DE102009002825A1

DE102009002825A1 - Fahrzeugsitz mit einem Energieabsorptionselement

Info

Publication number: DE102009002825A1
Application number: DE200910002825
Authority: DE
Inventors: Clemens Haller; Roland Thomas
Original assignee: Sitech Sitztechnik GmbH
Current assignee: Sitech Sitztechnik GmbH
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2010-11-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz (10) mit einem Sitzteil (12) und einer Rückenlehne (14) oder einer Rückenlehne (14) mit einer Kopfstütze, auf die bei einem Front- oder Heckcrash des Fahrzeugs, infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz (10) sitzenden Fahrzeuginsassen, Kräfte auf die Rückenlehne (14) und/oder die Kopfstütze ausgeübt werden. Es ist vorgesehen, dass im Verbindungsbereich (16) der Rückenlehne (14) mit dem Sitzteil (12) ein in Abhängigkeit der Steifigkeit des Sitzteiles (12) und der Rückenlehne (14) ausgewähltes Energieabsorptionselement (18) angeordnet ist, welches an mindestens ienem das Sitzteil (12) mit der Rückenlehne (14) verbindenden Verbindungsmittel (22A, 22B) anliegt, wodurch, nachdem die auf das im Verbindungsbereich (16) angeordnete mindestens eine Verbindungsmittel (22A, 22B) wirkenden Crashkräfte einen vorgebbaren Sollwert übersteigen, eine Veränderung der Neigung der Rückenlehne (14) gegenüber dem Sitzteil (12) unter gleichzeitiger Energieabsorption im Energieabsorptionselement (18) bewirkt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einer Rückenlehne oder einer Rückenlehne mit einer Kopfstütze, auf die bei einem Front- oder Heckcrash des Fahrzeuges, infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen Kräfte auf die Rückenlehne und/oder die Kopfstütze ausgeübt werden.
Bei Auffahrunfällen, bei denen ein anderes Fahrzeug gegen das Heck eines stehenden oder eines langsamer fahrenden Fahrzeuges prallt, werden die Fahrzeuginsassen in dem vorderen der beteiligten Fahrzeuge infolge ihrer Trägheit in Bezug zum Fahrzeugsitz nach hinten beschleunigt, wobei es insbesondere bei Sitzen ohne Kopfstützen wegen der fehlenden Abstützung des Kopfs zu schweren Verletzungen der Halswirbelsäule (Schleudertrauma) kommen kann. Aus diesem Grunde werden Fahrzeugsitze fast durchgehend mit Kopfstützen ausgerüstet, die darüber hinaus auch bei anderen Unfallsituationen den Kopf des auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen abfangen sollen, zum Beispiel wenn sich dieser bei einem Frontalaufprall im Anschluss an die trägheitsbedingte Vorwärtsbewegung wieder nach hinten bewegt.
Bei einer Heckkollision prallt ein Fahrzeug dem betroffenen vorderen Fahrzeug gegen das Heck. Die Insassen des betroffenen Fahrzeugs bewegen sich erst nach hinten, wobei es in der Schlussphase des Zusammenpralls zu einem geringen Bewegungsausschlag nach vorne kommen kann.
Bei Frontkollisionen eines Fahrzeuges wird der Körper zunächst nach vorne zur Windschutzscheibe bewegt, wobei bei frontalen Stößen ein Schutz vor Verletzungen zunächst durch das Tragen des Sicherheitsgurtes gewährleistet wird. Bei heftigeren frontalen Kollisionen entfaltet zusätzlich der Airbag seine Schutzfunktion. Insgesamt ist festzustellen, dass bei frontalen Stößen die Halswirbelsäule, aus verschiedenen Gründen, deutlich höhere Werte der Fahrzeugbelastung, je nach den auftretenden Geschwindigkeitsdifferenzen, erträgt, als bei Heckkollisionen. Deshalb bedarf es insbesondere geeigneter Lösungen des diesbezüglichen Insassenschutzes im Falle einer Heckkollision, bei der der Kopf zuerst eine rückwärtsgerichtete Bewegung vollführt, wobei selbstverständlich der diesbezügliche Insassenschutz auch für den Fall einer auftretenden Frontkollision bei der Suche nach den geeigneten Lösungen im Auge behalten wird.
Aus der WO-A-99/44855 ist zur Verbesserung des Insassenschutzes beispielsweise ein Fahrzeugsitz mit einem Energieabsorptionselement im Bereich eines Schwenkgelenkes zwischen einer Rückenlehne und einem Sitzteil bekannt, welches eine energieverzehrende Veränderung der Neigung der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil zulässt. Das dort beschriebene Energieabsorptionselement weist durch das Schwenkgelenk zwei zueinander verdrehbare Teile auf.
Aus der DE 11 2005 003 213 T5 ist ebenfalls ein die Insassen schützender Mechanismus zur Abstützung einer Sitzlehne bekannt. Zwischen zwei Hauptabstützplatten ist eine Zwischenabstützplatte angeordnet. Diese Zwischenabstützplatte weist eine Führungsöffnung auf, Innerhalb der sich ein Zapfen bewegt und über Schwenkglieder eine Schwenkbewegung der Sitzlehne gegenüber dem Sitzteil eines Fahrzeugsitzes zulässt. Für einen schweren Heckaufprall ist vorgesehen, dass die Öffnung einen verformbaren Bereich aufweist, in den der Zapfen bei einem schweren Heckaufprall unter Energieabsorption eindringt. Dieser verformbare Bereich kann nach der DE 11 2005 003 213 T5 beispielsweise Metallschaum sein.
Metallische Schäume zeigen ein gutes Energieabsorptionsvermögen und es wurde damit begonnen, beispielsweise Aluminiumschäume als Crashschutzelemente im Automobilbau einzusetzen. Sie besitzen eine durch Poren und Hohlräume bedingte geringe Dichte, weisen aber eine hohe spezifische Festigkeit auf. Meist werden Aluminium oder Aluminiumlegierungen geschäumt, da diese Ausgangsmaterialien bereits von vornherein eine sehr geringe Dichte besitzen. Unter Verwendung geeigneter Treibmittel ist es aber ebenfalls möglich, Schäume aus Kupfer, Zink, Blei oder Stahl/Eisen herzustellen.
Nachteilig an dem oben beschriebenen Mechanismus zur Abstützung der Sitzlehne ist, dass der aus einem Metallschaum bestehende verformbare Bereich zur Energieabsorption erst sehr spät wirksam wird, nämlich erst dann, wenn sich die Schwenkglieder durch die beschriebene Öffnung bewegt haben. Dadurch wird der verformbare Bereich nur in Folge eines schweren Heckcrash wirksam.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art, die bei einem Front- oder Heckcrash vom Fahrzeugsitz und der Kopfstütze auf den Fahrzeuginsassen ausgeübten Reaktionskräfte dadurch zu begrenzen, dass bei einem Aufprall des Fahrzeuginsassen auf den Fahrzeugsitz durch verformbare Komponenten, insbesondere mindestens ein Energieabsorptionselement, Kräfte absorbiert werden, um einen Rückprall des Fahrzeuginsassen zu verhindern oder zu minimieren. Insbesondere soll bei der Auslegung der verformbaren Komponente die Steifigkeit der Komponenten, insbesondere die Steifigkeit der Rahmenelemente des Fahrzeugsitzes, berücksichtigt werden.
Die Erfindung geht von einem Fahrzeugsitz mit einem Sitzteil und einer Rückenlehne oder einer Rückenlehne mit einer Kopfstütze aus, auf die bei einem Front- oder Heckcrash des Fahrzeugs, infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen Kräfte auf die Rückenlehne und/oder die Kopfstütze ausgeübt werden.
Die Aufgabe wird in Verbindung mit den oben genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass im Verbindungsbereich der Rückenlehne mit dem Sitzteil ein in Abhängigkeit der Steifigkeit des Sitzteiles und der Rückenlehne ausgewähltes Energieabsorptionselement angeordnet ist, welches an mindestens einem das Sitzteil mit der Rückenlehne verbindenden Verbindungsmittel anliegt, wodurch nachdem die auf das im Verbindungsbereich angeordnete Verbindungsmittel wirkenden Crashkräfte einen vorgebbaren Sollwert übersteigen, eine Veränderung der Neigung der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil unter gleichzeitiger Energieabsorption im Energieabsorptionselement bewirkt wird.
Erfindungsgemäß wird die Rückenlehne im Crashfall durch den sich in Richtung der Rückenlehne bewegenden Körper eines Insassen durch Bewegung der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil unter Energieabsorption um einen in Fahrtrichtung weiter vorne liegenden Drehpunkt geschwenkt.
Rückenlehnenrahmen der Rückenlehne und Sitzteilrahmen des Sitzteiles sind in dem Verbindungsbereich über zwei Befestigungspunkte miteinander verbunden.
Als erster Befestigungspunkt ist mithilfe eines ersten Verbindungsmittels der im Crashfall wirksame Drehpunkt der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil ausgebildet, während als zweiter Befestigungspunkt mithilfe eines weiteren zweiten Verbindungsmittels und eines Energieabsorptionselementes die Bewegung der Rückenlehne relativ zur Sitzlehne durch Neigung der Rückenlehne entgegen der Fahrtrichtung unter Energieabsorption im Energieabsorptionselement ermöglicht wird.
Da Rückenlehne und Sitzteil zumeist über einen Rückenlehnenverstellbeschlag, der zur Neigungsverstellung der Rückenlehne dient verbunden sind, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Energieabsorptionselement in einem das Sitzteil mit der Rückenlehne verbindenden sitzteilseitigen Beschlagteil eines Rückenlehnenverstellbeschlages angeordnet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante ist das Energieabsorptionselement in einem das Sitzteil mit der Rückenlehne verbindenden rückenlehnenseitigen Beschlagteil des Rückenlehnenverstellbeschlages angeordnet.
Diese Anordnung, entweder im sitzteilseitigen Beschlagteil oder im rückenlehnenseitigen Beschlagteil bietet sich vorteilhaft an, da die meisten Fahrzeugsitze einen Rückenlehnenverstellbeschlag mit den jeweiligen zur Rückenlehne oder zum Sitzteil gerichteten Beschlagteilen aufweisen.
Der erste für den Crashfall angeordnete Befestigungspunkt – als Drehpunkt der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil – dient jeweils der Befestigung des Beschlagteiles mit dem Sitzteilrahmen oder dem Rückenlehnenrahmen und der zweite Befestigungspunkt des jeweiligen Beschlagteiles dient dazu, die Befestigung mit dem Sitzteilrahmen oder dem Rückenlehnenrahmen sicherzustellen und im Crashfall die Relativbewegung des Rückenlehnenrahmens gegenüber dem Sitzteilrahmen unter Energieabsorption zu ermöglichen.
Dazu ist im Unterschied zum ersten – als Drehpunkt – ausgelegten Befestigungspunkt im jeweiligen Beschlagteil im zweiten Befestigungspunkt zusätzlich zu dem zugehörigen zweiten Verbindungsmittel das Energieabsorptionselement angeordnet, welches das jeweilige Beschlagteil mit dem jeweiligen Rahmenteil verbindet.
Als in beiden Befestigungspunkten verwendbare Verbindungsmittel bieten sich Schraubverbindungen an. Bei einer konventionellen Schraubenverbindung werden mindestens zwei Bauteile durch Form- und Kraftschluss miteinander verbunden. Das bei der Montage aufgebrachte Anzugsmoment erzeugt in der Schraube eine Vorspannkraft, die die Bauteile gegeneinander verspannt und somit in allen zwischen den Bauteilen liegenden Trennfugen einen Reibschluss hervorruft. Auftretende Kräfte rufen Verschiebungen an den verschraubten Bauteilen hervor, wenn beispielsweise Crashkräfte so groß sind, dass der durch das Anzugsmoment aufgebrachte Reibschluss in den Trennfugen überwunden wird. Durch das Anzugsmoment kann ein bestimmter Sollwert bewirkt werden, ab dem die Relativbewegung des Sitzteiles zu der Rückenlehne zugelassen werden soll.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Energieabsorptionselement in dem Beschlagteil in dem sitzteilseitigen oder rückenlehnenseitigen Beschlagteil in einer die Relativbewegung der Rahmenteile zulassenden Öffnung so angeordnet, dass das Energieabsorptionselement von außen montierbar und auswechselbar ist, so dass eine Montage und eine nachträgliche Anpassung an die Steifigkeit der Sitzstruktur des Fahrzeugsitzes vornehmbar ist. Durch diese Anordnung ist das Energieabsorptionselement von außen auch gut sichtbar, so dass eine reversible und/oder irreversibel Verformung des Energieabsorptionselementes, insbesondere während oder nach einem Front- oder Heckcrash visuell feststellbar ist.
Eine beispielsweise in während eines Crashversuchs aufgezeichnete reversible Verformung des Energieabsorptionselementes lässt durch den im Crashversuch aufgezeichneten Verformungsgrad des Energieabsorptionselementes Aussagen über eine mögliche Sitzstrukturschädigung eines Fahrzeugsitzes zu.
Ferner kann durch die Verformungsgraderkennung eine irreversible Verformung des Energieabsorptionselementes außerhalb eines Crashversuches im normalen Gebrauch durch visuelle Feststellung innerhalb einer Kontrollmaßnahme und/oder Messung des Verformungsgrades eine mögliche Sitzstrukturschädigung abgeleitet werden. Diese Lösung eignet sich insbesondere für Kundendienstkontrollen, die beispielsweise im Rahmen eines Serviceintervalls oder nach einem erfolgten Auffahrunfall vorgenommen werden, um mögliche oder vorliegende Schädigungen im Bereich der Sitzstruktur prognostizieren oder feststellen zu können.
Die Anordnung des Energieabsorptionselementes weist somit eine ideale Zugänglichkeit des Energieabsorptionselementes für die Montage, den Austausch und zur Schadensdiagnose auf, wobei auch für Rücksitzbänke, die mit aber auch oft ohne Rückenlehnenverstellbeschlag ausgebildet sind, eine analoge Anordnung im Verbindungsbereich zwischen Rücksitzlehne und Sitzteil möglich ist, so dass auch für Rücksitzbänke eine Montage, die Diagnose des Verformungsgrades und gegebenenfalls der Austausch des von außen gut sichtbaren und gut zugänglichen irreversibel verformbaren Energieabsorptionselementes möglich ist.
Bevorzugt wird als irreversibel verformbares Energieabsorptionselement ein Metallschaumelement eingesetzt, welches hinsichtlich seiner plastischen Verformbarkeit und somit der spezifischen Festigkeit auf den jeweiligen Fahrzeugsitz abgestimmt ist. Die spezifische Festigkeit des Metallschaumelementes kann neben der beschriebenen Festlegung des Sollwertes für das Anzugsmoment, bei dem eine Relativbewegung des Sitzteiles zu der Rückenlehne zugelassen werden soll, ebenfalls dazu genutzt werden, den Sollwert vorzugeben bei dem eine Energieabsorption der Crashkräfte erfolgen soll.
Die Energieabsorption von Crashkräften im Energieabsorptionselement im Verbindungsbereich der Rückenlehne mit dem Sitzteil erfolgt somit nach Überwindung des Anzugsmomentes in den beiden Befestigungspunkten und beginnt mit der eintretenden elastischen oder plastischen Verformung des Energieabsorptionselementes.
In vorteilhafter Weise kann in der Ausführungsvariante mit einem Rückenlehnenbeschlag, die beispielsweise in dem jeweiligen Beschlagteil im zweiten Befestigungspunkt vorgesehene Größe und Kontur der Öffnung für das zweite Verbindungsmittel und das Energieabsorptionselement stets beibehalten werden, was Vorteile bei der modularen Herstellung des Verstellbeschlages bietet, da von Fahrzeugsitz zu Fahrzeugsitz eine Anpassung an die gewünschte Energieabsorption in Abhängigkeit der Steifigkeit der Sitzstruktur durch Montage oder Austausch unterschiedlicher Metallschaumtabletten gleicher Größe und Kontur, durch unterschiedliche Materialauswahl oder unterschiedliche Eigenschaften innerhalb eines Materials, zur Erzeugung unterschiedlichen Energieabsorptionsvermögens, möglich ist.
Unter der Steifigkeit der Sitzstruktur wird sowohl die Steifigkeit des Sitzteilrahmens und des Rückenlehnenrahmens als auch die Aufnahmemöglichkeit von Kräften des in der Ausführungsvariante mit Rückenlehnenneigungsverstellung angeordneten Rückenlehnenverstellbeschlages verstanden.
Als eine weitere Ausführungsmöglichkeit wird statt eines irreversibel verformbaren Metallschaumelementes ein irreversibel verformbares Überdehnungslabyrinth im Bereich der Öffnung am zweiten Befestigungspunkt ausgeführt. Hier kann dann, ähnlich wie soeben zum Metallschaumelement beschrieben, das Überdehnungslabyrinth hinsichtlich seiner Formgebung und seiner Maße und seines Materials an die Steifigkeit der Sitzstruktur angepasst werden, so dass ebenfalls unterschiedliche Kräfte von dem als Energieabsorptionselement wirkenden Überdehnungslabyrinth aufgenommen werden können.
Schließlich ist in einer weiteren Ausführungsmöglichkeit als Energieabsorptionselement analog dazu ein irreversibel verformbares Federelement, welches in der gleich bleibenden Öffnung hinsichtlich seiner Formgebung und seiner Maße unverändert bleibt aber dessen Material an die Steifigkeit der jeweiligen Sitzstruktur angepasst und angeordnet ist.
Im Hinblick auf das Federelement ist es zudem denkbar, dass statt des plastisch irreversibel verformbaren Federelementes ein plastisch reversibel verformbares Federelement angeordnet ist, welches in einem Crashfall nicht irreversibel gestaucht, sondern zusammengedrückt, also gespannt wird und nach dem entsprechenden Crashfall wieder entspannt wird.
Zu weiteren Details der Anordnung des Energieabsorptionselementes, insbesondere des Metallschaumelementes, wird auf das nachfolgende Ausführungsbeispiel verwiesen.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht auf die wesentlichen strukturellen Komponenten eines Fahrzeugsitzes mit Darstellung der in einem möglichen Front- beziehungsweise Heckcrashfall wirkenden Kräfte;
2A einen Verbindungsbereich eines Sitzteiles mit einer neigungsverstellbaren Rückenlehne vor einer Krafteinwirkung und
2B den Verbindungsbereich des Sitzteiles mit der neigungsverstellbaren Rückenlehne nach einer Krafteinwirkung.
Die 1, 2A und 2B zeigen einen Fahrzeugsitz 10 mit einem Rückenlehnenverstellbeschlag 20 zwischen einem Sitzteil 12 und einer Rückenlehne 14 beziehungsweise deren Sitzteil- und Rückenlehnenrahmen 12A, 14A. In dem dargestellten Verbindungsbereich zwischen Sitzteil 12 und Rückenlehne 14 wird eine energieabsorbierende Verbindung mit Hilfe eines Energieabsorptionselement 18 gezeigt und näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel beschreibt detailliert eine Ausführungsvariante mit einem Rückenlehnenverstellbeschlag 20 und der Ausführungsmöglichkeit eines Energieabsorptionselementes 18 als Metallschaumelement, das in diesen Rückenlehnenverstellbeschlag 20 integriert ist. Auf weitere Ausführungen wird am Schluss des Beschreibungsteiles eingegangen.
Der in 1 dargestellte Fahrzeugsitz 10 ist gegenüber einer Karosserie mittels einer Sitzlängsverstellung in beziehungsweise entgegen der Fahrzeugrichtung längsverschiebbar angeordnet. Auf den schematisch dargestellten Sitzschienen ist der Fahrzeugsitz 10 über den Sitzteilrahmen 12A des Sitzteiles 12 auf der Karosserie montiert.
Zur Neigungsverstellung der Rückenlehne 14 gegenüber dem Sitzteil 12 ist im Verbindungsbereich 16 der Rückenlehnenverstellbeschlag 20 angeordnet. Die in 1 dargestellten Pfeile 32 zeigen die Kraftrichtung, die auf die Rückenlehne 14 durch die trägheitsbedingte Rückwärtsbewegung eines Fahrzeuginsassen wirken. In einem Crashfall wird der Fahrzeuginsasse in Richtung des oberen Pfeils 32 in Richtung der Rückenlehne 14 bewegt, wobei in Abhängigkeit der Steifigkeit des Sitzteilrahmens 12A und des Rückenlehnenrahmens 14A sowie des die beiden Rahmenteile 12A, 14A verbindenden Rückenlehnenverstellbeschlages 20 der Fahrzeuginsasse, nachdem er in die Rückenlehne 14 hinein bewegt worden ist, entgegen dem oberen Pfeil 32 wieder aus der Rückenlehne 14 heraus beschleunigt wird.
Um diesen Rückprall des Fahrzeuginsassen aus der Rückenlehne 14 heraus zu verhindern oder zu minimieren, ist im Verbindungsbereich 16, der in den 2A, 2B vergrößert dargestellt ist, vorgesehen einen ersten und zweiten Befestigungspunkt 24, 34 im Verbindungsbereich 16 vorzusehen. In der dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden Befestigungspunkte 24, 34 in einem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A ausgeführt.
Der erste Befestigungspunkt 24 weist ein erstes Verbindungsmittel 22A, insbesondere eine Schraubverbindung auf, die im Crashfall einen Drehpunkt bildend, eine Befestigung des Sitzteilrahmens 12A mit dem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A bildet. Der erste Befestigungspunkt 24 und somit die Öffnungen im Sitzteilrahmen 12A und in dem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A liegt in Fahrtrichtung gesehen vor und oberhalb des zweiten Verbindungsmittels 22B des zweiten Befestigungspunktes 34. Insgesamt liegen das erste und zweite Verbindungsmittel 22A, 22B beider Befestigungspunkte 24, 34 im Ausführungsbeispiel unterhalb des Rückenlehnenverstellbeschlages 20.
Der zweite Befestigungspunkt 34 weist nicht nur wie der erste Befestigungspunkt 24 eine mit dem zweiten Verbindungsmittel 22B korrespondierende Öffnung auf, sondern im sitzteilseitigen Beschlagteil 20A ist eine langlochartige Öffnung 30 vorgesehen, in der sowohl das zweite Verbindungsmittel 22B, vorzugsweise wiederum die vorgeschlagene Schraubverbindung, und ein Energieabsorptionselement 18 angeordnet ist.
Die Schraubverbindung 22 durchgreift dabei sowohl eine mit der Schraube der Schraubverbindung korrespondierende Öffnung im Sitzteilrahmen 12A als auch den Endbereich der beispielsweise ausgeführten langlochartigen Öffnung 30 des sitzteilseitigen Beschlagteiles 20A.
Das Energieabsorptionselement 18 ist in der beschriebenen Ausführungsmöglichkeit ein Metallschaumelement 18, welches direkt an der Schraube anliegend, in der langlochartigen Öffnung 30 des sitzteilseitigen Beschlagteiles 20A angeordnet ist. Das Metallschaumelement 18 durchgreift dabei nicht den Sitzteilrahmen 12A, sondern das Metallschaumelement 18 ist in der langlochartigen Öffnung 30 des sitzteilseitigen Beschlagteiles 20A angeordnet und liegt mit seiner zum Fahrzeugsitz gewandten Seite am Sitzteilrahmen 12A an.
Die Schraube der Schraubverbindung 22 im zweiten Befestigungspunkt, deren Schraubkopf in der Seitenansicht der 2A, 2B sichtbar ist, stellt sowohl das zweite Verbindungsmittel 228 zwischen dem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A und dem Sitzteilrahmen 12A dar, und fungiert in einem Crashfall mit ihrem Schaft als Anschlag für das Metallschaumelement 18.
2A zeigt durch die strichpunktierte Linie 26 die Bewegungsbahn des sitzteilseitigen Beschlagteiles 20A in einem Crashfall, die durch einen trägheitsbedingten Aufprall des Fahrzeuginsassen auf die Rückenlehne 14 hervorgerufen wird. Das sitzteilseitige Beschlagteil 20A bewegt sich nach Überwindung der in der Schraubverbindung wirkenden Haftreibungskräfte, die durch das Anzugsmoment der Schraubverbindungen in dem ersten und zweiten Befestigungspunkt 24, 34 bewirkt werden, um den ersten – als Schwenk- oder Drehpunkt – vorgesehenen Befestigungspunkt 24.
Sofort nach Überwindung dieser Haftreibungskräfte wird ausgehend von einem maximalen Verdrehwinkel 28 der 2A das Metallschaumelement 18, wie 1 in Pfeilrichtung 32 darstellt, plastisch verformt. Dadurch wird die Belastung des Fahrzeuginsassen reduziert, da durch ein Verdrehen der Rückenlehne 14 entlang der Bewegungsbahn 26 relativ zum Sitzteil 12 unter plastischer Verformung des Metallschaumelementes 18 Energie abgebaut wird. Für den Fahrzeuginsassen ergibt sich nach Energieabsorption ein geringerer Kraftimpuls, wodurch ein Rückprall nach einem Aufprall in Richtung der Rückenlehne 14 vermieden oder zumindest reduziert wird.
2B zeigt das Metallschaumelement 18 nach einem Crashfall und einem sich nach einem Crash einstellenden Verdrehwinkel 36 der Rückenlehne 14 gegenüber dem Sitzteil, der kleiner als der maximale Verdrehwinkel 28 ist.
Das Metallschaumelement 18 ist durch die Schwenkbewegung der Rückenlehne 14 gemeinsam mit dem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A um einen bestimmten Winkel verschwenkt worden, wobei sich das in der langlochartigen Öffnung des sitzteilseitigen Beschlagteiles 20A liegende Metallschaumelement 18 plastisch verformt.
Diese plastische Verformung ist von außen auch nach dem Crash gut sichtbar und kann in Abhängigkeit der Verformung als eine Art Verformungsgraderkennung dienen, so dass zusätzlich zu der einfachen visuellen Feststellung durch Vermessung der plastischen Verformung einem Crashfall ein bestimmter Schweregrad und dadurch eine mögliche Sitzstrukturschädigung zugeordnet werden kann.
Zudem ist diese die von außen zugängliche Anordnung des Metallschaumelementes 18 dahingehend vorteilhaft, dass auch ein nachträglicher Austausch des Metallschaumelementes 18 möglich ist.
Das in 2A, 2B dargestellte Langloch als Öffnung 30 für das zweite Verbindungsmittel 22 und das Metallschaumelement 18 wird in vorteilhafter Weise für unterschiedliche Fahrzeugsitze stets in gleicher Größe und Kontur ausgeführt. Durch die Auswahl unterschiedlicher Metallschaumelemente mit unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften kann das Energieabsorptionsvermögen der Rückenlehne 14 des Fahrzeugsitzes 10 auch auf fahrzeugspezifische Erfordernisse leicht angepasst werden.
In vorteilhafter Weise ergibt sich dadurch für das beispielhaft mit einem Metallschaumelement 18 versehene sitzteilseitige Beschlagteil 20A, dass stets das gleiche Ausgangsblech mit einer gleich großen Öffnung 30 und einer gleichbleibenden Kontur, unabhängig von den fahrzeugspezifischen beziehungsweise fahrzeugsitzspezifischen Erfordernissen, eingesetzt werden kann. Dies gilt auch für das Montage-, Vermessungs- beziehungsweise Austauschwerkzeug, welches dadurch für alle Fahrzeugsitze 10 einheitlich hergestellt werden kann.
Weiterhin ist vorteilhaft, um eine sofortige Wirkung der Energieabsorption im Crashfall zu erreichen, dass das Metallschaumelement 18 hinsichtlich seiner Kontur an das zweite Verbindungsmittel 22B angepasst ist.
In vorteilhafter Weise wird das Metallschaumelement 18 in der Öffnung 30 mittels Übergangs- oder Presspassung in dem sitzteilseitigen Beschlagteil 20A fixiert, wodurch bereits die Lagestabilität des Metallschaumelementes 18 erreicht werden kann Durch seine Kontur ist das Metallschaumelement 18 aber zudem derart an die Langlochöffnung 30 angepasst, dass es an dem zweiten Verbindungsmittel 22B auch durch Formschluss gehalten wird. Die Form des Metallschaumelementes 18 weist nämlich einen runden Abschluss auf, der mit dem Schaft der Schraube der Schraubverbindung korrespondiert. Der Formschluss wird insbesondere im Crashfall als auch im crashfreien Einbauzustand durch die in der Bewegungsbahn 26 liegenden Anlageflächen zwischen Metallschaumelement 18 und Schraubenschaft hergestellt. Zudem wird dadurch, dass das zweite Verbindungsmittel 22B das Metallschaumelement 18 mittels einer radial zu seiner Achsrichtung ausgebildeten Anlagefläche des Schraubkopfes seitlich übergreift, eine kraftschlüssige Verbindung hergestellt, die das Energieabsorptionselement insbesondere im Crashfall als auch im crashfreien Einbauzustand sicher in der Öffnung 30 hält. Hierdurch ist zusätzlich vorteilhaft sichergestellt, dass das Energieabsorptionselement 18 im Crashfall sicher in seiner Position bleibt, um die Crashkräfte aufnehmen zu können, wobei gleichzeitig eine sichtbare und zugänglich Anordnung des Energieabsorptionselementes 18 gewährleistet ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsvariante, die nicht explizit dargestellt ist, die aber anhand der vorhandenen Bezugszeichen erläutert wird, ist das Energieabsorptionselement 18 in einem das Sitzteil 12 mit der Rückenlehne 14 verbindenden rückenlehnenseitigen Beschlagteil 20B des Rückenlehnenverstellbeschlages 20 angeordnet. Der erste Befestigungspunkt 24 weist wiederum ein erstes Verbindungsmittel 22A, insbesondere eine Schraubverbindung auf, die im Crashfall einen Drehpunkt bildend, eine Befestigung des Rückenlehnenrahmens 14A mit dem rückenlehnenseitigen Beschlagteil 20B bildet.
Der erste Befestigungspunkt 24 und somit die Öffnungen im Rückenlehnenrahmen 14A und dem rückenlehnenseitigen Beschlagteil 20B liegt in Fahrtrichtung gesehen ebenfalls vor und oberhalb des zweiten Befestigungspunktes 34. Insgesamt liegen das erste und zweite Verbindungsmittel 22A, 22B in dieser zweiten Ausführungsvariante in den beiden Befestigungspunkten 24, 34 dann aber entgegen der ersten Ausführungsvariante oberhalb des Rückenlehnenverstellbeschlages 20.
Der zweite Befestigungspunkt 34 weist wiederum nicht nur eine mit dem zweiten Verbindungsmittel 22B korrespondierende Öffnung wie der erste Befestigungspunkt 24 auf, sondern nun ist im rückenlehnenseitigen Beschlagteil 20B die langlochartige Öffnung 30 vorgesehen, in der sowohl das zweite Verbindungsmittel 22, vorzugsweise wiederum eine Schraubverbindung, und ein Metallschaumelement 18 angeordnet ist.
Die Schraubverbindung 22 durchgreift dabei sowohl eine mit der Schraube der Schraubverbindung korrespondierende Öffnung im Rückenlehnenrahmen 14A als auch die dann dort beispielsweise ausgeführte langlochartige Öffnung 30 des rückenlehnenseitigen Beschlagteiles 20A.
Zudem kann die beschriebene Verbindung zwischen Sitzteil 12 und Rückenlehne 14 in einer Ausführungsvariante ohne Rückenlehnenverstellbeschlag 20 ausgeführt werden. Die beiden Befestigungspunkte 24, 34 sind dann zwischen den Rahmenteilen 12A und 14A des Sitzteiles 12 und der Rückenlehne 14 direkt ausgeführt, wobei in einem der beiden Rahmenteile 12A, 14A in einer wiederum dafür vorgesehenen Öffnung ein Energieabsorptionselement 18, insbesondere ein Metallschaum angeordnet ist, welches analog zu der obigen Beschreibung ausgeführt werden kann. Bevorzugt wird das Energieabsorptionselement 18 in demjenigen Rahmenteil 12A, 14A, welches von außen zugänglich angeordnet ist, um ebenfalls die bereits beschriebenen Vorteile hinsichtlich Montage und Austausch des Energieabsorptionselementes 18 und die Schadensdiagnose über das Energieabsorptionselement 18 zu gewährleisten.
Schließlich ist im zweiten Befestigungspunkt 34 das Metallschaumelement als Energieabsorptionselement 18 durch ein irreversibel plastisch verformbares Überdehnungslabyrinth ersetzbar. Entlang der Bewegungsbahn 26 ist beispielsweise in der Öffnung 30 des zweiten Befestigungspunktes 34 ein Labyrinth anordbar, welches sich ausgehend von dem Schaft, einer als zweites Verbindungsmittel 22 eingesetzten Schraube, entlang einer beispielsweise als Langloch ausgeführten Öffnung 30 verjüngt. Der Schraubkopf kann das Labyrinth analog zu der obigen Beschreibung vorteilhaft in dessen Endbereich übergreifen, wobei das Labyrinth zudem im schraubenseitigen Endbereich der Langlochöffnung 30 formschlüssig an der Schraube anliegt.
Im Crashfall wird nach 2A, gemäß einer Ausführungsvariante 2B mit einem Rückenlehnenverstellbeschlag 20, die Rückenlehne 14 und dadurch das sitzteilseitige Beschlagteil 20A gemäß dem oberen und unteren Pfeil der 1 in die Kraftrichtungen 32 entlang der Bewegungsbahn 26 verlagert, so dass der Schaft der Schraube, der zuvor eine Art Anschlag gebildet hat, unter Energieabsorption in das in der Langlochöffnung 30 ausgeführte, jedoch in den Figuren nicht dargestellte sich kontinuierlich oder diskontinuierlich verjüngende Labyrinth unter plastischer Dehnung des Labyrinths eindringt.

10: Fahrzeugsitz
12: Sitzteil
12A: Sitzteilrahmen
14: Rückenlehne
14A: Rückenlehnenrahmen
16: Verbindungsbereich
18: Energieabsorptionselement
20: Rückenlehnenverstellbeschlag
20A: sitzteilseitiges Beschlagteil
20B: rücklehnenseitiges Beschlagteil
22: Verbindungsmittel
22A: erste Verbindungsmittel
22B: zweite Verbindungsmittel
24: erster Befestigungspunkt
26: Bewegungsbahn
28: maximaler Verdrehwinkel
30: Öffnung/Langloch
32: Kraftrichtungen
34: zweiter Befestigungspunkt
36: crashbedingter Verdrehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 99/44855 A [0005]
- DE 112005003213 T5 [0006, 0006]

Claims

Fahrzeugsitz (10) mit einem Sitzteil (12) und einer Rückenlehne (14) oder einer Rückenlehne (14) mit einer Kopfstütze, auf die bei einem Front- oder Heckcrash des Fahrzeugs, infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz (10) sitzenden Fahrzeuginsassen, Kräfte auf die Rückenlehne (14) und/oder die Kopfstütze ausgeübt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Verbindungsbereich (16) der Rückenlehne (14) mit dem Sitzteil (12) ein in Abhängigkeit der Steifigkeit des Sitzteiles (12) und der Rückenlehne (14) ausgewähltes Energieabsorptionselement (18) angeordnet ist, welches an mindestens einem das Sitzteil (12) mit der Rückenlehne (14) verbindenden Verbindungsmittel (22A, 22B) anliegt, wodurch, nachdem die auf das im Verbindungsbereich (16) angeordnete mindestens eine Verbindungsmittel (22A, 22B) wirkenden Crashkräfte einen vorgebbaren Sollwert übersteigen, eine Veränderung der Neigung der Rückenlehne (14) gegenüber dem Sitzteil (12) unter gleichzeitiger Energieabsorption im Energieabsorptionselement (18) bewirkt wird.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) gemeinsam mit dem mindestens einen Verbindungsmittel (22A, 22B) in einer Öffnung eines das Sitzteil (12) mit der Rückenlehne (14) verbindenden Sitzteilrahmens (12A) oder eines Rückenlehnenrahmens (14A) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) gemeinsam mit dem mindestens einen Verbindungsmittel (22A, 22B) in einer Öffnung (30) eines das Sitzteil (12) mit der Rückenlehne (14) verbindenden sitzteilseitigen Beschlagteiles (20A) eines Rückenlehnenverstellbeschlages (20) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) gemeinsam mit dem mindestens einen Verbindungsmittel (22A, 22B) in einer Öffnung (30) in einem das Sitzteil (12) mit der Rückenlehne (14) verbindenden rückenlehnenseitigen Beschlagteil (20B) des Rückenlehnenverstellbeschlages (20) angeordnet ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sitzteilrahmen (12A) mit dem Rückenlehnenrahmen (14A) oder – das sitzteilseitige Beschlagteil (20A) mit einem Sitzteilrahmen (12) oder das rückenlehnenseitige Beschlagteil mit einem Rückenlehnenrahmen (14A) über einen ersten Befestigungspunkt (24), der im Crashfall als Drehpunkt dient, und über einen zweiten Befestigungspunkt (34), der im Crashfall eine Relativbewegung der Rückenlehne 14 zum Sitzteil 12 zulässt, über jeweils ein erstes und zweites Verbindungsmittel (22A, 22B) fest miteinander verbunden sind, wobei dem zweiten Verbindungsmittel (22B) im zweiten Befestigungspunkt (34) das im Beschlagteil (20A, 20B) angeordnete Energieabsorptionselement (18) zugeordnet ist.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) in einem der Rahmenteile (12A, 14A) oder in einem der Beschlagteile (20A, 20B) von außen montierbar und auswechselbar ist, so dass eine Montage und eine nachträgliche Anpassung an die Steifigkeit der Sitzstruktur (12A, 14A, 20) des Fahrzeugsitzes (10) vornehmbar ist.
Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) in einem der Rahmenteile (12A, 14A) oder in einem der Beschlagteile (20A, 20B) von außen sichtbar ist, so dass eine reversible und/oder irreversible Verformung des Energieabsorptionselementes (18), insbesondere während oder nach einem Front- oder Heckcrash, visuell feststellbar ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der reversiblen oder irreversiblen Verformung des Energieabsorptionselementes (18) erkennbar und auswertbar ist, wobei aus dem Grad der reversiblen oder irreversiblen Verformung eine mögliche Schädigung der Sitzstruktur (12A, 14A, 20) ableitbar ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieabsorptionselement (18) ein irreversibel verformbares Metallschaumelement vorgesehen ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieabsorptionselement (18) ein irreversibel verformbares Überdehnungslabyrinth und/oder Federelement vorgesehen ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieabsorptionselement (18) ein reversibel verformbares Federelement vorgesehen ist.
Fahrzeugsitz nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieabsorptionselement (18) in einer Öffnung (30) des jeweiligen Rahmenteiles (12A, 14A) oder des jeweiligen Beschlagteiles (20A, 20B) – durch eine Übergangs- oder Presspassung fixiert wird und/oder – durch seine zu dem zweiten Verbindungsmittel (22B) gerichtete konturierte Anlagefläche an das zweite Verbindungsmittel (22B) angepasst ist, wodurch es an dem zweiten Verbindungsmittel (22B) direkt anliegend formschlüssig fixiert wird und/oder – dadurch, dass das zweite Verbindungsmittel (22B) das Metallschaumelement (18) mittels einer radial zu seiner Achsrichtung ausgebildeten Anlagefläche seitlich übergreift und form- und kraftschlüssig fixiert.