DE2065540A1

DE2065540A1 - Die ausbildung einer hydropneumatischen, einstellbaren federung fuer fahrzeugsitze

Info

Publication number: DE2065540A1
Application number: DE2065540*A
Authority: DE
Inventors: Garth Omer Hall; Arthur Olsen Radke; Donald John Zach
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1969-07-16
Filing date: 1970-07-16
Publication date: 1974-05-30
Also published as: DE2035237C3; GB1308501A; ZA704807B; NL7010562A; FR2055177A5; SE367586B; US3558094A; CA918057A; JPS5030333B1; DE2035237A1; DE2035237B2

Description

Universal Oil Products Company, 30 Algonquin Road, Des Piaines, Illinois - USA -

Hydropneumatisch abgefederter Fahrzeugsitz

Die Erfindung betrifft einen hydropneumatisch abgefederten Fahrzeugsitz, der über eine ihn gegen Horizontalbewegungen sichernde Führungseinrichtung mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Sitzunterteil weiterhin eine Kolbenzylindereinheit angeordnet ist, deren beide durch einen Kolben getrennte Arbeitskammern mit Flüssigkeit gefüllt sind und die innere untere Arbeitskammer mit einer hydropneumatischen Federkammer in Verbindung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Höhe auf das Gewicht und die Größe des Benutzers des Fahrzeugsitzes einstellbar ist und bei dem beim Einfedern die Beine des Sitzbenutzers vom Knie abwärts praktisch in Ruhe bleiben und somit eine ordnungsgemäße Bedienung der Fußpedale jederzeit möglich ist.

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Die Erfindung ist demgemäß darin zu sehen, daß die Kolbenzylindereinheit dem hinteren Ende des Sitzunterteils zugeordnet und schwenkbar mit dem Sitzunterteil und dem Fahrzeugaufbau verbunden ist und- das vordere Ende des Sitzunterteils über eine zweite, in gleicher Weise angeordnete Kolbenzylindereinheit mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, deren obere äußere Arbeitskammer ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt ist und deren untere innere Arbeitskammer mit der oberen äußeren Arbeitskammer der dem hinteren Ende des Sitzunterteils zugeordneten Kolbenzylindereinheit in an sich bekannter Weise in Verbindung steht, während die obere äußere Arbeitskammer über eine Leitung mit der unteren inneren Arbeitskammer verbunden ist, und daß in den Leitungen ein Schaltventil vorgesehen ist, welches in der Höheneinstellstellung die beiden Leitungen miteinander verbindet und Inder Federstellung voneinander trennt. Dabei entspricht das Verhältnis der wirksamen Kolbenfläche der oberen äußeren Arbeltskammer der dem hinteren Ende des Sitzunter-

teils zugeordneten Kolbenzylindereinheit zur wirksamen Kolbenfläche der unteren inneren Arbeitskammer der zweiten Kolbenzylindereinheit dem Verhältnis der jeweils in die Sitzebene projizierten Abstände zwischen einer etwa der Knieachse des Sitzbenutzers entsprechenden Achse und der Anlenkachse der zweiten Kolbenzylindereinheit am Sitzunterteil einerseits und der Anlenkachse der dem hinteren Ende des Sitzunterteils zugeordneten Kolbenzylindereinheit am Sitzunterteil andererseits.

Hierdurch ist der Einfederungsweg des Sitzhinterteils größer als der des Vorderteils des Sitzes, wodurch der Sitz eine Bewegung um eine etwa der Knieachse des Sitzbenutzers entsprechende Achse ausführt. .

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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwecks Einstellbarkeit der Ruhelage des Sitzteiles auf das Gewicht des Benutzers im Sammelbehälter ein die Zufuhr oder Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit gestattendes Ventil vorgesehen. Ferner ist das Schaltventil derart ausgebildet und angeordnet, daß die Leitungen bzw. deren Leitungsteile in der Federstellung je miteinander verbunden sind, während in der Höheneinsteilstellung der Leitungsteil mit den Leitungsteilen verbunden und der Leitungsteil abgesperrt ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von <±n den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes in Seitenansicht,

Fig. 2 die Vorderansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht des Fahrzeugsitzes mit blockierter Höheneinstelleinrichtung und

Fig. 4 eine schematisierte Seitenansicht des Fahrzeugsitzes mit freigegebener Höheneinstellvorrichtung .

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Kraftfahrzeugsitz weist im wesentlichen einen Sitz 14, einen Fahrzeugaufbau 22, ein Paar von vorderen Führungsschienen, ein Paar von hinteren Führungsschienen, eine vordere Kolbenzylindereinheit 62 und eine hintere Kolbenzylindereinheit 66 auf. Die vorderen und hinteren Führungsschienen sichern den Sitz 14 am Fahrzeugaufbau 22 bezüglich sämtlicher

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Horizontalbewegungen,, d.h. gegenüber seitlichen und in Fahrtrichtung nach vorn und nach hinten gerichteten Bewegungen.

Der Sitzteil 14 weist ein Polster und ein Sitzunterteil 32 auf. Vertikal abwärts sind am Sitzunterteil 32 vier paarweise den beiden Längsseiten des Kraftfahrzeugsitzes angeordnete Haltestutzen 75 befestigt, an denen mittels Bolzen 76 obere Führungsschienen 73 angebracht sind. Die oberen Führungsschienen 73 tragen Rollen 72, die in fest mit dem Fahrzeugaufbau 22 verbundenen U-förmigen Winkelschienen geführt sind. Weiterhin ist am Sitzunterteil ein vorderer Lagerbock 60 und ein hinterer Lagerbock 60' befestigt. An dem hinteren Lagerbock 60' ist mittels eines Bolzens 26o' das obere Ende der Kolbenstange 6j einer-Kolbenzylindereinheit 66 schwenkbar gehalten. Das untere Ende der Kolbenstange 67 weist einen Kolben 71r~ourch den·der zugehörige Zylinder 65, der ah einen am Fahrzeugaufbau 22 festgelegten Lagerbock 63' angelenkt ist, in eine obere äußere und eine untere innere Arbeitskammer unterteilt wird. An dem vorderen Lagerbock 6O ist in gleicher Weise mittels eines Bolzens 260 das obere Ende der Kolbenstange 6l einer zweiten Kolbenzylindereinheit angelenkt, deren zugeordneter Kolben 74 den Zylinder 64 dieser Kolbenzylindereinheit 62, der an einem fahrzeugfesten Lagerbock 63 angelenkt ist, ebenfalls in eine obere äußere und eine untere innere Arbeltskammer unterteilt.

Die beiden Arbeitskammern der hinteren Kolbenzylindereinheit 66 sind mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Ebenso enthält die untere innere Arbeitskammer der vorderen Kolbenzylindereinheit 62 und die obere äußere Arbeits-

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kammer der vorderen Kolbenzylindereinheit 62 Hydraulikflüssigkeit.

Die beiden Kolbenzylindseinheiteri 62 und 66 sind so ausgelegt, daß das Verhältnis der wirksamen Kolbenfläche der oberen äußeren Arbeitskammer der hinteren Kolbenzylindereinheit 66 zur Kolbenfläche der unteren inneren Arbeitskammer der vorderen Kolbenzylindereinheit 62 dem Verhältnis der Abstände - projiziert in die Sitzebene - zwischen der Knieachse P und der Längsmittellinie des Bolzens 260 der Anlenkung der vorderen Kolbenstange 61 am Sitz 14 I

einerseits und der Längsmittellinie des Bolzens 26o' der Anlenkung der hinteren Kolbenstange 67 am Sitzteil 32 andererseits entspricht. Die geometrischen Verhältnisse sind also so gewählt, daß das Produkt aus wirksamer Kolbenfläche und zugehöriger wirksamer Entfernung von der Knieachse P konstant ist:

^Ph * ^Xh = ^Fv · ¹V

Der Abstand der Anlenkpunkte der Kolbenzylindeeinheiten 62 und 66 von der Knieachse kann näherungsweise durch die Entfernung der' jeweiligen Lagerböcke 6O von der Knie- ä

achse ersetzt werden. Die genaueren Maße der Abstände entsprechen denen der Projektion des Punktes P und der Lagerböcke 60 in die Ebene des Sitzunterteils 32. Die dabei zur Anwendung gelangenden Kolbenflächen sind Querschnittskolbenflächen, normal zur Achse der Kolbenzylindereinheiten. Die Dimensionierung wird dabei erfindungsgemäß derart gewählt, daß der gesamte Sitz l4 mit seinem vorderen und hinteren Teil mit nahezu gleicher oder gleicher Winkelgeschwindigkeit um die

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Knieachse P schwenkt. Die Knieachse P befindet sich ein Stück vor der Vorderkante des Sitzes 14 und zwar im Bereich der Kniegelenke des Benutzers des Sitzes.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Fahrzeugsitz ist zum Anpassen an das Gewicht des Sitzbenutzers, also zum Erzielen der für diesen günstigsten Ausgangslage des Sitzteils 14 eine Höheneinstellvorrichtung vorgesehen, die im einzelnen in den Figuren 3 und.4 dargestellt ist. Es versteht sich, daß auch hier die wirksamen Kolbenflächen der Kolbenzylindereinheiten aufeinander abgestimmt sind. Die wirksame Kolbenfläche 184 des oberen Arbeitsraumes des Kolbens" der hinteren KoI-

benzylindereinheit 66 entspricht der wirksamen Kolbenfläche 183 des Kolbens des unteren Arbeitsraumes der vorderen Kolbenzylindereinheit 62, multipliziert mit dem Verhältnis der Abstände zwischen der Knieachse P und dem Vorderteil 182 des Sitzteiles 14 einerseits und der Khieachse P zu dem hinteren Teil I8I des Sitzteiles 14 andererseits. Der vordere Sitzteil I82 befindet sich an der Oberfläche des Sitzkissens, und zwar dort, wo seine senkrechte Projektion auf das Sitzunterteil 32 die Anlenkachse der vorderen Kolbenzylindereinheit 62 am Sitzunterteil schneidet. Entsprechend kann der hintere Teil des Sitzteiles in dem Punkt I8I lokalisiert werden, der ebenfalls an der Oberfläche des Sitzkissens liegt und dessen senkrechte Projektion auf das Sitzunterteil 32 die Anlenkachse der hinteren Kolbenzylindereinheit 66 am Sitzunterteil 32 schneidet.Die genauen Abstände zwischen dem Vorderteil 182, dem Hinterteil I8I und der Knieachse P werden immer in der "Projektionsebene dieser Punkte auf die Sitzrahmenebene ermittelt. , ·

Zusätzlich zu der ersten Verbindungsleitung 95 ist eine zweite Verbindungsleitung 96 vorgesehen, die den unteren

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Arbeitsraum 91 der hinteren Kolbenzylindereinheit 66 mit dem Sammelbehälter 98 verbindet. Der Sammelbehälter 98 ist teilweise mit Hydraulikflüssigkeit, teilweise mit Stickstoff gefüllt, die beide unter Druck stehen. Er besitzt ein Ventil 86, durch weüies Hydraulikflüssigkeit eingefüllt bzw. abgezogen werden kann. Ein Schaltventil 87 unterteilt die erste Verbindungsleitung 95 in einen oberen Leitungsteil 88 und einen unteren Leitungsteil 85. Ferner ist eine dritte Verbindungsleitung 94 vorgesehen, die durch das Schaltventil 87 in einen oberen Leitungsteil 84, der mit dem " oberen Arbeitsraum 92 der vorderen Kolbenzylindereinheit 62 in Verbindung steht, und einen unteren Leitungsteil 81 unterteilt, der mit dem unteren Arbeitsraum 91 der hinteren Kolbenzylindereinheit 66 über das Schaltventil 87 in Wirkverbindung steht. Das Schaltventil 87 ist zwischen den Leitungsteilen 94 und 95 vorgesehen. Schaltventil 87* die vordere Kolbenzylindereinheit 62 und die hintere Kolbenzylindereinheit 66 sind in den Fig. 3 und 4 geschnitten dargestellt. Das Schaltventil 87 weist ein Gehäuse 202 auf, in dem ein Ventilkörper gleitend geführt ist, der eine Reihe von Einzelkolben 203, 204, 205, 206 und 207 aufweist, die sämtlich durch ' λ eine Kolbenstange 209 starr miteinander verbunden sind. Der bewegliche Ventilkörper weist einen axialen Umgehungskanal 210 auf, der durch die Kolbenstange 209 geführt ist. Er verbindet dien Ringraum zwischen den Kolben 20? und mit dem Ringraum zwischen den Kolben 206 und 207. Der Ringraum zwischen den Kolben 205 und 206 ist mit dem Ringraum zwischen den Kolben 206 und 207 durch einen Kanal 208 verbunden, der den Kolben 206 durchsetzt. Der Ventilkörper kann im Gehäuse vertikal bewegt werden, so daß die verschiedenen Leitungsteile der Leitung

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95 und der Leitung 94 in einer der beiden Stellungen miteinander in Verbindung stehen. In dieser ersten Stellung des Schaltventils 87, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, verbindet der Kanal 208 den oberen Leitungsteil 88 mit dem unteren Leitungsteil 85, der ersten Verbindungsleitung 95. Die davon getrennte Umgehungsleitung 210 stellt die Verbindung zwischen dem oberen Leitungsteil 84 und dem unteren Leitungsteil 8l der dritten Verbindungsleitung 94' her. Die Leitungsteile 88 und 85 einerseits und,84 und 8l andererseits stehen miteinander nicht in Verbindung.

In der zweiten Stellung des Schaltventils 87* wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, steht der Leitungsteil 85 der ersten Verbindungsleitung 95 mit dem Ringraum zwischen den Kolben 205 und 206 in Verbindung. Dieser Ringraum wiederum ist über den Kanal 208 mit dem zwischen den Kolben 206 und 207 gebildeten Ringraum verbunden.

Der obere Leitungsteil 88 der ersten Verbindungsleitung 95 ist über den im Gehäuse 202 vorgesehenen Kanal 211 an den Ringraum zwischen den Kolben 206 und 207 angeschlossen; der obere Leitungsteil 88 und der untere Leitungsteil 85 der ersten Verbindungsleitung 95 sind hierdurch abge-' sperrt, während der obere Leitungsteil 84 der'dritten Verbindungsleitung 94 über die Umgehungsleitung 210 an den Leitungsteil 88 angeschlossen ist. Der Kolben 2Q7 blockiert jeglichen Durchfluß von Hydraulikflüssigkeit in dem unteren Leitungsteil 8l der dritten Verbindungsleitung' 94. In dieser zweiten Schaltstellung verbindet das Schaltventil 87 den oberen Leitungsteil 88 und den unteren Leitungsteil 84 der ersten und dritten Verbindungsleitung

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miteinander und mit dem unteren Leitungsteil 85, der ersten Verbindungsleitung 95> während der Leitungsteil 81 der dritten Verbindungsleitung 94 abgesperrt ist.

In der ersten Schaltstellung,, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, federt die Hydraulikflüssigkeit den Sitz ab. Der Sitz verschwenkt bei Oszillationsbewegungen um die Knieachse P, die etwa durch die Kniegelenke des Benutzers des Sitzes gedacht werden kann. Diese Verhältnisse wurden vorher in Verbindung mit Pig. I beschrieben. Wenn der bewegliche Ventilkörper des Schaltventils 87 in die zweite Stellung gebracht wird, wie sie in Fig. 4 darge- *

stellt ist, ist der Sitz in einer Position, in der seine Höhe durch die identische Verstellung der Kolben der Kolbenzylindereinheiten 66 und 62 eingestellt werden kann. Durch das Ventil 86 kann zusätzliche Hydraulikflüssigkeit in den Sammelbehälter 98 geführt werden. Durch diesen zusätzlichen Druck wird der Kolben in der Kolbenzylindereinheit 66 derart verschoben, daß sich der Arbeitsraum 9I vergrößert. Hierdurch wiederum wird.Hydraulikflüssigkeit von dem oberen Arbeitsraum I5 in den unteren Arbeitsraum I7 gedrückt, wodurch auch der Kolben in der Kolbenzylindereinheit 62 angehoben wird.

Mit der Veränderung des Kolbens wird Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 92 in den Arbeitsraum 17 gedrückt. Die Ausbildung der Kolbenzylindereinheiten muß so gewählt werden, daß bei einer gegebenen Parallelverschiebung der Kolben in den Kolbenzylindereinheiten 66 und 62 das ölvolumen, welches von den Arbeitsräumen 15 und 92 in den Arbeitsraum 17 gedrückt wird, ein gleiches Raumvolumen vorfindet. Anders ausgedrückt, muß die Volumenzunahme im Arbeitsraum 17 der Volumenabnahme der Arbeitsräume 15 und

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entsprechen. Diese Beziehung ist nicht ohne Einfluß auf das Verhältnis der wirksamen oberen Kolbenfläche der hinteren Kolbenzylindereinheit zu der unteren wirksamen Kolbenfläche der vorderen Kolbenzylindereinheit, da der Durchmesser der Kolbenstange der vorderen Kolbenzylindereinheit variiert werden kann, um die obere' wirksame Kolbenfläche der vorderen Kolbenzylindereinheit zu verändern und gleichzeitig das Volumen des Arbeitsraumes 92 zu verändern, um der Volumenbeziehung zwischen den Arbeitsräumen 15, 17 und 92 Genüge zu leisten. Entspricht die P Volumenänderung im Arbeitsraum 17 der Volumenänderung der Arbeitsräume 92 und 15 zusammen, dann werden beide Kolben, der der vorderen und der der hinteren Kolbenzylindereinheit, um den gleichen Betrag angehoben, wenn Hydraulikflüssigkeit durch das Ventil 86 in den Sammelbehälter geleitet wird. Umgekehrt werden beide Kolben um den gleichen Betrag abgesenkt, wenn ein Teil der Hydraulikflüssigkeit des Systems durch das Ventil 86 abgezogen wird. Wie ersichtlich, ist damit eine Höhenverstelleinrichtung für den Sitz geschaffen.

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Claims

Patent ansprüche:

1. Hydropneumatisch abgefederter Kraftfahrzeugsitz, der über eine ihn gegen Horizontalbewegungen sichernde Führungseinrichtung mit' dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, und zwischen dem Fahrzeugaufbau und dem Sitzunterteil weiterhin eine Kolbenzylindereinheit angeordnet ist, deren beide durch einen Kolben getrennte Arbeitskammern mit Flüssigkeit gefüllt sind und die innere untere

Arbeitskammer mit einer hydropneumatischen Federkammer *

in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenzylindereinheit (66) dem hinteren Ende des Sitzunterteiles (32) zugeordnet und schwenkbar mit dem Sitzunterteil und dem Fahrzeugaufbau (22) verbunden ist und das vordere Ende des Sitzuntertei'les über eine zweite in gleicher Weise angeordnete Kolbenzylindereinheit (62) mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist, deren obere äußere Arbeitskammer (92) ebenfalls mit Flüssigkeit gefüllt ist und deren untere innere Arbeitskammer (17) mit der oberen äußeren Arbeitskammer (15) der dem hinteren Ende des Sitzunterteils (32) zugeordneten Kolbenzylindereinheit (66) in an sich bekannter Weise in Verbindung steht, während die obere äußere ä Arbeitskammer (92) über eine Leitung (9.4) mit der unteren inneren Arbeitskammer (9I) verbunden ist, und daß in den Leitungen (94, 95) ein'-Schaltventil (87) vorgesehen ist, welches' in der Höheneinstellstellung die beiden Leitungen (94, 95) miteinander verbindet und in der Federstellung'voneinander trennt.

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2. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, daß zwecks Einstellbarkeit der Ruhelage des Sitzteiles (14) auf das Gewicht des Benutzers im Sammelbehälter (98) ein die Zufuhr oder Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit gestattendes Ventil (86) vorgesehen ist.

3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennze ich net, daß das Schaltventil (87) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß die Leitungen (95, 94) bzw. deren Leitungsteile (88, 85 und 84,8l) in der Federstellung je miteinander verbunden sind, während in der Höheneinstellstellung der Leitungsteil (88) mit den Leitungsteilen (84 und 85) verbunden und der Leitungsteil (81) abgesperrt ist.

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