DE19908820A1 - Fahrzeug- und Maschinensitzdämpfung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dämpfungssystem mit einer gasdichten Umhüllung (16) und einer Ventilplatte (4), die eine Ventilauslaßöffnung (3) und einen Rückströmquerschnitt (4a) aufweist. In der gasdichten Umhüllung (16) ist ein Polsterkern aufgenommen. Unter Belastung wird die gasdichte Umhüllung (16) zusammengedrückt, so daß Luft austritt. Die eingeschlossene Luft wird mit geringem Strömungswiderstand in den umgebenden Raum abgegeben. Bei Entlastung oder Teilentlastung wird das ausgestoßene Volumen über den Rückströmquerschnitt (4a) wieder angesaugt. Durch den wesentlich kleineren Rückströmquerschnitt (4a) erfolgt dieser Vorgang mit Verzögerung und führt dadurch zu der gewünschten Hysterese im Dämpfungsverhalten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug- oder Maschinensitzpolsterung oder -federung, welche die Polsterung in eine gasdichte, elastische Hülle einschließt und an ihrer Luftein-/Aus­ lassöffnung ein Rückschlagventil mit einem entsprechend dimensionierbaren permanent geöffneten Rückströmquerschnitt besitzt, welcher durch seine Drosselwirkung den degressiv ablaufenden Dämpfungsablauf bestimmt.

Fahrzeug- u. Maschinensitze dienen dazu, den Mitfahrer oder Bediener vor vertikalen und horizontalen Stoßbelastungen zu schützen und darüber hinaus eine optimale, ermüdungs­ freie und ergonomisch unterstützende Sitzhaltung zu ermöglichen.

Bei der bekannten Stammanmeldung zu diesem Zusatzantrag (198 46 810.5) nimmt ein mit einer elastischen Polsterumhüllung gasdicht verbundener fester Behälter das bei Belastung das Verdrängungsvolumen aus dem elastischen Polster auf und führte über ein oder mehrere Rückschlagventile mit einem entsprechend dimensionierbaren permanent geöff­ neten Rückströmquerschnitt bei Entlastung oder Teilentlastung das verdrängte Volumen ver­ zögert zurück.

Die Anordnung oder Verwendung des festen Druckausgleichsbehälters läßt eine weitere Anpassung/Parametrierung der Dämpfungswerte über entsprechend integrierbare Deforma­ tionsvolumina zu. Das Gesamtsystem ist jedoch darauf angewiesen, daß ein entsprechender, durch die Kompression des eingeschlossenen Volumens entstehender Flächengegendruck in dem offenporig ausgeschäumten, elastischen Volumen die Polsterung, Federung und Dämpfung übernimmt.

Die Rückstellkräfte der eingeschlossenen Ausschäumung sind bei diesem System nicht darauf ausgelegt, die gesamte Körperlast gepolstert abzufedern oder zu dämpfen.

Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Fahrzeug- oder Maschinensitzdämpfung der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß auf das zusätzliche, Stoßenergie ab­ sorbierende Festvolumen wie unter P-Anmeld. 198 46 810.5/Fig. 1 - Pos. 4 und das Aus­ gleichsventil P-Anmeld. 198 46 810.5/Fig. 3 bei allgemeinen Anforderungen entfallen kann.

Zugleich soll damit erreicht werden, daß bei entsprechenden Fahrzeug- u. Maschinensitzen der Sitzaufbau noch material- u. gewichtseinsparender gestaltet werden kann und die gut reproduzierbaren Dämpfungseigenschaften aus der in der Stammanmeldung dargestellten Erfindung z. T. übernommen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ergonomisch ausgestaltete konventionelle und körperlastabfedernde Sitzpolsterung mit einer gasdichten Schicht oder Folie eingeschlossen oder in diese eingeschäumt wird. Das gesamte Gebilde wird an der Luftauslass-/Einlassöffnung mit einem Rückschlagventil und mit einem entsprechend di­ mensionierbaren permanent geöffneten Rückströmquerschnitt ausgestattet. Dabei können alle Ventilkonstruktionen angewandt werden, welche die erforderlichen Funktionen erfüllen. Bei Belastung einer so gestalteten Konstruktion nimmt im Gegensatz zur Stammanmeldung, welche nur eine offenporige Ausschaumung oder Ausstattung im elastischen Sitzteil zur Erzeugung der Polsterrückstellkräfte enthält, die eingeschlossene Polsterung die Körperlast vollständig auf. Paralell zur einsetzenden Körperlast erfolgt eine Volumenverdrängung je nach Einsitztiefe aus der Polsterung.

Die in der offenporigen Polsterung eingeschlossene Luft wird in der Regel mit geringstem Strömungswiderstand über das an Rückschlagventil in den umgebenden Raum abgegeben. Bei Entlastung oder Teilentlastung wird das ausgestoßene Volumen über den Rückström­ querschnitt im Ventil wieder angesaugt. Durch den wesentlich kleineren Rückströmquer­ schnitt erfolgt dieser Vorgang mit Verzögerung und führt dadurch zu der gewünschten Hysterese im Dämpfungsverhalten von Polstern. Begünstigt wird durch diese einfache Konstruktion der Umfang des Luftaustausches, da keine Komprimierung des bewegten Austauschvolumens stattfindet.

Durch diese Ausgestaltung entfällt der gesamte Verbindungsmechanismus und das Festvo­ lumen gegenüber der Stammanmeldung allerdings mit der Einschränkung, daß eine weiter­ gehende Parametrierung des Dämpfungsverhaltens, welche über Polsterdimensionierung und Dimensionierung von Aus- und Einlassquerschnitt hinausgeht nicht möglich ist. Außerdem lassen sich Kippbewegungen um die Längsachse eines Fahrzeuges mit diesem vereinfachten Dämpfungssystem gegenüber dem in der Stammanmeldung beschriebenem System nur begrenzt ausgleichen, wenn über einen reduzierten Auslassquerschnitt ein Vor­ stau erzeugt wird.

Vorteilhaft ist bei der eingangs erwähnten Konstruktion, daß bei einer leichten Verletzung der gasdichten Hülle der Polsterung im Polsterverhalten keine Änderung auftreten kann. Es verändern sich dann ev. die Dämpfungswerte im Verhältnis des Leckquerschnittes zum Rückströmquerschnitt.

Diese Dämpfungskonstruktion kann auf verschiedene Weise in Verbindung mit der Sitz­ polsterung wirken (siehe Fig. 1-4a).

Vorzugsweise werden nur die lokalen durch die Körperergonomie bestimmten lastabtragen­ den Sitz- bzw. Lehnenflächenbereiche der Polsterung in das eingeschlossenen Dämpfungs­ volumen einbezogen.

Möglich ist jedoch auch, ganze mechanische Rückstelleinrichtungen, wie z. B. bei schweren Bau- u. Geländefahrzeugen in ein elastisches Volumen einzuschließen und über eine ent­ sprechende Ventilkonstruktion zu dämpfen. Dafür können die Dämpfungsparameter durch die Dimensionierung des Auslass- und Rückströmquerschnittes parametriert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

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

Fig. 1 Ventilkörper 1 mit Befestigungs- oder Anschweißflansch 2, Ventil­ auslassöffnung 3, Ventilplatte 4 und Rückströmquerschnitt 4a, den Ansatz der gasdichten Umhüllung 16 des eingeschlossenen Polsters an Fig. 1, und einen alternativen Installationsbereich 17 mit Steuerven­ til für den veränderbaren Rückströmquerschnitt 4a. Eine auf der zylin­ drischen oder konischen Fläche 18 aufgebrachte semipermanente Klebe­ schicht kann ev. eingedrungene Schmutzpartikel dauerhaft binden. Die Pos. 19 zeigt den Bereich für die Gasdichte Verbindung zwischen Fig. 1 und der elastischen Hülle 16.

Fig. 1.1 Alternatives Ausführungsbeipiel für den Ventileinsatz zum Einschrauben, mit Ventilkörper 1, Einschraubgewinde 1a, Ventilplatte 4, Rück­ strömquerschnitt 4a und Gewindering 8, den Ansatz der gasdichten Umhüllung 16 des eingeschlossenen Polsters an Fig. 1.1.

Fig. 2 Ein Sitzpolster mit Umschaumung 5, der Sitzfläche 6 mit dem ge­ schnittenem gasdicht eingeschlossenen systemaktiven Polsterkern 6a die zum Sitzgestell gehörende Sitzplatte 7, des Rückschlagventiles mit Flatter­ ventilplatte Fig. 1, den mit dem gasdicht eingeschlossenem Polsterkern als aktiven Teil des Dämpfungssystems 6/6a fest verbundenen Gewinde­ ring für den Luftfiltereinsatz 8 und den Luftfilter 9.

Fig. 3 Ein Sitzpolster mit der Umschaumung 5 die zum Sitzgestell gehörende Sitzplatte 7, des Rückschlagventiles Fig. 1, den bei diesem Beispiel nichtaktiven Teil für das Dämpfungssystems 6/6a, alternativ eine in das aktive Volumen eingelegte Filterplatte 10 und das für das Dämpfungssys­ tem nur auf die lokalen ergonomisch bedingten Lastabtragungsstellen des Sitzes zugeschnittene aktive Volumen 11.

Fig. 4 Schwerer Baugerätesitz (z. B. Planierraupe) 12 im unbelasteten Zustand im Schnitt mit eingangs beschriebenen Dämpfungssystem mit Fig. 1 das ge­ samte mechanischen Federungssystem über einen gasdichten Hohlkörper 14 einschließend und zusätzlich das eingangs beschriebene Dämpfungs­ system in der Rückenlehne installiert, das erforderliche, die Federungsme­ chanik 13 gasdicht umschließende, höhenveränderbare Volumen als ak­ tiven Teil des eingangs erwähnten Dämpfungssystems 14, die Zugfeder des mechan. Federungssystems, die mit dem aktiven Volumen gasdicht verbun­ dene Fig. 1 und dem ev. Luftfilter 9.

Fig. 4a Schwerer Baugerätesitz (z. B. Planierraupe) im Schnitt 12 im stark belasteten Zustand mit eingangs beschriebenem Dämpfungssystem mit Fig. 1 über dem mechan. Federungssystem 13 das gasdicht umschließende höhenver­ änderbare Volumen als aktiven Teil des eingangs erwähnten Dämpfungssystems 14, die Zugfeder des Federungssystems 15 und den ev. Luftfilter 9.

Das in Fig. 1 dargestellte Rückschlagventil besteht aus einem dem Größenverhältnis des Dämpfungssystems angepassten Ventilkörper 1 mit einer Ventilplatte 4, welche einen permanent geöffneten Rückströmquerschnitt 4a aufweist. Dieser Rückströmquerschnitt kann sich auch an geeigneter Stelle im Ventilkörper 1 be­ finden, so daß die Ventilplatte ohne diese Lochung nur ihre Funktion als Rück­ schlagsicherung erfüllen muß. Über diese Position 17 könnte zur individuellen Regelung des degressiven Dämpfungsverhaltens zugegriffen werden.

Grundsätzlich können jedoch auch alle anderen sinnvollen und die vorgegebene Funktion erfüllenden Konstruktionen für die Ventilgestaltung eingesetzt werden. Aufgabe des Ventiles ist im Falle der beschriebenen Sitzkonstruktionen, das aus dem Polster oder anderen Volumina (siehe z. B. Fig. 3 u. Fig. 4) verdrängte Luftvolumen möglichst widerstandslos oder auch, wenn gewünscht, mit dimensioniertem Vorstau nach außen abzugeben und im Rückfluss das durch Entlastung entstehende Unter­ druckvolumen im Polster verzögert wieder aufzufüllen. Der sich daraus ergebende degressive Dämpfungseffekt ist das angestrebte Ergebnis der Erfindung.

Die Steuerung der aus-/eintretenden Volumensmenge über die Zeit erfolgt mit der Dimensionierung der Ventilquerschnitte 4a u. 3.

Die Fig. 1a zeigt ein einschraubbares Rückschlagventil mit der Gewindeverbindung 1a und der Funktion nach Fig. 1. Die Wahl einer solchen Ventilform ermöglicht eine Standardisierung für die wechselbare Dimensionierung der Durchgangsquerschnitte 3 u. 4a zur Anpassung an die verschiedenen Sitzvolumen/-größen.

Die Fig. 2 zeigt das in eine gasdichte Hülle 5 eingeschlossene Polster 6 u. 6a mit allen innewohnenden ergonomischen Eigenschaften einer Polsterung. Die im Sitz­ gestell integrierte Sitzplatte 7, den mit der gasdichten Hülle gasdicht verbundenen Gewindering 8 und den einschraubbaren Filtereinsatz 9.

Die Fig. 3 zeigt das eingeschlossene Polster 6 u. 6a mit allen innewohnenden ergo­ nomischen Eigenschaften einer Polsterung. Die im Sitzgestell integrierte Sitzplatte 7, den mit der gasdichten Hülle 11 gasdicht verbundenen Gewindering 8. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist hier die allgemeine Polsterung nicht aktiver Bestandteil des Dämpfungssystems. Für die Erzielung des gewünschten Dämpfungseffektes wur­ de nur ein auf die lokalen ergonomisch bedingten Lastabtragungsstellen des Sitzes zugeschnittenes aktives Volumen 11 unter die Polsterung verlegt. Dieses Volumen muß in seiner Federungseigenschaft so beschaffen sein, daß eine Deformation erst oberhalb des allgemeinen Belastungsdruckes erfolgt. Bei einer rel. großflächigen Verteilung des aktiven Polsters 11 sind die unterschiedlichen Körperlasten gegen­ über der ev. veränderten Einsitztiefe über die unterschiedliche Größe der Körper­ sitzflächen vernachlässigungsbar so wie bei anderen Polstern auch.

Diese Konstruktion ist für den Einbau in bestehende Sitzkonstruktionen besonders geeignet.

Zur vereinfachten Luftfilterung und im Zusammenhang mit dem geringeren Verdrän­ gungsvolumensaufkommen kann eine Filterplatte 10 verwendet werden. Diese kann auch vorteilsweise vor dem Ventil angebracht werden.

Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel für den Einsatz diese Erfindung auf Grund des rel. hoch an­ fallenden Verdrängungsvolumens als progressives und degressives Dämpfungssystem. Da die mechanisch geführte Höhenverstellung 13 von bis zu 200 mm mit einer Feder gegengesteuert wird, ist eine in beide Richtungen wirkende Dämpfung angebracht. Die Parametrierung kann über die Strömungsquerschnitte 3 u. 4a der Fig. 1 erfolgen. Praktischerweise ist hier zusätzlicher Steuerungseingriff über den Rückströmquerschnitt 4a an Pos. 17 oder an einer anderen sinnvollen Position der gasdichten Hülle 14 leicht herzustellen. Darüber hinaus können auch mehrere Ventile paralell zur Verringerung des Geräuschpegels eingesetzt werden. Eines dieser Ventile könnte dabei querschnittssteuerbar (3 u. 4a) ausgeführt werden, während die übrigen Ventile zusammen auf die Grundlast abgestimmt sind. Die höhenverstellbare feste Systemhülle 14 mit Dehnungsmanschette 14a sollte möglichst eine runden Querschnitt besitzen, da damit die auftretenden Druck- und Vakuumkräfte auf den gasdichten Behälter am sichersten beherrscht werden können.

Die Rückenlehne kann nach Anforderung mit dem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen oder dem in der Stammanmeldung 198 46 810.5 beschriebenen System ausgeführt werden.

Die Fig. 4a zeigt das in Fig. 4 dargestellte Sitzbeispiel im belasteten Zustand ohne Sitz­ lehnendämpfung. Bei einem Maximalhub von 200 mm kommen dabei Verdrängungs­ volumina von ca. 18 Ltr. zustande.

Claims (6)

1. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung bestehend aus einer die Sitz- oder Sitzlehnen­ polsterung umschließenden gasdichten Hülle 5. Diese mündet an der Luftauslass-/Ein­ lassöffnung ein Rückschlagventil mit einem entsprechend zu dimensionierenden Auslassquerschnitt 3 und einem permanent geöffneten Rückströmquerschnitt 4a ausgestattet. Dabei können alle Ventilkonstruktionen angewandt werden, welche die erforderlichen Funktionen erfüllen. Die Fahrzeug- oder Maschinenbewe­ gungen erzeugen eine ständige Veränderung der Einsitztiefe und eine damit einherge­ hende Verdrängung des in der Polsterung eingeschlossenen Luft(Gas-)volumens. Dieses Volumen kann fast widerstandslos in die Umgebung abgegeben werden oder durch eine entsprechende Dimensionierung des Auslassquerschnittes 3 mit einem Vorstau versehen werden. Der bei Teilentlastung oder Entlastung einsetzende Rück­ strömvorgang des Verdrängungsvolumen wird durch den in der Ventilplatte oder an anderer geeigneter Stelle z. B. 17 des gasdichten Gebildes befindliche Rückström­ querschnitt 4a durch dessen Drosselwirkung verzögert.

2. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Verdrängungsvolumen 11 nicht die gesamte Sitzpolsterung umfaßt und als Bauteil durch entsprechende ergonomische Gestaltung nur die erforderlichen Lastabtragungs- oder sonstige sinnvoll einbeziehbare Bereiche erfaßt.

3. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein gasdichter mit einer Dehnungsmanschette 14a ausgestateter fester Hohlkörper 14 ein komplettes mechanisches Federungssystem umschließt und mindestens mit einem Ventilteil nach Fig. 1 nach den erforderlichen Strömungsquerschnitten 3 u. 4a dimensioniert und ausgestattet ist.

4. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung nach Anspruch 1 u. 3 dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereingriffsmöglichkeit zur Veränderung der Strömungsquerschnitte 3 oder/und 4a in das oder in eines der Ventile die bei Lastwechsel auftretenden Ver­ zögerungen nach Bedarf veränderbar macht.

5. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses System in Sitz-, Sitzlehnen- und Kopfstützen-Polsterung inte­ grierbar ist.

6. Fahrzeug- u. Maschinensitzdämpfung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekenn­ zeichnet, daß dieses Dämpfungssystem auch für Transportpolster im Straßen-, Bahn- und Luftverkehr zur Dämpfung unerwünschter Transportbewegungen des Transportgutes angewendet werden kann.