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Die Erfindung betrifft eine Regelungseinrichtung zur Reduzierung einer Schwingungsbewegung einer federkraftbeaufschlagten schwingenden Vorrichtung mit mindestens zwei sich zueinander schwingend bewegbaren Teilen, wobei die Teile mittels bewegbarer Verbindungsarme miteinander verbunden sind, mindestens einer der Verbindungsarme mit einem ersten Federelementende mindestens eines Federelementes verbunden ist und zwischen den Teilen mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Des Weiteren wird ein Fahrzeugsitz mit einer derartigen Regelungseinrichtung dargestellt.
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Herkömmlicherweise weisen im Fahrzeugbereich zwei zueinander schwingend bewegbare Fahrzeugteile, wie beispielsweise ein Sitzteil eines Fahrzeugsitzes, welcher federnd gegenüber einem Fahrzeugsitzunterteil angeordnet ist, ein Federelement sowie ein zusätzliches Dämpfungselement in Form eines Dämpfers auf, um Energie aus dem Federungssystem zu nehmen und die Federbewegungen abzudämpfen, wenn im Resonanzfall starke Auslenkungen dieses federschwingenden Systems verursacht werden.
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Der Aufbau eines derartigen Dämpfers kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise bestehen hydraulische Dämpfer im Wesentlichen aus einem an einer Kolbenstange in einem ölbefüllten Zylinder geführten Kolben. Bei axialer Bewegung der Kolbenstange und damit des Kolbens gegenüber dem Zylinder muss das Öl durch enge Kanäle und Ventile im Kolben strömen. Durch den Widerstand, der dem Öl dabei entgegengebracht wird, werden Druckdifferenzen erzeugt, die über Wirkflächen die Dämpfungskräfte erzeugen. Mit zunehmender Geschwindigkeit der Kolbenbewegung steigt der Strömungswiderstand und damit die Dämpfungswirkung, wobei in gewissen Grenzen diese Charakteristik gezielt beeinflusst werden kann.
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Auch mechanische Stoßdämpfer sind bekannt. Diese bestehen prinzipiell aus federbelasteten Reizflächen. Geschichtete Blattfedern weisen mehrere Federblätter auf und stellen kombinierte Feder-/Dämpfereinheiten dar. Durch die Biegung der Feder wird der Stoß aufgefangen und in der Feder gespeichert. Die Reibung zwischen den einzelnen Federblättern dämpft die Schwingung und führt einen Teil der Federkraft in Wärme über.
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Ebenso sind Luftfederdämpfer bekannt, bei denen das Medium Luft sowohl Feder- als auch Dämpferaufgaben übernehmen kann.
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Häufiger erfordert eine derartige Anordnung eines Dämpfers beispielsweise in einem Fahrzeugsitz oder zwischen einer Fahrerkabine und einem Fahrzeuggrundgestell einen aufwändigeren Aufbau, um eine optimale Dämpfung verschieden gerichteter und verschieden starker Schwingungen zu erhalten. Es muss genaue Abstimmungen zwischen den Dämpfungs- und Federungseigenschaften, die zum Beispiel einen Sitzkomfortbereich innerhalb einer Federweg-Kraft-Kennlinie eines schwingenden Fahrzeugsitzes ermöglichen sollen, berücksichtigt werden. Darüber hinaus haben diese Dämpfersysteme den Nachteil, dass sie im unter- und überkritischen Bereich die Schwingungsverminderung reduzieren und damit den Schwingungskomfort verschlechtern.
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DE 10 2008 052 960 A1 zeigt ein Federschwingungssystem zur Schwingungsreduzierung mit zwei sich zueinander schwingend bewegbaren Teilen, wobei die Teile mittels bewegbarer Verbindungsarme miteinander verbunden sind. Dabei ist der Verbindungsarm über ein Dämpfungssystem mit einem Federelementende des Federelementes verbunden. Das Dämpfungssystem ist mit zwei Führungselementen gebildet, wobei beide Führungselemente über ein Stangenelement miteinander verbunden sind. Die beiden Führungselemente sind in jeweils den Führungselementen eindeutig zugeordneten Kulissen bewegbar, wobei das Führungselement direkt mit dem Federelementende des Federelementes verbunden ist. Dieses Federschwingsystem kommt gänzlich ohne eine Druckfeder aus.
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EP 0 448 340 A2 zeigt ebenso eine Federungsvorrichtung innerhalb eines Gehäuses mit Scherenarmen und ohne Dämpfungselement.
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Demzufolge soll es Aufgabe der Erfindung sein, eine Regelungseinrichtung zur Reduzierung von Schwingungen einer federkraftbeaufschlagten schwingenden Vorrichtung vorzugsweise aus dem Fahrzeugbereich, zur Verfügung zu stellen, welche eine optimiertere Dämpfung und Federung der zueinander schwingenden Teile bei unterschiedlich starken Einleitungen von Kräften bzw. Stößen auf die schwingende Vorrichtung von außen ermöglicht. Es soll ein erhöhter Sitzkomfort im Falle der Verwendung der Einrichtung für einen Fahrzeugsitz zur Verfügung gestellt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 und unter Bezugnahme auf die Anwendung auf einen Fahrzeugsitz gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.
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Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einer Regelungseinrichtung zur Reduzierung einer Schwingungsbewegung einer federkraftbeaufschlagten schwingenden Vorrichtung mit mindestens zwei sich zueinander schwingend bewegbaren Teilen, wobei die Teile mittels bewegbarer Verbindungsarme miteinander verbunden sind, mindestens einer der Verbindungsarme mit einem ersten Federelementende mindestens eines Federelementes verbunden ist und zwischen den Teilen mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist, mindestens ein Kulissenbahnelement angeordnet wird, in/an welchem bei einer auftretenden Schwingungsbewegung ein mit dem ersten Federelementende verbundenes und mit dem ersten Verbindungsarm in Kontakt stehendes Führungselement auf einer Kulissenbahn bewegbar angeordnet ist.
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Ein Bewegungsablauf des Führungselementes kann durch positionsveränderbare Kurvenelemente von dem Verlauf der Kulissenbahn zumindest teilweise abweichend verändert werden und ist damit veränderbar. Durch eine derartige Regelungseinrichtung wird ermöglicht, dass in Abhängigkeit von der Stärke, Intensität und Geschwindigkeit einer in die schwingende Vorrichtung einleitenden Schwingung und damit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit welcher die beiden Teile schwingend aufeinander zu oder auseinander bewegt werden, unterschiedliche Bewegungsverläufe des Führungselementes, welches mit dem Federelement verbunden ist, und damit unterschiedliche Federkraft-Weg-Federungslinie erhalten werden. Dies führt dazu, dass insbesondere in den Federungsendbereichen der schwingenden Vorrichtung, also wenn die Vorrichtung in ihrem Schwingungszustand kurz vor einem Endanschlag bei einer Aufeinanderzubewegung der Teile oder einem Auseinanderbewegen der Teile steht, die Kraft-Weg-Federungskennlinie mittels der Kulissenbahn sehr beeinflusst werden kann, um hierdurch beispielsweise einen hohen Gegenkraftanstieg in den Federungsendbereichen zu erhalten und somit einen Anschlag von Teilen in ihren Hubendbereichen zu vermeiden.
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Die Kurvenelemente sind vorzugsweise mit dem Dämpfungselement verbunden und in Abhängigkeit von der momentanen Größe einer Dämpfungskraft des Dämpfungselementes, welche von einer momentanen Schwingungsgeschwindigkeit der zwei sich zueinander schwingend bewegbaren Teile abhängt, unterschiedlich positionierbar. D. h. dass je stärker das Dämpfungselement, welches zwischen den beiden Teilen angeordnet ist, aufgrund einer in die Vorrichtung eingeleiteten Schwingung bewegt wird, um so mehr werden die Kurvenelemente, welche die Kulissenbahn des Kulissenbahnelementes beeinflussen können, in ihrer Position verändert und damit auch die Kulissenbahn unterschiedlich stark beeinflusst. Dies kann vorteilhaft derart passieren, dass insbesondere in den Federungsendbereichen ein erhöhter Gegenkraftanstieg bei höheren Geschwindigkeiten durch den Verlauf des Führungselementes, der die Kraft des Federungselementes mit beeinflusst, erzeugt wird. Ebenso wird im Verlauf des Führungselementes die Dämpfungskraft mit beeinflusst.
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Die Kurvenelemente sind vorteilhaft als mindestens zwei um eine schwenkbare Achse schwenkbare Klinkenelemente ausgebildet, wobei die Klinkenelmente Kurvenabschnittsbahnen aufweisen, entlang welcher das Führungselement von dem Verlauf der Kulissenbahn abweichend führbar ist.
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Die Klinkenelemente können vorteilhaft mittels der Dämpfungskraft des Dämpfungselementes, die ständig durch die einleitende Schwingung in die Vorrichtung unterschiedlich stark verändert und damit beeinflusst wird, unterschiedlich verschwenkt werden und hierdurch ihre Kurvenabschnittsbahnen unterschiedlich stark in die Kulissenbahn hineinragen lassen. Hierdurch wird der Bewegungsverlauf des Führungselementes, welches innerhalb der Kulissenbahn läuft, maßgeblich beeinflusst und zwar derart, dass der Bewegungsverlauf des Führungselementes von dem Verlauf der Kulissenbahn zumindest stellenweise abweicht. Dies hat zur Folge, dass das Federungselement unterschiedlich stark ebenso wie das Dämpfungselement ausgelenkt wird. Sofern diese Beeinflussung durch die Kurvenabschnitte der Klinkenelemente in den Endbereichen der Kulissenbahn und somit in den Federungsendbereichen erfolgt, kann insbesondere in diesen Federungsendbereichen eine Beeinflussung der Federkraft und auch der Dämpfungskraft in Antwort auf die eingeleitete Schwingung erfolgen.
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Um ein Auslenken der Klinkenelemente mittels des Dämpfungselementes zu erhalten, weist das Dämpfungselement mindestens eine ausfahrbare Kolbenstange auf, an deren Ende mindestens zwei Stangenelemente befestigt sind, die mit mindestens zwei schwenkbaren Klinkenelementen verbunden sind.
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Durch das Ein- und Ausfahren der Kolbenstange sind die Klinkenelemente in ihrer Schwenkposition verstellbar. Hierdurch wird die Stellung der Klinkenelemente durch den Zustand der Ein- und Ausfahrung der Kolbenstange des Dämpfungselementes maßgeblich bestimmt. Die Klinkenelemente sind in ihrer Schwenkbewegung mit einer Schwenkverstellkraft widerstandsbeaufschlagt, so dass die sich verändernde Dämpfungskraft, abhängig von der Geschwindigkeit der sich aufeinander zu bewegenden oder voneinander wegbewegenden Teile aufgrund einer eingeleiteten Schwingung, unter, gleich oder über der Schwenkverstellkraft ist. D. h. bei geringen Geschwindigkeiten der aufeinander zu- und sich wegbewegenden schwingenden Teile findet eine langsame Verstellung der Kolbenstange innerhalb des Dämpfungselementes statt. Dies hat eine geringfügige Dämpfungskraft an der Kolbenstange und dem Dämpfungselement zur Folge. Hieraus ergibt sich, dass aufgrund der geringen Dämpfungskraft die Schwenkverstellkraft von dieser nicht überschritten wird und somit die Klinkenelemente nicht verstellt werden.
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Es wird jedoch eine hohe Relativgeschwindigkeit in den schwingenden Teilen dadurch erzeugt, dass eine starke Einleitung einer Schwingung von außerhalb auf die Vorrichtung auftritt. So findet auch die Erzeugung einer hohen Dämpfungskraft des Dämpfungselementes als Reaktion statt. Dies hat zur Folge, dass die Schwenkverstellkraft der Klinkenelemente von der Dämpfungskraft überschritten wird und aufgrund der Verbindung zwischen der Kolbenstange des Dämpfungselementes und der Klinkenelemente somit eine Verstellung der Klinkenelemente in eine vorbestimmbare Schwenkrichtung erfolgt.
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Die Schwenkbewegung der Klinkenelemente kann derart gerichtet sein, dass die Klinkenelemente mit ihren Kurvenabschnittsbahnen in den Schwingungsfederungsendbereichen der schwingenden Vorrichtung und somit in den äußeren oder endseitigen Bereichen des Kulissenbahnelementes in die Kulissenbahn derart hineingeschwenkt werden, dass der Verlauf des Führungselementes nicht mehr durch die Kulissenbahn, sondern durch die Klinikenelemente bestimmt wird. Dies hat zur Folge, dass das Federungselement und auch das Dämpfungselement in den Schwingungsfederungsendbereichen auf eine stärkere Auslenkungsbahn gebracht werden und hierdurch eine stärkere Gegenkraft und ein Federungsenergieentzug in den Schwingungsfederungsendbereichen erzeugt wird.
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Somit wird eine schwingungsgeschwindigkeitsabhängige Steuerung bzw. Regelung der Schwingungsfederung und der damit verbundenen Kräfte erzeugt. Denn je höher die erzeugten Gegenkräfte in den Schwingungsendbereichen sind, umso mehr findet eine Abdämpfung der Schwingung in Abhängigkeit von den Auslenkung wegen der schwingend zueinander gelagerten Teile ausgehend von deren Mittellage statt.
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Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung zur Reduzierung einer Schwingungsbewegung federkraftbeaufschlagter schwingender Vorrichtungen kann vorzugsweise für gefederte Fahrzeugsitze mit einem oben liegenden Sitzteil und einem untenliegenden Sitzunterteil oder Sitzgestellunterteil verwendet werden. Alternativ können für Fahrzeugkabinen Federungen gegenüber einem Fahrzeugrahmen oder für ein Fahrwerksfederungssystem eines Traktors oder jeden anderen Fahrzeuges verwendet werden. Die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung kann sowohl für in vertikaler Richtung schwingende Systeme bzw. Vorrichtungen mittels einer Scherengestell- und Parallelo-grammgestellverbindung zwischen den beiden Teilen als auch für eine Schwingungsfederung in horizontaler Richtung, also sowohl in Längs- als auch in Seitenrichtung bezogen auf die Fahrtrichtung eines Fahrzeuges, verwendet werden.
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Vorteilhaft wird bei der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung zur Reduzierung der Schwingung eine Wegsteuerung mittels des Kulissenbahnelementes durchgeführt. Es wird die Relativbewegung und die Relativgeschwindigkeit zwischen dem einen Teil und dem weiteren Teil zur Veränderung einer Federungskinematik und damit einer Übertragungsfunktion einer Schwingung auf die schwingende Vorrichtung verwendet. Mittels der Regelungseinrichtung wird die Federungskinematik der schwingenden Vorrichtung über den gesamten Federungsweg der Vorrichtung derart verändert, dass sich eine gewünschte Federungskennlinie bzw. eine Kraft-Weg-Federungskennlinie einstellt.
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Vorteilhaft weist die Kulissenbahn hierfür zumindest Teile eines Verlaufs einer Kraft-Weg-Schwingungsfederungskennlinie auf. Eine derartige Kraft-Weg-Schwingungsfederungskennlinie weist in ihrem Verlauf einen ersten Bereich auf, der mit einer geringen ersten Steigung ausgestattet ist.
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Für höhere Schwingungsgeschwindigkeiten, beispielsweise bei der Verwendung eines Fahrzeugsitzes im off-road-Bereich beim Durchfahren von Schlaglöchern, ist ein in den Federungsendlagenbereichen angeordneter zweiter und dritter Bereich vorgesehen, die mit einer gegenüber der ersten Steigung größeren zweiten und dritten Steigung ausgestattet sind.
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Vorteilhaft sind der zweite Bereich und der dritte Bereich einer Schwingungsbewegung in Richtung der Federungsendlagen mit einer geringeren Steigung zumindest teilweise ausgestattet, als bei einer entgegengesetzten bzw. zur Mittellage der Federungsvorrichtung hin zurücklaufenden Schwingungsbewegung.
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Der Verlauf der Schwingungsfederungskennlinie kann bei geringen Schwingungsgeschwindigkeiten, wie beispielsweise bei Überfahren einer Fahrbahn mit geringen Bahnunebenheiten sowohl in einem zwischen den Federungsendlagenbereichen liegenden ersten Bereich als auch in einem in den Federungsendlagenbereichen liegenden zweiten Bereich und dritten Bereich, der dieselbe Steigung aufweist, gleich sein. Hierdurch wird deutlich, dass in den Endlagenbereichen keine Veränderung der Federungskraft und somit keine verstärkte Gegenkraft erzeugt wird. Dies hat zur Folge, dass ein hoher Sitzkomfort für langsame Geschwindigkeiten erhalten wird. Hierbei ist die in die Vorrichtung eingeleitete Kraft so gering, dass die Klinkenelemente nicht ausgelenkt werden und somit eine gerade, sehr flache Sitzfederkernlinie (Kraft-Weg-Verlauf) entsteht.
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Bei hohen Relativgeschwindigkeiten der zwei sich zueinander bewegenden Seiten wird ebenso ein hoher Sitzkomfort dadurch erhalten, dass eine erhöhte Gegenkraft in den Endfederungsendlagenbereichen aufgrund der sich verschwenkenden Klinkenelemente erhalten wird.
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Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung zur Reduzierung der Schwingungsbewegung auf Fahrzeugsitze kann dies sowohl für mechanisch betriebene als auch für pneumatisch betriebene Fahrzeugsitzsysteme verwendet werden. Dies bezieht sich auf die Balg-Fußpunktverschiebung von beispielsweise einer Luftfeder, die anstelle einer mechanischen Feder verwendet werden kann.
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Das Federelement ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich des gegenüber dem anderen oben liegenden Teils nahezu horizontal verlaufend angeordnet und mit dem Führungselement und indirekt mit dem ersten Ende des Verbindungsarmes sowie mit dem zweiten Ende mit dem oben liegenden Teil verbunden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Hierbei zeigen:
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1 in einer ersten schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines Fahrzeugsitzes mit einer erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt der gemäß 1 gezeigten Regelungseinrichtung in einem ersten Zustand;
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3 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt der gemäß der 1 gezeigten Regelungseinrichtung in einem zweiten Zustand;
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4 in einem Diagramm den Verlauf der Kraft-Weg-Schwingungsfederungskennlinie für schwingende Vorrichtungen mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten zueinander; und
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5 in einem Diagramm den Verlauf der Kraft-Weg-Schwingungsfederungskennlinie für schwingende Vorrichtungen bei einer bestimmten Relativgeschwindigkeit.
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In 1 wird in einer schematischen Darstellung die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung für eine Reduzierung der Schwingungen in federbeaufschlagt zueinander schwingenden Teilen wiedergegeben. In diesem Fall handelt es sich um das Untergestell eines Fahrzeugsitzes 1, der mit einem Polster 2 ausgestattet ist.
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Ein oben liegendes Teil ist gegenüber einem unten liegenden Sitzgestellunterteil 4 schwingend bewegbar, wie es durch den Doppelpfeil gemäß dem Bezugszeichen 15 wiedergegeben wir.
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Zwischen den beiden Teilen 3 und 4 sind zwei Scherenarme 5, 6, die miteinander verbunden sind, angeordnet. Die Scherenarme 5, 6 weisen in ihren Endbereichen eine rollenartige Lagerung 7, 10 auf, wobei hier die Rollen innerhalb Führungsschienen 8, 11 verschoben werden können in Abhängigkeit von der momentanen Schwingungsstellung der Scherenarme.
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Das andere Ende des Scherenarmes 5 ist unterseitig mit einer Schwenklagerung 9 an dem Sitzgestellunterteil 4 befestigt.
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Das andere Ende 6a des Scherenarmes 6 hingegen ist über eine Schwenklagerung 12 mit einem Hebel 25 verbunden, der vorzugsweise in einem festen Winkel zu dem Scherenarm 6 verlaufend angeordnet ist. Beide Teile, nämlich sowohl der Hebel 25 als auch der Scherenarm 6 können sich um die Schwenkachse 12 herum in einen fest zueinander stehenden Winkel drehen. Dies geschieht insbesondere dann, wenn der Scherenarm 6 aufgrund einer Schwingungsbewegung mehr oder weniger stark ausgelenkt wird.
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Ein Dämpfungselement 13 ist mit einem unterseitigen Ende 13b mit dem Sitzgestellunterteil 4 verbunden und mit seinem oberen Ende 13a, welches an einer ausfahrbaren Kolbenstange 14 angeordnet ist, die wiederum einer Lagerung 17, die in dem Sitzoberteil 3 befestigt ist, verfahren werden kann, mit Stangenelementen 26, 27 verbunden ist. Die Stangenelemente 26, 27 können unterschiedlich stark verschwenkt werden in Abhängigkeit von dem ein- und ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange 14 des Dämpfungselementes 13, wie es aus einem Vergleich der 1, 2 und 3 hervorgeht.
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Ein Federungselement 16 ist nahezu horizontal mit einem ersten Ende 16a mit einem Führungselement 24 verbunden und somit indirekt auch mit dem Hebelarm 25, der mit dem Führungselement 24 in Kontakt ist und dieses Auslenken kann. Das Federungselement 16, das auch als Luftfeder ausgebildet sein kann, ist mit einem weiteren Ende oder zweiten Ende 16b rechtsseitig mit dem oberen Sitzteil 3 verbunden. Das Ende des Federungselementes 16a kann in Abhängigkeit von der Stellung bzw. Position des Führungselementes 24 unterschiedlich stark ausgelenkt werden.
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Das Führungselement 24 wird innerhalb oder an einem Kulissenbahnelement 18 bewegt und kann verschiedene Kulissenbahnabschnitten 19a, 19b, 19c und 19d durchlaufen bzw. deren Kurvenbahnen entlang gleiten.
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Klinkenelemente 20, 21, die um Schwenkachsen 22, 23 herum verschwenkt werden können und an diesen schwenkbar gelagert sind, weisen Kurvenabschnitte 20a und 21a auf, die unterschiedlich stark durch verschwenken der Klinkenelemente in dem Bereich des Kulissenbahnelementes 18 hineingeschwenkt werden können und hierdurch den Bewegungsverlauf des Führungselementes 24 insbesondere in links- und rechtsseitigen Endbereichen des Kulissenbahnelementes 18 maßgeblich beeinflussen können. Dies wird aus einem Vergleich der Darstellungen gemäß den 2 und 3 deutlich.
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Wie nun bei einem Vergleich der Ausschnittsdarstellungen gemäß der 2 und 3 hervorgeht, kann die Kolbenstange 14 des Dämpfungselementes unterschiedliche Verschiebepositionen aufweisen in Abhängigkeit davon, ob eine hohe Relativgeschwindigkeit der sich zueinander bewegenden Teile 3 und 4 auftritt oder nicht. Dies hängt maßgeblich davon ab, wie stark die Einleitung einer von außen kommenden Schwingung auf die schwingende Vorrichtung stattfindet.
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Wenn die Kolbenstange 14 hierdurch stärker ausgerichtet wird und nach oben gefahren wird, wie es aus 3 mit dem Bezugszeichen 30 hervorgeht, so werden die Stangenelemente 26 und 27 verschwenkt und hierdurch findet eine Verschwenkung 28, 29 der Klinkenelemente 20, 21 statt. Dies hat zur Folge, dass das sich nach links bewegende Führungselement 24 entlang eines Kurvenbahnabschnittes 20a des Klinkenelementes 20 und nicht entlang des Kurvenbahnabschnittes 19b des Kulissenbahnelementes 18 geleitet wird. Hierdurch findet eine stärkere Auslenkung des Führungselementes in Richtung des Kurvenbahnabschnittes 20a und somit eine stärkere Auslenkung des Endes des Federelementes 16 statt. Dies hat zur Folge, dass eine erhöhte Gegenkraft in einem Schwingungsfederungsendbereich erzeugt wird und somit eine geschwindigkeitsabhängige Federungs-Dämpfungsstärke erhalten werden kann.
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In 4 wird in einem Diagramm der Verlauf einer Kraft-Weg-Federungskennlinie für insgesamt drei verschiedene Relativgeschwindigkeiten der zueinander schwingenden Teile vorzugsweise für die Anwendung auf einen Fahrzeugsitz gezeigt. Diesem Diagramm ist zu entnehmen, dass die Kraft-Weg-Federungskennlinie 40 einen ersten Bereich 41 aufweist, in dem die Schwingungsfederungskennlinie eine geringe Steigung bezogen auf die Horizontale hat.
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Sowohl für eine nach unten gerichtete Höhenverstellung der schwingenden Vorrichtung als auch für eine nach oben gerichtete Höhenverstellung findet ein Verlauf der Schwingungsfederung gemäß der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung auf der Kennlinie 44 statt. Dies wird durch die Bezugszeichen 45 und 46 dargestellt.
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Ab einem bestimmten Punkt 47, 48 findet abhängig von der Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander schwingenden Teile eine Veränderung in der Kennlinie statt oder nicht.
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Sofern die Dämpfungskraft, wie bereits beschrieben, geringer als die Klinkenverstellkraft ist, also eine geringe Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander schwingenden Systeme vorliegt, wird sowohl für den nach unten bewegenden als auch für den sich nach oben bewegenden Fahrzeugsitz und damit des oberen Teiles 3 gegenüber dem unteren Teil 4 keine Veränderung in der Steigung der Federungskennlinie gegeben. Dies wird anhand der Bezugszeichen 50 und 53 deutlich. Ein Hinweg wird durch die Bezugszeichen 51 und 54 und ein zurückgerichteter Weg durch die Bezugszeichen 52 und 55 bezogen auf die Auslenkung des oberen Teiles 3 gegenüber einer Mittellage im Bereich 41 dargestellt.
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Die jenseits der Punkte 47 und 48 liegenden zweiten 42 und dritten Bereiche 43 unterscheiden sich voneinander dadurch, dass es sich bei dem Bereich 42 um einen sich nach unten verstellenden Fahrzeugsitz handelt und bei dem Bereich 43 handelt es sich um den sich nach oben verstellenden Fahrzeugsitz.
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Ein derartiges allgemein als Ein- und Ausfedern beschriebenes Bewegen des Fahrzeugsitzes führt bei der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung zu unterschiedlichen Kraftverläufen in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit der beiden sich zueinander bewegenden und schwingenden Teile.
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Bei langsamen Geschwindigkeiten wird die flache Federungskennlinie in den zweiten und dritten Bereich 42, 43 nicht verändert und es herrscht ein geringes kinematisches Energieniveau, welches in Verbindung mit einer flachen Kennlinie zu einer Sitzkomfortverbesserung führt. Es findet aufgrund der geringen Auslenkung des Endes 13a des Dämpfungselementes 13 (geringe Dämpfungskraft) keine Auslenkung der Klinkenelemente 20, 21 statt.
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Somit wird auch bei geringen Relativgeschwindigkeiten in den Endbereichen keine Veränderung der Federungskennlinie 50, 53 erhalten. Vielmehr ist lediglich ein geringer Kraftausstieg und somit eine geringe Beschleunigung beispielsweise des Sitzoberteiles (Fahrermasse) vorhanden, woraus sich ein besserer und somit geringerer SEAT-Wert der Vorrichtung ergibt.
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Bei der gestrichelten Federungskennlinie 60, 61 und 62 für eine nach oben gerichtete Höhenverstellung des Fahrzeugsitzes und 63, 64, 65 für eine nach unten gerichtete Verstellung des Fahrzeugsitzes ist ein Schwingungszustand der beiden zueinander schwingenden Teile betrachtet, bei dem bei einer bereits stattfindenden Schwingung vor Ausführen der gesamten Schwingung vorzeitig eine Gegenschwingung auftritt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass nach dem Durchfahren eines Schlagloches ein Hügel überfahren wird und somit eine Gegenschwingung von außen in den Fahrzeugsitz eingeleitet wird. Dies führt zu einem vorzeitigen Abbruch einer momentan stattfindenden Aufwärts- bzw. Abwärtsbewegung des schwingenden Fahrzeugsitzes. Dies hat zur Folge, dass das Führungselement 24 bis zu einem bestimmten Abschnitt der Kulissenbahn verläuft und anschließend wieder auf den Rückweg gebracht wird. Dies wird durch die Bezugszeichen 64 und 61 deutlich.
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Die dritte Schwingungsfederungskennlinie ergibt sich bei einer sehr hohen Relativgeschwindigkeit der beiden sich zueinander schwingenden Teile. Die Dämpferkraft überschreitet hierbei die Schwenkverstellkräfte der Klinkenelemente bei weitem und bringt die Klinkenelemente vollständig in ihre Endschwenkposition. Dies hat zur Folge, dass die Federungskennlinie einen Verlauf aufweist, wie er durch die Bezugszeichen 70, 71 und 72 bzw. 75, 76 und 77 wiedergegeben wird. Mittels der Pfeile 73 und 74 sowie 78 und 79 ist die Verlaufsrichtung angezeigt.
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Diesem Verlauf der Federungskennlinie in den Bereichen 42 und 43 ist deutlich zu entnehmen, dass auf dem Hinweg, also in Richtung der Federungsendlagenbereiche eine geringere Steigung 70, 75 in der Kennlinie zu erkennen ist, als nach dem Umkehrpunkt 71, 76 während der rückwärts gerichteten Bewegung 72, 77 in Richtung der Mittellage im Bereich 41. Dies verdeutlicht, dass eine größtmögliche kinematische Änderung erzielt wird, wie es im Übrigen auch aus einem Vergleich mit dem in 5 wiedergegebenen Diagramm verdeutlicht wird. Denn in 5 wird in den Bereichen 80, 81 eine Fläche dargestellt, die durch Integrierung über die Strecke mittels des Anfangspunktes 82 und des Endpunktes 83 und der Kraftdifferenz entsteht. Bei der rückwärtsgerichteten Bewegung 72, 77 fand zuvor ein Ausklinken des Klinkenelementes bzw. ein Herausfahren aus der Bewegungsrichtung des Führungselementes 24 statt. Dies hat den plötzlichen Abfall der Federungskennlinie bzw. der Kraft-Weg-Kennlinie in den Bereichen 72, 77 zur Folge.
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Eine derartige Integrierungsfläche gibt die dem System entzogene Energie wieder, und verdeutlicht hiermit, dass aufgrund einer Kinematikänderung die Relativgeschwindigkeit zwischen den Teilen stark abnimmt allein aufgrund des Energieentzugs.
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Somit kann vorteilhaft eine schwingende Vorrichtung mit einer Regelungseinrichtung erhalten werden, die in den Federungsendbereichen bei hohen Relativgeschwindigkeit der beiden zueinander schwingenden Teile weniger Schwingungsenergie aufweist als in dem mittleren Bereich. Dies führt dazu, dass die Schwingung in den Federungsendbereichen aufgrund der geringeren Energie erheblich abnimmt und somit ein höherer Sitzkomfort erreicht wird, da Endanschläge von Dämpfungselementen und dergleichen nicht erreicht werden.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 3
- Sitzoberteil
- 15
- Regelungseinrichtung
- 3, 4
- bewegbare Teile, Sitzgestellunterteil
- 5, 6
- bewegbare Verbindungsarme, Scherenarme
- 9
- erste Schwenklagerung
- 7, 10
- Lagerung
- 8, 11
- Führungsschienen
- 12
- zweite Schwenklagerung
- 13
- Dämpfungselement
- 13a, 13b
- Ende des Dämpfungselementes
- 14
- Kolbenstange
- 16
- Federelement
- 16a
- Federelementende
- 17
- Lagerung
- 18
- Kulissenbahnelement
- 19a–19d
- Kulissenbahn
- 20, 21
- Kurvenelemente
- 20, 20a
- Kurvenabschnitte
- 22, 23
- Schwenkachsen
- 24
- Führungselement
- 25
- Hebelarm
- 26, 27
- Stangenelemente
- 28, 29
- Verschwenkung
- 40
- Kraft-Weg-Federungskennlinie
- 41
- erster Bereich
- 42
- zweiter Bereich
- 43
- dritter Bereich
- 44
- Kennlinie
- 52, 55
- zurückgerichteter Weg
- 60–65
- Federungskennlinie
- 73, 74, 78, 79
- Pfeile
- 70, 75
- Kennlinie
- 71, 76
- Umkehrpunkt
- 72, 77
- rückwärts gerichtete Bewegung
- 80, 81
- Fläche
- 82
- Anfangspunkt
- 83
- Endpunkt
