DE19961070C1

DE19961070C1 - Einteiliger Schalensitz in Leichtbauweise

Info

Publication number: DE19961070C1
Application number: DE1999161070
Authority: DE
Inventors: Siegfried Vullriede; Horst Bansemir
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2001-04-19
Anticipated expiration: 2019-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Schalensitz in Leichtbauweise, bestehend aus einer schalenförmigen Sitzfläche und einer schalenförmigen Rückenlehne, wobei ein die Sitzfläche und die Rückenlehne miteinander verbindendes, verformbares Zwischenteil angeordnet ist, welches eine Schwenkung der Rückenlehne gegenüber der Sitzfläche möglich macht. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, einen einteiligen Schalensitz in Leichtbauweise so zu gestalten, daß eine Verstellung der Rückenlehne ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Sitzes möglich und eine Fertigung dennoch kostengünstig wird. DOLLAR A Die Aufgabe wird gelöst entsprechend dem kennzeichnenden Merkmal nach Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Plattenelement entspricht der Funktion eines biegeweichen Gelenks, welches aufgrund seiner geometrischen Gestaltung große Biegewinkel bei geringen Reaktionskräften aufweist - und dennoch sehr torsions- und seitensteif ist. Damit können die sich widerstrebenden Anforderungen zwischen (Biege-)Weichheit und (Torsions- und Quer-)Steifigkeit mit einer integrierten einteiligen Struktur gelöst werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen einteiligen Schalensitz in Leichtbauweise, bestehend aus einer schalenförmigen Sitzfläche und einer schalenförmigen Rückenlehne, wobei ein die Sitzfläche und die Rückenlehne miteinander verbindendes, verformbares Zwischenteil angeordnet ist, welches eine Schwenkung der Rückenlehne gegenüber der Sitzfläche möglich macht.

Bei einem einteiligen Schalensitz in Leichtbauweise ist die Rückenlehne form- und kraftschlüssig in die Sitzfläche überführt. Die Rückenlehne ist flächenhaft ausgebildet. Der einteilige Schalensitz in Leichtbauweise ist im Autorennsport bekannt. Eine Anwendung des einteiligen Schalensitzes im Serienfahrzeugbau oder im Luftfahrzeugbau blieb bisher ohne Erfolg. Eine Ursache ist die starre Anordnung der Rückenlehne, die unter dem Komfortgesichtspunkt nicht akzeptabel ist. Im Serienkraftfahrzeugbau ist ein Schalensitz nach Dokument DE 17 55 333 C3 bekannt geworden, der jedoch nicht der Leichtbauweise entspricht. Der dortige Boden einer Tragschale ist in einem Übergangsbereich zwischen dem Sitzteil und der Rückenlehne als verformbares Zwischenteil ausgebildet. Aufgrund des sehr geringen Querschnitts im Zwischenteil ist die Torsions- und Quersteifigkeit der Rückenlehne sehr niedrig. Die dortige Rückenlehne erlangt die erforderliche Torsions- und Seitensteifigkeit der Rückenlehne nur durch eine zusätzliche Lehnenverstelleinrichtung und die der Rückenlehne zugeordneten Polsterteile. Ein solcher Schalensitz ist kostenintensiv und fertigungstechnisch aufwendig und entspricht nicht einer Leichtbauweise.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einteiligen Schalensitz in Leichtbauweise so zu gestalten, daß eine Verstellung der Rückenlehne ohne Beeinträchtigung der Festigkeit des Sitzes möglich und eine Fertigung dennoch kostengünstig wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Zwischenteil ein biegeweiches, elastisches Plattenelement ist. Das vorteilhafterweise aus Faserverbundwerkstoff gefertigte Plattenelement übernimmt die Funktion eines elastischen Biegegelenks mit hoher Seitensteifigkeit und großen Verstellwinkeln. Aufgrund der einfachen Geometrie des flächenhaft gestalteten Plattenelements ist eine konstruktiv einfache und kostengünstige Herstellbarkeit gegeben. Gegenüber der in der Fachwelt bekannten Lösung ist unter Beibehaltung eines relativ geringen Querschnitts des Plattenelements dennoch die Torsions- und Quersteifigkeit des Sitzes, speziell der Rückenlehne wesentlich verbessert. Diese Verbesserung wird unter Einhaltung einer Leichtbauweise möglich. Das Plattenelement hat eine gitterartige Struktur, die in einer optimalen Ausführung durch Querstreben und die Querstreben verbindende, keilförmig ausgerichtete Stege unter Einschluß eines Scheitelwinkels α gebildet ist. Die Scheitelwinkel α aller keilförmig ausgerichteten Stege sind in eine Richtung ausgerichtet.

Eine weitere, aber weniger vorteilhafte Ausgestaltung der gitterartigen Struktur besteht darin, daß Querstreben und die Querstreben im wesentlichen quer verbindende Längsstege gebildet sind, wobei die Längsstege innerhalb eines Spalts gegenüber den Längsstegen eines benachbarten Spalts versetzt sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 Vorderansicht eines einteiligen Schalensitzes

Fig. 2 Ausschnitt aus dem Plattenelement mit optimaler Gitterstruktur

Fig. 3 Ausschnitt aus dem Plattenelement mit Gitterstruktur

Fig. 4 Seitenansicht des einteiligen Schalensitzes

Fig. 4a Einzelheit zur Integration des Plattenelements zwischen Sitzfläche und Rückenlehne.

Die Fig. 1 zeigt in Vorderansicht einen einteiligen Schalensitz 1. Dieser besteht mindestens aus einer schalenförmigen Sitzfläche 2, einer schalenförmigen Rückenlehne 3 und einem Zwischenteil 4. Des weiteren existieren Verbindungsmittel zur Befestigung des Sitzes an der Bodenstruktur des Transportmittels (nicht gezeigt). Das Zwischenteil 4 verbindet die Sitzfläche 2 form- und kraftschlüssig mit der Rückenlehne 3, so daß eine einteilige Struktur ausgebildet ist. Der Schalensitz ist selbsttragend.

Sitzfläche 2 und Rückenlehne 3 haben vorzugsweise abgewinkelte Seitenteile 21 bzw. 31, die am Zwischenteil 4 enden. Die Rückenlehne 3 kann eine integrierte Kopfstütze 30 beinhalten.

Nach der Erfindung ist das Zwischenteil als ein flächenhaftes Plattenelement 40 ausgebildet. Dieses Plattenelement 40 ist biegeweich und elastisch. Es ist in den einteiligen Schalensitz 1 vorteilhaft integrierbar. Das flächenhafte Plattenelement kann unterschiedliche geometrische Gestalt und Ausdehnung besitzen. Das ist abhängig von den Abmessungen des Sitzes, der Art des verwendeten Materials und der Größe der Beanspruchungen.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Plattenelement 40, der darstellt, daß die Oberseite und die Unterseite des Plattenelements 40 von Durchbrüchen durch das Material hindurch verbunden sind. Das Plattenelement 40 erhält damit eine gitterartige Struktur. Das Plattenelement 40 könnte in Abhängigkeit von Material und der Belastung jedoch auch nur aus einzelnen Plattensegmenten ausgebildet sein.

Das Plattenelement 40 ist in seiner Ebene steif und aus der Ebene heraus biegsam. Die gitterartige Struktur des Plattenelements 40 wird aus mehreren Querstreben 410, 411, 412 gebildet, die durch Stege 5 miteinander verbunden sind. Jede der Streben 411, 412 hat in vielfacher Weise paarweise Längsstege 50, 51 ausgebildet. In Ihrer Anordnung bilden diese Längsstege 50, 51 zueinander jeweils die Schenkel eines Keils unter Einschluß eines Scheitelwinkels α. Die keilförmig ausgerichteten Stege 50, 51 der Querstrebe 412 bilden beispielsweise mit der benachbarten Querstrebe 411 ein Dreieck. Vorteilhafterweise ist dieses Dreieck gleichschenklig ausgebildet. Das trifft auf alle diese Dreiecke nach Fig. 2 zu. Das entspricht einer optimalen Struktur des Plattenelements. Die in Fig. 2 auszugsweise dargestellten Kräfte zeigen, daß eine in Y-Richtung angreifende Kraft F₁ (entspricht einer Querschubkraft an der Rückenlehne) durch je ein Strebenpaar in Teilkräfte F₁₁, F₁₂ zerlegbar ist. Diese Kräftezerlegung und die Aufnahme der Teilkräfte erfolgt durch die Stege optimal und wird über das gesamte Plattenelement erreicht. Es wird damit eine hohe (Seiten-)Querschubsteifigkeit des Plattenelements und damit der Rückenlehne erzielt. Eine mögliche, aber weniger vorteilhafte keilförmige Anordnung der Stege wäre die Ausbildung einer nicht gleichschenkligen Anordnung der Stege.

Jedes Schenkelpaar der Stege 50, 51 ist ohne Zwischenraum an das benachbarte Schenkelpaar angefügt.

In einem Spalt ist somit eine endliche Zahl von Schenkelpaaren 50, 51 angeordnet, deren Scheitel den gleichen Scheitelwinkel α besitzt, wobei die Scheitelwinkel α vorzugsweise in eine gemeinsame Richtung gerichtet sind.

Diese gitterartige Struktur des Plattenelements ist somit bezüglich einer Längsrichtung L des Sitzes symmetrisch ausgebildet.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit der Gestaltung des Plattenelements 40. Ausschnittsweise wird eine Gitterstruktur dargestellt, die beispielsweise mindestens drei Querstreben 510, 511, 512 zeigt. Mehr oder weniger Querstreben sind ebenso möglich. Die einzelnen Querstreben sind durch Spalte 6 beabstandet. Die Querstreben sind in Querrichtung (Y-Richtung) des Sitzes ausgerichtet und verlaufen im wesentlichen parallel zueinander, während die dortigen Längsstege 60 in Längsrichtung des Sitzes (X-Richtung) ausgerichtet sind. Die Stege 60 in einem Spalt 6 sind gegenüber den Stegen 60 des unmittelbar benachbarten Spaltes 6 versetzt.

Die Ausdehnung des Plattenelements ist letztlich abhängig von der Geometrie des schalenförmigen Sitzes und den dort auftretenden Belastungen. Die gitterartige Ausbildung des Plattenelements entspricht einer kostengünstigen Herstellung. Jedoch wird im Vergleich zum Plattenelement nach Fig. 2 nur eine mittlere Querschubsteifigkeit erzielt. Somit ist das Plattenelement nach Fig. 3 zwar kostengünstig, aber funktionell weniger vorteilhaft.

Das erfindungsgemäße Plattenelement 40 entspricht der Funktion eines biegeweichen Gelenkes, welches aufgrund seiner geometrischen Gestaltung große Biegewinkel bei geringen Reaktionskräften aufweist - und dennoch sehr torsions- und seitensteif ist. Damit können die sich widerstrebenden Anforderungen zwischen (Biege-)Weichheit und (Torsions- und Quer-)Steifigkeit mit einer integrierten einteiligen Struktur gelöst werden.

Der einteilige Schalensitz ist vorteilhafterweise aus Faserverbundwerkstoff hergestellt. Schalenförmige Sitzfläche und schalenförmige Rückenlehne sind beispielsweise in Sandwich-Bauweise ausgeführt. Das Plattenelement 40 ist vorteilhafterweise in den einteiligen Schalensitz integrierbar.

Fig. 4 zeigt in einer Seitenansicht den einteiligen Schalensitz 1 in Fahrtrichtung F_R. Erkennbar sind Rückenlehne 3 mit Seitenteil 31, Sitzfläche 2 mit Seitenteil 21 sowie dem Zwischenteil 4. Die Z-Richtung entspricht einer Beanspruchungsrichtung des Zwischenteils 4 in Folge Schwenkens der Rückenlehne 3 in eine gewünschte Position. Da die Querstreben 410, 411, 412 bzw. 510, 511, 512 torsionsweich sind, ist ein Schwenken der Rückenlehne ohne großen Kraftaufwand möglich. Die Einzelheit A betrifft im wesentlichen das Zwischenteil 4. Die Einzelheit A des Sitzes 1 wird in Fig. 4a vergrößert dargestellt. Eine Ausführung des Sitzes 1 in Faserverbundwerkstoff ermöglicht eine Leichtbauweise. Es ist im Querschnitt erkennbar, wie das Zwischenteil 4 als Plattenelement 40 zwischen Rückenlehne 3 und Sitzfläche 2 eingefügt ist. Das kann beispielsweise durch Klebung erfolgen.

Claims

1. Einteiliger Schalensitz in Leichtbauweise, bestehend aus einer schalenförmigen Sitzfläche und einer schalenförmigen Rückenlehne, wobei ein die Sitzfläche und die Rückenlehne miteinander verbindendes, verformbares Zwischenteil angeordnet ist, welches eine Schwenkung der Rückenlehne gegenüber der Sitzfläche möglich macht, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil ein biegeweiches, elastisches Plattenelement (40) ist.

2. Einteiliger Schalensitz in Leichtbauweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement (40) eine gitterartige Struktur hat, die durch Querstreben (410, 411, 412) und die Querstreben verbindende, keilförmig ausgerichtete Stege (50, 51) unter Einschluß eines Scheitelwinkels α gebildet ist.

3. Einteiliger Schalensitz in Leichtbauweise nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheitelwinkel (α) aller keilförmig ausgerichteten Stege (50, 51) in eine Richtung (X-Richtung) ausgerichtet sind.

4. Einteiliger Schalensitz in Leichtbauweise nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenelement eine gitterartige Struktur hat, die durch Querstreben (510, 511, 512) und die Querstreben im wesentlichen quer verbindende Längsstege (60) gebildet ist, wobei die Längsstege (60) innerhalb eines Spalts (6) gegenüber den Längsstegen (60) eines benachbarten Spalts (6) versetzt sind.