie z. B. die Anordnung der Ventilplatte am Schraubdeckel eines einschweißbaren Kunststoffschraubverschlusses ent­ sprechender Dimensionierung oder andere Konstruktionen zu.

Die Verbindung beider Hohlkörper kann durch eine dafür vorgesehene Eincliprille im Ven­ tilansatzteil, in welche der feste Hohlkörper eingedrückt wird oder mit einem Bajonettver­ schluss erfolgen. In beiden Fällen soll ein zusätzlicher Dichtungsring zwischen den Hohl­ körpern die Dichtheit des Systems absichern.

Darüber hinaus können in das untere Volumen (Vol. II.) zum Abbau von Stoßenergie hart­ elastisches Schaumstoffmaterial mit geschlossenen Poren in Platten- oder Kugelform oder andere geeignete Funktionsteile integriert werden. Diese hartelastischen Körper werden bei Druckerhöhung zusammengedrückt und nehmen für diese Verformung Energie auf, welche bei Druckabbau durch verzögerten Volumenaufbau des Hartschaumstoffes verzögert wieder abgegeben wird.

Diese hartelastischen Schaumstoffteile dienen der Dämpfungskomforterhöhung und können auch weggelassen werden, ohne daß das grundsätzliche Dämpfungsprinzip in Frage gestellt wird.

Das Absinken des Körpers in den Sitzteil ist vom Gesamtvolumen abhängig. Die Dämp­ fungsfunktion wird durch die Komponenten Gesamtvolumen, Auslassquerschnitt Vol. I., Rückströmquerschnitt in der Membranplatte und die Beschaffenheit der hartelastische Form­ teile bestimmt.

Zusätzlich verfügt das Gesamtsystem über ein Druckausgleichsventil, welches ev. verloren­ gegangenes bzw. durch Abkühlung reduziertes Luftvolumen des Gesamtsystems durch die Rückstellkräfte des elastischen Volumenteiles (Vol. I.) auffüllen läßt.

Die Aussparungen für Kopfstützen, ggf. Aerbacks und bodennahe Freizonen unter dem Sitzbereich können bei der Ausformung des festen Hohlkörpers leicht berücksichtigt werden. Bei Einbau eines solchen Systems in die Sitzlehne ist eine progressive Dämpfung im Crash­ fall besonders wertvoll, da die auftretende Stoßenergie zu einem erheblichen Teil abgebaut und nur verzögert wieder abgegeben wird und dadurch Rückschlag oder Aufprall wesent­ lich geringer ausfallen.

Eine ev. Druckerhöhung durch Sonneneinstrahlung kann durch die im unteren Volumen befindlichen hartelastischen Körper oder durch Kunststoffverspiegelung sowie durch eine entsprechende Gestaltung des Druckausgleichsventileinsatzes mit Doppelfunktion kom­ pensiert werden. Dafür ist der Durchgang des Ausgleichsventiles rel. großflächig auszu­ führen, damit das Ventilplattenteil bei Überdruck etwas durch die Auslassöffnung gedrückt und die Ventildichtlippen aufgestellt ihren Dichteffekt verlieren. Möglich sind aber auch alle anderen vorteilhaften Lösungen nach dem Stand der Technik.

Die erforderlichen Hohlkörper können nach vorhandenem Stand der Technik als Kunst­ stoffblaskörper hergestellt werden, wobei das der elastische Hohlkörper zusätzlich mit einem offenporigem Schaum ausgeschäumt wird.

Grundsätzliche können auch vorgefertigte Dämpfungselemente auch als tragende Sitz- und Lehnenelemente in bereits vorhandene Sitzkonstruktionen bei Entfernung des Federkernes und entsprechender Reduzierung der Polsterung als Bauteile eingeschoben werden.

Das Gesamtsystem arbeitet geräuschfrei, da sich keine Metailteile miteinander im Eingriff befinden (z. B. Federn und Sitzstahlrahmen).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Sie zeigen:

Fig. 1 einen Fahrzeugsitz mit integriertem Dämpfungssystem in Rückenlehne und Sitzbereich

Fig. 2 einen Ventileinsatz mit mit großem Auslassquerschnitt und kleinem Rückström­ querschnitt sowie vier Rasten für Bajonettverschluss zum Verbinden der beiden Hohlkörper

Fig. 3 einen Ventileinsatz mit Doppelfunktion zur Angleichung des Dämpfungssystems an den Umgebungsdruck.

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein selbsttragendes Lehnen- oder Sitzteil mit integri­ ertem Dämpfungssystem.

Fig. 5 als Beispiel den festen Hohlkörper für Vol. II. als Draufsicht mit der Aussparung für die Verbindung über Bajonettverschluss mit Vol. I. Darunterliegend die Ein­ satzöffnung für die Ventilplatte zum Druckausgleich.

Fig. 6 ein Sitzteil, ausgestattet mit einem Dämpfungssystemelement als selbsttragendes Baukastenteil zum Einbau in bereits in Produktion befindliche Sitzaufbauten unter entsprechender Anpassung des Umgebungsbereiches.

Fig. 7 ein Dämpfungssystemelement, welche alle Komponenten der vorher beschriebenen Erfindung enthält.

Fig. 8 einen Dichtring zur Abdichtung des elastischen Hohlkörpers 2 zum festen Hohl­ körper 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugsitz weist ein Sitzteil und ein Rückenlehnenteil auf.

Das Sitzteil besteht unter der äußeren Dekorationspolsterung 1 aus einem elas­ tischem, mit offenporigen Schaumstoff ausgeschäumten elastischem Körper 2, welches mit dem Membranventil Fig. 2 festverbunden und ein gemeinsames Volumen bildet.

Der darunter angeordnete Festhohlkörper 4 nimmt die in Platten- oder Kugel- oder in sonstigen günstigen Formen und Technologien hergestellten hartelastische Formteile 5 und das Druckausgleichsventil Fig. 3 auf.

Die gleichen Anordnungen treffen auf das Rückenlehnenteil der Fig. 1 zu. Beide Sitzteile werden durch ein Verbindungsscharnier mechanisch verbunden.

Das in Fig. 2 dargestellte Membranventil besteht aus dem Ventilkörper 7 mit angespritz­ ten Rasten 8 für den Bajonettverschluss, der Ventilmembranplatte 9, welche über die Befestigungspunkte 10 mit dem Ventilkörper 7 fest verbunden ist und vom Rückströmquerschnittsbohrung 3 durchbrochen ist.

Das abgesenkte Mittelteil des Ventilkörpers dient der funktionsgerechten Stellung der Bajonett-Verschlussrasten 8 und der Fixierung des Verschlusses bei der Montage. Auch andere funktionsgerechte Formen sind denkbar.

Der in Fig. 3 dargestellte Ausgleichventileinsatz 11 als Gummiformteil mit Aussparungen für die Luftansaugung 12. Der Ventileinsatz wird bei Systemunterdruck durch die Rückstellkräfte des elastischen Körpers. 3 angehoben bis der Druckausgleich abge­ schlossen ist.

Der Ventileinsatz wird bei Überdruck leicht durch die Einsatzöffnung 15 gedrückt. Damit verlieren die Dichtlippen ihre Dichtfähigkeit und der Überdruck kann ent­ weichen.

Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch ein selbsttragendes Rückenlehn- oder Sitzteil mit allen erfindungsgemäßen Komponenten. Das in erforderlicher Einsetzform ausge­ führte Baukastenteil kann in eine vorbereitete Sitzrahmenkonstruktion verrastet oder verschraubt werden. Die erforderlichen Befestigungsaussparungen bzw. Materialan­ sammlungen sind bei der Konstruktion der Blasform zu berücksichtigen.

Die Fig. 5 zeigt die mögliche Gestaltung des Festhohlkörpers 4 als Draufsicht mit der Ausparung 14 zum funktionalem Einsatz des Ventilkörpers Fig. 2 und der da­ runterliegenden sichtbaren Öffnung 15 zur Aufnahme Ausgleichsventileinsatzes Fig. 3.

Die Fig. 6 zeigt eine Sitzkombination mit eingesetztem Baukastenteil mit der Funktion des erfindungsgemäß beschriebenen Dämpfungssystems nach Anspruch 1 + 2.

Die Fig. 7 zeigt ein selbsttragendes Dämpfungssystemteil als Baukastenteil mit elastischem Vol. I. 2, Festkörper für Vol. II. 4, Membranventil Fig. 2, Ausgleichsventil­ einsatz Fig. 3, hartelastischem Hohlkörper 5.

Die Fig: 8 zeigt den Dichtring zwischen 2 + 4.

Claims (11)

1. Progressiv dämpfendes Fahrersitzsystem bestehend aus einem elastischen, mit offen­ poriger Schaumstoff- oder sonstiger, geeigneter federelastischer Füllung 2 gefüll­ ten Hohlkörper 2. Einem festen Hohlkörper 4 mit nach gewünschtem Dämpfungs­ verhalten eingesetzten hartelastischen Schaumstoffteilen 5 mit geschlossenen Poren. Beide Hohlkörper sind über den Ventilkörper 7 des Membranventiles über eine zusätzliche Dichtung Fig. 8 dicht miteinander durch Bajonettverschluss, welcher mit den Rasten 8 in die Aussparung 14 (Fig. 5) eingreift oder einer anderen geeig­ neten Verbindung verbunden. Zur Druckausgleichsregelung gegenüber der Atmosphäre befindet sich im festen Hohlkörper 4 vorteilsweise in Nähe der Aussparung für den Einsatz des Membran­ ventiles oder an anderer geeigneter Stelle die Öffnung 15 für die Aufnahme des Ausgleichsventileinsatzes 11.

2. Fahrzeugsitzdämpfungssystem, dadurch gekennzeichnet, das nach Baukastensystem gefertigte Dämpfungssysteme Fig. 7 auch in Ausführung selbstragender Teile in den konventionellen Sitzaufbau Fig. 6 eingefügt werden können oder als autarke und komplette Sitz- u. Lehnenbauteile ausgeführt werden können

3. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitz- und Lehnenteile mit entsprechend vorbereiteten Befestigungspunkten (Rasten, Clipgegenstücke etc.) in die eine feste mit den jeweiligen Fahrzeugen ein­ gehenden Sitz- und Lehnenrahmen problemlos als Fertigteil eingesetzt werden können.

4. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Geräuschdämpfung des Sitzes keine zusätzlichen Maßnahmen erforder­ lich werden.

5. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Crashfall eine progressiv wirkende und Stoßenergie absorbierendes Dämp­ fungssystem in Sitz- und Rückenbereich Verletzungen erheblich reduzieren kann da die Reststoßenergie nur verzögert wieder abgegeben wird.

6. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsabstimmung des Sitz- und Lehnenteiles durch die Dimensio­ nierung der Durchlassöffnungen des Membranventiles 3 + 6 möglich ist.

7. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dämpfungsabstimmung durch die Dimensionierung der hartelastischen Formteile 5 möglich ist.

8. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die ständigen Wechselbelastungen während des Fahrens die Luft im System zirkuliert und Körperwärme über das Festvolumen II. an den Fahrzeug­ innenraum und damit ggf. in ein Kühlsystem durch Oberflächenkühlung einbezogen werden kann.

9. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungssystem gewichtsreduzierend und materialsparend ausgeführt werden kann.

10. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine grundlegende konstruktive Vereinfachung bei der Gestaltung von Fahr­ zeugsitzen und Rückenlehnen möglich wird.

11. Fahrzeugsitzdämpfungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ein sinnvoller Reparaturablauf möglich wird.