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Technisches Sachgebiet
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Die technische Lösung betrifft eine Rückenlehne für den Einsatz in der Konstruktion von Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion, die eine kompakte unteilbare Einheit bildet und aus Verbundwerkstoffen oder aus einer Kombination von Verbundwerkstoffen und gezogenen Kunststoffen gefertigt ist.
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Der Stand der Technik
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Derzeit wird bei der Personenbeförderung mit Flugzeugen außer Sicherheit der beförderten Personen immer mehr Nachdruck auf das Reduzieren des Betriebsgewichts von Flugzeugen und der Bordausrüstung zum Zwecke der Verringerung des Treibstoffverbrauchs und der damit verbundenen Verringerung von Emissionen, Betriebskosten und Preisen für Bordkarten gelegt, wobei der Preis von Bordkarten gemeinsam mit dem Komfort im Flugzeug zu den wichtigsten Ansprüchen zählen, die an die Flugzeugsitze gestellt werden.
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Die Verringerung des Betriebsgewichts des Flugzeugs kann auf viele Arten erreicht werden, zum Beispiel durch das Reduzieren der Anzahl von Bauteilen in den bestehenden Konstruktionen, durch die Entlastung bestehender Konstruktionen oder durch den Einsatz ganz anderer, neuer Strukturen. Eine der Komponenten des Flugzeugs, bei denen immer noch ein deutlicher Spielraum für das Reduzieren des Gewichts besteht, ist der Sitz, konkret die Rückenlehne.
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Standardmäßig ist die Rückenlehne bei Flugzeugsitzen ein aus mehreren Teilen bestehendes System. Zu solchen Teilen zählt standardmäßig ein Metallrahmen mit Füllung (Textil-Membran (Diaphragma), eine Blech-Füllung, eine Verbundwerkstoff-Füllung). Dieser Metallrahmen mit Füllung bildet den wichtigsten tragenden (strukturellen) Teil, der gegenüber der gewünschten Belastung beständig ist. Von der Vorderseite aus liegt er am Rahmen der Polsterung an. Der Rahmen verlangt von hinten eine Installation einer sichtbare Abdeckung aus Kunststoff oder der hintere Teil kann mit einer Polsterung in der gleichen Gestaltung wie auf dem vorderen Teil abgedeckt werden. Der Hauptnachteil so einer Lösung ist deren hohes Gewicht, ferner die erforderliche Montage einzelner Komponenten zusammen und ein höheres Risiko einer Beschädigung von Bauteilen im Bereich der Verbindungen.
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Auf Grund der oben genannten Nachteile ist es angebracht, eine neue Lösung bereitzustellen. Es ist also notwendig, das Betriebsgewicht der Rückenlehne von Flugzeugsitzen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Widerstandsfähigkeit der Rückenlehne gegenüber der mechanischen Belastung zu reduzieren und idealerweise die Möglichkeit einer mechanischen Beschädigung der Rückenlehne zu verringern.
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Wesen der technischen Lösung
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Die oben aufgeführten Mängel werden durch die technische Lösung der Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion beseitigt. Die Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion umfasst eine Frontplatte und mit Vorteil sind die Frontplatte und die Rückplatte durch eine permanente Verbindung miteinander verbunden und somit bilden sie eine einteilige Rückenlehne, die eine Schalenkonstruktion aufweist.
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Vorteilhaft ist die Frontplatte jeweils aus einem Verbundwerkstoff und die Rückplatte ist optional aus einem Verbundwerkstoff oder aus einem gezogenen Kunststoff gefertigt.
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Vorteilhafterweise haben die Frontplatte und die Rückplatte die Form einer Schalenkonstruktion.
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Vorteilhaft wird durch die permanente Verbindung der Frontplatte und der Rückplatte ein geschlossenes Profil mit der Schalenkonstruktion gebildet, das somit einen tragenden/strukturellen Teil der Rückenlehne bildet.
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Mit Vorteil kann sich, aber muss nicht, zwischen der Frontplatte und der Rückplatte optional eine feste Verstärkung befinden.
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Bevorzugt können die Frontplatte und die Rückplatte lediglich aus einem Verbundstoffgewebe oder aus Verbundstoffgeweben gefertigt werden, die den wabenförmigen Kern von beiden Seiten abdecken.
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Vorzugsweise wird durch die permanente Verbindung der Frontplatte mit der Rückplatte ein geschlossenes Profil der Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion gebildet.
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Die oben aufgeführten Mängel werden ebenfalls durch die Ausführung der technischen Lösung des Flugzeugsitzens gelöst, enthaltend zumindest einen Längsträger, zumindest einen Vertikalträger, zumindest einen gebogenen Träger, zumindest eine Rückenlehne, zumindest ein Sitzkissen, zumindest zwei Querträger und zumindest eine Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion umfassend einen Rahmen der Rückenlehne und eine Rückplatte, wo vorzugsweise die Frontplatte und die Rückplatte mit einer permanenten Verbindung verbunden sind und somit eine einteilige Rückenlehne mit einer Schalenkonstruktion gebildet wird.
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Figurenliste
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Das Wesen der Erfindung wird weiterhin anhand von Ausführungsbeispielen erklärt, die mit Hilfe von beigefügten Zeichnungen beschrieben werden, die zeigen:
- 1 Ansicht der Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion nach der Erzeugung einer permanenten Verbindung zwischen der Frontplatte und der Rückplatte
- 2 Komponenten einer Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführung
- 3 Flugzeugsitz mit einer Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion gemäß dem unabhängigen Anspruch 6
- 4 Flugzeugsitz mit einer Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion gemäß dem Ausführungsbeispiel des Flugzeugsitzes in den beispielhaften Ausgestaltungen der technischen Lösung
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Ausführungsbeispiele der technischen Lösung
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Die Definition einer Schalenkonstruktion gemäß der Publikation „Konstruktionen und Verkehrsbauwerke“ ist wie folgt:
- „Schalen sind dünnwandige Strukturen, die durch eine gekrümmte Fläche mit einer oder mehreren Krümmungen gebildet werden, die die Lasten häufig nur durch Membrankräfte in die Stützen übertragen können. Die Schalen werden entlang ihres gesamten Umfangs von geraden und/oder gebogenen Stützen unterstützt. Die Dicke der Schale kann klein sein, üblicherweise liegt sie im Bereich von 40 bis 100 mm. Die Dicke kann über die gesamte Fläche gleich oder variabel sein. Die Spannweite der Schalen ist üblicherweise bis 50 m, ausnahmsweise auch weiter. Schalenkonstruktionen werden oberhalb verschiedener Grundrisse in verschiedenen geometrischen Formen ausgeführt.“
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Standardmäßig werden Schalenkonstruktionen für eine große Bandbreite von Anwendungen eingesetzt. Insbesondere im Bauwesen, aber allgemein in verschiedenen Designanwendungen, wo gute mechanische Eigenschaften unter Einsatz einer kleinen Materialmenge erreicht werden müssen. Für diesen Vorteil wird auch in der gegenständlichen technischen Lösung eine Schalenkonstruktion für die Rückenlehne bei Flugzeugsitzen 5 verwendet.
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Die Rückenlehne 1 bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion besteht in der ersten bevorzugten Ausführung aus einer Frontplatte 2 und einer Rückplatte 3. Die Frontplatte 2 ist aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Die Rückplatte 3 ist optional aus einem Verbundwerkstoff oder einem gezogenen Kunststoff gefertigt.
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Der für die Fertigung der Frontplatte 2 und der Rückplatte 3 verwendete Verbundwerkstoff besteht standardmäßig aus einer Matrize und einer Verbundverstärkung. Als Matrize werden bevorzugt jedoch nicht ausschließlich Epoxidharz, Phenolharze, Vinylharz oder Polyesterharz. verwendet Als Verbundverstärkung werden bevorzugt jedoch nicht ausschließlich Aramid-, Kohlenstoff- oder Glasfasern oder -gewebe eingesetzt. Zur Verarbeitung von Verbundwerkstoffen kann ein trockenes Gewebe oder Fasern eingesetzt werden, die anschließend imprägniert werden oder sog. Prepregs, das sind vom Hersteller vorimprägnierte Gewebe oder Fasern. Imprägniertes Gewebe oder Fasern werden anschließend manuell oder maschinell laminiert oder gepresst und sie unterliegen dem Vakuumhärten bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur. Der Herstellungsprozess hängt vom verwendeten Material und von konkreten Anforderungen an die Eigenschaften des Fertigprodukts ab. Der Typ des verwendeten gezogenen Kunststoffs, der für die Fertigung der Rückplatte 3 verwendet werden kann, ist beliebig und hängt von konkreten Anforderungen an das Erscheinungsbild der Rückplatte ab. Die Rückplatte 3 sowie die Frontplatte 2 werden als einfache Platten erzeugt.
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Die Frontplatte 2 und die Rückplatte 3 sind mittels einer permanenten Verbindung so verbunden, dass sie voneinander ohne Destruktion des gesamten Bauteils nicht getrennt werden können. Diese Verbindung kann mithilfe vom Verkleben beider Platten mit Klebstoff, durch Schmelzung sowie durch manuelle Verbindung der Platten ausgeführt werden oder die Platten können bereits beim Produktionsprozess gepresst werden. Die Rückenlehne 1 bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion nach der Erzeugung einer permanenten Verbindung ist in der 1 dargestellt.
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Sowohl die Frontplatte 2 als auch die Rückplatte 3 werden während der Fertigung in die Schalenform ausgeformt. Der Grund dieser Formgebung ist eine erhöhte Widerstandsfähigkeit des gesamten Bauteils gegenüber der mechanischen Beanspruchung und gerade so eine Form des Flugzeugsitzes 5 gestattet, auf den Einsatz eines schweren Metallrahmens, der im Stand der Technik eingesetzt wird, zu verzichten.
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In der zweiten bevorzugten Ausführung besteht die Rückenlehne 1 bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion aus einer Frontplatte 2, einer Rückplatte 3 und einer festen Verstärkung 4. Die Frontplatte 2 ist aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Die Rückplatte 3 ist optional aus einem Verbundwerkstoff oder einem gezogenen Kunststoff gefertigt. Die feste Verstärkung 4 ist entweder ein struktureller Schaumstoff, wie z.B. Polyvinylchlorid-Schaum, Polyethylenterephtalat-Schaum oder ein wabenförmiger Kern aus verschiedenen Materialtypen, wie z.B. Aluminium, Polykarbonat, Aramid, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephtalat usw. Schematisch ist die zweite bevorzugte Ausführung in der 2 dargestellt.
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Die für die Fertigung beider Platten verwendeten Materialien und das Verfahren zu deren Verarbeitung sind gleich, wie sie bereits bei der ersten bevorzugten Ausführung beschrieben sind. Dennoch ist die Formgebung beider Platten so angepasst, dass bei deren Verbindung zwischen ihnen eine Lücke entsteht, die mit einer festen Verstärkung 4 gefüllt wird. Falls es sich um einen wabenförmigen Kern handelt, wird diese Verstärkung vorgefertigt und vor der permanenten Verbindung beider Platten dazwischen eingebettet. Falls es sich um einen strukturellen Schaum handelt, kann daraus ein Teil vorgefertigt werden, der zwischen die Platten vor deren permanenter Verbindung eingebettet wird, wie im Falle des wabenförmigen Kerns, oder die Platten können permanent so verbunden werden, dass dazwischen eine kontinuierliche Höhlung entsteht, die vor der Verbindung der Platten mit einem flüssigen Schaum gefüllt wird, der in der Höhlung aufschäumt und so eine Schaumverstärkung 4 bildet.
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Eine bevorzugte feste Verstärkung 4 ist ein wabenförmiger Kern, der die Form einer Bienenwabe hat, also eines Sechskants oder einer Kreislinie, es handelt sich also um ein System von Hohlröhrchen mit zueinander ausgerichteten Wänden und mit zu den Verbundschichten der Frontplatte 2 und der Rückplatte 3 ausgerichteten Flächen.
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Eine auf diese Weise gefertigte Frontplatte 2 und Rückplatte 3 sind im Fall, dass keine feste Verstärkung 4 verwendet wird, permanent miteinander so verbunden, wie es bei der ersten bevorzugten Ausführung beschrieben ist. Falls die feste Verstärkung 4 verwendet wird, sind die Frontplatte 2 und die Rückplatte 3 so verbunden, wie es bei der zweiten bevorzugten Ausführung beschrieben ist, wobei die Verstärkung 4 selbst mit der bei der zweiten bevorzugten Ausführung beschriebenen Verstärkung identisch ist.
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Falls eine der oben beschriebenen Ausführungen ausgewählt wird, kann nach der Herstellung die hintere Fläche 3 von ihrer Rückseite aus lackiert werden oder eine andere sichtbare Schicht kann darauf angewandt werden, dies zumindest abhängig von technischen Anforderungen. Auf die Vorderseite des Sitzes 5 wird anschließend eine Polsterung oder ein anderes den Komfort des Fahrgasts sicherstellendes Element angebracht.
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Der Flugzeugsitz 5 besteht aus mindestens einer Rückenlehne 1 für Flugzeugsitze mit einer Schalenkonstruktion.. aus mindestens einem Längsträger 11 (bevorzugt zwei Längsträgern 11), aus mindestens zwei Querträgern 6, aus mindestens zwei Vertikalträgern 7, aus mindestens zwei gebogenen Trägern 8, die untereinander mit einer diagonalen Strebe 9 verbunden sind, aus einem Gepäckrückhaltesystem 10 und aus zumindest einem Sitzkissen 12.
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Die Vertikalträger 7 weisen die Form eines „I“-Profils auf, sodass ihr Körper aus zwei Flanschen (rechter und linker) besteht, die in der Mitte deren Breite und über die gesamte Länge mit einem Steg verbunden sind, der mit einer beliebigen Anzahl von Öffnungen von einer beliebigen Form zur Reduktion des Teilegewichts perforiert ist. Im unteren Bereich des Vertikalträgers 7 befindet sich eine Öffnung für die Ankerung, die ihn mit der Konstruktion des Flugzeugs verbindet. Im oberen Bereich befindet sich eine Öffnung für eine Klemmverbindung mit dem Längsträger 11 von einer ähnlichen Form und Ausführung wie die Öffnungen für die Klemmverbindungen im Querträger.
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Die gebogenen Träger 8 haben die Form des „I“-Profils und sind abgerundet. Der innere Teil der gebogenen Träger 8 ist ähnlich wie beim Vertikalträger 7 perforiert. Im unteren Bereich befindet sich eine Öffnung zur Befestigung der Ankerung, die den gebogenen Träger 8 mit der Konstruktion des Flugzeugs verbindet, und im oberen Bereich befindet sich eine Öffnung für die Klemmverbindung mit dem Längsträger 11 von einer ähnlichen Form und Ausführung wie bei den Öffnungen für Klemmverbindungen im Querträger 1 und im Vertikalträger 7.
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Die diagonalen Streben 9, die die Vertikalträger 7 und die gebogenen Träger 8 verbinden, haben die Form des „I“-Profils, wobei der die Flansche verbindende Steg in der Mitte am breitesten ist und sich in Richtung zu beiden Enden der Strebe verjüngt. Der die Flansche verbindende Steg muss gar nicht perforiert werden oder er kann mit einer beliebigen Anzahl von Öffnungen von einer beliebigen Form je nach Bedarf für eine konkrete Anwendung perforiert werden.
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Das Gepäckrückhaltesystem 10 hat die Form eines Rohrs und erstreckt sich von einem Ende des hinteren Längsträgers 11a ungefähr auf das Niveau des zweiten Endes des hinteren Längsträgers 11a. Das Gepäckrückhaltesystem 10 wird in rechte Winkel abgekantet und erstreckt sich vor die Vertikalträger 7, zu denen es mit einer Stiftverbindung ungefähr in einem Viertel der Höhe der Vertikalträger 7 befestigt ist.
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Die Längsträger 11 haben eine bevorzugte röhrenförmige Form - also einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser, der dem Durchmesser der Öffnungen für Klemmverbindungen auf den Querträgern 1, Vertikalträgern 7 und gebogenen Trägern 8 entspricht. Innen sind sie wegen Material- und Gewichtsersparnis hohl. Bei Einsatz von zwei Längsträgern 11 in der Konstruktion des Flugzeugsitzes 5 wird derjenige Längsträger 11, der mittels der Klemmverbindung mit dem gebogenen Träger 8 verbunden ist, als hinterer Längsträger 11a bezeichnet und derjenige Längsträger 11, der mittels Klemmverbindung mit dem Vertikalträger 7 verbunden ist, wird als vorderer Längsträger 11b bezeichnet.
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Alle beschriebenen Komponenten, einschließlich Querträger 6, können aus Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Stahl oder Verbundwerkstoffen hergestellt werden.
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Die aufgeführte Ausgestaltung illustriert beispielhafte Ausführungsvarianten der technischen Lösung, die jedoch keine Einschränkung in Bezug auf den Schutzumfang darstellt.
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In einer der möglichen Ausführungen, die in der 4 dargestellt ist, besteht die Konstruktion des Flugzeugsitzes 56 aus drei Sitzplätzen, aus zwei Vertikalträgern 7, zwei gebogenen Trägern 8, vier Querträgern 6, zwei diagonalen Streben 9 und einem Gepackrückhaltesystem 10. Eine vereinfachte Ausgestaltung ohne Sitzkissen ist in der 3 dargestellt.
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In die Öffnung für die Klemmverbindung ist auf beiden gebogenen Trägern 8 mittels einer Mutter ein hinterer Längsträger 11 a befestigt. Auf den hinteren Längsträger 11a sind mittels Klemmverbindungen auch Querträger 6 befestigt, die die Öffnung für die Klemmverbindung auf jedem von den vier Querträgern 6 schließen, die sich an der Stelle befinden, wo der untere Teil der Querträger und der senkrechte Teil der Querträger aufeinander treffen.
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In die Öffnung für die Klemmverbindung ist auf beiden Vertikalträgern 7 mittels einer Mutter ein vorderer Längsträger 11b befestigt. Auf den vorderen Längsträger 11a sind mittels Klemmverbindungen auch Querträger 6 befestigt, die die Öffnung für die Klemmverbindung auf jedem von den vier Querträgern 6 schließen, die sich am Ende des senkrechten Teils des Längsträgers befinden.
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Das Gepackrückhaltesystem 10 wird in einer beliebigen Art und Weise fest an einem Ende des hinteren Längsträgers 11a befestigt, weist nach unten und ist mit zwei rechtwinkligen Biegungen vor den Vertikalträger 7 in etwa einem Viertel deren Höhe gerichtet. Zu beiden Vertikalträgern 7 ist es mittels einer Bolzenverbindung befestigt.
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Zwischen zwei Querträger 6 wird die Rückenlehne 1 für Flugzeugsitze mit der Schalenkonstruktion eingebaut. Zwischen zwei Längsträger wird ein Sitzkissen 12 eingebaut. Unter den Sitzkissen 12 kann z.B. eine Kunststoff-, Aluminium- oder Gewebeplattform angeordnet werden, die zu seiner besseren Befestigung dient.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rückenlehne bei Flugzeugsitzen mit einer Schalenkonstruktion
- 2
- Frontplatte
- 3
- Rückplatte
- 4
- feste Verstärkung
- 5
- Flugzeugsitz
- 6
- Querträger
- 7
- Vertikalträger
- 8
- gebogener Träger
- 9
- diagonale Streben
- 10
- Gepackrückhaltesystem
- 11
- Längsträger
- 11a
- hinterer Längsträger
- 11b
- vorderer Längsträger
- 12
- Sitzkissen
