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Die
Erfindung betrifft verstellbare Sitzabfederungen, insbesondere für Fahrzeuge,
wobei der Sitz an einer Scherenverbindung angebracht ist und die unterstützende Vorspannkraft
für den
Sitz über
einen breiten Bereich verstellbar ist.
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Geländegängige Ausrüstung wie
beispielsweise Hubwagen, Grabenbagger, Bobcats und dergleichen verwenden
häufig
einen federunterstützten Sitz,
um den Fahrer während
des Fahrzeugbetriebs abzudämpfen.
Eine solche Abdämpfung
verwendet üblicherweise
Zug- oder Druckfedern, welche das Gewicht des Fahrers abstützen. Jedoch
ist es aufgrund der Abweichungen beim Gewicht des Fahrers, welche
häufig
100 Pfund übersteigen,
schwierig, eine federunterstützte
Sitzabfederung „abzustimmen", um optimalen Komfort
bereitzustellen. Dementsprechend ist es bekannt, Sitzabfederungen
einzusetzen, welche Zug- oder Druckfedern verwenden, wobei die von
den Federn auf die Sitzstruktur ausgeübte Vorspannkraft verstellbar
ist.
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In
dem United-States-Patent 5,601,338 wird eine Fahrzeug-Sitzstruktur
mit einer verstellbaren Abfederung des Zugfeder-Typs offenbart.
In diesem Patent ist der Sitz an seinem vorderen Rand schwenkbar
und der hintere Rand wird durch ein Paar Zugfedern abgestützt. Ein
verstellbar positionierbarer Läufer,
der auf einem Hebelarm angeordnet ist, ist zwischen den Federn und
dem hinteren Teil des Sitzes eingefügt, wobei die Verstellung des
Läufers
auf dem Hebel-Mittel das Ausmaß der
Feder-Vorspannkraft durch Veränderung
des Ortes der Aufbringung der Vorspannkraft auf den Hebel variiert und
auf diese Weise der im US-Patent 5,601,338 offenbarte Sitz verstellt
werden kann, um eine wirksame Abfederung für einen breiten Gewichtsbereich des
Fahrzeugführers
bereitzustellen.
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Im
US-Patent 5,601,338 ist lediglich der Sitzunterteil zur Abfederung
in der Lage, jedoch ist es in einigen Anwendungsfällen wünschenswert,
in denen starke Erschütterungen
oder Schlagwirkungen durch das Fahrzeug auf die Sitzstruktur übertragen
werden, eine größere Unterstützung und
Stoßabsorption
zu haben, als es mit den Einrichtungen aus dem Stand der Technik
möglich
ist.
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Des
Weiteren ist es in hohem Maße
wünschenswert,
um den maximalen Komfort bei einem federunterstützten Sitz mit Rückenteil
zu erzielen, dass sowohl der Rückenteil-
als auch der Sitzabschnitt sich während der Abfederung in Einklang miteinander
bewegen, und im Stand der Technik war eine verstellbare Abfederungseinrichtung
für einen ganzen
Sitz, welche zur Verwendung für
einen breiten Gewichtsbereich der Benutzer geeignet ist, bislang
nicht erhältlich.
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Die
EP-A-0873905 offenbart eine verstellbare Abfederung für einen
ganzen Sitz, die in Kombination aufweist,
- – eine Basisstruktur,
- – eine
drehbare Verbindung, die beweglich an der Basisstruktur angebracht
ist und einer vertikalen Bewegung fähig ist,
- – einen
Sitzrahmen, bei dem sowohl ein Sitzunterteil als auch eine Sitz-Rückstruktur an der Verbindung
für eine
vertikale Bewegung damit angebracht ist,
- – Federungsmittel,
die an der Basisstruktur angebracht sind, um eine Aufwärts-Vorspannkraft
auf den Sitzrahmen auszuüben,
und
- – Federkraft-Einstellmittel,
die zwischen den Federungsmitteln und dem Sitzrahmen angeordnet sind,
um den Grad der Vorspannkraft einzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine verstellbare Abfederung für einen ganzen Sitz vorgesehen,
die in Kombination aufweist,
- – eine Basisstruktur,
- – eine
drehbare Verbindung, die beweglich an der Basisstruktur angebracht
ist und einer vertikalen Bewegung fähig ist,
- – einen
Sitzrahmen, bei dem sowohl ein Sitzunterteil als auch eine Sitz-Rückstruktur an der Verbindung
für eine
vertikale Bewegung damit angebracht ist,
- – Federungsmittel,
die an der Basisstruktur angebracht sind, um eine Aufwärts-Vorspannkraft
auf den Sitzrahmen auszuüben,
und
- – Federkraft-Einstellmittel,
die zwischen den Federungsmitteln und dem Sitzrahmen angeordnet sind,
um den Grad der Vorspannkraft einzustellen,
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dadurch
gekennzeichnet, dass
die Federkraft-Einstellmittel aufweisen:
- – einen
Hebel, der drehbar an der Basisstruktur angebracht ist und eine
Drehachse hat, einen Feder-Läufer,
der beweglich an dem Hebel angeordnet ist, selektiv beweglich auf
die Hebel-Drehachse zu und von der Hebel-Drehachse weg, wobei die
Federungsmittel mit dem Läufer verbunden sind,
wodurch die Feder-Vorspannkraft auf den Hebel ausgeübt wird
und wobei der Hebel auf den Sitzrahmen einwirkt, um die Aufwärts-Vorspannkraft darauf
auszuüben,
und
- – Läufer-Einstellmittel,
die betreibbar mit dem Hebel verbunden sind, um den Läufer selektiv
an dem Hebel zu positionieren.
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Der
Sitz umfasst eine Basisstruktur, die horizontal an der Sitzunterstützung angebracht
ist, üblicherweise
einem Fahrzeug, beispielsweise einem Traktor, Hubwagen oder anderen
industriellen Ausrüstungsgegenstand.
Die Basisstruktur ist normalerweise aus Stahlblech ausgebildet und
umfasst beabstandete Schienen, welche zu dem vorderen Rand der Basis
benachbarte Führungen
aufweisen, und Verbindungs-Drehpunkte sind benachbart zum hinteren
Rand der Basis festgelegt. Eine sich senkrecht ausdehnende Feder-Unterstützung erwächst von
der Basis an deren hinterem Rand, wobei sie eine obere Region aufweist,
die als Unterstützung
für die
Sitzabfederungs-Federn dient.
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Eine
Scherenverbindung wird auf der Basis abgestützt. Diese Verbindung umfasst
ein Paar schwenkbar miteinander verbundener Hebel, wobei jeder eine
Baugruppe definiert, und das untere Ende eines Baugruppenhebels
ist drehbar mit dem hinteren Abschnitt der Basis verbunden, während der
untere Abschnitt des anderen Hebels jeder Baugruppe einen Dreh-Mitnehmer
umfasst, welcher innerhalb einer Basisführung gelegen ist, worin die
Hebel jeder Verbindungs-Baugruppe zu schwenken in der Lage sind,
um die Winkelbeziehung zwischen den Hebeln einer Baugruppe zu ändern, um
die Drehachsen der Baugruppe zu heben und zu senken.
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Ein
Sitzrahmen umfasst lineare Taschen, die am vorderen Rand des Sitzrahmens
befestigt sind, wobei sie Mitnehmer aufnehmen, die an den oberen Enden
der Scherenverbindungs-Hebel befestigt sind, welche drehbar an der
Basis angebracht sind, und an einer von den Taschen beabstandeten
Stelle wirken federvorgespannte Arme auf die Unterseite des Sitzrahmens
ein, um den Rahmen federnd abzustützen. In den meisten Fällen wird
der Sitzrahmen einen Rückenlehnen-Abschnitt
umfassen, und die Polsterung des Unterteils und die Polsterung des
Rückenteils
für den
Sitz werden auf dem Sitzrahmen-Unterteil und dem Sitzrahmen-Rückenteil
angebracht sein.
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Die
Einstellung der Unterstützungsfeder-Vorspannkraft
erfolgt durch einen U-förmigen Hebel, dessen
Basis drehbar an der aufrechten Basisstruktur angebracht ist, und
die äußeren freien
Enden, welche die Arme der Hebelstruktur bilden, wirken auf die
Unterseite des Sitzrahmens ein, wobei eine Aufwärtskraft auf die Hebelarme danach
strebt, den Sitzrahmen anzuheben. Die Hebelarme sind aufwärts durch
einen Läufer
vorgespannt, der verstellbar entlang der Länge der Arme positionierbar
ist, an denen die Zugfedern an ihrem unteren Ende befestigt sind. Das
obere Ende der Zugfedern ist an der aufrechten oberen Federunterstützungs-Region
befestigt, die an der Basis angebracht ist.
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Der
Läufer
wird entlang der Hebelarme durch ein Kabelsystem verstellt, welches
durch eine an dem Sitzrahmen angebrachte Verstellschraube betrieben
wird, wobei der Bediener rasch den Läufer an den Armen lokalisieren
kann, um den gewünschten Grad
der Abfederungs-Vorspannkraft zu erzielen, wie er durch das Gewicht
der von dem Sitzrahmen abzustützenden
Person bestimmt wird. Eine Anzeigevorrichtung ermöglicht,
dass der Läufer
wie gewünscht voreingestellt
werden kann.
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Da
der Sitzrahmen an der Scherenverbindung angebracht ist, ist die
Sitzrahmen-Abfederungsbewegung in einer vertikalen Richtung nahezu linear,
wodurch dem Benutzer Komfort und eine erwartete Bewegung hinsichtlich
der Bedienung von Pedalen und dergleichen zur Verfügung gestellt
wird. Die Tatsache, dass der Sitzrückenteil zur Bewegung mit dem
Sitzunterteil abgefedert wird, liefert dem Benutzer exzellenten
Komfort in allen Stufen der Abfederung.
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Ein
Merkmal der Struktur der Erfindung erwächst aus der Tatsache, dass
das obere Ende des Scherenhebels, dessen unteres Ende drehbar und verschiebbar
innerhalb der Basisführungen
angebracht ist, ist dass ein solches oberes Verbindungs-Ende innerhalb
eines Schlitzes gelegen ist, welcher in der an der Basis montierten
Federunterstützung
ausgebildet ist. Diese Beziehung zwischen einem Scherenverbindungs-Hebel
und der Basis ermöglicht
einen bequemen Betrieb der ziemlich komplexen Verbindungsstruktur,
während
sie gleichzeitig der Scherenverbindung eine Steifigkeit verleiht,
welche erlaubt, dass Sicherheitsgurte an der Sitzstruktur befestigt
werden können,
anstatt am Fahrzeugrahmen verankert zu werden, wie es üblicherweise
der Fall ist. In der Feder-Verankerungsstruktur der Basis sind bogenförmige Schlitze
ausgebildet, welche Drehachsen aufnehmen, die an den oberen Enden der
Scherenverbindungsglieder angebracht sind, und das Zusammenwirken
solcher oberen Enden der Verbindungsglieder und der Schlitze stellt
eine mechanische Verbindung von hoher Festigkeit bereit, welche
es den Sicherheitsgurten ermöglicht,
die Industrievorgaben zu erfüllen,
während
sie an der Sitzstruktur befestigt sind. Eine solche Anordnung ist
insbesondere bei verstellbaren Sitzen wünschenswert, um zu verhindern,
dass die Sicherheitsgurte dem Träger aufgrund
der horizontalen Verstellbarkeit und der vertikalen Bewegung der
Sitzstruktur Unbequemlichkeiten auferlegen.
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Die
hiernach beschriebene Ausführungsform der
Erfindung sieht eine verstellbare Abfederung für einen ganzen Sitz vor, in
der die von Federn bereitgestellte Vorspannkraft über einen
breiten Verstellbereich variiert werden kann und sowohl der Sitzunterteil
als auch der -rückenteil
abgefedert werden und im Einklang miteinander operieren.
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Die
hiernach beschriebene Ausführungsform der
Erfindung sieht auch einen mittels Federn abgefederten Sitz vor,
welcher ein Paar von Zugfedern verwendet, um eine verstellbare Vorspannkraft
auf einen Sitzunterteil und einen -rückenteil zu erzielen, wobei
die Abfederungskraft einfach verstellt werden kann und der Wirkmechanismus
des Sitzes einfach und zuverlässig
im Betrieb ist.
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Die
hiernach beschriebene Ausführungsform der
Erfindung sieht des weiteren eine verstellbare Abfederung für einen
ganzen Sitz vor, die Scheren- oder andere Verbindungen verwendet,
wobei sich der Sitz während
der Abfederung in einer vertikalen Richtung bewegt, auf Zugfedern
abgestützt
wird und die Verstellbarkeit durch Verstellen des Ortes der Vorspannkraft
in Bezug auf eine den Sitz abstützenden
Hebel-Drehachse zur Verfügung
gestellt wird.
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Vorteile
der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich werden, die mittels eines nicht einschränkend zu
vorstehenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erfolgt, in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen verstellbaren Abfederung
für einen
ganzen Sitz ist, wobei die Sitzrahmen-Struktur mit der Scherenverbindung
verbunden dargestellt wird;
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2 eine
explodierte perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Sitzes
ist, die die Unterbaugruppen der Basisstruktur und der Scherenverbindung
darstellt, bevor der Sitzrahmen daran angebracht wird;
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3 eine
perspektivische Ansicht der Sitzstruktur, Scherenverbindung und
Federungsmittel vor deren Zusammenbau mit dem Sitzrahmen ist;
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4 eine
teilweise geschnittene Detail-Draufsicht ist, welche den Hebel und
Läufer-Mechanismus
darstellt; und
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5 eine
vergrößerte Detail-Querschnittsansicht
ist, die entlang dem Schnitt 5-5
aus 2 verläuft.
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Die
Grundbestandteile eines erfindungsgemäßen verstellbaren Sitzmechanismus' umfassen eine Basisstruktur 10,
an welcher der Sitzrahmen 12 angebracht ist. Die Basisstruktur
umfasst eine Basisplatte 14, die zum Anbringen auf der
Abstützungsoberfläche des
Fahrzeugs oder dergleichen geeignet ist, und ein Paar paralleler
Schienen 16 ist an der Basisplatte befestigt, um eine Verstellung
der Sitzstruktur nach vorne und hinten zu ermöglichen.
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Die
Basisplatte 14 umfasst eine Federunterstützung 18, 3,
die sich aufwärts
von der Rückseite
der Platte 14 erstreckt, und die Federunterstützung 18 umfasst
geformte Seiten 20 und eine obere Region 22. Als
Kanal ausgebildete Führungen 24 sind
am vorderen Ende der konfigurierten Basisplatte 14 befestigt,
und an ihrem hinteren Ende ist die Basisplatte mit Drehlöchern 26 zum
Zusammenwirken mit der Scherenverbindung versehen, wie später beschrieben.
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Eine
Scherenverbindung 28 ist an der Basisstruktur angebracht.
Die Scherenverbindung umfasst, wie aus den Zeichnungen ersichtlich,
ein Paar drehbar verbundene Verbindungsglieder, welche eine Baugruppe
bilden, wobei jede Baugruppe ein äußeres Verbindungsglied 30 und
ein inneres Verbindungsglied 32 umfasst. Die Verbindungs-Drehachse 34 erstreckt
sich zwischen den Verbindungsglied-Baugruppen und ist vorzugsweise
innerhalb einer Röhre 36 gelegen.
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Die
unteren Enden der inneren Verbindungsglieder 32 sind mit
einem Mitnehmer versehen, von denen jeder innerhalb einer Führung 24 zum
Zwecke enger gleitender Bewegungen darin angebracht ist. Das untere
Ende von jedem der äußeren Verbindungsglieder 30 ist
drehbar an der Rückseite
der Basisplatte 14 mittels eines in einem Loch 26 angeordneten
Drehzapfens angebracht. Das obere Ende des äußeren Verbindungsglieds 30 ist
mit einem Mitnehmer 42 zum Zusammenwirken mit der Sitzstruktur versehen,
wie später
beschrieben.
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Ein
Hebel 44, 4, ist drehbar an der Federunterstützung 18 angebracht.
Der Hebel 44 weist eine U-Konfiguration auf, einschließlich einer
Basis 46, welche ein Paar paralleler zylindrischer Arme 48 aufweist,
die sich von dort erstrecken und an Endregionen 50 enden.
Lager 52 bringen den Hebel 44 drehbar an der Federunterstützung 18 an,
wobei sich der Hebel 44 um die von der Basis 46 definierte
Achse dreht.
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Ein
Läufer 54 ist
durch Lager 56 verschiebbar an den Armen 48 angebracht,
wobei es die Lager dem Läufer 54 ermöglichen,
an den Armen 48 zwischen der Basis 46 und den
Enden 50 zu laufen. Der Läufer 54 umfasst ein
Paar beabstandeter Ankeransätze 58 auf,
die in vertikaler Ausrichtung mit den Armen 48 angeordnet
sind, und ein Paar Federn 60 ist mit den Läufer-Ankeransätzen 58 und
der oberen Region 22 der Federunterstützung 18 verbunden,
wie aus 3 ersichtlich. Vorzugsweise
sind die Federn 60 in zusammenschiebbare Federabdeckungen 62 eingeschlossen.
Ein Stoßdämpfer oder
Dämpferzylinder 64 ist
drehbar mit den an dem Läufer 54 definierten
Ankern und der oberen Region 22 der Federunterstützung 18 verbunden,
um das Verschwenken des Hebels 44 während der Abfederungsbewegung abzudämpfen.
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Der
Sitzrahmen 12 umfasst ein U-förmiges Element 66,
welches ein Querelement 68 aufweist. Scharnierstützen 70,
die an den hinteren Enden des Elements 66 angeordnet sind,
stützen
den Sitz-Rückrahmen 72 drehbar
ab, und eine Verstellstruktur kann an den Stützen 70 angebracht
werden, um zu ermöglichen,
dass die Winkelbeziehung des Sitz-Rückrahmens 72 relativ
zum Sitzelement 66 verstellt werden kann.
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Eine
Verstellschraube 74 ist drehbar in der Basis des Sitz-Rahmenelements 66 angebracht,
und ein Kabel-Stab 76 ist mit einem Gewinde auf der Schraube 74 angebracht,
welche mittels des von außen
zugänglichen
Knopfes 78 drehbar ist. Ein Paar flexibler Kabel oder Spannelemente 80 ist
an einem Ende mit dem Stab 76 verbunden und am anderen Ende
mit dem Läufer 54.
Eine Drehung des Knopfes 78 dreht die Schraube 74,
um die Spannungen in den Kabeln 80 zu verstellen, welche
den Läufer 54 an
den Hebelarmen 48 positionieren. Wenn die Kabel 80 gespannt
werden, wird der Läufer 54 in
Richtung der Hebelarm-Enden 50 bewegt, während die
von den Federn 60 auf den Läufer 54 ausgeübte Vorspannkraft
danach strebt, den Läufer
rückwärts in Richtung der
Hebelbasis 46 zu ziehen. Die Ähnlichkeit dieser Verstellstruktur
mit derjenigen, die in Patent 5,601,338 offenbart ist, wird für einen
Fachmann ersichtlich sein.
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Ein
Paar länglicher
Taschen 82 ist an dem Sitzelement 66 an dessen
vorderen Rand angrenzend befestigt, und die Mitnehmer 42,
die an den oberen Enden der äußeren Verbindungsglieder 30 angebracht
sind, werden in den Taschen 82 aufgenommen. Die rechtwinklige
Konfiguration der Mitnehmer 42 wird durch die relativ enge
Passung mit den Taschen 82 geführt, was eine verschiebbare
Anordnung darstellt, in der die Mitnehmer 42 drehbar angebracht
sind.
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Ein
Paar Puffer 86, 2, ist an der Unterseite des
Sitzelement-Querelements 68 angebracht und die Puffer 86 umfassen
konkave Anlageflächen zur
Aufnahme der Hebelarm-Enden 50. Auf diese Weise wird die
auf den Hebel 44 ausgeübte
Aufwärts- Vorspannkraft, die
danach strebt, die Arme 48 anzuheben, auf die Puffer 86 ausgeübt, wodurch
eine federnde Abstützung
des Sitzrahmens 12 erzielt wird.
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Die
hinteren Enden der inneren Scherenverbindungsglieder 32 sind
mit einem Bolzen 88 versehen, der einen sich nach innen
erstreckenden Abschnitt aufweist, welcher in einem in den Seiten 20 der
Federunterstützung 18 definierten
bogenförmigen
Schlitz 90 aufgenommen ist. Diese Beziehung ermöglicht,
dass die Bolzen 88 während
der Aufwärts-
und Abwärtsbewegung
des Sitzes 12 innerhalb des zugeordneten Schlitzes 90 laufen,
wenn sich die Federverbindung 28 verschwenkt. Jedoch wird
aufgrund der Wechselbeziehung der Bolzen 88 und der Schlitze 90 eine
Verbindung mit hoher Festigkeit zwischen der Scherenverbindung 28 und
der Basisplatte 14 gebildet, was ermöglicht Sicherheitsgurte direkt
an der Sitzstruktur zu befestigen und Bundessicherheitsstandards
einzuhalten, und es sind keine separate Ausdehnung der Sicherheitsgurte
zum Fahrzeugsboden oder andere Verankerungen erforderlich.
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Bezogene
Polsterungen, nicht dargestellt, sind an dem Sitzrahmen 12 angebracht.
Die untere Sitzpolsterung, die auf dem Sitzelement 66 ruht,
kann einstückig
mit der Polsterung ausgebildet sein, die am Sitz-Rückrahmen 72 anliegt,
oder es können
separate Polsterungen verwendet werden. Die besondere Konstruktion
der Polsterungen stellt keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung
dar.
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Die
Position des Läufers 54 an
den Hebelarmen 48 wird durch den an der Anzeigevorrichtung 92 angebrachten
angrenzenden Knopf 78 angezeigt, der die Position des Seilzug-Stabs 76 erfasst.
Diese Art der Anzeigevorrichtung ist im Patent 5,601,338 dargestellt
und ermöglicht,
dass die Position des Läufers 54 an
den Hebelarmen 48 exakt angeordnet ist, um ein Optimum
an Abfederung und Komfortverhalten zu erzielen.
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Die
Abstützung
des Sitzrahmens 12 an der Scherenverbindung 28 ermöglicht,
dass der Sitzrahmen sich in einer im Wesentlichen linearen vertikalen Bewegung
nach oben und unten bewegt. Das dem Sitzrahmen 12 durch
den Benutzer aufgebürdete
Gewicht wird durch die auf die Hebelarme 48 mittels der Federn 60 ausgeübte Vorspannkraft
abgestützt
und somit wird die vertikale Bewegung des Sitzrahmens 12 zur
Bereitstellung von Fahrerkomfort durch die Federn 60 abgefedert
und durch die Dämpfer 64 abgedämpft. Je
näher der
Läufer 54 in
Richtung der Hebelenden 50 bewegt wird, desto größer ist
die auf die Arme 48 ausgeübte Vorspannkraft, und desto
größer ist
das Gewicht, das effektiv durch die Federn 60 abgestützt und
gefedert werden kann. Je schwerer der Benutzer, desto näher wird
der Läufer 54 in
Richtung der Hebelenden 50 bewegt, wohingegen ein leichterer
Benutzer am besten durch Ermöglichen
des Verschiebens des Läufers 54 in
Richtung der Hebelbasis 46 untergebracht ist.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung ermöglicht, für den Fahrerkomfort sowohl
die Sitz-Unterpolsterung als auch die Rückpolsterung vertikal in Einklang
zu bewegen und die lineare Bewegung des Sitzrahmens trägt ebenfalls
zum Komfort des Benutzers bei.