DE3042604A1

DE3042604A1 - Gefederter fahrersitz mit einem scherengestell

Info

Publication number: DE3042604A1
Application number: DE19803042604
Authority: DE
Inventors: Leonhardt 8451 Kümmersbruck Götz; Hermann 8450 Amberg Meiler
Original assignee: GRAMMER WILLIBALD FA
Current assignee: GRAMMER WILLIBALD FA
Priority date: 1980-11-12
Filing date: 1980-11-12
Publication date: 1982-06-03
Also published as: ES507035A0; US4471934A; DE3042604C2; ES8300050A1

Description

PATENTANWÄLTE
Dr. r#r. net. DIETER LOUIS
Dlpl.-Phys. CLAUS PÖHLAU
Dlpl.-lng. FRANZ LOHRENTZ
Dlpl.-Phys.WOLFGANG SEGETH

KESSLERPLATZ 1

8500 NÜRNBERG 20 20 688/9 - 30/hf

Firma Willibald Grammer, Ziegelgasse 12, 8450 Amberg

Gefederter Fahrersitz mit einem Scherengestell

Die Erfindung betrifft einen Fahrersitz, insbesondere für Traktoren und selbstfahrende Arbeitsmaschinen, dessen Sitzfläche und Rückenlehne umfassendes Oberteil mittels eines Scherengestells gegenüber einem Grundrahmen höhenveränderlich ist, wobei das Oberteil gegenüber dem Grundrahmen mittels einer in Bewegungsrichtung des Scherengesteils wirkenden Feder abgestützt ist, deren Angriffspunkt am Scherengestell zur Gewichtseinstellung mittels einer Verstelleinrichtung veränderlich ist.

Bei Fahrersitzen muss dafür Sorge getragen werden, dass die Sitzfederung auf unterschiedliche Gewichte des Fahrers eingestellt werden kann, wobei angestrebt wird, den Federweg bzw. Federungsbereich für sämtliche Fahrer, d. h. einen weiten Gewichtsbereich, möglichst konstant zu halten. Bisher wurde hierzu im allgemeinen so vorgegangen, dass die Federvorspannung verändert wurde. Dies hat aber zur Folge, dass bei Benutzung des Sitzes durch einen schwereren Fahrer dieser eventuell ausschlägt. Erstrebenswert wäre in diesem Zusammenhang eine Sitzausbildung, die es gestattet, unabhängig von dem Gewicht des benutzenden Fahrers jeweils eine derartige Einstellung zu ermöglichen, dass die Eigenfrequenz des Sitzes nahezu konstant bleibt, wobei sich die Eigenfrequenz nach der Formel

2 ir \/ m

berechnet. Dabei bedeuten

f = Eigenfrequenz (see."') c = Sitzkonstante (N/m) m = Masse (kg).

Die Sitzkonstante wird hierbei durch die wirkende Federkraft massgeblich bestimmt. Sofern zur Einstellung des Sitzes auf unterschiedliche Fahrergewichte nur die Federvorspannung verändert wird, ändert sich im allgemeinen die Sitzkonstante nur wenig, auf jeden Fall nicht in einem solchen Masse, wie dies für die Veränderung des Fahrergewichtes, welche ja in die Masse m des Sitzes eingeht, zu erwarten ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Fahrersitz so auszubilden, dass die theoretische Eigenfrequenz f des Sitzes möglichst konstant bleibt, d. h. bei Einstellung des Sitzes auf unterschiedliche Masse m auch die Sitzkonstante c mit verändert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei dem Fahrersitz der eingangs erwähnten Art vorgeschlagen, dass der Angriffspunkt der Feder entlang eines mit mindestens einem Scherenhebel fest verbundenen Kurvenstückes beweglich und der Verlauf der Kurve des Kurvenstückes derart gewählt ist, dass bei Bewegung des Angriffspunktes entlang des Kurvenstückes gleichzeitig die Vorspannung der Feder und die Länge des die bei Belastung des Sitzes auf die Feder wirkende Kraft bestimmenden Hebelarmes so verändert werden, dass die theoretische Eigenfrequenz des Sitzes unabhängig von dem Gewicht des Fahrers etwa konstant einstellbar ist.

Es wird also bei dem Sitz nach der Erfindung während der Einstellung auf unterschiedliche Fahrergewichte nicht nur,wie bisher, die Federvorspannung verändert sondern gleichzeitig auch der Hebelarm, über den das Gewicht des Sitzes und des Fahrers auf die Feder einwirken, wobei einer Verminderung der Federvorspannung eine Verkürzung des wirksamen Hebelarmes entspricht. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Sitzkonstante c und Masse m gemäss der vorstehend erwähnten Formel ohne grössere Schwierigkeiten in etwa konstant gehalten werden. Dies hat zur Folge, dass die Eigenschaften des Sitzes, insbesondere seine Eigenfrequenz und auch im allgemeinen der erreichbare Federweg, unabhängig von dem Gewicht des den Sitz jeweils benutzenden Fahrers nahezu konstant bleiben, was eine erhebliche Verbesserung gegenüber den bisher bekannten Sitzen darstellt.

Eine besonders einfache Ausbildung der Sitzfederung erhält man dann, wenn die Feder eine Schraubenfeder, vorzugsweise eine Kegelfeder, deren Ende mit dem grösseren Durchmesser an dem Kurvenstück angreift, ist, die zur Veränderung ihres Angriffspunktes an dem Kurvenstück quer zu ihrer Wirkungsachse (Mittelachse) verschieblich ist. Eine solche Schraubenfeder kann leicht und mit geringem Platzbedarf in dem Sitzgestell untergebracht werden. Dabei ergibt sich ein besonderer Vorteil dadurch, dass zur Veränderung des wirksamen Hebelarmes der Angriffspunkt normalerweise parallel zur Sitzfläche des Sitzes verschoben werden muss, d. h. auf die bisher gebräuchlichen Spindeln zur Veränderung der Vorspannung der Schraubenfeder verzichtet werden kann. Dies hat zur Folge, dass man eine sehr geringe Bauhöhe erhält.

Die Veränderung des Angriffspunktes der Schraubenfeder an dem Kurvenstück wird in einfacher Weise derart bewerkstelligt, dass ein Ende der Schraubenfeder an einem mittels eines Stelltriebes quer zur Wirkungsachse der Schraubenfeder verschieblichen Schiit-

ten befestigt ist, der eine ein Zusammendrücken der Schraubenfeder ermöglichende Führung für das freie, andere Ende der Schraubenfeder aufweist, in dessen Bereich der Angriffspunkt an dem Kurvenstück vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausbildung kommt man mit sehr wenigen Teilen aus. Ausserdem bereitet auch die Unterbringung des Schlittens in dem Scherengestell des Sitzes keine Schwierigkeiten, so dass kleine Abmessungen ohne weiteres möglich sind.

Die Führung kann in einfacher Weise von einer das freie Ende der Schraubenfeder übergreifenden Kappe bebildet sein, die mittels Lenkern im wesentlichen in Richtung der Wirkungsachse der Schraubenfeder beweglich an dem Schlitten gelagert ist. Bei einer solchen Ausbildung ist es günstig, wenn, wie üblich, das Scherengestell zwei von jeweils parallelen Hebeln gebildete Scherenhebelpaare aufweist und dementsprechend beidseits der Schraubenfeder zwei Kurvenstücke vorgesehen sind, mit deren jedem eine von zwei auf der gleichen, quer zur Wirkungsachse der Schraubenfeder und senkrecht zu den Kurven der Kurvenstücke liegenden Achse angeordnete, von der Schraubenfeder beaufschlagte Gleitelemente zusammenwirken. Die Gleitelemente dienen als Angriffspunkte der Schraubenfeder an dem Scherengestell. Da sie an der Kappe vorgesehen sind und diese über Lenker im wesentlichen nur in Wirkungsrichtung der Schraubenfeder beweglich ist, ist auf einfache Weise gewährleistet dass der wirksame Hebelarm unabhängig von dem Grad der Einfederung des Sitzes nahezu konstant bleibt.

Die Gleitelemente werden zweckmässig von Rollen gebildet, um unnötige Reibung auszuschalten. Ausserdem ergibt sich eine Vereinfachung in der Konstruktion dann, wenn, wie nach der Erfindung weiter vorgesehen, die Gleitelemente koaxial zu den Anlenkpunkten der Lenker an der Kappe angeordnet sind.

Schliesslich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass zur Verschiebung der Schraubenfeder ein Spindeltrieb vorgesehen ist. Auch dieser Spindeltrieb kann sehr einfach aufgebaut werden, da ja keinerlei Umlenkung erforderlich ist. Beispielsweise, kann die Spindel des Spindeltriebes direkt in eine an dem Schlitten vorgesehene Buchse einragen, während sie andererseits an dam Gestell des Sitzes axial unverschieblich gehaltert ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich 'aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispicls anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikdschnitt durch das Gestell eines erfindungsgemäss ausgebildeten Fahrersitzes und

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Sitzgestell bei abgenommener Deckplatte.

Das Sitzgestell besteht, wie insbesondere Fig. 1 deutlich erkennen lässt, aus einer Grundplatte 1, die beispielsweise am Fahrzeugboden befestigt wird, und einer Deckplatte 2, welche das nicht gezeigte, aus Sitzfläche und Rückenlehne bestehende Oberteil des Sitzes trägt. Zwischen Grundplatte 1 und Deckplatte 2 ist ein Scherengestell angeordnet, das aus zwei Paaren von Scherenhebeln 3 bzw. 4 besteht. Die beiden Scherenhebel 3 sind an der Deckplatte 2 mittels einer Achse 5 vertikal beweglich gelagert. Ihr unteres Ende 6 stützt sich über Rollen 7, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind, auf der Grundplatte 1 ab. Die Rollen 7 können sich dabei im Bereich eines Gehäuses 8, welches beidseits Anschläge für die Rollen 7 darstellt, bewegen. Auf diese Weise ist die Vertikalbewegung der Deckplatte 2 gegenüber der Grundplatte 1 begrenzt.

copy

Die Scherenhebel 4 sind ebenfalls auf einer gemeinsamen Achse angeordnet, auf der sie gegenüber der Grundplatte 1 schwenkbar sind- Ihr freies, oberes Ende 10 stützt sich über Rollen 11, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel· auf einer gemeinsamen Ach.se sitzen, an der Unterseite der Deckplatte 2 ab.

Die jeweils einander entsprechenden Scherenhebel 3 bzw. 4 sind mittels eines Bolzens 12 (Fig. 2) gegeneinander beweglich verbunden.

An den Scherenhebe]η 4 ist jeweils etwa mittig ein Kurvenstück befestigt, beispielsweise angeschweisst, das eine, wie aus Fig. ersichtlich, nach unten weisende Anlaufkurve 14 aufweist. Die Anlaufkurve 14 erstreckt sich, wie aus Fig. 1 ersichtlich, leicht schräg zur Mittelebene zwischen Grundplatte 1 und Deckplatte 2. Die Gestaltung der Anlaufkurve 14 kann abhängig von der Charakteristik der zur Abstützung des Sitzes dienenden Kegelfeder 15 verändert werden, wie nachstehend noch erläutert werden soll.

Die Kegelfeder 15 ist bei dem Sitz nach der Erfindung derart gelagert, dass sie parallel zur Grundplatte 1 und Deckplatte 2, d. h. etwa senkrecht zu ihrer Wirkungsrichtung, verschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist das untere, verjüngte Ende der Kegelfeder 15 auf einem nach oben weisenden, im wesentlichen kreisförmigen Ansatz 16 eines Schlittens 17 gehaltert. Der Schlitten 17 ist gegenüber der Grundplatte 1 in Richtung des Pfeiles 18 verochieblich. Zur Verschiebung des Schlittens 17 dient ein an sich bekannter Spindeltrieb 19, welcher eine mit einem Stellrad 2 0 versehene Gewindestange 21 aufweist, die in eine mit dem Schlitten 17 fest verbundene Mutter 22 eingreift. Die Gewindestange 21 ist gegen axiale Bewegung gegenüber der Stirnwand 23 der Grundplatte 1 gesichert. Die Mutter 22 ist an einer Hülse 24 angeordnet, die mit dem Schlitten 17 verbunden ist und die Gewindestange 21 umgibt.

COPY

Das obere Ende der Kegelfeder, welches grösseren Durchmesser aufweist, ruht in einer Kappe 25, welche mittels zweier Lenker 26, die bei 27 an dem Schlitten 17 und bei 28 an der Kappe angelenkt sind, derart geführt ist, dass sie sich bei einem Zusammendrücken der Kegelfeder 15 im wesentlichen nur senkrecht zur Grundplatte 1, d. h. in Wirkungsrichtung der Kegelfeder 15 bewegt. Auf diese Weise wird ohne grossen Aufwand sicher gewährleistet, dass die Kegelfeder 15 bei Belastung nicht seitlich ausweichen kann.

Die Kappe 25 trägt koaxial zu der Anlenkachse 28 für die Lenker 26 beidseists je eine Rolle 29, welche mit der Anlaufkurve 14 des zugehörigen Kurvenstückes 13 zusammenwirkt. Die Rollen 29 bilden somit die Angriffspunkte der Kegelfeder 15 an den Kurvenstücken 13 und damit auch die Punkte, über die die auf den Sitz wirkende Kraft auf die Kegelfeder 15 übertragen wird. Da die Kappe 25 derart geführt ist, dass sie sich beim Einfedern des Sitzes im wesentlichen nur in Wirkungsrichtung der Kegelfeder 15 bewegen kann, können sich auch die Rollen 29 in? wesentlichen nur derart bewegen, d. h. der Abstand der Rollen 29 von der Achse 9 für die das Kurvenstück 13 tragenden Scherenhebel 4 bleibt im wesentlichen konstant. Dieser Abstand zwischen den Rollen 29 und der Achse der Scherenhebel 4 ist aber massgeblich dafür, welche Kraft von der Deckplatte 2 und damit dem Sitz-Oberteil auf die Kegelfeder 15 übertragen wird. Ist nämlich der Abstand zwischen Rollen 29 und Achse 9 vergleichsweise gross, so kann die Feder 15 höhere Kräfte aufnehmen, weil dann der auf die Feder wirkende Hebelarm gegenüber der Gesamtlänge des Scherenhebels 4 relativ gross ist. Ist dagegen der Abstand zwischen den Rollen 29 und der Achse 9 klein, wird die Kegelfeder 15 bei Einwirkung einer Kraft auf das Ende 10 der Scherenhebel 4, d. h. bei Belastung der Deckplatte des Sitzes mit einer vergleichsweise höheren Kraft beaufschlagt.

Der Verlauf der Anlaufkurve 14 der Kurvenstücke 13 ist nun derart gewählt, dass bei einer Vergösserung des Abstandes zwischen

der Achse 9 und den Rollen 29 gleichzeitig die Vorspannung der Kegelfeder 15 vergrössert wird. Um eine Vergrösserung des Abstandes zwischen der Achse 9 und den Rollen 29 und damit eine Verlängerung des entsprechenden Hebelarmes zu erreichen, muss nämlich der Schlitten 17 mittels des Spindeltriebes 19 gegenüber der Grundplatte 1 nach links bewegt werden. Dies hat zur Folge, dass sich die gesamte Keqelfeder 15 einschliesslich der Kappe 25 und damit auch der Rollen 29 gegenüber der Darstellung in Fig. 1 nach links beweqen. Hierbei wälzen sich die Rollen 29 an der Anlaufkurve 14 der Kurvenstücke 13 ab, die, wie die Zeichnung erkennen lässt, schräg nach links unten verlaufen. Als Folge hiervon wird die Kegelfeder 15 zusammengedrückt, weil ja die Kappe 25 die Bewegung der Roller. 29 entlang der Anlauf kurven 14 mitzumachen bestrebt ist, sich jedoch im wesentlichen nur in Richtung auf die Grundplatte 1 bewegen kann. Befindet sich der Schlitten 17 in der linken Endstellung, so ist zum einen die Kegelfeder 15 gegenüber der Darstellung in Fig. 1 stärker zusammengedrückt. Zum anderen ist gleichzeitig der Abstand zwischen Achse 9 und Rollen 29 vergrössert. Der Fahrersitz ist dann auf höchstes Fahrergewicht eingestellt.

Wird dagegen der Schlitten 17 mittels des Spindeltriebes 19 nach rechts bewegt, so verkleinert sich entsprechend der Abstand zwischen der Achse 9 und den Rollen 29. Gleichzeitig kann sich die Kegelfeder 15 weiter entspannen, da sich die Rollen 29 und damit auch die Kappe 25 entlang der Anlaufkurven 14 der Kurvenstücke nach oben beweqen können.

Der Verlauf der Anlaufkurven 14 der Kurvenstücke 13 muss in Abhängigkeit von den Eigenschaften der einzelnen Sitze bestimmt werden. Er ist derart zu wählen, dass die gleichzeitige Veränderung des Abstandes zwischen Achse 9 und Rollen 29 und der Vorspannung der Feder so erfolgt, dass die theoretische Eigenfrequenz des Sitzes g^mäss der eingangs erwähnten Formel im wesent-

lichen konstant bleibt. Hierzu kann es von Fall zu Fall erforderlich sein, die Neigung der Anlaufkurven 14 gegenüber der Darstellung in Fig. 1 -zu verändern oder auch den gesamten Kurvenverlauf, in dem beispielsweise mehrere unterschiedlich gekrümmte Kurvenabschnitte aneinander anschliessen müssen.

Da bei dem Sitz nach der Erfindung Federvorspannung und Unterstützungskraft gleichzeitig verändert werden, ist es, was keiner näheren Erläuterung bedarf, ohne grosse Schwierigkeiten möglich, den Spindeltrieb mit Markierungen zur Angabe der jeweiligen Fahrergewichte zu versehen, worauf bisher in sehr vielen Fällen ebenfalls verzichtet wurde, weil eine genaue Einstellung nicht möglich war, sondern es dem Fahrer überlassen wurde, in gewissem Masse eine individuelle Einstellung zu suchen.

Aus der Zeichnung ist weiter ersichtlich, dass ein wesentlicher Vorteil des Sitzes nach der Erfindung darin liegt, dass geringe Bauhöhen erreicht werden können, weil die Führung der Kegelfeder 15 durch die Kappe 25 und den Ansatz 16 so günstig gewählt sind, dass sich die Kegelfeder äusserst weitgehend zusammendrücken kann. Theoretisch wäre es sogar denkbar, dass die Feder auf die Höhe lediglich einer Windung zusammengedrückt wird.

Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass der Grundgedanke der Erfindung nicht nur bei Sitzen mit einem Scherengestell· im eigentlichen Sinn Anwendung finden kann, sondern bei allen Sitzarten, deren Gestell eine ähnliche Federbewegung gestattet, z. B. bei Parallelogramm-Gestellen, Schwingen od. dgl.

■43-

Leerseite

Claims

Dr. r*r. not. DIETER LOUIS Dlpl.-Phyt. CLAUS POHLAU Dlpl.-lng. FRANZ LOHRENTZ Dtpl.-Phys.WOLFGANG SEGETH

KESSLERPLATZ 1 NÜRNBERG 20

20 688/9 - 30/hf

Firma Willibald Grammer, Ziegelgasse 12, 84 50 Amberg

Ansprüche:

( 1. /Fahrersitz, insbeondere für Traktoren und selbstfahrende ^— Arbeitsmaschinen, dessen Sitzfläche und Rückenlehne umfassendes Oberteil mittels eines Scherengestells gegenüber einem Grundrahmen höhenveränderlich ist, wobei das Oberteil gegenüber dem Grundrahmen mittels einer in Bewegungsrichtung des Scherengestells wirkenden Feder abgestützt ist, deren Angriffspunkt am Scherengestell zur Gewichtseinstellung mittels einer Verstelleinrichtung veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt (29) der Feder (15) entlang eines mit mindestens einem Scherenhebel (4) fest verbundenen Kurvenstückes (13) beweglich und der Verlauf der Kurve (14) des Kurvenstückes derart gewählt ist, dass bei Bewegung des Angriffspunktes entlang des Kurvenstückes gleichzeitig die Vorspannung der Feder und die Länge des die bei Belastung des Sitzes auf die Feder wirkende Kraft bestimmenden Hebelarmes (9 - 29) so verändeit werden, dass die theoretische Eigenfrequenz (f) des Sitzes unabhängig von dem Gewicht des Fahrers etwa konstant einstellbar ist.
2. Fahrersitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Schraubenfeder (15) ist, die zur Veränderung ihres Angriffspunktes (29) an dem Kurvenstück (13) quer zu ihrer Wirkungsachse verschieblich ist.
3. Fahrersitz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Schraubenfeder (15) an einem mittels eines Stelltriebes (19) quer zur Wirkungsachse der Schraubenfeder verschieblichen Schlitten (17) befestigt ist, der eine ein Zusammendrükken der Schraubenfeder ermöglichende Führung (25, 26) für das freie, andere Ende der Schraubenfeder aufweist, in dessen Bereich der Angriffspunkt (29) an dem Kurvenstück (13) vorgesehen ist.
4. Fahrersitz nach Anspruch "1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung von einer das freie Ende der Schraubenfeder (15) übergreifenden Kappe (25) gebildet ist, die mittels Lenkern (26) im wesentlichen in Richtung der Wirkungsachse der Schraubenfeder beweglich an dem Schlitten (17) gelagert ist.
5. Fahrersitz nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherengestell zwei von jeweils parallelen Hebeln (3; 4) gebildete Scherenhebelpaare aufweist und dementsprechend beidseits der Schraubenfeder (15) zwei Kurvenstücke (13) vorgesehen sind, mit deren jedem eine von zwei auf der gleichen, quer zur Wirkungsachse der Schraubenfeder und senkrecht zu den Kurven (14) der Kurvenstücke (13) liegenden Achse angeordnete, von der Schraubenfeder beaufschlagte Gleitelemente (29) zusammenwirken.
6. Fahrersitz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente von Rollen (29) gebildet sind.
7. Fahrersitz nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (29) koaxial zu den Anlenkpunkten (28) der Lenker (26) an der Kappe (25) angeordnet sind.
8. Fahrersitz nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Schraubenfeder (15) ein
Spindeltrieb (19) vorgesehen ist.
9. Fahrersitz nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenfeder (15) als Kegelfeder ausgebildet ist, deren Ende mit dem grösseren Durchmesser an dem
Kurvenstück (13) angreift.