DE102010054752B4

DE102010054752B4 - Gefederte Mehrpunktlagerung für Fahrzeuge mit Elastomerfederelement

Info

Publication number: DE102010054752B4
Application number: DE102010054752A
Authority: DE
Inventors: Jens Kolb
Original assignee: Grammer AG
Current assignee: Grammer AG
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-28
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: US8783666B2; DE102010054752A1; US20120086159A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1), welche eine gefederte Mehrpunktlagerung (4) umfasst, welche zwischen einem Fahrzeugsitz (2) oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement (3) eines Fahrzeuges angeordnet ist und zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes (2) und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement (3) geeignet ist, wobei die gefederte Mehrpunktlagerung (4) mehrteilig ausgebildet ist und mindestens ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement (5) und mindestens ein Elastomerfederelement (6) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung, welche eine gefederte Mehrpunktlagerung umfasst, welche zwischen einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement eines Fahrzeuges angeordnet ist und zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement geeignet ist, wobei diese gefederte Mehrpunktlagerung mehrteilig ausgebildet ist und mindestens ein Elastomerfederelement umfasst.
Fahrgäste und insbesondere Fahrer befinden sich oft mehrere Stunden mit oft nur kurzen Pausen innerhalb des Fahrzeuges auf ihren Sitzen. Um dieses mehrstündige Sitzen möglichst angenehm zu machen, weisen Fahrzeugsitze üblicherweise Feder- und/oder Dämpfungssysteme auf, welche dazu geeignet sind, vertikale Stöße abzufangen oder abzufedern. Derartige Federsysteme sind oft gleichzeitig höhenverstellbar ausgelegt, um die Sitzhöhe auf die Größe und Sitzgewohnheiten des Fahrers oder des Fahrgastes einstellen zu können.
Insbesondere im professionellen Bereich sind sehr gut gefederte Fahrzeugsitze notwendig, da der Fahrer oft viele Tage in Folge jeweils für mehrere Stunden auf einem derartigen Fahrzeugsitz sitzen und arbeiten muss. Derartigen Belastungen ausgesetzt sind beispielsweise Führer von Bussen, Bahnen, LKW, Traktoren, Baufahrzeugen, Fahrzeugen aus dem Bergbaubereich und ähnlichen, sowie teilweise auch von Schiffen und Flugzeugen. In diesen professionellen Anwendungen spielt nicht nur der Komfort, sondern auch die Arbeitssicherheit eine wichtige Rolle. Besonders die Vorbeugung von langfristigen körperlichen Schäden der Fahrer wird zunehmend als wichtiges Qualitätsmerkmal für Fahrzeugsitze erkannt. Ein angenehmes Sitzgefühl und ausreichende Dämpfung sind dafür unerlässlich.
Üblicherweise sind Systeme zur Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes mehrteilig ausgebildet, um eine bestmögliche Federung und/oder Dämpfung zu gewährleisten. Seit Beginn des Fahrzeugbaus werden Systeme zur Federung und/oder Dämpfung der Räder und/oder der Radaufhängung, beispielsweise in Form von gasgefüllten Reifen und/oder Federn (Stoßdämpfern) verwendet. Insbesondere für professionelle Anwendungen in Bussen, Bahnen, LKW, Traktoren, Baufahrzeugen usw. sind auch Systeme zur Federung des Fahrzeugsitzes Stand der Technik. Verstärkt finden evtl. zusätzlich dazu auch Federungen ganzer Fahrzeugteile wie beispielsweise der Fahrzeugführerkabine Anwendung.
So beschreibt DE 699 08 290 T2 eine Kabinenhalterung einer Baumaschine mit einem Halterahmen, einer auf dem Halterahmen montierten Bedienerkabine und vier an den vier Eckabschnitten zwischen dem Halterahmen und der Kabine angeordneten Antischwingungshalterungen. Die Antischwingungshalterungen sind aus Kautschukkörpern aufgebaut, welche sich jedoch hauptsächlich in horizontaler Richtung verformen und in Bezug auf Schwingungen in vertikaler Richtung sehr starr sind. Demzufolge sind vier zusätzliche Schwingungsdämpfungsvorrichtungen beschrieben, die zur Dämpfung der auf die Kabine übertragenen horizontalen Schwingungen in den vier Eckabschnitten zwischen dem Rahmen und der Kabine an in Bezug auf die Antischwingungshalterungen kooperativen Positionen angeordnet sind.
Auch gemäß DE 10 2009 020 034 A1 wird eine Schwingisolierung des Insassen eines Fahrzeuges gegenüber dem Fahrzeugsitz beschrieben, wobei das Sitzkissen des Fahrzeugsitzes an seinem hinteren Ende ein elastisches Element aufweist. Mittels einer Koppel werden Bewegungen des Sitzkissens mit Bewegungen der Lehne gekoppelt. So ist das Sitzkissen an seinem vorderen und/oder hinteren Ende mittels eines als Feder ausgebildeten elastischen Elementes an der Basis gestützt.
DE 10 2008 010 719 A1 offenbart ebenfalls ein elastisches Dämpfungselement, welches beispielsweise zwischen der Karosserie und der Sitzschiene und/oder der Sitzschiene und dem Sitzgestell und/oder dem Sitzgestell und der Lehne eines Fahrzeuges angeordnet sein kann, um im Wesentlichen Übertragungen von in vertikaler Richtung eingeleiteten Schwingungen der Karosserie zu dem Passagiersitz zu dämpfen.
In US 2010/0052356 A1 ist ein Schwingungsdämpfungssystem beschrieben, welches ein oberes und ein unteres Tragelement und dazwischen vertikal oder in einem definierten Winkel angeordnete Fluidkammern aufweist, welche das obere und untere Tragelement miteinander verbinden und zur Dämpfung der Schwingungen dienen. Das ein Elastomergel mit federnden Eigenschaften beinhaltendes Elastomer ist ebenfalls zwischen dem oberen und unteren Tragelement angeordnet, umgibt zumindest einen Anteil jeder Fluidkammer und dient zum zusätzlichen Tragen des oberen Tragelementes relative zum unteren Tragelement, so dass auch gemäß dieser Druckschrift lediglich in einer Richtung und hier insbesondere vertikal auf den Sitz auftreffende Stöße abgefedert werden können.
Während das Ziel derartiger Federungen und Dämpfungen zunächst das Federn bzw. Dämpfen von vertikalen Bewegungen war, finden auch zunehmend Systeme Anwendung, die in der Lage sind, Bewegungen in Längs- und/oder Querrichtung des Fahrzeuges abzufedern und/oder zu dämpfen.
So ist beispielsweise in DE 10 2005 028 725 A1 eine Fahrzeugsitzaufhängung mit omnidirektionalem Pufferelement offenbart. Dieses Pufferelement ist in alle horizontalen Richtungen beweglich im Zentrum eines Basiselementes eines Fahrzeugsitzes angeordnet. Über eine Vielzahl von Aufhängungen ist es mit der Basis verbunden und gegenüber dieser federnd beweglich.
Die Druckschrift DE 35 17 345 C2 offenbart eine Federvorrichtung mit einer elastischen Schraubenzugfeder. Die Schraubenzugfeder ist dabei zwischen ortsfesten Aufhängungen angeordnet und wird nicht in Ihrer Längsrichtung verformt. Die Verformung erfolgt quer zur Ausrichtung der Schraubenzugfeder durch zwei gegenüberliegende gekrümmte Elemente, deren Krümmung sich über mehrere Windungen der Schraubenzugfeder erstreckt. Bei einer Auslenkung dieser Elemente wird die Schraubenzugfeder druckbeaufschlagt und verformt. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, nichtlineare Abhängigkeiten der Federkraft zu realisieren, wobei diese nichtlineare Federkraft nicht ausschließlich durch die Federkonstante der Schraubenzugfeder vorgegeben ist, sondern auch über die gekrümmten Elemente zum Verformen der Schraubenzugfeder beeinflusst werden kann.
Insbesondere bei Fahrzeugen mit hoher Sitzposition und großem Abstand des Sitzes zu einer der Achsen treten derartige Impulse verstärkt auf, wie beispielsweise bei Traktoren, bei denen der Fahrzeugsitz üblicherweise sehr hoch über der Hinterachse angeordnet ist und von der Vorderachse weit beabstandet ist. Beim Durchfahren eines Schlaglochs mit der Vorderachse treten starke rotative Impulse auf. Durch das Senken der Hinterachse in das Schlagloch erfolgt eine Absenkung des Fahrzeugbodens, der zu einem vertikalen Impuls auf den Fahrzeugsitz führt. Durch die Absenkung der Vorderachse in das Schlagloch kommt es jedoch zu einer Rotation der Fahrzeuglängsachse um die Hinterachse um wenige Grad. Diese Rotation hat besonders starken Einfluss auf Objekte, die weit von der Rotationsachse entfernt sind. Insbesondere der Kopf des Fahrers wird bei einer derartigen Rotation stark beschleunigt und in einer radialen Richtung um die Rotationsachse nach vorne bewegt. Dementsprechende Beschleunigungen können auch in radial entgegengesetzter Richtung auftreten, beispielsweise beim Überfahren einer Bordsteinkante.
Derartige Beschleunigungskräfte können nur mittels Federungs- und Dämpfungssystemen abgefangen werden, die mehrdimensional arbeiten. Ein solches System sollte demnach sowohl vertikale als auch horizontale Anteile an der rotativen Beschleunigung und zusätzlich Rotationsbewegungen abfedern und/oder dämpfen können. Dazu ist beispielsweise auch eine Neigung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement notwendig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung mit einer gefederten Mehrpunktlagerung zwischen einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement eines Fahrzeuges bereitzustellen, welche zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mittels einer Fahrzeugschwingungsvorrichtung gelöst, welche die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.
Ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung besteht in einer Fahrzeugschwingungsvorrichtung, welche eine gefederte Mehrpunktlagerung umfasst, welche zwischen einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement eines Fahrzeuges angeordnet ist und zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement geeignet ist, wobei die gefederte Mehrpunktlagerung mehrteilig ausgebildet ist und mindestens ein Elastomerfederelement umfasst, und wobei das Elastomerfederelement in mindestens einer Dimension einen Querschnitt auf, der mindestens abschnittsweise im Wesentlichen die Form eines durch zwei Schenkel aufgespannten Dreiecks aufweist, wobei die Schenkel dieses Dreiecks schräg bezüglich einer senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement und einer Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine sind und aus einem Material bestehen, das elastische Eigenschaften aufweist.
Bevorzugt umfasst eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung eine gefederte Mehrpunktlagerung, welche zusätzlich mindestens ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement (5) umfasst.
Durch eine derartige Fahrzeugschwingungsvorrichtung ist es sehr platzsparend möglich, einen Fahrzeugsitz oder eine Fahrerkabine gegenüber einem Basiselement eines Fahrzeuges derart mehrdimensional federnd zu lagern, dass sie zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement geeignet ist. Die mehrteilige Ausbildung ermöglicht es, verschiedenartige Federungs- und/oder Dämpfungselemente innerhalb einer Fahrzeugschwingungsvorrichtung derart zu kombinieren dass die gewünschte Federungs- und/oder Dämpfungscharakteristik erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluidfederelement eine Luftfeder und/oder das Fluiddämpfungselement ein Luftlager. Selbstverständlich können auch alle anderen geeigneten Fluide eingesetzt werden. Insbesondere können als Gas z. B. Stickstoff, oder als Flüssigkeit Öl eingesetzt werden. Der vergleichbar geringe Platzbedarf und die vom Federweg nahezu unabhängige Federkraft sind große Vorteile einer solchen Einrichtung. Außerdem ist es möglich, Feder- und Dämpfungsmechanismus in einem Element zu vereinen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Elastomerfederelement derart geformt, dass es dazu geeignet ist, sowohl rotative als auch vertikale und/oder horizontale Bewegungen des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine abzufedern. Damit ist es möglich, dass ein derartiges Elastomerfederelement konventionelle Federelemente vollständig ersetzt und keine weitere Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement notwendig ist. Somit können auch 3-dimensional translatorische oder omnidirektionale Impulse abgefedert und derartige Stöße abgebaut werden.
Der Winkel, in dem die Schenkel des Dreiecks des Elastomerfederelementes bezüglich der senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement und der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine stehen, kann entsprechend der Anforderungen variabel gewählt werden. Durch unterschiedliche Winkel lassen sich verschiedene Federcharakteristiken realisieren. Ebenso kann der Federweg durch die Wahl des Winkels und die Länge der Schenkel variiert werden.
Dabei bestehen die Schenkel dieser Dreiecke aus dem Elastomer. Das Material kann dabei ebenfalls entsprechend der speziellen Anforderungen gewählt werden. Je nach gewähltem Material können härtere oder weichere Federcharakteristiken eingestellt werden. Der zwischen den Dreiecksschenkeln und der Grundseite des Dreiecks liegende Raum ist vorzugsweise nicht mit einem Elastomer ausgefüllt. Dadurch ergibt sich in diesem Bereich Platz, in den hinein die Dreiecksschenkel verformt werden können, wenn ein zu federnder Impuls auftritt.
Es ist bei der Wahl der Geometrie außerdem möglich, dass die Dreiecksschenkel nicht symmetrisch bezüglich der senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement und der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine angeordnet sind. Durch eine Variation der Winkel in verschiedene Richtungen, bzw. der Ausbildung von nicht gleichschenkligen Dreiecken können die Federcharakteristiken richtungsabhängig beeinflusst werden. So wäre es beispielsweise denkbar, Bewegungen des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine in Fahrtrichtung stärker zu federn als Bewegungen entgegen der Fahrtrichtung. Ebenso ist es möglich, die Winkel in Abhängigkeit von der jeweiligen Positionierung unterhalb des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine zu verändern. So könnte beispielsweise eine stärkere Federkraft in der Nähe des Zentrums der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine und eine schwächere Federkraft in den Randbereichen realisiert werden. Selbstverständlich sind alle möglichen Verteilungen der Federkraft über die Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine möglich. So z. B. auch eine verstärkte Federkraft in den Außenbereichen im Vergleich zu der in der Nähe des Zentrums angelegten Federkraft.
Zur Variation der Federkraft können jedoch nicht nur unterschiedliche Winkel der Dreiecksschenkel bezüglich der der senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement und der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine dienen. Es ist auch möglich, die Materialien der einzelnen Schenkel verschieden auszuwählen. Evtl. sind auch Kombinationen verschiedener Materialien innerhalb eines Schenkels möglich, die sich in ihren Federungseigenschaften unterscheiden können. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Materialstärke der Dreiecksschenkel in verschiedenen Bereichen an die dort jeweils gewünschte und benötigte Federstärke anzupassen.
Es ist auch möglich, mehrere, z. B. zwei der oben beschriebenen Elastomerfederelemente mit einem mindestens in einer Dimension dreieckförmigen Querschnitt zu größeren Einheiten zu kombinieren. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Elastomerfederelement daher in mindestens einer Dimension einen Querschnitt auf, der mindestens abschnittsweise im Wesentlichen die Form des Buchstaben W aufweist, wobei mindestens ein Schenkel dieses W-förmigen Elastomerfederelementes schräg bezüglich einer senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement und einer Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine ist und aus einem Material besteht, das elastische Eigenschaften aufweist.
Mit einer solchen Ausführungsform des Elastomerfederelementes ist es möglich, in einem einzigen dieser Elemente die Federcharakteristiken weiter an die Erfordernisse anzupassen und durch Kombinationen von Schenkeln verschiedener Federstärke eine noch genauere Verteilung der Federkraft über die Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine zu erreichen.
Prinzipiell ist es möglich, die Elastomerfederelemente in jeglicher Ausrichtung zu positionieren. Die Ausrichtung wird lediglich durch die gewünschte Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine bestimmt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass besonders Ausrichtungen günstig sind, in der das Elastomerfederelement im Wesentlichen parallel zu einer Ebene angeordnet ist, welche durch eine Fahrzeuglängsachse und eine Vertikale aufgespannt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher das Elastomerfederelement im Wesentlichen parallel zu einer Ebene angeordnet, welche durch eine Fahrzeuglängsachse oder eine Fahrzeugquerachse und eine Vertikale aufgespannt ist. Durch die Variante der Anordnung entlang der Fahrzeuglängsachse werden die besonders häufigen rotativen Impulse, nämlich diejenigen, die durch eine Erhöhung oder Absenkung einer der Fahrzeugachsen gegenüber einer anderen Fahrzeugachse auftreten, abgefedert und/oder gedämpft. In der Variante des in Fahrzeugquerrichtung angeordneten Elastomerfederelementes können die ebenfalls häufig auftretenden seitlich rotativen Impulse auf den Fahrzeugsitz oder die Fahrerkabine ebenfalls in ausreichendem Maße abgefedert und/oder gedämpft werden. Derartige rotative Impulse in Querrichtung des Fahrzeugs treten beispielsweise dann auf, wenn lediglich ein Rad einer Achse in eine Vertiefung wie beispielsweise ein Schlagloch fährt. Besonders bei sehr hohen Sitzpositionen wie beispielsweise in Traktoren ist es notwendig, diese rotativen Impulse in Querrichtung des Fahrzeugs effizient abzufedern und/oder zu dämpfen. Aus Gründen der Gewichtsersparnis und/oder eines beschränkten Raumangebotes ist es möglich, Elastomerfederelemente zur Abfederung und/oder Dämpfung von rotativen Impulsen in beide oben beschriebenen Richtungen in einem einzelnen Bauteil zu vereinen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elastomerfederelemente als Kegel ausgebildet. Diese können zusätzlich zur Fahrzeuglängsachse und zur Fahrzeugquerachse auch Impulse in andere Richtungen effizient abfedern und/oder zu dämpfen. Dies bewirkt eine gleichmäßigere Federung und/oder Dämpfung auch bei Impulsen, deren Richtungsvektor sich aus Vektoren in Richtung der Fahrzeuglängsachse und Vektoren in Richtung der Fahrzeugquerachse zusammensetzt. Dies ist ebenfalls bei kugel- oder eiförmigen Elastomerfederelementen möglich. Als eiförmig werden Elastomerfederelemente bezeichnet, die wenigstens in einer Querschnittsrichtung einen ovalen Querschnitt ausweisen. Diese kugel- oder eiförmigen Elastomerfederelemente sind ebenfalls für die 3-dimensional translatorische oder omnidirektionale Federung und/oder Dämpfung geeignet und stellen daher ebenfalls bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die gefederte Mehrpunktlagerung eine Vielzahl, bevorzugt 3 oder 4 örtlich getrennte Elastomerfederelemente auf. Diese verteilen sich in geeigneter Weise über die Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine, so dass überall die ausreichende Federkraft auf diese Unterseite wirkt. Wie bereits oben beschrieben ist es aus Gründen der Gewichtsersparnis sinnvoll, die Anzahl der Elastomerfederelemente zu beschränken. In der Praxis hat sich eine Anzahl von 3 oder 4 Elastomerfederelementen als besonders vorteilhaft erwiesen. Diese sind bevorzugt derart in Form eines Dreiecks oder Vierecks über die Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine verteilt, dass eine gleichmäßige Verteilung der Federkraft erreicht wird. Bei Fahrzeugsitzen aber insbesondere bei größeren zu federnden Objekten wie einer Fahrerkabine ist jedoch selbstverständlich auch die Verwendung von mehr als 4 Elastomerfederelementen möglich.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die gefederte Mehrpunktlagerung eine Vielzahl, bevorzugt 2, 3 oder 4 örtlich getrennter Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente aufweist. Diese verteilen sich wie auch die Elastomerfederelemente in geeigneter Weise über die Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine, so dass überall die ausreichende Federkraft und/oder Dämpfung auf diese Unterseite wirkt. Diese Verteilung kann dabei selbstverständlich von der Verteilung der Elastomerfederelemente abweichen. Als besonders vorteilhaft haben sich 2, 3 oder 4 Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente erwiesen, da diese Anzahl eine ausreichende Federung und/oder Dämpfung gewährleistet, ohne den Aufbau übermäßig zu verkomplizieren und zu erschweren.
In einer besonderen Ausführungsform ist dabei ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement weiter von einem Zentrum der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine entfernt als ein Elastomerfederelement. Dadurch ist es möglich, ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement beispielsweise an der in der Fahrzeuglängsrichtung vorderen und hinteren Kante der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine anzuordnen, wodurch eine besonders gute Federung und/oder Dämpfung bei den am häufigsten auftretenden rotativen Impulsen, nämlich die bereits erwähnten rotativen Impulse, die durch eine Erhöhung oder Absenkung einer der Fahrzeugachsen gegenüber einer anderen Fahrzeugachse auftreten, möglich ist. Um auch seitlich wirkende Impulse zu federn und/oder zu dämpfen, können dabei beispielsweise an der vorderen oder der hinteren Kante der Unterseite des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine zwei separate Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente angeordnet sein (3-Punkt-Lagerung). Es ist weiterhin auch möglich auch die Federung und/oder Dämpfung an der dieser Kante gegenüberliegenden Kante durch zwei separate Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente zu realisieren (4-Punkt-Lagerung).
In einer besonderen Ausführungsform ist ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement in seinen Federungs- und/oder Dämpfungseigenschaften anpassbar, um einen aktiven Neigungsausgleich des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine zu ermöglichen. Dieser aktive Neigungsausgleich ermöglicht es, bei einer starken Neigung des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine den auf bestimmte Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente wirkenden Druck weiter zu verstärken und so ein Aufrichten des Fahrzeugsitzes oder der Fahrerkabine zu bewirken. Dies ist besonders interessant, wenn Neigungen über einen längeren Zeitraum bestehen bleiben, wie es beispielsweise bei langen Bergfahrten, im Bergbau oder in bestimmten Anwendungen in der Landwirtschaft (z. B. Weinbau) der Fall ist. Mittels dieses Neigungsausgleichs kann die Sitzposition des Fahrers je nach Neigung des Fahrzeuges ausgeglichen werden. Somit ist es möglich, dass der Fahrer nahezu senkrecht sitzt, auch wenn das Fahrzeugchassis beispielsweise im Weinberg aufgrund der Steilheit geneigt ist. Dies ist insbesondere für Anwendungen zur rotativen Federung und/oder Dämpfung der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement vorteilhaft, da bei so auch die Bedienelemente denselben Neigungsausgleich wie der Fahrersitz erfahren und somit die Bedienelemente weiterhin im Arbeitsbereich des Fahrers bleiben.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Figuren erläutert, in welcher beispielhaft eine erfindungsgemäße Fahrzeugschwingungsvorrichtung dargestellt ist, welche eine gefederte Mehrpunktlagerung umfasst, welche zwischen einem Fahrzeugsitz oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement eines Fahrzeuges angeordnet ist und zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement geeignet ist und wobei die gefederte Mehrpunktlagerung mehrteilig ausgebildet ist und mindestens ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement und mindestens ein Elastomerfederelement umfasst. Bauteile der Fahrzeugschwingungsvorrichtung welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sein, wobei diese Bauteile nicht in allen Figuren beziffert und erläutert sein müssen.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes in Ruhelage;
2 eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes in einer ersten ausgelenkten Lage;
3 eine weitere Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes in Ruhelage;
4 eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes in einer zweiten ausgelenkten Lage;
5 eine Aufsicht auf eine mögliche Anordnung von Elastomerfederelementen und Fluidfederelementen und/oder Fluiddämpfungselementen innerhalb einer Fahrzeugschwingungsvorrichtung zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes;
6 eine Rückansicht eines Fahrzeugsitzes mit Fluidfederelementen und/oder Fluiddämpfungselementen.
7 eine Detaildarstellung eines im Wesentlichen W-förmigen Elastomerfederelementes.
In 1 ist eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes 2 in Ruhelage gezeigt. Die gezeigte Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 ist zwischen einem Fahrzeugsitz 2 und einem darunter angeordneten Basiselement 3 eines Fahrzeuges angeordnet. Sie weist eine gefederte Mehrpunktlagerung 4 auf, die Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselemente 5 und Elastomerfederelemente 6 umfasst. Wie in der Figur zu erkennen ist, sind die Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselemente 5 bevorzugt im Bereich der in Fahrzeuglängsrichtung 7 vorderen 9 und hinteren Kante 10 der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 angeordnet. Die Elastomerfederelemente 6 befinden sich in dem Bereich zwischen den Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselementen 5, können jedoch auch versetzt zu diesen angeordnet sein. Im gezeigten Beispiel sind jeweils zwei dreieckförmige Elastomerfederelemente 6 zu jeweils einem in etwa W-förmigen Elastomerfederelement 6 zusammengefasst. Diese W-förmigen Elastomerfederelemente 6 sind voneinander beabstandet über die Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 verteilt.
In 2 ist eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes 2 in einer ersten ausgelenkten Lage gezeigt. Eine derartige Situation tritt beispielsweise beim Bergauffahren, dem Überfahren eines Hindernisses (z. B. Stein, Bordsteinkante o. ä.) auf. Das Basiselement 3 des Fahrzeuges folgt der Bewegung, die durch die Bodenunebenheit vorgegeben ist. Der Fahrzeugsitz 2 bleibt jedoch weitgehend in seiner im Wesentlichen senkrechten Ruhelage. Dies resultiert aus Verformungen der Elemente der Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1. So werden Elastomerfederelemente 11 im vorderen Bereich der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 komprimiert und der Abstand zwischen Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 und dem Basiselement 3 des Fahrzeuges verringert sich. Zur Veranschaulichung dieses Sachverhaltes ist in dieser Figur kein Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement 5 im Bereich der vorderen Kante 9 der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 gezeigt. Die Elastomerfederelemente 12 im hinteren Bereich der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 werden dagegen expandiert und der Abstand zwischen Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 und dem Basiselement 3 des Fahrzeuges vergrößert sich. Ebenso expandiert sich das im Bereich der hinteren Kante 10 angeordnete Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement 13.
3 zeigt eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes 2 in Ruhelage. Dabei ist wie in 2 zur besseren Darstellung des vorderen Elastomerfederelementes 6 kein Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement 5 im Bereich der vorderen Kante 9 der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 gezeigt. Im Übrigen entspricht diese Darstellung der in 1 gezeigten Situation.
In 4 ist eine Seitenansicht auf eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes 2 in einer zweiten ausgelenkten Lage gezeigt. Diese Situation tritt beispielsweise beim Bergabfahren, dem Überfahren einer Vertiefung (z. B. Schlagloch, Drainagekanal o. ä.) auf. Wie in 2 bereits gezeigt folgt das Basiselement 3 des Fahrzeuges der Bewegung, die durch die Bodenunebenheit vorgegeben ist In diesem Fall jedoch in die entgegengesetzte Richtung. Auch hier bleibt der Fahrzeugsitz 2 jedoch weitgehend in seiner im Wesentlichen senkrechten Ruhelage, da sich die Elemente der Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 verformen. Die Elastomerfederelemente 11 im hinteren Bereich der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 werden komprimiert und somit der Abstand zwischen Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 und dem Basiselement 3 des Fahrzeuges verringert. Ebenso komprimiert werden die im Bereich der hinteren Kante 10 angeordneten Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselemente 14. Demgegenüber werden die Elastomerfederelemente 12 im hinteren Bereich der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 expandiert, wodurch sich der Abstand zwischen Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 und dem Basiselement 3 des Fahrzeuges vergrößert.
5 zeigt eine Aufsicht auf eine mögliche Anordnung von Elastomerfederelementen 6 und Fluidfederelementen und/oder Fluiddämpfungselementen 5 innerhalb einer Fahrzeugschwingungsvorrichtung 1 zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes 2. Wie aus dieser Darstellung gut zu erkennen ist, sind die Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente 5 weiter vom Zentrum der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 entfernt angeordnet als die Elastomerfederelemente 6. Die Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente 5 befinden sich bevorzugt im Bereich der äußeren Begrenzungen 15 der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2. Die Elastomerfederelemente 6 sind in dieser Darstellung als Rechtecke gezeigt. Die W- oder die Dreiecksform ist in dieser Ansicht nicht zu erkennen. Die Schenkel der dreieck- oder W-förmigen Elastomerfederelemente 6 weisen schräg aus der Zeichnungsebene in Richtung des Betrachters. Die Grundlinie der Dreiecke verläuft in Fahrzeuglängsrichtung 7. Zur Federung und/oder Dämpfung seitlicher Impulse können die Elastomerfederelemente 6 auch in anderen Richtungen als der Fahrzeuglängsrichtung 7 ausgerichtet sein. Beispielsweise ist die Ausrichtung in Fahrzeugquerrichtung möglich. Auch eine Kombination aus Elastomerfederelementen 6, die in Fahrzeuglängsrichtung 7 ausgerichtet sind mit Elastomerfederelementen 6, die in Fahrzeugquerrichtung ausgerichtet sind, ist denkbar und in vielen Anwendungen vorteilhaft. Es ist somit eine 3-dimensional translatorische oder omnidirektionale Federung und/oder Dämpfung möglich.
In 6 ist eine Rückansicht eines Fahrzeugsitzes 2 mit Fluidfederelementen und/oder Fluiddämpfungselementen 5 gezeigt. Sie verdeutlicht die Anordnung der Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselemente 5. Zur besseren Übersicht sind die Elastomerfederelemente nicht dargestellt. Wie auch aus dieser Darstellung gut zu erkennen ist, sind die Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselemente 5 im Bereich der äußeren Begrenzungen 15 der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 angeordnet, um möglichst effektiv ein zu weites Neigen oder Kippen in eine Richtung zu verhindern.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines im Wesentlichen W-förmigen Elastomerfederelementes. Ein derartiges W-förmigen Elastomerfederelement setzt sich aus zwei im Wesentlichen dreieckigen Elastomerfederelementen zusammen. Im gezeigten Beispiel handelt sind die beiden dreieckigen Elastomerfederelemente identisch und jeweils gleichschenklige Dreiecke 17. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, da sich die Stärken der einzelnen Schenkel 16, deren Materialien und deren Winkel zur senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement 3 und der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 oder der Fahrerkabine unterscheiden können. Das gezeigte Elastomerfederelement kann direkt mit dem Basiselement 3 und der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 verbunden werden. Es ist aber auch wie im gezeigten Beispiel möglich, dass die Elastomere nicht direkt mit diesen verbunden werden, sondern zunächst durch die Anordnung auf Montagehilfen 18 zu leicht zu verarbeitenden Modulen vormontiert werden. Diese Montagehilfe 18 weist beispielsweise (in der Figur nicht gezeigte) Bohrungen auf, über die einfach die Verbindung zum Basiselement 3 und der Unterseite 8 des Fahrzeugsitzes 2 hergestellt werden kann.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugschwingungsvorrichtung
2: Fahrzeugsitz
3: Basiselement eines Fahrzeuges
4: gefederte Mehrpunktlagerung
5: Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement
6: Elastomerfederelement
7: Fahrzeuglängsrichtung
8: Unterseite des Fahrzeugsitzes
9: Vordere Kante der Unterseite des Fahrzeugsitzes
10: hintere Kante der Unterseite des Fahrzeugsitzes
11: komprimiertes Elastomerfederelement
12: expandiertes Elastomerfederelement
13: expandiertes Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement
14: komprimiertes Fluidfeder- und/oder Fluiddämpfungselement
15: äußere Begrenzungen der Unterseite des Fahrzeugsitzes
16: Schenkel
17: gleichschenkliges Dreieck
18: Montagehilfe

Claims

Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1), welche eine gefederte Mehrpunktlagerung (4) umfasst, welche zwischen einem Fahrzeugsitz (2) oder einer Fahrerkabine und einem darunter angeordneten Basiselement (3) eines Fahrzeuges angeordnet ist und zur rotativen Federung und/oder Dämpfung des Fahrzeugsitzes (2) und/oder der Fahrerkabine gegenüber dem Basiselement (3) geeignet ist, wobei die gefederte Mehrpunktlagerung (4) mehrteilig ausgebildet ist und mindestens ein Elastomerfederelement (6) umfasst dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerfederelement (6) in mindestens einer Dimension einen Querschnitt aufweist, der mindestens abschnittsweise im Wesentlichen die Form eines durch zwei Schenkel (16) aufgespannten Dreiecks aufweist, wobei die Schenkel (16) dieses Dreiecks schräg bezüglich einer senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement (3) und einer Unterseite (8) des Fahrzeugsitzes (2) oder der Fahrerkabine sind und aus einem Material bestehen, das elastische Eigenschaften aufweist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gefederte Mehrpunktlagerung (4) zusätzlich mindestens ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement (5) umfasst.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidfederelement eine Luftfeder und/oder das Fluiddämpfungselement (5) ein Luftlager ist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerfederelement (6) derart geformt ist, dass es dazu geeignet ist, sowohl rotative als auch vertikale und/oder horizontale Bewegungen des Fahrzeugsitzes (2) oder der Fahrerkabine abzufedern.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerfederelement (6) in mindestens einer Dimension einen Querschnitt aufweist, der mindestens abschnittsweise im Wesentlichen die Form des Buchstaben W aufweist, wobei mindestens ein Schenkel (16) dieses W-förmigen Elastomerfederelementes (6) schräg bezüglich einer senkrechten Verbindung zwischen dem Basiselement (3) und einer Unterseite (8) des Fahrzeugsitzes (2) oder der Fahrerkabine ist und aus einem Material bestehen, das elastische Eigenschaften aufweist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerfederelement (6) im Wesentlichen parallel zu einer Ebene angeordnet ist, welche durch eine Fahrzeuglängsachse (7) oder die Fahrzeugquerachse und eine Vertikale aufgespannt ist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gefederte Mehrpunktlagerung (4) eine Vielzahl, bevorzugt 3 oder 4 örtlich getrennter Elastomerfederelemente (6) aufweist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gefederte Mehrpunktlagerung (4) eine Vielzahl, bevorzugt 2, 3 oder 4 örtlich getrennter Fluidfederelemente und/oder Fluiddämpfungselemente (5) aufweist.
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement (5) weiter von einem Zentrum einer unterseitigen Fläche des Fahrzeugsitzes (2) oder der Fahrerkabine entfernt ist als ein Elastomerfederelement (6).
Fahrzeugschwingungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidfederelement und/oder ein Fluiddämpfungselement (5) in seinen Federungs- und/oder Dämpfungseigenschaften anpassbar ist, um einen aktiven Neigungsausgleich des Fahrzeugsitzes (2) oder der Fahrerkabine zu ermöglichen.