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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
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Schalensitze,
wie sie beispielsweise in Rennwagen verwendet werden, weisen eine
dünne, formstabile Schale auf, welche in der Regel einstückig
miteinander verbunden einen Sitzteil und einen Lehnenteil hat. Die
Polsterung besteht in der Regel aus Schaumstoff, welcher von einem
Bezug abgedeckt ist. Ein derartiger Aufbau ist beispielsweise in der
DE 101 04 007 C2 beschrieben.
Die Form der Schale ist unter Berücksichtigung der Polsterung, welche
in der Regel aus Schaumstoff besteht, an die Körperform
einer einsitzenden Person angepasst. Bekannt sind jedoch auch getrennt
ausgebildete schalenförmige Sitz- und Lehnenteile, welche
zur Einstellung der Lehnen- und ggf. Sitzneigung gelenkig miteinander
verbunden sind, wie beispielsweise in der
DE 103 27 639 A1 offenbart.
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Aus
der
DE 102 32 625
A1 ist ein adaptives pneumatisches Sitz- und Lehnenkissen
für Fahr- und Flugzeuge bekannt, welches aufbauend auf
eine Sitzschalenkonstruktion oder Sitzstruktur zwischen einer Oberhaut
und einer Unterhaut einer luftdichten Hülle eine Vielzahl
von Stegen aufweist, die durch Schweißen oder Kleben eingefügt
sind. Die Stege sind teilweise doppelt ausgebildet mit je einem
Hohlraum zwischen den Stegen. Der Raum innerhalb der Hülle
wird mit Druckluft mit einem ersten Druck und die Hohlräume
können, je nach Bedarf, mit Druckluft mit einem zweiten,
höheren Druck gefüllt werde. Dadurch kann die
Weichheit des Sitz- und Lehnenkissens beeinflusst werden. Die Anbringung
der Unterhaut an der Sitzschalenkonstruktion oder Sitzstruktur kann
mittels an der Unterhaut angehefteter und der Sitzschalenkonstruktion
oder Sitzstruktur angeklebter Haftverschluss-Streifen, mittels Klemmen
oder Knöpfen erfolgen.
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Die
DE 197 11 944 C2 offenbart
einen Fahrzeugsitz mit Sitz- und Rückenschale, welcher
bei einem Heckcrash in eine Sicherheitsstellung bewegbar ist. Der
Fahrzeugsitz weist ein Trägerteil, eine damit verbundene,
als Schale ausgebildete Rückenlehne mit vorzugsweise integrierter
Kopfstütze sowie ein eine Sitzfläche aufweisendes
Sitzteil, welches als Sitzschale ausgebildet ist, auf. Die Rückenlehne
ist mittels einer während einer Heckkollision crashbedingten
Krafteinwirkung durch den Benutzer des Sitzes von einer vorgegebenen
Ausgangsstellung in eine Sicherheitsstellung bewegbar. Dazu weist
das Trägerteil eine oberhalb der Sitzfläche angeordnete Abstützung
für die Rückenlehne mit wirksamem Hebelarm beabstandet
zur Krafteinleitungsstelle des Beckenbereiches in die Rückenlehne
auf. Das Sitzteil ist mit einer von der Rückenlehne nach
vorne wegweisenden, schräg nach oben orientierten Führung
verbunden, so dass bei einer Frontalkollision das Sitzteil von der
ursprünglich gewählten Ausgangsstellung in eine
demgegenüber erhöhte Sicherheitsstellung verschoben
wird.
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Derartige
Fahrzeugsitze lassen noch Wünsche, insbesondere in Bezug
auf die Sicherheit bei Heckcrashs in im Hinblick auf einen kostengünstigen, einfachen
Aufbau, offen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs
genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
einen Fahrzeugsitz mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dadurch,
dass Fahrzeugsitz, insbesondere Kraftfahrzeugsitz, in Gestalt einer
ein- oder mehrteiligen Sitzschale die Sitzschale zumindest im unteren Lehnenbereich
durch eine erste äußere Sitzschale, welche Teil
der tragenden Struktur ist oder die tragende Struktur bildet, und
eine zweite, innere Sitzschale gebildet ist und zwischen denen ein Zwischenbereich ausgebildet
ist, wird ermöglicht, dass sich die innere Sitzschale im
Fall eines Heckcrashs relativ zur äußeren Sitzschale
unter Veränderung der Größe und Gestalt
des Zwischenbereichs bewegt. Durch diese Bewegung wird ein Teil
der Energie des Stoßes aufgenommen und dadurch die einsitzende
Person geschützt.
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Hierbei
ist der Zwischenbereich bevorzugt zumindest teilweise mit einem
verformbaren Material, insbesondere einem Schaummaterial, ausgefüllt. Dieses
Schaummaterial füllt bevorzugt den gesamten Zwischenbereich
aus, so dass die Gestalt des Schaummaterials entsprechend der Veränderung
der Größe und Gestalt des Zwischenbereichs im
Fall eines Heckcrashs veränderbar ist. Bevorzugt ist den Zwischenbereich
begrenzend auf einer Seite eine Sollbruchstelle angeordnet, welche
im Falle einer Überlastung, insbesondere im Falle eines
Heckcrashs, bricht. Im verformten Zustand können auf dieser
Seite Abweichungen in der Gestalt des Zwischenbereichs und des Schaummaterials
auftreten. Entsprechendes gilt auch, wenn keine Sollbruchstelle vorgesehen
ist und der Zwischenbereich auf dieser Seite offen ausgebildet ist.
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Die
Sitzschale, gegebenenfalls aus durch getrennt ausgebildete, den
Lehnenbereich des Fahrzeugsitzes bildende Lehnenschalen und eine
den Sitzbereich bildende Sitzschale gebildet, besteht bevorzugt
aus einem dünnen formstabilen Material, wie beispielsweise
aus einem Faserverbundwerkstoff, wie kohle- oder glasfaserverstärktem
Kunststoff, oder einem Laminat.
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Auf
der Innenfläche der Sitzschale ist im Falle von Rennschalensitzen
in der Regel, aber nicht notwendigerweise, ein relativ dünnes
Schaumstoffpolster angebracht, und außen abschließend
ein Bezug, bspw. aus Stoff oder Leder, angeordnet. Bei dickeren
und aufwändigeren Ausgestaltungen – im Falle einer
Anwendung als „normaler” Fahrzeugsitz – sind
im Polsterbereich beispielsweise auch Hinterlüftungsstrukturen
möglich, um den Komfort zu erhöhen. Diese Strukturen
sind jedoch zumindest im Lehnenbereich derart ausgebildet, dass
im Crashfall keine Gefährdung hiervon ausgeht.
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Die
Funktion des Fahrzeugsitzes wird insbesondere dadurch verbessert,
wenn zwischen der äußeren Sitzschale und der inneren
Sitzschale ein besonders energieabsorbierendes Schaummaterial angeordnet
ist.
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Als
energieabsorbierende Materialien für das Schaummaterial
kommen bevorzugt entsprechende, schockabsorbierende Schäume,
wie insbesondere EPP (expandiertes Polypropylen), EVA-Schaum (Ethylen
Vinyl Acetat Schaum, Moosgummi), Vinyl-Schaum, PU-Schaum, Magnesiumschaum
oder Aluminiumschaum, in Frage.
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Zwischen
der äußeren Sitzschale und der inneren Sitzschale
können auch verschiedene Materialien, insbesondere Schaummaterialien,
mit unterschiedlichen Energieabsorptionseigenschaften angeordnet
sein. Hierbei unterscheiden sich die Eigenschaften der Schaummaterialien
bevorzugt in Längsrichtung der Lehne, gegebenenfalls auch
in Tiefenrichtung. Besonders bevorzugt ist hierbei die Energieabsorptionsfähigkeit
im unteren Bereich des Fahrzeugsitzes größer als
im oberen Bereich.
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Die
innere Sitzschale ist bevorzugt an ihrem oberen Ende an der äußeren
Sitzschale verschwenkbar angebracht. Die Verbindung der Sitzschalen
ist hierbei bevorzugt derart ausgelegt, dass im Falle eines Heckcrashs
lediglich eine Schwenkbewegung und keine Verschiebung in Längsrichtung
und/oder in Tiefenrichtung der Lehne möglich ist.
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Der
Verschwenkwinkel des unteren Endes der inneren Sitzschale relativ
zur äußeren Sitzschale um ihren in der Mittelebene
der Sitzschale angeordneten Drehpunkt beträgt bevorzugt
15° +/– 10°, insbesondere 10° +/– 5°.
Insbesondere im Falle einer Anordnung des Drehpunkts im Schulter-
oder ggf. sogar Kopfbereich ist der Verschwenkwinkel natürlich kleiner
als im Falle einer Anordnung des Drehpunkts im mittleren Rückenbereich
der Lehne.
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Besonders
bevorzugt ist am unteren Ende der inneren Sitzschale eine Verbindung
mit der äußeren Sitzschale in Gestalt einer Sollbruchstelle
vorgesehen. Dies verhindert eine Relativbewegung der Sitzschalen
zueinander im Normalfall, so dass das Schaummaterial nicht belastet
wird. Im Crashfall wird die Kraft zum Brechen der Verbindung an
der Sollbruchstelle überschritten, so dass eine Relativbewegung
zwischen den beiden Sitzschalen ermöglicht wird, und sich
die innere Sitzschale in Richtung der äußeren
Sitzschale bewegt, insbesondere unter Zusammenpressen eines zwischen
den Sitzschalen angeordneten energieabsorbierenden Schaummaterials.
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Das
obere Ende der inneren Sitzschale ist besonders bevorzugt im Lehnenbereich
in Schulterhöhe angeordnet. Alternativ kann das obere Ende der
inneren Sitzschale beispielsweise auch im Kopfbereich oder unterhalb
des Schulterbereichs angeordnet sein.
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Bevorzugt
ist die innere Sitzschale aus dem gleichen Material gefertigt wie
die äußere Sitzschale. Auch sind besonders bevorzugt
die Steifigkeiten der Sitzschalen vergleichbar, wobei die innere
Sitzschale gegebenenfalls auch etwas weicher ausgebildet sein kann.
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Im
Rahmen der Herstellung kann das Schaummaterial direkt in den Zwischenbereich
zwischen der inneren Sitzschale und der äußeren
Sitzschale eingeschäumt sein. Alternativ kann das Schaummaterial,
insbesondere mit einer den Konturen von innerer und äußerer
Sitzschale entsprechenden Kontur, auch eingelegt werden. Hierbei
wird das Schaummaterial bevorzugt angeklebt oder auf sonstige Weise
an zumindest einer Sitzschale befestigt. Das Einlegen kann bevorzugt
vor dem Anbringen der inneren Sitzschale an der äußeren
Sitzschale erfolgen.
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Im
folgenden ist die Erfindung anhand mehrerer, teilweise in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen
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1 einen
perspektivische, entlang der Mittelebene geschnittene Darstellung
der Schalenstruktur eines Fahrzeugsitzes gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2 einen
Schnitt in der Mittelebene des Fahrzeugsitzes von 1 ohne
Polsterung mit angedeutetem Schaumstoffmaterial im Ausgangszustand,
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3 einen 2 entsprechenden
Schnitt mit im Heckcrashfall erfolgter Verformung,
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4 einen
perspektivische, entlang der Mittelebene geschnittene Darstellung
der Schalenstruktur eines Fahrzeugsitzes gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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5 einen
Schnitt in der Mittelebene des Fahrzeugsitzes von 4 ohne
Polsterung mit angedeutetem Schaumstoffmaterial im Ausgangszustand, und
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6 einen 5 entsprechenden
Schnitt mit im Heckcrashfall erfolgter Verformung.
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Im
Ausführungsbeispiel ist ein Fahrzeugsitz 1 für
einen Sportsitz eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Der Fahrzeugsitz 1 weist
eine Sitzschale 2 aus einem Faserverbundwerkstoff auf,
wobei die Sitzschale 2 im Bereich von Sitzfläche
und Rückenlehne einstückig ausgebildet ist. Die
Sitzschale 2 ist insbesondere im unteren Lehnenbereich
sowie im hinteren Sitzbereich etwas tiefer als im Falle von herkömmlichen
Sitzschalen ausgebildet. In diesem Teilbereich der Sitzschale 2 ist
eine zweite, innere Sitzschale 3, ebenfalls gefertigt aus
einem Faserverbundwerkstoff, angeordnet, welche in ihrer inneren
Kontur der Kontur einer herkömmlichen Sitzschale entspricht.
Zur Unterscheidung der beiden Sitzschalen 2 und 3 wird im
Folgenden auf die Sitzschale 2 als äußere
Sitzschale und die Sitzschale 3 als innere Sitzschale eingegangen.
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Insgesamt
ergibt sich beim Fahrzeugsitz 1 eine durch die äußere
Sitzschale 2 und die innere Sitzschale 3 gebildete
Innenkontur der Sitzschalenanordnung, welche einer herkömmlichen
Innenkontur von Sitzschalen entspricht. An der Innenkontur ist auf an
sich bekannte Weise eine Polsterung angebracht, welche durch einen
Bezug abgedeckt ist. In diesem Bereich können zudem weitere
Elemente integriert sein, wie beispielsweise eine Sitzheizung, Sitzbelüftung
und/oder bewegliche Seitenunterstützungen für Kurvenfahrten.
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Die
innere Sitzschale 3 ist an ihrem oberen Ende um einen Winkel
von mindestens 5° gegenüber der äußeren
Sitzschale 2 verschwenkbar angebracht, wobei die Anbringung
insbesondere im Bereich der Mittelebene der Sitzschale 2 vorgesehen ist,
in 2 als Drehpunkt 4 bezeichnet. An ihrem unteren
Ende sind die innere und äußere Sitzschale über
eine Sollbruchstelle 5 miteinander verbunden, welche im
Falle eines Heckcrashs bricht und dadurch eine Relativbewegung in
Gestalt einer Schwenkbewegung der inneren Sitzschale 3 um
den oberen Anbringungspunkt, d. h. den Drehpunkt 4, an
der äußeren Sitzschale 2 ermöglicht.
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Im
Zwischenbereich 6 zwischen den beiden Sitzschalen 2 und 3 ist
vorliegend ein energieabsorbierendes Schaummaterial 7 angeordnet,
welches den Zwischenbereich 6 vollständig ausfüllt.
Das Schaummaterial kann, vorliegend beeinflusst durch die Porengröße,
im unteren Bereich mehr Energie absorbieren als im oberen Bereich.
Alternativ können auch unterschiedliche Schaummaterialien
verwendet werden. Als Schaummaterial 7 dient gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel ein EPP.
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Der
Rücken-, Gesäß- und Oberschenkelbereich
einer im Fahrzeugsitz 1 sitzenden Person liegen normalerweise
großflächig an der durch den Bezug gebildeten
Oberfläche des Fahrzeugsitzes 1 an, so dass die
zwischen den Sitzschalen 2 und 3 und der einsitzenden
Person vorgesehene Polsterung eine ausreichende Dämpfung
kleinerer Schwingungen ermöglicht. Ferner ist durch den
Bezug und die Polsterung ein gewisser Luftaustausch möglich,
so dass sich keine oder nur wenig Feuchtigkeit in der Polsterung
ansammeln kann.
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Bei
den großen Kräften, die im Falle eines Crashs,
insbesondere eines Heckcrashs, wirken, wird die einsitzende Person
nach hinten in den Fahrzeugsitz 1 gedrückt, wobei
in Folge der Kraftwirkung die Knie der einsitzenden Person angezogen
werden, so dass sich automatisch der Rücken etwas krümmt
und dadurch das Becken aufsteigt. Die Polsterung wird in den Bereichen,
in denen die Person in den Sitz gedrückt wird, zusammengepresst
(erste Energieabsorption durch den Fahrzeugsitz 1). Wird die
maximal zulässige Kraft an der Sollbruchstelle 5 überschritten,
so bricht die untere Verbindung zwischen der äußeren
Sitzschale 2 und der inneren Sitzschale 3, so
dass die Bewegung der Person in Richtung Sitz im Bereich des Rückens
weitergeführt werden kann (zweite Energieabsorption durch
den Fahrzeugsitz 1). Insgesamt ergibt sich eine verringerte Beschleunigung
der einsitzenden Person.
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Im
Crashfall behält die innere Sitzschale 3 ihre
Gestalt zumindest im Wesentlichen bei, wobei die Relativposition
zur äußeren Sitzschale 2 unter Zusammenpressen
des Schaummaterials 7 im Wesentlichen in Gestalt besagter
Schwenkbewegung um den Drehpunkt 4 verändert wird,
d. h. bei der inneren Sitzschale 3 handelt es sich um einen
crashaktiven Schalenteil. Ein Aufsteigen der einsitzenden Person
im Fahrzeugsitz 1 wird, trotz des Anheben im Beckenbereich
in Folge des Anziehens der Knie, durch eine entsprechende Krümmung
des oberen schulternahen Lehnenbereichs verhindert oder zumindest
minimiert.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 ein
zweites Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Hierbei sind Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie entsprechende
Elemente des ersten Ausführungsbeispiels bezeichnet.
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Gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel ist die innere Sitzschale 3 etwas
kleiner ausgebildet, d. h. ihr oberes Ende ist im mittleren Rückenbereich
des Lehnenbereichs der äußeren Sitzschale 2 angeordnet.
Auch in diesem Fall ist ein Schaummaterial 7 im Zwischenbereich 6 zwischen
der äußeren Sitzschale 2 und der inneren
Sitzschale 3 des Fahrzeugsitzes 1 angeordnet,
jedoch weist das Schaummaterial 7 eine über den
gesamten Zwischenbereich 6 konstante Energieabsorptionsfähigkeit
auf. Die Sitzschalen 2 und 3 sind vorliegend einstückig
um das Schaummaterial 7 laminiert ausgebildet, wobei in
Folge der Materialdicke im unteren Grenzbereich eine Sollbruchstelle 5 definiert
ist, welche bei Überschreiten einer vorgegebenen maximalen
Belastung bricht und eine Relativbewegung in Gestalt eines Verschwenken der inneren
Sitzschale 3 gegenüber der äußeren
Sitzschale 2 um den Drehpunkt 4 vorgesehen ist.
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Als
Schaummaterial 7 dient gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel ein Magnesium-Schaum.
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Die
Ausgestaltung des Fahrzeugsitzes kann gemäß einem
weiteren, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
auch derart sein, wie in der
DE-OS
1 755 333 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt ausdrücklich
mit einbezogen wird, gemäß der eine Lehnenschale
mittels einer gelenkigen Verbindung an einer Sitzschale angelenkt
ist. Die Neigungseinstellung erfolgt mittels einer Spindel und je
einer Spindelmutter an jeder Schale. Für eine seitliche
Abstützung der einsitzenden Person sind Lehnen- und Sitzschale
konturiert, insbesondere sind die Seitenränder hoch- bzw.
vorgezogen. Polsterung und Bezug sind direkt an der Lehnen- bzw.
Sitzschale angebracht, entsprechend den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen. Hierbei ist gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel – in Abwandlung der beiden
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele – der crashaktive
Schalenteil, nämlich in diesem Fall die innere Lehnenschale,
an der äußeren Lehnenschale im oberen (oder korrespondierend
zum zweiten Ausführungsbeispiel im mittleren) Bereich verschwenkbar
gegenüber derselben angebracht, wobei im Zwischenbereich
zwischen innerer und äußerer Lehnenschale besagtes
energieabsorbierendes Schaummaterial angeordnet ist, welches im
Falle eines Heckcrashs einen Teil des Stoßes durch Kompression
absorbiert. Auf eine Anlage oder Verbindung im unteren Bereich der
Lehnenschalen wird gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
verzichtet. Die Sitzschale, an welcher die Lehnenschale gelenkig
angebracht ist, entspricht derjenigen der
DE-OS 1 755 333 . Um die gelenkige
Anbringung nicht zu beeinträchtigen, entfällt
somit vorliegend die Sollbruchstelle im unteren Bereich der Lehnenschalen.
Das Schaummaterial zwischen der äußeren Lehnenschale
und der inneren Lehnenschale kann daher auch bei geringeren Kräften
als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen zusammengepresst
werden, ist jedoch derart ausgelegt, dass es sich nach erfolgter
Entlastung wieder ausdehnt und die Schalen relativ zueinander zumindest
im Wesentlichen die Ausgangsstellung wieder einnehmen. Andere Ausgestaltungen
sind möglich, insbesondere ist nach einem Crash auch eine
bleibende Restverformung des Schaummaterials und eine damit verbundene
veränderte Relativposition der Lehnenschalen zueinander
möglich.
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Eine
entsprechende Ausgestaltung ohne Sollbruchstelle oder direkte Verbindung
zwischen auch den Lehnenbereich bildender innerer und äußerer
Sitzschale im unteren Bereich ist auch im Falle der ersten zwei
Ausführungsbeispiele möglich.
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Gemäß einer
Variante des dritten Ausführungsbeispiels ist durch eine
auslenk- oder abknickbare untere Abgrenzung des Zwischenbereichs
zwischen innerer und äußerer Lehnenschale eine
Sollbruchstelle gebildet. Die Abgrenzung, welche den Abstand zwischen
innerer und äußerer Lehnenschale im normalen Betrieb
konstant hält, kann beispielsweise aus dem gleichen Material
wie die Lehnenschalen gebildet sein, wobei beispielsweise eine Materialschwächung über
die Sitzbreite ein Knicken nach außen ermöglicht.
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 2
- äußere
Sitzschale
- 3
- innere
Sitzschale
- 4
- Drehpunkt
- 5
- Sollbruchstelle
- 6
- Zwischenbereich
- 7
- Schaummaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10104007
C2 [0002]
- - DE 10327639 A1 [0002]
- - DE 10232625 A1 [0003]
- - DE 19711944 C2 [0004]
- - DE 1755333 A [0037, 0037]