DE2542182A1 - Federelement fuer fahrzeugsitze - Google Patents

Description

• Federelement für Fahrzeugsitze
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Federelement für einen in seiner Höhe und seinem Belastungsgewicht einstellbaren Fahrzeugsitz.
• Mit den bisher bekannten Federelementen ist es für die Einstellung auf unterschiedliche Fahrergewichte erforderlich, daß der Fahrer den Sitz entiastet, da sonst die Einstellung wegen des hohen Widerstands nicht möglich ist.
• Aufgabeder Erfindung ist es, ein Federelement zu schaffen, mit dem einerseits eine Höhenverstellung ohne Beeinträchtigung der Sitzabfederung und andererseits eine Einstellung des Federwiderstands auf den jeweiligen Sitzbenutzer möglich ist , ohne daß der Sitz hierfür verlassen werden muß.
• Diese Aufgabe ist gelöst durch einen Arbeitszylinder mit eingeschlossenem Druckgasvolumen, gegen das von beiden Enden her jeweils ein Kolben verstellbar ist, die beide mit einem Durchflußkanäle zur Kolbenrückseite sperrenden Rückschlagventil versehen sind, und von denen der eine einen Höhenverstellkolben bildet, dessen Kolbenstange als das eine Stützende des Federelements aus dem Zylinder-geführt und dessen Rückschlagventil über einen die Kolbenstange axial durchgreifenden Stößel unmittelbar von außen betätigbar ist, und von denen der andere Kolben als Schwimmkolben ausgebildet ist, dessen Rückschlagventil gegen den Widerstand einer Schließfeder durch einen unter Druckausgleich zu seinen beiden Seiten gegen den Schwimmkolben einfahrbaren Gewichtseinstellkolben betätigbar ist, dessen Rückhub durch den Schwimmkolben mechanisch begrenzt ist und der mit seiner aus dem Arbeitszylinder herausgeführten Kolbenstange das andere Stützende des Federelements bildet, dessen Feder sich an diesem Stützende und an dem Arbeitszylinder abstützt. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die für ein bestimmtes Fahrergewicht notwendige Vor spannung in der Feder durch das Fahrergewicht selbst, in dem beim Einfedern des Gewichtseinstellkolbens der Schwimmkolben verschoben und in dieser verschobenen Stellung gehalten wird, wobei er den maximal möglichen Hub des Gewichtseinstellkolbens festlegt, also die Hubschwankungen im Bereich der dynamischen Belastungen des Sitzes auf unebener Straße voraibt.
• Andererseits erfolgt bei Entlastung des Sitzes unter der vorhandenen Vor spannung ohne Schwierigkeit wieder in einem angemessenen Zeitraum eine Rückführung des Federelements in die Ausgangsposition, indem durch die Verdrängung des hinter dem Gewichtseinstellkolbens befindlichsDruckgases in den Raum zwischen Schwimmkolben und diesem Kolben das Schließventil des Schwiinmkolbens öffnet und für einen Druckausgleich sorgt. so daß mit Hilfe des Gewichtseinstellkolbens der Schwimmkolben in die Ausgangslage rückgeführt wird. Die durch die Belastung des Sitzes bedingte Vorspannung des Federelements bedingt eine Verkürzung dieses Elements, die mit Hilfe des Höheneinstellkolbens den jeweiligen Bedürfnissen des Fahrers ausgeglichen werden kann, indem dieser lediglich das Rückschlagventil dieses Kolbens betätigt, wobei unter dem-Druck des Druckgases der als Differentialkolben wirkende Höhenverstellkolben ausgefahren werden kann.
• Für das Rückführen des Schwimmkolbens in die Ausgangsposition ist die Schließfeder so ausgebildet, daß sie bei dem jeweiligen Druck der Feder des Federelements eine geringfügige Öffnung des Ventils erlaubt. Es kann aber auch das Ventil selbst aus porösem Sinterstahl gefertigt sein, so daß die Entlastung durch das Ventil selbst je nach dem Differenzdruck in den Gasräumen zu beiden Seiten des Ventils erfolgt. - Der Gewichtseinstellkolben wirkt durch seine ihn durchsetzenden Bohrungen gleichzeitig als Dämpfungselement, so daß die Schwingungen dieses Kolbens im Hubbereich des Schwimmkolbens gedämpft werden.
• Grundsätzlich kann der Arbeitszylinder auch als selbständiges Element unabhängig von den Federelementen eines Fahrzeugsitzes an diesem vorgesehen werden.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Fig. 1 zeigt schematisch einen Fahrzeugsitz mit einem erfindungsgemäßen Federelement; Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Federelement.
• Die Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Federelement 1 in Anwendung bei einem Fahrzeugsitz, dessen eigentlicher Sitzkörper 2 auf der Unterseite durch eine Schwinge 3 und auf der Rückseite an einer Führungsstange 4 fùr geradlinige Auf-und Abbewegung geführt ist.
• Das Federelement 1 ist an seinem oberen Ende am Sitzkörper 2 und am unteren Ende an der Führungsstange abgestützt und besteht aus einem Arbeitszylinder 10, der die Stütze einer den Federwiderstand des Sitzes bestimmenden Schraubenfeder 11 bildet, die die Hauptfeder ist und die sich an einem Ende über ein am Zylinder befestigtes Widerlager 12und am anderen Ende an einem Federteller 13 abstützt, der von einer Kolbenstange 14 eines im Arbeitszylinder beweglichen, der Gewichtseinstellung dienenden Gewichtseinstellkolben 15 abstützt. Dieser Kolben 15 hat als Drosselkanäle wirkende Bohrungen 16, die seine Vorder- und Rückseite verbinden und dem Druckausgleich sowie der Bewegungsdämpfung beim Durchgang des im Arbeitszylinder 10 enthaltenen Strömungsmittels dienen.
• Geführt ist der Kolben 15 in der zylindrischen Schürze 17 auf der Rückseite eines Schwimmkolbens 18, der an seinem Kopfende Durchlaßöffnungen 19 besitzt, die mit Hilfe eines unter der Spannung einer Schließfeder 20 stehenden Ventilkegels 21 verschlossen gehalten werden können. Die Schürze 17 hat an ihrem dem Kolbenkopf abgewandten Ende einen als Sprengring ausgebildeten Anschlag 22 für den Gewichtseinstellkolben 15, der unter der Spannung der Schraubenfeder 11 bei Anlage am Anschlag 22 den Schwimmkolben bis zur Anlage an einen Führungsstopfen 23 mitnehmen kann. Der Stopfen 23 dient als Grenzanschlag für den Schwimmkolben sowie als Führung für die Kolbenstange 14 und ist auf dem nach innen weisenden Ende durch eine Kehle 24 und am anderen Ende über einen gegen den Arbeitszylinder 10 und die Kolbenstange abdichtenden Dichtungskörper 25 festgehalten; den Abschluß des Arbeitszylinders 10 bildet ein jenseits dieses Dichtungskörpers 25 befindlicher Verschlußpfropfen 26, der durch eine Umbördelung 27 des Arbeitszylinders festgelegt ist.
• Am anderen Ende des Arbeitszylinders 10 befindet sich eine entsprechende Anordnuny aus Verschlußpfropfen 28, Dichtungskörper 29 und Grenzanschlagstopfen 30, die gemeinsam eine Kolbenstange 31 -abdichtenund führen, die mit einem der Höhenverstellung des Sitzes dienenden, als Differentialkolben wirkenden Kolbens 32 fest verbunden ist. Vorder- und Rückseite des Höheneinstellkolbens sind durch Bohrungen 33 verbindbar, die mit Hilfe eines Ventile kegels 34 verschließbar sind, der durch einen die Kolbenstange 31 axial durchragenden Stößel 35, der im vorliegenden Fall mit dem Ventilkegel aus einem Stück besteht, verstellt werden kann. Der Stößel 35 durchtagt die Kolbenstange und ist von außen mechanisch zu verstellen.
• Im Arbeitszylinder befindet sich ein unter hohem Druck stehendes Gas, das bewirkt, daß der Ventilkegel 34 des Höheneinstellkolbens mit einer hohen, durch den Querschnitt des Stößels bestimmten Kraft in Schließstellung beaufschlagt ist und keinerSchließfeder bedarf.
• Im vorliegenden Beispiel gemäß Fig. 1 wird die Kolbenstange a 1 an der Führungsstange 4 und die Kolbenstange 14 am Sitzkörper 2 abgestützt. Zur Einstellung der Sitzhöhe wird über den Stößel 35 mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung, z.B. einem Handhebel mit entsprechendem über setzungsverhältnis der Ventilkegel 34 von seinem Sitz abgehoben und dadurch der Höheneinstellkolben in den Arbeitszylinder verschoben. Schließt man nach Erreichen der gewünschten Höhenlage den Ventilkegel 34 wieder, bleibt der Höheneinstellkolben 32 in dieser Stellung stehen, der Gasdruck auf Vorder- und Rückseite des Kolbens ist dabei gleich.
• Diese Verstellung hat keinen Einfluß auf die Abfederung des Sitzkörpers 2, da die Schraubenfeder 11 sich am Arbeitszylinder abstützt.
• Die Schraubenfeder 11 ist so gewählt, daß sie bei entlastetem Sitz unter einer ausreichenden Vorspannung verbleibt, d.h. daß bei am Führungsstopfen 23 anliegender Schürze 17 und am Sprengring 22 anliegendem Gewichtseinstellkolben die Schraubenfeder 11 noch nicht entspannt ist. Wird der Sitz belastet, drückt sich der Gewichtseinstellkolben 15 in den Arbeitszylinder. Da seine Bphrungen 16 offen sind, verschiebt er sich gegen den ausschließlichen Widerstand der Schraubenfeder 11 in Richtung auf den Schwimmkolben, wobei das in dessen Schürze befindliche zu verdrängende Druckgas zur Rückseite des Gewichtseinstellkolbens 15 abströmt. Bei ausreichend schwerer Belastung, d.h. bei vollem Eindringen in die Schürze 17 trifft der Gewichtseinstellkolben auf den Ventilkegel 21 und öffnet ihn, wobei er den Schwimmkolben 18 verschiebt, dessen Ventilkegel sich beim Entlasten des Gewichtseinstellkolbens 15schlidt und der dann in dieser verschobenen Lage stehenbleibt, solange die Belastungsschwankungen des durch eine Person belasteten Sitzes bei unebener Straße z .B keine größeren Kolbenverschiebungen verursachen als durch den Hub zwischen Sprengring 22 und Kopf des Schwimmkolbens 18 vorgegeben ist. Wird der Sitz entlastet, läuft der Gewichtseinstellkolben 15 unter der Spannung der Schraubenfeder 11 gegen den Sprengring 22 und zieht langsam den Schwimmkolben in die Ausgangsposition zurück, da daß hinter dem Gewichtseinstellkolbens befindliche Gas -über die Bohrungen 16 in die Schürze 17 verdrängt und dabei der Ventilkegel 21 des Schwimmkolbens gegen die Kraft der Schließfeder 20 geöffnet wird. Die Schließfeder des Ventilkegels 21 braucht nur so ausgelegt zu werden, daß unter dem von der Rückseite des Gewichtseinstellkolbens 15 zu dessen Vorderseite verdrängten Gases das Ventil geöffnet wird, um die Rückführung des Schwimmkolbens und des Gewichtseinstellkolbens in die Ausgangslage des unbelasteten Sitzes zu gewährleisten. Im übrigen ist der Druck auf beiden Seiten des Schwimmkolbens bei statischer Belastung ausgeglichen, so daß aufgrund des statischen Drucks des Druckgases keine Kraft auf das Rückschlagventil des Schwimmkolbens ausgeübt wird, da die beaufschlagten Flächen auf beiden Seiten des Ventilkegels gleich sind. Es kann die Schließfeder auch stärker ausgebildet sein, für welchen Fall vorteilhaft sein Ventilkegel aus z.B. porösem Sintermetall besteht, durch das der Druckausgleich beim Rückführen möglich ist.Der beim Rückführen des Schwimmkolbens in die Ausgangslage erforderliche Druckausgleich und Gasaustausch sollte so verzögert werden, daß im Rahmen der normalen Belastungsschwankungen keine Verstellung erfolgt. Eine Rückführung in einem Zeitraum von ca. 20 Sekunden erscheint geeignet, so daß bei Wechsel des Fahrerstund damit der Fahrergewichtsklasse stets eine neue Anpassung an diese Gewichtsklasse erfolgen kann.
• Durch die Verschiebung des Schwimmkolbens unter dem Gewicht eines Sitzbenutzers wird die Vorspannung der Schraubenfeder 11 für die Dauer der Benutzung auf den Benutzer aufrechterhalten, da der Bewegungsraum des Gewichtseinstellkolbens durch den Kopf des Schwimmkolbens und durch den Anschlag 22 begrenzt wird. Um den durch diese Vorspannung der Schraubenfeder 11 bedingten Verkürzung des Federelements auszugleichen, kann der Fahrer die Höhenverstellung zur Verschiebung des Höheneinstellkolbens betätigen. Beim Lösen des Ventilkegels 33 wird am Fahrersitz unter dem Druck des Durckgases auf die Differenzgläche des Höheneinstellkolbens eine ausreichende Kraft in Richtung auf Verlängerung des Feder&lements wirksam, so daß durch geringfügiges Entlasten oder Belasten des Sitzes die erwünschte Sitzhöhe eingestellt werden kann.
• Für den Fall, daß ein Höhenausgleich über einen Höheneinstellkolben nicht erforderlich ist, kann erfindungsgemäß dieser weggelassen und das entsprechende Zylinderende als geschlossenes Ende ausgebildet werden. Die Gewichtseinstellung erfolgt unabhängig von der Höheneinstellung.
• L e e r s e i t e

Claims (6)

1. Patentansprüche Federelementfür einen in seiner Höhe und seinem Belastungsgewicht einstellbaren Fahrzeugsitz, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h einen Arbeitszylinder (10) mit eingeschlossenes Druckgasvolumen, gegen das von beiden Enden her jeweils ein Kolben (18; 32) verstellbar ist, die beide mit einem Durchflußkanäle (19; 33) zur Kolbenrückseite sperrenden Rückschlagventil (21; 34) versehen sind und von denen der eine einen Höheneinstellkolben (32) bildet, dessen Kolbenstange (31) als das eine Stützende des Federelements aus dem Arbeitszylinder (10 ) geführt und dessen Rückschlagventil (34) über einen die Kolbenstange axial durchgreifenden Stößel (35) unmittelbar von außenbeätigbar ist, und denen der andere Kolben als Schwimmkolben (18) ausgebildet ist, dessen Rückschlagventil (21) gegen den Widerstand einer Schließfeder (20) durch einen unter Druckausgleich zu seinen beiden Seiten gegen den Schwimmkolben einfahrbaren Gewichtseinstellkolben (15) betätigbar ist, dessen Rückhub durch den Schwimmkolben mechanisch begrenzt ist und der mit seiner aus dem Arbeitszylinder herausgeführten Kolbenstange (14) das andere Stützende des Federelements bildet, dessen Feder (11) sich an diesem Stützende und an dem Arbeitszylinder abstützt.
2. 2. Federelement nach Anspruch 1, d a d u r c h g.e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwimmkolben (18) auf seiner Rückseite eine zylindrische Schürze (17) aufweist, in der der Gewichtseinstellkolben (15) gegen Anschläge begrenzt verschiebbar ist, von denen der eine das Rückschlagventil (21) des Schwimmkolbens bildet.
3. 3. Federelement nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Gewichtseinstellkoben (15) mit seiner Vorder- und Rückseite verbindenden Drosselbohrungen (16) versehen ist.
4. 4. Federelement nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Feder (11) des Federelements eine den Arbeitszylinder (10) umschließende Schraubenfeder ist.
5. 5. Federelement nach Anspruch 1 bis 4, d a d utr c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei unbelastetem Fahrzeugsitz der Schwimmkolben <18) durch Mitnahme über den Gewichtseinstellkolben (15) in seine Ausgangsstellung rückführbar ist.
6. 6. Federelement nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n.z e i c h n e t , daß das Rückschlagventil (21) des Schwimmkolbens (18) aus porösem Sintermetall besteht.