DE69937973T2

DE69937973T2 - Fahrzeugsitz.

Info

Publication number: DE69937973T2
Application number: DE69937973T
Authority: DE
Inventors: Dag Landvik; Aage Kristiansen
Original assignee: Dan Foam ApS
Current assignee: Dan Foam ApS
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2019-02-23
Also published as: US6733083B1; WO1999044856A1; AU738840B2; EP1571038A1; SE9800673D0; CN1103704C; KR20010041484A; BR9908436A; JP2002505221A; HK1083014A1; SE9800673L; DE69937973D1; EP1058629A1; DE69923295D1; ES2299908T3; AU2752999A; CN1291950A; EP1571038B1; ES2238097T3; DE69923295T8

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, wie einen Automobilsitz.
Stand der Technik
Das vorherrschende Verfahren für die Herstellung von Fahrzeugsitzen besteht darin, den Sitz zusammen mit optionalen Einsätzen, die aus Stahl usw. hergestellt sind, in ein und demselben Material, normalerweise verschäumtem Schaumpolyether-Kunststoff, zu gießen. Das Sitzpolster sollte komfortabel sein, während die Seiten, die die Oberschenkel stützen sollen, etwas härter sein sollten. Dies wird durch Verschäumen in derselben Form mit unterschiedlichen Indizes erreicht, d. h., es werden unterschiedliche Mengen von Isocyanat verwendet. Mehr Isocyanat ergibt einen härteren verschäumten Kunststoff. Ein solches Schaummaterial absorbiert keine Energie, sondern hat ein schnelles Zurückfedern zur Folge.
Als Teil des persönlichen Schutzes in modernen Automobilen werden die Sitze, im Besonderen die Vordersitze, steifer gemacht, damit sie bei einem Unfall nicht brechen. Diese Art von Sitzen geben einen besseren Schutz bei höheren Geschwindigkeiten, aber sie arbeiten bei niedrigen Geschwindigkeiten weniger gut. Auf Grund der Steifheit absorbiert der Sitz zum Beispiel keine Energie bei einem Auffahrunfall bei niedriger Geschwindigkeit, sondern stattdessen prallen der Körper und im Besonderen der Kopf rückwärts und vorwärts, was sogenannte Schleudertraumata in der Wirbelsäule zur Folge hat. Die Versicherungsgesellschaften haben ermittelt, dass die Anzahl von Verletzungen jedes Jahr zunimmt, und in Schweden werden nun jährlich ungefähr 16.000 Verletzungen gemeldet und ungefähr 2.000 von diesen führen zu Invalidität.
Die Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Fahrzeugsitz mit energieabsorbierenden Eigenschaften bereitzustellen, der im Vergleich zu dem Stand der Technik verbesserten Schutz gegen Schleudertraumata bei Auffahrunfällen zeigt.
Dies wird jeweils mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches erreicht.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung offensichtlich, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, bei denen:
1 eine graphische Darstellung der Energieabsorption für hochelastischen verschäumten Kunststoff darstellt, der normalerweise bei Möbeln verwendet wird,
2 einen entsprechenden Graphen für einen im Wesentlichen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff darstellt,
3 die Struktur darstellt eines hochelastischen verschäumten Kunststoffes darstellt und 4 die Struktur eines im Wesentlichen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoffes der Art, die bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz verwendet wird, darstellt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung
Hinter der Erfindung steht die Tatsache, dass sich die Glasübergangstemperatur für energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff im Vergleich zu der bei anderen relativ elastischeren verschäumten Kunststoffen vollkommen unterschiedlich verhält. Die letztgenannten verschäumten Kunststoffe weisen eine starke Viskositätsänderung über ein kleines Temperaturintervall auf, während die Viskositätsänderung bei einem energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff, z. B. einem Polyurethanpolymer, ein viel breiteres Temperaturintervall aufweist, in dem das Polymer langsam weich wird. Somit kann sich zum Beispiel ein Sitz mit energieabsorbierendem verschäumten Kunststoff bei 0 °C hart anfühlen, aber wenn man sich auf einen solchen Sitz setzt, kann es sich so anfühlen, als ob man immer weiter in ihn einsinkt, wenn der verschäumte Kunststoff durch die sitzende Person allmählich erwärmt wird.
Eine an den Körper angrenzende Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff absorbiert und mildert die Energie, die bei einer Kollision bei niedriger Geschwindigkeit auf den Körper ausgeübt wird.
Energieabsorbierende verschäumte Kunststoffe sind per se auf dem Gebiet von Kunststoffmaterial bekannt und die Eigenschaften von solchen verschäumten Kunststoffen werden normalerweise unter Fachleuten als viskoelastische Kunststoffe, nichtelastische Kunststoffe, Kunststoffe mit gesteuerter Rückverformung, Memory-Schaum usw. zusammengefasst. Die Eigenschaften des verschäumten Kunststoffes haben zur Folge, dass es sich nach Stauchung eines der Körper langsam rückverformt, wobei dies bedeutet, dass Stauchstellen über einen längeren oder kürzeren Zeitraum untersucht werden können. Die Energieabsorption kann außerdem bei einer Standardprüfung untersucht werden, wobei eine Stahlkugel gegen eine Fläche verschäumten Kunststoffes fällt. Ein maximal energieabsorbierender verschäumter Kunststoff ergibt einen Rückprall von weniger als 2 % der Fallhöhe, während ein sogenannter hochelastischer verschäumter Kunststoff für Möbel einen Rückprall von ungefähr 60 % aufweisen soll. Die Energieabsorption kann außerdem graphisch untersucht werden, wenn die Stauchhärte gemäß ASTM-D-1564 gemessen wird.
Daher wird in 1 ein Graph für einen hochelastischen verschäumten Kunststoff mit einer Dicke von 50 mm und einer Stauchhärte von mehr als 400 N bei 65 % Stauchung gezeigt. Die Fläche zwischen der Belastungskurve A und der Entlastungskurve B ist ein Maß für die Energieabsorption und dies kann, wie aus der Figur ersichtlich ist, vernachlässigt werden.
In 2 wird der entsprechende Graph für einen im Wesentlichen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff mit derselben Dicke, das heißt 50 mm, mit einer Stauchhärte von ungefähr 250 N bei 65 % gezeigt. In dem dargestellten Beispiel hat die Stau- Stauchung in drei Schritten stattgefunden, aber es ist klar zu sehen, dass die Energieabsorption wesentlich ist, und dies zeigt deutlich die bestehende Möglichkeit zufriedenstellenden Absorbierens der Energie, die bei einem herkömmlichen Automobilsitz bei Auffahrunfällen die oben besprochenen Schleudertraumata verursacht. Der Wortlaut „im Wesentlichen energieabsorbierender verschäumter Kunststoff" wird in diesem Kontext verwendet, um die Art verschäumten Kunststoffes, die bei dem Fahrzeugsitz nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird und die in 2 beispielhaft dargestellt wird, von der Art hochelastischen Kunststoffes, die derzeit z. B. bei Automobilsitzen und Möbeln verwendet wird und die in 1 beispielhaft dargestellt wird, zu unterscheiden.
Der Komfort eines Automobilsitzes ergibt sich teilweise durch die Eigenschaften und die Konstruktion des Sitzes selbst, teilweise durch die Eigenschaften und Form der Rückenlehne und der Kopflehne. Aus Sicht der Verkehrssicherheit sind die Funktion und der Komfort aller Teile der Automobilsitze von höchster Bedeutung. In Bezug auf das Verringern des Verletzungsrisikos bei Auffahrunfällen haben die Rückenlehne und die Kopflehne des Sitzes entscheidende Bedeutung. Indem die Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff in dem Fahrzeugsitz angrenzend an den Körper eines Benutzers angeordnet wird, wird der Hauptteil der bei der Kollision emittierten Energie durch die Schicht aus verschäumtem Kunststoff absorbiert.
Eine geeignete Dichte für einen solchen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff ist 30 bis 110 kg/m³ und eine Stauchhärte von 100 bis 500 N bei 65 % Stauchung und ein Rückprall gemäß der Norm ASTM-D-1564 von maximal 10 %.
Eine geeignete Dicke der Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff ist ungefähr 50 mm, aber kann selbstverständlich sowohl dünner als auch dicker gemacht werden. Die Schicht aus verschäumtem Kunststoff sollte jedoch wenigstens 20 mm dick sein, um den gewünschten Effekt zu verleihen. Eine Formulierung für einen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff ist ein oder mehrere mischbare oder nichtmischbare Polyole, Wasser oder CO₂ als Treibmittel, ein Amin als Katalysator, eine Organometallverbindung als Gelierkatalysator zusammen mit Additiven, wie einem Stabilisator, einem Farbmittel, einem Füllstoff, einem Flammhemmer und einem Bakterizid. Als Härtemittel können Toluendiisocyanat, entweder T80 oder T65 oder eine Mischung oder diese beiden oder Methylendiisocyanat oder ein Vorpolymer, das eines der Isocya der Isocyanate enthält, verwendet werden. Ein Beispiel für eine typische Formulierung ist: 70 Teile (Gew.-%) Polyol (OH 250), 30 Teile Polyol (OH 50), 1,8 Teile Wasser, 0,2 Teile ternäres Amin, 0,6 Teile eines Stabilisators (Silikonöl), 0,1 Teile Zinnoktoat, 5,0 Teile eines Flammhemmers und Isocyanat mit variierendem Index.
Zur weiteren Darstellung der Erfindung stellt 3 die verschäumte Struktur bei einem hochelastischen verschäumten Kunststoff für Möbel dar. Dieser verschäumte Kunststoff weist eine Struktur auf, die als ein Oktaeder beschrieben werden kann, dessen Struktur eher zum Brechen neigt. Diese Struktur soll mit der in 4 gezeigten verschäumten Struktur für einen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff, bei dem die Zellen eher wie Kugeln aussehen, verglichen werden. Dieser verschäumte Kunststoff absorbiert sehr gut die Energie von Stößen.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz kann entweder in dem Sitz oder in der Rückenlehne oder vorzugsweise in beidem sowie in der Kopflehne mit der Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff versehen sein. Hiermit wird die Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff zwischen dem tragenden Teil oder dem Sitz und einer Oberflächenschicht in der Form einer Polsterung, gegen die der Benutzer zur Ruhe kommt, bereitgestellt. Eine innere Schicht aus hochelastischem verschäumtem Kunststoff kann, soweit gewünscht, zwischen der Schale und der Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff bereitgestellt werden.
Die Bereitstellung kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Gemäß einem Verfahren wird die Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff konfektioniert, um in einem nachfolgenden Schritt an der Schale oder, soweit anwendbar, an einer Schicht aus hochelastischem verschäumtem Kunststoff angeklebt zu werden. Die Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff kann außerdem in einem ersten Schritt in einer Form gegossen werden, worauf der verbleibende Teil oder die betreffende Schale in derselben Form gegossen werden. Eine andere Alternative besteht darin, eine Form per Vakuum mit der Polsterung zugerichtet wird, worauf die Schicht aus energieabsorbierendem verschäumtem Kunststoff in der Form gegossen wird. Des Weiteren kann die Schicht aus verschäumtem Kunststoff auf eine Polsterung laminiert werden, die nachfolgend zum abschließenden Gießen der betreffenden Schale unter Verwendung von Vakuum an einer Form angebracht wird. Alternativ kann das Laminat aus verschäumten Kunststoff und Polsterung auf eine geeignete Weise an einer Schale angebracht werden.
Ohne die mit der erfindungsgemäßen Struktur erzielten Vorteile negativ zu beeinflussen, kann ein temperaturunempfindliches Material in der Form eines herkömmlichen Füllmaterials, wie Polyurethanschaum oder ein Fasermaterial, als eine Komfortschicht auf den energieabsorbierenden Polyurethanschaum aufgetragen werden. Dadurch wird der oben besprochene Nachteil, dass der energieabsorbierende Polyurethanschaum bei 0 °C hart ist, verringert oder beseitigt. Eine geeignete Dicke könnte 20 bis 30 mm betragen.

Claims

Fahrzeugsitz, der wenigstens einen Sitzabschnitt, eine Rückenlehne und eine Kopflehne hat, die eine Schicht aus verschäumtem Kunststoff umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus verschäumtem Kunststoff ein im Wesentlichen energieabsorbierender verschäumter Kunststoff mit einer Dichte von nicht weniger als ungefähr 30 kg/m³, einer Dicke von wenigstens 20 mm und einer Stauchhärte von wenigstens 100 N bei 65 % Stauchung ist und die Schicht aus verschäumtem Kunststoff von einem tragenden Teil des Sitzes getragen wird.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff eine Dichte von nicht mehr als ungefähr 110 kg/m³ hat.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff eine Dicke von wenigstens 50 mm hat.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff im Wesentlichen kugelförmige Zellen umfasst.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff wenigstens teilweise aus wenigstens einem Polyol besteht.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff einen Flammhemmer umfasst.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff ein Bakterizid umfasst.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fahrzeugsitz des Weiteren einen Träger und eine Polsterschicht umfasst und des Weiteren dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff zwischen dem tragenden Teil des Sitzes und der Polsterschicht befindet.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 9, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff auf die Polsterschicht laminiert ist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, der des Weiteren eine Schicht aus hochelastischem verschäumtem Kunststoff umfasst.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 10, wobei die Schicht aus hochelastischem verschäumtem Kunststoff zwischen dem tragenden Teil des Sitzes, beispielsweise einer Schale und dem im Wesentlichen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff vorhanden ist.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 10 oder 11, wobei der im Wesentlichen energieabsorbierende verschäumte Kunststoff an der Schicht aus hochelastischem verschäumtem Kunststoff angeklebt ist.
Fahrzeugsitz nach einem der vorangehenden Ansprüche, der des Weiteren wenigstens eine im Wesentlichen temperaturunempfindliche Schicht aus Fasermaterial oder eine im Wesentlichen temperaturunempfindliche Schicht aus Schaumstoff auf dem im Wesentlichen energieabsorbierenden verschäumten Kunststoff umfasst.
Fahrzeugsitz nach Anspruch 13, wobei die wenigstens eine von der im Wesentlichen temperaturunempfindliche Schicht aus Fasermaterial und der im Wesentlichen temperaturunempfindliche Schicht aus Schaumstoff eine Dicke von wenigstens 20 mm hat.