DE4230670C2 - Polsteranordnung für einen Sitz, insbesondere Flugzeugsitz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Polsteranordnung für einen Sitz, insbesondere Flugzeugsitz, mit elastisch und plastisch verformbaren Elementen, die bei Überschreiten einer vor­ bestimmten dynamischen Last eine Energieabsorption realisieren.

Die Hersteller von Flugzeugsitzen stehen momentan vor einer Herausforderung, die sich daraus ergibt, daß sie neue Produkte hervorbringen müssen, die zugleich zwei unter­ schiedliche, inzwischen verschärfte Vorschriften erfüllen müssen. Die erste Vorschrift bezieht sich auf die zu verwendenden Werkstoffe und besagt, daß diese im Brandfall keine giftigen Gase entwickeln dürfen. Die zweite Vorschrift hat das Ziel, für die Passa­ giere im Falle von Bruch- und Notlandungen durch verbesserte Sitze, das heißt Sitze mit höherer Energieaufnahme, die Überlebenschancen zu verbessern und die Menschen vor schweren Verletzungen zu schützen.

Um zu einem Sitz zu gelangen, der beide Vorschriften erfüllt, ist in einer bekannten Lösung (US 4 736 932) der Einsatz relativ neuer Kunststoffe für Sitzpolster und Rückenlehne vorgeschlagen, die die Rauchgasvorschrift erfüllen. Da Sitze mit der gefor­ derten Energieaufnahme anhand üblicher Konfigurationen durch einfache Werkstoffaus­ wahl nicht realisierbar sind, ist in der bekannten Lösung folgender Weg gewählt worden: Kunststoffrohre von elliptischem Querschnitt, die als Polsterfedern in den Sitzen angeord­ net sind, können in Richtung der kleinen Achse elastisch deformiert werden. Außerdem enthalten die Polster eine zähe, elastomere Paste, die bei Auftreten von Lastspitzen durch in den Kunststoffrohren befindliche Öffnungen gepreßt wird und sich damit plastisch verformen.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß sie kompliziert und fertigungstechnisch auf­ wendig ist, damit hohe Kosten verursacht und hinsichtlich des Gewichts nicht vorteilhaft ist.

Weiterhin zeigt die DE 29 18 280 C2 einen energieabsorbierenden Sitz, der zwischen dem Rahmen und dem Sitzteil eine energieabsorbierende Vorrichtung besitzt. Diese energie­ absorbierende Vorrichtung besteht unter anderem aus einem länglichen Teil aus Ver­ bundmaterial mit lasttragenden Fasern, welches bei einer Energieabsorption deformiert wird. Diese Lösung liefert keinen Beitrag zum Problem der Rauchgasentwicklung im Brandfall und betrifft auch nicht eine Sitzpolsteranordnung, die energieabsorbierende Elemente für eine plastische Verformung enthält, sondern einen Sitz, der mit seinem Gestell mit für eine Verformung vorgesehene Teile Energie aufnimmt.

Die DE-AS 10 86 131 bezieht sich auf einen einstellbaren Flugzeugführersitz, der Defor­ mationselemente besitzt, die innerhalb einer recht kompliziert aufgebauten Sitzgestell­ anordnung einen Teil der auftretenden Energie bei einem Unfall in Verformungsarbeit umwandeln kann. Sie ist also auch nicht zur Lösung der Aufgabe geeignet, eine Sitzpol­ steranordnung im Hinblick auf die genannten Vorschriften auszugestalten.

Aus der DE 42 06 789 C1 ist ein Fahrzeugsitz bekannt, bei dem unterhalb des Sitzkissens ein Deformationselement in Form von Hohlkörpern vorgesehen ist, bei denen ebenfalls Energie bei einem Unfall abgebaut werden kann. Diese beispielsweise als Rohre ausgebil­ deten Hohlkörper aus einem Faserverbundwerkstoff, die sich zwischen Druckplatten abstützen, sind zwischen dem Sitzkissenrahmen und dem Untergestell angeordnet. Ein solches Deformationselement liefert keinen Hinweis auf eine Ausbildung einer Sitzpol­ steranordnung und kann nicht gewährleisten, daß im Brandfall keine Rauchgasentwick­ lung mit gesundheitsschädlichen Gasen auftritt.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Polsteranordnung für einen Sitz zu schaf­ fen, die die Rauchgasvorschriften erfüllt und mittels plastischer Verformung Energie aufnimmt, wenn eine vorbestimmte dynamische Last überschritten wird, um die auf einen Passagier einwirkende Stoßbelastung zu mindern und den Passagier vor schweren Ver­ letzungen zu schützen und die außerdem einfach herzustellen und zu handhaben ist und damit die Kosten für einen Sitz senkt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung mit einer Polsteranordnung, die sich aufbaut aus einem Polster, dessen elastisch deformierbarer Kern aus Elementen bekannter Art besteht, und einem Schockabsorber, der unterhalb, innerhalb oder hinter dem übli­ cherweise bekannten Polster angeordnet ist, wobei der Schockabsorber aus zumindest einem plastisch verformbaren Element aus dünnem Blech, vorzugs­ weise Aluminiumblech, aufgebaut ist, das bei Überschreiten einer vorbestimmten Last Energie aufnimmt.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen 2-14.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Schock­ absorber im Falle einer Wabenstruktur innerhalb der Luftfahrtechnik bereits als Halbzeug vorliegt und nur dimensioniert und in eine verwendbare Form zu bringen ist. Damit sind eine einfache Herstellung und erhebliche Kostenreduzierungen erreichbar.

Als äußerst vorteilhaft ist anzusehen, daß der Werkstoff "Blech" im Hinblick auf Toxizi­ tät und Rauchgasentwicklung im Brandfall praktisch neutral ist.

Damit ist das Problem der Energieabsorption und gleichzeitig das Einhalten der Rauch­ gasvorschrift in überraschend einfacher Weise gelöst. Der Schutz der Passagiere vor schweren Verletzungen bei außergewöhnlichen Belastungen ist mit dem Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung wesentlich verbessert und auch das Sitzgestell und die Wand- oder Fußbodenstruktur sind vor einer Zerstörung besser geschützt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Fig. 1-10 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Sitzpolsteranordnung mit einem Schockabsorber in Wabenstruktur,

Fig. 2 eine Sitzpolsteranordnung nach Fig. 1 mit angestauchten Waben,

Fig. 3 einen Schockabsorber, integriert in einem Sitzpolster,

Fig. 4 eine Sitzpolsteranordnung mit einem Schockabsorber in Struktur mit zahlreichen kugelförmigen Kapseln,

Fig. 5 eine einzelne kugelförmige Kapsel,

Fig. 6 ein Schockabsorberelement in Formplattenstruktur,

Fig. 7 eine Sitzpolsteranordnung nach Fig. 1 unter mittiger Einwirkung einer dynami­ schen Last,

Fig. 8 eine Sitzpolsteranordnung nach Fig. 1 unter einseitiger Einwirkung einer dynami­ schen Last,

Fig. 9 eine Sitzpolsteranordnung nach Fig. 4 unter einseitiger Einwirkung einer dynami­ schen Last und

Fig. 10 ein Sitz mit energieabsorbierenden Polstern.

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der Erfindung mit einem Schockabsorber 1 und einem darüber angeordneten, üblicherweise bekannten Sitzpolster 2, die durch eine Hülle 3 ver­ bunden sind, wodurch beide Elemente leicht austauschbar sind. Das üblicherweise be­ kannte Sitzpolster 2 kann beliebig ausgebildet sein und bei Verwendung entsprechender Materialien erfüllt dieses Sitzpolster hinsichtlich der Toxizität und Rauchgasentwicklung im Brandfall die Vorschrift. Das Sitzpolster 2 kann elastische Verformungen aufnehmen, ist aber hinsichtlich der Energieaufnahme bei außergewöhnlichen dynamischen Belastun­ gen nicht geeignet. Mit der vorschlagsgemäßen Anordnung können in vertikaler Richtung wirkende Lasten unter plastischer Verformung aufgenommen werden. Dieses realisiert der Schockabsorber 1, der in dieser Ausgestaltung im wesentlichen aus einem Wabenkern 4 besteht, wobei die Längsachsen der aus dünnem Blech, vorzugsweise Aluminiumblech, bestehenden Waben annähernd vertikal und somit überwiegend parallel zur Richtung der dynamischen Last stehen. Eine obere und eine untere Platte 5 und 6 begrenzen den Wabenkern, wobei die obere Platte 5 entsprechend dem zugehörigen Sitzpolster 2 vor­ geformt sein kann, wie in Fig. 2 ersichtlich.

Das Vorformen mit dem Verfahren Stauchen kann in sehr vorteilhafter Weise mittels eines Kontur-Stempels erfolgen. Hierdurch wird ein umständlicher Fräsvorgang zur Her­ stellung einer bestimmten Form der oberen Fläche vermieden. Durch das Stauchen der oberen Platte 5 werden gleichzeitig auch die einzelnen Waben 7 vorgestaucht und damit das Werkstoffverhalten der Waben 7 für eine Energieaufnahme positiv beeinflußt. Durch das Vorstauchen ergibt sich im Verformungskraft-Verformungsweg-Diagramm im Prinzip eine rechteckige Fläche und keine hohe Lastspitze bei Beginn einer dynamischen Belastung, die eine zu große Gefährdung für eine Person darstellt.

Mit der Höhe des Wabenkerns 4 wird zumindest der aus einer 80 kg schweren Person resultierenden Belastung und einer maximal resultierenden Beschleunigung von 16 g notwendige Verformungsweg realisiert. Damit ist erreicht, daß der Flugzeuginsasse keine zu hohe Belastung aufnehmen muß, die ihn gefährden kann und auch das Sitzgestell und die Wand- oder Fußbodenstruktur vor einer Zerstörung bewahrt bleiben.

Aus der Anordnung in Fig. 2 ist weiterhin zu entnehmen, daß der Schockabsorber 1 mit dem Polsterelement nicht verbunden ist, so daß vorteilhaft jedes für sich austauschbar ist. Durch die vorgeformte obere Platte 5 und hier nicht dargestellte Befestigungselemente, wie beispielsweise Klettbänder, ist ein Halten des Sitzpolsters 2 in bestimmter Position erreicht.

In Fig. 3 ist ein Polster 2 mit integriertem Schockabsorber 1 gezeigt. Der Schockabsor­ ber 1 kann beispielsweise in das Polster eingeklebt oder eingeschäumt werden. Die Befestigung der Polsteranordnung am Sitzgestell erfolgt im dargestellten Fall mittels Schraube und Schlüsselloch.

In Fig. 4 ist ein Schockabsorber 1 dargestellt, dessen wirksamer Teil aus dicht gepackten kugelförmigen Kapseln 8 aufgebaut ist. Diese Kapseln 8, die vorzugsweise vorgestaucht werden, sind in einem sitzpolsterähnlichen Behälter 11 angeordnet, wobei beide Teile aus plastisch formbarem Material, vorzugsweise dünnem Aluminiumblech, bestehen. Die Höhe h₁ des Behälters 11 muß mindestens so sein, daß für die vorbestimmte dynamische Belastung der notwendige Verformungsweg h₁ - h₂ realisierbar ist, wie schon im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1 und 2) beschrieben.

Die Kapseln 8 - wie in Fig. 5 ersichtlich - sind aus je zwei tiefgezogenen Halbkugeln 9 und 10 zusammengesetzt und in geeigneter Weise überlappend miteinander verbunden, beispielsweise durch Kleben, Schweißen oder Preßsitz. Für die Dimensionierung des Schockabsorbers 1 ist wichtig, daß die Kapseln 8 so im Behälter 11 angeordnet werden, daß die Überlappungen 12 aller Kapseln 8 in annähernd gleichen oder parallelen Ebenen liegen.

Als Kapseln 8 sind auch Hohlkugeln aus plastisch verformbaren Materialien einsetzbar, die beispielsweise mit einem Elektrolytverfahren herstellbar sind.

Als eine weitere Ausführung ist der Schockabsorber 1 aus Formplatten 12 - wie in Fig. 6 dargestellt - realisierbar. Die Formplatten 12 enthalten Ausformungen, beispiels­ weise durch das Biegeverfahren Sicken hergestellte Rillen oder kugelförmige Eindrücke. Sie sind in einem polsterähnlichen, plastisch verformbaren Behälter 11 überwiegend in Richtung der dynamischen Last übereinandergestapelt angeordnet, wie Fig. 6a zeigt. Die Formplatten 12 können auch, wie in Fig. 6b dargestellt, versetzt angeordnet sein. Die Anzahl und die Gestaltung der Platten können entsprechend der Anwendung variie­ ren. Ein Vorstauchen zum Beeinflussen des Werkstoffverhaltens ist auch hier vorteilhaft.

Fig. 7 und 8 zeigen die Anordnung Schockabsorber 1 in Wabenstruktur und Sitzpolster 2 einmal nach mittiger dynamischer Last L und einmal nach einseitiger dynamischer Last L. Dabei hat der Schockabsorber 1 der jeweiligen Polsteranordnung nach der Energieabsorption einen plastisch verformten Zustand eingenommen.

In Fig. 9 ist ein Kapseln 8 enthaltender Schockabsorber nach einer einseitigen Bela­ stung L gezeigt. Die im Lasteinleitungsbereich befindlichen Kapseln 8 sind am stärksten deformiert.

In allen, bisher aufgeführten Ausführungen ist der Schockabsorber 1 in Verbindung mit einem Sitzpolster zur Aufnahme von vorwiegend vertikalen Belastungen vorgesehen. Entsprechend der neuen Vorschrift müssen Flugzeugsitze neben statischen auch dynami­ schen Belastungen standhalten. So ist bei einem Lastfall, dessen Resultierende beliebig oder definiert am Sitz angreift, auch eine dynamische Last in Richtung des Kopfpolsters und der Rückenlehne möglich. Für diesen Fall der Belastung ist ein Schockabsorber 1 der oben beschriebenen Art auch für ein Kopfpolster und ein Rückenpolster einsetzbar. In Fig. 10 ist ein Sitz 13 gezeigt, der auf einer Fußbodenstruktur 20 befestigt ist und aus einem Sitzgestell 14, einer Kopfpolsteranordnung 15, einer Rückenpolsteranordnung 16 und einer Sitzpolsteranordnung 17 besteht. In der jeweiligen Polsteranordnung ist ein Schockabsorber 1 integriert.

Claims (14)

1. Polsteranordnung für einen Sitz, insbesondere Flugzeugsitz,

• - mit elastisch und plastisch verformbaren Elementen, die bei Überschreiten einer vorbestimmten dynamischen Last eine Energieabsorption realisieren,
  dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Anordnung aufgebaut ist aus einem Polster (2), dessen elastisch deformier­ barer Kern aus Elementen bekannter Art besteht, und einem Schockabsorber (1), der unterhalb, innerhalb oder hinter dem üblicherweise bekannten Polster (2) an­ geordnet ist,
• - der Schockabsorber (1) aus zumindest einem plastisch verformbaren Element aus dünnem Blech, vorzugsweise Aluminiumblech, aufgebaut ist, das bei Überschrei­ ten einer vorbestimmten Last Energie aufnimmt.

2. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur des Schockabsorbers (1) wabenförmig ist.

3. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur des Schockabsorbers (1) mit zahlreichen kugelförmigen Kapseln (8) gebildet ist.

4. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur des Schockabsorbers (1) gebildet ist aus Formplatten (12).

5. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur des Schockabsorbers (1) aus einer Kombination plastisch verform­ barer Elemente besteht.

6. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die wabenförmige Struktur des Schockabsorbers (1) besteht aus einem Wabenkern (4), dessen Waben (7) mit ihrer Längsachse überwiegend parallel zur Richtung der dynamischen Last stehen, und von Platten (5, 6) begrenzt ist.

7. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - mindestens eine der Platten (5, 6) vorgeformt ist.

8. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur mit zahlreichen kugelförmigen Kapseln durch Kapseln (8) gebildet ist, die in einem polsterähnlichen, verformbaren Behälter (11) dicht gepackt angeordnet sind.

9. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Kapseln (8) je aus zwei tiefgezogenen Hälften (9, 10) überlappend in ge­ eigneter Weise miteinander verbunden sind und
• - eine Anordnung im Behälter (11) so erfolgt, daß die Überlappungen (12) aller Kapseln (8) in annähernd gleichen oder parallelen Ebenen liegen.

10. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Struktur aus Formplatten (12) mit beispielsweise durch das Biegeverfahren Sicken hergestellte Ausformungen gebildet ist und in einem polsterähnlichen, verformbaren Behälter (11) überwiegend in Richtung der dynamischen Last über­ einandergestapelt angeordnet sind.

11. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schockabsorber (1) oder zumindest wirksame Teile des Schockabsorbers (1) vorgestaucht ausgeführt sind.

12. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine lösbare Verbindung des Schockabsorbers (1) mit dem Polster (2), beispiels­ weise durch eine Hülle (3) oder Klettbändern, realisierbar ist.

13. Polsteranordnung für einen Sitz nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Schockabsorber (1) in das Polster (2) integriert ist, beispielsweise durch Einkleben oder Einschäumen.

14. Polsteranordnung für einen Sitz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Verbindung mit einem Sitzgestell mit Hilfe von Befestigungselementen reali­ sierbar ist.