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Rückhalteanordnung für Fahrzeuginsassen mit einer
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Kniestütze vor dem in Fahrtrichtung ausgerichteten Sitz Es ist bekannt
(DT-OS 2248568), eine niestütze als energieverzehrendes Rückhalteelement für den
Unterkörper eines Fahrzeuginsassen zu verwenden. Die Massenkräfte müssen dabei über
die Hüftgelenke, die Oberschenkel und die Knie in die Kniestütze eingeleitet werden,
was zur beträchtlichen Belastung dieser Körperteile führt.
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Der Erfindunq liest die Aufqabe zuqrunde, eine Rückhalteanordnung
mit Kniestfitze zu schaffen, die ein günstigeres Verhältnis der zu verzehrenden
Enerqie zu der Belastung der Körperteile ermöqlicht.
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Die erfindunasgemäße Lösung besteht darin, daß im vorderen Sitzbereich
eine nach hinten gewendete, eneraieverzehrend ausgebildete Stützfläche angeordnet
ist, deren Abstand von der Kniestütze qerinqer als die Oberschenkellänae ist.
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Bei der plötzlichen neqativen Beschleuniquna des Fahrneues, wie sie
bei einem Aufprallunfall auftritt, bewegt sich der Körper zunächst qeradlinia vorwärts,
bis die Knie die Kniestütze erreichen. Es wurde nun festqestellt, daß daraufhin
eine nach unten qerichtete Bewegungskomponente im Beckenbereich hinzutritt, die
vergleichbar ist mit derieniaen, die bei der Verwendunq von Drei-Punkt-Gurten das
qefitrchtete Hindurchtauchen des Körpers unter dem Höftgurt bewirkt. Die erfindunqsgemäße
Lösung nutzt diese Tatsache zur Schaffunq eines weiteren energieverzehrenden Rückhalteelementes,
das als nach hinten gerichtete Stützfläche auf das Gesäß des Fahrzeuginsassen wirkt.
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Ausgehend von dieser Funktionshetrachtunq sind die einzelnen Elemente
der erfindungsgemäßen Lösung zu verstehen: Das Merkmal, daß die Stützfläche nach
hinten gewendet sein soll, wird auch an solchen Stützflächen erfüllt, die nach hinten
fallend geneigt angeordnet sind. Dabei ist jeweils diejenige Fläche gemeint, die
beim Unfall
die eiqentliche Stsitzwirkunq hervorruft. Nicht gemeint
ist also die von irgendeinem Komfortpolster aebildete Sitzfläche. Die Stützfläche
braucht auch nicht mit der Unterkonstruktion des Polsters identisch zu sein.
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Zur sichtbaren Bildunq der Stiltzfläche kommt es mitunter erst bei
ihrer Inanspruchnahme beim Unfall. Beispielsweise kann die Sitzunterkonstruktion
von einem Hartschaumblock unterschiedlicher Härte gebildet sein, wobei infolqe leichtcrer
Verformbarkeit oberer Reqionen dieses Blocks die eigentliche Stützfläche nicht mit
dt r Block berfläche zusammenfällt sondern innerhalb des Blocks verläuft. - Das
Merkmal der energieverzehrenden Ausbildung ist, wie in der Unfallschutztechnik üblich,
auf diejenigen, sehr hohen Energien zu beziehen, die heim Unfall zur Verringerung
der auf den menschlichen Körper wirkenden Beschleunigungen zu vernichten sind.
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Weder sind übliche Sitzpolster in diesem Sinne enernieverzehrend,
weil sie zu weich sind, noch gilt dies fiir relativ harte Unterkonstruktionen aus
Metall, die einen zu hohen Verformungswiderstand hesitzen. - Der Ausdruck "Stützfläche"
schließt eine gewisse Fläche der Ausdehnung ein, durch die die auftretenden Kräfte
auf eine beträchtliche Fläche des abzustützenden Körpers verteilt werden. Eine solche
flächige Ausdehnung fehlt bei hekannten Sitzunterkonstruktionen aus Stahlholmen
wegen deren zu geringer flächiger ausdehnung. - Bezüglich des Abstands der Stützfläche
von der Kniestütze ist derjenige Teil des die Kniestütze bildenden Bauelements in
Betracht zu ziehen, der beim Unfall die Stützung der Knie übernimmt. Dieser Teil
muß nicht in der Oberflache dieses Bauelements liegen; vielmehr wird er in der Regel,
wenn dieses Element weich oberflächengepolstert ist,
sich in Fahrtrichtunq
davor befinden, nämlich dort, wo die Knie bei Unfallbeanspruchung zu erwarten sind.
-Beim Vergleich des genannten Abstands mit der Oberschenkellänge ist davon auszugehen,
daß sich ein noch wirksamer Teil des Sitzbeins auf der Stützfläche befinden mull.
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Vorteilhafterweise ist der Sitz im Verhältnis zur Kniestfitze so angeordnet,
dafl der Hüftschwerpunkt der zu stützenden Person (bei korrekter Anpassung der Laqe
der Kniestütze an diese Person) tiefer als die Kniestütze liegt, damit die genannte,
nach unten aerichtete Bewegungskomponente sicher zustandekommt. Falls jedoch eine
solche Bewegungskomponente durch andere konstruktive Eigenheiten der Rückhalteanordnung
erzwungen wird, kann man auf die tiefer liegende Anordnung des Hüftschwer-Punktes
gegenüber der Kniestfitze verzichten.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Stiitzfläche von einer unter etwa 30°
oder mehr nach vorne ansteigenden Schrägfläche gebildet wird, wobei sich eine besonders
günstige Situation beim Unfall dann ergibt, wenn die Ebene der Schräqfläche etwa
durch die Kniestütze geht. Der besseren Anpassung halber kann die Stützfläche auch
konkav aekrümmt sein.
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Zur besseren Anpassung der Maßverhältnisse, kann die Kniestütze in
bezug auf den Sitz in Längs- und Höhenrichtung verstellbar sein. Die Anpassung der
Kniestütze an die jeweiligen Maße des zu stützenden Kindes ist bei Kindersitzen
besonders wichtig.
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Besondere Bedeutung kommt der Erfindung bei der Ausbildung von Kindersitzen
zu. Es ist daher ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß die Kniestütze und die
Stützfläche Teil einer Sitzschale für ein Kind sind. Dazu ist nicht unbedingt unabhängige
Verstellbarkeit in beiden Richtungen erforderlich. Besonders vorteilhaft ist es
vielmehr, wenn die Kniestiitze in einer mehrzahl von Einstellpositionen festsetzbar
ist, die längs einer nach vorn ansteigenden Linie angeordnet sind. Diese Anordnung
trägt dem Umstand Rechnung, dan eine gewisse Pronortionalität zwischen Kniehöhe
und Oberschenkellänge zu erwarten ist.
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Die Stützfläche ist, da sie hohe Kräfte aufzunehmen hat, verhältnismäßig
hart. £5 ist daher vorteilhaft, sie unterhalb eines Stizpolsters anzuordnen.
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Da die Stützfläche bei normalem Gebrauch hart erscheint, und im vorderen
Bereich des Sitzes liest, muß besondere Aufmerksamkeit darauf gewendet werden, daß
dieser Bereich zur Vermeidunq von Blutabschnürungen im Oberschenkel gut abqepolstert
ist. Dies gilt umsomehr, als man bestrebt ist, die Stützfläche nach vorne ansteiqend
zu qestalten, so daß sie eine Art Buckel oder Kante am vorderen Sitzrand bilden
kann. Dies kann zu Annassunqsproblemen bei Kindersitzen , führen, bei denen mit
sehr unterschiedlicher Oberschenkellänge (beispielsweise in Verhältnis von 1 : 2)
gerechnet werden muß. Ein Unterproblem der Erfindung betrifft daher die Anpassung
dor Sitzlänge an unterschiedliche Oberschenkel länge. Eine Verstellung der Stützfläche
gegenüber der Rückenlehne scheidet dazu im allgemeinen aus, weil man bestrebt ist,
diese Teile einstückig zu formen.
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Die erfindungsgemäße Lösunq wurde darin aefunden, daß das Sitzpolster
einen in Länasrichtung verstellbaren, keilförmigen Polsterteil aufweist. Dieser
Polsterteil, der mit seiner dicken Seite nach vorne qewendet ist, wirkt mit einem
zweiten, im ouerschnitt qleichfalls keil-Frmigen Polsterteil zusammen, dessen oberfläche
im Verhältnis zu der von diesen Polsterteilen gemeinsam zu bildenden Sitzfläche
nach hinten ansteiqt. Dieser zuletzt erwähnte Polsterteil kann integral mit der
gesamten Sitzschale geformt sein und muR daher nicht als qesondertes Element in
Erscheinung treten, obwohl dies selbstverständlich möqlich ist.
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Zur Anpassung an die qrößere Oberschenkel länge arößerer Kinder befestigt
man den losen, keilförmigen Sitzteil in einer vorderen Stellung, so daß sein dicker
Teil die Kante oder den Buckel am vorderen Rand des Sitzunterbaues überdeckt und
damit den Oberschenkel ausreichend abpolstert.
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Hinzu kommen soll selbstverständlich eine angemessene Einstellung
der höhenverstellbaren Fußstütze. Für Kinder mittlerer Größe und mittlerer Oberschenkellänge
wird der keilförmige Polsterteil so eingestellt, daß seine Vorderkante in einer
etwa zur oewUnschten Unterschenkelrichtung parallelen Linie mit der Vorderkante
des Sitzunterbaues liegt oder ein wenig davor. Die Vorderkante des Sitzunterbaues
drückt dann nicht auf den Oberschenkel.
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Schließlich kann man bei kleineren Kindern mit entsprechend geringer
Oberschenkellänge den losen Polsterteil qanz nach hinten schieben, so daß er auf
dem anderen keilförmigen Polsterteil aufliegt. Dadurch erhöht sich die von dem
Polster
gebildete Sitzfläche gegenüber dem Sitzunterbau und dessen Vorderkante, daß diese
nicht mehr störend in Erscheinung tritt.
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Vorteilhafterweise ist die Sitzschale am vorderen Rand starr abgestützt,
damit sie in diesem Bereich nicht nach unten nachgeben kann. Dabei sollte die hintere
Verankerung, die man bekanntermaßen mittels Gurten ausführen kann, eine oberhalb
der vorderen Abstützung verlaufende Wirkungslinie haben. Insbesondere kann sie nach
vorne schräg ansteigen und am unteren Fnde der Rückenlehne bzw.hinten am Sitzblock
oder an der Hüfte des zu sichernden Kindes angreifen. Dadurch erreicht man, daß
die bei einem Unfall nach vorn drängenden Kräfte ein Drehmoment auf die Sitzschale
ausüben, das die Sitzschale hinten absenkt, während sie vorne ihre Höhe dank der
Stütze, die auch noch bei einer gewissen Vorverlagerung ihre stützende Funktion
behalten soll, beibehält. Diese hintere Absenkung der Sitzschale ist gleichbedeutend
mit einer steileren Einstellung der Sitzfläche und der Stützfläche und verbessert
somit die Rückhalteeigenschaften des Sitzes.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Darin zeigen Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Anordnung im Ruhezustand und bei einem Unfall, Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäß gestalteten Kindersitz.
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Gemäß Figuren 1 und 2 ist auf dem Karosserieboden 1 ein Sitz befestigt,
der aus einem Sitzunterbau 2, einem Sitzpolster 3 und einer Lehne 4 besteht. Vor
dem Kniebereich der auf dem Sitz dargestellten Person befindet sich eine Kniestütze
5.
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Sitz, Lehne und Kniestütze können mit üblichen Einrichtungen zur Verstellung
ihrer Höhe, ihres relativen Abstandes und ihrer Neigung versehen sein. Sie können
ferner aus beliebigem Werkstoff bestehen und beliebig aufgebaut sein. Für die folgenden
Ausführungen kot es im wesentlichen auf ihre gegenseitige Anordnung und auf ihren
Verformungswiderstand an, d. h. auf ihre Eignung, negative Beschleunigungen des
Fahrzeuges unter Energieverzehr möglichst kräftearm auf den Körper der sitzenden
Person zu übertragen.
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Beispielsweise kann bei einigen Teilen an Hartschaum als Werkstoff
gedacht werden. Jedoch können
entsprechend energieverzehrend nachgiebige
Bauteile auch aus anderen Werkstoffen, beispielsweise aus Metallblech ggf. im Verbund
mit Polster- oder Schaumstoffen, hergestellt werden. Die Kniestitze 5 kann auch
von einem Gurt oder dergleichen gebildet sein.
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Auf die für den Oberkörper der dargestellten Person verwendete Rückhalteanordnung
kommt es im vorliegenden Zusammenhang nicht an. Jedoch kann man sich vorstellen,
daß beispielsweise ein Schrägschultergurt verwendet wird.
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Der Sitzunterbau bildet eine Oberfläche 6, die das Sitzpolster 3 bildet.
Der Sitzunterbau ist so gestaltet, daß diese Oberfläche unter normalen flelastungsverhältnissen
unnachgiebig ist. Im dargestellten Beispiel folgt sie in ihrer Form etwa derjenigen
der Sitzfläche 7, wodurch günstige Verhältnisse fiir die Polsterung aeschaffen werden.
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Unbedingt erforderlich ist dies jedoch nach dem Gedanken der Erfindung
nicht. Die Oberfläche 6 braucht auch nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit der
Übernahme der Sitzkräfte zu stehen. Beisnielsweise khnnte das Sitznolster 3, das
als Weichstoffschicht angedeutet ist, eine die Sitzkräfte nach den Flanken des Sitzunterbaus
ableitende Gurt- oder Federschicht tragen, so daß die Oberfläche 6 von den Sitzkräften
normalerweise nicht bertihrt wird.
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Wenn auf das Fahrzeugs hohe neaative Beschleunigungen wirken, wie
beispielsweise bei einem Unfall, wird der Körper der zu sichernden Person zunächst
im wesentlichen geradlinig nach vorne verschoben, wie dies in Fig. 1 strichpunktiert
angedeutet ist, bis die Knie einen Widerstand an der Kniestütze 5 finden. Dieser
Zustand ist
strichpunktiert auch in Fig. 2 angeneben. Danach beweqt
sich der Körner der zu sichernden Person im Sinne des Pfeils 8 nach unten, was damit
zusammenhängen maq, daß der Bereich 9, an welche @ das Knie durch die Kniestütze
5 abgestützt ist, höher liegt als der Hüftschwerpunkt 10. Bei dieser nach unten
gerichteten Bewegung wird zunächst das Sitzpolster 3 komprimiert. Ein wesentlicher
Enerqieverzehr ist damit in der Regel nicht verbunden. Danach wird der weitere Verformungswiderstand
vom Sitzunterbau bestimmt. Dieser ist unter seiner Oberfläche 6 derart nachgiebig
gestaltet, dan er im Sinne der in Fig. 2 angedeuteten Pfeile insbesondere im Bereich
des Sitzbeins energieverzehrend nachzugeben vermag, wodurch die negative Fahrzeugbeschleunigung
mit mäßiger Kraft großflächig auf das Sitzbein des Körpers übertragen wird. nie
Abbremsung oder Stützung des Körpers ist möglich, weil die Oberfläche G in dem betrachteten
Bereich eine nach hinten gewendete Komponente aufweist.
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Sie wird damit zur Stützfläche.
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Un das Verhältnis der Stützwirkung gegenüber der negativen Beschleunigung
zu den auftretenden Kräften günstig zu gestalten, wird man oftmals den Wunsch haben,
die Neigung der Stützfläche möglichst groß zu machen. Wenn die Neigung der Oberflache
6 im Normalzustand dafür unzureichend erscheint, kann man eine entsprechende Verformung
besilnstiven, indem man im Sitzunterbau derartige Härteunterschiede vorsieht, daß
die Verformung der Oberfläche 6 zur Bildung der gewünschten steileren Stützfläche
11 gefördert wird.
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Ein Beispiel für eine solche Mahnahme zeigt Fig. 1, wo ein Bereich
12 unter der oberfläche 6 - kenntlich nelrlåcht durch schwächere Punktierung - einen
geringeren Verformungswiderstand
besitzt als der umgebende und
darunter befindliche, stärker punktierte und durch eine gestrichelte Linie davon
abgetrennte Bereich des Sitzunterbaus 2.
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Bei der Unfallbeanspruchung gemäß Fig. 2 wird der Bereich 12 zunächst
leichter komprimiert, so daß sich die gewünschte steilere Stwitzfliche ausbildet,
mit der das Sitzbein der zu stützenden Person zusammenwirkt.
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In diesem Zusammenhang ruß es als günstig betrachtet werden, daß bei
einer derartigen Beanspruchung, die das Sitzbein umgebenden weicheren Körperteile
verhältnismäßig stark zusammenqe(lrrickt werden, so daß das Sitzbein hervortritt
und somit eine Art Höcker oder Kante bildet, die mit relativ hohem Wliierstand gegenüber
den in Längsrichtung des Fahrzeuges wirkenden Kräften mit der Stützfläche zusammenwirken
kann.
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Fiq. 3 veranschaulicht einen nach den ehen erläuterten Prinzipien
aufgebauten Kinder-Schalensitz aus Hartschaum mit einem Sitzblock 15, einer von
dem Sitzblock gebildeten Stützfläche 16, einer Rückenlehne 17 und einer Kniestütze
18, die ebenso wie eine FuRstfitze 19 zwischen den Seitenteilen 20 des Schalensitzes
verstellbar gehalten ist. Auf dem Sitzhlock 15 ist eine von den Kissen 21 und 26
gebildete Polsterung vorgesehen.
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Die Seitenteile 20 der Sitzschale enthalten gegenüberliegend je eine
Führungsnut 22 zur Führung der Kniestlitze 18, die mit entsprechenden Vorsprüngen
in diese fluten hineinragt. Gegnüber nach vorn drängenden und hebenden Kräften kann
die Kniestiitze mittels eines Curts 24 (strichnunktiert angedeutet) gesichert sein,
der durch die Öffnung 23 der Kniestütze passiert. Entsprechende, nicht gezeigte
Halterungen
sind ferner auch fir die Sitzschale selbst vorgesehen.
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Die Verstellung der Höhe der Sitzhissen 21, der Fußstütze 19 und der
Kniestütze 18 er@@glicht die Verwendung für Kinder innerhalb einer beträchtlichen
Alters-und Gewichtsspanne. Während der Posterteil 26 in der Regel an der gezeichnete
Stelle verbleibt und deshalb in die Schale integriert sein kann, ist der keilförmige
Polsterteil 21 in Längsrichtung verschiebbar und in der jeweils gewünschten Position
(beispielsweise mit an den Seitenteilen 20 vorgesehenen Druckknöpfen) festsetzbar.
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Wenn sich der r olsterteil 21 in der mit durchgezogenen Linien gezeigten,
mittleren Stellung befindet, fluchtet er etwa mit der vorderen Begrenzung des Sitzblocks
15, so daß die Vorderkante 27 dcs Sitzunterbaus bei der normalen Sitzstellunn nicht
auf den Oberschenkel einwirkt.
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Für große Kinder wird der lfissentcil 21 in die strichpunktiert gezeichnete,
vordere Lage verschoben. Auch die Fußstütze 19 kann dann entsprechend verstellt
werden.
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In dieser Lage kann die Kante 27 - je nach Einstellung der Fußstütze
19 - zwar auf die Unterseite des Oberschenkels einwirken; jedoch wird durch den
darfiber befindlichen dicken Teil des Kisenteils 21 eine ausreichende Komfortpolsterung
bewirkt.
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Für sehr kleine Kinder verschiebt man den Kissenteil 21 in eine hintere,
gestrichelt daraestellte Position, in der die Sitzfläche angehoben ist. Entsprechend
dieser Anhebung und der geringen Unterschenkellänge wird die
FußstÜtze
19 ebenfalls hoher eingestellt. Auch dabei tritt die Kante 27 nicht stand in Erscheinung
Ein weiterer Vorteil der Polsterung, die einen verstellbaren, keilförmigen Polsterteil
enthält, besteht darin, daß kleinere Kinder höher sitzen als größere, so daß die
Augenlinie in etwa gleicher Höhe liegt.
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Die Kniestütze 18 kann in bekannter Weise als Spieltisch, gqf. mit
Polsterung 25 filr KoPfaufprall versehen sein.
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Es kann auch ein beliebiges Rückhaltesystem für den Oberkörper des
zu sichernden Kindes vernesehen sein. Dabei kann man sich in der Regel wegen der
guten Sicherung des Unterkörpers durch die erfindungsgemäßen Merkmale mit einem
Schrägschultergurt begnügen.
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Die erfindungsgemäße Wirkung kann sich nur dann einstellen, wenn die
Stützfläche ihrerseits fest unterstützt ist.
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Damit diese Voraussetzung auch bei einem auf einen gepolsterten Sitz
aufgesetzten Kindersitz gemäß Fig. 3 erfüllt ist, kann dieser an seinem vorderen
Rand, wie bei 30 durch eine starre Säule angedeutet, in vertikaler Richtung starr
unterstützt sein, während er hinten durch einen schräg nach vorn ansteigenden Gurt
31 verankert ist. Bei einer Vorverlagerung des Sitzes ergeben sich die am Boden
des Sitzes strichpunktiert (30', 31') angedeuteten Lageverhältnisse, die durch eine
Drehung des Sitzes im Uhrzeigersinn (in der Darstellung) gekennzeichnet sind und
durch eine entsprechend steilere Lage der Stützfläche. Dieser Effekt ist umso ausgeprägter,
je steiler der Verankerungsgurt 31 im Ruhezustand verläuft.
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L e e r s e i t e