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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufhängungssystem, welches
Sitzaufhängungen mit einer Höheneinstellung umfaßt, wie sie normalerweise bei
Lastkraftwagen sowie bei Bau- und Landwirtschaftsausrüstungen zum Einsatz
kommen.
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EP-A-0 342 779 offenbart ein Aufhängungssystem zum Halten zweier Flächen
in veränderlichem Abstand und im allgemeinen parallel zueinander, welches
umfaßt: mindestens einen winkelverstellbaren Stützarm mit einem ersten und
einem zweiten Ende; einen Nocken, der über Verbindungseinrichtungen mit dem
ersten Ende des Stützarmes verbunden ist, um die beiden Flächen zu
beabstanden, wobei der Nocken eine größere gekrümmte Oberfläche und eine
kleinere gekrümmte Oberfläche aufweist und die gekrümmten Oberflächen
einen Mittelpunkt definieren, um den der Nocken schwingt, wenn der Winkel des
Arms verstellt wird; Einrichtungen zum Feststellen des Arms und des Nockens;
eine Einrichtung am zweiten Endes des Arms, um dessen Winkelverschiebung
zu ermöglichen, wenn sich der Abstand zwischen den beiden Flächen ändert;
und eine Einrichtung zum Verbinden des Arms und des Nockens mit der einen
Fläche.
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Mit dem oben beschriebenen System, beispielsweise bei einer
Sitzeinstellvorrichtung, läßt sich der Sitz schrittweise von seiner niedrigsten in die höchste
Benutzungsstellung anheben. Allerdings kann er nicht aus einer
Zwischenstellung nach unten befördert werden, sondern nur nachdem er über die höchste
Benutzungsstellung hinaus hochgefahren wurde, wonach er automatisch in
seine niedrigste Stellung zurückkehrt
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Die Erfindung zielt auf die Schaffung einer bequemeren Einstellweise ab und ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtungen (692, 783) eine
Winkelbewegung des Nockens zum Stützarm ermöglichen und dadurch, daß die
Feststelleinrichtungen (695) eine Einschnappvorrichtung umfassen, die sich
öffnen läßt, so daß die Winkeleinstellung des Nockens zum Stützarm möglich
wird, und die sich erneut verriegeln läßt, um den Stützarm und den Nocken
gemeinsam in verschiedenen Winkeleinstellpositionen festzustellen.
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Mit dieser Anordnung läßt sich der Sitz aus jeder Zwischenstellung nach unten
bewegen, ohne daß er zuerst in seine höchste Stellung gebracht werden muß.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, wobei die FIGUREN 1 bis einschließlich 15 mit jenen
aus EP-A-0 342 779 identisch sind und die FIGUREN 16 bis 22 eine
Sitzeinstellvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Aufhängungssystem darstellen. Zu
den Zeichnungen:
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FIGUR 1 stellt einen Fahrzeugführer auf einem Sitz, der auf der Oberseite einer
mechanischen Sitzaufhängung befestigt ist, dar;
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FIGUR 2 ist eine Perspektivansicht einer mechanischen Sitzaufhängung, deren
Außenteile zur besseren Veranschaulichung weggelassen sind;
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FIGUR 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Aufhängung;
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FIGUR 4 ist eine Draufsicht auf die mechanische Sitzaufhängung;
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FIGUR 5 ist eine Seitenansicht in teilweiser Schnittdarstellung entlang der Linie
5-5 aus FIG. 4 und zeigt den Sitz in dessen höchster Einstellposition;
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FIGUR 6 ist eine Seitenansicht in teilweiser Schnittdarstellung, wie in FIG. 5, in
der die mechanische Sitzaufhängung voll belastet bzw. zusammengedrückt ist,
wobei sich der gedachte Drehpunkt außerhalb der Vorrichtung befindet;
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FIGUR 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 aus FIG. 5 und zeigt die
einzelnen Scherenarme und den Stützarm im Gehäuse, wobei der Stoßdämpfer
außen an einem Scherenarm vorgesehen ist;
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FIGUR 8 ist eine auseinandergezogene Ansicht des Stützarms, wobei der
Nocken und die Höheneinstellvorrichtung genauer dargestellt sind;
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FIGUR 9 zeigt die Höheneinstellvorrichtung in unverriegelter Position;
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FIGUR 10 stellt die Höheneinstellvorrichtung in einer verriegelten
Zwischenposition dar;
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FIGUR 11 zeigt die Höheneinstellvorrichtung, nachdem sie erneut in der ersten
Einschnappstellung in Eingriff gekommen ist;
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FIGUR 12 stellt einen Teil einer nicht zufriedenstellenden Vorrichtung in
erhöhter Position dar;
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FIGUR 13 zeigt die nicht zufriedenstellende Vorrichtung in einer nicht
erreichbaren zusammengedrückten Stellung;
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FIGUR 14 ist eine Perspektivansicht eines Stützarmes;
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FIGUR 15 ist eine Vorderansicht einer anderen Form des Aufhängungssystems
mit einem Stützarm in Schnittdarstellung;
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FIGUR 16 ist eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen federgestützten
Höheneinstellvorrichtung in der niedrigen, unverriegelten Position in
Schnittdarstellung;
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FIGUR 17 ist ein Querschnitt der Höheneinstellvorrichtung aus FIG. 16 in deren
höchster, unverriegelter Position;
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FIGUR 18 ist eine Vorderansicht der gleichen Höheneinstellvorrichtung in
verriegelter Position im Querschnitt;
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FIGUR 19 ist eine Perspektivansicht der Sitzaufhängung mit den Teilen der
federgestützten Höheneinstellvorrichtung;
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FIGUR 20 ist eine Perspektivansicht, die das Zusammenspiel zwischen einem
Stützarm und einem Nocken mit Verriegelungskerben und Verriegelungsstiften
zeigt;
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FIGUR 21 ist eine Schnittdarstellung der Freigaberolle und der Rollenplatte
entlang des Schnittes 21 aus FIG. 17; und
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FIGUR 22 ist eine Draufsicht der Sitzaufhängung und der
Höheneinstellvorrichtung aus FIG. 16 vom unteren zum oberen Gehäuseteil.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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FIGUR 1 stellt allgemein eine mechanische Sitzaufhängungsvorrichtung 1 dar,
die an einer Fläche 2 in einem Fahrzeug (nicht dargestellt) befestigt ist und
durch einen Sitz 3 mit Polstern oder Federn verkleidet werden kann. Auf dem
Sitz 3 sitzt der Fahrzeugführer 4.
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In FIG. 2 wird die Aufhängung allgemein in Perspektivansicht gezeigt, während
die Vorrichtung 1 in FIG. 3 auseinandergezogen dargestellt ist. Zunächst
werden die größeren Bestandteile der Vorrichtung 1 erörtert, anschließend die
einzelnen Teile genauer untersucht und schließlich wird die Wirkungsweise der
Vorrichtung 1 erläutert.
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Das Gehäuse der Vorrichtung 1 besteht aus einem unteren Teil 10 und einem
oberen Teil 20. Dabei handelt es sich jeweils um eine feste Platte mit quer
umgebogenen oder angeschweißten Kanten; jedoch würde auch eine im
wesentlichen rahmenförmige Konstruktion ihren Zweck erfüllen. Mit dem
Gehäuse sind parallel angeordnete Paare von Scherenarmen 35 verbunden, die
als 35A bzw. 35b gekennzeichnet sind. Ein Ende der Scherenarme 35 ist über
die an den Scherenarmen 35 angeschweißten Wellenaufnahmeröhren 36 und
38 mit dem oberen und dem unteren Gehäuseteil 10, 20 verbunden.
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Die mit Gewinde versehenen Wellen 42 und 44 verlaufen durch die Öffnungen
43 an den Enden des unteren und des oberen Gehäuseteils 10, 20 und durch
die Aufnahmeröhren 36, 38. An einem Ende sind die Wellen mit Muttern 46
(eine ist dargestellt) außen am Gehäuse befestigt.
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Die anderen Enden der Scherenarme 35 werden an Rundstäbe 37 und 39
angeschweißt. An den Enden sind die Stäbe 37, 39 mit Rollenkappen 40 aus
Nylon versehen, die jeweils in Kanälen 12, 22 des unteren bzw. des oberen
Gehäuseteils 10, 20 rollen.
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Es wird deutlich, daß sich hierbei die größeren Teile der Vorrichtung mühelos
auseinandernehmen lassen. Durch Abschrauben der Muttern 46 von den Enden
der Gewindewellen 42 und 44 und das anschließende Herausziehen der Wellen
42, 44 zerfällt die Vorrichtung in einen unteren und einen oberen Gehäuseteil
10, 20 und die Scherenarme 35.
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Zu weiteren bevorzugten Merkmalen gehören Ösen 13 zum Befestigen des
oberen Gehäuseteils 20 an einem Sitz 3 sowie die Öffnungen 14 zum Anbringen
des unteren Gehäuseteils 10 an einer Fläche 2 in einem Fahrzeug. An den
Scherenarmen 35 ist außerdem eine Dämpfungseinrichtung, z.B. ein
Stoßdämpfer 25, vorgesehen. An einem der Scherenarme ist ein Anschlag 26
angeschweißt. Am Anschlag 26 befestigt ist ein Stab 27, der durch einen
Achszapfen 28 an einem Ende des Stoßdämpfers 25 (FIG. 3) verläuft. Der
andere Achszapfen 28 des Stoßdämpfers 25 ist mit der Stange 39 (FIG. 7)
schwenkbar im Eingriff. Die Zapfenenden 28 können durch Nylon- oder
Gummiunterlegscheiben 29 (FIG. 2) gegen Reibung von den Scherenarmen 35
isoliert werden.
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Wenn nur die Scherenarme 35 und die Gehäuseteile 10, 20 montiert sind, ist
keine Kraft vorhanden, mit der das obere und das untere Gehäuseteil 10, 20
beabstandet werden, und somit würden diese Teile ohne den Stoßdämpfer 25
unter ihrem Eigengewicht zusammengedrückt werden. Das heißt, es liegt keine
horizontale Kraft an, die dem Gleiten der Rollenkappen 40 in den Kanälen 12,
22 entgegenwirkt. Bei der montierten Vorrichtung 1 werden die Gehäuseteile 10,
20 durch eine Stützarmanordnung, allgemein mit 60 bezeichnet, miteinander
verbunden und beabstandet. Ein Ende des Stützarmes 60 dreht sich in
Halterungen 70 auf der Unterseite des oberen Gehäuseteils 20 und ist mit einer
Aufhängungsvorrichtung mit Federn 90 verbunden. Das andere Ende der
Stützarmanordnung 60 ist an eine Querstange 62 mit Nylon-Endkappen 64
angeschweißt. Diese Endkappen 64 rollen in Kanälen, die aus an das untere
Gehäuseteil 10 angeschweißten Stahlplatten bestehen.
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Die Stützarmanordnung 60 umfaßt vorzugsweise zwei getrennte Teile 60A und
60B, wie in FIG. 8 angegeben. Das gekrümmte Ende der Stützarmanordnung 60
paßt zwischen die Halterungen 70. Durch die Halterungsschlitze 72 und die
Stützarmschlitze 66 hindurch verläuft eine Federwelle 92. Ein Paar der
Federenden 90 ist zum Zusammenwirken mit der Welle 92 verbunden. Die
anderen Enden der Federn 90 sind über eine indirekte Verbindung mit dem
oberen Gehäuseteil 20 gegen Bewegungen gesichert.
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Durch den bislang dargestellten allgemeinen Aufbau wird die eigenständige
mechanische Wirkungsweise des Stützarmes 60 und der Scherenarme 35
gewährleistet. Die Stützarmanordnung 60 bringt die Aufhängungsvorrichtungen,
also die Federn 90, fest in Eingriff und die Scherenarme wirken eigenständig mit
der Dämpfungseinrichtung, dem Stoßdämpfer 25, zusammen. Wenn eine Last
auf die Vorrichtung 1 aufgebracht wird, rollen oder schwenken die abgerundeten
Enden 61 der Stützarmanordnung 60 gegen die in der Halterung 70 befestigten
Nockenstößel 120 und 122 und ziehen so die Aufhängungsfedern 90
auseinander. Gleichzeitig wird die Bewegung der Federn 90 durch den
Stoßdämpfer 25 abgeschwächt.
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Somit ist der schwenkbare Stützarm 60 die Hauptstütze der Vorrichtung. Die
Scherenarme 35 stellen eine Nebenstützeinrichtung dar, die vorwiegend als
Führung für die vertikale Bewegung des oberen Gehäuseteils 20 dient. Aus
einer Strukturanalyse der gesamten Anordnung im Belastungszustand würde
hervorgehen, daß die Scherenarme 35 einige vertikale und horizontale
Kraftkomponenten übertragen, allerdings sind diese im Vergleich zu der von der
Stützarmanordnung 60 aufgenommenen Last relativ klein. Demzufolge können
die Scherenarme aus einer geringeren und damit weniger kostspieligen Menge
Werkstoff als bei Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik
hergestellt werden.
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In FIG. 8 ist die Stützarmanordnung 60 auseinandergezogen dargestellt. Die
Anordnung umfaßt die zum Zusammenspiel mit der Aufhängungsvorrichtung
erforderlichen Elemente sowie die Teile der Höheneinstellvorrichtung für die
Vorrichtung 1. Zwischen die Teile 60A und 60B paßt der Nocken 80. Zum
Befestigen eines Endes des Nockens 80 im Stützarm 60 verläuft eine
Federwelle 92 durch die Schlitze 66, die Teile 60A und 60B und durch die
Öffnung 81 im Nocken 80. Durch die Schlitze 67 in den Teilen 60A und 60B
sowie durch die Nockenöffnung 82 sind Stifte 83 (nicht dargestellt) gesteckt.
Eine Vorspannfeder 85 wird durch die Windung 87 der Feder 85 zwischen den
Teilen 60A und 60B befestigt, wobei der Federwinkel 86 in die Kerbe 69 paßt.
Mit einem Stift 96 (FIG. 9) wird eine Schaltklinke 95 durch die Öffnungen 97A,
97B hindurch zwischen 60A und 60B angebracht.
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An jeder Außenseite des Stützarms 60 werden Feder-Endrollen 100 mit
kreisförmiger Kerbe 102 über jedes Ende der Federwelle 92 (FIG. 3) gestriffen
und mittels Befestigungsstiften 104 (einer ist dargestellt) an den beiden Enden
der Welle 92 befestigt. Die Federn 90 weisen gekrümmte Enden 90A auf, die in
die Kerben 102 (FIG. 4 in Draufsicht) passen. Die mit der Federwelle 92
verbundenen Federenden sind, wie nachstehend erläutert, beweglich. Die fest
angebrachten Enden 90A der Federn 90 sind um den Stab 110 gebogen, der
zur Aufhängungs-Federeinstellvorrichtung gehört.
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Aus FIG. 3 geht hervor, daß die Federeinstellvorrichtung aus einer
Gewindestange 112 besteht, auf die der Querstab 110 aufgeschraubt ist. Die Stange 112
verläuft durch eine Ausrichtöffnung (nicht dargestellt) im oberen Gehäuseteil 20.
An einem Ende ist die Stange 112 an einem Drehknopf 114 außen am oberen
Gehäuseteil befestigt und am anderen Ende mittels Unterlegscheibe 117 und
Mutter 118 an der Platte 116 angeschraubt, die an den Halterungen 70 aufliegt.
Wenn also durch den Bedienknopf 114 die Gewindestange 112 gedreht wird,
bewegt sich der Querstab 110 zum Knopf 114 oder zu den Halterungen 70.
Dadurch wird die Spannung der Federn 90 eingestellt. Schließlich wird die
Federkraft durch die Stange 112 und die Platte 116 auf das obere Gehäuseteil
20 übertragen.
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Jetzt wird die Funktionsweise des Aufhängungssystems und dessen
Wechselwirkung mit dem Stützarm 60 beschrieben. Eines der Hauptmerkmale der
Vorrichtung 1 ist ein sogenannter gedachter Drehpunkt, der den Mittelpunkt
zweier konzentrischer Kreise bildet, die von den gekrümmten Oberflächen 80A
und 80B des Nockens 80 begrenzt werden (FIG. 9). Diese Flächen stehen in
dauerhaftem Kontakt mit den Nockenstößeln 120 und 122, welche in den
Halterungen 70 angebracht sind (FIG. 3). Jeder Nockenstößel ist um eine
feststehende Achse drehbar. Wenn eine vertikale Kraft A an das obere
Gehäuse 20 angelegt wird, bewegt sich die gesamte Stützarmanordnung wie
vorgegeben (siehe FIG. 5-7). Dabei gleiten die Rollen 64 in Schlitzen 65 (FIG. 7)
nach rechts (FIG. 5), und die linke Seite des Stützarms 60 und des Nockens 80
schwenken entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn aus (FIG. 5), weil die
Nockenstößel 120 und 122 zu den Halterungen 70 und zum oberen Gehäuseteil 20 fest
angebracht sind. Da die Federn 90 mit der Federwelle 92 verbunden sind und
durch den Querstab 110 gegenüber dem oberen Gehäuseteil 20 unbeweglich
sind, ziehen die Federn 90 den Nocken 80 und das Nockenende des Stützarms
60 nach rechts. Allerdings kommt es durch die Abwärtsbewegung des oberen
Gehäuseteils 20 zu einer Linksdrehung des Nockens 80 als Reaktion auf die
Kraft A. Bei der Bewegung des Nockens 80 verschiebt sich auch der gedachte
Drehpunkt in vertikaler Richtung.
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Beim Vergleich der FIGUREN 5 und 6 wird die Kreisbewegung des Nockens 80
zu den feststehenden Nockenstößeln 120, 122 deutlich. Aus der höchsten
Einstellposition der Vorrichtung 1 (siehe FIG. 5) führt die Kraft A zur
Linksdrehung des Nockens 80 in die unterste Position der Vorrichtung in FIG. 6.
Gleichzeitig hat sich die Rolle 64 des Stützarmes 60 weiterbewegt und
ermöglicht das Zusammendrücken der Vorrichtung 1. Dabei ist anzumerken,
daß die Schlitze 72 in den Halterungen 70 den gleichen konzentrischen Bogen
wie die Nockenoberflächen 80A und 80B markieren, wenn sie sich an den
Nockenstößeln 120, 122 entlangbewegen. Die Federwelle 92 folgt also der
gleichen bogenförmigen Bewegung des Nockens 80. In den FIGUREN 5 und 6
sind übrigens zwei verschiedene Höheneinstellungen der Vorrichtung 1
dargestellt. Wie im folgenden deutlich wird, ändert sich an der
Höheneinstellvorrichtung des Sitzes auch dann nichts, wenn eine Last auf der Vorrichtung 1
aufliegt. Die FIGUREN 5 und 6 stellen ganz einfach die beiden extremen
Konfigurationen der Sitzaufhängung dar.
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In FIGUR 6 ist der sogenannte gedachte Drehpunkt gezeigt, der durch die sich
überschneidenden Radien der Bögen von den Nockenoberflächen 80A und 80B
entsteht. Der Drehpunkt ist nicht feststehend, außer im Hinblick auf das obere
Gehäuseteil 20, und seine Lage ändert sich mit der vertikalen Bewegung des
Nockens 80 und des oberen Gehäuses 20. Wie aus FIG. 6 erkennbar, kann
sich der gedachte Drehpunkt auch außerhalb des Körpers von Vorrichtung 1
befinden. Dadurch wird auch der kompakte Aufbau möglich. Bei der
vorliegenden Ausführungsform beträgt die zusammengedrückte Höhe (siehe
FIG. 6) 3 Zoll (76 mm) und die ausgefahrene Höhe (FIG. 7) ungefähr 9 Zoll
(229 mm).
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Die FIGUREN 12 und 13 zeigen, um wieviel höher die gleiche Vorrichtung bei
herkömmlichem Aufbau wäre. Zur Verdopplung der Leistung der vorliegenden
Vorrichtung wäre eine Scherenanordnung 330 mit einem Krafthebelarm vom
Drehpunkt 300 zu einem Punkt 310, kollinear mit der Feder 320, erforderlich. Mit
der mechanischen Anordnung aus FIG. 12 könnte die vollständig
zusammengeklappte Konfiguration aus FIG. 6 nicht erreicht werden. Dies wird in FIG. 13
deutlich, wonach die tatsächliche Höhe H 5 Zoll (126 mm) betragen würde und
ein vollständiges Zusammenbringen des oberen und unteren Gehäuses 10, 20
verhindern würde. Die wenigen Millimeter, die sich bei der Höhe einer
mechanischen Sitzaufhängung einsparen lassen, können entscheidend dafür
sein, ob die Abmessungstoleranzen der Anlagenhersteller, die derartige
Aufhängungsvorrichtungen kaufen, eingehalten werden oder nicht. Bislang
wurde die Aufhängung einer Vorrichtung immer durch das Hebelverhältnis
bestimmt, das die vertikale Verschiebung des oberen Gehäuseteils zur
Bewegung der Aufhängungsfeder darstellt. Bei der abgebildeten Vorrichtung
sind die Radien der Nockenflächenbögen 80a und 80B das Ergebnis eines vom
Sitzkonstrukteur vorgegebenen Hebelverhältnisses, das im vorliegenden Fall
3:1 beträgt.
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Indem der Stützarm 60 unabhängig vom Stoßdämpfer 25 wirkt, wird nicht nur
eine effizientere Funktionsweise jedes Teils, sondern auch ein im allgemeinen
konstantes lineares Verhältnis zwischen dem vertikalen Weg des oberen
Gehäuseteils 20 und des Stoßdämpfers 25 möglich. Diese Linearität führt zu
einem gleichmäßigen Funktionieren des Sitzes, unabhängig von dessen
Belastung oder Höheneinstellung. Das bevorzugte Verhältnis des Weges der
Sitzaufhängung zum Hub der Dämpfungseinrichtung liegt ungefähr beim
dreifachen.
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Das lineare Verhältnis zwischen dem oberen Gehäuse 20 und dem
Stoßdämpfer 25 sollte nicht um mehr als 10 % von einer vollständigen Linearität
abweichen, da sich die beiden Enden des Stoßdämpfers wie die Scherenarme
im wesentlichen linear zueinander bewegen. Bei der Vorrichtung nach dem
bisherigen Stand der Technik wäre der Stoßdämpfer am oberen und unteren
Gehäuseteil angebracht. Dadurch käme es zu einer bogenförmigen,
nichtlinearen Bewegung, und folglich würde die vertikale Komponente der an
den Stoßdämpfer angelegten Kraft bei sich verringernder Höhe der Aufhängung
abnehmen. Bei der Erfindung ist jedoch die Kraft im Stoßdämpfer 25
unabhängig (innerhalb eines Bereiches von 10 %) von der Sitzhöhe und wird
nur durch die Last auf dem Sitz bestimmt.
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Die Höhe des Anschlags 26 bestimmt die Hublänge des Stoßdämpfers 25.
Wünschenswert ist ein größtmöglicher Hub. Je weiter der Stab 27 von dem
Drehpunkt 35C der Scherenarme entfernt ist, desto größer wird der Hub des
Stoßdämpfers 25. Dadurch wird wiederum das Verhältnis zwischen der
Verschiebung des oberen Gehäuseteils 20 und des Stoßdämpfers 25 verringert.
Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, daß das Hebelverhältnis und das
Stoßverhältnis nicht unbedingt gleich sein müssen und derartige Merkmale von
den Konstruktionserfordernissen für eine bestimmte Aufhängungsvorrichtung
abhängen.
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In den FIGUREN 9, 10 und 11 ist die Wirkungsweise der
Höheneinstellvorrichtung dargestellt. Allgemein bringt die Vorspannfeder 85 die Schaltklinke
95 mit mehreren Kerben 150 auf dem Nocken 80 in Eingriff. Die Kerben 150
werden von einer Vielzahl von Zähnen 152 und einem Schaltklinken-
Eingriffszahn 154 gebildet. Bei der beschriebenen Vorrichtung sind drei Kerben
vorhanden, von denen jede eine andere Höheneinstellung darstellt. Es können
jedoch auch weniger oder mehr Kerben verwendet werden, und die drei
Höheneinstellungen sind lediglich als Beispiel angeführt.
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In FIG. 10 ist die Einstellvorrichtung auf mittlerer Höhe gezeigt. Pfeil 10 gibt die
Kraft der Federn 90 an, die zusammen mit der Vorspannkraft der Feder 85 die
Spitze der Schaltklinke 95 mit der Kerbe 150 im Eingriff hält. Zum Anheben der
Vorrichtung 1 muß eine vertikale Kraft Y auf die Federwelle 92 einwirken, die
durch Anlegen einer Aufwärtskraft auf das obere Gehäuseteil 20 (nicht
dargestellt) erreicht werden kann. Dadurch dreht sich der Stützarm 60 im
Uhrzeigersinn. Die Rollen 64 in den Kanälen 65 bewegen sich nach links,
während die vertikale Kraft Y den Stützarm 60 und den Nocken 80 nach oben
zieht. Dadurch wird die Kraft aufgehoben, mit der die Schaltklinke 95 und die
Kerbe 150 verankert waren, so daß bei Hochziehen des Nockens 80 die
Schaltklinke 95 über die Spitze des Zahnes 151 und in die angrenzende rechte
Kerbe 150A gleitet (siehe FIG. 10).
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Bei der beschriebenen Vorrichtung stellt die Kerbe 150A die höchste Einstellung
dar. Zum Absenken der Vorrichtung 1 wird eine zusätzliche vertikale Kraft an
den Stützarm 60 und den Nocken 80 angelegt, bis die Schaltklinken-
Freigabekante 195 die Nocken-Freigabekante 180 berührt. Bei stärker
werdender Aufwärtskraft dreht sich die Schaltklinke 95 um den Stift 96. So
gelangt die Spitze 295 der Schaltklinke 95, die die Feder 85 berührt, vom
Vorderende 185 der Feder 85 in die Kerbe 285. Die Spitze der Schaltklinke 95,
die mit den Kerben 150 ineinandergreift, wird über den Umfangsbogen der
Zähne 151 hinaus bewegt, und die Höheneinstellvorrichtung ist vollständig
freigegeben.
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Zum deren erneuten Eingriff muß eine nach unten gerichtete Kraft an den
Stützarm 60 und den Nocken 80 angelegt werden. Dies erfolgt durch
Herunterdrücken des oberen Gehäuseteils 20 (nicht in den FIG. 9-11 gezeigt),
wodurch sich der Stützarm 60 nach links und die Rollen 64 nach rechts drehen.
Schließlich berührt die Spitze der Schaltklinke 95 durch diese Bewegung den
Schaltklinken-Eingriffszahn 154, der größer als die Zähne 151 ist. Bei der ersten
Berührung wird die Spitze 295 noch in der Kerbe 285 gehalten. Bei weiterem
Herunterdrücken schwenkt die Schaltklinke 95 um den Stift 96 und bewegt
deren Spitze 295 zum Vorderende der Feder 195. Dieser Zustand ist in FIG. 11
dargestellt, d.h. die Höheneinstellvorrichtung in ihrer ersten oder untersten
Position.
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Im übrigen hat die spezielle geometrische Form der Vorspannfeder 85 und der
Schaltklinke 95 eine Bewandtnis. Befindet sich die Höheneinstellvorrichtung in
einer der drei Stellungen oder irgendwo dazwischen, dann liegt die Hinterkante
der Schaltklinke 295 immer am Vorderende 185 der Vorspannfeder an und wird
mit den Kerben 150 in Eingriff gebracht. Ist die Schaltklinke 95 vollkommen
freigegeben, siehe FIG. 9, hält die Kerbe 285 die drehbare Schaltklinke 95
weiterhin solange frei, außerhalb des Bogens der Zähne 151, bis der Zahn 154
die Schaltklinke 95 wieder in der ersten Position in Eingriff bringt. Durch das
Drehen der Schaltklinke 95 richtet die Haltevorrichtung der Schaltklinken-
Freigabekante 195 und der Nocken-Freigabekante die Schaltklinken-Spitze 295
entweder zum Vorderende 185 oder zur Kerbe 285 der Feder aus.
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FIGUR 14 ist eine Perspektivansicht eines vereinfachten Stützarms 560, der
ähnlich wie die oben beschriebene Stützanordnung 60 aufgebaut ist. Da er
keine Höhenverstellung in sich aufnimmt, kann er aus einem einzelnen
Strukturelement bestehen. Der Stützarm 560 weist einen Schaft 562 auf, an dessen
einem Ende sich ein Nocken 580 mit einer größeren und einer kleineren
gekrümmten Fläche 561 und 566 befindet. Im Schnittpunkt der Radien r&sub1; und r&sub2;
entsteht ein Mittelpunkt C der gekrümmten Flächen, wie in FIG. 15 dargestellt.
An dem Nocken 580 gegenüberliegenden Ende des Schafts 562 befindet sich
eine Einrichtung 564 zur Winkeländerung des Stützarms. Eine solche
Einrichtung könnte lediglich aus einem massiven Rundstab 564 bestehen (siehe
FIG. 14), der auf einer Oberfläche gleitet. Andernfalls könnte diese Einrichtung
auch den Rollen 64 ähnlich sein, die, wie zuvor beschrieben, in Kanälen 65
gleiten. Darüber hinaus ließen sich auch viele andere Äquivalente der
Winkeländerungseinrichtung anwenden. Zum Beispiel könnte das Schaftende
562 zum ungehinderten Gleiten auf einer Oberfläche einfach abgerundet oder
eine Rolle sein. Die Einrichtung 564 bewegt sich im allgemeinen parallel zu den
beiden abgestützten Flächen.
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Den Stützarm 560 kann man auf verschiedenste Weise mit dem Rest des
Aufhängungssystems funktionsfähig verbinden. Wie in FIG. 15 läßt sich eine
Stange 592 an einem Ende einer Feder 500 befestigen. Gleichermaßen
akzeptabel sind Befestigungen in Form von Schlitzen, Muttern, Schrauben,
Schweißungen und dergleichen.
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In FIG. 15 ist eine praktische, aber vereinfachte Version des
Aufhängungssystems mit Stützarm 560 dargestellt. Es sind weder eine
Höheneinstellvorrichtung oder Scherenarme, noch eine lineare Dämpfung vorhanden,
wenngleich eines oder mehrere dieser Elemente hinzugefügt werden können.
Anstelle der Scherenarme wird die Stabilität der Platte 520 durch den Stab 540
gewährleistet, der sich in einem Halterungspaar mit parallelen Schlitzen 545
(eine Halterung ist dargestellt) bewegt, das wiederum an der Fläche 547
angebracht ist. Als Alternative dazu kann die Stabilität des Stützarms und des
Aufhängungssystems auch durch ein Paar Platten 570 erreicht werden, die
ähnlich wie die obigen Halterungen 70 wirken. In Frage kommen dafür auch
andere Vorrichtungen, z.B. die Rollen 64 und Kanäle 65 oder zwei parallele
Stützarme (nicht dargestellt).
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Die Aufhängungsfeder 500 erzeugt eine Vorspannkraft gegenüber dem System,
indem der Drehung des Stützarms 560 widerstanden wird, wenn die
Nockenstößel 522 und 523 die Bewegung des Nockens 580 lenken. Somit funktioniert
der Stützarm im wesentlichen so, wie bei dem komplexeren System
beschrieben. Natürlich kann die Feder 500 verschiedenartig an dem einen Ende
501 festgehalten werden, z.B. durch die an der Platte 520 befestigte Lasche
510. Alternativ könnte die Vorspanneinrichtung, wie den Fachleuten bekannt,
hydraulische oder mechanische Elemente umfassen.
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In FIG. 15 ist ein Stoßdämpfer als Dämpfungseinrichtung 525 gestrichelt
dargestellt, dessen Lage ein Zusammenklappen des Aufhängungssystems fast
genauso wie in FIG. 6 gestattet. In Abhängigkeit von den gewünschten
Bewegungs- und Krafteigenschaften sowie von den vorgegebenen
Abmessungen und Kosten könnte der Stoßdämpfer 525 auch eliminiert werden
oder vertikal zwischen der Platte 520 und der Bodenfläche 530 oder an anderer
gewünschter Stelle angebracht werden.
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Wie in FIG. 15 gezeigt, erfordert das vereinfachte Aufhängungssystem nur eine
bewegliche Fläche oder Platte 520. Bei der Fläche 530 könnte es sich um ein
paralleles Element des Systems handeln, z.B. das untere Gehäuseteil 10 oder
einfach der flache Boden eines Führerstandes. In gleicher Weise kann das
dargestellte Aufhängungssystem um 90º gedreht werden, z.B. um eine
Rückenstütze für einen Sitz zu schaffen.
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In den FIGUREN 16-22 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
gezeigt. Sie weist eine Stützanordnung mit einer federgestützten
Höheneinstellvorrichtung auf. Die Stützvorrichtung an sich funktioniert, wenn sie
in einer Einstelposition eingerastet ist, wie zuvor beschrieben (siehe z.B.
Stützarme 60A und 60B und Nocken 80 in den FIGUREN 8, 5 und 6). Das
Aufhängungssystem umfaßt eine zweite Stützfläche bzw. das untere
Gehäuseteil 610 und die erste Stützfläche bzw. das obere Gehäuse 620.
Zugfedern 690 sind an einem Ende mit dem oberen Gehäuseteil und am
anderen Ende mit einer Federwelle 692 verbunden, die mit der
Stützarmanordnung 660 und dem Stütznocken 680 zusammenwirkt. Die
Bewegung des Nockens 680 wird durch die gekrümmten Oberflächen am
Nocken bestimmt, die mit den Nockenstößeln 720 und 722 in Kontakt bleiben.
Zwei Paare von Scherenarmen 635 lenken das Aufhängungssystem und
nehmen einen Teil der Kraft auf, die durch das oben auf dem oberen
Gehäuseteil aufliegende Gewicht erzeugt wird. Unten an der
Stützarmanordnung ist eine Rollengruppe 664 angebracht, die sich an der Oberfläche
des unteren Gehäuseteils entlangbewegt. Zu dieser Ausführungsform gehören
weitere zuvor beschriebene Merkmale, beispielsweise die Drehknopf-
Federeinstellung 614 zum Regulieren der Zugfederspannung 690, mit der die
Aufhängung gesteuert wird. Ein Stoßdämpfer 625, z.B. ein dreifach einstellbarer
Gabriel-Stoßdämpfer löst das Dämpfungsproblem. Bei der vorliegenden
Aufhängung sind auch bestimmte Verbesserungen vorgesehen, wie die
Halterungs-Verlängerungsplatten 670A (FIG. 22), mit denen die Kraft von den
Aufhängungsfedern verteilt werden soll. Bei der Vorrichtung aus FIG. 3 wurde
festgestellt, daß in dem Bereich, wo die Halterungen 70 mit der Gewindestange
112 verbunden sind, die mechanische Beanspruchung besonders hoch war.
Durch die Verlängerungsplatten 670A wurde diese Spannung verringert.
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In FIG. 19 sind die Elemente der federgestützten Höheneinstellvorrichtung in
Perspektivansicht deutlich dargestellt. Durch das Hochziehen des
Höhenverstellhebels 700 dreht sich die Höhenverstellstange 702 und bewegt
dadurch ein Paar Freigabe-Antriebsarme 704 in Pfeilrichtung A. Die
Freigabearme haben einen Schlitz 706, so daß sie sich frei bewegen können und nicht
durch den Nockenstößel 722 behindert werden, der wie zuvor beschrieben an
den Halterungen 670 angebracht ist. Der Nockenstößel 722 dreht sich um eine
Achse, bewegt sich jedoch nicht zu der Halterung 670, weshalb die Schlitze 706
zum Bewegen der Freigabearme 704 vorgesehen sind. Am Ende der
Freigabearme befindet sich die Freigabe-Rollenanordnung 708, bestehend aus
drei einzelnen Rollen, von denen zwei am Stützarm 660 anliegen und die dritte
die Rollenplatte 710 in Eingriff nimmt und zu dem Nocken 680 ausgerichtet ist
(siehe FIG. 21). Eine Federwelle 692 ist zum Zusammenwirken mit den Stütz-
Zugfedern 690 sowie mit dem Ende der Höheneinstellungs-Federführung 732
verbunden. Mit der Federführung 732 wird die lineare Bewegung der
Höheneinstellungs-Druckfeder 730 gewährleistet, die eine Kraft entsprechend
Pfeil C in FIG. 19 anlegt. Zwischen dem Federpaar und den Federführungen
befindet sich die Stützarmanordnung mit den Stützarmen 660A und 660B und
dem Nocken 680. Diese Teile sind auch mit der Federwelle 692 verbunden. Die
Welle 692 verläuft durch den Schlitz 666 in den Stützarmen und durch die
Öffnung 682 im Nocken 680. Die Federwelle 692 erstreckt sich durch einen
kurvenförmigen Schlitz (nicht dargestellt) in den Halterungen 670, ähnlich wie
die Schlitze 72 aus FIG. 3. Mit Stiften 695, die die Öffnungen 697 und den
Nockenschlitz 751 durchqueren, sind die Stützelemente 660A und 660B
miteinander verbunden. Bei den Konstruktionen aus den FIGUREN 16-19 hält
die Federwelle 692 auch die Stützarme und den Nocken 680. Durch die Öffnung
667 und den Schlitz 681 verläuft ein Führungsstift 783.
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Die federgestützte Höheneinstellvorrichtung funktioniert wie folgt: Bei Betätigen
des Höheneinstellhebels 700 zum Bewegen der Freigabe-Antriebsarme in
Pfeilrichtung A wird die große Mittelrolle der Freigabe-Rollenanordnung 708 an
die Rollenplatte 710 angelegt, die die Längskraft der Freigabearme über die
Außenrollen der Freigabe-Rollenanordnung 708 überträgt und so die oberen
Enden der Stützarme 660 nach unten drückt. Dabei bewegen sich auch die
Stifte 695 nach unten und lösen sich aus den Verriegelungsschlitzen 750 und
dem Verriegelungszahn 752. Während sich die Stützarme 660 bewegen, bleibt
der Nocken 680 unbeweglich, da die Zugfedern 690 die Federwelle 692
fortlaufend in Pfeilrichtung B ziehen (FIG. 16). Im Normalfall ist die Kraft der
Stütz-Zugfedern 690 um ein Vielfaches größer als die Kraft der Druckfedern 730
zur Höheneinstellung Wenn die Nockenrollen die Stützarme 660 aus dem
Nocken 680 freigegeben, dann üben die Druckfedern 730 zur Höheneinstellung
eine Kraft aus, die durch den Pfeil C angegeben wird. Durch die vertikale
Kraftkomponente in der Einstellfeder dreht sich die Federführung in Pfeilrichtung
R. Die lineare Komponente der Zugfeder bleibt aufgrund der viel stärkeren
Stütz-Zugfedern 690 unwirksam. Beim Drehen und Aufwärtsbewegen der
Stützarme 660, teilweise durch die Stifte 695 verbunden, bringen die
Stützfedern 690 die Stützelemente und die Stifte erneut mit den
Verriegelungsschlitzen 750 in Eingriff. Somit läßt sich das System beliebig einstellen, je
nachdem, ob auf dem oberen Gehäuseteil 620 ein Gewicht aufliegt, und falls ja,
welches. Durch die beiden kleinen Stifte 695 wird eine gleichmäßigere
Kraftverteilung in der Feder 690 möglich, so daß die Zähne 752 und die Schlitze
750 im Nocken kleiner hergestellt werden können und folglich mehr
Sitzeinstellpositionen zulassen.
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Die federgestützte Höheneinstellvorrichtung weist bestimmte bevorzugte
Merkmale auf. Beispielsweise sind die Freigaberollen 708 wie in FIG. 21
unterschiedlich groß. Wären sie gleich groß, würden die beiden Außenrollen die
Stützarme 660 zuerst berühren. Dadurch käme es zum Blockieren,
Oberflächenverschleiß und zur Abnutzung der beiden Außenrollen. Wie in FIG. 17
dargestellt, weist die Oberseite des Nockens 680 unterhalb der gekrümmten
Oberfläche des Stützarms 660 eine Aussparung auf, so daß die kleineren
Rollen die Stützelemente in Eingriff nehmen, bevor die größere Rolle den
Nocken 680 mitnimmt. Ein weiteres bevorzugtes Merkmal besteht darin, daß die
gekrümmten Oberflächen des Nockens 680, die mit den Nockenstößeln 720 und
722 ineinandergreifen, etwas über die gebogenen Kanten der Stützelemente
660 hinausragen. Dadurch haben die Nockenstößel einen geringeren Verschleiß
und eine längere Lebensdauer, wenn sie nur an der gehärteten, glatten
Oberfläche des Nockens anliegen. Der Nocken ist maßgenauer als die
Stützelemente. Wenn letztere auch die Nockenstößel berührten, würden die
Ungenauigkeiten in den gekrümmten Oberflächen der Stützelemente über das
Aufhängungssystem an den Fahrzeugführer übertragen werden und das Fahren
sehr unangenehm werden lassen. Die Sperrplatte 731 mit dem Zacken 731A
(FIG. 22) ist so angebracht, daß das Drehen des Nockens 680 gestoppt wird
und sich während der Höheneinstellung lediglich die Stützarme 660 bewegen.