DE4228061C1 - Regelsystem für den Schwingungsdämpfer eines Fahrzeugsitzes, insbesondere eines Nutzfahrzeugsitzes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für den in seiner Wirkung veränderbaren Schwingungsdämpfer eines Fahrzeugsitzes, insbeson­ dere eines Nutzfahrzeugsitzes, dessen Sitzteil-Polsterträger schwingungsfähig auf einem Unterteil abgestützt ist.

Es ist bei luftgefederten Fahrzeugsitzen bekannt, ein Regelsystem vorzusehen, mittels dessen der Luftdruck in der Luftfeder geregelt werden kann. Damit soll beispielsweise die Schwingmittenlage des Fahrzeugsitzes auf einem Sollwert gehalten werden, auch wenn Leckageverluste auftreten. Hierbei sind oberhalb und unterhalb der Sollmittenlage angeordnete Geber vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Schwingweite des Fahrzeugsitzes angesprochen werden und dann voneinander unterscheidbare elektrische Signale auf einen elektrischen Differenzzähler geben, der die Schwingungsamplituden des Fahrzeugsitzes oberhalb der Soll-Mittenlage summiert und diejenigen unterhalb der Soll-Mittenlage subtrahiert (DE 33 12 732 C2). Da nur eine Abweichung der Schwingmittenlage vom Sollwert dazu führt, daß die Zahl der zu summierenden oder diejenige der zu subtrahierenden Signale überwiegt, wird, wenn der Ausgangswert des Differenzzählers einen Grenzwert erreicht, ein Steuersignal erzeugt, mittels dessen der Luftdruck in der Luft­ feder im Sinne des Erreichens der Soll-Mittenlage geändert wird.

Es ist ferner bekannt (DE 39 30 612 C2), nicht nur die Luftventile zum Belüften und Entlüften eines Fahrzeugsitzes mittels eines Mikroprozessors zu steuern, an dessen Eingang das von einem Sensor gelieferte, genau weganaloge und zeitgleiche elektrische Abbild der Schwingungen des Fahrzeugsitzes anliegt und das der Mikropro­ zessor in ständig wiederkehrenden Programmabläufen mit voreinge­ stellten Ereignis-Sollwerten vergleicht, sondern aufgrund von Signalen, die der Mikroprozessor erzeugt, eine Zuschaltung oder Abschaltung eines Zusatzstoßdämpfers vorzunehmen. Ein hoher Sitzkomfort kann hiermit aber nicht erreicht werden, da hierzu eine bessere Anpassung der Schwingungsdämpfung des Fahrzeugsitzes an unterschiedliche Schwingungszustände notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz zu schaffen, der einen gegenüber den bekannten Fahrzeugsitzen erhöh­ ten Sitzkomfort bietet. Diese Aufgabe löst ein Regelsystem für den in seiner Wirkung veränderbaren Schwingungsdämpfer des Fahrzeugsitzes, das die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Das erfindungsgemäße Regelsystem paßt selbsttätig und ständig die Schwingungsdämpfung an den gewünschten Wertebereich an, der in Form eines Sollwertbereiches vorgegeben ist, wobei selbstverständlich der Sollwertbereich wählbar ist. Ein Soll­ wertbereich hat den Vorteil, daß einerseits zu große Schwing­ weiten verhindert werden und andererseits die gewünschte Schwingungsfähigkeit nicht unnötig eingeschränkt wird.

Einen besonders großen Sitzkomfort erreicht man, wenn das erfindungsgemäße Regelsystem für die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers mit einer Regelung der Schwingmittenlage kombiniert wird, wobei die hierfür erforderlichen Regler miteinander kombiniert sein können, so daß beispielsweise ein einziger Mikroprozessor alle Regelfunktionen und die Überwa­ chung der Randbedingungen übernehmen kann.

Der Istwertgeber weist vorzugsweise Sensormittel für die Erfassung der bezüglich einer Schwingmittenlage positiven und negativen Spitzenwerte der Schwingungsamplituden auf. Bei diesen Sensormitteln kann es sich um diejenigen handeln, welche für eine Regelung der Schwingmittenlage benötigt werden. Vorteilhafterweise werden vom Istwertgeber Signale geliefert, welche gleitende Spitzenwerte darstellen.

Für einen hohen Sitzkomfort ist es nicht erforderlich, die Schwingungsdämpfung stetig zu regeln. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist deshalb eine stufenweise Änderung der Dämpfungseinstellung durch das Stellglied vorgesehen, und zwar in Abhängigkeit von der Dauer der Regelabweichung. Es ist aber auch eine stufenweise Änderung in Abhängigkeit von der Größe der Regelabweichung möglich. Eine Änderung in Abhän­ gigkeit von der Dauer der Regelabweichung ist jedoch besonders einfach, zumal das Regelungssystem so ausgebildet sein kann, daß nach einer Verstellung der Dämpfungswirkung um eine Stufe erneut geprüft wird, ob die Regelabweichung beseitigt oder noch vorhanden ist. Im letztgenannten Falle wird dann die Dämpfungswirkung um eine weitere Stufe verändert. Diese schrittweise Änderung der Dämpfungswirkung wird also so lange fortgesetzt, bis die Schwingungsweite wieder innerhalb des Sollwertbereiches liegt.

Vorzugsweise ist eine Verzögerungsschaltung vorgesehen, welche die Verminderung der Schwingungsdämpfung aufgrund einer ent­ sprechenden Regelabweichung nur zeitlich verzögert wirksam werden läßt. Bei einer Erhöhung der Dämpfungswirkung wird zweckmäßigerweise auf eine zeitliche Verzögerung verzichtet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellglied ein elektrisch ansteuerbarer Aktuator des Schwingungsdämpfers.

Vorzugsweise weist das Regelsystem wenigstens zwei unter­ schiedliche, wählbare Betriebsweisen auf, wobei die eine Betriebsweise die adaptive Regelung des Schwingungsdämpfers ist. Bei der anderen Betriebsweise kann der Sitzbenutzer wenigstens eine ungeregelte Dämpfungseinstellung wählen, und zwar beispielsweise mittels eines von ihm zu betätigenden Schalters, der beispielsweise die erforderliche Anzahl von Betätigungsknöpfen aufweisen, aber auch ein Schalter mit nur einem Betätigungselement sein kann, das in unterschiedliche Schaltstellungen gebracht werden muß. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß der Sitzbenutzer außer der adaptiven, automatischen Regelung einen ungeregelten hohen und einen ungeregelten niedrigen Dämpfungswert wählen kann.

Sofern das erfindungsgemäße Regelsystem mit einer Schwingmit­ tenlagenregelegung kombiniert ist, die auch eine Sitzabsenkung und Sitzanhebung erlaubt, kann man eine Beeinflussung des Regelsystems für die Schwingungsdämpfung dahingehend vorsehen, daß eine niedrige Dämpfungswirkung eingestellt wird, sobald eine Sitzabsenkung oder Sitzanhebung ausgelöst wird.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht des Ausfüh­ rungsbeispiels,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schwingungsdämpfers mit Aktuator,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels des Regel­ systems,

Fig. 4 Diagramme der Schwingweite und der Regelgröße.

Bei einem als Ganzes mit 1 bezeichneten Fahrersitz (Fig. 1) für ein Nutzkraftfahrzeug ist der das Sitzteilpolster 2 tragende Sitzteil-Polsterträger 3 mittels einer Luftfeder 4 in ver­ tikaler Richtung schwingfähig auf einem Unterteil 5 abgestützt, das, vorzugsweise in Sitzlängsrichtung verstellbar, mit dem Boden des Nutzfahrzeuges oder dessen Kabine verbunden ist.

Damit die Luftfeder 4 den Sitzteil-Polsterträger 3 nicht zu führen braucht, sind zwischen letzterem und dem Unterteil 5 mechanische Führungsmittel vorgesehen, die im Ausführungs­ beispiel durch Lenkerpaare 6 gebildet sind, welche die Bewe­ gungsbahn bestimmen, längs deren sich der Sitzteil-Polster­ träger 3 relativ zum Unterteil 5 bewegen kann. Parallel zu der Luftfeder 4 ist ein Schwingungsdämpfer 7 vorgesehen, um die durch Fahrbahnunebenheiten oder dergleichen bedingten Schwingbewegungen des Sitzteil-Polsterträgers 3, mit dem die Rückenlehne 8 des Fahrzeugsitzes 1 vorzugsweise in ihrer Neigungslage verstellbar verbunden ist, zu dämpfen.

Die Position des Sitzteil-Polsterträgers 3 relativ zum Unter­ teil 5 wird mittels eines Wegsensors 9 erfaßt, der im Ausfüh­ rungsbeispiel ein induktiver Analoggeber ist. Es könnte aber auch beispielsweise ein potentiometrischer Geber, ein optischer Geber, ein Ultraschall-Geber oder ein Hall-Schalter Verwendung finden. Außerdem könnte auch ein Digitalgeber Verwendung finden. Wesentlich ist nur, daß der Wegsensor 9 ein Signal liefert, aus dem sich die positiven Spitzenwerte der Schwin­ gung sowie ein wegproportionales Signal ableiten lassen.

Eine in den Innenraum der Luftfeder 4 mündende Verbindungslei­ tung 10 ist mit einem 3/3-Wegeventil 11 verbunden, das als elektromagnetisches Schaltventil ausgebildet ist. Die Druck­ seite des 3/3-Wegeventils 11 wird mit einer Luftdruckquelle p des Fahrzeuges verbunden. Am Abluftauslaß des 3/3-Wegeven­ tils 11 ist ein Schalldämpfer 12 angeordnet.

Die Luftfeder 4 bildet die Regelstrecke eines Regelkreises, das 3/3-Wegeventil 11 das zugehörige Stellglied. Eine Elek­ tronik 20, welche einen Mikroprozessor enthält, bildet einen Regler, mittels dessen die Schwingmittenlage SML in einem Sollwertbereich gehalten wird. Um die Anzahl der hierfür erforderlichen Schaltungen des 3/3-Wegeventils 11 möglichst gering zu halten, wird aufgrund des vom Wegsensor 9 gelieferten Signals ein gleitender Mittelwert der Schwingmittenlage ge­ bildet und dieser dem Regler als Istwert zugeführt. Nur wenn dieser Mittelwert die Grenzen des Sollwertbereiches über­ schreitet, muß der Luftfeder 4 Druckluft zugeführt oder aus ihr Luft abgelassen werden, je nachdem, ob der gleitende Mittelwert den unteren oder den oberen Grenzwert des Soll­ wertbereiches überschritten hat. Im einzelnen ist diese Schwingmittenlageregelung in der DE 41 16 483 A1 beschrieben.

Aufgrund des vom Wegsensor 9 gelieferten Signals werden auch, wie das Blockschaltbild gemäß Fig. 3 zeigt, mittels zweier Baugruppen 21 und 22 die positiven bzw. negativen Spitzenwerte + bzw. w erfaßt. In diesen beiden Baugruppen 21, 22 werden zwei gleitende Spitzenwertsignale erzeugt, aufgrund derer in einer nachfolgenden Baugruppe 23 die Schwingweite SW er­ mittelt wird. Das die Schwingweite darstellende Signal wird zwei Vergleichern 24 und 25 zugeführt, welche dieses Signal mit einem maximalen Amplitudenwert A max. bzw. A min. ver­ gleichen, welche die obere bzw. untere Grenze des Sollwert­ bereiches definieren. Wird der obere Grenzwert überschritten, liefert der Vergleicher 24 ein Signal an die nachgeordnete Logikschaltung 26, welche auch die zeitliche Ansteuerung der Ausgänge der Logikschaltung 26 bewirkt. Mittels der Aus­ gangssignale der Logikschaltung 26 werden zwei Schaltstufen 27 bzw. 28 angesteuert, welche im angesteuerten Zustand einen Rechtslauf bzw. einen Linkslauf eines Elektromotors 29 be­ wirken, der als Aktuator dem Dämpfer 7 zugeordnet ist. Bei einem Rechtslauf des Elektromotors 29 wird im Ausführungs­ beispiel die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 7 erhöht, der Dämpfer also härter. Beim Linkslauf des Elektromotors 29 wird die Dämpfungswirkung vermindert, der Schwingungsdämpfer 7 also weicher.

Wie Fig. 4 zeigt, wird, wenn die Schwingweite SW einen oberen Grenzwert SW1 nach oben überschreitet, zunächst ein erstes, rechteckförmiges Regelsignal R von der Logikschaltung 26 an die Schaltstufe 27 geliefert, die für die Zeitdauer dieses Signals den Elektromotor 29 im Sinne einer Erhöhung der Dämp­ fungswirkung einschaltet. Ist nach dieser stufenförmigen Veränderung der Dämpfungswirkung die Schwingweite immer noch größer als der obere Grenzwert SW1, wird nach einer vorbe­ stimmten Zeit ein zweites Regelsignal gleicher Form und Größe an die Schaltstufe 27 geliefert. Im Ausführungsbeispiel ist unterstellt, daß sogar eine Erhöhung der Dämpfungswirkung um eine dritte Stufe erforderlich ist, um die Schwingweite unter den oberen Grenzwert SW1 abzusenken. Durch eine Vergröß­ erung der Dämpfungswirkung kann auch ein Anschlagen an gege­ benenfalls vorhandene mechanische Schwingweitenbegrenzungs­ anschläge verhindert werden.

Ist die Dämpfung nicht zu weich, sondern zu hart, die Dämpfungs­ wirkung also zu hoch, kommt es, wie Fig. 4 ebenfalls zeigt, dazu, daß die Schwingweite einen unteren Grenzwert SW2 unter­ schreitet, was ebenfalls ausgeschlossen werden soll. Unter­ schreitet die Schwingweite den unteren Grenzwert SW2, dann liefert die Logikschaltung 26 zunächst ein erstes rechteck­ förmiges Regelsignal an die Schaltstufe 28, die aufgrund dieses Signals für die Zeit der Signaldauer einen Linkslauf des Elektromotors 29 bewirkt, was eine stufenförmige Ver­ ringerung der Dämpfungswirkung zur Folge hat. Der Schwin­ gungsdämpfer wird also weicher. Im Ausführungsbeispiel ist unterstellt, daß nach dieser ersten Änderung der Dämpfungswir­ kung die Schwingweite noch immer unter dem unteren Grenzwert SW2 liegt, weshalb nach einer vorbestimmten Zeit die Elektro­ nikschaltung 26 ein zweites, gleiches Regelsignal an die Schaltstufe 28 abgibt, welche erneut den Elektromotor 29 für die Signaldauer einschaltet und die Dämpfungswirkung um eine weitere Stufe reduziert. Erst nach einer Verringerung der Dämpfungswirkung um drei Stufen ist im Ausführungsbeispiel die Dämpfung richtig eingestellt, weil nun die Schwingweite zwischen dem oberen Grenzwert SW1 und dem unteren Grenzwert SW2 liegt.

Selbstverständlich wäre es dann, wenn, wie im Ausführungsbei­ spiel, die von der Logikschaltung 26 erzeugten Signale im einen Fall negativ und im anderen Fall positiv sind, möglich, nur eine einzige Schaltstufe vorzusehen, welche abhängig von der Polarität der Eingangsignale den Elektromotor 29 in der einen bzw. anderen Drehrichtung einschaltet.

Der Elektromotor 29 siehe Fig. 2, der über ein Befestigungsteil 30 mit dem oberen Verbindungsteil 31 des Schwingungsdämpfers 7 fest verbunden ist, schwenkt mit seinem Ritzel ein Zahnsegment 32, welches mit einem Mitnehmer 33 zusammenwirkt, mittels dessen die Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 7 je nach Bewe­ gungsrichtung vergrößert und verkleinert werden kann.

Derjenige Teil der Elektronik 20, welcher der Regelung der Schwingmittenlage SML dient, ist im Ausführungsbeispiel durch einen Funktionsteil ergänzt, der eine Schnellabsenkung SAS des Sitzes in seine unterste Lage erlaubt, damit der Sitz­ benutzer mühelos auf den Sitz und von diesem herab gelangen kann. Dieser Funktionsteil sorgt auch dafür, daß der Sitz, nachdem der Sitzbenutzer auf ihm Platz genommen hat, in die der Schwingmittenlage entsprechende Höheneinstellung gefahren wird. Damit weder bei der Sitzschnellabsenkung noch beim Hochfahren des Sitzes in die Schwingmittenlage der Schwin­ gungsdämpfer 7 diese Verstellvorgänge verzögert, liefert während beider Vorgänge die Elektronik 20 an die beiden Bau­ gruppen 21 und 22 ein Signal, durch welche eine Einstellung der minimalen Dämpfungswirkung des Schwingungsdämpfers 7 ausgelöst wird. Hierzu ist es im Ausführungsbeispiel erfor­ derlich, auch der Logikschaltung 26 ein Signal zuzuführen, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist.

Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Verzögerungsglied 35 vorgesehen, welchem die Ausgangssignale der logischen Schaltung 26 zuge­ führt werden. Es verzögert aber nur eine Verringerung der Dämpfungswirkung, indem es ein entsprechendes Signal an die logische Schaltung 26 liefert.

Wie Fig. 1 zeigt, ist am Sitzteil-Polsterträger 3 in Griffweite des Sitzbenutzers eine Schalteinrichtung vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel aus drei Drucktasten 36 besteht, welche an die Elektronik 20 angeschlossen sind. Ist die eine der Drucktasten 36 betätigt, erfolgt die zuvor beschriebene adap­ tive Regelung des Schwingungsdämpfers 7. Durch eine Betätigung der zweiten Drucktaste 36 kann der Sitzbenutzer eine wählbare, aber ungeregelte hohe Dämpfungswirkung, durch eine Betäti­ gung der dritten Drucktaste 36 eine wählbare, aber ungere­ gelte geringe Dämpfungswirkung einstellen.

Claims (8)

1. Regelsystem für den in seiner Wirkung veränderbaren Schwin­ gungsdämpfer eines Fahrzeugsitzes, insbesondere eines Nutzfahrzeugsitzes, dessen Sitzteil-Polsterträger schwin­ gungsfähig auf seinem Unterteil abgestützt ist, gekennzeich­ net durch einen Istwertgeber (9, 21, 22, 23) für die Schwing­ weite sowie einen Regler (24, 25, 26), der den Istwert der Schwingweite mit einem Sollwertbereich vergleicht und bei Überschreiten der oberen Grenze (SW1) des Sollwert­ bereiches ein dem Schwingungsdämpfer (7) zugeordnetes Stellglied (29, 32, 33) im Sinne einer Erhöhung der Dämp­ fungswirkung und beim Unterschreiten der unteren Grenze (SW2) des Sollwertbereiches das Stellglied (29, 32, 33) im Sinne einer Verminderung der Dämpfungswirkung aktiviert.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber (9, 21, 22, 23) einen Sensor (9) für die Erfassung der bezüglich einer Schwingmittenlage po­ sitiven und negativen Spitzenwerte (+, -) der Schwingungs­ amplitude aufweist.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem der Erfassung der positiven und negativen Spitzenwerte dienenden Sensor (9) eine Schaltung (21, 22) zur Bildung gleitender Spitzenwerte nachgeordnet ist.

4. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeich­ net durch eine stufenweise Änderung der Dämpfungseinstellung durch das Stellglied (29, 32, 33) in Abhängigkeit von der Größe und/oder der Dauer der Regelabweichung.

5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Verzögerungsschaltung (35) zur zeitlichen Verzö­ gerung der Verminderung der Schwingungsdämpfung aufgrund einer entsprechenden Regelabweichung.

6. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (29, 32, 33) ein elek­ trisch ansteuerbarer Aktuator ist.

7. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich­ net durch Schaltmittel (36) für die Auswahl der adaptiven Regelung der Dämpfungswirkung sowie wenigstens eine ungere­ gelte, definierte Dämpfungseinstellung.

8. Regelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel (36) wenigstens je eine Schaltstellung für eine ungeregelte hohe und eine ungeregelte niedrige Dämpfungswirkung haben.