DE2413684C2 - Sicherheitssitz für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Sicherheitssitz für ein Kraftfahrzeug

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Description

a) die Dehnbarkeit der Gurte (10 und 11) beträgt weniger als 5%,
b) Rückenlehnenabschnitt (B) und Sitzflächenabschnitt (L) weisen je eine voneinander getrennt wirksame energieabsorbierende Haltevorrichtung auf,
c) die energieabsorbierende Vorrichtung des Rükkenlehnenabschnitts (B) ist als im hinteren unteren Bereich des Rückenlehnenabschnitts (B) angeordneter gewellter Abschnitt (20) der Rükkenlehne ausgebildet,
d) die zwischen dem Fußboden des Kraftfahrzeugs und dem Sitzflächenabschnitt (L) angeordnete energieabsorbierende Haltevorrichtung des Sicherheitssitzes weist versetzte Rollen (27) auf, mittels derer eine durch die Rollen (27) laufende Stange (26) verformbar ist
2. Sicherheitssitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Streckung des gewellten Teils (20) auslösende Verzögerung 10 g und die die Energieabsorption der Sitzflächenhalterung (26,26a, 27,29) auslösende Verzögerung 20 g beirägt.
3. Sicherheitssitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzflächenhalterung (26, 26a, 27, 29) mittig zwischen fahrzeugfesten Sitzführungsschienen (36) angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft einen Sicherheitssitz für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solcher, aus der DE-OS 21 39 970 bekannter Sicherheitssitz hat einen Beckengurt und Schultergurte, die üblicherweise aus einem Material mit relativ hoher Dehnbarkeit bestehen. Wenn im Falle eines Frontalaufpralls des Kraftfahrzeugs die Gurtkraft einen bestimmten Wert überschreitet, werden zusätzliche energieabsorbierende Einrichtungen am Sitz wirksam.
Bei allen Ausführungsbdspielen dieses bekannten Sicherheitssitzes sind Sitzfläche und Rückenlehne derart gelenkig miteinander verbunden, daß sie sich bei der Verformung der entweder zwischen Sitzfläche und Rükkenlehne oder zwischen Sitzfläche und Sitzschiene (am Fahrzeugboden verankert) angeordneten energieabsorbierenden Elemente zwangsläufig relativ zueinander bewegen. Dadurch soll die verhältnismäßig große Dehnung des Gurtes kompensiert werden.
Trotz dieser Maßnahmen zur Reduzierung der auf den Körper eines Fahrzeuginsassen einwirkenden Kräfte im Falle eines Aufpralls können Gesundheitsschäden insbesondere durch die erzwungene Relativbewegung der Sitzteile zueinander nicht ausgeschlossen v/erden. Bei einem anderen, zum Stand der Technik gehörenden fahrzeugsitz ist eine energieabsorbieiende Einrichtung zur Dämpfung der Vorwärtsbewegung des Sii/.-teils bei einem Aufprall vorgesehen, bei welcher eng in einem Führungskanal sitzende Rollen den Führungskanal im Falle eines Aufpralls bei Überschreitung einer vorgegebenen Verzögerung aufweiten (US-I1S 35 52 795).
Eine weitere Sitzanordnung, bei der der Sitz gegenüber festen Schienen unter Verformung von Halleelcmenten durch große Massenkräfte verschiebbar ist, geht aus der US-PS 37 30 586 hervor.
Bekannt ist es außerdem, bei Verwendung eines Schrägschultergurtes für einen Kraftfahrzeuginsasscn diesen, wenn er aus einem wenig dehnbaren Material gefertigt ist, unter Zwischenschaltung einer pneumatisch oder hydraulisch wirkenden Bremsvorrichtung am Fahrzeugboden festzulegen. Die fehlende Nachgiebigkeit des Schultergurtes wird im Falle eines Aufpralls durch diese Bremsvorrichtung ausgeglichen (DE-GM 18 73 "83).
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, einen Sicherheitssitz der eingangs genannten A:1 so auszubilden, daß die Spitzen einer auf die Person auf dem Kraftfahrzeugsitz einwirkenden Verzögerung bei einem Aufprall unter weitgehender Beseitigung der Rückfederung aufgrund der Gurtdchnung abgebaut werden.
Die zur Lösung dieser Aufgabe bei einem gattungsgcrnäßen Sicherheitssitz erforderlichen Merkmale sind im Kennzeichen des Patentanspruchs I zusammengefaßt. Die beiden Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Sicherheitssit/.cs an.
Der erfindungsgemäße Sicherheitssitz hat den Vorteil, daß durch die sich überlagernden Wirkungen der vorgesehenen Dämpfungsmittel beim Aufprall des Fahrzeugs eine gute Fixierung des Passagiers unter Ausschaltung von Rückfederungskräften erreicht wird, wobei in Zusammenwirkung mit der Aufpralldämpfung über den Rückenlehnenabschnitt und den Sitzabschnitt die Gefahr ausgeschlossen wird, daß der Passagier Gesundheitsschäden erleidet.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. lis 'zeigt
Fig. I die perspektivische Darstellung eines Fahrzeugsitzes mit Sicherheitsgurten mit einer darauf sitzenden, angegurteten Person;
Fig.2 einen Längs-Vertikalschnitt des Sitzes in vergrößertem Maßstab;
F i g. 3 die perspektivische Darstellung eines Teils des unteren Sitzteils und der Basis;
F i g. 4 den Schnitt 4-4 in F i g. 2;
F i g. 5 das Zeit-Verzögerungsdiagramm der Reaktion des Torsos auf die Stoßbelastungen, wenn er durch derzeit übliche Gurte gehalten wird;
F i g. 6 das Zeit-Verzögerungsdiagramm der Reaktion des Torsos auf die Stoßbelastung, wenn er erfindungsgemäß fest an der Sitzlehne gehalten wird;
F i g. 7 das Zeit-Verzögerungsdiagramm mit der Dar-Stellung der Reaktion des Kopfes und Oberkörpers bei einem herkömmlichen Gurtsystem;
F i g. 8 das Zeit-Verzögerungsdiagramm mit der Darstellung der Reaktion des Kopfes und Oberkörpers bei
Verwendung eines erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Systems zwischen Sitzbasis und Bodenbefestigung;
F i g. 9 das Zeit-Verzögerungsdiagramm mit der Darstellung der Reaktion des Kopfes und des Oberkörpers bei Verwendung eines energieabsorbierenden Systems zwischen Sitz und Basis und des erfiidungsgemäßen Gurtsystems; und
Fig. 10 das Zeit-Verzögerungsdiagramm mit der Darstellung der Reaktion des Kopfes und des Oberkörpers bei Ve.-vvendung des energieabsorbierenden Systems zwischen Sitzbasis und Krafifahrzeugboden, des crfindungsgemäßen Gurtsystems und des nachgiebigen, energieabsorbierenden Systems zwischen Sitzlehne und Basis.
F i g. 1 zeigt einen Passagier P auf einem Sitz S. Der Passagier sitzt auf der Sitzfläche L und ist nach hinten durch eine Sitzlehne ß gestützt Der Passagier ist mittels eines Beckengurts 10 und mittels Schultergurte It an beiden Schultern gesichert
Der Beckengurt 10 ist an der einen Seite bei 12 starr verankert, das andere Ende ist bei 13 nachgiebig gehalten, beispielsweise durch einen Automatik-Gurtaufrollcr bekannter Art, der bei geringer Auszuggeschwindigkeit das Ausziehen des Gurtes gegen eine Rückholfeder gestattet, wodurch auch der Gurt am Körper anliegt, und der bei hoher Auszuggeschwindigkeit, beispielsweise bei einer Beschleunigung des Körpers infolge einer Kollision den Gurtauszug sperrt Derartige Gurtaufroller sind bekannt, daher brauchen sie nicht näher erläutert zu werden. Der Sitzgurt weist ein übliches lösbar as Schloß 14 auf.
Die Schultergurte 11 sind in Gurtaufrollern am oberen Ende der Sitzlehne bei 15 verankert. Sie sind lösbar an festen Verankerungen an den Seiten der Sitzlehne bei 16 befestigt, beispielsweise mittels üblicher Gurtschlösser.
Größe und Material (beispielsweise Polyester) der Gurte sind so gewählt, daß sie eine sehr geringe Dehnung haben. Hierdurch wird eine zu starke Nachgiebigkeit und ein zu starker Rückprall vermieden, wie sie bei Verwendung herkömmlicher Gurte auftreten.
Die herkömmlichen Gurte haben eine Dehnung von 1 Wo oder mehr bei einer Belastung durch eine Person mit einem Gewicht von etwa 77 kg bei einem Frontaluufprall mit einer Geschwindigkeit von etwa 48 km/h. EiFindungsgemäß beträgt die Dehnung der Gurte unter diesen Bedingungen weniger als 5% vorzugsweise weniger als 3%.
Für den Fall stärkerer Verzögerungen ist dafür gesorgt, daß der obere Teil des Körpers des Passagiers oiler sein Torso und Kopf sich nach vorn bewegen können, während der Körper insgesamt gegen eine Vorwärtsbewegung gesichert ist. Hierzu ist die Sitzlehne B, die hier in Querrichtung in im Abstand angeordnete, kasienartige Säulenabschnitte enthält, die durch einen diinncn Steg miteinander verbunden sind, mit einem nachgiebigen Teil oder Element versehen, das hier in Form eines gewellten oder balgenförmig geriffelten Teils 20 ausgeführt ist Die Wellen laufen nach vorn auf den Seilen der kastenförmigen Anordnung bei 20a spitz zu Bei dieser Anordnung wird durch die Vorwärtsbewegung des Körpers und der Sitzlehne das obere Ende der Sitzlehne nach vorn gezogen, wobei durch den nachgiebigen Teil 20 eine gedämpfte Bremsung eintritt, die immer stärker wird, je mehr die Wellen auseinandergezogen werden (strichpunktierte Linien in Fig.2), bis schließlich der volle Widerstand des Sitzlehnenmaterials in der letzten Stufe der Nachgiebigkeit vorliegt
Die Sitzlehne B kann nach vorn und hinten verstellt werden. Sie ist an Scharnieren 21 befestigt und mittels Klinken 22 in die gewünschte Stellung einstellbar. Bei dieser Anordnung bewegt jjch der Oberkörper bei einer Stoßbelastung einer gegebenen Größenordnung, beispielsweise bei 10 g, mit der Sitzlehne um einen begrenzten Abstand, beispielsweise um 15 cm, gegenüber der Sitzbasis nach vorn, ohne dab das Material überschwingt, der Körper verstärkt beschleunigt wird oder zurückprallt
Ferner ist eine nachgiebige Bremseinrichtung vorgesehen, durch die der gesamte Sitz derart gebremst wird, daß er sich in einem höheren Bereich der dynamischen Stoßbelastung, beispielsweise bei 20 g, nachgiebig gebremst um eine begrenzte Strecke, beispielsweise um etwa 15 cm, gegenüber der Bodenbefestigung des Fahrzeugs nach vorn bewegt, so daß sich der obere Körper oder Torso um beispielsweise etwa 30 cm und der untere Körper um beispielsweise etwa 15 cm gegenüber dem Fahrzeug bewegt, wobei ein großes Teil der kinetischen Energie in Verformungsarbeit umgewandelt wird. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Einrichtung ist in der eingangs genannten US-PS 37 30 586 beschrieben. Die Stoßdämpfungseinrichtung des Sitzes weist biegsame Stangen und Stangen-Biegeeinrichtungen an jeder Seite des Sitzes auf. Im folgenden wird eine einzige, in der Mitte des Sitzes angebrachte Dämpfungseinrichtung beschrieben. Statt dieser können jedoch auch andere Dämpfungseinrichtungen verwendet werden. Wichtig ist, daß die Dämpfungseinrichtung zwischen Sitz und Sitzverankerung am Fahrzeugboden angeordnet ist.
Der Sitzrahmen 25 trägt im querliegenden Mittelteil eine biegsame Stange 26, die etwa in ihrer Mitte 26a durch eine Gruppe von Biegeelementen oder -rollen 27 umfaßt ist. Die Rollen 27 sind an einem Rahmen 28 gelagert, dessen Unterteil als Gleiter 29 ausgebildet ist. Der Gleiter 29 ist in einer fest am Fahrzeugboden befestigten Schiene 30 angeordnet.
Soll der Sitz in Längsrichtung verstellbar sein, so wird der Rahmen 28 mit einer Klinke 32 versehen. In der Schiene 30 sind mehrere Einschnitte oder öffnungen 33 vorgesehen, in die die Klinke entsprechend der gewählten Stellung eingreift.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Anordnung ohne Änderung der Wirkung auch umgekehrt werden, also der Rahmen mit den Biegeelementen an der Sitzbasis und die biegsame Stange am Rahmen befestigt sein kann, der seinerseits einstellbar auf den Schienen befestigt ist.
Der Sitz ist mit nach unten stehenden Beinen 34 versehen, an denen Rollen 35 befestigt sind. Diese laufen in am Boden befestigten Führungsschienen 36.
Die Sitz-Bremsanordnung ist so ausgelegt, daß die Bremskraft bei steigender Stoßbelastung ansteigt. Hierzu ist die Querschnittsform der Stange 26 mit mittleren Bereich 26a unterschiedlich, und zwar dünn und breit in der Mitte und dicker und schmaler außerhalb der Mitte.
Hierdurch ergibt sich eine geringere Anfangs- und nachfolgend eine erhöhte Verformungsarbeit. Vorzugsweise ist jedoch die Querschnittsfläche der Stange über ihre gesamte Länge gleich, so daß sie über ihre gesamte Länge die gleiche Verformbarkeit aufweist Bei dieser Anordnung wird der Passagier auch in vorwärts gekippter Stellung mit dem Sitz gehalten, wobei er sich um eine begrenzte Strecke, beispielsweise um etwa 15 cm nach vorn bewegt, ohne daß er merklich
zurückprallt Dabei wird er sicher gegen eine unkontrollierte Vorwärtsbewegung gegenüber dem Fahrzeug gehalten. Das heißt, der obere Teil des Körpers bewegt sich um insgesamt etwa 30 cm nach vorn, so daß er nicht auf Fahrzeugteile stoßen kann.
Ein Vergleich der Fig.5 und 6 macht die Vorteile einer festeren Verbindung des Körpertorsos mit der Sitzlehne B deutlich. F i g. 5 zeigt im Diagramm die Eigenschaften derzeit üblicher Rückhaltesysteme, Fig.6 in einem ähnlichen Diagramm die erfindungsgemäße Anordnung.
Das in gestrichelten Linien gezeigte Dreieck 40 der F i g. 5 und 6 zeigt die üblicherweise angenommene, durch einen Aufprall bedingte impulsförmige Eingangsbelastung mit einer Dauer von 0,1 see und einer Spitzen- belastung von 40 g. Auf den Ordinaten ist die Verzögerung in g (Erdbeschleunigung) und auf den Abszissen die Zeit aufgetragen.
In F i g. 5 zeigt die Kurve 41 die auf den Passagier wirkenden Beschleunigungen bzw. Verzögerungen bei Verwendung von Sitzgurten mit einer Dehnung von etwa 15%. Im Bereich 41a tritt ein beträchtliches Oberschwingen auf. Die Beschleunigung des Fahrzeuginsassen ist an der Spitze 416 um etwa 50% höher als die Eingangsbeschleunigung. Noch bemerkenswerter ist, daß der Rückprall an den Spitzen 41cund AXdsehr stark ist. Er beträgt bei 41c etwa 2Z3 der Eingangsbeschleunigung. Hierdurch kann es zum Bruch des Nackenwirbels kommen.
Fig.6 zeigt dem Beschleunigungsverlauf bei Ver-Wendung eines Gurtes, dessen Dehnung erfindungsgemäß weniger als 5% beträgt. Dabei ist das Überschwingen bei 41a'praktisch vermieden. Auch die Beschleunigung des Passagiers ist entsprechend der Spitze 41 d' praktisch ausgeschaltet. Der Rückprall ist entsprechend den Spitzen 41c'und41c/'sehr gering.
F i g. 7 bis 10 zeigen die auf Rumpf und Kopf gegenüber dem Fahrzeug, d. h. der Sitzverankerung wirkenden Verzögerungen. Die Diagramme zeigen ebenfalls die Abhängigkeit der Verzögerung von der Zeit. Die Randbedingungen sind dabei stets gleich. Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt etwa 40 km/h (30 mph). Das Gewicht der Versuchsperson etwa 77 kg (170 lbs). Die Kurve 45 zeigt jeweils die auf die Sitzverankerung wirkenden Verzögerungen, die Kurve 46 die auf den Kopf wirkende Verzögerung und die Kurve 47 die auf den oberen Torso bzw. Oberkörper wirkende Verzögerung. F i g. 7 zeigt das Ansprechverhaiten bei ungedämpftem Sitz und üblichen Sicherheitsgurten mit einer Dehnung von etwa 20%. Die Kurve 45 (Sitzverankerung) hat eine erste Spitze bei einer Verzögerung von etwa 35 g und eine zweite Spitze bei einer Verzögerung von etwa 40 g. Sie fällt dann auf 0 zurück. Gemäß der Kurve 47.1 wird der Oberkörper des Passagiers gegenüber dem Fahrzeug infolge der zusätzlichen Beschleunigung nach dem anfänglichen Aufprallstoß um bis zu 60 g und der Kopf gemäß der Kurve 46.1 um bis zu 80 g verzögert
F i g. 8 zeigt ein ähnliches Diagramm wie F i g. 7 bei den gleichen Aufprallbedingungen, jedoch bei gedämpfter oder gebremster Sitz-Fahrzeugverbindung. Die Kurve 45 (Sitzverankerung) verläuft ebenso wie die Kurve 45 in Fi g. 7. Gemäß Kurve 46.2 ist jedoch die auf den Oberkörper wirkende maximale Verzögerung auf etwa 40 g und die auf den Kopf wirkende maximale Verzögerung auf etwa 50 g verringert
F i g. 9 zeigt ein F i g. 7 ähnliches Diagramm bei gedämpfter Sitz-Fahrzeugverbindung und bei Verwendung erfindungsgemäßer Sicherheitsgurte mit geringer Dehnung. Die Kurve 45 (Sitzverankerung) verläuft ebenso wie bei den vorherigen Versuchen, die maximale Verzögerung des Oberkörpers ist jedoch gemäß Kurve 46.3 auf etwa 25 g und die auf den Kopf wirkende maximale Verzögerung gemäß Kurve 473 auf etwa 30 g verringert.
Fig. 10 zeigt ein Fig.7 ähnliches Diagramm bei gedämpfter Sitz-Fahrzeugverbindung, nachgiebiger Silz-Rückenlehne-Verbindung und bei Verwendung erfindungsgemäßer Sicherheitsgurte mit geringer Dehnung. Die Kurve 45 (Sitzverankerung) verläuft ebenso wie vorher, die auf den Oberkörper und auf den Kopf wirkende maximale Verzögerung ist jedoch gemäß den Kurven 46.4 und 47.4 auf etwas mehr als 40 g verringert. Auch ist die Neigung der Kurven 46.4 und 47.4 zwischen dem anfänglichen Nullwert bis zur Spitze stark verringert, d. h., daß die auf den Körper des Insassen beim Aufprall wirkende Verzögerung nicht so rasch ansteigt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Sicherheitssitz für ein Kraftfahrzeug, dessen Sitzflächenabschnitt auf fahrzeugseitigen Schienen verstellbar gehalten ist und dessen Rückenlehnenabschnitt am Sitzunterteil verschwenkbar befestigt ist, wobei am Sitz ein Beckengurt und Schultergurte verankert sind und der Rückenlehnenabschnitt durch eine ein begrenztes Vorwärtsschwenken zulassende energieabsorbierende Vorrichtung am Sitzunterteil abgestützt ist und auch der Sitzflächenabschnitt in Verstellrichtung des Sitzes gegen eine energieabsorbierende Haltevorrichtung bewegbar ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
DE2413684A 1973-03-21 1974-03-21 Sicherheitssitz für ein Kraftfahrzeug Expired DE2413684C2 (de)

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