专利名称：用于为车辆座椅提供弹力的装置和方法
技术领域：
根据权利要求1和11的前序部分，本发明涉及对车辆的座椅、特别是多用途运载车辆的座椅提供弹力的装置和方法，其具有至少一个气垫，设置在座椅部分和一更低的部分之间，以调整座椅部分的高度，并且具有一控制装置，用于控制对气垫提供至少一个附加空气量和从气垫排放至少一个附加空气量。
用于车辆座椅的弹性装置是公知的，特别是在不平坦的道路表面例如坑洼上行进时，用于消减车辆座椅的高度变化的弹性装置。EP 1 188 608A1公开了一种活动的悬挂式系统，为座椅提供弹性。其中将气动减荷装置和液压执行部件沿着一具有柔软的机械特性的连接装置设置在座椅部分和与车辆连接的更低部分之间。气动减荷装置和液压执行部件都由一控制装置根据一座椅偏差信号来控制，该信号是由例如座椅部分的不平稳的高度调节产生的。
这种液压驱动部件要求与车辆(特别是多用途运载车辆)的车载(on-board)动力源连接。这种连接导致车辆座位的活动悬挂功能依赖于车载动力供应的功能，并且特别是依赖于它的参数，因而需要将悬挂系统的参数与车载动力源的参数匹配，以使系统适应于相应的多用途运载车辆。
而且，已知气垫具有线性的作用力路径(force-path)气垫特性，其倾斜度可以根据一种气垫设计和要求附加空气量而改变，但在整个作用力路径气垫特性上具有相同的倾斜度。在这种气垫中，通常使用保持恒定的附加空气量，它作为气垫的实际空气量而与气垫的移进和移出相关联。
这种保持恒定的附加空气量使得当气垫设置为具有小倾斜度的作用力路径气垫特性时，由于在弹性装置内的摩擦力作为一个整体来说要大于在作用力路径气垫特性内的回复力，座椅部分不可能再摆回至作用力路径气垫特性的中心位置。
另一方面，当弹性装置设计成回复力比较大时—就是说气垫特性设定为更大的倾斜度时—那么在气垫的中间行程区域和行程区域的末端就达到了较强的阻尼。
并且，当在具有比较小的倾斜度的气垫特性范围内使用气垫时—也就是所谓的舒适范围—它将要求接通大的附加量，在由于高度的不平坦而导致可能有大的进出运动的情况下，在气垫的行程区域的末端达到末端阻挡件，其结果是降低了该车辆座椅使用者的乘坐舒适度。从更好的传动值(transmission)和由此能获得更高的舒适度方面考虑，希望对于车辆座椅的气垫设定舒适范围。
发明内容
因此，本发明的一个目的就是要为车辆座椅提供一弹性装置，它能独立于液压或气动车载动力源而操作、安装和拆卸，并在其舒适范围内为使用车辆座椅的使用者提供高度的旅行舒适性，该舒适范围是由具有很小的倾斜度的作用力路径气垫特性所再现(reproduced)的。此外，本发明的目的是提供一种采用这种弹性装置给车辆座位提供弹力的方法。
该目的是通过专利权利要求1特征的装置和专利权利要求11特征的方法而达到的。
本发明的要素是，在用于车辆座椅的弹性装置中，具有设置在座椅部分和一更低部分之间的用于调整座椅高度的至少一个气垫，并具有一控制装置，用于控制至少一个附加空气量进入或排出气垫，该可被提供或排出的附加空气量可以利用在该气垫的可选择的移入(run in)和/或移出(run out)位置上的控制装置改变或关断，以便在气垫的作用力路径气垫特性曲线(profile)中的倾斜度在第一个以及在至少一个更多的范围中彼此不同。举例而言，作用力路径气垫特性在该另一范围中倾斜度的增加对于当使用在第一范围内具有小倾斜度的气垫特性时在气垫行程区范围末端的影响是，首先，当到达气垫可预定的进或出位置时，就得到一个回复力，其足以使座椅部分返回到第一范围内的气垫特性的中心位置。其次，可能达不到气垫的末端阻挡件，因为在该更多的范围内由于陡峭的气垫特性而具有足够的弹力。
在至少一个跟在第一范围后的更多的范围中可以被提供或排放的附加空气量小于在第一范围中的附加空气量，或完全为零，并可以被多级提供或排放，优选为三级。这样，可以根据所要的座椅舒适度来设定不同的阻尼度。
这种车辆座椅优选用于诸如拖拉机、建筑工地用车以及堆装卡车等多用途的运载车辆，在第一范围具有平坦的特性，在自然的座椅频率为例如大约1.0Hz的情况下具有多于0.1升的附加空气量，并且传动值为0.1-0.9的范围。在第一范围内的附加量大于0.1升。在所述更多的范围附加量要么是0.01要么是大于0.01。优选地，在至少一个更多的范围内的附加量小于在第一范围内的附加量。结果，当气垫的位置超出时，弹力增加，从而允许气垫快速地出来并将车辆座椅使用者再次返回至上述特性的第一范围内的中心位置。
类似地，当超出了规定的外出位置时，在气垫内会有弹力损失。这将使得气垫迅速返回并相应地使得使用者落回上述特性的第一范围内的预定的中心位置。
根据一个优选的实施例，该弹性装置有一调节装置，用于在具有预定重量的使用者使用操作的开始时自动调节座椅部分的高度，将空气提供给气垫，或从气垫中排出，以便气垫可以调整至作用力路径气垫特性的第一范围的中心位置。该调节装置包括在车辆座椅的扶手区的调节开关，用于操纵调节装置。使用者有可能根据其重量而在弹性装置的舒适位置(即在特性的第一范围的中心位置)自动定位，而不会由此减少上述更多的范围，在该范围中所述特性具有更大或更小的倾斜度。
根据一个优选实施例，弹性装置有一个识别装置，用于识别一个使用车辆座椅的使用者，特别是根据其重量来识别，以便允许当使用者坐在车辆座椅上时，自动执行高度调节。
作用力路径气垫特性的第一范围优选等于气垫的行程长度，可达到3000毫米，而至少一个更多的范围等于优选多达2000毫米的行程长度。
该至少一个更多的范围在左侧或右侧与该第一范围毗连，作为气垫被限定的移入和/或移出位置。
通过识别和开关装置来识别移入和移出位置的超出，并且通过控制装置切换弹性装置以提供和排放可变的附加空气量。这样确保了弹力特性从舒适位置(第一范围)自动过渡到前进范围(更多的范围)和/或下降范围(更多的范围)。
根据本发明，在为车辆座椅提供弹力的方法中，当气垫超出了可选择的移入和/或移出位置时，可被提供或排放的附加空气量就通过控制装置而被改变或切断，以便在第一和在至少一个更多的范围中的作用力路径气垫特性曲线中的倾斜度发生改变。在超出了移入和移出位置的情况下，只有当识别和开关装置在行程区的第一和第二端由于振动而被激活时，可变的附加空气量才有规律地和高频率地通过气垫的移进和移出而被提供或被排放。其结果是在气垫无规律地移入和移出的情况下，或者是在以长时间间隔(小于或等1.0Hz)发生进/出移动的情况下，避免了识别和开关装置不经济的动作，由此实现了能量节省。
在从属权利要求中给出了优选的实施例。
在下面结合附图的说明中可以发现本发明的优点及有利的特征，其中图1显示了按照本发明的一个具体实施例的弹性装置的作用力路径气垫特性的示意图；图2显示了图1所示的气垫特性处于偏移位置的示意图；图3显示了图1所示的气垫特性处于更多偏移的位置的示意图。
附图中的标号说明1 作用力4444路径气垫特性1a，1b，1c气垫特性的各部分2 第一范围3 第二范围4 第三范围5 高度调节
6 切换窗口7 中心位置8，9移入和移出8a、9a 识别和开关装置10，11，12 行程长度13 HA位置线14 切换窗口的移位具体实施方式
图1显示了根据本发明一个实施例的作用力路径气垫特性1的曲线示意图，其中气垫特性1由1a、1b、1c三个部分组成。在图中，力F画在纵坐标上，而气垫的返回路径S画在横坐标上。
理想情况下，各部分1a、1b、1c平滑地互相交融，从而实现弧形的过渡，并且这些弧形可以具有不同的尺寸。
在第一舒适范围2中，大于0.1升的附加空气量提供给气垫或从气垫排出，该气垫的特性曲线具有带有小倾斜度的部分1a。在第二前进(progression)范围3中，提供比第一舒适范围2中排放的附加空气量小的附加空气量，该气垫特性1具有比部分1a更为倾斜的部分1b。类似地，在第三下降(degression)范围4中，排放比第一舒适范围2中排放的附加空气量小的空气量，该气垫特性具有比部分1a更为倾斜的部分1c。
当由于振动造成气垫移进和移出时，例如车在路上开过一个坑时，在第一范围2、第二范围3和第三范围4内执行高度调整5。在切换窗口6中合并了范围2、3和4。
在第一舒适范围2内，车辆的座位部分理想地设置在特性曲线的中心位置7，并有可能使中心位置7在作为理想线的HA线13上垂直地偏移。
一旦由于弹性元件移入或移出并且超出了预定的移入或移出位置8、9，而造成了向左侧或右侧偏离第一舒适范围2时，识别和开关装置8a和9a就立刻识别这一情况，并开启全部弹性装置用于提供或排放其他的附加空气量，尤其是较小体积的空气量。
根据技术要求，舒适范围2对应于行程长度10，其上限在0.1-3000mm的范围之内，但是下降范围4和前进范围3的行程长度11、12可以有在0.1-2000mm之间的上限。
根据本发明的弹性装置的操作顺序如下一、驾驶员在车辆坐位上入座，驾驶员识别装置根据驾驶员的重量进行识别，弹性装置的重量负荷导致超出预定的离开位置9；利用空气供给装置(此处未示出)，允许空气自动进入弹性装置，于是驾驶员和他的座椅被导入舒适范围之内的中心位置7；为了使用一优选地固定在车辆座椅扶手区域内的操作装置把座椅设置到一个期望的高度，可以使中心位置7在作用力路径曲线内偏移，以使切换窗口6在曲线图的范围内偏移，如图2和图3中的例子所示。图2和图3分别说明在座椅已经沿上下方向进行高度调整的情况下与第一范围2、第二范围3和第三范围4有关的切换窗口的位置。
二、一旦产生有规则的高频振动(≥1.0Hz，10个脉冲数)，并且被识别和开关装置识别，则在识别和开关装置9a的作用下，利用控制装置(未示出)输出一信号给空气供给装置，从而升高HA位置7。在长时间间隔(≤1.0Hz)的不规则振动的情况下，无信号输出。
三、根据识别和切换装置8a重复的、有规则的高频接触(≥1Hz，10个脉冲数)，利用控制装置(未示出)将一信号输出给空气供给装置，以通过排气降低HA位置7。在长时间间隔(≤1.0Hz)的不规则振动的情况下，不输出这种信号。
四、控制装置以确定的时间间隔，例如以1.0秒数量级，计算振幅的平均值，并通过提供或排放压缩空气而使其控制曲线与所选择的HA线13完全一致。
五、HA线13处于舒适窗口的中心，其宽度可用旋转或步进开关来进行阶跃或连续调整，舒适窗口的宽度对应于行程长度，其上限在0.1-3000mm之内。
前进范围3从位置9开始，由于附加例如0.01或大于0.01的空气使特性变陡。因此弹性装置在较低范围(即包括舒适范围之外)内变为刚性的，结果减小了气垫的变形(deflection)或末端阻挡(end stop)，为此对行程长度的最小值有要求，然后气垫在HA位置7的方向返回。
六、如果在长久的强烈振动激发的情况下，在具有与大于0.01的附加空气量相应的倾斜的前进范围内的特性是不够的，要使用和0.01的附加空气量对应的更陡的特性。如果该特性对于获得足够的阻尼也是不够的，则整个切换窗口自动以步进方式向上偏移，如图2中箭头14所示。
七、类似地，在下降范围内，在对应于大于0.01的附加空气量的特性中倾斜度不够大时，使用0.01的附加空气量。如果这样的特性在为了将驾驶员和座椅迅速降低的下降范围内也不允许必要的力损耗，则整个切换窗口6自动以步进方式向下偏移，如图3中箭头15所示。
控制装置优选包括与各种车辆类型及其特性相匹配的软件，并可使软件在连续进行的改进过程中优化。车主通过从PC或膝上型计算机上读取来接收软件的当前更新版本。
优选地，通过改变基本软件可以改变座椅的用途，例如这种车辆座椅可以用于有带弹簧室(sprung cabin)的大拖拉机以及小拖拉机中。
本发明所有的特征，无论是独立的还是组合在一起，对本发明都是必不可少的。本领域中熟练的技术人员对其各种改进都是熟悉的。
权利要求
1.一种用于车辆座椅，尤其是多用途运载车辆座椅的弹性装置，其具有至少一个置于座椅部分和一更低部分之间的用于座椅部分高度调节(5)的气垫，并且具有一控制装置，用于控制将至少一个附加空气量提供给气垫或从气垫排出，其特征在于，在气垫可选择的移入和/或移出位置(8，9)上，利用控制装置能够改变或切断可被提供或排放的附加空气量，以便气垫在第一范围和至少一个更多的范围(2，3，4)内的作用力路径气垫特性曲线(1；1a，1b，1c)的倾斜度彼此不同。
2.根据权利要求1的弹性装置，其特征在于，在气垫特性曲线的作用力路径气垫特性曲线(1；1a，1b，1c)的范围(3，4)中，能够被提供或排放的振动阻尼附加空气量大于或小于第一范围(2)中的附加空气量，或者是完全被切断。
3.根据权利要求1或2的弹性装置，其特征在于，在所述更多的范围(3，4)内的附加空气量按照多级方式提供给气垫或从气垫排出，优选为三级方式。
4.根据上述权利要求任一项的弹性装置，其特征在于，具有至少一个气动定向控制阀用于提供/排放附加空气量。
5.根据上述权利要求任一项的弹性装置，其特征在于，具有一调节装置，在具有预定重量的使用者开始使用操作时，利用提供给气垫或从气垫排出的空气来自动调节座椅部分的高度，从而将气垫调节至作用力路径的弹簧特性(1；1a，1b，1c)的第一范围(2)内的中心位置(7)。
6.根据权利要求5的弹性装置，其特征在于，所述第一调节装置包括调节开关，该开关设置在车辆座椅扶手区域。
7.根据上述任何权利要求之一的弹性装置，其特征在于，通过使用者使用操作装置，并通过控制装置，可以使作用力路径弹簧特性(1；1a，1b，1c)内的第一范围(2)偏移，使座椅部分被调节到期望的高度。
8.根据上述任何权利要求之一的弹性装置，其特征在于，具有一识别装置，用于识别使用座椅的使用者，尤其是通过使用者的重量进行识别。
9.根据上述任何权利要求之一的弹性装置，其特征在于，在作用力路径弹簧特性(1；1a，1b，1c)的第一范围(2)内能够被提供或排放的附加空气量大于0.1升，并且在所述更多的范围内或是0.0升，或是大于0.0升。
10.根据上述任何权利要求之一的弹性装置，其特征在于，具有一识别和开关装置(8a，9a)，用于识别气垫的可选择的移入或移出位置(8，9)，并用于通过控制装置来开闭弹性装置，以提供或排放可变的附加空气量。
11.一种为车辆座椅，尤其是多用途运载车辆的座椅提供弹力的方法，该车辆座椅具有至少一个置于座椅部分和一更低部分之间的用于座椅部分高度调节(5)的气垫，并且具有一控制装置，用于控制将至少一个附加空气量提供给气垫或从气垫排出，其特征在于，当气垫超出预定的移入和/或移出的位置(8，9)时，利用控制器改变或关断可提供或排放的附加空气量，以改变和第一范围(2)对应的作用力路径弹力特性(1；1a，1b，1c)的曲线内的倾斜度。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，通过识别和开关装置(8a，9a)识别气垫超出预定的移入或移出位置(8，9)的超出量，并利用所述控制装置将所述弹性装置切换至用于所述更多的范围(3，4)的可变的附加空气量。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，在所述弹性装置的开闭过程中，只有当气垫的移进和移出有规则地和高频地以振动方式激活在行程区的第一末端的所述识别和开关装置(8a)时，才为气垫提供可变的附加空气量。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于，在所述弹性装置的开闭过程中，只有当气垫的移进和移出有规则地和高频地以振动方式激活在行程区域第二末端的所述识别和开关装置(9a)时，才从气垫排出可变的附加空气量。
15.根据权利要求11至14之一的方法，其特征在于，在气垫行程区域末端的振动阻尼相对于剩余行程路径不足的情况下，通过气垫提升油缸，使可变的附加空气量向着所述行程的一端减少，直到气垫达到足够的阻尼，而不会触及所述行程的末端。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆座椅的弹性装置，尤其是多用途的车辆座椅，其具有至少一个置于座椅部分和一更低部分之间的用于座椅部分高度调节(5)的气垫，并且具有一控制装置，用于控制将至少一个附加空气量提供给气垫或从气垫排出。在气垫可选择的移入和/或移出位置(8，9)上，利用控制装置能够改变或切断可被供给或排放的附加空气量，以便气垫在第一范围和至少一个更多的范围(2，3，4)内的作用力路径气垫特性曲线(1；1a，1b，1c)的倾斜度彼此不同。本发明进一步还提供了一种为车辆座椅提供弹力的方法。
文档编号B60N2/52GK1537747SQ20041002985
公开日2004年10月20日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年4月14日
发明者欧文·哈勒, 欧文 哈勒 申请人:格拉默股份公司