DE9100575U1 - Device for regulating the seat height, particularly in a vehicle seat - Google Patents
Device for regulating the seat height, particularly in a vehicle seatInfo
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Description
916 3 025 OE916 3 025 OE
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Vorrichtung zur Regelung der Sitzflächenhöhe insbesondere bei einem FahrzeugsitzDevice for adjusting the seat height, particularly in a vehicle seat
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung zur Aufrechterhaltung eines Sollwertes für die Sitzflächenhöhe insbesondere bei einem Fahrzeugsitz, der steuerbare Mittel zur Sitzhöhenregulierung und eine Sitzfederung aufweist.The invention relates to a control device for maintaining a target value for the seat height, in particular in a vehicle seat which has controllable means for seat height adjustment and a seat suspension.
Auf Sitze, die auf einer nicht ortsfesten Unterlage montiert sind, wirken eine Vielzahl von äußeren Störgrößen ein. Dies trifft insbesondere für Sitze z.B. in den Führerständen von Lastkraftwagen, Bussen, Baumaschinen, schienengebundenen Fahrzeugen und vielem mehr zu. Hierbei soll trotz aller äußerer Einflüsse die vom Fahrer entsprechend seiner individuellen Körpergröße vorgegebene Sitzflächenhöhe aufrecht erhalten werden.Seats that are mounted on a non-stationary base are subject to a variety of external disturbances. This applies in particular to seats in the driver's cabs of trucks, buses, construction machinery, rail vehicles and many more. Despite all external influences, the seat height specified by the driver according to his individual body size should be maintained.
Hierbei besteht zum einen das Problem, daß Personen gleicher Körpergröße über recht unterschiedliche Körpergewichte verfügen können. Eine schwere Person wird somit bereits im stationären Fall stärker in den Sitz "einsinken", d.h. die Sitzfederung verspannen, als eine gleich große Person mit geringerem Körpergewicht. So muß dafür besorgt werden, daß der in der Regel von der Körpergröße abhängige Sollwert für die Sitzflächenhöhe unabhängig vom individuellen Körpergewicht der auf dem Sitz befindlichen Person eingehalten wird.One problem here is that people of the same height can have very different body weights. A heavy person will therefore "sink" into the seat more, i.e. strain the seat suspension, even when stationary, than a person of the same height but with a lower body weight. It must therefore be ensured that the target value for the seat height, which is usually dependent on height, is maintained regardless of the individual body weight of the person sitting on the seat.
In der Praxis wirken jedoch auf einen Sitz, welcher steuerbaren Mittel zur Sitzhöhenregulierung und eine Sitzfederung aufweist, noch eine Vielzahl andere insbesondere dynamischer Störgrößen ein, welche den sich tatsächlich einstellenden Istwert der Sitzflächenhöhe beeinflussen. So ist die Aufstell fläche eines SitzesIn practice, however, a seat that has controllable means for seat height adjustment and seat suspension is subject to a number of other, particularly dynamic, disturbances that affect the actual value of the seat height. For example, the installation area of a seat is
Mie/Pfa / 21.01.91Mie/Pfa / 21.01.91
Sl 6 3 O 2 5 OESl 6 3 O 2 5 OE
z.B. in einem Lastkraftwagen horizontalen Stoßen unterschiedlicher Amplitude und Frequenz ausgesetzt, welche z.B. von Fahrbahunebenenheiten herrühren und auch von der jeweiligen Beladung des Kraftfahrzeuges abhängen. Derartige Einflüsse rufen über die Sitzfederung zumindest vorübergehend eine Abweichung der tatsächlichen Sitzflächenhöhe vom körpergrößen optimierten Sollwert hervor. For example, in a truck, the driver is exposed to horizontal impacts of different amplitudes and frequencies, which may be caused by uneven road surfaces and also depend on the vehicle's load. Such influences cause the actual seat height to deviate from the target value optimized for body size, at least temporarily, via the seat suspension.
Als weitere Einflußgrößen können der Verschleiß und der Schmierungszustand der Sitzmechanik genannt werden. So kann der Fall auftreten, daß die Sitzmechanik bei längerer Benützung des Sitzes verschleißbedingt die Sitzmechanik schwergängiger wird und größere innere Reibungen aufweist. Der Hub der Sitzfederung bei der Auspendlung von z.B. Fahrbahnunebenheiten wird geringer und die größeren Gleit- und Haftreibungskräfte verursachen einen frühreren Stillstand bzw. eine verzögertes Ansprechne der Sitzesfederung. Bei starkem Verschleiß kann auch der umgekehrte Fall auftreten, daß die Mechanik an innerer Spannung verliert und ein erhebliches Spiel aufweist. Auch in diesem Fall können im Verlauf der Benutzung eines derartigen Sitzes größere Abweichungen zwischen dem Soll- und dem Istwert der Sitzflächenhöhe auftreten. Other factors that can influence the seat mechanism include wear and the lubrication status. For example, if the seat is used for a long time, the seat mechanism may become stiffer and experience greater internal friction. The stroke of the seat suspension when balancing on uneven road surfaces, for example, becomes smaller and the greater sliding and static friction forces cause the seat suspension to stop earlier or respond more slowly. If there is severe wear, the opposite can also occur, with the mechanism losing its internal tension and exhibiting considerable play. In this case, too, major deviations between the target and actual values of the seat height can occur over the course of using such a seat.
Schließlich wirken auch klimatisch bedingte Umwelteinflüsse, insbesondere Luftfeuchtigkeit und Umgebungstemperatur, auf die Gängigkeit der Sitzmechanik ein. So kann z.B. im Winter bei einem Kaltstart eines Lastkraftwages der Fall auftreten, daß auf Grund einer vorübergehenden Schwergängigkeit der Sitzmechanik die Sitzfläche zunächst relativ hoch ist, mit zunehmender Erwärmung z.B. im Fahrzeuginneren aber langsam absinkt und einen tieferliegenden, stationären Zustand einnimmt. Schließlich können sich auch unterschiedliche Feuchtigkeitsverhältnisse auf die Gängigkeit der Sitzmechanik auswirken.Finally, climatic environmental influences, in particular air humidity and ambient temperature, also affect the movability of the seat mechanism. For example, in winter, when a truck is started cold, it can happen that due to a temporary stiffness of the seat mechanism, the seat surface is initially relatively high, but as the temperature increases, e.g. in the interior of the vehicle, it slowly sinks and assumes a lower, stationary state. Finally, different humidity conditions can also affect the movement of the seat mechanism.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe ein vorgegebener SollwertThe invention is therefore based on the object of specifying a control device with the aid of which a predetermined setpoint
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für die Sitzflächenhöhe unabhängig von den oben bescnriebenen Störeinflüssen aufrechterhalten werden kann. Zudem soll die Regelvorrichtung so ausgebildet sein, daß ein kostengünstiger und robuster mechanischer Aufbau möglich ist.for the seat height can be maintained regardless of the interference described above. In addition, the control device should be designed in such a way that a cost-effective and robust mechanical structure is possible.
Die Aufgabe wird gelöst mit der im Anspruch 1 enthaltenen Vorrichtung. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the device contained in claim 1. Advantageous further embodiments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß die erfindungsgemäße Regelvorrichtung insbesondere auf Grund der besonderen Gestaltung von deren Sensorelementes eine besonders einfache, robuste und genaue Erfassung des Istwertes der Sitzflächenhöhe ermöglicht.The invention has the particular advantage that the control device according to the invention enables a particularly simple, robust and precise detection of the actual value of the seat height, in particular due to the special design of its sensor element.
Die Erfindung wird desweiteren unter zur Hilfenahme von den in den nachfolgend kurz angeführten Figuren dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutet. Dabei zeigt:The invention is further explained in more detail with the aid of the preferred embodiments shown in the figures briefly shown below.
FIG 1 beispielhaft die Seitenansicht eines Sitzes mit einer schematisch dargestellten Sitzhöhenverstellung und Sitzfederung, FIG 1 shows an example of a side view of a seat with a schematically illustrated seat height adjustment and seat suspension,
FIG 2 schematisch eine erste bevorzugte Ausführungsform für ein Sensorelement zur Istwerterfassung der Sitzflächenhöhe, wobei die Sensorfläche scheibenförmig ist und über einen mit dem Winkel veränderlichen Radius verfügt,FIG 2 schematically shows a first preferred embodiment of a sensor element for detecting the actual value of the seat height, wherein the sensor surface is disk-shaped and has a radius that changes with the angle,
FIG 3 schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform für ein Sensorelement zur Istwerterfassung der Sitzflächenhöhe, wobei die Sensorfläche linear gestreckt und dreieck- bzw. keilförmig ist,FIG 3 schematically shows a second preferred embodiment of a sensor element for detecting the actual value of the seat height, wherein the sensor surface is linearly stretched and triangular or wedge-shaped,
FIG 4 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung, welche beispielhaftFIG 4 shows the block diagram of a preferred embodiment of the control device according to the invention, which is exemplary
ai ö j &ugr; L &ogr; utai ö j &ugr; L &ogr; ut
über zwei separate Tiefpässe zur Glättung des Istwertes der Sitzflächenhöhe verfügt, undhas two separate low-pass filters to smooth the actual value of the seat height, and
FIG 5 beispielhaft eine Dämpfungskurve für die Tiefpässe im Blockschaltbild der FIG 4.FIG 5 shows an example of an attenuation curve for the low-pass filters in the block diagram of FIG 4.
In FIG 1 ist beispielhaft ein aus einer Sitzfläche FL und einer Sitzlehne SL bestehenden Sitz SI dargestellt, welcher über steuerbare Mittel zur Sitzhöhenregulierung und zur Sitzfederung verfügt. Die zur Sitzhöhenregulierung und Sitzfederung dienenden Elemente sind dabei nur schematisch dargestellt , und stellen nur eine von vielen möglichen Ausführungsformen dar. Mit Hilfe der Darstellung von FIG 1 soll das Prinzip einer Sitzhöhenregelung kurz dargestellt werden. So enthalten die Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV z.B. einen Querträger QT in einer Hubebene HE, welche über zwei gekreuzte und über eine mittlere Welle W4 gelenkartig miteinander vebundene Scheren S3, S4 gegenüber der Aufstellfläche B des Sitzes vertikal beweglich ist. Diese Aufstellfläche B kann z.B. den Boden im Inneren des Fahrerhauses eines Lastkraftwagens bilden. Gegenüber dieser Aufstellfläche B ist der Querträger QT am oberen der Sitzhöhenregulierung SV im der Hubbereich HB vertikal verstellbar, und bildet somit eine Hubebene HE.FIG 1 shows an example of a seat SI consisting of a seat surface FL and a seat back SL, which has controllable means for seat height adjustment and seat suspension. The elements used for seat height adjustment and seat suspension are only shown schematically and represent only one of many possible embodiments. The principle of seat height adjustment is briefly presented with the help of the illustration in FIG 1. For example, the means for seat height adjustment SV contain a cross member QT in a lifting plane HE, which is vertically movable relative to the support surface B of the seat via two crossed scissors S3, S4 connected to one another in a hinged manner via a central shaft W4. This support surface B can, for example, form the floor inside the driver's cab of a truck. Relative to this support surface B, the cross member QT at the top of the seat height adjustment SV is vertically adjustable in the lifting range HB, and thus forms a lifting plane HE.
Im Beispiel der FIG 1 ist auf der Einrichtung zur Sitzhöhenregulierung SV eine zusätzliche Sitzfederung SE aufgesetzt. Diese ist beispielhaft in Form einer Scherenfederung aus den beiden gefederten Scheren Sl, S2 aufgebaut. Die Scheren sind an der Welle W4 drehbar miteinander, und über die Wellen Wl, W3 drehbar mit dem Sitz bzw. dem vertikal verstellbaren Querträger QT der Sitzhöhenregulierung SV verbunden. Die Federwirkung kann beispielsweise durch nicht dargestellte, um die Wellen Wl, W2 und/oder W3 angeordnete Torsionsfedern hervorgerufen werden. Dabei klappen die Scheren Sl, S2 abhängig von der Belastung der Sitzfläche FL bzw. abhängig von den über den Bodenbereich B inIn the example in FIG 1, an additional seat suspension SE is mounted on the seat height adjustment device SV. This is constructed in the form of a scissor suspension from the two sprung scissors Sl, S2. The scissors are rotatably connected to one another on the shaft W4 and are rotatably connected to the seat or the vertically adjustable cross member QT of the seat height adjustment SV via the shafts Wl, W3. The spring effect can be caused, for example, by torsion springs (not shown) arranged around the shafts Wl, W2 and/or W3. The scissors Sl, S2 fold depending on the load on the seat surface FL or depending on the loads on the floor area B in
91 G 3 025 DE91 G 3 025 EN
die Sitzmechanik übertragenen Stoßen um die Welle W2 möglichst gleichmäßig auf- oder zu. In FIG 1 ist der Federbereich FB durch einen Doppelpfeil im Winkel zwischen den beiden Scheren Sl, S2 dargestellt. Der Istwert der absoluten Sitzflächenhöhe AS, d.h.the seat mechanism transmits shocks around the shaft W2 as evenly as possible. In FIG 1, the spring area FB is shown by a double arrow in the angle between the two scissors Sl, S2. The actual value of the absolute seat height AS, i.e.
der Abstand zwischen der Sitzaufstellfläche B und der Sitzebene SE, entspricht im dargestellten Beispiel der Summe aus der aktuellen
Einstellung HB der Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV und der momentanen Position SB der Sitzebene SE im Bezug auf
die Hubebene HE.
10the distance between the seat support surface B and the seat level SE, corresponds in the example shown to the sum of the current setting HB of the seat height adjustment means SV and the current position SB of the seat level SE in relation to the lifting level HE.
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Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung zur Einstellung der Sitzflächenhöhe AS greift auf die steuerbaren Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV derart ein, daß der Istwert der SitzflächenhöheThe control device according to the invention for adjusting the seat height AS intervenes in the controllable means for seat height regulation SV in such a way that the actual value of the seat height
*
AS mit einem Sollwert AS unabhängig davon übereinstimmt, ob die Sitzfederung FE durch eine mehr oder weniger schwere Person
stärker oder weniger stärk belastet bzw. vorgespannt ist. Diese sei am Beispiel zweier gleich großer Personen mit unterschiedlichem
Körpergewicht dargestellt. Hierbei sei angenommen, daß beide Personen auf Grund ihrer übereinstimmenden Körpergröße
die gewünschte optimale Sitzpositon bei dem gleichen Sollwert AS für die Sitzflächenhöhe AS einnehmen. In beiden Fällen muß
somit der Istwert der absoluten Sitzflächenhöhe AS übereinstimmen.
Nimmt beispielweise die schwerere Person auf dem Sitz Platz, so wird diese im Vergleich zur leichteren Person die
Sitzfederung FE stärker vorspannen und zunächst stärker in den Sitz "einsinken". Im stationären, schwingungsfreien Zustand wird
sich somit ein kleinerer Wert der Größe SB zwischen der Hubebene HE und der Sitzebene SE ergeben. Als Ausgleich hierzu muß die
Regelungsvorrichtung durch Eingriff auf die steuerbaren Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV den Querträger QT und somit die
Hubebene HE vertikal mehr ausfahren. Der personengewichtsbedingte geringere Wert von SB wird somit zur Erzielung eines
gleich großen Istwertes der Sitzflächenhöhe AS durch einen erhöhten Wert des Hubbereiches HB der Mittel zur Sitzhöhenregulierung
SV ausgeglichen. *
AS corresponds to a target value AS regardless of whether the seat suspension FE is loaded or pre-tensioned to a greater or lesser extent by a heavier or heavier person. This is illustrated using the example of two people of the same height with different body weights. It is assumed that both people, due to their identical body size, assume the desired optimal sitting position with the same target value AS for the seat height AS. In both cases, the actual value of the absolute seat height AS must therefore correspond. If, for example, the heavier person sits down on the seat, they will pre-tension the seat suspension FE more than the lighter person and will initially "sink" more into the seat. In the stationary, vibration-free state, a smaller value of the size SB will therefore result between the lifting plane HE and the seat plane SE. To compensate for this, the control device must extend the cross member QT and thus the lifting plane HE more vertically by intervening in the controllable means for seat height adjustment SV. The lower value of SB due to the person's weight is thus compensated for by an increased value of the lifting range HB of the seat height adjustment means SV in order to achieve an equal actual value of the seat height AS.
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Neben stationären Verhalten spielt auch die Beherrschung von dynamischen Schwingungsvorgängen eine erhebliche Rolle. So wird beispielweise bei Kraftfahrzeugen das gesamte System aus Sitzhöhenregulierung SV, Sitzfederung FE, Fahrzeugsitz und darauf ruhender Person insbesondere durch Fahrbahnunebenheiten zu Schwingungen angeregt. Die Dynanik der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung muß auf die zu erwartenden Amplituden A und Frequenzen der von außen einwirkenden Stöße, auf die Federkonstante der Sitzfederung FE und gegebenfalls auf die Schwankungsbreite an zu erwartenden Personengewichten so abgestimmt werden, daß sich ein optimaler Federungskomfort ergibt, ohne daß die steuerbaren Mittel zur Sitzhöhenregulierung ständig vor der Regelvorrichtung betätigt werden.In addition to stationary behavior, the control of dynamic vibration processes also plays a significant role. For example, in motor vehicles, the entire system of seat height adjustment SV, seat suspension FE, vehicle seat and person resting on it is stimulated to vibrate, particularly by uneven road surfaces. The dynamics of the control device according to the invention must be coordinated with the expected amplitudes A and frequencies of the external impacts, with the spring constant of the seat suspension FE and, if necessary, with the range of fluctuations in the expected person's weight, so that optimal suspension comfort is achieved without the controllable means for seat height adjustment being constantly operated before the control device.
Ein erster, wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung besteht in der Bereitstellung eines Gebers, mit dessen Hilfe der Istwert der Sitzflächenhöhe AS auf einfache, kostengünstige und betriebssichere Weise erfaßt werden kann. Erfindungsgemäß enthält dieser Geber mindestens ein Sensorelement und eine darauf einwirkende Abtasteinheit. Das Sensorelement weist dabei eine über dem Winkel oder in der Länge möglichst linear veränderliche Sensor fläche auf. Die aktuelle, relative Lage zwischen Sensorelement und Abtasteinheit dient zur Bildung der Istwertes AS der Sitzflächenhöhe. Vorteilhafte Ausführungsformen desselben werden unter zur Hilfenahme der nachfolgenden Figuren 1 bis 3 näher erläutet.A first, essential component of the control device according to the invention consists in the provision of a sensor with the aid of which the actual value of the seat height AS can be recorded in a simple, cost-effective and reliable manner. According to the invention, this sensor contains at least one sensor element and a scanning unit acting on it. The sensor element has a sensor surface that can be varied as linearly as possible over the angle or in length. The current, relative position between the sensor element and the scanning unit is used to form the actual value AS of the seat height. Advantageous embodiments of the same are explained in more detail with the aid of the following figures 1 to 3.
In FIG 2 ist eine erste, bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensorelementes S und einer dazugehörigen Abtasteinheit dargestellt. Dieses verfügt über eine drehbare, scheibenförmige Sensor fläche SF mit über dem Winkel veränderlichen Radius. Im Beispiel der FIG 2 ist die Sensor fläche SF in einem Gehäuse G und an einem Drehpunkt DP drehbar gelagert. Im Gehäuse G ist ein radialer Schlitz SL vorhanden, dessen Breite abhängig von der aktuellen Winkellage der Sensor fläche SF mehr oder weniger abgedeckt wird. Im Beispiel der FIG 2 ist eineFIG 2 shows a first, preferred embodiment of the sensor element S according to the invention and an associated scanning unit. This has a rotatable, disk-shaped sensor surface SF with a radius that changes over the angle. In the example in FIG 2, the sensor surface SF is mounted in a housing G and rotatably at a pivot point DP. In the housing G there is a radial slot SL, the width of which is covered more or less depending on the current angular position of the sensor surface SF. In the example in FIG 2, a
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Abtasteinheit AT zur Einwirkung auf das Sensoreiement S dargestellt, welche aus einem Aktivelement AE auf der eine Seite des Gehäuses G und aus einem Empfangselement EE auf der anderen Seite besteht. Aktiv- und Empfangselement sind dabei gegenüberliegend auf eine Achse Al angeordnet, welche durch den Schlitz SL im Gehäuse G läuft. Abhängig von der aktuellen Winkellage der scheibenförmigen Sensorfläche F und der damit verbundenen Veränderung der freien Schlitzbreite kann hierduch die Kopplung von Aktiv- und Empfangselement winkellageabhängig beeinflußt werden.Scanning unit AT for influencing the sensor element S is shown, which consists of an active element AE on one side of the housing G and a receiving element EE on the other side. The active and receiving elements are arranged opposite one another on an axis Al, which runs through the slot SL in the housing G. Depending on the current angular position of the disk-shaped sensor surface F and the associated change in the free slot width, the coupling of the active and receiving elements can be influenced depending on the angular position.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Abtasteinheit AT ein Magnetfeld verursachendes Aktivelement AE, z.B. einen Permanentemagneten, und ein gegenüber angeordnetes, magnetfeldsensitives Empfangselement EE, insbesondere eine Hallgenerator. In diesem Fall ist die drehbare, scheibenförmigen Sensorfläche SF bevorzugt aus Metall. Das Sensorelement S wirkt somit so in den Raum SL zwischen Aktiv- und Empfangselement ein, daß sich die magnetische Kopplung zwischen Aktiv- und Empfangselement mit der Winkellage der drehbaren scheinförmigen Sensorfläche SF möglichst linear verändert. Wird nun zumindest die scheibenförmige Sensorfläche SF an einer Drehwelle der Sitzmechanik befestigt, deren aktuelle Winkelposition ein Maß für den Istwert der Sitzflächenhöhe ist, so wird der Istwert der Sitzflächenhöhe in eine veränderte Winkellage der Sensor fläche SF und schließlich eine veränderte magnetische Kopplung zwischen Aktiv- und Empfangselement abgebildet. Auf diese Weise ist eine besonders einfache genaue und betriebssichere Erfassung des Istwertes der Sitzflächenhöhe möglich.In one embodiment of the invention, the scanning unit AT contains an active element AE that generates a magnetic field, e.g. a permanent magnet, and a magnetic field-sensitive receiving element EE arranged opposite, in particular a Hall generator. In this case, the rotatable, disk-shaped sensor surface SF is preferably made of metal. The sensor element S thus acts in the space SL between the active and receiving elements in such a way that the magnetic coupling between the active and receiving elements changes as linearly as possible with the angular position of the rotatable, pseudo-shaped sensor surface SF. If at least the disk-shaped sensor surface SF is now attached to a rotating shaft of the seat mechanism, the current angular position of which is a measure of the actual value of the seat height, the actual value of the seat height is mapped into a changed angular position of the sensor surface SF and finally a changed magnetic coupling between the active and receiving elements. In this way, a particularly simple, precise and reliable recording of the actual value of the seat height is possible.
Bei einer anderen Ausführungsform kann die Abtasteinheit AT in FIG 2 auch ein Stahlung emittierendes Aktivelemente AE, insbesondere eine Infrarot-Leuchtdiode, und ein strahlungssensitives Empfangselement EE, insbesondere eine Fotozelle, enthalten. In diesem Fall wirkt die scheibenförmige Sensor fläche SF mit demIn another embodiment, the scanning unit AT in FIG 2 can also contain a radiation-emitting active element AE, in particular an infrared light-emitting diode, and a radiation-sensitive receiving element EE, in particular a photocell. In this case, the disk-shaped sensor surface SF interacts with the
31 &Oacgr; J U LJ UC 31 &Oacgr; JU LJ UC
über dem Winkel veränderlichen Radius abschattend auf Strahlung. Wird auch hier die scheibenförmige Sensor fläche SF des Sensorelementes S an einer Drehwelle der Mechanik des Sitzes angebracht, deren aktuelle Winkelposition ein Maß für den Istwert der Sitzflächenhöhe ist, so kann die zum Empfangselement EE gelangende Strahlung des Aktivelementes AE möglichst linear mit der Sitzflächenhöhe AS veränderlich von der Sensorfläche SF freigegeben bzw. abgeschattet werden.Radiation is shaded by a radius that is variable over the angle. If the disk-shaped sensor surface SF of the sensor element S is attached to a rotating shaft of the seat mechanism, the current angular position of which is a measure of the actual value of the seat height, the radiation of the active element AE reaching the receiving element EE can be released or shaded by the sensor surface SF as linearly as possible with the seat height AS.
Ein gemäß dem Ausführungsbeispiel von FIG 2 aufgebautes Sensorelement kann im Beipiel der FIG 1 an der Drehwelle W2 im Verbindungspunkt zwischen den Scheren Sl, S2 der Sitzfederung FE angebracht werden. Jede Auslenkung der Sitzfläche FL, welche durch eine Eigenschwingung der Sitzfederung FE hervorgerufen wird, d.h. jede gegebenenfalls vorübergehende Änderung des Abstandes SB zwischen der Hubebene HE und der Sitzebene SE, wird in eine Winkeländerung der Drehwelle W2 angebildet. Diese kann somit auf einfache Weise z.B. durch ein auf der Drehwelle W2 angebrachtes Sensorelement der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung detektiert werden.A sensor element constructed according to the embodiment of FIG 2 can be attached in the example of FIG 1 to the rotary shaft W2 at the connection point between the scissors Sl, S2 of the seat suspension FE. Every deflection of the seat surface FL, which is caused by a natural vibration of the seat suspension FE, i.e. every possible temporary change in the distance SB between the lifting plane HE and the seat plane SE, is converted into an angle change of the rotary shaft W2. This can thus be detected in a simple manner, e.g. by a sensor element of the control device according to the invention attached to the rotary shaft W2.
Bei einer weiteren, in FIG 1 bereits dargestellten Ausführung der Erfindung kann ein erstes Sensorelement SEI mit dazu gehöriger Abtasteinheit an den Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV, und ein zweites Sensorelement SE2 mit dazu gehöriger Abtasteinheit an der Sitzfederung FE angebracht sein. Im Beispiel der FIG 1 ist das erste Sensorelement SEI auf der Welle WA am Kreuzungspunkt der Scheren S3, S4 der steuerbaren Sitzregulierung SV angebracht, während das zweite Sensorelement SE2 auf der Welle W2 am Verbindungspunkt der beiden Scheren Sl, S2 der Sitzfederung FE angebracht ist. Das erste Sensorelement SEI bestimmt dabei den aktuellen Hub HB der Sitzhöhenregulierung SV und das zweite Sensorelement SE2 die momentane Auslenkung SB der Sitzfederung FE. Der Istwert der Sitzflächenhöhe AS ergibt sich somit Weise aus der Summe der Einstellung der Mittel zurIn a further embodiment of the invention, already shown in FIG. 1, a first sensor element SEI with associated scanning unit can be attached to the means for seat height adjustment SV, and a second sensor element SE2 with associated scanning unit can be attached to the seat suspension FE. In the example in FIG. 1, the first sensor element SEI is attached to the shaft WA at the intersection point of the scissors S3, S4 of the controllable seat adjustment SV, while the second sensor element SE2 is attached to the shaft W2 at the connection point of the two scissors Sl, S2 of the seat suspension FE. The first sensor element SEI determines the current stroke HB of the seat height adjustment SV and the second sensor element SE2 the current deflection SB of the seat suspension FE. The actual value of the seat height AS is thus obtained from the sum of the setting of the means for
sn b &igr; &ugr; L D utsn b &igr; &ugr; L D ut
Sitzhöhenregulierung SV und der momentanen Position aer Sitzfederung FE.Seat height adjustment SV and the current position of the seat suspension FE.
In FIG 3 ist eine zweite, vorteilhafte Ausführungsform aus einem Sensorelement und einer darauf einwirkenden Abtasteinheit dargestellt. Das Sensorelement S verfügt über eine linear gestreckte, dreieck- bzw. keilförmige Sensorfläche SF. Diese ist entlang der Achse A2 längsverschiebbar, welche sowohl senkrecht auf der Sitzflächenebene SE, als auch auf der Ausfstellfläche B des Sitzes steht. Das streifenförmige Sensorelement greift auch hier über einen Schlitz SL in ein Gehäuse G der Abtasteinrichtung AT so ein, daß die aktuelle, relative Lage zwischen der Sensorfläche SF und der Abtasteinheit AT zur Bildung des Istwertes AS der Sitzflächenhöhe herangezogen werden kann.FIG 3 shows a second, advantageous embodiment of a sensor element and a scanning unit acting on it. The sensor element S has a linearly elongated, triangular or wedge-shaped sensor surface SF. This can be moved longitudinally along the axis A2, which is perpendicular to both the seat surface plane SE and the extension surface B of the seat. Here too, the strip-shaped sensor element engages via a slot SL in a housing G of the scanning device AT so that the current, relative position between the sensor surface SF and the scanning unit AT can be used to form the actual value AS of the seat surface height.
Bei einer ersten Ausführungsform enthält auch hier die Abtasteinheit AT ein magnetfeldverursachendes Aktivelement AE, insbesondere einen Permanentmagneten, und ein magnetfeldsensitives Empfangselement EE, insbesondere einen Hallgenerator. Das Sensorelement kann entweder aus einem dreieckförmigen Metallstück, oder gemäß der Darstellung von FIG 3 aus einem streifenförmigen Plättchen SF2 aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehen, welches als Träger für die keilförmige, metallische Sensorfläche SFl dient. Abhängig vom Eingriff der Sensor fläche S entlang der Achse A2 in den Schlitz SL der Abtasteinheit AT wird auch hier auf Grund der Keilform der Sensorfläche die magnetische Kopplung zwischen Aktiv- und Empfangselement wegabhängig verändert. Wird in diesem Fall zumindest die linear gestreckte Sensorfläche möglichst senkrecht zur Sitzfläche FL angeordnet, so rufen insbesondere von der Sitzfederung FE ausgelöste Parallelbewegungen der Sitzfläche FL relativ zur Aufstellfläche B Veränderungen der relativen Lage zwischen Sensorelement S und Abtasteinheit AT hervor. Auf diese Weise kann die aktuelle, relative Lage zwischen Sensorelement und Abtasteinheit AT zur Bildung des Istwertes AS der Sitzflächenhöhe herangezogen werden.In a first embodiment, the scanning unit AT also contains a magnetic field-causing active element AE, in particular a permanent magnet, and a magnetic field-sensitive receiving element EE, in particular a Hall generator. The sensor element can either consist of a triangular metal piece, or, as shown in FIG. 3, of a strip-shaped plate SF2 made of a non-magnetizable material, which serves as a carrier for the wedge-shaped, metallic sensor surface SF1. Depending on the engagement of the sensor surface S along the axis A2 in the slot SL of the scanning unit AT, the magnetic coupling between the active and receiving elements is also changed here as a function of the path due to the wedge shape of the sensor surface. If in this case at least the linearly stretched sensor surface is arranged as perpendicular as possible to the seat surface FL, parallel movements of the seat surface FL relative to the support surface B, in particular triggered by the seat suspension FE, cause changes in the relative position between the sensor element S and the scanning unit AT. In this way, the current relative position between the sensor element and the scanning unit AT can be used to form the actual value AS of the seat height.
91 6 3 O 25 OE91 6 3 O 25 OE
&iacgr;&ogr;&iacgr;&ogr;
Bei einer anderen, in FIG 3 bereits dargestellten Ausführungsform kann die Abtasteinheit AT wiederum ein Strahlung emittierendes Aktivelement AE, insbesondere eine Infrarot-Leuchtdiode, und ein strahlungssensitives Empfanselement EE, insbesondere eine Fotozelle, enthalten. In diesem Fall besteht das Sensorelement S aus einem zumindest teilweise transparenten, streifenförmigen Plättchen SF2, welches entlang der Verschiebungsrichtung auf der Achse A2 mit einem Grau- bzw. Abschattungskeil SFl belegt ist. Das Sensorelement wirkt abhängig von der aktueilen Sitzflächenhöhe so in den Raum zwischen Aktiv- und Empfangselement ein, daß die zum Empfangselement gelangende Strahlung des Aktivelementes möglichst linear mit der Sitzflächenhöhe veränderlich von der Sensorfläche freigegeben bzw. abgeschattet wird. Im Beispiel der FIG 3 ist das Strahlung emittierende Aktivelement AE auf der linken Seite des Aufnahmeschlitzes SL in Form einer Lampe, und das strahlungssensitive Empfangselement EE auf der rechten Seiten in Form einer Stromquelle symbolisiert. In another embodiment, already shown in FIG 3, the scanning unit AT can in turn contain a radiation-emitting active element AE, in particular an infrared light-emitting diode, and a radiation-sensitive receiving element EE, in particular a photocell. In this case, the sensor element S consists of an at least partially transparent, strip-shaped plate SF2, which is covered with a gray or shading wedge SF1 along the direction of displacement on the axis A2. The sensor element acts in the space between the active and receiving elements depending on the current seat height in such a way that the radiation of the active element reaching the receiving element is released or shaded by the sensor surface in a way that varies as linearly as possible with the seat height. In the example in FIG 3, the radiation-emitting active element AE is symbolized on the left side of the receiving slot SL in the form of a lamp, and the radiation-sensitive receiving element EE on the right side in the form of a power source.
Im Beispiel der FIG 1 ist bereits eine mögliche Anordnung eines Sensorelementes S mit dazu gehöriger Abtasteinheit AT gemäß dem Beispiel der FIG 3 dargestellt. Die linear gestreckte Sensorfläche SF ist möglichst senkrecht zur Sitzfläche SF angeordnet und beispielsweise mit einer tragenden Schiene unterhalb des Sitzes SI verbunden. Demgegenüber ist die Abtasteinheit AT mit dem Gehäuse G fest mit der Aufstellfläche B des Sitzes verbunden. Auf diese Weise können Änderungen des Istwertes der Sitzflächenhöhe AS unabhängig davon erfaßt werden, ob sie von einer Verstellung der Sitzhöhenregulierung SV oder einer Pendelung der Sitzfederung FE hervorgerufen werden.In the example in FIG 1, a possible arrangement of a sensor element S with the associated scanning unit AT is already shown in accordance with the example in FIG 3. The linearly stretched sensor surface SF is arranged as perpendicular as possible to the seat surface SF and is connected, for example, to a supporting rail beneath the seat SI. In contrast, the scanning unit AT is firmly connected to the support surface B of the seat with the housing G. In this way, changes in the actual value of the seat surface height AS can be recorded regardless of whether they are caused by an adjustment of the seat height adjustment SV or an oscillation of the seat suspension FE.
In FIG 4 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung dargestellt. Diese enthält einen Stellungsregler R, welcher abhängig von Größe und Vorzeichen der Abweichung zwisehen Ist- und Sollwert AS, AS der Sitzflächenhöhe ein erstesFIG 4 shows a block diagram of the control device according to the invention. This contains a position controller R, which, depending on the size and sign of the deviation between the actual and setpoint value AS, AS of the seat height, generates a first
nib3 &Oacgr; 25nib3 &Oacgr; 25
bzw. zweites Stellsignal STAl, STA2 abgibt. Dabei verursacht ein Stellsignal STAl bzw. STA2 ein Hoch- bzw. Herunterfahren des Sitzes. Bevorzugt werden die Stellsignale STAl, STA2 über Hilfsrelais HRH, HRT auf Steuerventil STH, STT geführt. Hierüber kann den Mitteln zur Sitzhöhenverstellung SV ein Steuermedium, z.B. Druckluft, ÖL oder ähnliches, zugeführt werden. Im Beispiel der FIG A sind die Mittel zur Sitzhöhenregulierung SV als ein Faltenbalg symbolisch dargestellt. Hierauf ruht der Sitz SI über die Sitzfederung SE. Der aktuelle Wert AS der Sitzflächenhöhe wird über mindestens ein erfindungsgemäßes Sensorelement S mit dazugehöriger Abtasteinheit AT erfaßt und zum Regler R rückgeführt.or second control signal STAl, STA2. A control signal STAl or STA2 causes the seat to be raised or lowered. The control signals STAl, STA2 are preferably fed to the control valve STH, STT via auxiliary relays HRH, HRT. A control medium, e.g. compressed air, oil or similar, can be fed to the seat height adjustment means SV via this. In the example in FIG A, the seat height adjustment means SV are symbolically shown as a bellows. The seat SI rests on this via the seat suspension SE. The current value AS of the seat height is recorded by at least one sensor element S according to the invention with the associated scanning unit AT and fed back to the controller R.
Gemäß einer weiteren, in FIG 4 bereits dargestellten Ausführungsform ist der Abtasteinheit AT mindestens ein Tiefpaß mit einstellbarer Grenzfrequenz nachgeschaltet. Dieser dämpft höherfrequente Schwingungen im Sitzflächenistwert, welche insbesondere von stoßartigen, vertikalen Lageveränderungen der Aufstellfläche B des Sitzes SI hervorgerufen werden. Hierdurch kann verhindert werden, daß der Regler R auch bei vorübergehenden Regelabweichungen der Sitzflächenhöhe stellend auf die Mittel zur Sitzhöhenregulierung eingreift. Vielmehr können höhenfrequente, bei Kraftfahrzeugen z.B. von Fahrbahnunebenenheiten hervorgerufene Schwingungen der Sitzfläche FL von der Sitzfederung FE ohne Aktivierung des Regelkreises ausgeglichen werden. Der Regelkreis gleicht somit nur langfristig Veränderungen in der mittleren Position der Sitzfläche FL aus. Die Tätigkeiten der Sitzhöhenregulierung und der Sitzfederung können auf diese Weise voneinander entkoppelt werden. Die Sitzfederung FE kann zum Zwecke des Komforts der auf dem Sitz ruhenden Person aktiv werden. Die Regelvorrichtung arbeitet somit nicht gegen die Tätigkeit der Sitzfederung an.According to a further embodiment, already shown in FIG 4, at least one low-pass filter with an adjustable cut-off frequency is connected downstream of the scanning unit AT. This dampens higher-frequency vibrations in the actual seat surface value, which are caused in particular by sudden, vertical changes in the position of the base surface B of the seat SI. This can prevent the controller R from intervening in the event of temporary deviations in the seat height by adjusting the seat height adjustment means. Rather, high-frequency vibrations of the seat surface FL, which in motor vehicles are caused, for example, by uneven road surfaces, can be compensated for by the seat suspension FE without activating the control loop. The control loop therefore only compensates for long-term changes in the middle position of the seat surface FL. The activities of the seat height adjustment and the seat suspension can be decoupled from one another in this way. The seat suspension FE can be activated for the purpose of the comfort of the person resting on the seat. The control device therefore does not work against the activity of the seat suspension.
Gemäß einer letzten, in FIG A bereits dargestellten Ausführungsform sind der Abtasteinheit AT zwei Tiefpaßfilter TPl, TP2 mit einstellbaren Grenzfrequenzen nachgeordnet. In FIG 5 ist eineAccording to a final embodiment, already shown in FIG A, two low-pass filters TP1, TP2 with adjustable cut-off frequencies are arranged downstream of the scanning unit AT. FIG 5 shows a
S16 3 025 OES16 3 025 OE
sich hierdurch ergebende Dämpfungskurve beispiemaft daxgestellt. Die Grenzfrequenzen GFl, GF2 der beiden Tiefpaßfilter TPl, TP2 können dabei beispielhaft so abgestimmt werden, daß die Amplituden A der Schwingungen des Istwertes der Sitzflächenhöhe AS mit Frequenzen f im Bereich Dl zwischen den beiden Grenzfrequenzen mit 20 dB/Dekade gedämpft werden, während Schwingungsfrequenzen f oberhalb der zweiten Grenzfrequenz GF2 im Bereich D2 mit AO dB/Dekade gedämpft werden. Hiermit ist eine besonders gute Entkopplung der Sitzfederung FE und der Sitzregulierung SV zu erreichen. Besonders hochfrequente Störamplituden A im Istwert AS der Sitzflächenhöhe, welche bei einem Lastkraftwagen z.B. auf fahrzeug-, fahrbahn- und ladungsabhängige Motorschwingungen zurückgeführt werden können, werden oberhalb der zweiten Grenzfrequenz GF2 besonders stark gedämpft. Mittelfrequente Amplitudenschwingungen A im Bereich zwischen den beiden Grenzfrequenzen GFl, GF2 werden weniger stark gedämpft. Sehr niederfrequente Schwingungen der Sitzfläche werden schließlich ungedämpft weitergeleitet. Der über die Tiefpässe gefilterte Istwert der Sitzflächenhöhe AS wird schließlich dem Regler R an seinen Istwerteingang zugeführt. Zur weiteren Dämpfung des Regelkreises kann eine um diesen gefilterten Istwert AS liegende Grundhysterese GH vorgesehen werden.The resulting damping curve is shown as an example. The limit frequencies GFl, GF2 of the two low-pass filters TPl, TP2 can be adjusted in such a way that the amplitudes A of the vibrations of the actual value of the seat height AS with frequencies f in the range Dl between the two limit frequencies are dampened by 20 dB/decade, while vibration frequencies f above the second limit frequency GF2 in the range D2 are dampened by AO dB/decade. This achieves particularly good decoupling of the seat suspension FE and the seat regulation SV. Particularly high-frequency interference amplitudes A in the actual value AS of the seat height, which in a truck can be attributed to vehicle, road and load-dependent engine vibrations, for example, are dampened particularly strongly above the second limit frequency GF2. Medium-frequency amplitude oscillations A in the range between the two limit frequencies GFl, GF2 are damped less. Very low-frequency oscillations of the seat surface are ultimately passed on undamped. The actual value of the seat height AS filtered via the low-pass filters is finally fed to the controller R at its actual value input. To further dampen the control loop, a basic hysteresis GH can be provided around this filtered actual value AS.
Claims (11)
Priority Applications (1)
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| DE9100575U DE9100575U1 (en) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Device for regulating the seat height, particularly in a vehicle seat |
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