DE7109107U - Hydraulisch-pneumatisches federungssystem fuer sitze insbesondere fahrzeugsitze fahrgastraeume od.dgl. - Google Patents

Description

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

"Hydrnijlisch-pneumatisches Federungssystem für Sitze, insbes. Fahrzeugsitze, Fahrgasträume od. dgl."

Die Erfindung betrifft ein Federungssystem zur Aufhängung von Fahrgasträumen, Sitzen, Fahrzeugsitzen od. dgl.

Zur Abfederung werden dabei meist nur hydraulische oder nur pneumatische Systeme verwendet. Ein hydraulisches Federungssystem hat gegenüber einem pneumatischen mehrere Vorteile. Bei hydraulischen Federungssystemen ist im allgemeinen unter dem Sitz mehr Platz vorhanden, da eine hydraulische Anlage mit höheren Drucken arbeitet als eine pneumatische Luft oder andere Gase, die in pneumatischen Federungssystemen Verwendung finden, sind bekanntlich kompressibei. Es ist daher wünschenswert, daß alle kompressiblen Volumina der pneumatischen Federung unter dem Sitz liegen, d. h., zwischen dem Fahrzeugsitz oder einer anderen die Fahrzeuginsassen aufnehmenden Einrichtung und dem Fahrgestell, Da der verfügbare Raum unter einer solchen Einrichtung ohnehin beschränkt ist, ist die Platzerfordernis einer pneumatischen Federung ein schwerwiegender Nachteil.

71l91l7ii.s.M

Hinzu komnr.f, dcß die Dämpfung eines hydraulischen Systems verändert werden kann. Dies wird normalerweise durch eine Düse oder eine andere Verengung innerhalb des Leitungssystems einer hydraulischen Anlage erreicht. Da die Verengung verstellbar ist, kann die Dämpfung des Systems vom Fahrer dem zu befahrenden Gelände angepaßt werden. Bei pneumatischen Anlagen ist so etwas schlecht möglich, da Gase kompressibel sind, so daß Verengungen im Leitungssystem nur minimale Veränderungen der Dämpfung bewirken, wenn nicht gleichzeitig das effektive Volumen verändert wird.

Auf der anderen Seite haben pneumatische Federungssysteme gegenüber den hydraulischen Systemen gewisse Vorteile. So werden beispielsweise die Fahrzeuginsassen vor Vibrationen und Stößen geschützt, die durch das Fahrgestell übertragen werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in Fahrzeugen mit derartigen Aufhängungen meistens Druckluftqueüen vorhanden sind, ergeben sich Vorteile, da Tankstellen mit solchen Druckquellen ausgerüstet sind. Eine solche Federung kann also beliebig während der Fahrt oder während eines Tankaufenthaltes nachgefüllt oder verstellt werden. Eine Druckluftquelle ist vorteilhaft, um die Höhe der Aufhängung auf die jeweilige Fahrergröße einzustellen. Außerdem ist ein solches Federungssystem relativ billig, und Lecks im Leitungssystem sind verhältnismäßig harmlos.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Aufhängungssystem, das die Vorteile des hydraulischen und des pneumatischen Federungssystems miteinander verbindet, ohne ihre Nachteile zu übernehmen. Der Platzbedarf unter dem Sitz ist nicht größer als bei einem hydraulischen System. Ein erster hydraulischer Zylinder Ist zwischen Sitz und Fahrzeugrahmen eingebaut. Das Federungssystem ist mit die Zylinder durch eine Rohrleitung verbunden und kann auf der Rückseite des Sitzes, auf dem Fahrzeugboden, unter dem Fahrzeugboden oder an einem beliebigen Platz innerhalb des Fahrzeugs angebracht werden.

71M1WiM.it

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein hydraulisches Aufhängungssystem, das die Vorteile eines hydraulischen Federungssystems aufweist, wobei aber dessen Höheneinstellung mit Hilfe von Druckluft oder anderen geeigneten Gasen erfolgt. Ein solches Aufhungungssysteni ist besonders fUr Fahrzeuge geeignet, die eine eigene Druckluftquelle aufweisen. Dieses System ist auch in anderen Fällen wünschenswert, da Druckluft an jeder Tankstelle erhältlich ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Federungssystem, dessen Höheneinstellung mit Druckluft erfolgt, dessen Dämpfung jedoch verstellbar ist. Normalerweise ist die Dämpfung nur bei hydraulischen Federungssysterr-on einstellbar, da die Hydraulikflüssigkeit durch eine verstellbare Düse gedrückt wird. Ist der Düsenquerschnitt groß, so ist die Dämpfung gering. Ist der Düsenquerschnitt klein, wird die Dämpfung entsprechend groß. Eine verstellbare Dämpfung ist erforderlich bei Fahrzeugen, die unter verschiedenen Bedingungen arbeiten. Eine große Dämpfung ist erforderlich auf schlechten Straßen oder im Gelände, eine geringe Dämpfung auf glatten Oberflächen, so daß ein angenehmeres Fahren ermöglicht wird.

Das Aufhängungssystem besteht aus dem Fahrzeugrahmen und einer die Fahrzeuginsassen aufnehmenden Einrichtung, einem Sitz od. dgl., der senkrecht zum Fahrzeugrahmen verschieblich angebracht ist, einem ersten hydraulischen Zylinder, der zwischen Fahrzeugrahmen und die die Insassen tragenden Einrichtung eingebracht ist, sowie einem zweiten hydraulischen Zylinder, der aus einem festen und einem beweglichen Teil besteht, wobei eine hydraulische Leitung, die den ersten und den zweiten hydraulischen Zylinder verbindet und schließlich einer Luftfederung, die ebenfalls aus ein»m festen und einem beweglichen Teil besteht, wobei sich der bewegliche Teil der Luftfederung und der bewegliche Teil des zweiten hydraulischen Zylinders in Abhängigkeit vom Druck in beiden Zylinderkammern bewegen.

71IS1I71M.71

-A-

In der Verbindung^ leitung zwischen den beiden hydraulischen Zylindern ist vorzugsweise ein verstellbares Drosselventil eingebaut. Mit Hilfe dieses Drosselventils kann die Dämpfung der Federungseinrichtung verstellt werden.

In einer vorzugsweisen Ausfuhrungsform der Erfindung ist der bewegliche Teil des zweiten Zylinders hohl und weist an seiner Unterseite eine öffnung auf, in der der feste Teil des Zylinders gleitet. Der bewegliche Teil der Luftfederung ist am oberen Ende des beweglichen Teiles des zweiten Zylinders angebracht.

Weitere Erläuterungen werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung gegeben, die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. Dabei zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer vorzugsweisen Ausführungsform eines Fahrzeugsitzes,

Figur 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines anderen erfindungs= gemäßen Fahrzeugsitzes.

In Figur 1 nimmt ein Fahrzeugsitz 1 die Fahrzeuginsasser auf. Der Fahrzeugsitz 1 wird durch ein erfindungsgemäßes Aufhängungssystem auf den Fahrzeugrahmen 4 getragen. Die Aufhängung besteht aus den Parallelogrammlenkern 2 und 3, die auf beiden Seiten des Sitzes und an einem Bodenteil 5, das fest auf dem Fahrzeugrahmen angebracht ist, befestigt ist. Die Bewegung des Sitzes 1 wird durch die Hebel 2 und 3 so gefuhrt, daß der Sitz 1 sich senkrecht zum Fahrzeugrahmen 4 bewegt.

Ein hydraulischer Zylinder 8 ist zwischen dem Sitz 1 und dem Bodenteil 5 auf dem Fahrzeugrahmen angebracht. Das untere Ende des Zylinders 8 ist dqphbar auf dem Bodenteil 5 in den Schenkeln 7 befestigt. Das obere Ende des Zylinders 8 ist drehbar auf der Unterseite der Sitzplatte mit den Schenkeln befestigt. Beim Abfedern des Sitzes bewegen sich die Hebel 2 und 3 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn. Die Hydraulikflüssigkeit im Zylinder 8 wird dabei durch einen Kolben durch das Leitungssystem 9 gepreßt. Am unterste;» Punkt der Federbewegung ist der Druck im Luftfederungssvsrem 17 so stark,

71WI7iM.a

Jaß die Hydraulikflüssigkeit- durch das Leitungssystem 9 in den Zylinder 8 zurückfließt. Es folgt dann eine Aufwärtsbewegung, so daß sich die Hebel 2 und 3 im Uhrzeigersinn bewegen. Wenn der Sitz 1 seine höchste Position erreicht, läuft der Vorgang in entgegengesetzter Richtung.

Die hydraulische Verbindungsleirung besteht aus den Teilstücken 9 und 10, die durch ein verstellbares Drosselventil 11 miteinander verbunden sind. Das Teilstück 10 der Verbindungsleitung führt vom Drosselventil 11 zum zweiten hydraulischen Zylinder 42, der aus einem fest angebrachten Teil und einem beweglichen Teil 15 besteht. Das Teil 14 ist fest auf einem Träger 13 angebracht, der auf der Rückseite des Sitzes befestigt ist. Dos Luftfederungssystem 17 ist ebenfalls an der Rückseite des Sitzes befestigt. Das Federungssystem 17 besteht aus einem fest angebrachten und einem beweglichen Teil. Das feste Teil der Luftfederung 17 besteht aus einer Glocke 37, die an einem Träger 18 befestigt ist. Der Träger 18 ist an der Sitzrückseite befestigt. Der bewegliche Teil der Luftfederung 17 besteht am Ende 43 aus einem luftdichtem flexiblen Balg 16. Der bewegliche Teil des zweiten Hydraulikzylinders 42 hat ein unteres und ein oberes Ende. Der bewegliche Teil 15 ist innen hohl und hat an der Unterseite eine axiale Öffnung, in der das feste Teil 14 des zweiten Hydraulikzylinders gleitet. Das Teil 15 des zweiten Hydraulikzylinders gleitet der Länge nach auf dem fest angebrachten Teil 14 in Abhängigkeit der Druckschwankungen innerhalb des Hydraulikzylinders und des Luftfederungssystemes 17. Das Ende 43 des Luftbalges 16 ist auf dem oberen Ende des Kolbens 15 befestigt. Der Luftbalg 16 ist vorzugsweise als Rollbalg ausgebildet.

Die Höhe der Fahrposition des Sitzes 1 kann durch den Luftdruck innerhalb der Glocke 37 durch das Ventil 38 verändert werden. Um den Sitz höher zu stellen, wird durch das Ventil 38 Luft in das Federungssystem 17 gepumpt. Um den Sitz tiefer zu stellen, muß Luft durch das Ventil 38 abgelassen werden.

71IS1I7H.8.71

Dt der Sitz 1 in Abhängigkeit von den FahrgesteI!schwingungen auf- und abfedert, wird die Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Zylindern 8 und hin- und he^rgepumpt, die dabei durch das einsteilbare Drosselventil 11 fließt. Arbeitet das Fahrzeug im Gelände, so kann der Fahrer die Dämpfung des Aufhängungssystems durch Verstellen der Stellschraube 12 erhöhen. Der Querschnitt des Drosselventils 11 wird dabei stark eingeengt. Die Dämpfung der Federung ist jetzt also härter eingestellt, da der Flüssigkeitsstrom und damit die Bewegung des Hydraulikzylinders 8 durch das Drosselventil 11 behindert wird. Arbeitet das Fahrzeug auf glatter Straße, so kann der Fahrer t" durch Drehen der Steilschraube 12 das Drosselventil 11 erweitern. Die Flüsigkeit kann jetzt also unbehindert durch das Drosselventil 11 fließen, so daß sich der Hydraulikzylinder 8 frei bewegen kann, was eine weiche Dämpfung zur Folge hat. Bei diesen Arbeitsbedingungen sind die Stöße und Vibrationen des Fahrzeuges im allgemeinen nicht groß genug, um unangenehm große Schwingungsamplituden des Fahrzeugsitzes 1 zu bewirken.

Beim Abfedern des Sitzes 1 wird die Hydraulikflüssigkeit durch den Hydraulikzylinder 8 durch die Leitung 9, das Drosselventil 11, die Verbindur»gsleitung durch den Träger 13 in das feste Glied Ί4 des zweiten Hydraulikzylinders gepreßt. Aus dem Teil 14 wird die Flüssigkeit in den beweglichen Teil 15 Γ gepreßt, so daß eine Aufwärtsbewegung des Teiles 15 stattfindet, die das

untere Ende 43 in die Glocke 37 des Luftfederungssystems 17 drückt. Der Luftbalg 16 rollt sich dabei auf die Außenwand des Teiles 15 auf. Die Abwärtsbewegung des Tel !es 15 beginnt, wenn der Luftdruck innerhalb des Luftfederungssystems 17 größer wird als der durch den Sitz 1 bewirkte Druck. Der Luftdruck im Federungssystem 17 drückt dann das bewegliche Ende 43 und das Teil 15 abwärts, wobei sich der Balg 16 vom Zylinder 15 abrollt. Der Raum innerhalb des Teiles 15 wird dadurch verringert, so daß die Hydraulikflüssigkeit zurück durch die Verbindungsieitung 10 und 9 in den ersten Zylinder 8 gelangt.

71MH71U.71

Der gleiche Bewegungsablauf erfolgt bei jeder Federbewegung des Sitzes Die Fahrstellung des Sitzes 1 kann durch Veränderung der Gasmerge innerhalb des Systems 17 durch Ein- oder Ablassen von Gas durch das Ventil verändert werden, Es kann jedoch auch durch eine Änderung der Flüssigkeitsmenge im Hydrauliksystem vorgenommen werden. Dies kann mit Hilfe der Stellschraube 12 im Vcitil 11 erreicht werden, wöbe! die Flüssigkeit ganz aus dem System ausgelassen werden kann.

Da der Ausdruck "Luftfederung" für eine Kammer mit variablen Volumen und einer kompressibien Füllung verwendet wurde, kann jedes beliebige Gas verwendet werden. Sehr häufig kommt dabei Stickstoff zur Verwendung, da dabei eine eventuell bestehende Explosionsgefahr gemindert wird. Der Ausdruck "festes Teil" wurde benutzt, um Teile des zweiten hydraulischen Zylinders und des Luftfederungssystems zu beschreiben. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, müssen die genannten festen Teile nur fest relativ zueinander sein, nicht jedoch relativ zum Sitz, zum Fahrzeugrahmen oder zu anderen Fahrzeugteilen.

In Figur 2 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt. Gemäß Figur 2 bewegt sich dabei ein Sitz 20 senkrecht zum Fahrzeugrahmen Die Bewegung des Sitzes 20 wird durch die Hebelarme 26 und 22 an jeder Seite des Sitzes 20 gesteuert. Die Anordnung entspricht der in Figur 1 dargestellten. Ein erster hydraulischer Zylinder 23 ist drehbar an der Unterseite des Sitzes und auf dem Fahrzeugrahmen mit Hilfe der Schenkel 24 und 25 befestigt. Vom Zylinder 23 fuhrt eine Leitung 26 zu einem zweiten hydraulischen Zylinder Die Zylinderkammer 28 des hydraulischen Zylinders 39 ist auf dem Fahrzeugboden 36 mit den Befestigungswinkeln 27 befestigt. Der Zylinder 39 besteht aus einer festen Zylinderkammer 28 und einem beweglichen Kolben 29. Der Kolben hat zwei Enden, wobei das erste innerhalb der Zylinderkammer 28 gleitet. Am zweiten Ende des Kolbens 29 ist der bewegliche Teil 30 einer Luftfederungseinrichtung 40 angebracht. Das Luftfederungssystem 40 besteht aus einem am Fahrzeugboden befestigten Kolben 34 und einer beweglichen Zylinderkammer 30,

71M1I71M.»

;η der der feste Koben 34 gleitet. Der Kolben 29 und die Zylinderkammer sind mit Flanschen 31 aneinander befestigt. Ein Stahlring 33 ist im !nieren der Kammer 30 um den Kolben 34 herum befestigt, damit beide Teile der LufrFederungseinrichtung 40 sich nicht voneinander trennen kftnnen. Der Kolben ist auf den Fahrzeugboden 36 mit einem Befestigungswinkel 35 angebracht. Die Teile 28^: und 34 des zweiten Zylinders 39 und des Federungssystems 40 sind relativ !zueinander befestigt, jedoch ist die Bewegungsrichtung der beweglichen Teile nicht die gleiche, aus der die Stöße und Vibrationen des Fahrzeuges kommen.

Die Funktionsweise der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform entspricht sehr weitgehend der in Figur 1 dargestellten. Beim Abfedern des Sitzes 20 wird die Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinder 23 durch die Verbindungsleitung 26 in die Zylinderkammer 28 des zweiten Zylinders 39 gepreßt. Dadurch wird der Kolben 29 nach rechts gedrückt. Da der Kolben 29 an der beweglichen Kammer 30 befestigt ist, wird diese ebenfalls nach rechts geschoben, so daß der Kolben 34 tiefer in sie eindringt. Bei steigendem Druck in der Kammer kommt diese Bewegung schließlich zum Stillstand und kehrt sich anschließend um. Die Kammer 30 und der Kolben 29 bewegen sich danach links. Der Kolben 29 wir-! dabei in die Zylinderkammer 28 gedrückt, so daß die Hydraulikflüssigkeit durch die Leitung 26 in den ersten Kolben 23 zurückgepreßt wird.,Der Zylinder 23 dehnt sich infolgedessen ous, so daß der Sitz 20 wieder angehoben wird.

Um die Fahrstellung des Sitzes 20 zu verstellen, kann Luft oder ein anderes Gas in die Kammer 30 des Federungssystemes 40 durch ein Ventil 32 eingeführt oder abgelassen werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist diese Aosführungsform nicht mit einer veränderlichen Dämpfung ausgestattet worden, da auf einem Drosselventil innerhalb der Leitung 26 verzichtet worden ist.

In den beiden dargestellten Ausfuhrungsformen wird ein Teil des Aufhängungsund Federungssystems unterhalb der die Fahrzeuginsassen tragenden Einrich mg verlegt. Es entfällt dadurch das Problem, die gesamte Aufhängungs- und reuefunyäelnricMuing unter die Fahrzsuginsasscn aufnehmende Einrichtung zu bringen, was eines der Hauptprobleme bei herkömmlichen Fahrzeugen ist.

Obwohl die Erfindung nur anhand einer Sitzaufhängung beschrieben worden ist, können mit ihr auch ganze Fahrzeugkabinen oder andere Fahrzeugteile, die Fahrzeuginsassen aufnehmen können, aufgehängt und abgefedert werden.

Die obige Beschreibung und die beigefugten Zeichnungen dienen nur zur Erläuterung und zum Verständnis der Erfindung. Eingrenzungen oder Beschränkungen können aus ihr nicht abgeleitet werden «da andere Ausf ührungsf Grrnen, die den dargestellten Fahrzeugsitzen ähneln, auf der Hand liegen.

7181117 IM.

Claims (5)

Schutzansprüche:

1. Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem für Sitze, insbes. Fahneugsirze, Fahrgasträume od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem auf- und abbewegbare*} die Person tragenden Teil (1) und dem Boden (4) eine Hydrauiikzylinderonordnung (8) eingeschaltet und diese über eine Leitung an den Innanraum einer weiteren Hydraulikzylinderanordnung (42) angeschlossen ist, deren beweglicher Teil (15) mit einer Luftfederung (17) beaufschlagt wird.

2. Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hydraulikzylinderanordnungen (8 und 42) räumlich voneinander getrennt sind und die zweite Hydraulikzylinderanordnung (42) aus dem Sitzbereich herausgezogen ist.

3. Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem nach Anspruch. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hydraulikzylinderanordnung (8 bzw. 42) aus einem Kolben gebildet ist, der in einem mit Flüssigkeit gefüllten Zylinder gleitet und die Zylinder beider Anordnungen über eine Flüssigkeitsleitung (9, 10) miteinander verbunden sind.

4. Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, oaß in die Verbindungsleitung (9, 10) zwischen die beiden Hydraulikzylinderanordnungen (8 und 42) ein einstellbares Drosselventil (11) eingeschaltet ist.

5. Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zylinderanordnung (42) einen topfartitjen Zylinderteil (15) umfaßt und sich mit seiner offenen Seite auf einem ortsfesten Hohlzylinder (14) verschiebbar führt und mit seinem Boden gegen einen Luftfederungskörper (16) abstützt.

71··1·7ιμ.Μ

6, Hydraulisch-pneumatisches Federungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zylinderanordnung (39) einen ortsfesten Hohlzylinder (28)oufweist, der einerseits über eine Leitung (2ό) mit der ersten Zylinderanordnung (23) verbunden ist und in dem sich andererseits ein Kolben (29) führt, der mit einer Luftkammer (30) verbunden ist, die sich ihrsrseits auf einem ortsfesten Kolben (34) verschiebbar führt.

7111117 m. 71