CH687607A5

CH687607A5 - Vehicle seat.

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; ITRM930126A0; FR2688177A1; IT1261202B; DE4206789C1; ATA39593A; ITRM930126A1; FR2688177B1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für Omnibusse, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a vehicle seat, in particular for buses, according to the preamble of patent claim 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. Such a vehicle seat also serves as a passive restraint element for the passenger sitting on a vehicle seat arranged behind it in the event of a crash. In the event of a vehicle impact and the sudden extreme vehicle deceleration associated therewith, the passenger thrown forward is caught by the backrest of the vehicle seat. The impact force of the passenger creates a torque around the swivel axis, which tries to turn the seat cushion in the direction of the base frame. If the force exerted by the torque on the deformation element exceeds a predetermined value, the deformation element begins to collapse in a defined manner, and the seat cushion swivels in the front region, consuming the impact energy, in the direction of the base frame. The passenger is thus held back from the backrest of the front seat without excessive force-causing force peaks.

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. In a known vehicle seat of this type (DE 3 727 671 C2), the deformation element is designed as an energy-absorbing foam surrounded by a jacket with attachment options on the seat cushion and the underframe. The jacket has predetermined bending points that form fold lines when the foam is compressed due to an accident. Such a deformation body initially only slightly reduces the impact energy until the foam is compressed on the block. Then there is a high energy absorption with a relatively strongly increasing force level, so that the overall energy dissipation takes place relatively unevenly via the available deformation path. In addition, the deformation behavior of such a foam body is very difficult to calculate and is therefore not easy to adapt to different types of construction of the vehicle seat.

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. DE 3 049 425 C3 discloses impact protection components for the irreversible absorption of energy under pressure, which are designed as elongated hollow bodies with a jacket made of at least one fiber composite strand. Such a hollow body has an approximately constant force-displacement diagram, i.e. optimal energy reduction with almost constant power level. Such hollow bodies are used to support the bumper against the supporting body structures or in the area of the front side members of the vehicle to absorb impact energy.

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. The invention has for its object to improve a vehicle seat of the type mentioned in such a way that when the deformation element collapses, the impact energy is reduced with the force level being as constant as possible. The energy reduction should be easy to calculate and adjustable to the needs of the special seat construction.

Die Aufgabe ist bei einem Fahrzeugsitz der im The task is with a vehicle seat in the

Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung er-findungsgemäss durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst. The preamble of claim 1 defined genus according to the invention solved by the features in the characterizing part of claim 1.

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. In the vehicle seat according to the invention, due to the construction of the deformation element from a plurality of hollow bodies made of a fiber composite material clamped between pressure plates in the axial direction, the energy is reduced at a force level that is constant over the deformation path, so that the impact energy of the passenger is optimally reduced. The connection between the seat cushion frame and the base frame is ineffective in the pressure direction of the hollow body, so that it does not lead to a change in the level of force. It merely creates a dimensionally stable connection between the underframe and seat cushion frame when the hollow bodies are intact and prevents the backrest from swinging back when the seat cushion is lifted off the underframe when pressure is exerted on the backrest surface.

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. Advantageous embodiments of the vehicle seat according to the invention with expedient developments and refinements of the invention are specified in the further patent claims. According to a preferred embodiment of the invention, an outer circumferential chamfer of preferably 45 ° is provided on an end face of the hollow body. This chamfer avoids a peak load at the beginning of the collapse of the hollow body, as can be seen in the force-displacement diagram in FIG. 4.

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. According to a preferred embodiment of the invention, the hollow bodies, which are preferably designed as cylindrical tubes, are wound from a plurality of layers of a fiber composite material, preferably from glass fiber reinforced plastic. A different force level for the collapse of the tubes can be set by the number of coiled layers for a given axial length of the tubes.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schemati-scher Darstellung: The invention is described below with reference to an embodiment shown in the drawing. Each shows in a schematic representation:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Omnibussitzes, 1 is a side view of an omnibus seat,

Fig. 2 und 4 jeweils eine vergrösserte Darstellung eines Ausschnitts des Omnibussitzes in Fig. 1 vor (Fig. 2) und nach (Fig. 4) einem Crashfall, 2 and 4 each show an enlarged view of a section of the bus seat in FIG. 1 before (FIG. 2) and after (FIG. 4) a crash,

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2. 3 shows an enlarged view of section 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 The vehicle seat for a bus schematically sketched in a side view in FIG. 1 has a seat cushion 10 and a backrest 11 in a known manner, which is firmly connected to the seat cushion at a predeterminable, generally individually adjustable angle of attack for the seat cushion. The seat cushion usually consists of a seat cushion frame, which is designed here as a seat shell 12, and a seat cushion 13 resting on the seat shell 12. The seat shell 12 is seated on a base frame 14, which firmly connects the seat cushion with the backrest 11 to the vehicle floor 1. The backrest 11 of the vehicle seat also serves as

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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. passive restraint element for a passenger who sits on the further vehicle seat arranged in the row behind the vehicle seat and is intended to intercept this passenger in the event of a frontal impact of the vehicle without injuries, for which purpose the defined reduction of the impact energy of the passenger is necessary. For this purpose, the seat shell 12 is pivotally held on the base frame 14 about a pivot axis 16 extending transversely to the direction of travel, which is arranged near the rear end of the seat cushion as viewed in the direction of travel, and a deformation element 17 is arranged on the front end of the seat cushion between the seat shell 12 and the base frame 14. When the passenger hits the backrest 11, this deformation element 17 is subjected to pressure and collapses while consuming the impact energy on the backrest 11 in a defined manner.

Im einzelnen besteht das Deformationselement The deformation element exists in detail

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 17 of a plurality of similar hollow bodies 18 made of a fiber composite material which are open in the longitudinal direction and which are lined up equidistantly next to one another transversely to the direction of travel. These hollow bodies 18 are preferably formed as tubes with an annular cross section and consist of several wound layers of a glass fiber reinforced plastic. The hollow body 18 can also be designed as a hollow cuboid with a square or rectangular ring cross section. The hollow bodies arranged side by side

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. 18 are supported with their end faces between two pressure plates 20 and 21. The pressure plate 20 is attached to the seat shell 12 and the pressure plate 21 to the base frame 14. Both pressure plates 20, 21 are secured against a relative displacement to one another transversely to the direction of travel. The pressure plates 20, 21 are designed in such a way that a pressure force acting from behind on the backrest 11, which is deflected via the pivot axis 16, stresses the hollow bodies 18 exclusively in the axial direction.

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 As can be seen better in the enlarged representation in FIGS. 2 and 4, with intact hollow bodies 18 (FIG. 2), the seat shell 12 and the base frame 14 are firmly connected to one another via a clip 22, so that the backrest 11 is firmly connected to it Seat cushion 10 cannot be pivoted clockwise in FIG. 2. This clasp 22 is fastened on the one hand to the pressure plate 20 and, on the other hand, loosely engages over the pressure plate 21 on its outside facing away from the hollow bodies 18. Due to the force of the clip 22, the two pressure plates 20, 21 are pressed against the end faces of the hollow bodies 18. The connection of the seat cushion 10 and the base frame 14 which takes place through the clasp 22 is only effective in the clockwise direction in FIGS. If the hollow bodies 18 collapse, as is indicated schematically in FIG. 4, the clasp 22 can deflect downward and thus does not change the force-displacement characteristic curve of the deformation element 17, which is determined by the hollow bodies 18 are used on the two pressure plates 20, 21 or on the seat shell 12 on the one hand and on

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. Underframe 14 are clamped on the other hand. 5 shows the force-displacement characteristic curve for two different hollow bodies 18 designed as tubes. As can be seen, an almost constant force level is present over the entire deformation path of the hollow body 18, which only has a small force peak at the beginning. The deformation behavior of the entire deformation element 17 thus shows the same basic force profile over the deformation path.

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. To reduce the force peak at the beginning of the deformation path of the hollow body 18, an outer circumferential chamfer 23 is attached to one end face of each of the hollow bodies 18, as can be seen in FIG. 3. This chamfer 23 also allows the initial peak of force to be largely reduced to the remaining level of force.

Die Wirkungsweise des Fahrzeugsitzes als Rückhalteelement für den hinteren Sitzpassagier ist wie folgt: The mode of operation of the vehicle seat as a retaining element for the rear passenger is as follows:

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. As a result of the extreme vehicle deceleration which occurs suddenly in the event of a frontal impact, the passenger sitting behind the vehicle seat is thrown against the backrest 11 of the vehicle seat. The impact force of the front passenger acting in the direction of travel is introduced into the backrest 11 from the rear, deflected via the pivot axis 16 and acts as an axial compressive force on the hollow body 18 via the pressure plate 20. These collapse with a force-displacement characteristic curve shown in FIG. whereby the impact energy is reduced in a defined manner at an almost constant force level. As already mentioned, the leg of the clasp 22 which overlaps the pressure plate 21 is not connected to the latter, so that the clasp 22 in its entirety, together with the seat shell 12, dodges downward. At the end of the process, the hollow bodies 18 have collapsed, as is indicated schematically in FIG. 4. For further use, the vehicle seat must be equipped with a new deformation element 17.

Claims

1.Vehicle seat, in particular for buses, with a backrest and thus a non-positively connected seat cushion consisting of a seat cushion frame and seat cushion, which is pivotably attached to a vehicle-fixed base frame about a pivot axis running near the rear end of the seat cushion seen in the direction of travel and transversely to the direction of travel supports the deformation element arranged in the direction of travel facing the front seat cushion on the underframe, characterized in that the deformation element (17) has a plurality of similar hollow bodies (18) made of a fiber composite material which are arranged next to one another transversely to the direction of travel and which are open in the longitudinal direction and have their end faces between two Support the pressure plates (20, 21), one of which is attached to the seat cushion frame (12) and the other to the base frame (14), and that the pressure plates (20, 21) are only effective in the pulling direction.

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same connection between the seat cushion frame (12) and the base frame (14) are held in contact with the hollow bodies (18), which permits a reduction in the distance between the pressure plates (20, 21), but prevents an increase in the distance.

2. Seat according to claim 1, characterized in that an outer circumferential chamfer (23) is attached to an end face of the hollow body (18), which preferably has a chamfer angle of 45 °.

3. Seat according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow body (18) are each wound from several layers of the fiber composite material.

4. Seat according to one of claims 1-3, characterized in that the fiber composite material is a glass fiber reinforced plastic.

5. Seat according to one of claims 1-4, characterized in that the hollow body (18) are designed as tubes with an annular cross section.

6. Seat according to any one of claims 1-5, characterized in that the connection between the seat cushion frame (12) and the base frame (14) is formed by a rigid clip (22) which has a clip end on the pressure plate attached to the seat cushion frame (12) (20) is held and with the other end of the clasp loosely engages over the other pressure plate (21) on its side facing away from the hollow bodies (18).

7. Seat according to one of claims 1-5, characterized in that the connection between the seat cushion (12) and the base frame (14) is formed by wire ropes attached to the latter or to the pressure plates (20, 21).

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