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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
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Der
sitzende Mensch empfindet Vertikalschwingungen im Bereich von 4
bis 8 Hz besonders stark, da viele Körperresonanzen in diesem Bereich liegen.
Je nach Dauer und Stärke
sind diese Schwingungen unangenehm oder schädlich. Der Insasse eines Fahrzeugsitzes
der eingangs genannten Art ist durch ein elastisches Sitzteil zumindest
etwas von derartigen Schwingungen abgeschirmt, die aufgrund der
Fahrweise des Fahrzeugs entstehen und auf den Fahrzeugsitz übertragen
werden. Die Schwingungsisolierung wird jedoch durch den zwischen
dem Rücken
des Insassens und der nicht mitschwingenden Lehne vorhandenen Reibkontakt
beeinträchtigt,
welcher die Relativbewegung des Insassens behindert, so dass die
erste Eigenfrequenz des Schwingungssystems Insasse-Fahrzeugsitz
in den ungünstigen Frequenzbereich
fällt.
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Die
DE 197 14 857 A1 offenbart
einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art mit einer Sitzpolsterung,
die in mehrere Kammern unterteilt ist, welche jeweils mit einem
flüssigen
Medium gefüllt sind,
so daß eine
individuelle Anpassung an die Körperform
des Insassens möglich
ist. Die
DE 198 45 730
A1 zeigt einen Polsterträger, der im Hinblick auf eine
Gewichtsreduzierung in der Art eines Sandwichs mit einem Hartschaumkern
zwischen einer Formschale und einem Rückwandelement aufgebaut ist.
Auf diesem Polsterträger
ist ein Weichpolster aufgebracht. Aus der
DE 299 03 437 U1 ist eine
Wanne für
ein Sitzkissen bekannt, welche zur Komfortverbesserung, insbesondere
für ein
gegendruckfreies Anpassungsverfahren, elastisch aufgehängt ist.
Die
DE 298 05 926
U1 schließlich
offenbart ein Sitzpolster mit im wesentlichen senkrecht zur Sitzfläche angeordneten
Röhrenabschnitten,
welche Klima- und Sitzkomfort verbessern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs
genannten Art zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Schwingungsisolierung
für den
Insassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrzeugsitz
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch
die leichte Beweglichkeit der dem Insassen zugewandten Seite der
Polsterung gegenüber
der Lehnenstruktur in Längsrichtung
der Lehne aufgrund der nachgiebigen Ausbildung, d.h. geringen Steifigkeit,
der Polsterung oder ihrer Anbringung kann der Insasse, der mit dieser
durch den Bezug gebildeten Seite in Kontakt steht, relativ zur Lehnenstruktur
schwingen. Die folglich anisotrope Steifigkeit in der Normalenrichtung,
also senkrecht zur Ebene der Lehne, ist höher als in der Längsrichtung
der Lehne; zur Verhinderung von seitlicher Nachgiebigkeit, beispielsweise
in Kurvenfahrten, ist sie auch in Querrichtung höher als in Längsrichtung.
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Die
anisotrope Steifigkeit für
die Schwingungsisolierung kann auf konstruktiv einfach zu verwirklichende
Weise durch eine geeignete räumliche Strukturierung
der Polsterung erreicht werden, beispielsweise als Formteil oder
gefaltete Tragstruktur, welche entsprechende Wände, Leisten, Rippen, Säulen und
Hohlräume
aufweist, die symmetrisch oder unsymmetrisch angeordnet sind. Ein
derartiges Formteil kann einstückig
ausgebildet sein oder aus Fasern bestehen, die als Gewebe, Gewirke
oder Vlies eine räumliche
Struktur bilden. Die erforderliche Strukturierung der Polsterung
kann auch durch mehrere einzelne Stützelemente erreicht werden,
die für sich
die anisotrope Steifigkeit aufweisen.
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Die
anisotrope Steifigkeit kann auch auf ebenfalls konstruktiv einfach
zu verwirklichende Weise durch eine Funktionstrennung der Polsterung
und ihrer Anbringung erreicht werden. Die beweglich, vorzugsweise
mittels elastischer Elemente, aufgehängte Polsterung sorgt für die notwendige
Steifigkeit in Normalenrichtung, während die Aufhängung die
Nachgiebigkeit und leichte Beweglichkeit in Längsrichtung der Lehne bewirkt.
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Im
folgenden ist die Erfindung anhand von sieben in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes,
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2A einen
Teil eines Längsschnitts
der Lehne gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2B einen
Teil eines Längsschnitts
der Lehne gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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2C einen
Teil eines Längsschnitts
der Lehne gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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2D einen
Teil eines Längsschnitts
der Lehne gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel,
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2E einen
Teil eines Längsschnitts
der Lehne gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel entlang
der Linie E-E ind 2F,
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2F eine
Darufsicht auf einen Teil der Lehne gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
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3 eine
perspektivische Teilansicht der Polsterung der Lehne gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel,
und
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4 einen
schematischen Längsschnitts der
Lehne gemäß einem
siebten Ausführungsbeispiel.
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Ein
Fahrzeugsitz 1 ist in allen Ausführungsbeispielen als Vordersitz
eines Kraftfahrzeuges ausgebildet, kann aber auch als Fondsitz dienen,
wobei ein wenigstens teilweise elastisches Sitzteil 2 in
an sich bekannter Weise ausgebildet ist. Der Fahrzeugsitz 1 ist
mit einer Lehne 3 versehen, welche eine Lehnenstruktur 5 als
tragende Struktur aufweist. Auf der dem Insassen zugewandten, in
der Regel nach vorne weisenden Seite der Lehnenstruktur 5 ist
eine nachfolgend näher
beschriebene Polsterung vorgesehen, deren dem Insassen zugewandte
Seite durch einen kaschierten Bezug 9 gebildet wird. Die
längste Abmessung
der Lehne 3 definiert ihre Längsrichtung und die bei eingebautem
Fahrzeugsitz 1 horizontale Richtung die Querrichtung, während die
Normalenrichtung senkrecht zu der durch Längsrichtung und Querrichtung
aufgespannten Ebene der Lehne 3 ausgerichtet ist.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel
besteht die Polsterung aus einem Formteil 11, welches aus Schaumstoff
oder aus gebundenen Fasern, beispielsweise als Vlies oder als Gewebe,
besteht. Diese Fasern können
durch anorganische Bindemittel mit Nanopartikeln verstärkt werden.
Das Formteil 11 ist auf seiner der Lehnenstruktur 5 zugewandten
Seite fest auf der Lehnenstruktur 5 abgestützt, beispielsweise über eine
lehnenstrukturfeste Schale. Zum Bezug 9 hin weist das Formteil 11 mehrere
Rippen 12 auf, welche horizontal, also quer zur Längsrichtung der
Lehne 3, verlaufen. Zwischen den Rippen 12 entstehen
dadurch Hohlräume 13,
welche zugleich Teile eines Sitzbelüftungssystems sein können. An
ihrem freien, in der Regel nach vorne weisenden Ende liegen die
Rippen 12 am gespannten Bezug 9 an.
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Erfolgt
durch den Kontakt mit dem schwingenden Körper eine Relativbewegung zwischen
der durch den Bezug 9 definierten Seite der Polsterung und
der an der Lehnenstruktur 5 angebrachten Seite der Polsterung
in Längsrichtung
der Lehne 3, so setzt das Formteil 11 aufgrund
des Verlaufs der Hohlräume 13 dieser
tangentialen Bewegung (Scherbewegung) nur einen geringen Widerstand
entgegen. Die Wirksamkeit der Federung des Sitzteils 2 wird
in Bezug auf die Schwingungsisolierung dadurch weniger beeinträchtigt.
Bei Bewegungen quer zur Längsrichtung oder normal
zur Lehne 3, d.h. auf diese zu, ist dagegen das Formteil 11 in
bekannter Weise als Polsterung wirksam, d.h. die Steifigkeit der
Polsterung ist anisotrop.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel
stimmt in Aufbau und Funktion weitgehend mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein.
Das abweichend ausgebildete Formteil 11' weist jedoch Hohlräume 13' auf, welche
vollständig
vom Material des Formteils 11' umschlossen sind, aber die gleiche
Ausrichtung wie im ersten Ausführungsbeispiel
aufweisen. Die leichte Beweglichkeit zwischen Lehnenstruktur 5 und Bezug 9 in
Längsrichtung
der Lehne 3 ist daher für eine
Schwingungsisolierung in gleicher Weise vorhanden.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel
besteht die Polsterung aus einer flächig gewellten Tragstruktur 15,
welche in Längsrichtung
der Lehne 3 mäanderähnlich und
quer dazu in horizontaler Richtung gleichförmig ausgebildet ist. Die Tragstruktur 15 kann aus
den gleichen Materialien wie die Formteile 11 und 11' bestehen, oder
aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Bei einer Ausbildung
aus einem weitmaschigen Gewebe wird der Betrieb eines Belüftungssystems
unterstützt.
Wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen
ist eine Relativbewegung zwischen Bezug 9 und Lehnenstruktur 5 in
Längsrichtung
der Lehne 3 mittels einer Scherbewegung der Tragstruktur 15 leicht
möglich,
während
in den anderen Bewegungsrichtungen, insbesondere normal zur Ebene
der Lehne 3, eine Polsterwirkung der Tragstruktur 15 auftritt.
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Im
vierten Ausführungsbeispiel
besteht die Polsterung aus einzelnen elastischen Elementen 16, welche
winkelförmig
oder Z-förmig
gebogen sind und in horizontaler Richtung, d.h. quer zur Längsrichtung der
Lehne 3, an der Lehnenstruktur 5 angebracht sind.
Die freien Enden tragen den Bezug 9, eventuell unter Zwischenlage
einer zusätzlichen
Polsterschicht. Die elastischen Elemente 16 können sich über die
gesamte Breite der Lehnenstruktur 5 erstrecken oder eine
kürzere
Länge aufweisen.
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In
letzterem Falle können
die elastischen Elemente 16 beispielsweise aus einer metallischen Platte
zungenförmig
ausgestanzt und aus der Ebene heraus gebogen sein. Wie in den ersten
drei Ausführungsbeispielen
ist eine Relativbewegung zwischen der durch den Bezug 9 definierten
Seite der Polsterung und der Lehnenstruktur 5 in Längsrichtung
der Lehne 3 mittels einer Scherbewegung der elastischen
Elemente 16 leicht möglich,
während
in den anderen Bewegungsrichtungen, insbesondere normal zur Ebene
der Lehne 3, durch entsprechend gewählte Winkelverhältnisse
bei der Anordnung der elastischen Elemente 16 eine Polsterwirkung
der elastischen Elemente 16 auftritt.
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In
einem gegenüber
dem vierten Ausführungsbeispiel
abgewandelten, fünften
Ausführungsbeispiel
sind die vergleichbar ausgebildeten, elastischen Elemente 16' aus einem ansonsten
plattenförmigen
Kunststoffspritzteil 16'' geformt, bei
dem durch eine unterschiedliche Dickenverteilung bei besserer Materialausnützung ein
besserer Spannungsverlauf erreicht wird. Im Wirbensäulenbereich
kann durch dünneres
Material eine weichere Polsterwirkung und im Schulter- und Beckenbereich
durch dickeres Material eine härtere
Polsterwirkung erzielt werden.
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Im
sechsten Ausführungsbeispiel
gemäß 3 sind
als hintere Polsterung mehrere gleiche Stützelemente 18 vorgesehen,
welche regelmäßig in der
Ebene der Lehne 3 angeordnet sind. Jedes der Stützelemente 18 verjüngt sich
von einem tellerförmig
ausgebildeten Ende, im folgenden als Stößelteller 18' bezeichnet,
zu einem Ende mit geringstem Durchmesser, im folgenden als Stößelspitze 18'' bezeichnet. Mit ihren Stößelspitzen 18'' sind die regelmäßig angeordneten
Stützelemente 18 an
einer – gegebenenfalls
gitterförmigen – Trägerplatte 19 angebracht,
beispielsweise in eine Matte eingehängt. Die Trägerplatte 19 ist dann
an der Lehnenstruktur 5 befestigt. Auf den Stößeltellern 18' liegt eine
nicht dargestellte, vordere Polsterung auf, die den Bezug 9 trägt.
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Die
Stützelemente 18 weisen
eine hohe axiale Steifigkeit, aufgrund derer hohe Normalkräfte aufnehmbar
sind, und einen geringen Biegewiderstand auf, welcher vom Durchmesser
an der Stößelspitze 18'' und der Höhe der Stützelemente 18 abhängt. Durch
einen ovalen Querschnitt kann das Verhältnis der Längssteifigkeit zur Quersteifigkeit
angepasst werden. Das Material der Stützelemente 18 wird
entsprechend den Anforderungen an die axiale Tragkraft und die Biegesteifigkeit
gewählt.
In Bezug auf die Beweglichkeit in Längsrichtung der Lehne 3 weist
die aus den Stützelementen 18 gebildete
Polsterung die gleiche Funktion auf wie die Polsterungen der vorhergehenden
Ausführungsbeispiele
auf.
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Das
siebte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich hinsichtlich der Polsterung von den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen.
Gleiche und gleichwirkende Bauteile sind jedoch mit um 100 höheren Bezugszeichen
versehen. Bei der Lehne 103 ist eine Lehnenstruktur 105 vorgesehen,
welche am oberen und am unteren Ende und an den Seiten mit nach
vorne, zum Insassen hin weisenden Stützstrukturen 106 versehen
ist. In dem durch die Stützstrukturen 106 definierten
Bauraum ist ein Lehnenkissen 108 angeordnet, welches auf
der zum Insassen weisenden Seite mit einem Bezug 109 bezogen
ist und auf der der Lehnenstruktur 105 zugewandten Seite einen – beispielsweise
schalenförmigen – Polsterträger 110 aufweist.
Spalte zwischen dem Lehnenkissen 108 und den Stützstrukturen 106 sind
jeweils durch eine elastische Spaltabdeckung 114 geschlossen.
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Das
Lehnenkissen 108 ist über
seinen Polsterträger 110 mittels
elastischer Elemente 117, vorzugsweise Schraubenfedern,
Blattfedern oder Elastomerfedern, an den Stützstrukturen 106 aufgehängt, wobei
sich die Einhängestellen
nach der Lehnenstruktur 105 richten. Das Lehnenkissen 108 kann sich
dadurch relativ zur Lehnenstruktur 105 bewegen, steht aber über die
elastischen Elemente 117 weiterhin in Verbindung mit der
Lehnenstruktur 105. Durch eine geeignete Anordnung der
elastischen Elemente 117 und gegebenenfalls einer Kombination von
Druck- und Zu gelementen kann die Relativbewegung von Lehnenstruktur 105 und
Lehnenkissen 108 (und damit Bezug 109) in Längsrichtung
der Lehne 103 leichtgängig,
in den übrigen
Richtungen aber schwergängig
gestaltet werden. Dadurch wird wieder eine Schwingungsisolierung
erreicht.
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 2
- Sitzteil
- 3,
103
- Lehne
- 5,
105
- Lehnenstruktur
- 9,
109
- Bezug
- 11,
11'
- Formteil
- 12
- Rippe
- 13,
13'
- Hohlraum
- 15
- Tragstruktur
- 16,
16'
- elastisches
Element
- 16''
- Kunststoffspritzteil
- 18
- Stützelement
- 18'
- Stößelteller
- 18''
- Stößelspitze
- 19
- Trägerplatte
- 106
- Stützstruktur
- 108
- Lehnenkissen
- 110
- Polsterträger
- 114
- Spaltabdeckung
- 117
- elastisches
Element