DE102011106219A1

DE102011106219A1 - Verstellbares Sitzgestell für Fahrzeuganwendungen

Info

Publication number: DE102011106219A1
Application number: DE201110106219
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: IFA Technologies GmbH
Current assignee: IFA Technologies GmbH; IFC Composite GmbH
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2012-01-05

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem verstellbaren Sitzgestell für Fahrzeuganwendungen, das sich durch Leichtbauweise und eine komfortable Verstellbarkeit auszeichnet. Das Sitzteil (2) und das biegeelastisch gelenkig mit diesem verbundene Lehnenteil (3) ist einstückig und wird aus einem biegesteifen elastischen Profil (1) gebildet, das sowohl das Sitzteil (2) als auch das Lehnenteil (3) in seiner Fläche zumindest teilweise umschließt. Der biegeelastische Bereich des Profils (1) im Übergang vom Sitz- zum Lehnenteil (2, 3) ist in mindestens zwei Strä11) sind Mittel zur Änderung der Abstände zwischen den Strängen (10, 11) vorgesehen, die nach dem bionischen Muskelprinzip eine relative Längenänderung des Profils (1) in diesem Bereich erzeugen, welche eine Winkeländerung des Lehnenteils (3) bewirkt. Durch die einstückige Grundstruktur weist das Sitzgestell eine hohe Formsteifigkeit auf. Ferner ist die Rückenlehne ist in unterschiedlichen Positionen fest einstellbar.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem verstellbaren Sitzgestell für Fahrzeuganwendungen, also Land- und Wasserfahrzeuge sowie Flugzeuge, das sich durch Leichtbauweise und eine komfortable Verstellbarkeit auszeichnet.
Um Sitzgestelle leicht und elastisch zu gestalten, ist es bekannt, diese aus elastischen Strukturen, z. B. Hohlprofilen oder Faserverbundstrukturen wie GFK oder Leimholz, aufzubauen. Das bekannteste Beispiel hierfür ist der sog. Freischwinger aus der Möbelindustrie. Für Anwendung in Fahrzeugen müssen die Sitzgestelle aber noch weitere Forderungen erfüllen, nämlich die Verstellbarkeit, Arretierbarkeit und vor allem erhöhte Sicherheitsanforderungen.
So ist ein Gestell für einen Fahrzeugsitz bekannt, bei dem lediglich die Rückenlehne aus einer rohrförmigen Faserverbundstruktur besteht, die im Wesentlichen der Außenkontur einer Rückenlehne mit Kopfstütze nachempfunden ist. Die ansonsten U-förmige Gestalt der Rückenlehne ist im Bereich der Kopfstütze verengt geführt. Die Rückenlehne ist über eine konventionelle Lehnenverstellmechanik mit der Basis des Sitzes verbunden ( US 6,059,369 ).
Bekannt ist ferner, an einem rohrförmigen, hochstabilen Zentralteil, das der Gestalt einer Wirbelsäule nachempfunden ist, alle anderen schalenförmigen Teile zur Ausbildung des Sitz- und Lehnenbereichs aufzuhängen bzw. an diesem zu befestigen. Das Zentralteil ist auf einem separaten Untergestell befestigt ( DE 199 12 182 A1 ). Das Zentralteil selbst ist nicht verstellbar, es kann nur im Rahmen der Verstellbarkeit des Untergestells vor und zurück bewegt werden.
Darüber hinaus ist ein einteiliger Schalensitz bekannt, bei dem die Sitzfläche und die Rückenlehne durch ein biegeweiches, elastisches Plattenelement miteinander verbunden sind. Das Plattenelement weist eine gitterartige Struktur auf und weicht somit von der Struktur der Sitzfläche und der Rückenlehne ab, wodurch der Schalensitz fertigungstechnisch aufwendig ist. Nachteilig ist ferner, dass die gelenkige Verbindung zwischen Sitzfläche und Rückenlehne keine Möglichkeit zur Versteifung bietet, so dass die Verstellung der Rückenlehne nicht fest einstellbar ist ( DE 199 61 070 C1 ).
Bekannt sind ferner Fahrzeugsitze, bei dem Sitz und Rückenlehne aus einer einteiligen Schale gebildet werden. Die Elastizität zwischen Sitz und Rückenlehne wird durch eine Segmentierung eines die Sitz- und/oder Lehnenfläche bildenden Grundkörpers ( DE 27 23 722 ) oder durch ein Tragprofil, das im Verbindungsbereich zwischen Sitz und Rückenlehne eine ein Tragrohr umfassende Schlaufe aufweist ( DE 10 2008 039 166 A1 ), erreicht. Der Grundkörper und die Schlaufe übertragen zwar das Gewicht des Passagiers linienförmig auf den Boden des Fahrzeugs bzw. eine am Fahrzeug horizontal befestigtes Tragrohr, jedoch erlauben weder der Grundkörper noch die Schale eine einstellbare Verstellung der Rückenlehne. Außerdem ist die Schalenkonstruktion des letzteren Fahrzeugsitzes sehr materialintensiv, so dass der Sitz nicht nur teuer in seiner Herstellung sondern auch schwer und somit in Kraftfahrzeugen nicht anwendbar ist.
Ein Fahrzeugsitz mit in unterschiedlichen Positionen fest einstellbarer Rückenlehne weist eine einteilige Schale auf, deren Randbereiche mit Unterbrechung im Übergangsbereich zwischen Sitz und Rückenlehne hochgestellt und über einen Verstellmechanismus miteinander verbunden sind ( DE 1 755 333 ). Der Verstellmechanismus ist nicht nur verhältnismäßig unbequem handhabbar, sondern auch hinsichtlich des Sitzkomforts störend. Nachteilig ist ferner die punktförmige Übertragung der Gewichtskräfte über die Anschraubfüße.
Ferner ist zur Verminderung einer in Fahrtrichtung gerichteten übermäßigen Beckenvorverlagerung von Personen im Fall eines Auffahrunfalls eines Fahrzeugs ein rotatorisch verstellbares Sicherheitsmittel bekannt, das zwischen einer Normalposition und einer Sicherungsposition verschwenkbar ist, in der es das vordere Ende des Sitzteils anhebt (Anti Submarining Rampe; DE 10 2006 035 198 A1 ).
Aus der US 6,983,989 B1 sind bewegliche Kopfstützen bekannt, die sich in Reaktion auf ein Signal oder eine Kraft, das bzw. die auf einen Fahrzeugsitz vor oder während eines Aufprallzustands ausgeübt wird, in eine Aufprallposition bewegen. Nachteilig ist hierbei, dass zur Realisierung der Aufprallposition zusätzliche Einbauten bzw. Vorrichtungen erforderlich sind.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Das erfindungsgemäße verstellbare Sitzgestell mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass es eine hohe Formsteifigkeit aufweist und die Rückenlehne in unterschiedlichen Positionen fest einstellbar ist. Das wird im Wesentlichen durch die einstückige Grundstruktur des Sitzgestells erreicht. Die Rückenlehne ist über mindestens zwei in unterschiedlichen Trägheitsachsen angeordneten Strängen einstückig an den Sitz angebunden. Die mindestens zwei Stränge sind durch geeignete Maßnahmen gegeneinander fixiert. Die Winkeländerung der Rückenlehne gegenüber dem Sitz erfolgt durch eine Änderung des Abstandes der Stränge zueinander. Die einstückige Grundstruktur lässt sich außerdem ohne weiteres in einem hinterschnittenen Werkzeug fertigen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kreuzt sich das biegesteife elastische Profil im Bereich des Lehnenteils, so dass das Lehnenteil eine geschlossene Fläche in der Form einer Schlaufe bildet. Dadurch erhält das Sitzgestell eine zusätzliche Seitensteifigkeit. Auch kann in diesem Bereich eine zusätzliche Verstellung einstückig, also ohne das Profil zu unterbrechen, realisiert werden.
Nach einer diesbezüglich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Kreuzungspunkt des biegesteifen elastischen Profils in Höhe des Lendenbereichs eines sitzenden Passagiers. Das hat den Vorteil, dass in diesem Bereich zusätzlich Mittel zur Stützung der Wirbelsäule vorgesehen werden können. So ist es möglich, das Profil auch in diesem Kreuzungspunkt in mindestens zwei Stränge aufzuteilen und Mittel zur Änderung der Abstände zwischen den Strängen, beispielsweise zur Lordoseunterstützung, vorzusehen.
Eine anderweitige Möglichkeit der Anordnung des Kreuzungspunktes des Profils besteht darin, diesen oder zusätzlich zu dem in Höhe des Lendenbereichs angeordneten Kreuzungspunkt einen weiteren Kreuzungspunkt unterhalb der Kopfstütze eines sitzenden Passagiers vorzusehen. Das hat den Vorteil, dass im Falle eines Unfalls eine Längsverstellung der Kopfstütze realisiert werden kann. Diese kann beispielsweise durch die gespeicherte Federenergie in einem sensorisch erfassten Rückhaltefall ausgelöst werden, so dass der Kopf aktiv unterstützt wird.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das biegesteife elastische Profil bis in den Bodenbereich des Sitzteils geführt. Dadurch wird die Wirkung eines Freischwingers erreicht. In dem Verbindungsbereich zwischen Sitzfläche und den im Bodenbereich auslaufenden Schenkeln des Profils kann die Elastizität des Profils zur scharnierlosen Einstellung der Sitzschräge ausgenutzt werden. Hierzu werden an dem hinteren Bereich des Sitzteils Mittel zur Höhenverstellung des Sitzes, beispielsweise ein Hubzylinder, angeordnet.
Nach einer diesbezüglich vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das biegesteife elastische Profil im Bodenbereich mit Mitteln zum Gleiten verbindbar. So können die bodennahe auslaufenden Schenkel des Profils beispielsweise jeweils mit einem Gleitschuh verbunden sein, der in einer fahrzeugseitigen Sitzschiene zur Längsverstellung des Sitzgestells gleitet.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen den im Übergang vom Sitz- zum Lehnenteil aufgeteilten Strängen des biegeelastischen Profils nichtnewtonsche Materialien in weichen Taschen oder dilatante Compounds angeordnet. Diese verhindern, dass sich die biegeelastischen Verbindungen im Bereich der aufgeteilten Stränge des biegeelastischen Profils in einem Crashfall verformen. Diese Materialien bzw. Compounds bauen bei plötzlicher Scherbelastung eine hohe Viskosität auf, d. h. sie verhärten sich und wirken dadurch einer durch den Crash bedingten Verformung entgegen, so dass das Sitzgestell seine eingestellte Form im Wesentlichen beibehält.
Nach einer anderweitigen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das biegesteife elastische Profil ein Flachprofil, d. h. als ein elastisches Band ausgebildet. Ebenso ist es auch möglich, für das elastische Profil ein Hohlprofil zu verwenden Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das biegesteife elastische Profil aus einem Faserverbundwerkstoff. Diese hochelastischen Werkstoffe zeichnen sich durch ihre Leichtgewichtigkeit bei einer hohen Stabilität aus.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die vordere Stütze des Sitzteils weicher gestaltet als das übrige biegesteife elastische Profil und bildet in Verbindung mit einer hinteren Sitzstütze eine virtuelle Viergelenkgeometrie, die im Fall eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs das Sitzteil steiler stellt. Auf diese Weise erlaubt es das erfindungsgemäße Sitzgestell, eine Anti-Submarining-Rampe in dem Sitzteil zu integrieren.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 die Grundstruktur des Sitzgestells,
2 das Sitzgestell mit Befestigung im Bodenbereich,
3 das Sitzgestell aus 2 in der Draufsicht,
4 ein Detail des Sitzgestells im Bodenbereich,
5 das Sitzgestell mit Verstellmitteln und
6 das Sitzgestelle mit einer Anti Submarining Geometrie.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Für das in den 1 bis 6 dargestellte Sitzgestell wurde als biegesteifes elastisches Profil ein flaches, bandförmiges Profil 1 ausgewählt, das im vorliegenden Beispiel aus einer unidirektionalen Faser-Harz-Struktur besteht. Diese Struktur kann durch Berechnung ähnlich einer Blattfeder in ihrem Elastizitätsverhalten an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Wie aus der in 1 dargestellten Grundstruktur des Sitzgestells zu erkennen ist, bildet das bandförmige Profil 1 das Sitzteil 2 und das Lehnenteil 3, also das gesamte Sitzgestell, als ein Teil aus, wobei sich das bandförmige Profil 1 kurz oberhalb des Übergangs 4 vom Sitzteil 2 in das Lehnenteil 3 in einem Kreuzungspunkt 5 überschneidet. Dadurch ist die Fläche des Lehnenteils 3 vollständig geschlossen, während die Fläche des Sitzteils 2 nach vorne hin offen ist, das bandförmige Profil 1 quasi hier seinen Anfang und sein Ende hat. Das Lehnenteil 3 ist noch durch ein Kopfstützteil 6 erweitert.
Wie aus den 2 bis 4 zu erkennen, sind nunmehr die beiden freien Enden des bandförmigen Profils 1 über ihre Dicke U-förmig weitergeführt, so dass das Sitzgestell mit den im Bodenbereich auslaufenden Schenkeln 7 gleitfähig von einer Sitzschiene 8 zur Längsverstellung aufgenommen werden kann. Eine andere Möglichkeit der Verbindung zwischen Sitzgestell und Sitzschiene 8 besteht darin, an den auslaufenden Schenkeln 7 jeweils einen verschleißfesten Gleitschuh 9 zu befestigen.
In 5 sind die Verstellmöglichkeiten des Sitzgestells dargestellt. Zur Winkelverstellung des Lehnenteils 3 ist das bandförmige Profil 1 im Bereich des Übergangs 4 in einen inneren Strang 10 und einen äußeren Strang 11 aufgeteilt. In Anwendung des an sich bekannten bionischen Muskelprinzips wird zur Winkelverstellung des Lehnenteils 3 der Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Strang 10, 11 verändert, wodurch im Bereich des Übergangs 4 eine relative Längenänderung des bandförmigen Profils stattfindet, die wiederum eine Winkeländerung des Lehnenteils 3 bewirkt. Die Änderung des Abstands zwischen dem inneren und dem äußeren Strang 10, 11 kann durch eine Krafteinwirkung 12 mechanischer, elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Mittel erfolgen. Die Winkelveränderung des Lehnenteils 3 ist in 5 durch die Darstellung des nach hinten geneigten Lehnenteils 3 veranschaulicht.
Zur Höhenverstellung des Sitzgestells ist ein im hinteren Bereich des Sitzteils 2 angreifender Kraftzylinder 13 vorgesehen.
6 zeigt schematisch die Veränderung des Sitzgestells bei der Wirkung einer in das Sitzteil 2 integrierten und mit der hinteren Höhenverstellung 13 des Sitzgestells zusammen wirkenden virtuellen Viergelenkgeometrie, die im Fall eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs die Sitzfläche steiler stellt und somit eine übermäßige Beckenvorverlagerung verhindert (Anti Submarining Geometrie). Das setzt allerdings voraus, die vordere Sitzstütze dementsprechend weicher zu gestalten.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Bandförmiges Profil
2: Sitzteil
3: Lehnenteil
4: Übergang
5: Kreuzungspunkt
6: Kopfstützteil
7: Auslaufende Schenkel
8: Sitzschiene
9: Gleitschuh
10: Innerer Strang
11: Äußerer Strang
12: Krafteinwirkung
13: Höhenverstellung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6059369 [0003]
DE 19912182 A1 [0004]
DE 19961070 C1 [0005]
DE 2723722 [0006]
DE 102008039166 A1 [0006]
DE 1755333 [0007]
DE 102006035198 A1 [0008]
US 6983989 B1 [0009]

Claims

Verstellbares Sitzgestell für Fahrzeuganwendungen, bestehend aus einem Sitzteil (2) und einem gelenkig mit diesem verbundenen Lehnenteil (3), wobei das Sitzteil (2) und das Lehnenteil (3) einstückig und der Übergang (4) vom Sitz- zum Lehnenteil (2, 3) biegeelastisch ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzteil (2) und das Lehnenteil (3) aus einem biegesteifen elastischen Profil (1) gebildet wird, das sowohl das Sitzteil (2) als auch das Lehnenteil (3) in seiner Fläche zumindest teilweise umschließt, dass der biegeelastische Bereich des Profils (1) im Übergang vom Sitz- zum Lehnenteil (2, 3) in mindestens zwei Stränge (10, 11) aufgeteilt ist und an den Strängen (10, 11) Mittel zur Änderung der Abstände zwischen den Strängen (10, 11) vorgesehen sind, die nach dem bionischen Muskelprinzip eine relative Längenänderung des Profils (1) in diesem Bereich erzeugen, welche eine Winkeländerung des Lehnenteils (3) bewirkt.
Verstellbares Sitzgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) sich im Bereich des Lehnenteils (3) kreuzt, so dass dieses eine geschlossene Fläche in der Form einer Schlaufe aufweist.
Verstellbares Sitzgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungspunkt (5) des biegesteifen elastischen Profils (1) sich in Höhe des Lendenbereichs eines sitzenden Passagiers befindet.
Verstellbares Sitzgestell nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) auch im Kreuzungspunkt (5) in mindestens zwei Stränge aufgeteilt ist und an den Strängen Mittel zur Änderung der Abstände zwischen den Strängen vorgesehen sind.
Verstellbares Sitzgestell nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzungspunkt oder ein zusätzlicher Kreuzungspunkt des biegesteifen elastischen Profils (1) sich unterhalb der Kopfstütze (6) eines sitzenden Passagiers befindet.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) bis in den Bodenbereich des Sitzteils (2) geführt ist.
Verstellbares Sitzgestell nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) im Bodenbereich mit Mitteln zum Gleiten (9) verbindbar ist, die in einer fahrzeugseitigen Sitzschiene (8) zur Längsverstellung des Sitzgestells gleiten.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Strängen (10, 11) nichtnewtonsche Materialien in weichen Taschen oder dilatante Compounds angeordnet sind.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) ein Flachprofil ist.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) ein Hohlprofil ist.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das biegesteife elastische Profil (1) aus einem Faserverbundwerkstoff besteht.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem hinteren Bereich des Sitzteils (2) Mittel (13) zur scharnierlosen Einstellung des Winkels der Sitzebene des Sitzes angeordnet sind.
Verstellbares Sitzgestell nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Stütze des Sitzteils (2) weicher gestaltet ist als das übrige biegesteife elastische Profil und in Verbindung mit einer hinteren Sitzstütze (13) eine virtuelle Viergelenkgeometrie bildet.