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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine energieabsorbierende
Vorrichtung zur Verwendung mit einem Fahrzeugsitz und insbesondere eine
energieabsorbierende Vorrichtung, die mit einem oberen Rahmenteil
des Fahrzeugsitzes verbunden werden kann und die beim Aufprall mit
einem Objekt plastisch verformbar ist, um dadurch eine vom Objekt übertragene
Energiemenge zu absorbieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Moderne
Kraftfahrzeuge können
durch Verwendung energieabsorbierender äußerer Karosseriebleche aufgebaut
sein, die dazu dienen, eine Energiemenge zu reduzieren, die letzten
Endes von einem aufprallenden Objekt durch die Fahrzeug-Karosseriebleche
in das Fahrzeuginnere übertragen oder
weitergeleitet wird. Die Reduzierung der Energie kann wiederum eine
wahrgenommene Aufprallkraft abschwächen, indem die resultierende
Energie, die in das Fahrzeuginnere übertragen wird, reduziert wird.
Weitere energieabsorbierende äußere Fahrzeugkomponenten
arbeiten in einer ähnlichen
Weise, zum Beispiel Langsamfahr-Stoßstangenanordnungen, die derart
ausgebildet sind, dass sie einen Aufprall zwischen zwei Fahrzeugen
unter einer bestimmten Schwellengeschwindigkeit abschwächen oder dämpfen.
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Zusätzlich helfen ähnlich dazu
verschiedene Fahrzeugsicherheitsvorrichtungen wie Sicherheitsgurte
oder auslösbare
Airbags, die wahrgenommene Kraft eines Aufpralls zu minimieren,
indem eine während
eines Aufpralls übertragene
Energiemenge absorbiert wird. Während
derartige Vorrichtungen dafür bekannt
sind, dass sie für
ihren beabsichtigten Zweck äußerst wirksam
sind, können
sie für
bestimmte Fahrzeugausführungen
wie große
LKW, Busse oder Geländewagen
(sport utility vehicle – SUV)
mit mehreren Reihen von Rücksitzen
weniger als optimal sein. Während
zum Beispiel Sicherheitsgurte üblicherweise
in Verbindung mit Fahrer- und Beifahrersitzen in derartigen Fahrzeugen
verwendet werden, sind vordere Airbag-Vorrichtungen oder andere
vordere ergänzende
Energieabsorptionsvorrichtungen typischerweise nicht so angeordnet,
dass sie den hinteren Fahrzeugsitzen zugewandt sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Demzufolge
ist ein Fahrzeugsitz vorgesehen, der einen Sitzrahmen zum Halten
eines oberen Kissens des Fahrzeugsitzes und eine energieabsorbierende
Vorrichtung aufweist, die mit dem Fahrzeugsitz verbunden ist. Die
energieabsorbierende Vorrichtung weist mehrere Rippenelemente auf,
die sich in Reaktion auf einen Aufprall zwischen einem Objekt und
der energieabsorbierenden Vorrichtung plastisch verformen, um dadurch
Energie vom Objekt während
eines Aufpralls zwischen dem Objekt und der energieabsorbierenden
Vorrichtung zu absorbieren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung hat die energieabsorbierende Vorrichtung ein
Paar sich überschneidender
Seitenwände,
die eine Aussparung definieren, wobei die Rippenelemente mit jeder der
Seitenwände
innerhalb der Aussparung verbunden sind.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist jedes Rippenelement in der Aussparung entlang
einer Länge
der energieabsorbierenden Vorrichtung gleich beabstandet.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung beträgt die
Höhe der
energieabsorbierenden Vorrichtung ungefähr 30 bis 40 Millimeter (mm).
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung hat der Sitzrahmen ein quergerichtetes Halteelement,
mit dem die energieabsorbierende Vorrichtung direkt verbunden ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung hat ein Fahrzeugsitz einen im Allgemeinen rechteckigen Rahmen,
der zum Halten eines oberen Kissens des Fahrzeugsitzes gestaltet
ist, wobei der im Allgemeinen rechteckige Rahmen ein quergerichtetes
Halteelement aufweist, das eine oberste Seite davon bildet. Eine
energieabsorbierende Vorrichtung ist mit dem Fahrzeugsitz funktional
verbunden und weist ein Paar sich überschneidender Seitenwände auf,
die zumindest teilweise eine Aussparung dazwischen definieren.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung bildet das Paar sich überschneidender Seitenwände ein
im Allgemeinen U-förmiges
Profil, wobei ein Ende von jeder der sich überschneidenden Seitenwände direkt mit
dem quergerichteten Halteelement verbunden ist.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist jede der sich überschneidenden Seitenwände ungefähr 3 bis
5 mm dick.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine energieabsorbierende Vorrichtung zur
Verwendung mit einem Fahrzeugsitzrahmen vorgesehen. Die energieabsorbierende
Vorrichtung umfasst eine einteilige Hülle mit einem oberen Ende und
einem unteren Ende und einem Paar Seitenwände, die sich entlang des oberen
Endes überschneiden,
um zumindest teilweise eine Aussparung zu definieren. Jede Seitenwand
kann mit dem Fahrzeug-Sitzrahmen
entlang des unteren Endes der einteiligen Hülle verbunden werden. Mit den
Seitenwänden
sind mehrere Rippenelemente verbunden, wobei jedes Rippenelement
in der Aussparung entlang einer Länge der einteiligen Hülle gleich
beabstandet ist. Die Rippenelemente sind in Reaktion auf eine Schwellenkraft
plastisch verformbar, die auf die Rippenelemente durch ein Objekt,
das auf eine Oberfläche
einer der Seitenwände
aufprallt, übertragen
wird.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind die einteilige Hülle und jedes der Rippenelemente
aus Formkunststoff aufgebaut.
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Die
oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden
ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung ohne weiteres deutlich, wenn sie in Verbindung mit
den begleitenden Zeichnungen gesehen werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung eines Fahrzeugs mit mehreren
Sitzreihen, die ausgebildet sein können, um die energieabsorbierende
Vorrichtung der Erfindung zu verwenden;
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2 ist
eine seitliche Perspektivansicht einer Sitzbank mit einer daran
befestigten energieabsorbierenden Vorrichtung der Erfindung;
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3 ist
eine seitliche Perspektivansicht eines Teils der Sitzbank und der
energieabsorbierenden Vorrichtung nach 2, die ausführlicher
dargestellt sind;
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4 ist
eine untere Perspektivansicht der energieabsorbierenden Vorrichtung
nach 2 und 3;
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5A ist
eine seitliche Perspektivansicht der energieabsorbierenden Vorrichtung
nach 2, 3 und 4 vor einem
Aufprall zwischen der energieabsorbierenden Vorrichtung und einem
Objekt;
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5B ist
eine seitliche Perspektivansicht der energieabsorbierenden Vorrichtung
nach 2, 3, 4 und 5A unmittelbar
nach einem Aufprall zwischen der energieabsorbierenden Vorrichtung
und einem Objekt; und
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6 ist
eine schematische vordere Perspektivansicht eines Rücksitzes,
der mit einer energieabsorbierenden Vorrichtung der Erfindung gestaltet ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleichen
oder ähnlichen
Bauteilen in den verschiedenen Figuren entsprechen und beginnend
mit 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Fahrersitz 12A,
einen Beifahrersitz 12B und zumindest zwei zusätzliche
Rücksitze 14 bzw. 16.
Das Fahrzeug 10 kann bei Bedarf mehr als die zwei Rücksitze 14 und 16 gemäß 1 umfassen,
zum Beispiel wenn das Fahrzeug 10 zur Verwendung als ein verlängerter
oder großformatiger
Personentransporter, Bus oder ein anderes derartig großes Reisefahrzeug
gestaltet ist. Die Rücksitze 14 und 16 können bankartige
Sitze sein, die für
mehr als einen Insassen ausgelegt sind und sich quer über das
Fahrzeug 10 gemäß 1 erstrecken.
Alternativ können
die Rücksitze 14 und 16 Einzel-
oder Schalensitze sein, die zum Transport von nur einem Insassen
ausgelegt sind. Obwohl im Schutzumfang der Erfindung enthalten,
können
der Rücksitz 16 und
alle zusätzlichen Rücksitze
(nicht dargestellt) in der gleichen Weise wie Rücksitz 14 gestaltet
sein, wobei nachfolgend zur Klarheit der Beschreibung der Erfindung
ausschließlich
auf den Rücksitz 14 Bezug
genommen wird.
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Mit
Bezug auf 2 umfasst der Rücksitz 14 einen
unteren Rahmen oder ein Basisteil 18, das mit einem Boden
(nicht dargestellt) des Fahrzeugs 10 (siehe 1)
funktional verbunden ist, sowie einen oberen Halterungsaufbau oder
Sitzrahmen 22. Das Basisteil 18 kann gestaltet
sein, um die Position des Rücksitzes 14 anzupassen,
wenn es damit ausgestattet ist, d. h., es kann mit beliebigen notwendigen Sitzpositions-Einstellhebeln
und/oder -Schaltern (nicht dargestellt) gestaltet oder ausgerüstet sein. Zusätzlich ist
das Basisteil 18 mit einem unteren Sitzkissen 20 funktional
verbunden, das benachbart zu einem ähnlich gestalteten Rücksitzkissen
oder oberen Sitzkissen 21 (siehe 6) angeordnet
ist, wobei das obere Sitzkissen 21 mit dem Sitzrahmen 22 funktional
verbunden ist. Der Sitzrahmen 22 hat eine im Allgemeinen
rechteckige Form und kann aus röhrenförmigen und/oder
gestanzten oder geschweißten Stahl-
oder Legierungsmetall-Halteträgern
oder -elementen aufgebaut sein. Der Rahmen 22 umfasst ein Paar
vertikaler Halteelemente 26, das mit einem oberen horizontalen
oder quergerichteten Halteelement 24, das eine oberste
Seite des im Allgemeinen rechteckigen Rahmens 22 bildet,
funktional verbunden ist.
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In
dem Fall, dass der Rücksitz 14 zur
Verwendung mit einer einziehbaren Sitzgurtvorrichtung (nicht dargestellt)
der in der Technik bekannten Art gestaltet ist, kann der Rücksitz 14 eine
Gurtautomatik-Halterung 25 umfassen. Eine solche Gurtautomatik-Halterung 25 sollte
derart aufgebaut sein, dass sie ein notwendiges Halteniveau für eine solche
Vorrichtung vorsieht, und kann, wie gezeigt wird, einen vertikalen
Lastträger
oder eine Halterung 40 umfassen, die geeignet ist, um eine
beliebige Sicherheitsgurt-Rückzugslast
oder einen Stoß,
der sich aus einem Fall des Zurückziehens
des Sicherheitsgurtes ergibt, zu übertragen oder auszuhalten.
Schließlich ist
eine energieabsorbierende Vorrichtung 28, nachfolgend der
Einfachheit halber als E/A-Vorrichtung 28 bezeichnet, mit
dem quergerichteten Halteelement 24 des Rücksitzes 14 an
oder entlang einer Berührungsfläche 19 (siehe 3)
funktional verbunden. Die Berührungsfläche 19 wird
als ein Bereich, eine Länge
oder als unterbrochene Länge
eines direkten Kontaktes zwischen der E/A-Vorrichtung 28 und
dem quergerichteten Halteelement 24 definiert, mit dem die
E/A-Vorrichtung 28 verbunden ist. Innerhalb des Schutzumfanges
der Erfindung kann die Verbindung der E/A-Vorrichtung 28 mit
dem quergerichteten Halteelement 24 durch verschiedene
Mittel erreicht werden, die Druckstifte, Klemmen und/oder einen
Klebstoff (nicht dargestellt) umfassen, wobei das ausgewählte Verbindungsmittel
zur Positionierung der E/A-Vorrichtung 28 mit Bezug auf
den Rücksitz 14 ausreichend
ist.
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Mit
Bezug auf 3 umfasst die E/A-Vorrichtung 28 ein
festes, einteiliges Hüllenteil 50,
das so geformt oder ausgebildet ist, dass es zumindest teilweise
ein im Allgemeinen umgekehrtes U-förmiges Profil definiert, wobei
das Hüllenteil 50 und
das quergerichtete Halteelement 24 gemeinsam einen Tunnel,
eine Öffnung
oder eine Aussparung 30 definieren. Das im Allgemeinen
umgekehrte U-förmige
Profil wird durch das Schneiden oder Überschneiden einer ersten Seitenwand 41 und
einer zweiten Seitenwand 34 gebildet, die jeweils eine
Fläche 41A, 34A aufweisen
(siehe 4). Die jeweiligen Seitenwände 41 und 34 können gleichzeitig
aus einem einzel nen Materialteil wie Formkunststoff oder aus getrennt
geformten Teilen ausgebildet sein, die nach der Ausbildung mit Ultraschall
verschweißt
oder anderweitig dauerhaft miteinander verbunden werden, um dadurch
eine einzelne oder einheitliche E/A-Vorrichtung 28 zu bilden.
Das quergerichtete Halteelement 24 ist zumindest teilweise
in der Aussparung 30 angeordnet, wobei die E/A-Vorrichtung 28 direkt
mit dem quergerichteten Halteelement 24 entlang der Berührungsfläche 19 wie
oben beschrieben funktional verbunden ist.
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Mit
Bezug auf 4 ist die E/A-Vorrichtung 28 aus
einer unteren Perspektive gezeigt, d. h. man sieht nach oben in
die Aussparung 30. Mehrere gleich beabstandete innere Wände oder
quergerichtete Rippenelemente 32 sind in der Aussparung 30 entlang
der Gesamtlänge
L der E/A-Vorrichtung 28 angeordnet. Jedes Rippenelement 32 ist
beidseitig in einem Abstand (X) getrennt oder beabstandet, wobei jedes
Rippenelement 32 mit jeder der einander gegenüberliegenden
Seitenwände 41 bzw. 34 funktional
verbunden oder einstückig
ausgebildet ist. Bei einer Ausführungsform
beträgt
der Abstand (X) ungefähr
20 bis 30 mm, wobei der Fachmann jedoch erkennen wird, dass weitere
Abstände
(X) im Schutzumfang der Erfindung abhängig von der besonderen Anwendung
verwendet werden können.
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Mit
Bezug auf 5A ist jedes Rippenelement 32 so
angeordnet oder ausgerichtet, dass es einen „normalen" oder Ausgangswinkel θ1 mit Bezug auf die erste Seitenwand 41 bildet,
wie nachfolgend ausführlicher
beschrieben wird. Der Ausgangswinkel θ1 ist
für jedes
Rippenelement im Wesentlichen identisch, wobei der Wert von θ1 ausgewählt
wird, um eine gewünschte
Stoß-
und/oder Fließfestigkeit
für die
E/A-Vorrichtung 28 für
eine vorgegebene Kraft oder Last vorzusehen, wie nachfolgend später beschrieben
wird. Jedes der Rippenelemente 32 ist aus gleichen oder ähnlichen
Materialien wie die jeweiligen oben beschriebenen Seitenwände 41 und 34 auf gebaut
und wird ebenfalls so ausgewählt,
dass es die gewünschte
Stoß- und/oder Fließfestigkeit
für die E/A-Vorrichtung 28 vorsieht.
Bei einer Ausführungsform
weisen die Seitenwände 41 und 34 jeweils
eine Dicke (T) von ungefähr
3 bis 5 mm auf, wobei der Fachmann jedoch erkennen wird, dass andere
Dicken (T) im Schutzumfang der Erfindung abhängig von der besonderen Anwendung
verwendet werden können.
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Die
Oberfläche 34A der
E/A-Vorrichtung 28 ist so ausgerichtet, dass sie im Allgemeinen
einem Objekt 11A im Fahrzeug 10 zugewandt ist
(siehe 1). Das Objekt 11A bewegt sich in die
Richtung des Pfeils B, d. h. in einer bogenförmigen Bahn in Richtung der
Oberfläche 34A.
Bei dieser zeitlichen „Momentaufnahme" vor dem Aufprall
ist jedes Rippenelement 32 leicht so angewinkelt, angeordnet oder
ausgerichtet, dass es den „normalen" oder Ausgangswinkel θ1 mit Bezug auf die erste Seitenwand 41 bildet,
wie oben beschrieben ist. Die E/A-Vorrichtung 28 weist
einen Scheitelpunkt auf, der durch den Punkt Y und einen zusätzlichen
Punkt Z dargestellt ist, der unten beschrieben wird. Die E/A-Vorrichtung 28 weist
eine Höhe
(H) über
dem quergerichteten Halteelement 24 auf (siehe 2 und 3),
die ausreichend dimensioniert ist, um zu gewährleisten, dass die E/A-Vorrichtung 28 zum
Auffangen des Objektes 11A richtig angeordnet ist. Bei
einer Ausführungsform
beträgt
die Höhe
(H) ungefähr
30 bis 40 mm. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass andere Höhen abhängig von
der besonderen Anwendung und/oder der Größe und Energie des Objektes 11A,
die durch die E/A-Vorrichtung 28 absorbiert oder abgeschwächt werden
soll, ebenso im Schutzumfang der Erfindung anwendbar sein können.
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Mit
Bezug auf 5B zeigt eine zeitliche „Momentaufnahme" nach dem Aufprall
das Objekt 11A unmittelbar nachdem es auf die E/A-Vorrichtung 28 an
der Fläche 34A aufgeprallt
ist, wobei gewöhnlich
erwartet wird, dass der Aufprall irgendwo zwischen den Punkten Y
und Z in 5A auftritt, d. h. im Allgemeinen
entlang des obersten Teils der E/A-Vorrichtung 28, wie
im Profil von 5A gezeigt wird. Unmittelbar
nach einem derartigen Aufprallereignis überträgt das Objekt 11A eine
Energiemenge zur E/A-Vorrichtung 28.
Das Hüllenteil 50 (siehe 3) und
insbesondere die Seitenwände 41 und 34 verbreiten
oder verteilen die Aufprallkraft auf die Rippenelemente 32,
wie durch die verteilten resultierenden Kräfte (Pfeile C) dargestellt
ist. Beim Aufprall mit einem Objekt 11A, das eine ausreichende
Kraft und Geschwindigkeit aufweist, sind die Rippenelemente 32 über ihren
Abstand, ausgewählte
Größe, Form und/oder
ihre Konstruktionsmaterialien so ausgebildet, dass sie sich in einer
vorgegebenen Weise plastisch verformen und auf diese Weise einen
wesentlichen Teil der Menge der zur E/A-Vorrichtung 28 durch
das Objekt 11A übertragenen
Energiemenge absorbieren oder ableiten. Das heißt, durch den Kontakt mit der
E/A-Vorrichtung 28, wie sie oben beschrieben ist, ist das
Objekt 11A mit einer reduzierten Verzögerungsrate versehen.
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Die
resultierende plastische Verformung eines Rippenelements 32 wird
für veranschaulichende Zwecke
durch den Abschlusswinkel θ2 dargestellt. Die Seitenwände 41, 34 können sich
in einem gewissen Ausmaß in
Reaktion auf den Aufprall ebenfalls plastisch verformen, wie durch
das veränderte
Profil gemäß 5B angezeigt
wird. Der Abschlusswinkel 82 stellt eine veränderte relative
Position von jedem Rippenelement 32 dar und soll keinen
besonderen vorgegebenen Abschlusswinkelwert anzeigen. Es wird vorausgesetzt,
dass der tatsächliche
Abschlusswinkel θ2 variiert und größtenteils durch die besonderen
dynamischen Eigenschaften des Objekts 11A, zum Beispiel
seine Geschwindigkeit, Beschleunigung, Masse, Form und einen Einfallwinkel
bestimmt wird, mit dem das Objekt 11A auf die E/A-Vorrichtung aufprallt
oder auftrifft. Zusätzlich
wird vorausgesetzt, dass jedes Rippenelement 32 bricht,
sich verbiegt und/oder die Position innerhalb der Aussparung 30 in Reaktion
auf seine Nähe
zum Objekt 11A beim Aufprall verschiebt, wobei jedes Rippenelement 32 einen
einzigartigen Abschlusswinkel θ2 nach einem derartigen Aufprall aufweisen
kann. Da sich letzten Endes nicht jedes Rippenelement 32 in
einem beliebigen Ausmaß oder
Grad elastisch verformen soll, wird im Wesentlichen die gesamte
Energie, die vom Objekt 11A weitergegeben oder übertragen
wird, durch die E/A-Vorrichtung 28 absorbiert, wobei damit die
von der E/A-Vorrichtung 28 auf
das Objekt 11A zurückwirkende
oder zurück übertragene
Energiemenge reduziert wird.
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Mit
Bezug auf 6 kann abhängig von der beabsichtigten
Innenausführung
des Fahrzeugs 10 die E/A-Vorrichtung 28 als ein
Vorzeigestück
gestaltet und daher im Inneren des Fahrzeugs 10 vollständig sichtbar
sein (siehe 1) oder sie kann ein verdeckter
Teil des Rücksitzes 14 sein.
Wenn die E/A-Vorrichtung 28 als eine "Vorzeigefläche" vollständig dargestellt ist, kann
sie durch eine oder mehrere Nähte 56 vorstehen
und mit einer vorgegebenen Oberflächenbehandlung gestaltet oder
versehen sein, wie zum Beispiel mittels einer besonderen Schattierung
eines Formkunststoffes oder durch Aufbringen einer gewünschten
Oberflächenbehandlung mit
einer vorgegebenen Farbe und/oder Textur. Wenn die E/A-Vorrichtung 28 gemäß der Darstellung in
Durchsicht im Rücksitz 14 verborgen
ist, kann die E/A-Vorrichtung 28 unter einer oder mehreren Schichten
der äußeren Polsterung
und/oder Füllung 54 versteckt
sein, wodurch das Erscheinungsbild von beliebigen Konstruktionsmaterialien
der E/A-Vorrichtung 28 als Designfaktor weniger relevant
wird.
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Während die
besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben wurden, wird der Fachmann, den diese Erfindung betrifft,
verschiedene alternative Ausführungen
und Ausführungsformen zum
prakti schen Ausüben
der Erfindung im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche erkennen.