CH687607A5

CH687607A5 - Fahrzeugsitz.

Info

Publication number: CH687607A5
Application number: CH00539/93A
Authority: CH
Inventors: Mark Muhlhausen; Markus Mattedi; Johann Hienz; Alfred Hochrathner
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1997-01-15
Also published as: AT404921B; DE4206789C1; ITRM930126A1; FR2688177A1; ITRM930126A0; ATA39593A; FR2688177B1; IT1261202B

Description

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CH 687 607 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für Omnibusse, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solcher Fahrzeugsitz dient zugleich als passives Rückhalteelement für den auf einem dahinter angeordneten Fahrzeugsitz sitzenden Passagier im Crashfall. Bei einem Fahrzeugaufprall und der damit verbundenen schlagartig extremen Fahrzeugverzögerung wird der nach vorn geschleuderte Passagier von der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes aufgefangen. Die Aufprallkraft des Passagiers verursacht ein Drehmoment um die Schwenkachse, welches das Sitzkissen in Richtung Untergestell zu drehen sucht. Übersteigt die vom Drehmoment auf das Deformationselement aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Wert, so beginnt das Deformationselement definiert zu kollabieren, und das Sitzkissen schwenkt im vorderen Bereich unter Verzehr der Aufprallenergie in Richtung Untergestell. Der Passagier wird damit ohne allzu hohe Verletzungen hervorrufende Kraftspitzen von der Rückenlehne des Vordersitzes zurückgehalten.

Bei einem bekannten Fahrzeugsitz dieser Art (DE 3 727 671 C2) ist das Deformationselement als ein von einem Mantel umgebener, energieabsorbierender Schaumstoff mit Befestigungsmöglichkeiten an dem Sitzkissen und dem Untergestell ausgebildet. Der Mantel weist Sollbiegestellen auf, die beim unfallbedingten Zusammendrücken des Schaumstoffes Faltlinien bilden. Ein solcher Deformationskörper baut die Aufprallenergie zunächst nur geringfügig ab, bis der Schaumstoff auf Block zusammengedrückt ist. Dann erfolgt eine hohe Energieaufnahme bei relativ stark ansteigendem Kraftniveau, so dass insgesamt der Energieabbau relativ ungleichmässig über den zur Verfügung stehenden Deformationsweg erfolgt. Ausserdem ist das Deformationsverhalten eines solchen Schaumstoffkörpers nur sehr schwierig zu berechnen und damit nicht leicht auf unterschiedliche Konstruktionsarten des Fahrzeugsitzes anzupassen.

Aus der DE 3 049 425 C3 sind Aufprallschutz-Bauteile zur irreversiblen Energieaufnahme bei Druckbelastung bekannt, die als längliche Hohlkörper mit einem Mantel aus mindestens einem Faserverbundwerkstoff-Strang ausgebildet sind. Ein solcher Hohlkörper besitzt ein annähernd konstantes Kraft-Weg-Diagramm, d.h. einen optimalen Energieabbau bei nahezu konstantem Kraftniveau. Solche Hohlkörper werden zur AbStützung der Stossstange gegenüber den tragenden Karosseriestrukturen oder im Bereich der vorderen Längsträger des Fahrzeugs zur Absorption von Aufprallenergie eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass bei Kollabieren des Deformationselements die Aufprallenergie bei möglichst konstantem Kraftniveau abgebaut wird. Der Energieabbau soll dabei einfach zu berechnen und auf die Bedürfnisse der speziellen Sitzkonstruktion einstellbar sein.

Die Aufgabe ist bei einem Fahrzeugsitz der im

Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung er-findungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemässen Fahrzeugsitz erfolgt durch den Aufbau des Deformationselements aus mehreren zwischen Druckplatten in Achsrichtung eingespannten Hohlkörpern aus einem Faserverbundstoff der Energieabbau bei einem über den Deformationsweg konstanten Kraftniveau, so dass die Aufprallenergie des Passagiers optimal abgebaut wird. Die Verbindung zwischen dem Sitzkissenrahmen und dem Untergestell ist in Druckrichtung der Hohlkörper unwirksam, so dass sie nicht zu einer Veränderung des Kraftniveaus führt. Sie stellt lediglich eine bei intakten Hohlkörpern formsteife Verbindung zwischen Untergestell und Sitzkissenrahmen her und verhindert ein Zurückschwenken der Rückenlehne mit Abheben des Sitzkissens vom Untergestell bei Druckkrafteinwirkung auf die Anlehnfläche der Rückenlehne.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Fahrzeugsitzes mit zweckmässigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an einer Stirnseite des Hohlkörpers eine aussen umlaufende Fase von vorzugsweise 45° vorgesehen. Durch diese Fase wird zu Beginn des Kollabierens der Hohlkörper eine Spitzenlast, wie diese im Kraft-Weg-Diagramm in Fig. 4 zu sehen ist, vermieden.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die bevorzugt als zylindrische Rohre ausgeführten Hohlkörper aus mehreren Lagen eines Faserverbundwerkstoffes, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, gewickelt. Durch die Anzahl der aufgewickelten Lagen bei vorgegebener Axiallänge der Rohre lässt sich ein unterschiedliches Kraftniveau für das Kollabieren der Rohre einstellen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schemati-scher Darstellung:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Omnibussitzes,

Fig. 2 und 4 jeweils eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnitts des Omnibussitzes in Fig. 1 vor (Fig. 2) und nach (Fig. 4) einem Crashfall,

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2.

Der in Fig. 1 in Seitenansicht schematisch skizzierte Fahrzeugsitz für einen Omnibus weist in bekannter Weise ein Sitzkissen 10 und eine Rückenlehne 11 auf, die in einem vorgebbaren, in der Regel individuell einstellbaren Anstellwinkel zum Sitzkissen fest mit diesem verbunden ist. Das Sitzkissen besteht üblicherweise aus einem Sitzkissenrahmen, der hier als Sitzschale 12 ausgebildet ist, und einem auf der Sitzschale 12 aufliegenden Sitzpolster 13. Die Sitzschale 12 sitzt auf einem Untergestell 14, das das Sitzkissen mit Rückenlehne 11 fest mit dem Fahrzeugboden 1 verbindet. Die Rük-kenlehne 11 des Fahrzeugsitzes dient zugleich als

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passives Rückhalteelement für einen Passagier, der auf dem in der Reihe hinter dem Fahrzeugsitz angeordneten weiteren Fahrzeugsitz sitzt, und soll diesen Passagier im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs ohne Verletzungen abfangen, wozu der definierte Abbau der Aufprallenergie des Passagiers erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist die Sitzschale 12 um eine zur Fahrtrichtung quer verlaufende Schwenkachse 16, die nahe dem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Sitzkissenende angeordnet ist, schwenkbar am Untergestell 14 gehalten und am vorderen Sitzkissenende zwischen der Sitzschale 12 und dem Untergestell 14 ein Deformationselement 17 angeordnet. Bei Aufprall des Passagiers auf die Rückenlehne 11 wird dieses Deformationselement 17 auf Druck beansprucht und kollabiert unter Verzehr der Aufprallenergie auf die Rückenlehne 11 in definierter Weise.

Im einzelnen besteht das Deformationselement

17 aus einer Mehrzahl von gleichartigen, in Längsrichtung offenen Hohlkörpern 18 aus einem Faserverbundwerkstoff, die quer zur Fahrtrichtung nebeneinander äquidistant aufgereiht sind. Bevorzugt werden diese Hohlkörper 18 als Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet und bestehen aus mehreren gewickelten Lagen eines glasfaserverstärkten Kunststoffs. Die Hohlkörper 18 können aber auch als Hohlquader mit quadratischem oder rechteckförmigem Ringquerschnitt ausgebildet werden. Die nebeneinander angeordneten Hohlkörper

18 stützen sich mit ihren Stirnflächen zwischen zwei Druckplatten 20 und 21 ab. Die Druckplatte 20 ist an der Sitzschale 12 und die Druckplatte 21 am Untergestell 14 befestigt. Beide Druckplatten 20, 21 sind gegen eine Relativverschiebung zueinander quer zur Fahrtrichtung gesichert. Die Druckplatten 20, 21 sind dabei so ausgebildet, dass eine von hinten auf die Rückenlehne 11 wirkende Druckkraft, die über die Schwenkachse 16 umgelenkt wird, die Hohlkörper 18 ausschliesslich in Achsrichtung auf Druck beanspruchen.

Wie in der vergrösserten Darstellung in Fig. 2 und 4 besser zu erkennen ist, sind bei intakten Hohlkörpern 18 (Fig. 2) die Sitzschale 12 und das Untergestell 14 über eine Spange 22 fest miteinander verbunden, so dass die Rückenlehne 11 mit damit fest verbundenem Sitzkissen 10 nicht in Fig. 2 im Uhrzeigersinn geschwenkt werden kann. Diese Spange 22 ist einerseits an der Druckplatte 20 befestigt und übergreift andererseits lose die Druckplatte 21 an deren von den Hohlkörpern 18 abgekehrten Aussenseite. Durch die Kraft der Spange 22 werden die beiden Druckplatten 20, 21 an die Stirnseiten der Hohlkörper 18 angedrückt. Die durch die Spange 22 erfolgende Verbindung von Sitzkissen 10 und Untergestell 14 ist jedoch nur im Uhrzeigersinn in Fig. 2 und 4 wirksam. Kollabieren die Hohlkörper 18, wie dies in Fig. 4 schematisch angedeutet ist, so kann die Spange 22 nach unten ausweichen und bewirkt dadurch keine Veränderung der von den Hohlkörpern 18 bestimmten Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationselements 17. Anstelle der Spange 22 können auch Drahtseile verwendet werden, die an den beiden Druckplatten 20, 21 oder an der Sitzschale 12 einerseits und am

Untergestell 14 andererseits verspannt sind. In Fig. 5 ist die Kraft-Weg-Kennlinie für zwei verschiedene, als Rohre ausgebildete Hohlkörper 18 dargestellt. Wie zu sehen ist, ist über den gesamten Deformationsweg der Hohlkörper 18 eine nahezu konstantes Kraftniveau vorhanden, das lediglich am Anfang eine kleine Kraftspitze aufweist. Das Deformationsverhalten des gesamten Deformationselements 17 zeigt damit den gleichen prinzipiellen Kraftverlauf über den Verformungsweg.

Zum Abbau der Kraftspitze zu Beginn des Verformungsweges der Hohlkörper 18 ist an der einen Stirnseite jeder der Hohlkörper 18 eine aussen umlaufende Fase 23 angebracht, wie sie in Fig. 3 zu sehen ist. Durch diese Fase 23 kann auch die Anfangskraftspitze weitgehend auf das übrige Kraftniveau reduziert werden.

Die Wirkungsweise des Fahrzeugsitzes als Rückhalteelement für den hinteren Sitzpassagier ist wie folgt:

Durch die bei Frontalaufprall des Fahrzeugs schlagartig auftretende extreme Fahrzeugverzögerung wird der hinter dem Fahrzeugsitz sitzende Passagier gegen die Rückenlehne 11 des Fahrzeugsitzes geschleudert. Die in Fahrtrichtung wirkende Aufprallkraft des Frontpassagiers wird von hinten in die Rückenlehne 11 eingeleitet, über die Schwenkachse 16 umgelenkt und wirkt als axiale Druckkraft über die Druckplatte 20 auf die Hohlkörper 18. Diese kollabieren mit einer in Fig. 5 dargestellten Kraft-Weg-Kennlinie, wodurch die Aufprallenergie bei nahezu konstantem Kraftniveau definiert abgebaut wird. Wie schon erwähnt, ist der die Druckplatte 21 übergreifende Schenkel der Spange 22 nicht mit dieser verbunden, so dass die Spange 22 in ihrer Gesamtheit zusammen mit der Sitzschale 12 nach unten ausweicht. Am Ende des Vorgangs sind die Hohlkörper 18 zusammengebrochen, wie dies in Fig. 4 schematisch angedeutet ist. Zur Weiterverwendung muss der Fahrzeugsitz mit einem neuen Deformationselement 17 bestückt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Fahrzeugsitz, insbesondere für Omnibusse, mit Rückenlehne und damit kraftschlüssig verbundenem, aus Sitzkissenrahmen und Sitzpolster bestehendem Sitzkissen, das um einen nahe dem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Sitzkissenende quer zur Fahrtrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einem fahrzeugfesten Untergestell gehalten ist und sich über ein nahe dem in Fahrtrichtung gesehenen vorderen Sitzkissenende angeordnetes Deformationselement am Untergestell abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (17) eine Mehrzahl von gleichartigen, quer zur Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten, in Längsrichtung offenen Hohlkörpern (18) aus einem Faserverbundwerkstoff aufweist, die sich mit ihren Stirnseiten zwischen zwei Druckplatten (20, 21) abstützen, von denen eine an dem Sitzkissenrahmen (12) und die andere an dem Untergestell (14) befestigt ist, und dass die Druckplatten (20, 21) durch eine ausschliesslich in Zugrichtung wirk-

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same Verbindung zwischen Sitzkissenrahmen (12) und Untergestell (14) in Anlage an den Hohlkörpern (18) gehalten werden, die eine Abstandsverkleinerung zwischen den Druckplatten (20, 21) zulässt, eine Abstandsvergrösserung dagegen verhindert.

2. Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite der Hohlkörper (18) eine aussen umlaufende Fase (23) angebracht ist, die vorzugsweise einen Fasenwinkel von 45° aufweist.

3. Sitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (18) jeweils aus mehreren Lagen des Faserverbundwerkstoffes gewickelt sind.

4. Sitz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.

5. Sitz nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (18) als Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet sind.

6. Sitz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Sitzkissenrahmen (12) und Untergestell (14) durch eine steife Spange (22) gebildet ist, die mit einem Spangenende an der am Sitzkissenrahmen (12) befestigten Druckplatte (20) gehalten ist und mit dem anderen Spangenende die andere Druckplatte (21) auf deren von den Hohlkörpern (18) abgekehrten Seite lose übergreift.

7. Sitz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Sitzkissen (12) und Untergestell (14) durch an diesen oder an den Druckplatten (20, 21) befestigte Drahtseile gebildet ist.

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