DE2736242A1 - Fahrersitz mit automatischer gewichtseinstellung - Google Patents

Fahrersitz mit automatischer gewichtseinstellung

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Description

Firma Willibald Grammer,Ziegelgasse 12, 8450 Amberg
Fahrersitz mit automatischer Gewichtseinstellung
Die Erfindung betrifft einen Fahrersitz mit automatischer Gewichtseinstellung, mit einem über eine Federungseinrichtung abgefederten Sitzträger, einem die Federungseinrichtung zur Sitzhöhenverstellung verschiebenden, in beiden Richtungen laufenden Stellmotor und einer den Stellmotor steuernden Abtasteinrichtung zur Frfassung und Festlegung der idealen bzw. gewünschten Sitzhöhe mit Hilfe einer Fühleranordnung und eines mit der FUhleranordnung zusammenwirkenden Betätigungsorgans, wobei entweder die Fühleranordnung stationär angeordnet und das Betätigungsorgan mit dem Sitzträger mit diesem mitschwingend verbunden ist oder umgekehrt.
Ein Fahrersitz dieser Art ist beispielsweise aus der DT-OS 2 123 399 bekannt. Bei diesem Fahrersitz weist das Betätigungsorgan eine Steuerbahn auf, die etwa in der Mitte mit einer Nut versehen ist. Die Fühleranordnung weist eine Rolle auf, die entlang der Steuerbahn abrollt und, wenn die Rolle in die Nut gelangt, den Stromkreis des Stellmotors unterbricht. Der Fahrersitz weist dann die ideale Sitzhöhe auf. Zwei Endschalter, die der maximalen und der minimalen Verschiebung der Federungseinrichtung, über welche die Sitzhöhe verändert wird, zugeordnet sind, sorgen jeweils für eine Richtungsumkehr des Stellmotors. Setzt sich also ein Fahrer auf den Sitz, und
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wird der Stellmotor angeschaltet, so wird die Federungseinrichtung solange verschoben, bis der Sitzträger die ideale Sitzhöhe aufweist, d.h. bis die an der Steuerbahn entlanglaufende Rolle in die Ausnehmung gelangt. Dabei kann es vorkommen, daß der Stellmotor anfänglich in der falschen Richtung läuft, was davon abhängt, von welchem Endschalter er zuletzt umgeschaltet worden ist, und den Sitzträger von der idealen Sitzhöhe weg verschiebt, bis er durch einen der Endschalter in seiner Richtung umgekehrt wird und erst dann den Sitzträger auf die optimale Sitzhöhe hin fährt. Zwar können bei dem bekannten Fahrersitz auch Handschalter vorgesehen sein, mit denen beim Anschalten des Stellmotors auch gleichzeitig die Laufrichtung festgelegt wird, doch ist es für den Fahrer manchmal nur schwer möglich zu beurteilen, ob der Sitz nun tiefer oder höher gefahren werden soll, wenn er sich soeben auf den Sitz gesetzt hat. Das Gefühl für die ideale Sitzhöhe kommt nämlich meistens erst nach längerem Sitzen.
Bei dem Sitz kann unabhängig von der Gewichtseinstellung die gesamte Fahrersitzanordnung noch zusätzlich von Hand in der Höhe verstellt werden. Diese Sitzhöhenverstellung hängt allein von der Größe des Fahrers ab, während die automatische Gewichtseinstellung dafür sorgt, daß die so eingestellte Sitzhöhe unabhängig vom Gewicht des Fahrers erhalten bleibt.
Außer der Möglichkeit, daß der Stellmotor anfänglich in der falschen Richtung läuft, hat der oben beschriebene Fahrersitz noch den Nachteil, daß bei Durchfederung des Sitzes während des Fahrens beispielsweise der Stellmotor jedesmal eingeschaltet wird, da wegen der Federung des Sitzträgers die Rolle aus der Ausnehmung der Steuerbahn gelangt. Dabei kann sich auch hier eine Anschaltung des Stellmotors in der falschen Richtung ergeben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fahrersitz der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß von
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vornherein der Stellmotor immer in der richtigen Richtung läuft, den Sitzträger also immer auf die ideale bzw. gewünschte Sitzhöhe hin verschiebt, ohne zumindest bei geringfügiger Durchfederung von der idealen Sitzhöhe heraus gleich eingeschaltet zu werden, wobei die Einstellung selbsttätig erfolgen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die FUhleranordnung zwei in einem die Ausdehnung des Betätigungsorgans geringfügig übersteigenden Abstand zueinander angeordnete Fühler aufweist, wovon der erste einer zu hohen Sitzeinstellung und der zweite einer zu tiefen Sitzeinstellung zugeordnet ist, und daß der Stellmotor durch den ersten Fühler im Sinne einer Erniedrigung der Sitzhöhe einschaltbar ist, wenn das Betätigungsorgan in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers kommt, und im Sinne einer Erhöhung der Sitzhöhe, wenn das Betätigungsorgan in den Erfassungsbereich des zweiten Fühlers kommt.
Wenn Sj.ch der Fahrer auf den Sitzträger setzt, wird je nach seinem Gewicht der Sitzträger zu weit oder zu wenig durchfedern und das Betätigungsorgan entsprechend in den Erfassungsbereich des zweiten oder ersten Fühlers kommen. Ganz gleich, in welchen Erfassungsbereich das Betätigungsorgan gelangt, immer wird dann die Federungseinrichtung durch den Stellmotor so verschoben, daß der Sitzträger direkt die ideale bzw. gewünschte Sitzhöhe anläuft. Geringe Schwankungen in der Sitzhöhe während der Fahrt bleiben solange unberücksichtigt, wie das Betätigungsorgan nicht in den Erfassungsbereich eines der beiden Fühler gelangt. Vorteilhafterweise läßt man die Fühler und das Betätigungsorgan berührungsfrei zusammenwirken, und versieht sie mit großen Wirkflächen, bei deren Überlappung der Stellmotor eingeschaltet wird , um insbesondere einen Verschleiss auszuschalten.
Durch eine Verzögerungseinrichtung kann auch bei größeren Schwankungen der Sitzhöhe während des Fahrbetriebs eine Einschaltung des Stellmotors verhindert werden, was erstens für den Fahrer angenehm ist und zweitens die Mechanik schont.'
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Gemäß einer bevorzugten Ausfiihrungsform sind ein zweites Betätigungsorgan und ein mit diesem zusammenwirkender dritter Fühler vorgesehen, der bei einer maximalen Verschiebung der Federungseinrichtung im Sinne der höchsten Sitzstellung reagiert und durch der Stellmotor abschaltbar ist, wenn gleichzeitig der einer zu tiefen Stellung zugeordnete zweite Fühler anspricht, und durch den Stellmotor im Sinne einer Erniedrigung der Sitzhöhe einschaltbar ist, wenn gleichzeitig der einer zu hohen Sitzeinstellung zugeordnete erste Fühler anspricht. Damit ist zunächst einmal für eine überlastsicherung gesorgt. Setzt sich nämlich ein zu schwerer Fahrer auf den Sitzträger, so wird der Stellmotor die Federungseinrichtung im Sinne einer Erhöhung der Sitzstellung maximal verschieben, ohne daß aber das Betätigungsorgan aus dem Erfassungsbereich des einer zu tiefen Sitzstellung zugeordneten Fühlers kommt. Durch die automatische Abschaltung in diesem Zustand wird verhindert, daß der Stellmotor oder die Verschiebungsmechanik Schaden erleiden. Wenn aber bei einer maximalen Verschiebung der Federungseinrichtung im Sinne der höchsten Sitzstellung das Betätigungsorgan im belasteten Zustand des Sitzträgers im Erfassungsbereich des einer zu hohen Sitzstellung zugeordneten Fühlers befindet, dann ist es wünschenswert, die Federungseinrichtung im Sinne einer Tieferstellung des Sitzes zu verschieben, um nicht das Anlaufen des Stellmotors durch den dritten Fühler und das zweite Betätigungsorgan, die für den Überlastschutz vorgesehen sind, zu verhindern.
Wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindungder Erfassungsbereich des ersten einer zu hohen Sitzeinstellung zugeordneten Fühlers derart bestimmt, daß bei unbelastetem Sitzträger das erste Betätigungsorgan außerhalb dieses Erfassungsbereiches liegt, so findet im unbelasteten Zustand keine Nachregulierung der Sitzhöhe statt. Die Abschaltung erfolgt somit automatisch, d.h. es kann auf einen von Hand zu betätigenden Ausschalter verzichtet werden.
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Dabei kann es aber vorkommen, daß bei zu großer Verschiebung der Federungseinrichtung im Sinne der höchsten Sitzeinstellung eine leächtgewichtige Person beim Aufsitzen auf den Sitzträger den Sitzträger nicht soweit durchfedern kann, daß das erste Betätigungsorgan in den Erfassungsbereich des ersten,einer zu hohen Sitzeinstellung zugeordneten Fühlers gelangt und damit die automatische Gewichtseinstellung nicht auslöst. Dies kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung dadurch verhindert werden, daß zwischen dem Sitzträger und der Federungseinrichtung eine schwache Hilfsfedereinrichtung vorgesehen ist, und daß das erste Betätigungsorgan am Sitzträger selbst angeordnet ist. Die Hilfsfedereinrichtung ist derart bemessen, daß sie auch bei leichtgewichtigen Personen einen zur Führung des ersten Betätigungsorgans in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers ausreichenden Federweg aufweist.
Die Erfindung wird nun an einem Ausführungsbeispiel und anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
Figur 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrersitzes,
Figur 2 konkret den mechanischen Aufbau des Fahrersitzes in Fig. 1 und
Figur 3 eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Fahrersitzes.
In Figur 1 ist ein in beiden Drehrichtungen laufender Stellmotor 10 gezeigt, der eine Gewindestange 12 dreht. Auf der Gewindestange ist als Mutter ein Aufhänger 14 für eine Schraubenfeder 16 angeordnet. Der Aufhänger 14 wird drehfest geführt, so daß er sich bei einer Drehung der Gewindestange zusammen mit der Schraubenfeder 16 axial verschiebt. Am unteren
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Ende der Schraubenfeder 16 ist ein Sitzträger 18 befestigt. Der Sitzträger ist somit durch die als Federungseinrichtung dienende Schraubenfeder 16 abgefedert und läßt sich durch die Verschiebung der Schraubenfeder 16 in seiner Höhe verstellen.
Zwei Fühler 20. 22 sind zum Sitzträger 18 stationär und in einem Abstand übereinander angeordnet. Der Abstand der Fühler 20 und 22 entspricht etwa der Ausdehnung eines am Sitzträger 18 angeordneten ersten Betätigungsorgans 24. Befindet sich das erste Betätigungsorgan 24 zwischen den beiden Fühlern und 22, so ist die ideale bzw. gewünschte Sitzhöhe erreicht. Die beiden Fühler 20, 22 sind über eine Elektroniksteuerung mit dem Stellmotor 10 verbunden. Der erste, einer zu hohen Sitzstellung zugeordnete Fühler 20 schaltet den Stellmotor 10 im Sinne einer Erniedrigung der Höhe des Sitzträgers 18 an, wenn das Betätigungsorgan 24 den Fühler 20 teilweise überlappt. Der zweite einer zu tiefen Sitzeinstellung zugeordnete Fühler 22 schaltet den Stellmotor 10 im Sinne einer Erhöhung des Sitzträger 18 an, wenn das Betätigungsorgan 24 teilweise oder ganz den zweiten Fühler 22 überlappt. Das Betätigungsorgan und der Fühler 20, 22 können dabei auf dem Induktionsweg zusammenwirken.
Ein dritter Fühler 26 ist am oberen Ende des Verschiebungsweges des Aufhängers 14 für die Schraubenfeder 16 vorgesehen und wirkt mit einem zweiten am Aufhänger 14 befestigten Betätigungsorgan 28 zusammen und dient als überlastsicherung.
Wenn nun der Sitzträger 18 unbelastet ist und die in Fig. 1 mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung einnimmt, in der sich das erste Betätigungsorgan 24 oberhalb der beiden Fühler 20 und 22 befindet, so ist der Stellmotor ausgeschaltet. Setzt sich nun eine leichtere Person auf den Sitzträger 18, so wird die Schraubenfeder 16 gedehnt und das erste Betätigungsorgan 24 gelangt in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers Daraufhin wird der Stellmotor eingeschaltet und die Gewinde-
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stange 12 derart gedreht, daß sich der Aufhänger 14 nach unten verschiebt. Der Stellmotor 10 bleibt dabei solange eingeschaltet, bis das Betätigungsorgan 24 aus dem Erfassungsbereich des ersten Fühlers 1 herausgewandert ist und zwischen dem ersten Fühler 20 und dem zweiten Fühler 22 zu liegen kommt. Sobald diese ideale Sitzhöhe erreicht ist, wird der Stellmotor 10 abgeschaltet. Die Ein- und Abschaltung des Stellmotors entsprechend der Position des Betätigungsorgans gegenüber den Fühlern wird jeweils ein wenig verzögert durchgeführt, um unstabile Zustände und ein Anlaufen der Elektronik bei normalen Erschütterungen zu vermeiden.
Setzt sich nun eine Person mit zu großem Gewicht auf den Sitzträger 18, daß dieser über die ideale Sitzhöhe hinweg soweit nach unten durchschwingt, daß das erste Betätigungsorgan 24 in den Erfassungsbereich des zweiten Fühlers 22 gelangt, so spielen sich die oben genannten Vorgänge in der umgekehrten Richtung ab, d.h. der Sitzträger wird angehoben.
Erhebt sich nach Einstellung der idealen Sitzhöhe die Person vom Sitzträger 18, so wandert der Sitzträger 18 aufgrund der Schraubenfeder 16 wieder in eine Lage zurück, in der das Betätigungsorgan 24 oberhalb der beiden Fühler 20 und 22 liegt.
Nun kann es bei besonders schwergewichtigen Personen vorkommen, daß der Aufhänger 14 zur Nachregulierung der Sitzhöhe bis zum Ende seines oberen Verschiebungsweges geführt worden ist, und der Sitzträger 18 trotzdem noch zu tief liegt. In diesem Falle befindet sich also das erste Betätigungsorgan 24 im Erfassungsbereich des zweiten Fühlers 22, während das zweite Betätigungsorgan 28 im Erfassungsbereich des dritten Fühlers 26 liegt. Die Elektroniksteuerung ist nun derart ausgelegt, daß in diesem Zustand keine weitere Nachregulierung der Sitzhöhe stattfindet, der Stellmotor 10 also abgeschaltet wird.
Setzt sich nun eine leichtere Person auf den Sitzträger 18, nachdem der Aufhänger 14 durch eine schwergewichtige Person zum Ende seines oberen Verschiebungsweg gefahren worden ist,
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wo sich das zweite Betätigungsorgan 28 im Erfassungsbereich des dritten Fühlers 26 befindet, so ist eine Nachregulierung der Sitzhöhe, nämlich ein Herunterfahren des Aufhängers 14 durchaus möglich, das dadurch ausgelöst wird, daß sich nunmehr das erste Betätigungsorgan 24 im Erfassungsbereich des ersten FUhlers 20 befindet.
In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäSen Fahrersitzes gezeigt. An einem Grundrahmen 30, der selbt in der Höhe verstellbar sein mag, ist ein rohrförmiger Träger fixiert, an dessen oberem Ende ein Winkelgetriebe 34 angeordnet ist. Das Hinkelgetriebe 34 wird durch den am Grundrahmen 30 befestigten Stellmotor 10 angetrieben und weist als Abtriebswelle die Gewindestange 12 auf, die sich in den rohrförmigen Träger hinein erstreckt. Der Aufhänger 14 ist als Mutter drehfest aber axial verschiebbar an der Gewindestange 12 angeordnet. An ihm ist das obere Ende der in etwa vertikal liegenden Schraubenfeder 16 befestigt, dessen unteres Ende einen Stift 36 ergreift» der an einem im rohrförmigen Träger 32 verschiebbaren Innenrohr 38 befestigt ist. Die Schraubenfeder 16 und die Gewindestange liegen im Innenrohr 38. Der Sitzträger 18 weist einen Ausleger 40 auf, der sich durch nicht gezeigte Schlitze im rohrförmigen Träger 32 und im Innenrohr 38 erstreckt und an einer Hülse 42 im Innenrohr 38 befestigt ist, die entlang einer im Innenrohr 38 fixierten Stange 44 verschiebbar ist. Zwischen dem unteren Ende der Hülse 42 und dem unteren Ende der Stange 44 befindet sich eine Hilfsfeder 46, die sich an einem Anschlag der Stange 44 oder des Innenrohres 38 abstützt. Am unteren Ende der Hülse 42 ist das Betätigungsorgan 24 angebracht, das sich nach außen erstreckt und in dessen Bewegungsbahn die Fühler 20 und 22 am Grundrahmen 30 fixiert sind. Der dritte Fühler 26 ist am oberen Ende des rohrförmigen Trägers vorgesehen und wirkt mit dem am Aufhänger 14 angeordneten Betätigungsorgan 28 zusammen. In Fig. 2 ist der Sitzträger 18 im unbelasteten Zustand gezeigt. Setzt sich nun eine Person auf den Sitztger 18, so wird zuerst unter Kompression der schwachen Hilfsfeder 46 die Hülse 42 unabhängig vom Innenrohr 38 nach unten bewegt, bevor bei ausreichendem Gewicht der Person das Innenrohr 38 mitgenommen wird. Der zur Verfügung stehende Feder-
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weg reicht aus, um das an der Hülse befestigte Betätigungsorgan in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers 22 zu führen. Es ist also nicht notwendig, die Schraubenfeder 16
soweit zu belasten, daß ihr Federweg ausreicht, um das Betätigungsorgan 24 in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers 20 zu führen. Die Hilfsfeder 24 stellt also sicher, daß auch bei besonders leichten Personen der erfindungsgemäße Fahrersitz ordnungsgemäß arbeitet.
In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung für die Steuerung des Stellmotorsbeispielhaft angegeben. Die Fühler 20 und 22 sind über jeweils eine Leitung mit einer Schaltlogik verbunden, und , außerdem jeweils mit einem Integrator, an dessen Ausgang eine Triggerschaltung angeschlossen ist, die ihrerseits wiederum mit der Schaltlogik verbunden ist. Außerdem ist mit der Schaltlogik der dritte Fühler 26 über einen Uberwachungskreis verbunden. Am Ausgang der Schaltlogik liegt ein Relais-Treiber,der ein Schaltrelais zur Richtungsumsteuerung des Stellmotors betätigt. Ein Spannungstabilisator sorgt dafür, daß der Stellmotor mit einer konstanten Spannung betrieben wird.
Wird nun das Betätigungsorgan 24 in den Erfassungsbereich des ersten oder des zweiten Fühlexe 20 oder 22 geführt, so gibt der entsprechende Fühler einmal unmittelbar ein Ausgangssignal an die Schaltlogik ab und zum anderen mittelbar über den Integrator und den Triggerschaltkreis. Der Integrator verzögert das Ausgangssignal. Liegen nun sowohl das verzögerte Ausgangssignal als auch das direkte Ausgangssignal gleichzeitig an der Schaltlogik an, so wird das Schaltrelais entsprechend betätigt. Ist aber das direkte Ausgangssignal bereits verschwunden, wenn das verzögerte Ausgangssignal an der Schaltlogik ankommt, so findet keine Betätigung des Schaltrelais statt und damit ist sichergestellt, daß bei kurzzeitigem Eintauchen des ersten Betätigungsorgans 24 in den Erfassungsbereich eines der Fühler 20 oder 22
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infolge eines Durchschwingens des Sitzträgers während des Fährbetriebes keine Nachregulierung der Sitzhöhe erfolgt, die auch viel zu träge wäre und evtl. einen unstabilen Zustand herbeiführen würde. Ferner sorgt die Schaltlogik dafür, daß eine Ansteuerung des Schaltrelais durch den Fühler 22 verhindert wird, wenn gleichzeitig auch der Fühler 26 anspricht.
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Claims (1)

17.509/10 30/Κθ
PATENTANWÄLTE
Dr. ητ. nat DIETER LOUIS ? 7 3 6 2 U 2
DipL-Pfcy*. CLAUS POHLAU A
Pipl.-lng.Fr.ANZ LOHRENTZ 8500 NüRNDERg KLSSLTÜPLATZ I
Firma Willibald Grammer, Ziegelgasse 12, 84^0 Amberg
Patent-(Schutz)Ansprüche
Fahrersitz mit automatischer Gewichtseinstellung, mit einem über eine Federungseinrichtung abgefederten Sitzträger, einem die Federungseinrichtung zur Sitzhöhenverstellung verschiebenden, in beiden Richtungen laufenden Stellmotor und einer den Stellmotor steuernden Abtasteinrichtung zur Erfassung und Festlegung der idealen bzw. gewünschten Sitzhöhe mit Hilfe einer Fühleranordnung und eines mit der Fühleranordnung zusammenwirkenden Betätigungsorgans, wobei entweder die Fühleranordnung stationär angeordnet und das Betätigungsorgan mit dem Sitzträger mit diesem mitschwingend verbunden ist oder umgekehrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleranordnung zwei in einem die Ausdehnung des Betätigungsorgans (24) geringfügig übersteigenden Abstand zueinander angeordnete Fühler (20, 22) aufweist, wovon der erste (20) einer zu hohen Sitzeinstellung und der zweite (22) einer zu tiefen Sitzeinstellung zugeordnet ist, und daß der Stellmotor (10) durch den ersten Fühler (20) im Sinne einer Erniedrigung der Sitzhöhe einschaltbar ist, wenn das Betätigungsorgan (24) in den Erfassungsbereich des ersten Fühlers kommt und im Sinne einer Erhöhung der Sitzhöhe, wenn das Betätigungsorgan (24) in den Erfassungsbereich des zweiten Fühlers (22) kommt.
Fahrersitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die. Fühler (20, 22; 26) und das Betätigungsorgan (24; 28) berührungsfrei zusammenwirken und große Wirkflächen zur Einschaltung des Stellmotors bei deren Überlappung aufweisen.
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3. Fahrersitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist, die die Einschaltung des Stellmotors (10) durch die beiden Fühler (20, 22) und das Betätigungsorgan verzögert, wobei der Stellmotor nur dann einschaltbar ist, wenn nach Ablauf der Verzögerungszeit das Betätigungsorgan (24) noch durch einen Fühler erfaßbar ist.
4. Fahrersitz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Betätigungsorgan (28) und ein mit diesem zusammenwirkender dritter Fühler (26) vorgesehen sind, der bei einer maximalen Verschiebung der Federungseinrichtung (16) im Sinne der höchsten Sitzstellung reagiert und durch den der Stellmotor (10) abschaltbar ist, wenn gleichzeitig der einer zu tiefen Sitzstellung zugeordnete zweite Fühler (22) anspricht, und durch den der Stellmotor (10) im Sinne einer Erniedrigung der Sitzhöhe einschaltbar ist, wenn gleichzeitig der einer zu hohen Sitzeinstellung zugeordnete erste Fühler (20) anspricht.
5. Fahrersitz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erfassungsbereich des ersten, einer zu hohen Sitzeinstellung zugeordneten Fühlers (20) derart bestimmt ist, daß bei unbelastetem Sitzträger (18) das erste Betätigungsorgan (24) oberhalb seines Erfassungsbereiches liegt.
6. Fahrersitz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sitzträger (18) und der Federungseinrichtung (16) eine schwache Hilfsfedereinrichtung (46) vorgesehen ist, und daß das erste Betätigungsorgan (24) am Sitzträger (18) selbst angeordnet ist.
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