DE4208150A1 - Rueckenlehne fuer einen fahrzeugsitz - Google Patents
Rueckenlehne fuer einen fahrzeugsitzInfo
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- B60N—SEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60N2/00—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
- B60N2/68—Seat frames
- B60N2/688—Particular seat belt attachment and guiding
Landscapes
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rückenlehne für einen Fahr
zeugsitz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Rückenlehnen für Fahrzeugesitze bekannt,
bei denen die Tragstruktur aus zwei Metallprofilen be
steht. Die unteren Enden der Trägerprofile sind an einer
rohrförmigen Drehachse befestigt. Ferner kann an der
Tragstruktur zumindest der Gurtaufroller befestigt sein.
Aufgrund der Verwendung von metallischen Werkstoffen er
gibt sich ein hohes Gewicht des Fahrzeugsitzes. Ferner
besteht ein solcher Sitz aus einer großen Anzahl von Bau
teilkomponenten, so daß sich ein hoher Fertigungs-, Füge-
und Montageaufwand ergibt. Durch eine ungünstige Ausle
gung der Verbindung zwischen den beiden Trägerprofilen
kann es zu einer einseitigen Lastverteilung auf die Trä
ger und damit auf die Verstellaggregate bei einem Crash
fall kommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rückenlehne für einen
Fahrzeugsitz zu schaffen, der bei einer hohen Festigkeit
und Steifigkeit ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Rückenlehne
durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ge
löst.
Durch die Verwendung von faserverstärktem Kunststoff ist
eine extreme Leichtbauweise möglich, die zu einer Ge
wichtsreduzierung von ca. 30% im Vergleich zu einer ent
sprechenden, gleich steifen und festen Metallstruktur
führt. Die Gewichtseinsparung ergibt sich aus den durch
die Verwendung von faserverstärkten Kunststoffen erwei
terten Möglichkeiten der Formgestaltung. So werden hohe
Umformgrade genutzt und Mehrfach-Funktionen durch Bau
teilintegration realisiert. Die hohe Steifigkeit und Fe
stigkeit der Tragstruktur der erfindungsgemäßen Rücken
lehne ergibt sich dadurch, daß die beiden Biegeträger
über Quer- und/oder Diagonalträger so miteinander verbun
den sind, daß eine ausgeglichene Belastung der beiden
Biegeträger erreicht wird. Insbesondere bei der Verwen
dung der erfindungsgemäßen Rückenlehne bei einem Liege
sitz können für die Lehnenbeschläge und Verstellvorrich
tungen gleich groß dimensionierte Bauteile eingesetzt
werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird an einem obe
ren Ende eines Biegeträgers ein integrierter Sicher
heitsgurt, beispielsweise über einen Gurtklemmer geführt.
Das Ende des Sicherheitsgurtes ist beispielsweise auf
einen Gurtaufroller aufgerollt, der sich vorzugsweise im
Inneren der Rückenlehne befindet. Im Crashfall wirken an
der Gurtaustrittsöffnung die Gurtkräfte auf den Biegeträ
ger. In einer anderen Ausführungsform kann zusätzlich an
dem mit dem Gurt versehenen Biegeträger eine Kopfstütze
in Form eines freitragenden Querträgers ausgebildet sein.
In einer anderen Ausführungsform ist diese Kopfstütze am
gegenüberliegenden Biegeträger ausgebildet. Die Kopf
stütze kann auch durch einen sich zwischen den beiden
Biegeträgern erstreckenden Querträger gebildet sein. In
einer anderen Ausführungsform ist der Träger für die
Kopfstütze zwischen den beiden Biegeträgern an einem die
beiden Biegeträger verbindenden Träger integriert. Bei der
Verwendung von Vier-Punkt-Gurten, sogenannten Hosenträ
gergurten, können beide Biegeträger an ihrem oberen Ende
mit jeweils einem Gurt versehen sein.
Die Träger bestehen aus geschlossenen, dünnwandigen Hohl
profilen, wobei die Querschnittsform der Hohlprofile ent
sprechend der Belastung eine über die Länge der Träger
sich ändernde Form aufweisen. In einer anderen Ausfüh
rungsform sind die Träger aus Hohlprofilen mit einem
gleichen Querschnitt aufgebaut. Zur Erreichung einer aus
reichenden Festigkeit und Steifigkeit sind an den beson
ders belasteten Stellen Verstärkungen in Form von Einle
geteilen und/oder Wanddicken-Erhöhungen vorgesehen. Diese
Maßnahmen sind auch bei der Ausführungsform mit den sich
ändernden Querschnittsformen möglich. Solche besonders
belasteten Stellen sind beispielsweise die Knotenberei
che, in denen die einzelnen Träger miteinander verbunden
sind. Die Verstärkungsteile können Voll- oder Halbrippen
sein, die als Quer- oder als Diagonalschotte angeordnet
sind. Die Befestigung der Verstärkungsteile erfolgt durch
die bekannten Verbindungstechniken wie Schweißen oder
Kleben. In einer anderen Ausführungsform werden die Ver
stärkungsteile durch Einspritzen hergestellt. Neben einer
partiellen Erhöhung der Wanddicke können stützende
Schaumteile in den Hohlprofilen und insbesondere in den
Knoten eingesetzt sein. Ferner werden abrupte Übergänge
durch die Ausbildung von lastabmindernden Eckradien ver
mieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Träger in
zweischaliger Bauweise ausgeführt. Eine Halbschale bildet
die Rückseite der Lehne. Die Vorderseite der Rückenlehne
wird durch profilierte Halbschalen gebildet, deren Formen
so aufeinander abgestimmt sind, daß ein ebenes oder räum
liches Balkentragwerk entsteht.
Die Herstellung der Halbschalen erfolgt in einer Ausfüh
rungsform durch das Laminieren faserverstärkter Duropla
sten auf Laminierformen. In einer anderen vorteilhaften
Ausführungsform werden Halbschalen aus faserverstärkten
Thermoplasten durch Thermoumformen hergestellt, wobei die
Thermoplaste bereits als vorkonfektionierte Halbzeuge
vorliegen können. Die Verwendung von glasfaserverstärkten
Thermoplasten hat den Vorteil, daß gebrauchte Rückenleh
nen wiederverwertbar sind. Zu diesem Zweck werden Rücken
lehnen zerkleinert, granuliert und im Spritzgußverfahren
als Thermoplast mit Kurzfaserverstärkung wieder einge
setzt.
Ein belastungsgerechter Aufbau der Laminate wird durch
die Anwendung einzelner oder aller nachfolgenden Maßnah
men erreicht: durch eine Endlosfaserverstärkung, durch
eine belastungsgerechte Faserorientierung der einzelnen
Schichten des Faserverbundwerkstoffes zur Trägerlängs
richtung entsprechend dem in dem jeweiligen Träger vor
herrschenden Kraftfluß, wobei die Faserorientierung vor
zugsweise die folgenden Winkel aufweist: 0°, + α, - α und
der Winkel α zwischen 15° und 45° liegt, durch anisotrope
Materialeigenschaften, durch Wandstärken von 2 bis 3,5
mm, wobei sich die Laminatdicke aus der Wahl der Einzel
schichtdicke und der Anzahl der Einzelschichten ergibt
und schließlich durch einen Faservolumenanteil von ca. 50
bis 60%.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand
von Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zei
gen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Rückenlehne,
bei der zwei Biegeträger durch einen Querträger
und einen Diagonalträger miteinander verbunden
sind,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Rückenlehne,
bei der zwei Biegeträger durch einen Querträger
miteinander verbunden sind,
Fig. 3 eine Schnittansicht der in der Fig. 1 gezeig
ten Ausführungsform längs der Linie III-III,
Fig. 4 eine Schnittansicht der in der Fig. 1 gezeig
ten Ausführungsform längs der Linie IV-IV,
Fig. 5 eine Schnittstelle der in der Fig. 2 gezeigten
Ausführungsform längs der Linie V-V,
Fig. 6a eine vergrößerte Darstellung einer ersten Aus
führungsform eines Laminatquerschnittes, insbe
sondere für eine die Rückseite bildende Halb
schale,
Fig. 6b eine vergrößerte Darstellung einer zweiten Aus
führungsform eines Laminatquerschnittes, insbe
sondere für eine einen Biegeträger bildende
Halbschale,
Fig. 6c eine vergrößerte Darstellung einer dritten Aus
führungsform eines Laminatquerschnittes,
Fig. 7 bis 13 perspektivische Ansichten verschiedener Ausfüh
rungen von Verstärkungen im Knotenbereich und
Fig. 14 ein Diagramm, aus dem die Belastbarkeit einzel
ner Bereiche der Rückenlehne ersichtlich ist.
Die Fig. 1 zeigt eine Rückenlehne 1 eines Sitzes für ein
Fahrzeug, deren Tragstruktur 2 aus einem faserverstärkten
Kunststoff besteht. Die Tragstruktur 2 wird durch zwei
Biegeträger 3 und 4 gebildet, die einen geschlossenen,
dünnwandigen Hohlquerschnitt aufweisen. Am oberen Ende 5
des Biegeträgers 3 ist der Austrittspunkt 6 eines Gurtes
7 abgebildet. Bei einem Crashfall greifen an diesem Aus
trittspunkt 6 die durch Pfeile symbolisierten Kräfte Fz,
Fy, Fx an. Oberhalb des Austrittspunktes 6 schließt sich
ein Querträger 8 an, der als tragendes Teil für eine
Kopfstütze dient. Unterhalb des Austrittspunktes 6 ist
der Biegeträger 3 über einen weiteren Querträger 9 mit
dem Biegeträger 4 verbunden. An dieser Stelle, die einen
Knoten 10 bildet, schließt sich ein Diagonalträger 11 an,
der beispielsweise unter einem Winkel zwischen 20 und 45°
nach unten geneigt ist und an einem weiteren Knoten 12
mit dem Biegeträger 4 verbunden ist.
Wie aus der Fig. 1 und den Schnitten der Fig. 3 und 4
ersichtlich ist, weisen die Biegeträger 3 und 4 eine sich
ändernde Querschnittsform 14 und 15 auf. Wie aus den
Fig. 3 und 4 ferner hervorgeht, ist die Rückseite 16 der
Rückenlehne 1 durch eine Halbschale 17 gebildet. Die Vor
derseite 18 der Rückenlehne 1 besteht aus profilierten
Halbschalen 19, 20, 21. Die Halbschalen weisen Ränder 22
und 23 auf, die an der Halbschale 17 befestigt sind. Zur
Reduzierung der Breitenabmessung der Rückenlehne 1 sind
diese Ränder 22, 23 in einer anderen Ausführungsform nach
innen abgewinkelt und an den entsprechenden Rändern 24,
25 der Halbschale 17 befestigt. Die Halbschale 17 besteht
in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsform
aus unterschiedlichen Laminaten 17a, 17b, die entspre
chend den in den Fig. 6a und 6c gezeigten Aufbau ha
ben. Die Laminate 17a sind an den Außenrändern der Rücken
lehne 1 gegenüber den Halbschalen 19 und 20 angeord
net. Das Laminat 17b verbindet die beiden Laminate 17a.
In einer anderen Ausführungsform liegt nur gegenüber dem
lastseitigen Biegeträger 3 ein Laminat 17a mit dem in der
Fig. 6a gezeigten Aufbau vor, während die restliche
Halbschale 17 aus dem in der Fig. 6c abgebildeten Lami
nat besteht.
Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von
der in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß
die beiden Biegeträger 3 und 4 nur durch einen Querträger
26 miteinander verbunden sind, wobei der Querträger 26
einen größeren Querschnitt als der Querträger 9 der in
der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform aufweist. In dem
Knoten 13, über den der Querträger 26 mit dem Biegeträger
4 verbunden ist, wird die Struktursteifigkeit und Struk
turfestigkeit durch die Integration eines stützenden
Schaumteiles 27 erhöht, wie dies aus der Fig. 5 ersicht
lich ist. Eine weitere Verstärkung wird durch die beid
seitige Befestigung jeweils einer Rippe 28 und 29 zwi
schen der Halbschale 17 und einer profilierten Halbschale
30, die den Querträger 26 bildet, erreicht.
Die Fig. 6a bis 6c zeigen Querschnitte von Laminaten
zur Herstellung von Halbschalen. Die Laminate sind aus
einzelnen Schichten aufgebaut. Die Fasern der einzelnen
Schichten sind jeweils belastungsgerecht zueinander ori
entiert. Vorzugsweise sind die Fasern der einzelnen
Schichten entsprechend den in den Fig. 6a bis 6b ange
gebenen Winkeln zueinander ausgerichtet, wobei die Winkel
auf die Trägerlängsrichtung entsprechend dem in dem je
weiligen Träger vorherrschenden Kraftfluß bezogen sind.
Bevorzugte Winkel sind demnach 0°, + α und - α. Die ein
zelnen Faserorientierungen sind symmetrisch zur Mitte "M"
des Laminats angeordnet, wobei bevorzugt an den Außen
schichten die Fasern parallel zur Längsrichtung des Trä
gers verlaufen, d. h. α = 0°.
In einer in der Fig. 6a gezeigten Ausführungsform eines
Laminats, das insbesondere für die die Rückseite 16 bil
dende Halbschale 17 einsetzbar ist, weisen die zehn Ein
zelschichten 31 bis 40 die nachfolgende Faserorientierung
auf, wobei "α" ein Winkel zwischen 15 und 45° zur Träger
längsrichtung ist. Als besonders günstig wurde ein Winkel
"α" von ca. 30° ± 5° ermittelt. Die Aufzählung der Winkel
beginnt mit einer äußeren Schicht: 0°, + α, 0°, - α, 0°,
("M"), 0°, - α, 0°, + α, 0°.
In einer in der Fig. 6b gezeigten Ausführungsform eines
Laminats, das insbesondere für die vordere Halbschale 19
zur Herstellung eines Biegeträgers 3 verwendbar ist, sind
14 Einzelschichten vorgesehen, die die nachfolgenden Win
kel für die Faserorientierung aufweisen: 0°, 0°, 0°, + α,
0° - α, 0°, ("M"), 0°, - α, 0°, + α, 0°, 0°, 0°.
In einer in der Fig. 6c gezeigten dritten Ausführungs
form eines Laminats, das insbesondere für die Halbschalen
17, 20, 21, 30 eingesetzt wird, liegen zehn Einzelschich
ten mit der nachfolgenden, jeweiligen Faserorientierung
vor: + α, - α, + α, - α, 0°, ("M"), 0°, - α, + α, - α,
+ α.
Bei einer höheren oder niedrigeren Belastung der Laminate
werden entsprechend mehr oder weniger Einzelschichten
eingesetzt, deren Dicken ebenfalls variierbar sind.
Die Fig. 7 bis 13 zeigen weitere Verstärkungsmaßnahmen
zur Steigerung der Strukturfestigkeit und Strukturstei
figkeit in den Knotenbereichen, insbesondere im Knoten
13. In der Fig. 7 ist eine Vollrippe 41 in den Knoten
als Querschott eingefügt, die beispielsweise einen L-
Querschnitt aufweist. In der Fig. 8 ist die Vollrippe 41
durch zwei Halbrippen 42, 43 ersetzt. In der Fig. 9
weist die Halbrippe 44 einen rechteckförmigen Querschnitt
auf und ist in Längsrichtung "Y" des Biegeträgers ange
ordnet. Die Fig. 10 und 11 zeigen die Integration von
Diagonalschotten 45; 46 und 47, die zum einen als Voll
rippe 45 und zum anderen als Halbrippen 46 und 47 ausge
bildet sind. Der Knoten der Fig. 12 ist durch ein
stützendes Schaumteil 48 gebildet, das beispielsweise den
Querträger 26 mit dem Biegeträger 4 verbindet. Beim Kno
ten der Fig. 13 wurde die Wanddicke erhöht.
Die Fig. 14 zeigt ein Diagramm, aus der die Verformung
einzelner Stellen und Bereiche der in der Fig. 1 gezeig
ten Rückenlehne 1 unter Crashlast ersichtlich ist. Selbst
ein partielles Versagen der Knoten 12 oder 13 am Biege
träger 4 führen weder zu einem Versagen des kompletten
Bauteils unterhalb der Auslegelast noch zu einer Über
schreitung der zulässigen Verformung.
Claims (14)
1. Rückenlehne für einen Fahrzeugsitz, mit einer
Tragstruktur aus mindestens zwei Biegeträgern, da
durch gekennzeichnet, daß die Tragstruktur (2) aus
einem faserverstärkten Kunststoff besteht, daß die
beiden Biegeträger (3, 4) mindestens über einen
Querträger (9, 26) und/oder mindestens über einen
Diagonalträger (11) so miteinander verbunden sind,
daß auch bei einer einseitigen Belastung eines Bie
geträgers (3, 4) der andere Biegeträger (3, 4) die
Belastung mitträgt.
2. Rückenlehne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in mindestens einem Biegeträger (3, 4) ein Gurt
(7) integriert ist.
3. Rückenlehne nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß an mindestens einem oberen Ende
(5) eines Biegeträgers (3) ein Querträger (8) für
eine Kopfstütze ausgebildet ist.
4. Rückenlehne nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Träger (3, 4, 8, 9, 11) als geschlossene, dünnwan
dige Hohlquerschnitte ausgebildet sind.
5. Rückenlehne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hohlprofile durch das Fügen von profilierten
Halbschalen (17, 19, 20, 21, 30) gebildet sind.
6. Rückenlehne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbschalen (17, 19, 20, 21, 30) aus faser
verstärkten Duroplasten hergestellt sind.
7. Rückenlehne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbschalen (17, 19, 20, 21, 30) aus faser
verstärkten Thermoplasten bestehen, die insbesondere
durch das Thermoumformen vorkonfektionierter
Halbzeuge hergestellt sind.
8. Rückenlehne nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein
belastungsgerechter Aufbau der Halbschalen (17, 19,
20, 21, 30) erreicht wird durch eine Endlosfaserver
stärkung und/oder durch eine Faserorientierung unter
jeweils einem geeigneten Winkel zur Trägerlängsrich
tung entsprechend dem in den einzelnen Trägern (3,
4; 9, 11, 26) vorherrschenden Kraftfluß und/oder
durch anisotrope Materialeigenschaften des Faserver
bundwerkstoffes und/oder durch eine Wandstärkenerhö
hung entsprechend der Belastung, wobei sich der La
minataufbau aus der Wahl der jeweiligen Einzel
schichtdicke und der Anzahl der Einzelschichten er
gibt und/oder durch einen Faservolumenanteil von 50
bis 60%.
9. Rückenlehne nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweiligen Faserorientierungen der Einzel
schichten (31 bis 40) eines Laminats für eine Halb
schale (17, 19, 20, 21, 30) symmetrisch und spiegel
bildlich zur Mitte "M" des Laminats verlaufen, daß
die Faserorientierungen durch Längsfasern parallel
zur Längsachse des jeweiligen Trägers oder durch
nach links oder nach rechts verlaufende Diagonalfa
sern gebildet sind, wobei der Faserwinkel "α" 15 bis
45° und insbesondere 30° beträgt.
10. Rückenlehne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Laminat für eine Halbschale (17, 17a) aus
Einzelschichten (31 bis 40) besteht, bei der die
außenliegenden Schichten (31, 40) zur Trägerlängs
richtung einen Winkel von 0°, die sich jeweils daran
anschließende Schicht (32, 34) zur Mitte "M" hin un
ter einem Winkel von + α, die jeweils nachfolgende
Schicht (33, 38) einen Winkel von 0°, die jeweils
darauf folgende Schicht (34, 37) einen Winkel von
- α und die mittleren Schichten (35, 36) einen Winkel
von jeweils 0° zur Trägerlängsrichtung "Y" aufwei
sen.
11. Rückenlehne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laminat, insbesondere zur Herstellung der
Halbschale (19), eine Faserorientierung der Einzel
schichten mit den nachfolgenden Winkeln aufweist:
0°, 0°, 0°, + α, 0°, - α, 0°, 0°, - α, 0°, +α, 0°, 0°, 0°.
0°, 0°, 0°, + α, 0°, - α, 0°, 0°, - α, 0°, +α, 0°, 0°, 0°.
12. Rückenlehne nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laminat, insbesondere zur Herstellung der
Halbschalen (17, 17b, 20, 21, 30), eine Faserorien
tierung der Einzelschichten mit den nachfolgenden
Winkeln aufweist:
+ α, - α, + α, - α, 0°, 0°, - α, + α, - α, + α.
+ α, - α, + α, - α, 0°, 0°, - α, + α, - α, + α.
13. Rückenlehne nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beson
ders belastete Bereiche, insbesondere die als Knoten
(10, 12, 13) ausgebildeten Verbindungsstellen der
einzelnen Träger, verstärkt sind durch eine bean
spruchungsgerechte Integration von Vollrippen (41,
45) oder Halbrippen (42, 43; 46, 47), die als Quer-
oder Diagonalschotte eingefügt sind und/oder durch
eine partielle Erhöhung der Wanddicke und/oder durch
ein stützendes Schaumteil (48) und/oder durch eine
lastabmindernde Ausführung der Eckradien.
14. Rückenlehne nach einem oder mehreren der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Halbschale (17) die hintere Verkleidung zum Fond
bildet und daß an den vorderen Halbschalen (19, 20,
21, 30) das Rückenpolster und ggf. das Polster für
die Kopfstütze befestigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924208150 DE4208150A1 (de) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Rueckenlehne fuer einen fahrzeugsitz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924208150 DE4208150A1 (de) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Rueckenlehne fuer einen fahrzeugsitz |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4208150A1 true DE4208150A1 (de) | 1993-09-16 |
Family
ID=6454045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924208150 Withdrawn DE4208150A1 (de) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Rueckenlehne fuer einen fahrzeugsitz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4208150A1 (de) |
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