-
Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Tragstruktur zur gezielten Gurtkraftaufnahme für ein Rückenlehnenteil eines gurtintegrierten Fahrzeugsitzes oder einer gurtintegrierten Rücksitzbank, die aus einer Metallstruktur und einer mit der Metallstruktur in Verbindung stehenden Kunststoffstruktur ausgebildet ist.
-
Fahrzeugsitze bestehen im Allgemeinen aus einem Sitzteil und einer Rückenlehne. Insbesondere bei Vordersitzen sind die Rückenlehne und das Sitzteil mit einer Lehnenverstelleinrichtung zur Verstellung des Neigungswinkels der Rückenlehne gegenüber dem Sitzteil verbunden. Dabei erzeugen die auf die Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes wirkenden Kräfte; Insbesondere im Falle eines Unfalls ein entsprechendes Biegemoment auf die Lehnenverstelleinrichtung und auf die Rückenlehne, besonders in dem Bereich der Anbindung an die Lehnenverstellvorrichtung. Aus Sicherheitsgründen sind hier extrem hohe Belastungen zu berücksichtigen, wie sie im Falle einer Fahrzeugkollision in Form eines Front- oder Heckaufpralles auftreten.
-
Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Lehnenstrukturen bekannt, welche die auf eine Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes wirkenden Kräfte berücksichtigen. Hybrid-Lehnenstrukturen eines Fahrzeugsitzes oder einer Rücksitzbank sind auf verschiedene Weise aus einer Metallstruktur und einer Kunststoffstruktur ausgebildet. Beispielhaft wird auf die Druckschriften
DE 10 2014 006 886 A1 und
DE 10 2012 012 250 A1 sowie
DE 10 2016 217 952 A1 verwiesen. Die bisherigen Hybrid-Lehnenstrukturen berücksichtigen in nachteiliger Weise nicht die bei Anordnung von Gurtsystemen oder Teilen von Gurtsystemen auf die Hybrid-Lehnenstruktur des Fahrzeugsitzes wirkenden Kräfte.
-
Die Gurtintegration in herkömmlichen Lehnenstrukturen ist allgemein bekannt. So ist beispielsweise ein Gurtintegralsitz aus der Druckschrift
DE 197 17 689 A1 (
US 6,099,079 A ) vorbekannt. Bei dem vorbekannten Gurtintegralsitz ist im oberen Bereich der Rückenlehne eine Gurtführungseinrichtung vorgesehen, der Sicherheitsgurt läuft von dieser Gurtführungseinrichtung einerseits nach vorn zum Passagier und andererseits nach hinten innerhalb der Rückenlehne zum Gurtautomaten, der sich innerhalb der Rückenlehne befindet.
-
Die Druckschrift
DE 199 05 215 A1 offenbart einen Fahrzeugsitz mit einem Dreipunkt-Gurtsystem, wobei das Gurtsystem einen Gurt und einen am Rückenlehnenbereich vorgesehenen Gurtaufroller aufweist.
-
Die Gurtaufroller der vorgenannten Druckschriften
DE 197 17 689 A1 und
DE 199 05 215 A1 sind somit in vorteilhafter Weise nicht mehr an einer B-Säule eines Fahrzeugsitzes befestigt, wodurch der Verstellbereich des Fahrzeugsitzes insgesamt von der Anbindung des Dreipunkt-Gurtsystems unabhängig wird. Dadurch kann ein größerer Verstellbereich realisiert werden, der insbesondere für das zukünftige autonome Fahren benötigt wird und somit von Vorteil ist.
-
Zusammengefasst sind somit derzeit Hybrid-Lehnenstrukturen bekannt, welche die auf eine Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes in einem etwaigen Unfall allgemein auf die Hybrid-Lehnenstrukturen wirkenden Kräfte berücksichtigen, wobei jedoch eine spezifische Betrachtung der Krafteinleitung mindestens einer Gurtkomponente bei der Ausgestaltung der Hybrid-Lehnenstrukturen bisher keine Berücksichtigung fand.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Hybrid-Lehnenstrukturen zu schaffen, welche beispielsweise die Gewichtsvorteile einer Hybrid-Lehnenstruktur aufweist, und die hinsichtlich ihrer Steifigkeit optimal ausgebildet ist, sodass mindestens eine Gurtkomponente in die Lehnenstruktur unter Berücksichtigung der durch diese mindestens eine Gurtkomponente auf die Hybrid-Lehnenstruktur des Fahrzeugsitzes wirkenden Kräfte; Insbesondere Crashkräfte integrierbar ist, wobei die Hybrid-Lehnenstruktur, die auf sie wirkenden Kräfte im Crashfall optimal aufnimmt, um einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung des Insassenschutzes zu erbringen.
-
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Hybrid-Tragstruktur für ein Rückenlehnenteil zur gezielten Gurtkraftaufnahme eines gurtintegrierten Fahrzeugsitzes oder einer gurtintegrierten Rücksitzbank, die aus einer Metallstruktur und einer mit der Metallstruktur (10M) in Verbindung stehenden Kunststoffstruktur ausgebildet ist.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kunststoffstruktur zur Verstärkung der Metallstruktur zumindest in ihren Seitenholmprofilen und einem Kopfprofil der Metallstruktur integriert angeordnet ist, wobei die Kunststoffstruktur im Bereich der Seitenholmprofile auf einer insassenabgewandten Seite der Hybrid-Tragstruktur Deformationsbereiche als künstlich erzeugte Schwachstellen aufweist, in denen in einem etwaigen Crashfall kontrolliert lokale Deformationen zugelassen werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Metallstruktur und die Kunststoffstruktur in einem Spritzgießverfahren zu der Hybrid-Tragstruktur verbunden sind, wie in der Beschreibung näher erläutert ist.
-
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kunststoffstruktur zur Verstärkung der Metallstruktur zumindest in einem Hohlraum der Seitenholmprofile und in einem Hohlraum des Kopfprofiles der Metallstruktur integriert angeordnet ist, wodurch die Hybrid-Tragstruktur in den verschiedenen Bereichen besonders hohe Steifigkeiten aufweist und zudem platzsparend ausgebildet ist.
-
Vorgesehen ist, dass die Kunststoffstruktur der Hybrid-Tragstruktur Spangen oder Rippen als Verrippung aufweist, welche das Kopfprofil und die Seitenholmprofile auf der insassenzugewandten Seite der Hybrid-Tragstruktur umgreifen, wodurch in vorteilhafter Weise eine optimale Verbindung zwischen der Kunststoffstruktur und der Metallstruktur ausgebildet ist.
-
Es ist vorgesehen, dass die Kunststoffstruktur in den Seitenholmprofilen und dem Kopfprofil eine mit der Verrippung in Verbindung stehende Kreuzstruktur ist, die aus Gitterstegen ausgebildet ist, die hinsichtlich ihrer Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke bestimmten Bereichen der Metallstruktur optimiert zugeordnet sind.
-
Vorgesehen ist, dass die Kunststoff-Kreuzstruktur in einem dem metallischen Gurtanbindungselement zugeordneten metallischen Seitenholmprofil im Bereich des metallischen Gurtanbindungselementes eine Kunststoff-Rahmenverstärkungsstruktur und im Bereich eines metallischen Gurtbaumhalses eine Kunststoff-Verstärkungsstruktur und im Bereich eines metallischen Gurtbaumholmprofiles eine Kunststoffstruktur-Verstärkungsstruktur bildet.
-
Vorgesehen ist zudem, dass die Kunststoff-Kreuzstruktur in dem metallischen Kopfprofil eine Kunststoff-Verstärkungsstruktur bildet.
-
Außerdem ist vorgesehen, dass die Kunststoff-Kreuzstruktur im Bereich des anderen metallischen Seitenholmprofils im Bereich eines metallischen Übergangselement eine Kunststoff-Verstärkungsstruktur und im Bereich eines metallischen Seitenholmhalses eine Kunststoff-Verstärkungsstruktur und im Bereich eines metallischen Seitenholmprofiles eine Kunststoff-Verstärkungsstruktur bildet.
-
Dabei ist insbesondere erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem metallischen Seitenholmprofil, welches dem metallischen Gurtanbindungselement zugeordnet ist, die erste Deformationsstelle in der Kunststoff-Verstärkungsstruktur ausgebildet ist, die im Bereich desmetallischen Gurtbaumholmprofiles angeordnet ist, während die zweite Deformationsstelle in der Kunststoff-Verstärkungsstruktur im Bereich des metallischen Gurtbaumhalses angeordnet ist.
-
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem anderen metallischen Seitenholmprofil, welches nicht dem metallischen Gurtanbindungselement zugeordnet ist, die erste Deformationsstelle in der Kunststoff-Verstärkungsstruktur ausgebildet ist, die im Bereich des metallischen Seitenholmprofiles angeordnet ist, während die zweite Deformationsstelle in der Kunststoff-Verstärkungsstruktur im Bereich des Seitenholmhalses angeordnet ist.
-
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die jeweilige erste Deformationsstelle in der jeweiligen Kunststoff-Verstärkungsstruktur jeweils oberhalb eines Beschlagoberteiles der Rückenlehne angeordnet sind.
-
Die Beschlagoberteile weisen in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung jeweils eine Ausnehmung auf, wodurch die Steifigkeit der Beschlagoberteile kontrolliert lokal geschwächt ist.
-
Durch die Deformationsstellen kann in vorteilhafter Weise die Verformung einer Rückenlehne mit Gurtanbindung zur Aufnahme der Gurtkräfte gezielt beeinflusst werden, wie in der Beschreibung erläutert ist.
-
Die Hybrid-Tragstruktur ist dadurch gekennzeichnet, dass es durch die optimierte Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke der Gitterstege der Kreuzstruktur und durch die optimierte Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke der Verrippung in dem ersten Deformationsbereich, der im Bereich des metallischen Gurtbaumholmprofiles angeordnet ist, in einem Frontcrash zu einer kontrollierten lokalen Faltenbildung der Metallstruktur und der Kunststoffstruktur kommt, wobei sich Falten in z-Richtung mithin in Längsrichtung des dem metallischen Gurtanbindungselement zugeordneten Seitenholmprofil übereinander bilden, wobei es in den anderen Deformationsbereichen im Frontcrash im Bereich des metallischen Gurtbaumhalses und im Bereich des metallischen Seitenholmprofiles und im Bereich des metallischen Seitenholmhalses zu einer kontrollierten lokalen Verformung der Metallstruktur und der Kunststoffstruktur - ohne Faltenbildung - kommt.
-
Die Hybrid-Tragstruktur ist zudem dadurch gekennzeichnet, dass es durch die optimierte Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke der Gitterstege der Kreuzstruktur und durch die optimierte Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke der Verrippung in einem Heckcrash jeweils zu einer kontrollierten lokalen Verformung der Metallstruktur und der Kunststoffstruktur in den Deformationsbereichen im Bereich des metallischen Gurtbaumholmprofiles im Bereich des metallischen Gurtbaumhalses und im Bereich des metallischen Seitenholmprofiles und im Bereich des metallischen Seitenholmhalses zu einer kontrollierten lokalen Verformung der Metallstruktur und der Kunststoffstruktur - ohne Faltenbildung - kommt.
-
Schließlich sieht die Erfindung vor, dass die Verrippung und die Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur der Hybrid-Tragstruktur hinsichtlich der optimierte Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke der Rippen beziehungsweise der Gitterstäbe dafür gesorgt ist, dass im Frontcrash und im Heckcrash asymmetrische Deformationsverhältnisse der Metallstruktur durch die Kunststoffstruktur abgeschwächt werden.
-
Für die Zwecke der Beschreibung soll die in Längsrichtung eines Fahrzeuges liegende Richtung mit „x“ bezeichnet werden. Mit „y“ wird die Richtung in der Horizontalen des Fahrzeuges quer zur x-Richtung bezeichnet, und mit „z“ wird die Richtung in der Vertikalen des Fahrzeuges quer zur x-Richtung bezeichnet. Diese Bezeichnungsweise der Raumrichtungen in kartesischen Koordinaten entspricht dem in der Kraftfahrzeugindustrie allgemein verwendeten Koordinatensystem.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert.
-
Es zeigen:
- 1A eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf eine Hybrid-Tragstruktur einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes mit einem integrierten Gurtaufnahmeelement;
- 1B eine perspektivische Ansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement, jedoch ohne Beschlagteile, ohne Lehnenneigungsverstellelemente und ohne Übertragungselemente zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen;
- 1C eine perspektivische Übersichtsdarstellung der Beschlagteile, der Lehnenneigungsverstellelemente und Übertragungselemente zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen gemäß 1A im Zusammenbauzustand;
- 1C-1 eine perspektivische Darstellung der Beschlagoberteile vor dem Zusammenbau;
- 1C-2 eine perspektivische Darstellung der Lehnenneigungsverstellelemente vor dem Zusammenbau;
- 1C-3 eine perspektivische Darstellung der der Beschlagunterteile vor dem Zusammenbau;
- 1D-1 einen Fahrzeugsitz mit einem Gurtintegralsystem mit der Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne in einer perspektivisch Vorderansicht;
- 1D-2 der Fahrzeugsitz mit dem Gurtintegralsystem mit der Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne in einer perspektivisch Rückansicht;
- 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement gemäß 1B;
- 3A eine Rückansicht der Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement zur Darstellung der optimierten Positionen von Deformationsbereichen der Hybrid-Tragstruktur zur gezielten Gurtkraftaufnahme in der Hybrid-Tragstruktur im einem etwaigen Frontcrash und einem etwaigen Heckcrash;
- 3B eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement nach einem etwaigen Frontcrash;
- 3C eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement nach einem etwaigen Heckcrash;
-
Alle nachfolgend beschriebenen Komponenten, die innerhalb ihres Bezugszeichens ein „M“ aufweisen, sind nicht aus Kunststoff, sondern aus einem anderen Material; Insbesondere einem Metall oder einem metallischen anderen Leichtbaumaterial ausgebildet.
-
Alle nachfolgend beschriebenen Komponenten, die innerhalb ihres Bezugszeichens ein „K“ aufweisen, sind aus einem Kunststoffmaterial, ausgebildet.
-
In allen Figuren werden für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei bei der Beschreibung nicht alle Bauteile erneut beschrieben sind.
-
1A zeigt eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf eine Hybrid-Tragstruktur 10 einer Rückenlehne eines in den 1D-1 und 1D-2 dargestellten Fahrzeugsitzes 100 mit einem integrierten Gurtaufnahmeelement 10M-L1 beziehungsweise Gurtanbindungselement.
-
Die 1B zeigt analog eine perspektivische Ansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 100 mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement 10M-L1, jedoch ohne Beschlagteile 10M.1, 10M.3, ohne Lehnenneigungsverstellelemente 10M.2 und ohne Übertragungselemente 10M.4 zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen 10M.2.
-
Die 2 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement respektive Gurtanbindungselement 10M-L1 gemäß den 1A und 1B.
-
Die 1A und 1B sowie 2 werden nachfolgend in einer Zusammenschau erläutert.
-
Die Tragstruktur 10 umfasst erfindungsgemäß im Ergebnis einer Topologie-Optimierung eine spezifische Metallstruktur 10M und eine spezifische Kunststoffstruktur 10K und bildet somit eine spezifische für den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Hybrid-Tragstruktur 10.
-
Die Metallstruktur
10M ist in einer Ausführungsvariante bevorzugt mehrteilig ausgebildet und wird in eine Form, insbesondere eine Spritzgussform eingelegt, wonach in die Form Kunststoff eingebracht wird, der die Bauteile der Metallstruktur
10M in einem einteiligen Bauteil der Metallstruktur
10M umgebenden Kunststoffbauteil mit einer vorgebbaren Struktur zusammenfügt. Diese Vorgehensweise ist grundsätzlich beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2014 006 886 bekannt. Mit anderen Worten, durch die eingebrachte Kunststoffstruktur werden die mehreren Bauteile der Metallstruktur
10M mittels Kunststoff zu einem Zusammenbauteil verbunden, wobei gleichzeitig die Kunststoffstruktur ausgebildet wird.
-
Grundsätzlich besteht in einer alternativen Ausführungsvariante die Möglichkeit, die Metallstruktur 10M einteilig auszubilden und in die Spritzgussform einzulegen, wonach in die Form Kunststoff eingebracht wird, der die einteilige Metallstruktur 10M mit dem Kunststoffbauteil verbindet, wobei der Kunststoffstruktur die gewünschte Struktur vorgegeben werden kann. Mit anderen Worten, die einzelnen Komponenten der Metallstruktur 10M, die nachfolgend näher erläutert werden, wurden zuvor miteinander verbunden; Insbesondere verschweißt und werden erst anschließend in die Spritzgussform eingebracht.
-
Durch Vergleich der 1A und 1B werden diejenigen Bauteile verdeutlicht, die in die Spritzgussform eingelegt werden. Die 1B zeigt gegenüber 1A keine Beschlagteile 10M.1, 10M.3, keine Lehnenneigungsverstellelemente 10M.2 und keine Übertragungselemente 10M.4; 10M.41, 10M.42 zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen 10M.2. Diese in 1B nicht gezeigten Komponenten werden nicht in die Spritzgussform eingebracht. Sie werden separat montiert und im Ergebnis zu einem Zusammenbauteil zu einer kompletten Rückenlehne zusammengebaut.
-
Die nachfolgenden Richtungsangaben links und rechts beziehen sich auf eine Blickrichtung des Betrachters von hinten auf die Hybrid-Tragstruktur 10 in -x-Richtung in Fahrtrichtung eines Fahrzeuges in einem Fahrzeug in dem der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz mit der die Hybrid-Tragstruktur 10 aufweisenden Rückenlehne in seiner üblichen Position angeordnet ist.
-
Die Metallstruktur 10M umfasst ein erstes Seitenholmprofil 10M-L (links) - in den 1A, 1B und 2 rechts dargestellt - und ein zweites Seitenholmprofil 10M-R (rechts; In den 1A, 1B und 2 links angeordnet), deren Längsachsen in der Einbausituation in z-Richtung angeordnet sind, sowie ein Kopfprofil 10M-LR, welches zwischen den Seitenholmprofilen 10M-L, 10M-R angeordnet ist. Das Kopfprofil 10M-LR verbindet die Seitenholmprofile 10M-L, 10M-R im Zusammenbauzustand miteinander, wobei dessen Längsachse in der Einbausituation in y-Richtung quer zu den Seitenholmprofilen 10M-L, 10M-R angeordnet ist.
-
Das erste Seitenholmprofil 10M-L (links) - in den 1A, 1B und 2 rechts dargestellt - ist in einer erfindungsgemäßen Besonderheit als Gurtbaumprofil ausgebildet und weist strukturell ein Gurtanbindungselement 10M-L1, welches einerseits mit dem Kopfprofil 10M-LR in Verbindung steht und einen Gurtbaumhals 10M-L2 (vergleiche 2) im Übergangsbereich zu einem seitlichen Gurtbaumholmprofil 10M-L3 auf.
-
Das zweite Seitenholmprofil 10M-R (rechts) - in den 1A, 1B und 2 links dargestellt - weist strukturell ein Übergangselement 10M-R1, welches andererseits mit dem Kopfprofil 10M-LR in Verbindung steht und einen Seitenholmhals 10M-R2 (vergleiche 2) im Übergangsbereich zu einem seitlichen Seitenholmprofil 10M-L3 auf.
-
Die in 2 als Einzelheit dargestellte Kunststoffstruktur 10K wird wie bereits erläutert, in einer Form einteilig durch Spritzgießen erzeugt. Als Kunststoff wird vorzugsweise ein Thermoplastwerkstoff; Insbesondere ein faserverstärkter Thermoplastwerkstoff verwendet.
-
In vorteilhafter Weise kann durch diesen Herstellungsprozess bei einer sehr hohen variablen geometrischen Gestaltungsfreiheit eine hohe spezifische Steifigkeit der Kunststoffstruktur 10K erreicht werden.
-
Die sehr gute geometrische Gestaltungsfreiheit der Kunststoffstruktur 10K erlaubt es, erstens die für die Kraftübertragung maßgeblichen über die Kunststoffstruktur 10K zusammengefügten Verbindungzonen - bei mehrteiliger Ausgestaltung der Metallstruktur 10M - zwischen den Metall-Bauteilen 10M-L, 10M-R, 10M-LR der Metallstruktur 10M und der Kunststoffstruktur 10K zu verbinden, wobei durch die sehr gute geometrische Gestaltungsfreiheit eine spezifische punktuelle oder bereichsweise Anpassung der Kunststoffstruktur 10F an sich hinsichtlich der Festigkeit in Abhängigkeit der über die Kunststoffstruktur 10K gewünschten Kraftübertragung über die Fügezonen gewährleistet werden kann.
-
Die sehr gute geometrische Gestaltungsfreiheit der Kunststoffstruktur 10K erlaubt es ferner, zweitens die für die Kraftübertragung maßgeblichen über die vorab (nicht über die Kunststoffstruktur 10K) zusammengefügten gefügten Verbindungszonen - bei einteiliger Ausgestaltung der Metallstruktur 10M - zwischen den Metall-Bauteilen 10M-L, 10M-R, 10M-LR der Metallstruktur 10M und der Kunststoffstruktur 10K zu stützen, wobei wiederum durch die sehr gute geometrische Gestaltungsfreiheit eine spezifische punktuelle oder bereichsweise Anpassung der Kunststoffstruktur 10F an sich hinsichtlich der Festigkeit in Abhängigkeit der über die Kunststoffstruktur 10K gewünschten Kraftübertragung über die vorgefügten Verbindungszonen gewährleistet werden kann.
-
Die Metallstruktur 10M für sich genommen, zeichnet sich bereits durch ein hohes Energieaufnahmevermögen aus, das heißt, sie besitzt eine hohe Festigkeit bei guten Energiedissipationseigenschaften.
-
Die Kunststoffstruktur 10K ergänzt die sehr guten Festigkeitseigenschaften der Metallstruktur 10M bei einem geringen Gewicht der Kunststoffstruktur 10K in gezielter Weise, wobei die Kunststoffstruktur 10K und die Metallstruktur 10M jede für sich lastpfadoptimiert ausgebildet und außerdem aufeinander abgestimmt und in vorteilhafter Weise lastpfadoptimiert miteinander kombiniert sind, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
-
Gemäß den 1A, 1B und 2, weiterhin in einer Zusammenschau erläutert, umfasst die Kunststoffstruktur 10K einen dem Gurtbaumprofil 10M-L zugeordneten kunststoffseitigen Strukturbereich 10K-L (links) - in den 1A, 1B und 2 - rechst dargestellt.
-
Der kunststoffseitige Strukturbereich 10K-L weist eine Rahmenverstärkungsstruktur 10K-L1 für das Gurtanbindungselement 10M-L1 und eine Verstärkungsstruktur 10K-L2 für den Gurtbaumhals 10M-L2 und eine Verstärkungsstruktur 10K-L3 für das Gurtbaumholmprofil 10M-L3 auf.
-
Gemäß den 1A, 1B und 2 umfasst die Kunststoffstruktur 10K einen dem Seitenholmprofil 10M-R zugeordneten kunststoffseitigen Strukturbereich 10K-R (rechts) - der in den 1A, 1B und 2 links - dargestellt ist.
-
Der Strukturbereich 10K-R weist eine Verstärkungsstruktur 10K-R1 für das Übergangselement 10M-R1 und eine Verstärkungsstruktur 10K-R2 für den Seitenholmhals 10M-R2 und eine Verstärkungsstruktur 10K-R3 für das Seitenholmprofil 10M-R3 auf.
-
Zudem umfasst die Kunststoffstruktur 10K gemäß 2 eine Verstärkungsstruktur 10K-LR, die dem Kopfprofil 10M-LR zugeordnet ist.
-
Außerdem umfasst die Kunststoffstruktur 10K noch einen Querträger 10K-Q auf den noch näher eingegangen wird, der zwischen den unteren Enden der Verstärkungsstrukturen 10K-R3 und 10K-L3 - in y-Richtung verlaufend - angeordnet ist, der die in 1C dargestellten Komponenten 10M.4; 10M.41, 10M.42 auf der Vorderseite und Rückseite abdeckt und die unteren Enden der Verstärkungsstrukturen 10K-R3 und 10K-L3 stabilisiert.
-
Zur Vereinfachung wird die Zuordnung der Komponenten der Metallstruktur
10M zur Kunststoffstruktur
10K der Hybrid-Tragstruktur
10 zusammengefasst.
| Metallstruktur | | Kunststoffstruktur |
| Linkes Seitenholmprofil 10M-L | → | linker Strukturbereich 10K-L |
| • Gurtanbindungselement 10M-L1 | → | Rahmenverstärkungsstruktur 10K-L1 |
| • Gurtbaumhals 10M-L2 | → | Verstärkungsstruktur 10K-L2 |
| • Gurtbaumholmprofil 10M-L3 | → | Verstärkungsstruktur 10K-L3 |
| | | | |
| Kopfprofil 10M-LR | → | Verstärkungsstruktur 10K-LR. |
| | | | |
| Übertragungselemente 10M.4 | → | Querträger 10K-4 |
| | | | |
| Rechtes Seitenholmprofil 10M-R | → | rechter Strukturbereich 10K-R |
| | • Übergangselement 10M-R1 | → | Verstärkungsstruktur 10K-R1 |
| | • Seitenholmhals 10M-R2 | → | Verstärkungsstruktur 10K-R2 |
| | • Seitenholmprofil 10M-R3 | → | Verstärkungsstruktur 10K-R3 |
-
Außerdem umfasst die Kunststoffstruktur 10K noch angespritzte Aufnahmeelemente 10K-5 (nur in den 1A und 1B mit Bezugszeichen versehen), die dazu dienen, die Struktur zu stabilisieren und an denen synergistisch ein Schaum des mit dem Schaum gepolsterten Fahrzeugsitzes mit der Hybrid-Tragstruktur 10; 10M, 10K aufgelegt beziehungsweise an denen Profildrähte (nicht dargestellt) zur Bezugsbefestigung angebracht werden können.
-
Diejenigen Komponenten, die nicht in die Spritzgussform eingelegt werden und die nicht unmittelbar zu der Hybrid-Tragstruktur 10 gehören, sind in den 1C, 1C-1, 1C-2, 1C-3 dargestellt, auf nachfolgend eingegangen wird. Die Komponenten sind jedoch auf die Hybrid-Tragstruktur 10 abgestimmt ausgebildet und bilden insgesamt die erfindungsgemäße Rückenlehne aus, wie noch erläutert wird.
-
Die 1C zeigte eine perspektivische Übersichtsdarstellung der Beschlagoberteile 10M.1 und der Beschlagunterteile 10M.3, der Lehnenneigungsverstellelemente 10M.2 und der Übertragungselemente 10M.4 zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen 10M.2 gemäß 1A im Zusammenbauzustand. Die Übertragungselemente 10M.4 sind als eine Übertragungsstange 10M.41 und eine Drehstabfeder 10M.42 in an sich bekannter Weise zwischen den Lehnenneigungsverstellelementen 10M.2 ausgebildet.
-
Die 1C-1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Beschlagoberteile 10M.1 vor dem Zusammenbau mit der Hybrid-Tragstruktur 10, die nach dem Zusammenbau ausgehend von 1B im Zusammenbauzustand gemäß 1A vollständig zu einem Zusammenbau-Teil gefertigt ist.
-
Die 1C-2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Lehnenneigungsverstellelemente 10M.2 vor dem Zusammenbau mit der Hybrid-Tragstruktur 10.
-
Die 1C-3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Beschlagunterteile 10M.3 vor dem Zusammenbau mit der Hybrid-Tragstruktur.
-
Eine erfindungsgemäße Besonderheit besteht in der unterschiedlichen geometrischen Ausgestaltung, der sich in 1C-1 gegenüberliegenden Beschlagoberteile 10M.1, worauf noch eingegangen wird.
-
Für die Erfindung von Bedeutung ist die Anordnung des Gurtsystems des Fahrzeugsitzes 100, welches in den 1D-1 und 1D-2 verdeutlicht ist.
-
Die 1D-1 zeigt den Fahrzeugsitz 100 mit einem Gurtintegralsystem mit der Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne in einer perspektivischen Vorderansicht, während die 1D-2 den Fahrzeugsitz 100 mit dem Gurtintegralsystem mit der Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne in einer perspektivisch Rückansicht zeigt.
-
Bekannt sind die Dreipunkt-Sicherheitsgurtsysteme, sie umfassen eine Kombination eines Schoß- oder Beckengurts G-B, um den Beckenbereich einer aufsitzenden Person zurückzuhalten, und einen Schultergurt G-S, um den oberen Teil des Körpers der aufsitzenden Person zurückzuhalten.
-
Für die Anordnung von Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystemen gibt es im Allgemeinen zwei Arten.
-
Bei der einen Art wird eine Rückzieh- und Aufrollvorrichtung (ein Retraktor) fest an einer Säule, zumeist an einer B-Säule des karosserieseitigen Fahrzeugaufbaus angebracht.
-
Der Retraktor ist eine Vorrichtung, welche es erlaubt, dass während eines normalen, üblichen Fahrens des Fahrzeugs der Sicherheitsgurt frei aus- und eingezogen werden kann, so dass sich der Passagier auf einem Fahrzeugsitz 100 relativ unbehindert bewegen kann.
-
Der Retraktor zieht den Gurt in einem Notfall, wie einer Kollision, fest an, um den Passagier zurückzuhalten.
-
Bei einer anderen Art eines Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystems ist dieser in den Fahrzeugsitz 100 selbst eingegliedert (integriert). Bei dieser Art findet im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Art des Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystems (mit Anbindung an der B-Säule) keine Änderung in der Lagebeziehung zwischen dem Sicherheitsgurt und dem Passagier statt, wenn beispielsweise eine Änderung im Grad der Neigung der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes oder in der Position des Fahrzeugsitzes 100 in der Vorwärts-/Rückwärts Bewegung des Fahrzeugsitzes 100 erfolgt. Das ist von Vorteil, weil der Gurt in einer gleichbleibenden gewünschten Position mit Bezug zum Passagier gehalten wird.
-
Die nachfolgend erfindungsgemäße Ausgestaltung der Hybrid-Tragstruktur der Rückenlehne geht von einem Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem aus, bei dem der Schultergurt G-S nicht an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist. Mit anderen Worten, es handelt sich erfindungsgemäß um einen Fahrzeugsitz 100 mit einem Dreipunkt-Sicherheitsgurtsystem, der in den Fahrzeugsitz 100 integriert ist, mithin um einen Gurtintegralsitz. Es versteht sich, dass auch ein Sicherheitsgurtsystem ohne Schoß- oder Beckengurts G-B ausgeführt sein kann.
-
Wesentlich ist, dass der Retraktor G-R, der in 1D-2 dargestellt ist, in den Fahrzeugsitz 100 integriert angeordnet ist und die Betätigung des Schultergurtes G-S in der beschriebenen Weise stattfindet und insbesondere den Aufsitzenden in einem Crashfall entsprechend sicher an der Rückenlehne hält.
-
Der Retraktor G-R ist erfindungsgemäß an dem Gurtanbindungselement 10M-L1 insbesondere auf der Rückseite des Gurtanbindungselements 10M-L1 befestigt, wie 1D-2 zeigt.
-
Die zuvor erläuterte Integration des Retraktors G-R in beziehungsweise an der Rückenlehne, führt in der Struktur der Rückenlehne insbesondere in einem Crashfall zu erhöhten Beanspruchungen. Bisher wurde, um die hohen beziehungsweise höheren Belastungen aufzunehmen zu können, mit Materialverdickung der Metallstruktur reagiert, wodurch in nachteiliger Weise das Gewicht des Fahrzeugsitzes steigt.
-
Unter diesen Gesichtspunkten ist es die Aufgabe der Erfindung, ausgehend von den höheren Belastungen, die selbstverständlich auch bei einer Hybrid-Lehnenstruktur 10 wirken, eine Hybrid-Tragstruktur für eine Rückenlehne zu schaffen, welche die Kräfte in geeigneter Weise sicher aufnimmt und ein geringes Gewicht aufweist.
-
Die erfindungsgemäße Hybrid-Tragstruktur 10 weist folgende weitere Merkmale und Funktionen auf, die in den 3A bis 3C am detailliertesten dargestellt und im Zusammenhang mit den anderen zuvor beschriebenen Figuren zu betrachten sind.
-
Die 3A bis 3C werden nachfolgend in Zusammenschau mit den anderen Figuren näher erläutert.
-
Die 3A zeigt eine Rückansicht der Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 100 mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement 10M-L1 zur Darstellung der optimierten Positionen von Deformationsbereichen D1, D2 der Hybrid-Tragstruktur 10 zur gezielten Gurtkraftaufnahme in der Hybrid-Tragstruktur 10 im einem etwaigen Frontcrash I gemäß 3B und einem etwaigen Heckcrash II gemäß 3C.
-
Die 3B zeigt eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 100 mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement 10M-L1 nach einem etwaigen Frontcrash I.
-
Die 3C zeigt eine perspektivische Vorderansicht schräg von vorn auf die Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes 100 mit dem integrierten Gurtaufnahmeelement 10M-L1 nach einem etwaigen Heckcrash II.
-
Durch die Ausgestaltung der Hybrid-Tragstruktur 10 wird eine Optimierung, des Krafteintrages der in einem Frontcrash I und in einem Heckcrash II auf die Rückenlehne wirkenden Kräfte, wie folgt erreicht.
-
In einem Frontcrash I und in einem Heckcrash II sind in der Struktur der Rückenlehne insbesondere in der Hybrid-Tragstruktur 10 unterschiedliche Lastpfade zu beobachten, welche bei der Ausgestaltung der Hybrid-Tragstruktur 10 berücksichtigt werden.
-
Bei der Untersuchung zur Beeinflussung der Lastpfade, das heißt der gezielten Steuerung des Krafteintrages auf bestimmte Bereiche wurde herausgefunden, dass sich eine in den Figuren dargestellte Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K besonders eignet, um die eingetragenen Kräfte aufnehmen zu können. Eine Kreuzstruktur ist relativ einfach herstellbar und lässt genügend Spielraum für die Ausgestaltung der Kunststoffstruktur 10K, wobei festgestellt wurde, dass die Kreuzstruktur eine hohe Steifigkeit, insbesondere eine hohe Torsionssteifigkeit der Kunststoffstruktur 10K erzeugt.
-
Es wurde ferner herausgefunden, dass für den vorliegenden Anwendungsfall eine Anordnung der Kreuzstruktur auf der Rückseite der Gurtbäume, mithin der Seitenholmprofile 10M-L, 10M-R und des Kopfprofils 10M-LR von Vorteil ist, da die genannten Profile bereits aus Steifigkeitsgründen einen Hohlraum bilden, in den die Kunststoffstruktur 10K in vorteilhafter Weise platzsparend integriert werden kann.
-
Zudem entsteht dadurch ein komplexer Verbund zwischen Metallstruktur
10M Kunststoffstruktur
10, insbesondere zwischen dem linken Seitenholmprofil
10M-L und dem linken Strukturbereich
10K-L, insbesondere dem
| • | Gurtanbindungselement 10M-L1 | und | der Rahmenverstärkungsstruktur 10K-L1 |
| • | dem Gurtbaumhals 10M-L2 | und | der Verstärkungsstruktur 10K-L2 |
| • | dem Gurtbaumholmprofil 10M-L3 | und | der Verstärkungsstruktur 10K-L3 |
sowie
dem Kopfprofil
10M-LR und der Verstärkungsstruktur
10K-LR sowie
zwischen dem rechtes Seitenholmprofil
10M-R und dem rechten Strukturbereich
10K-R, insbesondere dem
| • | Übergangselement 10M-R1 | und der Verstärkungsstruktur 10K-R1 |
| • | dem Seitenholmhals 10M-R2 | und der Verstärkungsstruktur 10K-R2 |
| • | dem Seitenholmprofil 10M-R3 | und der Verstärkungsstruktur 10K-R3. |
-
Die Kunststoffstruktur 10K ist dabei derart ausgebildet, dass die Kreuzstruktur auf der Vorderseite der genannten Komponenten der Metallstruktur 10M bandartige Umgreifungen ausbildet, welche die genannten metallischen Komponenten lagegetreu in der Kunststoffstruktur 10K halten. Die bandartige Umgreifungen beziehungsweise aus Kunststoff ausgebildeten Spangen oder Rippen der Kunststoffstruktur 10K sind in den 1A und 1B mit dem Bezugszeichen 10K-S bezeichnet.
-
Die Besonderheit der Ausgestaltung der Hybrid-Tragstruktur 10 besteht ferner darin, dass der Lastpfad im Frontcrash I und der Lastpfad im Heckcrash II sowie die Lastpfad untereinander aufeinander abgestimmt sind.
-
Lastpfad Frontcrash I:
-
Im Frontcrash I wird, wie in 3B dargestellt ist, eine hohe Kraft über den Schultergurt G-S und den Retraktor G-R in das Gurtanbindungselement 10M-L1 eingetragen, welches Teil der Metallstruktur 10M der Hybrid-Tragstruktur 10 ist.
-
Dadurch ergibt sich im linken metallischen Seitenholmprofil 10M-L eine höhere Spannungskonzentration als im rechten metallischen Seitenholm 10M-R.
-
In dem linken metallischen Seitenholmprofil 10M-L wird jetzt erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass sich das linke metallische Seitenholmprofil 10M-L verformt und sich dabei geringfügig in - x-Richtung bewegt, jedoch nicht in unerwünschter Weise nach vorne in -x-Richtung ausknickt.
-
Dazu wird in vorteilhafter Weise in der Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K ein erster Deformationsbereich D1; I gebildet indem der Abstand der Gitterstege des Kreuzstruktur derart gewählt ist, dass eine künstlich erzeugte Schwachstelle in der Kunststoffstruktur 10K gebildet ist.
-
Dieser Deformationsbereich D1; I wird als Verstärkungsstruktur 10K-L3 (vergleiche 3A) im Bereich des linken Seitenholmprofils 10M-L3 oberhalb des linken Beschlagteiles 10M.1 ausgebildet.
-
Der erste Deformationsbereich D1; I wird somit in der z-Richtung unterhalb eines zweiten Deformationsbereich D2; I (vergleiche 3A) angeordnet.
-
Der zweite Deformationsbereich D2; I wird als Verstärkungsstruktur 10K-L2 (vergleiche 3A) im Bereich des linken Gurtbaumhalses 10M-L2 unterhalb des Gurtanbindungselementes 10M-L1 angeordnet. Bei dem zweiten Deformationsbereich D2; I ist ebenfalls der Abstand der Gitterstege der Kreuzstruktur derart gewählt, dass eine künstlich erzeugte Schwachstelle in der Kunststoffstruktur 10K gebildet ist.
-
Wie insbesondere aus 3A hervorgeht, sind die optimierten Abstände der Gitterstege der Kreuzstruktur der beiden Deformationsbereiche D1; I und D2; I unterschiedlich ausgebildet.
-
Durch die in den Deformationsbereich D1; I und D2; I künstlich erzeugten Schwachstellen wird eine Hybrid-Tragstruktur 10 ausgebildet, deren Steifigkeit durch die mit Schwachstellen versehenen Kunststoffstruktur 10K größer ist, als eine metallische Tragstruktur die ohne Kunststoffstruktur 10K ausgebildet ist, wobei in vorteilhafter Weise in den Deformationsbereichen D1; I und D2; I bewusst lokale Deformationen zugelassen werden.
-
In einem Frontcrash I kommt es durch die optimierte Beabstandung der Gitterstege der Kreuzstruktur in dem ersten Deformationsbereich D1; I zu einer kontrollierten lokalen Faltenbildung der Metallstruktur 10M und der Kunststoffstruktur 10K, wobei sich mehrere Falten in z-Richtung mithin in Richtung (Längsrichtung) des linken Seitenholmprofiles 10M-L übereinander bilden. Durch diese Faltenbildung werden bei diesem Lastpfad Kräfte aus dem Frontcrash, die in die Hybrid-Tragstruktur 10 eingeleitet werden, aufgenommen. Dabei wird durch die Ausbildung der Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K auch dafür gesorgt, dass die Torsion des linken Seitenholmprofils 10M-L gering ist.
-
Mit anderen Worten durch eine optimierte Verrippung der Kreuzstruktur in den Deformationsbereichen D1; I und D2; I insbesondere dem ersten Deformationsbereich D1; I kommt es zur der definierten Faltenbildung und einem optimierten Kraftabbau in einem dafür vorgesehen Bereich.
-
Nach der kontrollierten lokalen Faltenbildung erreicht das linke Seitenholmprofil 10M-L während einer geringen Vorverlagerung des linken Seitenholmprofiles 10M-L im oberen Bereich (vergleiche 3B) eine bestimmte Steifigkeit, wobei weiterhin Kräfte insbesondere unterhalb des Gurtanbindungselementes 10M-L1 im Bereich des Gurtbaumhalses 10M-L2 wirken, die durch die optimierte Beabstandung der Gitterstege der Kreuzstruktur in dem zweiten Deformationsbereich D2; I aufgenommen werden. Die optimierte Beanstandung der Gitterstege der Kreuzstruktur in dem zweiten Deformationsbereich D2; I ist derart gewählt, dass dort eine lokale Deformation, jedoch ohne Faltenbildung stattfindet.
-
Mit anderen Worten, durch eine optimierte Verrippung der Kreuzstruktur in dem zweiten Deformationsbereichen D2; I, kommt es zu einer lokalen Deformation, jedoch ohne Faltenbildung und einem weiteren optimierten Kraftabbau in dem dafür vorgesehen Bereich.
-
Durch die Ausgestaltung der Deformationsbereiche D1; I und D2; I wird insbesondere erreicht, dass das linke Seitenholmprofil 10M-L im Frontcrash I nicht nach vorne -x-Richtung ausknickt.
-
Es versteht sich, dass die schrittartig beschriebene Deformation des linken Seitenholmprofiles 10M-L innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes nahezu gleichzeitig stattfindet.
-
Damit das linke Seitenholmprofil 10M-L, welches mit dem linken Beschlagoberteil 10M.1 (in 1C-1) rechts dargestellt, verbunden insbesondere durch eine Schraubverbindung L1 (vergleiche 1C) verschraubt ist, im Lastfall des Frontcrashs I keinen zu steifen Übergang zwischen dem linken Seitenholmprofils 10M-L und dem Beschlagoberteil 10M.1 bildet, wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass das linke Beschlagoberteil 10M.1 ebenfalls etwas geschwächt ausgeführt ist, indem in dem linken Beschlagoberteil 10M.1 ebenfalls eine künstliche Schwächung, hier jedoch in der Art einer Ausnehmung 10M.1-LA ausgebildet.
-
Diese Ausnehmung 10M.1-LA ist in den 1C, 1C-1 und 3C sichtbar. Durch diese Ausnehmung 10M.1-LA wird dafür gesorgt, dass das linke Beschlagoberteil 10M.1 nicht zu steif ist, so dass die im Frontcrash I und auch im Heckcrash auftretenden hohen Kräfte kein sofortiges Abknicken des linken Seitenholmprofil 10M-L oberhalb des Beschlagoberteiles 10M.1 bewirken, da das linke Beschlagoberteil 10M.1 durch die Ausnehmung 10M.1-LA im Vergleich zu einem herkömmlichen Beschlagoberteil ohne Ausnehmung elastisch nachgiebiger ausgebildet ist.
-
Lastpfad Heckcrash II:
-
Im Heckcrash II wird, wie in 3C dargestellt ist, eine hohe Kraft über die aufsitzende Person auf die gesamte Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne übertragen.
-
Es wird deutlich, dass die Hybrid-Tragstruktur 10 im Heckcrash II einem anderen Lastpfad unterliegt als im Frontcrash I, da die Kraft über die aufsitzende Person insgesamt auf die gesamte Hybrid-Tragstruktur 10 der Rückenlehne und weniger über das Gurtaufnahmeelement 10M-L1 des Schultergurtes G-3 übertragen wird.
-
In dem linken und rechten metallischen Seitenholmprofil 10M-L, 10M-R wird jetzt erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass sich die Seitenholmprofile 10M-L, 10M-R in zugelassenen Deformationsbereichen D1 und D2 verformen und sich dabei nicht x-Richtung bewegen, wobei ebenfalls dafür gesorgt wird, dass die Seitenholmprofile 10M-L, 10M-R nicht in x-Richtung ausknicken.
-
Es wurde herausgefunden, dass das zuvor erläuterte linke Seitenholmprofil 10M-L, welches im Frontcrash I stark belastet ist, für den Heckcrash II ausreichend steif ist, um die Kräfte im Lastpfad des Heckcrashs II aufzunehmen.
-
Insofern sind die erläuterten Deformationsbereiche D1; I und D2; I im Frontcrash I ebenfalls im Heckcrash II wirksam, wobei jedoch keine Faltenbildung hervorgerufen wird, sondern es kommt zu lokalen Deformationen der Metallstruktur 10M in den erläuterten Deformationsbereichen D1; I und D2; I auch im Heckcrashfall II.
-
Bezüglich des rechten Seitenholmprofils 10M-R wird derart vorgegangen, dass in vorteilhafter Weise in der Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K ebenfalls ein erster Deformationsbereich D1; II gebildet ist, indem der Abstand der Gitterstege des Kreuzstruktur derart optimiert gewählt ist, dass eine künstlich erzeugte Schwachstelle in der Kunststoffstruktur 10K gebildet ist.
-
Dieser Deformationsbereich D1; II wird als Verstärkungsstruktur 10K-R3 (vergleiche 3A) im Bereich des linken Seitenholmprofils 10M-L3 oberhalb des rechten Beschlagteiles 10M.1 ausgebildet.
-
Der erste Deformationsbereich D1; II wird somit in der z-Richtung unterhalb eines zweiten Deformationsbereichs D2; II (vergleiche 3A) angeordnet.
-
Der zweite Deformationsbereich D2; II wird als Verstärkungsstruktur 10K-R2 (vergleiche 3A) im Bereich des rechten Gurtbaumhalses 10M-L2 unterhalb des Übergangselementes 10M-R1 angeordnet. Bei dem zweiten Deformationsbereich D2; II ist ebenfalls der Abstand der Gitterstege der Kreuzstruktur derart optimiert gewählt ist, dass eine künstlich erzeugte Schwachstelle in der Kunststoffstruktur 10K gebildet ist.
-
Wie insbesondere aus 3A hervorgeht, sind die optimierten Abstände der Gitterstege der Kreuzstruktur der beiden Deformationsbereiche D1; II und D2; II unterschiedlich ausgebildet.
-
Durch die in den Deformationsbereich D1; II und D2; II künstlich erzeugten Schwachstellen wird eine Hybrid-Tragstruktur 10 ausgebildet, deren Steifigkeit durch die mit Schwachstellen versehenen Kunststoffstruktur 10K größer ist, als eine metallische Tragstruktur die ohne Kunststoffstruktur 10K ausgebildet ist, sodass in vorteilhafter Weise auch im rechten Seitenholmprofil 10M-R analog zu dem linken Seitenholmprofil 10M-L in den Deformationsbereichen D1; II und D2; II bewusst lokale Deformationen zugelassen werden.
-
In einem Heckcrash II kommt es durch die optimierte Beabstandung der Gitterstege der Kreuzstruktur in dem ersten Deformationsbereich D1; II zu einer kontrollierten lokalen Verformung der Metallstruktur 10M und der Kunststoffstruktur 10K in dem rechten Seitenholmprofil 10M-R in den Deformationsbereichen D1; II und D2; II in denen sich beulenartige Verformungen der Metallstruktur 10 innerhalb der optimierten Verrippung 10K-S der Rippenstruktur der Kunststoffstruktur 10K ergeben.
-
Solche Verformungen des rechten Seitenholmprofils 10M-R werden im Übrigen auch im Frontcrash I ausgebildet, wenn im linken Seitenholmprofil 10M-R die Faltenbildung in dem Deformationsbereich D1; I und die lokale Verformung im Deformationsbereich D2; I stattfindet.
-
Durch diese Ausgestaltung werden somit bei diesem Lastpfad grundsätzlich Kräfte aus dem Heckcrash II in optimierter in den mit der Kunststoffstruktur 10M verrippten Seitenholmprofilen 10M-R und 10M-L in optimierter Weise in der Hybrid-Tragstruktur 10 aufgenommen.
-
Dabei wird durch die Ausbildung der Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K auch dafür gesorgt, dass die Torsion des rechten Seitenholmprofils 10M-R und auch des linken Seitenholmprofiles 10M-R im Wesentlichen ausbleibt.
-
Es versteht sich, dass die Deformation in den Deformationsbereichen D1; II und D2; II im Heckcrash II ebenfalls innerhalb eines sehr kurzen Zeitraumes nahezu gleichzeitig stattfindet.
-
Damit das rechte Seitenholmprofil 10M-R, welches mit dem rechten Beschlagoberteil 10M.1 (in 1C-1) links dargestellt, verbunden ist, insbesondere durch eine Schraubverbindung L1 (vergleiche 1C) verschraubt ist, im Lastfall des Heckcrash II ebenfalls keinen zu steifen Übergang zwischen dem rechten Seitenholmprofil 10M-R und dem rechten Beschlagoberteil 10M.1 bildet, wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass auch das rechte Beschlagoberteil 10M.1 ebenfalls etwas geschwächt ausgeführt ist, indem in dem rechten Beschlagoberteil 10M.1 ebenfalls eine künstliche Schwächung, hier jedoch wiederum in der Art einer Ausnehmung 10M.1-RA ausgebildet ist.
-
Diese Ausnehmung 10M.1-RA ist in den 1C, 1C-1 und 3C sichtbar. Durch diese Ausnehmung 10M.1-RA wird dafür gesorgt, dass das rechte Beschlagoberteil 10M.1 nicht zu steif ist, so dass die im Frontcrash I und im Heckcrash II auftretenden hohen Kräfte kein sofortiges Abknicken des rechten Seitenholmprofils 10M-R bewirken, da das rechte Beschlagoberteil 10M.1 durch die Ausnehmung 10M.1-RA durch die Ausnehmung 10M.1-RA im Vergleich zu einem herkömmlichen Beschlagoberteil ohne Ausnehmung elastisch nachgiebiger ausgebildet ist.
-
Symmetrische Abstimmung der Hybrid-Tragstruktur 10 zwischen den Lastpfaden:
- Es wurde herausgefunden, dass es bei herkömmlichen Hybrid-Tragstrukturen, die bei einem Gurtintegralsitz eingesetzt werden, bei dem der Lasteintrag im durch die Gurtanbindung an dem integrierten Gurtanbindungselement 10-L1 zu besonders großen Unterschieden des Krafteintrages in der Hybrid-Tragstruktur kommt. Ohne geeignete Maßnahmen kommt es im Frontcrash I und im Heckcrash II zu asymmetrischen Verformungen in den Seitenholmen 10M-L und 10M-R, das heißt, links und rechts in der Hybrid-Tragstruktur treten asymmetrische Verformungen auf. Das liegt insbesondere an den unterschiedlich ausgelegten Metallstrukturen 10M der Seitenholme 10M-L und 10M-R, die sich insbesondere hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder Materialdicke (Materialdicke linker Seitenholm 10M-L > Materialdicke rechter Seitenholm 10M-R) etc. unterscheiden.
-
Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kunststoffstruktur 10K schafft in vorteilhafter Weise mittels der Beabstandung und/oder der Ausrichtung und/oder der Form und/oder der Materialstärke und der angeordneten Deformationsbereiche D1; I, D2; I und D1; II und D2; II der Gitterstege beziehungsweise der durch die Rippen erzeugten Verrippung der auf der Vorderseite der Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K einen Ausgleich.
-
Dabei werden insbesondere die Deformationsbereiche D1; I, D2; I und D1; II und D2; II im Bereich beider Seitenholme 10M-L und 10M-R berücksichtigt und die unterschiedlichen Kraftwege, mithin die unterschiedlichen Lastpfade im Frontcrash I und im Heckcrash II werden ebenfalls berücksichtigt.
-
Zudem wird das Gurtaufnahmeelement 10M-L1 berücksichtigt, welches nur einseitig in der Hybrid-Tragstruktur 10 in die Kunststoffstruktur 10K integriert angeordnet ist. Durch die entsprechend angepasste optimierte Kreuzstruktur der Kunststoffstruktur 10K (vergleiche 3A) hinsichtlich der genannten Parameter (Beabstandung, Ausrichtung, Form, Materialstärke der Gitterstege und der Verrippung) wird dafür gesorgt, dass die üblicherweise in den unterschiedlichen Crashfällen I; II vorhandene Asymmetrie der Deformation abgeschwächt wird.
-
Der Vorteil ist, dass die metallischen Bauteile ihre bisherige ungleiche hohe Steifigkeit behalten können, die durch die Kunststoffstruktur 10K verstärkt wird, jedoch in vorteilhafter Weise derart, dass durch die Kunststoffstruktur 10K ein Ausgleich der Asymmetrie stattfindet, sodass die Verformung unabhängig von dem jeweiligen Crashfall I; II ähnlich ist, das heißt, unter geringer Verformung der Hybrid-Tragstruktur 10 und damit der Rückenlehne symmetrisch ausfällt.
-
Im Übrigen trägt insbesondere die Ausgestaltung der Verstärkungsstruktur 10K-LR im Bereich des Kopfprofils 10M-LR auch zur Steifigkeit der Hybrid-Tragstruktur 10 und insbesondere zu dem Ausgleich zwischen den Seitenholme 10M-L und 10M-R bei.
-
Mit anderen Worten, die Erfindung sorgt dafür, dass mittels der Kunststoffstruktur 10K der Steifigkeitsgradient zwischen den Seitenholme 10M-L und 10M-R ausgeglichen wird, das heißt, soweit wie möglich unter Berücksichtigung der Lastpfade in den unterschiedlichen Crashfällen I; II angenähert wird.
-
Es versteht sich, dass der Querträger 10K-4 durch den gleichzeitig die Übertragungsstange 10M.41 umspritzt ist, in die Auslegung zur Annäherung des Steifigkeitsgradienten zwischen den Seitenholme 10M-L und 10M-R einbezogen ist. Der ebenfalls zur Kunststoffstruktur 10K gehörende Querträger 10K-4 (vergleiche 1A, 1B und 2) weist erfindungsgemäß ebenfalls eine gitterstegartige Kreuzstruktur auf, wodurch seine Stabilität an sich und die Stabilität der Kunststoffstruktur 10K insgesamt beeinflussbar ist. Der Querträger 10K-4 schützt die Sitzstruktur gleichzeitig vor der Übertragungsmechanik 10M.41 und 10M.42. Auch die Kreuzstruktur des Querträgers 10K-4 wird hinsichtlich Beabstandung, der Ausrichtung, der Form und der Materialstärke der Gitterstege an den gewünschten Krafteintrag in die Metallstruktur 10M beziehungsweise die Kunststoffstruktur 10K angepasst, sodass der gewünschte optimale Steifigkeitsgrad des Querträger 10K-4 und der symmetrische Steifigkeitsgrad der Hybrid-Tragstruktur 10 insgesamt erreicht wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Fahrzeugsitz
- 10
- Hybrid-Tragstruktur 10M, 10K
- 10M
- Metallstruktur
- 10M-L
- linkes Seitenholmprofil
- 10M-L1
- Gurtanbindungselement
- 10M-L2
- Gurtbaumhals
- 10M-L3
- Gurtbaumholmprofil
- 10M-R
- rechtes Seitenholmprofil
- 10M-R1
- Übergangselement
- 10M-R2
- Seitenholmhals
- 10M-R3
- Seitenholmprofil
- 10M-LR
- Kopfprofil
- 10M.1
- Beschlagoberteile
- 10.M1-LA
- Ausnehmung im linken Beschlagteil
- 10.M1-RA
- Ausnehmung im rechten Beschlagteil
- L1
- Schraubverbindung zwischen 10.M1 und 10M-L3
- R1
- Schraubverbindung zwischen 10.M1 und 10M-R3
- 10M.1
- Beschlagoberteile
- 10M.2
- Lehnenneigungsverstellelemente
- 10M.3
- Beschlagunterteile
- 10M.4
- Übertragungselemente
- 10M.41
- Übertragungsstange
- 10M.42
- Drehstabfeder
- 10K
- Kunststoffstruktur
- 10K-L
- linker Strukturbereich
- 10K-L1
- Rahmenverstärkungsstruktur
- 10K-L2
- Verstärkungsstruktur
- 10K-L3
- Verstärkungsstruktur
- 10K-R
- rechter Strukturbereich
- 10K-R1
- Verstärkungsstruktur
- 10K-R2
- Verstärkungsstruktur
- 10K-R3
- Verstärkungsstruktur
- 10K-LR
- Verstärkungsstruktur
- 10K-4
- Querträger
- 10K-5
- Aufnahmeelemente
- 10K-S
- Spangen/Rippen
- G-S
- Schultergurt
- G-B
- Beckengurt
- G-R
- Retraktor
- I
- Lastfall Frontcrash (3B)
- II
- Lastfall Heckcrash (3C)
- D1; I
- erster Deformationsbereich Frontcrash
- D2; I
- zweiter Deformationsbereich Frontcrash
- D1; II
- erster Deformationsbereich Heckcrash
- D2; II
- zweiter Deformationsbereich Heckcrash
- -x
- Richtung in der üblichen Fahrtrichtung eines Fahrzeugs
- +x
- Richtung entgegen der üblichen Fahrtrichtung +x
- y
- Richtung in der Horizontalen quer zur x-Richtung
- z
- Richtung in der Vertikalen quer zur x-Richtung
-
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
-
- DE 102014006886 A1 [0003]
- DE 102012012250 A1 [0003]
- DE 102016217952 A1 [0003]
- DE 19717689 A1 [0004, 0006]
- US 6099079 A [0004]
- DE 19905215 A1 [0005, 0006]
- DE 102014006886 [0036]
