DE10203668A1

DE10203668A1 - Fahrzeugsitz mit einem Linearversteller und einem integrierten Energieabsorptionselement

Info

Publication number: DE10203668A1
Application number: DE2002103668
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Geisler; Heiko Ruf
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-07-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugsitz (10) mit einem Sitzteil (14) einer Rückenlehne (12) und einer mit der Rückenlehne (12) verbundenen Kopfstütze (48), wobei sich die Kopfstütze (48), die Rückenlehne (12) mit der Kopfstütze (48) und/oder das Sitzteil (14) mit der Rückenlehne (12) und der Kopfstütze (48) bei einem Aufprall auf das Heck des Fahrzeugs unter Energieabsorption unelastisch entgegen der Richtung der auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft (F) mittels Energieabsorptionselementen begrenzt verlagern und mittels eines Linearverstellers (18) verstellbar und arretierbar sind. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass in den Linearversteller (18) mindestens ein Energieabsorptionselement integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Es ist bekannt, Fahrzeugsitze, insbesondere eine Kopfstütze, eine Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder ein Sitzteil mit der Rückenlehne und der Kopfstütze, mit Energieabsorptionselementen auszurüsten.
Kraftfahrzeugsitze der genannten Art dienen dazu, die bei einem Aufprall auf die Front oder das Heck des Fahrzeuges auf den Fahrzeugsitz wirkende Reaktionskräfte mittels den Energieabsorptionselementen zu begrenzen.
Bei herkömmlichen Fahrzeugsitzen aus Stahl wird die Lehnenneigung über ein sogenanntes Taumel-Getriebe, welches zwischen Sitzfläche und Rückenlehne angeordnet ist, verstellt. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich bei Belastung ein hohes Moment auf die Lehne.
Bei Werkstoffen mit geringer Bruchdehnung, wie beispielsweise Magnesium, kann es bei hohen Belastungen zum Brechen des Lehnenrahmens kommen, wodurch eine Gefährdung der Insassen gegeben ist.
Bekannt ist weiterhin, dass sich die Kopfstütze, die Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder das Sitzteil mit der Rückenlehne und der Kopfstütze bei einem Aufprall auf die Front oder das Heck des Fahrzeuges unter Energieabsorption entgegen der Richtung der auf das Fahrzeug ausgeübten Aufprallkraft unelastisch begrenzt verlagern, wenn infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen oder durch die sich verschiebende Ladung Kräfte auf die Kopfstütze, die Rückenlehne und/oder das Sitzteil ausgeübt werden. Diese Kräfte können vorgegebene Werte übersteigen.
Die bei einem Front- oder Heckaufprall ausgeübten Reaktionskräfte lassen sich dadurch begrenzen, dass sich die Kopfstütze, die Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder das Sitzteil mit der Rückenlehne und der Kopfstütze begrenzt nach vorne oder hinten verlagern, wenn die darauf einwirkenden Kräfte die vorgegebenen Werte übersteigen. Durch die gleichzeitig erfolgende Energieabsorption mittels Energieabsorptionselementen wird zudem sichergestellt, dass die nach der Verlagerung einwirkenden Reaktionskräfte so gering sind, dass ein gefährlicher Bruch der Rückenlehne verhindert wird und keine Verletzungen für die Fahrzeuginsassen befürchtet werden müssen.
Bei einem Frontaufprall wird der Insasse zuerst in den Gurt gepresst und abschließend in die Lehne zurückgeschleudert. Bei einem Heckaufprall wird der Passagier direkt in die Lehne gedrückt.
Die DE 198 25 701 beschreibt beispielsweise ein Energieabsorptionselement, welches in einer Sitzhalterung angeordnet ist und von zwei mit Arretieröffnungen versehenen, parallelen Halteschienen einer Arretierbox einer Arretiervorrichtung und zwei oder mehreren Befestigungsschrauben gebildet wird, mit denen die Halteschienen am Boden des Kraftfahrzeuges befestigt sind. Die Halteschienen besitzen jeweils ein Winkelprofil aus zwei im Abstand angeordneten, parallelen vertikalen Schenkeln und zwei quer zur Fahrtrichtung nach außen weisenden, gegen die Oberseite des Bodens anliegenden horizontalen Schenkeln. Die horizontalen Schenkel sind mit Langlöchern versehen, die an ihrem in Fahrtrichtung hinteren Ende vom Schaft der jeweiligen Befestigungsschraube durchsetzt werden. Wenn die vom Fahrzeuginsassen entgegen der Fahrtrichtung auf das Sitzteil ausgeübte Kraft einen vorgegebenen Wert übersteigt, werden die Halteschienen gegenüber den Halteschrauben nach hinten verschoben, wobei durch die Reibung zwischen dem Schraubenkopf der fest angezogenen Halteschrauben und/oder die plastische Verformung der gegenüberliegenden Ränder des Langloches infolge seiner gegenüber dem Schaftdurchmesser des Schraubenschaftes etwas kleineren öffnungsweite Aufprallenergie absorbiert wird.
Nachteilig dabei ist, dass zur Verstellung der Kopfstützen oder Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder Sitzteil mit Rückenlehne ein Linearversteller und Energieabsorptionselemente als getrennte Bauteile in den Fahrzeugsitz integriert werden müssen.
Bei den verwendeten Materialien für die Linearversteller, bei denen die Belastung der Lehne durch eine einwirkende Kraft durch einen Heckaufprall sehr groß ist, wirkt ein großes Moment an der Lehne. Durch den Linearversteller zwischen Rückenlehne und Sitzteil werden die Kräfte in Kraftvektoren aufgeteilt und das Moment reduziert.
Nachteilig ist weiterhin, dass je nach verwendetem Material für die Linearversteller andere Energieabsorptionselemente verwendet werden müssen, um eine Anpassung des Kraftverlaufes der Energieabsorptionselemente an die verwendeten Materialien des Linearverstellers zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere einen Kraftfahrzeugsitz unter Vermeidung der genannten Nachteile zu schaffen, mit dem eine Einstellung der Komponenten und eine Absorption von Kräften, die bei einem Heckaufprall auf die Kopfstützen oder Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder Sitzteil mit Rückenlehne auftreten, möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugsitz mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass ein Linearversteller mindestens ein Verformungselement und mindestens ein Deformationselement (Energieabsorptionselement) aufweist, wird erreicht, dass mittels des Linearverstellers eine Verstellung der Kopfstützen oder der Rückenlehne mit der Kopfstütze und/oder des Sitzteiles mit Rückenlehne möglich ist und über das Verformungselement eine Absorption der auftretenden Kräfte bei einem Heckaufprall möglich ist.
Das Energieabsorptionselement ist vorteilhaft in ein Gehäuse des Linearverstellers integriert und bildet eine bauliche Einheit.
Die Verwendung unterschiedlicher Materialien für den Linearversteller ist durch direkte Anpassung des Verformungselementes und des zugehörigen Deformationselementes bezüglich der für den Linearversteller verwendeten Materialkenngrößen innerhalb eines Bauteiles in vorteilhafter Weise möglich.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung eines Linearverstellers zwischen Rückenlehne und Sitzteil;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer wirkenden Kraft bei einem Front- oder Heckaufprall mit der resultierenden Kraft auf ein Verbindungselement;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Kraftverteilung bei einem Front- oder Heckaufprall mit Linearversteller und Verformungselement und der verbleibenden Kraft auf das Verbindungselement;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Linearverstellers mit einem Doppelkonus (Deformationselement) und einem Federelement (Verformungselement);
Fig. 4A einen Schnitt durch ein Federelement und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Linearverstellers mit einem Stößel (Deformationselement) und einem Schaumbett (Verformungselement).
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen Linearversteller 18, der an einem Kraftfahrzeugsitz 10 angeordnet ist. Der Kraftfahrzeugsitz 10 besteht aus einer Rückenlehne 12 und aus einem Sitzteil 14. Die Rückenlehne 12 und das Sitzteil 14 sind über ein drehbares Verbindungselement 16 miteinander verbunden. Der Linearversteller 18 ist über eine Stange 32A mittels eines Befestigungselementes 22A an der Rückenlehne 12 befestigt. Der Linearversteller 18 ist über eine Stange 32B mittels eines weiteren Befestigungselementes 22B mit dem Sitzteil 14 verbunden.
Durch Verlagerung der Stange 32A im Linearversteller 18 ist eine Verstellung der Rückenlehne 12 über das drehbare Verbindungselement 16 möglich.
Zum Verstellen der Lehne 12 wird ein Verstellmechanismus/Klemmmechanismus 20 im Innern des Linearverstellers 18 gelöst und die Stange 32A kann sich geführt im Linearversteller 18 bewegen, bis der Verstellmechanismus/Klemmmechanismus 20 wieder fixiert wird.
Fig. 2 zeigt eine durch einen Front- oder Heckaufprall auf den Kraftfahrzeugsitz 10, einwirkende Kraft F. Die Rückenlehne 12 ist über das Verbindungselement 16 mit dem Sitzteil 14 verbunden ist. Fig. 2 zeigt die entstehende Kraft F_R aus das Moment M resultiert, welches auf die Rückenlehne 12 infolge der Trägheit der Insassen, unter der Voraussetzung, dass zur Aufnahme der einwirkenden Kraft F kein zusätzlicher Linearversteller 18 zur Verfügung steht, wirkt.
Fig. 3 zeigt die Rückenlehne 12 und das Sitzteil 14. mit dem zugehörigen Verbindungselement 16 und der gleichgroßen angreifenden Kraft F, beispielsweise einwirkend durch einen Front- oder Heckaufprall auf den Kraftfahrzeugsitz 10, wobei die Rückenlehne 12 und das Sitzteil 14 mit dem Linearversteller 18 verbunden sind. Durch den Linearversteller 18 wirkt die Kraft F durch die Trägheit der Insassen auf die Rückenlehne 12, wobei die Kraft F in einen Kraftvektor F₁ und einen Kraftvektor F₂ aufgeteilt wird, wodurch sich das entstehende Moment M (Fig. 2) auf die Rückenlehne 12 auf ein Restmoment M_Rest reduziert.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Linearverstellers 18 in einer Ausführungsform mittels eines Deformationselementes 46, eines Doppelkonus 26 mit mindestens einem Verformungselement 24, einem Federelement 30. Das Federelement 30 übernimmt dabei die Funktion, die Kraft F unelastisch begrenzt abzufangen, wenn infolge der Trägheit eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Fahrzeuginsassen, beispielsweise Kräfte F, auf die Rückenlehne 12 ausgeübt werden, welche vorgegebene Werte übersteigen. Dabei ist das Federelement 30, in Fig. 4, in der Ausführungsform aus zwei Federelementen 30 und dem Doppelkonus 26 bestehend, in den Linearversteller 18 integriert.
Der Linearversteller 18 ist ein Gehäuse/Zylinderwand 28, welches an einem Ende den Verstellmechanismus/Klemmmechanismus 20 und am anderen Ende das Verformungselement 24 und das Deformationselement 46 aufweist.
Der Verstellmechanismus/Klemmmechanismus 20 fixiert und löst die Stange 32A, die mit ihrem Befestigungselement 22 beispielsweise an einer Rückenlehne 12 befestigt ist. Die Stange 32A ist in einem Gehäusedeckel 38A geführt.
Der Doppelkonus 26 ist einendseitig an der in einem Gehäusedeckel 38B geführten Stange 32B befestigt, die am entgegengesetzten Ende das Befestigungsmittel 22B aufweist, wobei der Doppelkonus 26, mit der Außenkontur des Doppelkonus 26 korrespondierende, insbesondere konische Federelemente 30 aufweist, welche in dem Gehäuse 28 zum einen an einer Gehäusestufe 40 und einem Federauflagering 44 und zum anderen an dem Gehäusedeckel 38B und an dem Federauflagering 44 einen Anschlag bilden.
Der Doppelkonus 26 ist in seiner Nichtgebrauchslage mittig zwischen den Anschlägen angeordnet.
Der Doppelkonus 26 ist in seiner Gebrauchslage in Abhängigkeit der Richtung der angreifenden Kraft F beidseitig bis zu einer maximalen Auslenkung H_max verlagerbar. Dabei deformiert der Doppelkonus 26 unelastisch das Verformungselement 24, die Federelemente 30, in Abhängigkeit der Richtung der einwirkenden Kraft F.
Der Verlauf des gebildeten Kraftvektors F₁ beziehungsweise des Kraftvektors F₂ auf den Linearversteller 18 ist über eine Vorgabe eines Steigungswinkels α_DK des Doppelkonus 26 vorbestimmbar.
Fig. 4A zeigt einen Schnitt A - A durch das Federelement 30.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung des Linearverstellers 18 in der Ausführungsform mittels eines Schaumbetts 34 als Verformungselement 24. Der Linearversteller 18 besteht in dieser Ausführungsform wiederum aus dem Verstellmechanismus/Klemmmechanismus 20, der in der Gehäuse/Zylinderwand 28 die Stange 32A löst beziehungsweise fixiert, wobei die Stange 32A über das Befestigungsmittel 22A beispielsweise an der Rückenlehne 12 befestigt ist. Der Gehäusedeckel 38A führt die Stange 32A und schließt das Gehäuse/Zylinderwand 28 einendseitig ab.
Auf der entgegengesetzten Seite des Linearverstellers 18 ist als ein Deformationselement 46 ein Stößel 36 an der durch den Gehäusedeckel 38B geführten Stange 32B befestigt, wobei sich der Stößel 36 in dem Schaumbett 34 befindet, welches durch einen Gehäuseflansch 42 zum einen an der Gehäusestufe 40 und zum anderen an dem Gehäusedeckel 32B für das Schaumbett 34 und den Stößel 36 einen Anschlag ausbildet.
Die Stange 32B weist das Befestigungsmittel 22B auf, mittels dem der Linearversteller 18 beispielsweise mit dem Sitzteil 14 verbunden ist. Der Stößel 36 ist in seiner Nichtgebrauchslage mittig zwischen den Anschlägen, gebildet durch den Gehäuseflansch 42 an der Gehäusestufe 40 und dem Gehäusedeckel 32B, angeordnet.
Der Stößel 36 ist in seiner Gebrauchslage in Abhängigkeit der Richtung der einwirkenden Kraft F bis zu der maximalen Auslenkung H_max beidseitig verlagerbar.
Der Verlauf des aus der einwirkenden Kraft F gebildeten Kraftvektors F₁ beziehungsweise Zugkraftvektors F₂ über den Weg ist durch die Vorgabe einer Materialkonstante K_D des Schaumbetts 34 vorbestimmbar.
Grundsätzlich ist die Anordnung des Linearverstellers in gleicher Weise an einer Kopfstütze 48 oder einer Rückenlehne 12 mit der Kopfstütze 48 möglich. BEZUGSZEICHENLISTE 10 Kraftfahrzeugsitz
12 Rückenlehne
14 Sitzteil
16 Verbindungselement
18 Linearversteller
20 Verstellmechanismus/Klemmmechanismus
22A Befestigungselemente
22B Befestigungselemente
24 Verformungselement
26 Doppelkonus
28 Gehäuse/Zylinderwand
30 Federelemente
32A Stange
32B Stange
34 Schaumbett
36 Stößel
38A Gehäusedeckel
38B Gehäusedeckel
40 Gehäusestufe
42 Gehäuseflansch
44 Federauflagering
46 Deformationselement
48 Kopfstütze
K_D Materialkonstante des Schaumbetts
α_DK Steigungswinkel des Doppelkonus
F Kraft
F₁ Kraftvektor
F₂ Kraftvektor
M Moment
M_Rest Restmoment
H_max Maximale Auslenkung

Claims

1. Kraftfahrzeugsitz (10) mit einem Sitzteil (14) einer Rückenlehne (12) und einer mit der Rückenlehne (12) verbundenen Kopfstütze (48), wobei sich die Kopfstütze (48), die Rückenlehne (12) mit der Kopfstütze (48) und/oder das Sitzteil (14) mit der Rückenlehne (12) und der Kopfstütze (48) bei einem Aufprall auf das Heck des Fahrzeugs unter Energieabsorption unelastisch entgegen der Richtung der auf das Fahrzeug ausgeübten Kraft (F) mittels Energieabsorptionselementen begrenzt verlagern und mittels eines Linearverstellers (18) verstellbar und arretierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in den Linearversteller (18) mindestens ein Energieabsorptionselement integriert ist.

2. Kraftfahrzeugsitz (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearversteller (18) ein Gehäuse (28) umfasst, welches an einem Ende mindestens einen Verstellmechanismus/Klemmmechanismus (20) und an seinem entgegengesetzten Ende das mindestens eine Energieabsorptionselement aufweist, welches im Wesentlichen aus mindestens einem Verformungselement (24) und mindestens einem Deformationselement (46) bestehen.

3. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des mindestens einen Verstellmechanismus/Klemmmechanismus (20) eine Stange (32A), welche in einem Gehäusedeckel (38A) geführt ist und ein Befestigungsmittel 22A aufweist, lösbar und befestigbar ist.

4. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Verformungselement (24) mindestens ein Federelement (30) oder ein Schaumbett (34) ist, welches von dem Deformationselement (46) verformbar ist.

5. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Deformationselement (46) ein Doppelkonus (26) oder ein Stößel (36) ist.

6. Kraftfahrzeugsitz (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (30) eine mit dem Doppelkonus (26) korrespondierende konische Kontur aufweist.

7. Kraftfahrzeugsitz (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verformungselement (24) im Wesentlichen unelastisch verformbar ist.

8. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelkonus (26) einendseitig an einer in einem Gehäusedeckel (38B) geführten Stange (32B) befestigt ist, die am entgegengesetzten Ende ein Befestigungselement (22B) aufweist, welches im Gehäuse (28) zum einen an einer Gehäusestufe (40) und einem Federauflagering (44) und zum anderen am dem Gehäusedeckel (38B) und dem Federauflagering (44) einen Anschlag bildet.

9. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stößel (36) an einer in dem Gehäusedeckel (38B) geführten Stange (32B) befestigt ist, die am entgegengesetzten Ende des Stößels (36) ein Befestigungsmittel (22) aufweist, wobei sich der Stößel (36) in dem Schaumbett (34) befindet, welches durch einen Gehäuseflansch (42) zum einen an einer Gehäusestufe (40) und zum anderen am Gehäusedeckel (32B) für den Stößel (36) einen Anschlag ausbildet.

10. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelkonus (26) und der Stößel (36) in Nichtgebrauchslage in der Mitte zwischen den jeweiligen Anschlägen angeordnet sind.

11. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelkonus (26) und der Stößel (36) in Gebrauchslage eine maximale Auslenkung (H_max) zwischen den Anschlägen aufweisen.

12. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angreifendende Kraft (F) mit einem zugehörigen Moment (M) durch Einsatz des Linearverstellers (18) in einen Kraftvektor (F₁) und einen Kraftvektor (F₂) aufteilbar ist und ein zugehöriges Restmoment (F_Rest) aufweist.

13. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des gebildeten Kraftvektors (F,) oder des Kraftvektor (F₂) über dem Weg durch Vorgabe eines Steigungswinkels (α_DK) des Doppelkonus (26) vorbestimmbar ist.

14. Kraftfahrzeugsitz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des gebildeten Kraftvektors (F₁) oder des Kraftvektors (F₁) über dem Weg durch Vorgabe einer Materialkonstanten (K_D) des Schaumbetts (34) vorbestimmbar ist.