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Die Erfindung betrifft eine Horizontalschwingungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, umfassend ein Dämpfermodul, welches horizontale Schwingungen zwischen einem sitzseitigen Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil in Fahrzeuglängsrichtung (X) und/oder in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) dämpft und ein Regel-/Steuermodul zum Regeln und/oder Steuern des Dämpfermoduls, wobei das Dämpfermodul in einem Zwischenraum zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet ist.
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Insbesondere bei Fahrzeugsitzen in Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise Traktoren, Baumaschinen, Stapler und LKWs ist es wünschenswert, dass neben einer vertikalen Federung beziehungsweise einer Dämpfung vertikaler Schwingungen auch eine Dämpfung horizontaler Schwingungen vorhanden ist. Solche Fahrzeuge werden oft auf unebenem Gelände betrieben und müssen oft große Steigungen beziehungsweise Gefälle bewältigen. Dabei sind die Personen in dem Fahrzeug nicht unerheblichen Stößen und Positions- und Richtungsänderungen ausgesetzt. Um einen optimalen Sitzkomfort zu ermöglichen, sollte dies durch einen Fahrzeugsitz sowohl in vertikaler als auch horizontaler Richtung so gut wie möglich ausgeglichen werden. Ebenso verursachen Unebenheiten, wie beispielsweise Schlaglöcher, auf einer ebenen Fahrbahn solche Stöße. Bei längerer Fahrt kann dies auf den Fahrer, beispielsweise eines LKW, ermüdend wirken oder sogar Schmerzen verursachen. Schwingungen und Stöße quer zur Fahrtrichtung können mit einer Quer- bzw. Seitenhorizontalfederung gedämpft werden, um den Rücken vor ungesunden Erschütterungen zu schützen, während Schwingungen bei schneller Fahrt oder in sehr hügeligem Gelände von einer Längshorizontalfederung minimiert werden können.
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Aus dem Stand der Technik sind Horizontalschwingungsvorrichtungen bereits bekannt. Die verwendeten Dämpfersysteme, welche zwischen einem sitzseitigen Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil eingebaut sind, nehmen allerdings in der Regel zu viel Bauraum ein. Insbesondere die Höhe eines Fahrzeugsitzunterbaus sollte nicht zu groß ausgestaltet werden. Ferner ist es oftmals erwünscht, die Dämpfungseigenschaften der Horizontalschwingungsvorrichtung aktiv beziehungsweise semi-aktiv regelbar auszugestalten. Dies erfordert üblicherweise eine Steuer-/Regeleinrichtung welche zusätzlichen Bauraum erfordert. Meist hat dies einen komplizierten Aufbau und entsprechend kostenintensive Lösungen zur Folge.
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DE 10 2013 106 709 A1 offenbart ein Federungssystem, welches eine Luftfeder umfasst. Die Luftfeder ist zwischen einem mit einer Masse beaufschlagen ersten und einem zweiten Teil angeordnet. Das Federungssystem umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung, einen Druckspeicher und eine Zusatzvolumeneinrichtung. Diese Elemente stehen derart fluidisch in Kontakt, dass eine Kraft-Weg Kennlinie der Luftfeder durch eine Hinzuschaltung des Zusatzvolumens und/oder des Druckspeichers, in Abhängigkeit von bestimmten Parametern beispielsweise Ein- und/oder Ausfederweges, Geschwindigkeit beziehungsweise Beschleunigung des ersten Teils vorgebbar ist.
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DE 10 2008 052 960 A1 zeigt ein Federungsschwingungssystem zur Schwingungsreduzierung: Dabei sind zwei relativ zueinander schwingbare Federungsteile bei einer Schwingungsbewegung mit einer Rückstellkraft beaufschlagbar. Das Federungsschwingungssystem umfasst eine Steuerungseinrichtung, welche eine mit zumindest einem der Federungsteile verbundene Wegkulisse aufweist.
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DE 10 2007 056 700 A1 offenbart ein Federungssystem mit einer Luftfeder. Die Luftfeder ist mit einer Zusatzvolumeneinrichtung verbunden. Das Volumen der Zusatzvolumeneinrichtung kann mittels eines Stellglieds eingestellt werden.
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US 4 475 707 A beschreibt eine Sitzfederung, welche in vertikaler und horizontaler Richtung wirkt. Die Horizontalfederung ist zwischen Fahrzeugboden und einem Scherengestell mit Sitzoberteil angeordnet. Eine Vor- und Zurückbewegung wird durch zwei auf einer Stange angeordneten Federelementen gefedert. Die Sitzfederung umfasst einen Stoßdämpfer zur Dämpfung horizontaler Auslenkungen.
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US 2004 / 0 112 659 A1 offenbart ein aktives Federungssystem für eine Fahrerkabine oder einen Fahrzeugsitz. Das System umfasst dabei hydraulische Aktuatoren. Ein Aktuator besteht aus einem Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben, wobei dessen Kolbenstange mit der Fahrerkabine oder einen Fahrzeugsitz verbunden ist. Die entsprechenden Kammern des Zylinders sind mittels eines 3/3 Wegeventils mit einer Pumpe verbunden, welche wiederum mit einem Fluidreservoir verbunden ist. Der Hydraulikfluss in bzw. aus den Kammern wird in Abhängigkeit eines Sensorsignals gesteuert.
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US 2005 / 0 051 373 A1 zeigt ein Schwingungsdämpfungssystem für eine Fahrerkabine. Das Schwingungsdämpfungssystem umfasst mehrere Aktuatoren. Die beiden Kammern eines entsprechenden hydraulischen Zylinders sind über ein 3/3 oder 4/3 Wegeventil mit einer Pumpe verbunden, welche wiederum mit einer Fluidreservoir verbunden ist.
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DE 10 2009 022 328 A1 beschreibt eine Dämpfereinrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs. Die Dämpfereinrichtung umfasst einen Hydraulikzylinder mit einem darin angeordneten Kolben.
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US 2010 / 0 072 760 A1 offenbart einen Stoßdämpfer mit einem in einem Gehäuse angeordneten Kolben, der das Gehäuse in eine obere und eine untere Kammer unterteilt. Beide Kammern sind mit einer Motor-/Generatoreinrichtung verbunden. Diese Einrichtung kann einerseits durch das verdrängte Flüssigkeitsvolumen angetrieben werden.
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DE 11 2012 004 573 T5 zeigt einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einer Energierückgewinnungsvorrichtung. Die Arbeitskammern des Stoßdämpfers sind über eine Vierquadrant-Stromrichteranordnung mit einer Pumpe/Turbine verbunden, wobei im Pumpenmodus Fluid aus einem Akkumulator in die Arbeitskammern befördert werden kann.
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CN 201 621 221 U offenbart einen Stoßdämpfer mit einer Energierückgewinnungseinrichtung. Der Stoßdämpfer ist dabei über einen Fluidstromgleichrichter mit einer Turbine/Pumpe verbunden.
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DE 10 2009 056 874 A1 zeigt eine Federdämpfervorrichtung für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst dabei einen Hydraulikzylinder mit einem darin angeordneten Kolben. Der Kolbenraum ist mit einem Energiespeicher verbunden, mittels welchem die hydraulische Energie in einen Federweg und eine Federkraft zum Federn und Dämpfen des Fahrzeugs wandelbar ist. Die Kammern können weiterhin mit einer Pumpe verbunden sein, wodurch ein aktives Regeln ermöglicht wird.
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DE 10 2014 208320 A1 beschreibt eine Dämpfereinheit zur Anordnung zwischen einer Karosserie und einem Rad eines Fahrzeugs. Die Arbeitskammern eines Zylinders sind dabei über einen Fluidstromgleichrichter mit einer Turbine/Pumpe verbunden.
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DE 10 2008 050 192 A1 zeigt eine Fahrzeugschwingungsvorrichtung mit zwei relativ zueinander schwingbaren Federungsteilen und ein mit zumindest einem der Federungsteile verbundenen Trägheitselement.
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DE 39 02 743 C1 zeigt ein aktives Rad- bzw. Achsabstützaggregat mit einem doppelt wirkenden Kolben-Zylinder Aggregat. Die Kammern des Zylinders sind über ein 4/3 Wegeventil mit einer Pumpe verbunden, welche mit einem Reservoir verbunden ist. Die Kammern sind überdies mit einem Druckspeicher verbunden.
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DE 40 14 466 A1 beschreibt eine Fahrzeugfederung. Die Federung umfasst einen Zylinder, in dem ein Kolben angeordnet ist. Zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben ist ein Federelement angeordnet. Die Arbeitskammern des Zylinders sind mit einer Druckquelle verbunden. Es kann somit eine Zusatzkraft zur Verfügung gestellt werden, durch welche die Härte eines Federbeins entsprechend eingestellt werden kann.
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US 2015 / 0 184 683 A1 zeigt einen Aktuator für Schienenfahrzeuge. Dieser Aktuator dient zur Unterdrückung lateraler Schwingungen des Wagonoberteils relativ zu dem Unterteil, insbesondere bei der Anfahrt. Der Aktuator umfasst einen Zylinder, wobei der Ringraum mit einer Pumpe und der Kolbenraum mit einem Tank verbunden ist.
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CN 101 865 237 A offenbart einen Stoßdämpfer für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs. Die beiden Kammern des Stoßdämpfers sind über einen Fluidstromgleichrichter mit einem Generator verbunden so dass eine Energiegewinnung durch die Kolbenbewegung erfolgen kann.
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DE 25 36 578 A1 zeigt eine Dämpfungsvorrichtung für eine Fahrzeugaufhängung. Die Arbeitskammern sind über ein elektrisch verstellbares Pilotventil miteinander verbunden, wodurch die Dämpfkraft einstellbar ist.
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WO 2009 / 024 212 A1 zeigt eine hydraulische Kabinenfederung. Die Arbeitskammern sind mittels Proportionaldrosselventilen miteinander verbunden, wodurch die Dämpfung einstellbar ist.
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DE 38 27 255 A1 zeigt einen regelbaren hydraulischen Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge. Der Schwingungsdämpfer weist einen integrierten Ausgleichsraum auf. Die erste Arbeitskammer ist dabei permanent mit dem Ausgleichsraum verbunden, wobei die zweite Arbeitskammer über eine Ventileinrichtung, welche ein regelbares Ventil und eine Gleichrichterschaltung umfasst mit dem Ausgleichsraum verbunden ist.
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DE 100 62 999 A1 offenbart einen regelbaren Schwingungsdämpfer mit einer Dämpfungskraftsteuerung für Kraftfahrzeuge. Der Schwingungsdämpfer besteht aus einem Einrohrdämpfer, welcher zwei mit einer Bypassleitung verbundene Arbeitsräume aufweist. In der Bypassleitung sind Regelventile zur Steuerung der Dämpfungskraft vorgesehen.
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DE 37 09 900 A1 beschreibt eine hydraulische Ventilanordnung zum Steuern einer hydraulischen Kolben-Zylinder Einheit. Die Anordnung umfasst ein Steuerventil, welches in einer Bypassleitung zweier Arbeitsräume eines Zylinders angeordnet ist.
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US 2010 / 0 230 989 A1 zeigt eine Energieaufnahmevorrichtung für einen Sitz in einem Militärfahrzeug. Durch die Vorrichtung soll die auf den Sitz wirkende kinetische Energie bei einer Explosion aufgenommen werden.
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DE 35 17 504 A1 zeigt einen abgefederten Fahrzeugsitz. Dabei ist zwischen einem Sitzrahmen und einem Grundrahmen eine Fluidfeder angeordnet. Eine vertikale Bewegung des Sitzrahmens verursacht eine Drehbewegung einer Schalteinrichtung, wodurch eine Ventileinrichtung der Fluidfeder betätigt wird.
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DE 103 25 320 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Dämpfen einer vertikalen Bewegung eines Fahrzeugsitzes. Die Vorrichtung umfasst ein Scherengestell, ein Federelement und einen Dämpfer. Der Dämpfungsgrad des Dämpfers ist dabei über einen Hebelmechanismus einstellbar, so dass der Dämpfungsgrad auf die Position des Sitzes abgestimmt ist.
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DE 10 2014 109 191 A1 zeigt ein Vertikal-Federungssystem mit einem geschlossenen Kreislauf, in welchem ein Hydraulikfluid transportiert und zur Betätigung eines im Kreislauf angeordneten Stellglieds verwendet wird. In Reihe zum Stellglied ist eine hydropneumatische Feder geschaltet, deren Gasdruck den Druck im System bestimmt.
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DE 10 2010 026 568 A1 beschreibt eine Luftfeder zur Federung eines Fahrzeugsitzes, welche über eine Leitung mit einem schlauchartigen und sich innerhalb einer Verkleidung des Sitzunterbaus horizontal erstreckenden Erweiterungsvolumen verbunden ist.
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DE 31 06 513 A1 zeigt einen Sitz mit einer Vertikalfederung, bei welcher die Luftfeder über eine Leitung mit einem Zusatzvolumen verbunden ist. Das Zusatzvolumen ist in einem Hohlraum des Sitzgestells platzsparend angeordnet.
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DE 10 2010 055 342 A1 zeigt eine Federvorrichtung mit einem länglichen Fluidfederelement, welches mittels einer Deformationseinrichtung verformbar ist.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Horizontalschwingungsvorrichtung bereitzustellen, welche einen geringeren Bauraum erfordert. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugsitz mit einer solchen Horizontalschwingungsvorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Horizontalschwingungsvorrichtung für einen Fahrzeugsitz, umfassend ein Dämpfermodul, welches horizontale Schwingungen zwischen einem sitzseitigen Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil in Fahrzeuglängsrichtung und/oder in Fahrzeugbreitenrichtung dämpft und ein Regel-/Steuermodul zum Regeln und/oder Steuern des Dämpfermoduls, wobei das Dämpfermodul in einem Zwischenraum zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet ist. Die Horizontalschwingungsvorrichtung zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass das Dämpfermodul zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer umfasst, wobei der zumindest eine hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem Volumenausgleichsmodul fluidisch verbunden ist.
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Durch eine derartige Horizontalschwingungsvorrichtung wird der benötigte Bauraum deutlich reduziert. Zum einen weist die erfindungsgemäße Horizontalschwingungsvorrichtung eine modulare Bauweise auf. Demzufolge ist zwar das Dämpfermodul in dem Zwischenraum zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet, das Regel-/Steuermodul zum Regeln und/oder Steuern des Dämpfermoduls kann jedoch außerhalb des Zwischenraums angeordnet werden. Ferner wird bei Einfahren des hydraulischen Schwingungsdämpfers das dabei aus dem Schwingungsdämpfer verdrängte Hydraulikfluid dem Volumenausgleichsmodul zugeführt. Der Schwingungsdämpfer kann somit baulich klein ausgestaltet werden. Das Volumenausgleichsmodul ist erfindungsgemäß außerhalb des Zwischenraums angeordnet. Der Zwischenraum zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil kann somit möglichst klein bemessen werden. Ferner kann das Dämpfermodul durch ein Regel-/Steuermodul geregelt beziehungsweise gesteuert werden. Unter einer Steuerung wird in der Regel verstanden, dass aufgrund eines Eingangssignals eine Ausgangsgröße folgt. Ein solches Eingangssignal ist zumeist eine binäre Größe, beispielsweise Ein/Aus. Ein Beispiel für eine Ausgangsgröße wäre dann beispielsweise eine Offen- beziehungsweise Geschlossenstellung eines Ventils. Eine Regelung basiert auf einer Rückkopplung eines Ausgangssignals. Bei einer Regelung wird die Regelgröße kontinuierlich mit einem Sollwert verglichen. Der Regler bestimmt entsprechend der Abweichung der Werte eine Stellgröße, die so auf die Regelgröße einwirkt, dass sie die Abweichung minimiert und die Regelgröße ein gewünschtes Zeitverhalten annimmt, trotz vorhandener Störgrößen.
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Vorzugsweise ist der zumindest eine hydraulische Schwingungsdämpfer ein Einrohrdämpfer. Der Einrohrdämpfer umfasst einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, welcher durch einen Kolben mit Kolbenstange in einen Ringraum und einen Kolbenraum unterteilt ist. Unter einem Ringraum wird der Arbeitsraum des Zylinders verstanden, in dem sich die Kolbenstange befindet. Der Kolbenraum ist dann der kolbenstangenferne Arbeitsraum des Zylinders. Ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder weist zwei gegenüberliegende Kolbenflächen auf, die mit dem Hydraulikfluid beaufschlagbar sind. Die Kolbenstange kann somit im Vor- und Rückhub belastet werden, wodurch der Zylinder zwei aktive Bewegungsrichtungen hat. Bevorzugt ist in dem Kolben und/oder zwischen zumindest einem hydraulischen Schwingungsdämpfer und dem Volumenausgleichsmodul ein Dämpfungsventil angeordnet, durch welche(s) ein Strömungswiderstand festlegbar ist. Durch den Strömungswiderstand sind Dämpfungseigenschaften des Dämpfers bestimmt. Es wäre denkbar, dieses Dämpfungsventil ansteuerbar auszugestalten, wodurch der Strömungswiderstand und somit die Dämpfungseigenschaften steuerbar wären.
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Alternativ wäre denkbar, dass der hydraulische Schwingungsdämpfer ein Zweirohrdämpfer ist. Zweirohrdämpfer weisen ein Innenrohr auf, in dem ein Kolben beweglich angeordnet ist. Dieses Innenrohr wird von einem Gehäuse oder Außenrohr umgeben, welchem das aus dem Innenrohr verdrängte Hydraulikfluid zugeführt wird. Vorteilhafterweise ist das Außenrohr mit dem Volumenausgleichsmodul fluidisch verbunden, so dass sich lediglich ein Teil des verdrängten Hydraulikfluids in dem Außenrohr befindet und ein weiterer Teil dem Volumenausgleichsmodul zugeführt wird. Demnach kann auch ein Zweirohrdämpfer derart bemessen werden, dass dieser einen kleineren Bauraum ausfüllt.
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Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung ist das Volumenausgleichsmodul mit dem Kolbenraum des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers fluidisch verbunden. Vorzugsweise ist dabei das in der Druckstufe des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers verdrängte Fluid dem Volumenausgleichsmodul zuführbar und in der Zugstufe des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers Hydraulikfluid von dem Volumenausgleichsmodul dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zuführbar. Bevorzugt erfolgt dabei die fluidische Verbindung zwischen dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer und dem Kolbenraum über eine Druckleitung. Vorzugsweise ist die Druckleitung mit einem ersten Anschlusselement des Kolbenraums und einem Anschlusselement des Volumenausgleichmoduls verbunden. Weiter bevorzugt ist in der Druckleitung zwischen dem Kolbenraum des hydraulischen Schwingungsdämpfers und dem Volumenausgleichsmodul ein Dämpfungsventil angeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das in der Druckstufe des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers verdrängte Hydraulikfluid dem Volumenausgleichsmodul zuführbar, wodurch ein Vorspannelement in dem Volumenausgleichsmodul komprimierbar ist. Vorzugsweise ist in der Zugstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers das durch das nun expandierende Vorspannelement angetriebene Hydraulikfluid aus dem Volumenausgleichsmodul dem hydraulischen Schwingungsdämpfer zuführbar. Ein solches Vorspannelement kann ein komprimierbares Gas, eine Feder, ein Elastomer oder ein anderweitiges komprimierbares Element sein.
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Erfindungsgemäß umfasst das Volumenausgleichsmodul einen Zylinder mit einer ersten Kammer und einer zweiten Kammer. Bevorzugt sind die erste und die zweite Kammer durch einen in dem Zylinder beweglich angeordneten Kolben unterteilt. Das dem Volumenausgleichsmodul zugeführte Hydraulikfluid ist dabei der ersten Kammer zuführbar. Da das Hydraulikfluid nun ein größeres Volumen in der ersten Kammer einnimmt, wird der Kolben in Richtung der zweiten Kammer verschoben. Das Vorspannelement, welches in der zweiten Kammer angeordnet ist, ist dadurch komprimierbar.
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Vorzugsweise ist das Regel-/Steuermodul außerhalb des Zwischenraums zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet. Bevorzugt ist das Regel-/Steuermodul mit dem Ringraum und dem Kolbenraum fluidisch verbunden. Weiter bevorzugt ist das Regel-/Steuermodul mittels Druckleitungen mit einem zweiten Anschlusselement des Kolbenraums und einem Anschlusselement des Ringraums verbunden. Demnach kann der Zwischenraum besonders platzsparend ausgestaltet werden, da zwar das Dämpfermodul und die entsprechenden Verbindungsleitungen bzw. Druckleitungen in dem Zwischenraum angeordnet sind, jedoch das Regel-/Steuermodul und das Volumenausgleichsmodul nicht in dem Zwischenraum angeordnet werden müssen.
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Nach einem weiteren bevorzugten Gedanken der Erfindung umfasst das Regel-/Steuermodul eine Ventilanordnung, insbesondere ein Proportional-Stromregelventil, welches mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer wirkverbunden ist. Bevorzugt ist die Ventilanordnung mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels dieser Ventilanordnung modulierbar ist. Vorzugsweise ist die Ventilanordnung durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar. Die Leistung beziehungsweise die Dämpfungsleistung des hydraulischen Schwingungsdämpfers ist durch den Strömungswiderstand des Dämpfungsventils gegeben. Ein solches Dämpfungsventil kann, wie bereits beschrieben, in dem Kolben des hydraulischen Schwingungsdämpfers und/oder in der Druckleitung zwischen dem hydraulischen Schwingungsdämpfer und dem Volumenausgleichsmodul angeordnet sein. Durch eine bevorzugte Bypassleitung zwischen dem Ringraum und dem Kolbenraum wird der Strömungswiderstand in dem Dämpfungsventil und somit die Dämpfungsleistung beeinflusst. Vorzugsweise ist die Ventilanordnung in der Bypassleitung angeordnet. Die Strömung in der Bypassleitung wird somit durch die Ventilanordnung gesteuert, wodurch wiederum der Strömungswiderstand in dem Dämpfungsventil durch die Ventilanordnung steuerbar ist. Besonders bevorzugt ist die Ventilanordnung als ein Proportional-Stromregelventil ausgestaltet, welches durch die Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar ist, wodurch eine semi-aktive Dämpfungsregelung möglich ist. Es ist aber auch denkbar, dass die Ventilanordnung ein betätigbares Drosselventil ist, welches beispielsweise händisch betätigbar ist. Somit wäre eine passive Dämpfungsregelung möglich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Regel-/Steuermodul eine als Vollbrücke ausgebildete hydraulische Gleichrichterschaltung aus vier Rückschlagventilen, welche mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist in der Brückendiagonale eine Ventilanordnung, insbesondere ein Proportional-Stromregelventil angeordnet. Weiter bevorzugt ist die Ventilanordnung mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels dieser Ventilanordnung modulierbar ist. Überdies wäre denkbar, dass die Ventilanordnung durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar ist. Vorteilhafterweise sind in je einem Brückenzweig zwei in Reihe geschaltete Rückschlagventile in Bezug auf den Durchfluss entgegengesetzt orientiert angeordnet. Vorzugsweise sind die diagonal gegenüberliegenden Rückschlagventile in Bezug auf den Durchfluss gleich orientiert. Eine solche Gleichrichterschaltung wird auch als hydraulische H-Schaltung oder hydraulische Graetzschaltung bezeichnet. Durch die Ventilanordnung in der Brückendiagonale kann wiederum der Strömungswiderstand in dem Dämpfungsventil beeinflusst bzw. gesteuert werden. Vorzugsweise ist eine solche Ventilanordnung ein Proportional-Stromregelventil. Bei einer einfachen Anordnung der Ventilanordnung bzw. des Proportional-Stromregelventils zwischen dem Ringraum und dem Kolbenraum ist oftmals eine Anpassung des Fluidstromes hinsichtlich der Strömungsrichtung notwendig. Viele übliche Ventile weisen einen unterschiedlichen Stromdurchsatz in Abhängigkeit von der Stromrichtung auf. Bei einer Regelung des hydraulischen Schwingungsdämpfers in Zug- und Druckstufe wird die Ventilanordnung in Druck- und Zugstufe in unterschiedlichen Richtungen von dem Fluid durchströmt. Demnach ist eine Kompensation des unterschiedlichen Stromdurchsatzes notwendig. Eine Gleichrichterschaltung hat den Vorteil, dass das Hydraulikfluid die Ventilanordnung in der Brückendiagonale immer in der gleichen Richtung durchströmt, wodurch keine Kompensation des Stromdurchsatzes notwendig ist.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Gendanken der Erfindung umfasst das Regel-/Steuermodul eine Hydraulikfluidfördereinrichtung, welche mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist die Hydraulikfluidfördereinrichtung mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels der Hydraulikfluidfördereinrichtung modulierbar ist. Vorteilhafterweise weist die Hydraulikfluidfördereinrichtung eine regelbare bidirektionale Pumpe und einen Motor für die Pumpe auf. Weiter bevorzugt ist die Hydraulikfluidfördereinrichtung durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar.
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Vorzugsweise ist sowohl die Hydraulikfluidfördereinrichtung als auch eine Ventilanordnung und/oder eine als Vollbrücke ausgebildete hydraulische Gleichrichterschaltung mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer wirkverbunden. Bevorzugt ist die Hydraulikfluidfördereinrichtung parallel zu der Ventilanordnung beziehungsweise der hydraulischen Gleichrichterschaltung geschaltet. Bevorzugt weist eine solche Gleichrichterschaltung wie bereits ausgeführt vier Rückschlagventile und eine Ventilanordnung in der Brückendiagonale auf. Vorzugsweise ist die Hydraulikfluidfördereinrichtung, die Ventilanordnung und/oder die Gleichrichterschaltung mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels deren in Kombination modulierbar ist. Weiter bevorzugt ist sowohl die Ventilanordnung als auch die Hydraulikfluidfördereinrichtung durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar.
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Denkbar wäre auch, die Hydraulikfluidfördereinrichtung in Kombination mit einem Drosselventil zu betreiben. Durch ein solches Drosselventil ist die Dämpfung von Zug und Druckstufe des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers synchron einstellbar. Die Dämpfung kann somit passiv (vor-) eingestellt werden, während durch die Hydraulikfluidfördereinrichtung eine aktive Dämpfungsregelung ermöglicht ist. Alternativ dazu könnte die Hydraulikfluidfördereinrichtung in Kombination mit zwei antiparallel geschalteten Drosselrückschlagventilen betrieben werden, durch welche Zug- und Druckstufe separat einstellbar sind. Hierbei kann die Dämpfung somit passiv (vor-) eingestellt werden, während durch die Hydraulikfluidfördereinrichtung eine aktive Dämpfungsregelung ermöglicht ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Horizontalschwingungsvorrichtung zumindest eine Sensoreinrichtung. Bevorzugt weist die Sensoreinrichtung einen Positionssensor auf, mit dem die Position des sitzseitigen Oberteils relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist. Weiter bevorzugt weist die Sensoreinrichtung einen Geschwindigkeitssensor auf, mit dem die Geschwindigkeit des sitzseitigen Oberteils relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist. Vorteilhaft weist die Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor auf, mit dem die Beschleunigung des sitzseitigen Oberteils relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist. Vorzugsweise umfasst das Regel-/Steuermodul eine Steuer-/Auswerteeinrichtung durch welche die Daten der Sensoreinrichtung auswertbar sind und die Ventilanordnung und/oder die Hydraulikfluidfördereinrichtung ansteuerbar sind/ist.
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Die Horizontalschwingungsvorrichtung ist auf verschiedene Arten zu betreiben. Zunächst wäre es denkbar, die Horizontalschwingungsvorrichtung aktiv, semiaktiv oder auch passiv zu betreiben. Bei einer aktiven Dämpfung kann in einer bevorzugten Ausführungsform einem Arbeitsraum (Kolbenraum, Ringraum) des hydraulischen Schwingungsdämpfers anhand der durch die Sensoreinrichtung bestimmten Daten durch die Hydraulikfluidfördereinrichtung Hydraulikfluid zu- bzw. abgeführt werden. Es kann also aktiv eine Kraft auf den Kolben bzw. die Kolbenstange ausgeübt werden. Bei einer semiaktiven Regelung ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein Proportional-Stromregelventil in einer Bypassleitung zwischen Kolbenraum und Ringraum geschaltet. Die Dämpfungsleistung beziehungsweise die Strömung in der Bypassleitung kann demnach anhand der durch die Sensoreinrichtung bestimmten Daten geregelt werden. Zur aktiven bzw. semi-aktiven Regelung ist das Messen bestimmter Daten durch die Sensoreinrichtung notwendig. Dabei wird vorzugsweise die relative Position des beweglichen sitzseitigen Oberteils bezüglich des feststehenden karosserieseitigen Unterteils bestimmt. Vorteilhafterweise ergeben die Werte aus Position und Geschwindigkeit der sich gegeneinander bewegenden Baugruppen ein Produkt, welches für den Regelalgorithmus des semi-aktiv bzw. aktiv geregelten Systems erforderlich ist.
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Eine passive Dämpfung kann nicht verstellbar ausgeführt sein. Die Eigenschaften des Dämpfers beziehungsweise der Dämpfung sind fest definiert, so dass der Strömungswiderstand des Hydraulikfluids durch die in dem Dämpfer verwendeten Ventilanordnungen festgelegt ist. Die bei einem definierten Arbeitshub ausgetauschte (zwischen Volumenausgleichsmodul und Kolbenraum) Menge an Hydraulikfluid ist immer gleich. Der Strömungswiderstand ist allein von der Geschwindigkeit des Kolbens innerhalb des Hydraulikzylinders abhängig. Es sind aber auch Ausführungsformen mit einer verstellbaren passiven Dämpfung denkbar. Dabei kann die Menge an Hydraulikfluid in der Zugstufe/Druckstufe synchron oder asynchron durch eine händisch betätigbare Ventilanordnung moduliert werden. Die Ventilanordnung ist dabei vorzugsweise zwischen Ringraum und Kolbenraum geschaltet. Bei einer synchronen Modulierung ist die zwischen den Arbeitsräumen ausgetauschte Menge in Zug- und Druckstufe durch eine Ventilanordnung einstellbar. Bei einer asynchronen Modulierung ist die ausgetauschte Menge an Hydraulikfluid in Zugstufe und Druckstufe separat einstellbar.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Gedanken der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung einen Grundkörper und einen an dem Grundkörper drehbar angeordneten Messarm. Vorzugsweise ist der Grundkörper an dem sitzseitigen Oberteil und der Messarm an dem karosserieseitigen Unterteil angeordnet. Es wäre aber auch denkbar, dass der Grundkörper an dem karosserieseitigen Unterteil und der Messarm an dem sitzseitigen Oberteil angeordnet ist. Vorteilhafterweise bestimmt die Sensoreinrichtung Daten, wie Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung aus der Änderung eines Drehwinkels des Messarms.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Dämpfermodul einen ersten und einen zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfer. Bevorzugt sind der erste und der zweite hydraulische Schwingungsdämpfer in Fahrzeuglängsrichtung (X) und/oder in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) angeordnet. Vorteilhafterweise ist der Ringraum des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers mit dem Ringraum des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers fluidisch verbunden. Ferner ist es bevorzugt, dass der Kolbenraum des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers mit dem Kolbenraum des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers und dem Volumenausgleichsmodul verbunden ist.
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Vorzugsweise ist in dem Zwischenraum zwischen dem sitzseitigen Oberteil und dem karosserieseitigen Unterteil ein Führungssystem angeordnet, durch welches das sitzseitige Oberteil an dem karosserieseitigen Unterteil verschiebbar gelagert ist. Ein solches Führungssystem könnte beispielsweise ein Schienensystem sein.
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Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung der anliegenden Figuren erläutert. Gleichartige Komponenten können in den verschiedenen Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen aufweisen.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine Ansicht einer Horizontalschwingungsvorrichtung mit einem sitzseitigen Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil;
- 2 eine Ansicht einer Horizontalschwingungsvorrichtung;
- 3 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer Ausführungsform;
- 4 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 5 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 6 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 7 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 8 eine Schaltskizze eines hydraulischen Schwingungsdämpfers gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 9 eine Draufsicht auf eine Horizontalschwingungsvorrichtung mit einem sitzseitigen Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil;
- 9a,b,c eine Draufsicht auf eine Sensoreinrichtung bei verschieden ausgelenktem sitzseitigem Oberteil und einem karosserieseitigen Unterteil;
- 10 eine Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes mit vertikaler Federung und Horizontalschwingungsvorrichtung;
- 11. eine Rückansicht eines Fahrzeugsitzes mit vertikaler Federung und Horizontalschwingungsvorrichtung.
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In 1 wird eine Horizontalschwingungsvorrichtung (1) für einen Fahrzeugsitz (2) dargestellt. Dabei werden die modular aufgebaute Horizontalschwingungsvorrichtung (1) das sitzseitige Oberteil (4) und das karosserieseitige Unterteil (5) gezeigt. Das sitzseitige Oberteil (4) und das karosserieseitige Unterteil (5) erstrecken sich in Fahrzeuglängsrichtung (X) und in Fahrzeugbreitenrichtung (Y). Die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) umfasst ein Dämpfermodul (3), welches horizontale Schwingungen zwischen einem sitzseitigen Oberteil (4) und einem karosserieseitigen Unterteil (5) in Fahrzeuglängsrichtung (X) und/oder in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) dämpft. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) zur Dämpfung von Schwingungen in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) ausgelegt. Eine alternative Auslegung für eine Schwingungsdämpfung in Fahrzeuglängsrichtung (X) oder eine Kombination von Dämpfungsmodulen (3) zur Dämpfung von Schwingungen sowohl in Fahrzeuglängsrichtung (X) als auch in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) wäre ebenso denkbar.
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Das sitzseitige Oberteil (4) ist in einer Höhenrichtung (Z) oberhalb des karosserieseitigen Unterteils (5) angeordnet. Dabei ist in dem Zwischenraum (7) zwischen dem sitzseitigen Oberteil (4) und dem karosserieseitigen Unterteil (5) ein Führungssystem (37) angeordnet, durch welches das sitzseitige Oberteil (4) an dem karosserieseitigen Unterteil (5) verschiebbar gelagert ist. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das Führungssystem (37) aus einem Schienensystem mit einer C-Profilschiene, in der eine Gleitschiene verschiebbar gelagert ist. Es wäre jedoch auch denkbar, dass Gleitelemente aus Kunststoff oder Kugellager zur Lagerung verwendet werden. Die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) dämpft horizontale Schwingungen in Fahrzeugbreitenrichtung (Y). Demzufolge ist in einem jeweilig äußeren Randbereich in Fahrzeuglängsrichtung (X) jeweils ein Schienensystem angeordnet, wobei die Schienensysteme symmetrisch zu einer Mittelachse (39) angeordnet sind.
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An dem karosserieseitigen Unterteil (5) sind an dessen Unterseite (41) zwei Befestigungsschienen (37) angeordnet, durch welche dieses an dem weiteren Sitzunterbau befestigt werden kann. Diese Unterseite (41) ist diejenige Seite, welche in Höhenrichtung (Z) derjenigen Seite des karosserieseitigen Unterteils (5) gegenüberliegt, welche dem sitzseitigen Oberteil (4) zugewandt ist. Diese Befestigungsschienen (38) erstrecken sich entlang der Fahrzeuglängsrichtung (X) und sind in Fahrzeugbreitenrichtung (Y) in einem jeweiligen äußeren Randbereich angeordnet.
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Das Dämpfermodul (3) ist in dem Zwischenraum (7) zwischen dem sitzseitigen Oberteil (4) und dem karosserieseitigen Unterteil (5) angeordnet. Das Dämpfermodul (3) umfasst erfindungsgemäß zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b), wobei der zumindest eine hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) mit einem Volumenausgleichsmodul (9) fluidisch verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Dämpfermodul (3) einen ersten (8a) und einen zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfer (8b). Die hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) sind als Einrohrdämpfer ausgebildet. Diese Einrohrdämpfer umfassen einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (10, 10a, 10b), welcher durch einen Kolben (11) mit Kolbenstange (12, 12a, 12b) in einen Ringraum (13, 13a, 13b) und einen Kolbenraum (14, 14a, 14b) unterteilt ist. In den 3 bis 8 ist ein solcher Einrohrdämpfer mit entsprechender Beschaltung als Prinzipskizze gezeigt.
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Die jeweiligen Hydraulikzylinder (10) sind derart zwischen dem sitzseitigen Oberteil (4) und dem karosserieseitigen Unterteil (5) angeordnet, dass eine jeweilige Längsachse eines Hydraulikzylinders (10, 10a, 10b) und die jeweilige Kolbenstange (12, 12a, 12b) entlang der Dämpfungsrichtung orientiert ist. Die Dämpfungsrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel die Fahrzeugbreitenrichtung (Y) und entspricht ebenso der Richtung, in welcher das Führungssystem (37) bzw. das Schienensystem eine Verlagerung des sitzseitigen Oberteils (4) erlaubt. Die beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) sind ebenso wie die beiden Schienensysteme in einem in Fahrzeuglängsrichtung (X) äußeren Bereich angeordnet. Ebenso sind sie symmetrisch zu der Mittelachse (39) angeordnet. Weiterhin sind sie in Fahrzeuglängsrichtung (X) näher zur Mittelachse (39) als das jeweilige Schienensystem angeordnet. Das sitzseitige Oberteil (4) ist dabei mit den Kolbenstangen (12, 12a, 12b) der beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) verbunden. Das karosserieseitige Unterteil (5) ist mit den Hydraulikzylindern (10, 10a, 10b) er beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) verbunden. Durch die zur Mittelachse (39) symmetrische Anordnung der Schienensysteme und der beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wird ein gleichmäßig auf die beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) verteilter Krafteintrag gewährleistet.
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Der in dem Hydraulikzylinder (10, 10a, 10b) angeordnete Kolben (11) unterteilt den Hydraulikzylinder (10, 10a, 10b) in einen Ringraum (13, 13a, 13b) und einen Kolbenraum (14, 14a, 14b). Der Ringraum (13a) des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers (8a) ist mit dem Ringraum (13b) des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers (8b) fluidisch verbunden. Ebenso ist der Kolbenraum (14a) des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers (8a) mit dem Kolbenraum (14b) des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers (8b) und überdies dem Volumenausgleichsmodul (9) fluidisch verbunden. Die jeweilige fluidische Verbindung erfolgt über Druckleitungen (16), wobei eine Druckleitung (16) mit jeweils einem ersten Anschlusselement (17, 17a, 17b) des Kolbenraums (14, 14a, 14b), eine weitere Druckleitung mit einem ersten Anschlusselement (17, 17a, 17b) des Kolbenraums (14, 14a, 14b) und einem Anschlusselement (18) der Volumenausgleichsmoduls (9) verbunden ist und eine weitere Druckleitung (16) ist mit einem jeweiligen Anschlusselement (40, 40a, 40b) des Ringraums (13, 13a, 13b) verbunden ist. Durch eine derartige Verbindung von Ring- (13, 13a, 13b) und Kolbenräumen (14, 14a, 14b) und in Kombination mit der bereits beschriebenen symmetrischen Anordnung der hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wird ein gleichmäßig auf die beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) verteilter Krafteintrag gewährleistet.
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Die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) umfasst weiterhin ein Regel-/Steuermodul (6) zum Regeln und/oder Steuern des Dämpfermoduls (3). Dieses Regel-/Steuermodul (6) ist außerhalb des Zwischenraums (7) zwischen dem sitzseitigen Oberteil (4) und dem karosserieseitigen Unterteil (5) angeordnet, wodurch die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) kompakt und platzsparend baut. Dabei ist das Regel-/Steuermodul (6) in einem in Fahrzeuglängsrichtung (X) äußeren Bereich an einer Unterseite (41) des karosserieseitigen Unterteils (5) durch eine Befestigungsvorrichtung (6a) befestigt. Demnach ist das Regel-/Steuermodul (6) in Fahrzeuglängsrichtung (X) lateral über das karosserieseitige Unterteil (5) bzw. das sitzseitige Oberteil (4) hinausragend. Auf der in Fahrzeuglängsrichtung (X) gegenüberliegenden Seite ist das Volumenausgleichsmodul (9) an der Unterseite (41) des karosserieseitigen Unterteils (5) angeordnet.
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Ferner ist das Regel-/Steuermodul (6) mit dem Ringraum (13, 13a, 13b) und dem Kolbenraum (14, 14a, 14b) der beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) fluidisch verbunden. Dabei ist das Regel-/Steuermodul (6) mittels Druckleitungen (16) mit einem zweiten Anschlusselement (24) des Kolbenraums (14) und einem zweiten Anschlusselement (25) des Ringraums (13, 13a) des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a) verbunden. Durch den bereits beschriebenen gleichmäßig verteilten Krafteintrag und die fluidische Verbindung der Ring- (13, 13a, 13b) und Kolbenräume (14, 14a, 14b) durch die Druckleitungen (16) in die beiden hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wirkt eine Modulierung der Dämpfereigenschaften durch das Regel-/Steuermodul (6) beispielsweise durch eine Bypassleitung mit einem ansteuerbaren Ventil gleichmäßig auf beide hydraulische Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b). In 2 ist lediglich das Dämpfermodul (3) und das Regel-/Steuermodul (6) ohne das sitzseitigen Oberteil (4) und das karosserieseitige Unterteil (5) dargestellt.
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Die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) umfasst weiterhin eine Sensoreinrichtung (34). Die Sensoreinrichtung (34) weist einen Positionssensor, mit dem die Position des sitzseitigen Oberteils (4) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (5) in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist, einen Geschwindigkeitssensor, mit dem die Geschwindigkeit des sitzseitigen Oberteils (4) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (5) in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist und einen Beschleunigungssensor, mit dem die Beschleunigung des sitzseitigen Oberteils (4) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (5) in wenigstens einer Raumrichtung (X, Y, Z) messbar ist, auf. Diese Daten der Sensoreinrichtung (34) sind durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung in dem Regel-/Steuermodul (6) auswertbar. Anhand dieser Daten ist dann eine aktive oder semiaktive Regelung der Dämpfung, beispielsweise durch eine Ventilanordnung (26) und/oder die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31), möglich.
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Die Sensoreinrichtung (34) umfasst einen Grundkörper (35) und einen an dem Grundkörper (35) drehbar angeordneten Messarm (36). Der Grundkörper (35) ist dabei an dem sitzseitigen Oberteil (4) und der Messarm (36) an dem karosserieseitigen Unterteil (5) beziehungsweise an der Unterseite (41) des karosserieseitigen Unterteils (5) angeordnet. Der Grundkörper (35) ist dabei, ebenso wie das Regel-/Steuermodul (6), in Fahrzeuglängsrichtung (X) über das karosserieseitige Unterteil (5) bzw. das sitzseitige Oberteil (4) hinausragend. Bei einer Verlagerung des sitzseitigen Oberteils (4) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (5) dreht sich der Messarm (36) relativ zu dem Grundkörper (35). Dies ist in den 9, 9a, 9b und 9c ersichtlich, welche eine Draufsicht (9) auf die Unterseite (41) des karosserieseitigen Unterteils (5) bzw. einen die Sensoreinrichtung (34) einschließenden Ausschnitt (9a, 9b, 9c) der Draufsicht zeigen. Bei einem bezüglich des karosserieseitigen Unterteils (5) nicht ausgelenkten sitzseitigen Oberteil (4) befindet sich der Messarm (36) in einer Mittelstellung (42). Dies ist in 9b ersichtlich. Wird das sitzseitige Oberteil (4) relativ zu dem karosserieseitigen Unterteil (5) verlagert, dreht sich der Messarm (36) um einen Drehwinkel (α). Dies ist aus den 9a und 9b ersichtlich. Die Sensoreinrichtung (34) bestimmt aus der Winkeländerung die relative Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des beweglichen sitzseitigen Oberteils (4) bezüglich des feststehenden karosserieseitigen Unterteils (5). Die Werte aus Position und Geschwindigkeit der sich gegeneinander bewegenden Baugruppen ergeben ein Produkt, welches für den Regelalgorithmus des semi-aktiv bzw. aktiv geregelten Systems erforderlich ist.
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In den 3 bis 8 sind Prinzipskizzen eines hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) gezeigt, welcher mit einem Volumenausgleichsmodul (9) fluidisch verbunden ist. Ferner sind verschiedene Ausführungsformen gezeigt, in denen die Dämpfungseigenschaften durch verschiedene Schaltungen des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) mit dem Volumenausgleichsmodul (9) und einem Regel-/Steuermodul (6), durch welches das Dämpfermodul (3) regelbar ist, gezeigt. Wie bereits erwähnt wirkt eine solche Beschaltung auf zwei, oder auch mehrere hydraulische Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b), wegen der gleichmäßigen Kraftverteilung durch die symmetrische Anordnung und wegen der fluidischen Verbindung durch Druckleitungen der Ring- (13, 13a, 13b) und Kolbenräume (14, 14a, 14b). Die Ausführungsformen in diesen Figuren unterscheiden sich lediglich in der Beschaltung des Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) durch das Regel-/Steuermodul (6).
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Es wird ein hydraulischer Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b), welcher als ein Einrohrdämpfer ausgebildet ist, gezeigt. Der Einrohrdämpfer umfasst einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder (10, 10a, 10b), welcher durch einen Kolben (11) mit Kolbenstange (12) in einen Ringraum (13, 13a, 13b) und einen Kolbenraum (14, 14a, 14b) unterteilt ist. Der Kolbenraum (14, 14a, 14b) ist mit dem Volumenausgleichsmodul (9) fluidisch verbunden. Das in der Druckstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) verdrängte Hydraulikfluid ist somit dem Volumenausgleichsmodul (9) zuführbar. In der Zugstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) ist das Hydraulikfluid von dem Volumenausgleichsmodul (9) dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) zuführbar. Die fluidische Verbindung zwischen dem Volumenausgleichsmodul (9) und dem Kolbenraum (14, 14a, 14b) erfolgt, wie bereits beschrieben, über eine Druckleitung (16), wobei die Druckleitung (16) mit einem ersten Anschlusselement (17, 17a, 17b) des Kolbenraums (14, 14a, 14b) und einem Anschlusselement (18) des Volumenausgleichsmoduls (9) verbunden ist. Zwischen dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) und dem Volumenausgleichsmodul (9) ist überdies ein Dämpfungsventil (15) angeordnet, durch welches der Strömungswiderstand in der Druckleitung (16) festlegbar ist und somit die Dämpfung vorgegeben wird.
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Das Volumenausgleichsmodul (9) umfasst einen Zylinder (20) mit einer ersten (21) und einer zweiten Kammer (22). Diese erste (21) und zweite Kammer (22) sind durch einen in dem Zylinder (20) beweglich angeordneten Kolben (23) unterteilt. Das in der Druckstufe des zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) verdrängte Hydraulikfluid wird dem Volumenausgleichsmodul (9) beziehungsweise der ersten Kammer (21) zugeführt. Demzufolge bewegt sich der Kolben (23) durch das expandierende Volumen in der ersten Kammer (21) in Richtung der zweiten Kammer (22). In der zweiten Kammer (22) ist ein Vorspannelement (19) angeordnet, welches durch diese Bewegung komprimiert wird. In den Figuren wird das Vorspannelement (19) prinzipiell als eine Feder dargestellt. Dies könnte jedoch als ein komprimierbares Gas oder ein anderweitiges komprimierbares Medium ausgestaltet sein. In der Zugstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) ist dann das durch das nun expandierende Vorspannelement (19) angetriebene Hydraulikfluid aus dem Volumenausgleichsmodul (9) dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) zuführbar.
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In 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der das Regel-/Steuermodul (6) eine Ventilanordnung (26) umfasst, welche mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wirkverbunden ist. Die Ventilanordnung (26) ist über eine Bypassleitung beziehungsweise eine Druckleitung (16) mit dem Ringraum (13, 13a, 13b) und dem Kolbenraum (14, 14a, 14b) verbunden und ist somit mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels dieser Ventilanordnung (26) modulierbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Ventilanordnung (26) als ein Proportional-Stromregelventil (26a) ausgebildet. In der Druckstufe strömt somit Hydraulikfluid aus dem Kolbenraum (14, 14a, 14b) über Leitungspunkt A, die Ventilanordnung (26) und Leitungspunkt B zum Ringraum (13, 13a, 13b). In der Zugstufe strömt das Hydraulikfluid in umgekehrter Richtung. Die Strömung wird durch die Ventilanordnung (26) gesteuert, wobei die Ventilanordnung (26) durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar ist. Dadurch sind der Strömungswiderstand in dem Dämpfungsventil (15) und somit die Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) steuerbar. Durch die Beschaltung mit der Ventilanordnung (26) ist eine semi-aktive Regelung der Dämpfung möglich.
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In 4 ist eine Ausführungsform gezeigt, in der das Regel-/Steuermodul (6) eine als Vollbrücke ausgebildete hydraulische Gleichrichterschaltung (27) aus vier Rückschlagventilen (28a, 28b, 28c, 28d) umfasst, welche mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wirkverbunden ist. Die hydraulische Gleichrichterschaltung (27) ist über eine Bypassleitung beziehungsweise eine Druckleitung (16) mit dem Ringraum (13, 13a, 13b) und dem Kolbenraum (14, 14a, 14b) verbunden. In der Brückendiagonale (29) ist eine Ventilanordnung (26) angeordnet, wobei die Ventilanordnung (26) mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet ist, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels dieser Ventilanordnung (26) modulierbar ist. Die Ventilanordnung (26) ist in diesem Fall als ein Proportional-Stromregelventil (26a) ausgebildet und durch eine Steuer-/Auswerteeinrichtung ansteuerbar. In je einem Brückenzweig (30a, 30b) sind zwei in Reihe geschaltete Rückschlagventile (28a, 28b, 28c,28d) in Bezug auf den Durchfluss entgegengesetzt orientiert angeordnet. Ferner sind je zwei Rückschlagventile (28a, 28b, 28c, 28d), welche diagonal gegenüberliegend sind, in Bezug auf den Durchfluss gleich orientiert angeordnet. In der in 3 beschriebenen Ausführungsform strömt das Hydraulikfluid in der Zug- bzw. der Druckstufe in entgegengesetzten Richtungen durch die Ventilanordnung. In der Druckstufe strömt das Fluid von Leitungspunkt A über die Ventilanordnung (26) zu Leitungspunkt B und in der Zugstufe von Leitungspunkt B über die Ventilanordnung (26) zu Leitungspunkt A. In der Regel weisen Proportional-Stromregelventile allerdings für unterschiedliche Strömungsrichtungen einen unterschiedlichen Strömungswiderstand auf. Dies muss beispielsweise durch die Ansteuerung kompensiert werden. Bei der in 4 dargestellten Gleichrichterschaltung (27) durchströmt das Hydraulikfluid die Ventilanordnung (26) in Zug- und Druckstufe in gleicher Richtung. In der Druckstufe durchströmt das Hydraulikfluid die Schaltung in folgender Reihenfolge: Leitungspunkt A, Rückschlagventil (28c), Ventilanordnung (26), Rückschlagventil (28b), Leitungspunkt B. In der Zugstufe durchströmt das Hydraulikfluid die Schaltung in folgender Reihenfolge: Leitungspunkt B, Rückschlagventil (28d), Ventilanordnung (26), Rückschlagventil (28a), Leitungspunkt A. Durch die Beschaltung mit der hydraulischen Gleichrichterschaltung (27) ist eine semi-aktive Regelung der Dämpfung möglich.
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In den 5 bis 8 umfasst das Regel-/Steuermodul (6) eine Hydraulikfluidfördereinrichtung (31), welche mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) wirkverbunden ist. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) mit dem zumindest einen hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) ist derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und/oder der Zugstufe mittels der Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) modulierbar ist. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) weist eine regelbare bidirektionale Pumpe (32) und einen Motor (33) für die Pumpe (32) auf. Durch die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) ist demnach eine aktive Steuerung der Dämpfung möglich.
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Die in 5 dargestellte Schaltanordnung entspricht im Grunde der Schaltanordnung aus 3, allerdings ist zu der Ventilanordnung (26) beziehungsweise dem Proportional-Stromregelventil (26a) eine Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) parallel geschaltet. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) und die Ventilanordnung (26) sind mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und der Zugstufe mittels derer, in Kombination modulierbar ist, wodurch sowohl eine aktive als auch eine semi-aktive Regelung der Dämpfung möglich ist.
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Ferner entspricht die in 6 dargestellte Schaltanordnung im Grunde der Schaltanordnung aus 4. Hier ist jedoch zur Gleichrichterschaltung (27) eine Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) parallel geschaltet. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) und die Gleichrichterschaltung (27) sind mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und der Zugstufe mittels derer, in Kombination modulierbar ist, wodurch eine sowohl eine aktive als auch eine semi-aktive Regelung der Dämpfung möglich ist.
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Die Ausführungsform in 7 entspricht im Grunde der Ausführungsform in 5. Hier ist jedoch die Ventilanordnung (26) als ein händisch betätigbares Drosselventil (26b) ausgebildet. Durch dieses Drosselventil (26b) sind Zug- und Druckstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) synchron einstellbar. Dies entspricht einer passiven Dämpfungssteuerung. Zu dem händisch betätigbaren Drosselventil (26b) ist eine Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) parallel geschaltet. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) und das Drosselventil (26b) sind mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und der Zugstufe mittels derer, in Kombination modulierbar ist, wodurch sowohl eine aktive als auch eine passive Regelung der Dämpfung möglich ist.
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In 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, welche im Grunde der Ausführungsform in 5 entspricht. Die Ventilanordnung (26) ist in diesem Fall durch zwei antiparallel geschaltete händisch betätigbare Drosselrückschlagventile (26c) ausgebildet. Somit sind die Zugstufe und die Druckstufe des hydraulischen Schwingungsdämpfers (8, 8a, 8b) separat durch jeweils eines der Drosselrückschlagventile (26c) einstellbar. Dies entspricht einer passiven asynchronen Dämpfungssteuerung. Zu der aus den Drosselrückschlagventilen (26c) bestehenden Ventilanordnung (26) ist eine Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) parallel geschaltet. Die Hydraulikfluidfördereinrichtung (31) und das Drosselventil (26b) sind mit dem hydraulischen Schwingungsdämpfer (8, 8a, 8b) derart fluidisch verschaltet, dass die Leistung der Druckstufe und der Zugstufe mittels derer, in Kombination modulierbar ist, wodurch sowohl eine aktive als auch eine passive Steuerung der Dämpfung möglich ist.
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In den 10 und 11 ist ein Fahrzeugsitz (2) mit einer Horizontalschwingungsvorrichtung (1) in einer Seitenansicht beziehungsweise einer Rückansicht dargestellt. Der Fahrzeugsitz (2) weist einen Sitzunterbau (43) auf, in dem die Horizontalschwingungsvorrichtung (1) integriert ist. Ferner ist in dem Sitzunterbau (43) auch eine vertikale Federung bzw. eine Schwingungsdämpfung (44) integriert.
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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
- Horizontalschwingungsvorrichtung
- 2
- Fahrzeugsitz
- 3
- Dämpfermodul
- 4
- sitzseitiges Oberteil
- 5
- karosserieseitiges Unterteil
- 6
- Regel-/Steuermodul
- 6a
- Befestigungsvorrichtung des Regel-/Steuermoduls
- 7
- Zwischenraum zwischen sitzseitigen Oberteil karosserieseitigen Unterteil
- 8
- hydraulischer Schwingungsdämpfer
- 8a
- erster hydraulischer Schwingungsdämpfer
- 8b
- zweiter hydraulischer Schwingungsdämpfer
- 9
- Volumenausgleichsmodul
- 10, 10a, 10b
- Hydraulikzylinder
- 11
- Kolben
- 12, 12a, 12b
- Kolbenstange
- 13
- Ringraum
- 13a
- Ringraum des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers
- 13b
- Ringraum des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers
- 14
- Kolbenraum
- 14a
- Kolbenraum des ersten hydraulischen Schwingungsdämpfers
- 14b
- Kolbenraum des zweiten hydraulischen Schwingungsdämpfers
- 15
- Dämpfungsventil
- 16
- Druckleitung
- 17, 17a, 17b
- erstes Anschlusselement des Kolbenraums
- 18
- Anschlusselement des Volumenausgleichsmoduls
- 19
- Vorspannelement
- 20
- Zylinder des Volumenausgleichsmoduls
- 21
- erste Kammer des Zylinders des Volumenausgleichsmoduls
- 22
- zweite Kammer des Zylinders des Volumenausgleichsmoduls
- 23
- Kolben
- 24
- zweites Anschlusselement des Kolbenraums
- 25
- Anschlusselement des Ringraums
- 26
- Ventilanordnung
- 26a
- Proportional-Stromregelventil
- 26b
- Drosselventil
- 26c
- Drosselrückschlagventil
- 27
- hydraulische Gleichrichterschaltung
- 28a, 28b
- Rückschlagventile
- 28c, 28d
- Rückschlagventile
- 29
- Brückendiagonale
- 30a, 30b
- Brückenzweig
- 31
- Hydraulikfluidfördereinrichtung
- 32
- Pumpe
- 33
- Motor
- 34
- Sensoreinrichtung
- 35
- Grundkörper der Sensoreinrichtung
- 36
- Messarm der Sensoreinrichtung
- 37
- Führungssystem
- 38
- Befestigungsschiene
- 39
- Mittelachse
- 40, 40a, 40b
- Anschlusselement des Ringraums
- 41
- Unterseite des karosserieseitigen Unterteils
- 42
- Mittelstellung
- 43
- Sitzunterbau
- 44
- vertikale Federung
- X
- Fahrzeuglängsrichtung
- Y
- Fahrzeugbreitenrichtung
- Z
- Höhenrichtung
- α
- Drehwinkel
- A
- Leitungspunkt
- B
- Leitungspunkt
