SE536954C2 - Energiupptagande stol - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en energiupptagande stol med syfte att reduceraskaderiskan särskilt vid olyckor där stolsockupantens överkropp trycks motstolsryggen. Detta ästadkommes genom att tillåta en begränsad rotation istolsryggen, transformera den roterande rörelsen till en rätlinjig rörelse, somjämte associerad kraft i rörelsens riktning definierar den energi som kanöverföras till ett energiupptagande element. Särskilt effektiv blirenergiöverföringen om den rätlinjiga rörelsens sträcka växlas upp. Genom attenergi på detta sätt överförs från stolsockupanten kommer accelerationer ochkrafter på stolsockupantens huvud och halsrygg att reduceras, vilket reducerar skaderisken. (Fig 1)

Description

25 30 536 954 antal faser (som exemplifieras av nedan angina fas 1, fas 2, fas 3 och fas 4), vilka sammantaget pågår under en kort tid, typiskt runt 0.5 sek.

Fas 1: I den första fasen (0-0,1 sek) kommer det framförvarande fordonet att accelereras framåt, vilket innebär att varje stolsrygg kommer att pressa dess förare och passagerare framåt, varvid först överkroppen accelereras (i senare delen av fas 1) vilket medför att ryggraden sträcks ut och komprimeras. Till följd av detta uppstår tryckgradienter i stolsockupantens hjärna. Höga tryck uppstår i bakre delen av hjärnan och låga tryck i den främre delen. Skjuvande krafter uppstår i hj ärnstammen.

Fas 2: I den andra fasen (0,1-0,25 sek), sträcks ryggraden ut ytterligare.

Huvudet accelereras och kastas bakåt mot eller över nacksyddet. Detta kan orsaka Temporomandibulära dysfunktioner (TMJ eller TMD).

Fas 3: I den tredje fasen (0,25 - 0,4 sek) uppnår huvudet maximal acceleration, överkroppen sjunker tillbaka ner i sätet och huvudet roterar framåt. Stolsryggen fjädrar tillbaka och ökar hastigheten hos stolsockupanten väsentligt.

Fas 4: I den fjärde fasen (0,4-0,5 sek) retarderas huvud, nacke och överkropp. Höga drag- och skjuvkrafter uppstår i ryggraden. Höga dragkrafter uppstår också på hjärnstammen och ryggmärgen.

I skriften Energy-Absorbing Car Seat Designs for Reducing Whiplash, Traffic Injury Prevention, 9:6, 583-591, 2008, av S. Himmetoglu, M. Acar, K.

Bouazza-Marouf och A. J. Taylor diskuteras ett antal olika utföranden på bilstolar i syfte att reducera whiplashskador; RO (Recliner Only): I detta utförande är stolsryggen vridbart anordnad i sätet. Vid kollision tas energi upp i en spiralfjäder kopplad tills stolsryggens rotationsaxel. SPO (Seat Span Only): Enligt detta exempel tillåts sätet translatera bakåt relativt bilens färdriktning. Energin tas upp i ett fjäder-dämpare element, som är horisontellt anordnat i sätet. WMS: Här kombineras RO och SPO. Energi tas upp dels genom en rotation hos stolsryggen i en spiralfjäder, dels genom en translation av sätet i ett horisontellt placerat fiäder-dämpare element i sätet. 10 15 20 25 30 536 954 DWMS: Denna lösning är snarlik WMS men med skillnaden att fjäder dämpare elementet lutar 30-grader mot horisontalplanet. RFWMS: Denna läsning baseras på WMS. I tillägg så består stolsryggen av en inre och yttre ram där den inre ramen tillåts rotera i motsatt riktning mot den yttre, vilket sägs ha fördelar vid kraftiga kollisioner. DRFWS: Denna lösning i sin tur påminner om RFWMS, men med den skillnaden att fjäder-dämpare elementet lutar 30 grader mot horisontalplanet som i DWMS.

Ett annat exempel baserat på ett kugghjul som överför rotation i stolsryggen till en linjär rörelse i en tandad platta finns beskriven i det japanska dokumentet J P2ooo28o8o5. Den linjära rörelsen överförs till en energiupptagande fjäder. Uppfinningen sägs även skydda stolsockupanten vid kollisioner framifrån, vid expansion av en airbag t.ex. Anordningen är vidare inrättad med en låsfunktion som styrs medelst sensorer och som kopplar in mekanismen vid kollisionsögonblicket.

En praktisk begränsning med denna lösning är att kugghjulets diameter behöver vara relativt stor för att transformera en begränsad tillåten rotation.

Mekanismen innehåller vidare ett stort antal delar som gör den komplicerad och dyr att realisera och även underhålla.

I ljuset av det ovannämnda finns det alltså ett behov av en förbättrad stol för att minska uppkomsten av, eller åtminstone minska effekten av, pisksnärtskador.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är således att tillhandahålla en förbättrad stol för att minska uppkomsten av, eller åtminstone minska effekten av, pisksnärtskador.

Olika typer av nackstöd och energiupptagande material i stolen hjälper till att minska skaderisken. Föreliggande uppfinnings uppfinnare har dock kommit till insikten att om en större andel av energi kan överföras från stolsockupanten under den första fasen av förloppet ovan, skulle skaderisken kunna minskas väsentligt. 10 15 20 25 30 536 954 Ett särskilt syfte med föreliggande uppfinning är således att minska skaderisken för pisksnärtskador och de tillhörande mycket höga kostnaderna genom att tillhandahålla en ändamålsenlig energiupptagande funktion i stolen. Detta åstadkommes genom att tillhandahålla en stol enligt föreliggande uppfmnings självständiga patentkrav. En sådan stol är således anordnad att när stolsockupantens överkropp pressas mot sätet transformera en begränsad rotation hos stolryggen till en rätlinjig rörelse. Rörelsens sträcka kan växlas upp och utnyttjas för energiöverföring till ett för ändamålet anpassat energiupptagande element. Det energiupptagande elementet är således anordnat att lagra eller ackumulera energin på ett ofarligt sätt (dvs. så att skaderisken för stolsockupanten minskas). Detta reducerar accelerationer och krafter i stolsockupantens huvud och halsrygg och minskar därmed skaderisken väsentligt.

Således tillhandahålls en energiupptagande stol bestående av ett säte, en stolsrygg och en i stolen anordnad energiöverförande anordning, som innefattar ett energipptagande elelement. Vid kollision överförs energi från stolsockupant till det energiupptagande elementet. Detta reducerar accelerationer och krafter på stolsockupantens huvud och halsrygg och reducerar därmed risken för whiplashrelaterade skador. Särskilt är stolsryggen vridbart förbunden dels med sätet runt en axel parallell med bilens tvärriktning och dels med den energiöverförande anordningen också runt en axel parallell med stolens tvärriktning (dvs. runt en axel parallell med bilens tvärriktning då stolen är monterad rättvänd i en bil). Den energiöverförande anordningen är i sin tur vridbart förbunden med sätet runt en axel parallell med stolens tvärriktning. Detta möjliggör att stolsryggens rotationsrörelse transformeras till en rätlinjig rörelse, vilken utnyttjas för att överföra kinetisk energi från stolsockupant till nämnda energiupptagande element.

Vid kollision bakifrån överförs kinetisk energi från den påkörande bilen till den påkörda, som i sin tur via stolsryggen överför den till stolsockupanten.

Således kan den kinetiska energin därmed överföras till ett energiupptagande element via stolsryggens rotation. För att åstadkomma detta transformeras 1O 15 20 25 536 954 rotationen i stolsryggen till en rätlinjig rörelse, som utnyttjas för energiöverföring till det energiupptagande elementet.

Således tillhandahålls en stol vars funktion baseras på translaterande rörelser och som möjliggör att den energiöverförande rotationen kan vara kraftigt begränsad för att inte riskera att skada passagerare i baksätet (då stolen används i framsätet). Likaledes tillhandahålls en stol vars funktion möjliggör en begränsning av roterande rörelser och som trots dessa begränsningar åstadkommer en energiöverföring på en tillräckligt stor sträcka för få önskad effekt, dvs. som minskar uppkomsten av, eller åtminstone minskar effekten av, pisksnärtskador.

Den energiöverförande anordningen är lämpligen fixerad vid sätet, vridbart omkring den tredje axeln. Alternativt kan den energiöverförande anordningen vara fixerbar vid en utanför stolen anordnad del av det fordon i vilket stolen är monterad, vridbart omkring den tredje axeln.

Nämnda energiöverförande anordning kan enligt en utföringsform innefatta en uppväxlingsmekanism, anordnad för uppväxling av sträckan hos nämnda rätlinjiga rörelse, vilket möjliggör en ur biomekanisk synpunkt gynnsammare energiupptagning.

Stolen kan enligt en utföringsform vara anordnad sådan att vinkeln mellan en linje mellan stolsryggens båda rotationspunkter och en linje mellan den energiöverförande anordningens båda rotationspunkter, sett i ett plan vars normal är parallell med bilens tvärriktning, ökar när stolsryggen roterar till följd av att stolsockupantens överkropp pressas mot stolsryggen vid kollision bakifrån.

Stolen kan enligt en utföringsform vara anordnad sådan att den energiupptagande anordningen är anordnad och orienterad för att medge att avståndet mellan den första axeln och den andra axeln blir så stort som möjligt. Härigenom maximeras längden av den hävarm som formas mellan den första och andra axeln varvid även den resulterande rätlinjiga rörelsen 1O 15 20 25 536 954 hos den energiöverförande anordningen maximeras med avseende på rotationsrörelsen omkring den första axeln.

Den kinetiska energin från stolockupanten kan enligt en utföringsform överföras under nämnda rätlinjiga rörelse till det energiupptagande elementet med ett dragkraftsöverförande element, vilket gör det möjligt att använda enkla konstruktionselement för energiöverföringen.

Nämnda energiöverförande anordning kan enligt en utföringsform innefatta en platta, som är anordnad i sätet och vridbart anordnad i den samma, vilken är enkel att anordna och som inte kräver så stort utrymme.

Nämnda energiöverförande anordning kan enligt en utföringsform innefatta ett i anordningens längsriktning, sett i en vy längs med bilen, förskjutbart anordnat element.

Stolsryggen kan enligt en utföringsform vara anordnad med en spärrmekanism som frisläpps i kollisionsögonblickets initiala fas.

Nämnda spärrmekanism kan enligt en utföringsform få en signal från en eller flera sensorer för att frikopplas vid en viss tid efter kollisionsögonblicket. Den energiupptagande funktionen aktiveras därmed inte under normala förhållanden.

Nämnda spärrmekanism och energiöverförande element kan enligt en utföringsform frikopplas när stolsockupanten önskar ställa in stolen av komfortskäl samt att nämnda rotationsrörelse har ett begränsat utslag.

Således krävs inte någon aktiv handling (såsom inställning eller påsättning) av stolsockupanten.

Nämnda energiupptagande element kan vara ett band, en rem, en lina, ett rep, en vajer, ett solitt material, en fjäder, en hydraulisk dämpare, en gasfjäder, eller ett svänghjul; eller kombinationer av dessa.

F öreträdesvis medger den energiöverförande anordningen att transformera stolsryggens rotation till en rätlinjig rörelse, vars sträcka kan växlas upp, 10 15 20 25 536 954 vilket ur biomekanisk synpunkt medger en gynnsam energiöverföring till ett energiupptagande element. Detta minskar risken för whiplashrelaterade skador.

Företrädesvis anordnas den energiupptagande funktionen i stolen på ett praktiskt och kostnadseffektivt sätt genom sin kompakta och platta utformning samt utnyttjar enkla konstruktionselement. Den energiöverförande anordningen påverkar således inte bilens konstruktiva utförande på något genomgripande sätt, vilket också underlättar underhåll eller utbyte efter aktivering. Anordningen är således enkel att underhålla och kan bytas ut utan att hela stolen behöver ersättas.

F öreträdesvis medger den energiöverförande anordningen att den kinetiska energin hos stolsockupanten överförs till energiupptagande element via en nedväxlad dragande kraft. Det möjliggör användning av ett enkelt och kostandseffektivt dragkraftsöverförande element för energiöverföring.

Generellt sett skall alla termer som används i patentkraven tolkas enligt deras vanliga betydelse inom det tekniska området, såvida de inte explicit definieras häri. Alla hänvisningar till ”en/ ett/ den/ det [element, anordning, komponent, organ, steg, etc.]” ska tolkas brett såsom hänvisande till minst en förekomst av elementet, anordningen, komponenten, organet, steget, etc., såvida inte något annat anges.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Utföringsformer av föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i mer detalj med hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka: Figur 1-5 är olika vyer av en stol innefattande en energiöverförande anordning, och Figur 6-9 illustrerar en energiöverförande anordning enligt olika utföringsformer för integrering i en stol enligt Figur 1-5. 10 15 20 25 30 536 954 DETALJERAD BESKRIVNING Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer detalj erat med hänvisning till de bifogade ritningarna i vilka särskilda utföringsformer visas.

Samma hänvisningsbeteckningar används genomgående till för i figurerna förekommande samma element. Föreliggande uppfinning kan utföras i många olika skepnader och skall inte tolkas som begränsad av utföringsformerna som visas häri; dessa utföringsformer tillhandahålles som exempel så att denna beskrivning är detaljerad och komplett och förmedlar uppfinningens omfattning för fackmannen inom området.

Figur 1 visar en principiell och stiliserad bild av en stol 1 sedd i en längsgående vy (yz-planet). Figur 1 visar även ett koordinatsystem utgående från montering av stolen 1 i en bil 24. Stolen 1 innefattar en energiöverförande anordning 4 anordnad i stolens 1 säte 2. Stolen 1 innefattar således följande principiella komponenter med hänvisning inledningsvis till Figur 1: ett säte 2, dvs. sätets lastbärande struktur; en rygg 3, dvs. ryggens lastbärande struktur; samt en energiöverförande anordning 4, som anordnas i sätet 2 med syfte att överföra kinetisk energi från en tänkt stolsockupant (inte inritad) som vid användning är placerad i stolen 1 till ett energiupptagande element 5 genom en linjär förskjutning under mekaniskt motstånd.

Den energiöverförande anordningen 4 innefattar således ett energiupptagande element 5 (endast schematiskt visat i Figur 1), dvs. det element i den energiöverförande anordningen 4, som primärt ackumulerar eller omvandlar den kinetiska energin som överförs från stolsockupanten vid användning. Det energiupptagande elementet 5 är kopplat till ett förskjutbart element 6 vilket kommer att beskrivas nedan.

I den initiala fasen av kollisionen (Fas 1 ovan) pressas stolsockupantens överkropp mot stolsryggen 3. Den kraft som uppstår mellan stolsrygg och stolsockupanten kan utföra ett mekaniskt arbete, om stolen i detta skede tillåts translatera eller om stolsryggen tillåts rotera under motstånd. Detta mekaniska arbete kan överföras och ackumuleras. Exempelvis kan mekaniskt 10 15 20 25 30 536 954 arbete ackumuleras i en spiralfjäder, hydraulcylinder, pneumatisk cylinder, svänghjul elleri ett solitt material. Denna typ av konstruktionselement är det som häri benämns”energiupptagande element”.

Eftersom energiupptagning sker under de initiala faserna av kollisionsförloppet, överförs och ackumuleras eller omvandlas en del av den kinetiska energin som överförts från det påkörande fordonet till förare och passagerare via stolsryggen i sin tur i ett energiupptagande element istället för att överföras till stolsockupantens huvud och halsrygg i den andra fasen.

Exempel på energiupptagande element 5 är ett solitt material, som upptar töjningsenergi; ett fjäderelement; en hydraulisk dämpare; en gasfiäder; ett svänghjul. Dessa exempel kommer att beskrivas i mer detalj nedan.

Kombinationer av ovanstående är också givetvis möjliga. Vilket element som slutligen realiseras är avhängigt en rad faktorer, biomekaniska såväl som tekniska, ekonomiska och rent praktiska.

Stolens rygg är 3 vridbart förbunden dels med sätet 2 i punkt A kring en axel parallell med stolens 1 (och således även bilens 24) tvärriktning (x- riktningen), dels med den energiöverförande anordningen 4 kring punkt B kring en axel parallell med stolens tvärriktning. Nämnda anordning 4 är i sin tur vridbart anordnad i sätet kring en punkt C kring en axel parallell med stolens tvärriktning.

Nämnda energiöverförande anordning 4 innefattar vidare ett i anordningens 4 längsriktning sett i nämnda yz-plan förskjutbart anordnat element 6 (schematiskt visat i Figur 1.). Vid kollision bakifrån trycks stolsockupantens överkropp initialt mot stolsryggen 3. Stolsryggen 3 tillåts att rotera under mekaniskt motstånd från det energiupptagande elementet en vinkel A6 under inverkan av en resulterande kraft Fl, se Figur 1, som är tidsberoende.

När stolsryggen 3 således roterar till följd av att överkroppen på en stolsockupant pressas mot stolsryggen och ger upphov till kraften Fl mot densamma till följd av kollision bakifrån, transformeras rotationsrörelsen till en rätlinjig rörelse i den energiöverförande anordningen 4. Om nämnda 10 15 20 25 536 954 förskjutbara element 6 kopplas till ett energiupptagande element 5 kan energi överföras, vilket reducerar krafter och accelerationer på huvud och halsrygg hos stolsockupanten.

Eftersom stolsryggen 3 är vridbart anordnad dels i sätet 2 i punkt A, dels i den energiöverförande anordningen 4 i punkt B, samtidigt som anordningen är vridbart fixerad i punkt C och innehåller ett förskjutbart element 6, kommer stolsryggens 3 rotationsrörelse att transformeras till en rätlinjig rörelse vars sträcka är avhängig distansen mellan rotationspunkterna A och B och stolsryggens 3 vinkeländring A9 från utgångsläget. Rotationen A6 är avhängig det mekaniska motståndet i det energiupptagande elementet 4 samt storleken på den energi som överförs.

Den energiöverförande anordningen är anordnad och orienterad för att maximera längden hos den hävarm som formas mellan punkterna A och B. I figur 1 åskådliggörs detta genom att en vinkel ß mellan en rät linje genom punkterna B och C och en rät linje som är parallell med z-riktningen är större än noll i medurs riktning enligt figuren.

En vinkel a mellan en rät linje genom punkt A och B och en rät linje mellan punkt B och C ökar (dvs (12 > al) när stolsryggen 3 roterar en vinkel A6 till följd av att stolsockupantens överkropp pressas mot stolsryggen 2 vid kollision under det att nämnda element 6 förskjuts.

Enligt utföringsformer kan nämnda linjära förskjutning växlas upp i syfte att ytterligare reducera krafter och accelerationer verkande på stolsockupanten.

Det innebär att överföringen av energi från stolsockupanten till det energiöverförande elementet sker på en längre sträcka. Flera alternativ till energiupptagande element 5 enligt ovan möjliggörs därmed samtidigt som det kan bli enklare att bygga in en föredragen karaktäristik i energiöverföringen, vilket kan reducerar skaderisken ytterligare.

Ett antal utföringsformer kommer nu att beskrivas. 10 1O 15 20 25 30 536 954 Figur 2 är en perspektivvy av stolen 1 sedd snett uppifrån och framifrån med den energiöverförande anordingen 4 antydd under sätet. 2 Figur 3 visar nämnda stol 1 och anordning 4 i en vy rakt bakifrån (xy-planet). Figur 4 visar nämnda stol och energiöverförande anordning 4 i en sidovy (yz-planet). Här antyds att stolryggen 3 roterat från ett ursprungligt mer upprätt läge till ett mer lutande läge. Figur 5 är en perspektivvy av stolen 1 sedd snett framifrån, väsentligen i xy-planet. Den energiöverförande anordningen 4 ses här vridbart anordnadi den främre delen av sätet 2.

Den energiöverförande anordningen 4 innefattar företrädesvis en länkarm 7 vridbart anordnad i stolsryggen 3 i punkt B. Länkarmen kan vara bygel- formad. Den energiöverförande anordningen 4 innefattar företrädesvis ett förskjutbart anordnat element 8 vilket är fixerat ilänkarmen 7. Det förskjutbara elementet kan vara gaffelformat. Det förskjutbara elementet är företrädesvis förskjutbart anordnat i planparallella spår 9 i en platta 10.

Plattan 10 är vridbart anordnad i sätet 2 i punkt C. Stolsryggen 3 kan således liknas vid en hävstång. En tryckkraft F2 kommer att verka på bygeln 7 och den tryckande gaffeln 8, som förflyttas en sträcka s i kraftens riktning.

Man kan anta att den rotation A6 som kan tillåtas är relativt begränsad av hänsyn till eventuella passagerare i bilens baksäte (dvs. då stolen 1 används som bilens 24 framsäte) eller av hänsyn till eventuell bakomvarande lastutrymme (dvs. då stolen 1 används som bilens 24) baksäte. Detta får till följd att sträckan s blir relativt liten. Om energi överförs över en mycket kort sträcka, är det inte säkert att den får någon större reducerande inverkan på accelerationer och krafter i stolsockupantens halsrygg och nacke. Dessutom kan det bli svårt att bygga in någon form av karaktäristik för energiöverföringen på en alltför kort sträcka.

Det kan därför vara önskvärt att kunna växla upp sträckan s, som utnyttjas vid energiöverföring till det energiupptagande elementet. Det är vidare önskvärt att överföra den kinetiska energin till det energiupptagande elementet via en dragande kraft, vilket gör det möjligt att använda enkla och 11 1O 15 20 25 30 536 954 kostandseffektiva konstruktionselement, som t.ex. rem, band, rep, lina, vajer eller kedja för energiöverföringen.

Detta kan åstadkommas genom att tillhandahålla roterbara element 12, 13 som ett gränssnitt mellan den förskjutbara gaffeln 8 och plattan 10.

Roterbara element 12, 13 kan således vara anordnade dels i den förskjutbara gaffeln 8, dels i plattan 10. Ett draglastöverförande element 14 är anordnat i plattan 10 i punkt D och löper i de roterbara elementen 12 och 13. Genom detta konstruktiva utförande kommer den sträcka s som gaffeln 8 tillryggalägger på grund av stolsryggens 3 rotation att kunna växlas upp 4 ggr.

Enligt grundläggande mekaniska principer kommer dragkraften i det draglastöverförande elementet 14 att växlas ner i motsvarande grad till F2/4.

Alternativt kan de roterbara elementen bytas ut mot glidkroppar som är fast monterade i plattan 10 och gaffeln 8 eller som utgör integrerade delar av plattan 10 och gaffeln 8. Ett draglastöverförande element 14 kan på analogt sätt som beskrivet ovan vara fixerat i plattan 10 och löpa utmed de fast monterade eller integrerade elementens vertikala glidytor, vilka glidytor kan beläggas med ett material med låg friktion.

Genom möjligheten att växla upp sträckan s och växla ner kraften Fl skapas goda förutsättningar för att åstadkomma en energiöverföring, som väsentligt reducerar krafter och accelerationer i huvud och halsrygg för stolsockupanten och därmed minska risken för associerande skador.

På gaffelns spröt 11 är således roterbara element 12 monterade med rotationsaxlar ortogonala mot plattans 10 plan. Dessa roterbara element 12 förskjuts när gaffeln 8 förskjuts till följd av stolsryggens 3 rotation.

Anordningen 4 innefattar vidare ett antal i plattan 10 roterbart anordnade element 13 med rotationsaxlar ortogonala mot plattans 10 plan. Ett draglastöverförande element 14 är fixerad i plattan i punkt D och löper i de roterbara elementen 12 och 13. Exempel på draglastöverförande element 4 är rem, klirem, kuggrem, vajer, lina, rep, band. Man kan också tänka sig kedja. I så fall skull de roterbara elementen vara ett kedjedrev. Om det roterbara 12 10 15 20 25 30 536 954 elementet är en rem så är de roterbara elementen remhjul, vilket inses lätt av fackmannen.

Eftersom energiöverföringen till det energiupptagande elementet 5 sker under en längre sträcka under inverkan av en lägre kraft så betyder det att dimensionerna på det energiupptagande elementet 5 kan reduceras väsentligt, vilket också har praktisk betydelse eftersom det därmed blir lättare att integrera den energiöverförand anordningen, inkluderande det energiupptagande elementet, i stolen.

Kinetisk energi från stolsockupanten kan i realiteten komma att absorberas i många olika konstruktionsdelar samtidigt. En viss del kan komma att tas upp i stolsryggen 3 i form av elastisk töjningsenergi, en viss del som friktionsenergi (värme) i leder osv. Nedan beskrivs ett antal primära energiabsorbenter, dvs. exempel på den absorbent som primärt, utöver andra absorbenter, är tänkt att absorbera energi.

Exempel 1 avser ett draglastöverförande element som energiupptagande element och illustreras i Figur 7. Figur 7 visar en energiöverförande anordning 4 som enligt en utföringsform beskriven nedan innefattar en platta 10som är anpassad för att kunna anordnas vridbart i sätet 1. Ett gaffelformat element är förskjutbart anordnat i plattans plan. En växel innefattar ett antal roterbara element och ett dragkraftsöverförande element, såsom till exempel en rem, löpande runt de roterbara elementen med syfte att växla upp gaffelelementets förskjutning. Det energiupptagande elementet utgörs av det draglastöverförande elementet självt vilket är fästat i plattan i två punkter.

Enligt en utföringsform är de symmetriskt anordnade gaffelspröten 11 anordnade att förkjutas en sträcka s till följd av solstryggens 3 rotation A6.

Det draglastöverförande elementet 14 är här fästat i plattan 10 i två punkter D och E. Genom detta arrangemang kommer lasten F2 att fördela sig väsentligen symmetriskt över de båda gaffelspröten 11 så att kraften i vartdera sprötet väsentligen är F2/ 2. Kraften i det draglastöverförande elementet 14 blir då väsentligen F2/4, vilket draglastöverförande element 14 13 10 15 20 25 30 536 954 då kommer att töjas, varvid töjningsenergi, som kan ha både en elastisk och plastisk komponent tas upp av det draglastöverförande elementet 14.

Töjningsenergi kommer att tas upp i det draglastöverförande elementet på en maximal sträcka av 4s, beroende på elementets elasticitetsmodul och dimensioner samt sträckgräns, os.

Exempel 2 avser ett draglastöverförande element kombinerat med ett solitt töjbart material som energiupptagande element och illustreras i Figur 8.

Figur 8 visar en energiöverförande anordning 4 enligt en utföringsforrn som beskrivits ovan i exempel 1 men med den skillnaden att det energiupptagande elementet består av både det draglastöverförande elementet självt och ett solitt töjbart material kopplat till det dragkraftsöverförande elementet i ena änden och fixerat till plattan i den andra änden.

Enligt en utföringsform är de symmetriskt anordnade gaffelspröten 11 anordande att förskjutas en sträcka s till följd av stolsryggens rotation A6.

Det draglastöverförande elementet 14 är fixerat i plattan dels i punkt D och dels i ett solitt töjbart material 15 i punkt E. Det solida töjbara materialet 15 är, i sin tur, fästat vid plattan 4 i punkt F.

I analogi med föregående exempel kommer lasten F2 att fördela sig symmetriskt på de båda gaffelspröten så att kraften i vartdera sprötet är väsentligen F2/ 2. Kraften verkande på det draglastöverförande elementet 14 och det solida töjbara materialet 15 blir då väsentligen F2/ 4. Både det draglastöverförande elementet 14 och det solida töjbara materialet 15 kommer då att töjas under inverkan av dragkraften F2/4. Av detta följer att töjningsenergi tas upp i nämnda element 14 respektive det solida töjbara materialelementet 15 under en förskjutning av maximalt 4s, beroende på elementets 14 respektive det solida töjbara materialelementets 15 elasticitetsmodeler, dimensioner och sträckgräser, os.

Exempel 3 avser ett draglastöverförande element kombinerat med ett fjäderelement som energiupptagande element och illustreras i Figur 9. Figur 9 visar en energiöverförande anordning enligt en utföringsform liknande de 14 10 15 20 25 30 536 954 som beskrivits ovan i exempel 1 och 2 men med den skillnaden att det energiupptagande elementet utgörs av det dragkraftsöverförande elementet självt och en fjäder, där fjädern är kopplad till det dragkraftsöverförande elementet i ena ändan och till plattan i den andra.

Enligt en utföringsform är de symmetriskt anordnade gaffelspröten 11 anordande att förskjutas en sträcka s till följd av stolsryggens rotation. Det draglastöverförande elementet 14 är fästat i plattan dels i punkt D, och dels i ett fjäderelement 16 i punkt E. Fjäderelementet 16 i sin tur är fästas vid plattan 10 i punkt F. Genom arrangemanget kommer kraften F2 att fördela sig väsentligen syrnmetriskt på de båda gaffelspröten 11 så att kraften i vartdera sprötet blir väsentligen F2/ 2. Kraften verkande i elementet 14 och fjäderelementet 16 blir då väsentligen F2/ 4.

Det draglastöverförande elementet 14 och fjädern 16 kommer då att förlängas varvid mekanisk energi tas upp i det draglastöverförande elementet 14 respektive fjädern 16 på en maximal sträcka av 4s, beroende på bandets elasticitetsmodul, och dimensioner, sträckgräns, os, samt fjäders styvhet.

Det inses lätt, hur fjäderelementet 16 i utföringsformen beskriven ovan i exempel 3 (dvs. Figur 9) kan bytas ut mot en hydraulisk dämpare (ej visad) alternativet en gasfjäder (ej visad) för energiupptagning. Det följer också att ovanstående energiupptagande element kan kombineras på flera olika sätt för att uppnå en fördelaktig karakteristik på energiupptagningen i syfte att reducera accelerationer och krafter på huvud och halsrygg.

Exempel 6 avser ett draglastöverförande element kombinerat med ett svänghjul som energiupptagande element. Figur 6 visar en energiöverförande anordning i en utföringsform bestående av två sammanfogade plattor där den ena plattan är anpassad för att kunna fixeras vridbart i sätet. Ett gaffelformat element är förskjutbart anordnat i plattans plan. Den energiöverförande anordningen innefattar en växel innefattande ett antal roterbara element och ett dragkraftsöverförande element, såsom en rem, löpande runt skivorna med syfte att växla upp gaffelelementets förskjutning. Det energiupptagande 15 10 15 20 25 536 954 elementet, i form av ett svänghjul 23 (inte synligt i Figur 6 men antytt i Figur 5) är placerat i mellanrummet mellan plattorna. Det dragkraftsöverförande elementet är i detta fall kopplat till en skiva vars rotationsaxel är kopplad till ett frinav och ett svänghjul.

Enligt en utföringsform är de symmetriskt anordnade gaffelspröten 11 anordnade att förskjutas en sträcka s till följd av stolsryggens rotation.

Elementet 14 är fixerat i plattan dels i punkt D, dels till en skiva 19 vridbart anordnad i plattan i punkt G. Axeln G är i sin tur kopplad till ett frinav 20, se Figur 4. Genom arrangemanget kommer kraften F2 att fördela sig väsentligen symmetriskt på de båda gaffelspröten 11 så att kraften i vartdera sprötet blir väsentligen F2/ 2. Kraften verkande på elementet 14 blir då väsentligen F2/4.

Enligt denna utföringsform kompletteras den energiöverförande anordningen 4 med ytterligare en platta, en bottenplatta 21, som fästes till plattan 10 genom ett antal distanser 22 så att ett mellanrun mellan de båda plattorna bildas. I mellanrummet mellan de båda plattorna inrättas ett frinav 20 kopplat till ett svänghjul 23. Axeln G är således roterbart förbunden med svänghjulet 23. Krafteni elementet 14 kommer således att skapa ett vridande moment verkande på svänghjulet 23 under den maximala sträckan 4s.

Svänghjulet kommer således att accelereras och ta upp kinetisk energi.

Skivan kan ha en rotationsasymmetriskt utformning för att få en gynnsam energiöverföring ur biomekanisk synvinkel.

Några principiella praktiska aspekter på uppfinningen, som inte belyses närmare i denna beskrivning är att den energiöverförande andordningen 4 kan behöva frikopplas från stolsryggen när stolen ställs in av komfortskäl. En låsmekanism kan därför anordnas i kopplingen mellan bygeln 7 och gaffeln 8.

Denna låsmekanism är således anordnad att frikoppla stolsryggen från den energiöverförande anordningen när stolen ställs in av komfortskäl.

Den tillåta rotationsrörelsen A9 kan, såsom ovan nämns, vidare nehöva begränsas så att exempelvis passagerare i baksätet inte riskerar att skadas. 16 10 15 20 536 954 Ett sätt att åstadkomma detta är att anpassa spårens 9 längd i plattan 10 och eventuellt anordna en stötdämpande funktion i ändläget.

Den tillåtna rotationen skulle kunna tillåtas vara större i det fall ingen passagerare finns i baksätet, vilket skulle kunna säkerställas med sensorer.

Man skulle i detta fall kunna tänka sig t.ex. att spåren 9 anordnas med någon typ av mekanisk spärr som stoppar rörelsen vid olika vinkelutslag beroende på om det finns passagerare i baksätet eller inte.

Stolen kan innefatta en spärrmekanism som frisläpper stolsryggen för rotation vid ett givet villkor, t.ex. att kraften i någon konstruktionsdel överskrider ett visst värde. Av det skälet kan stolen innefatta någon typ av ställdon, som vid en given signal från en sensor frikopplar stolsryggen 3 för rotation varvid den energiöverförande funktionen 4 aktiveras.

Uppfinningen har som utgångspunkt tagit en bilstol och fokuserat primärt på kollision bakifrån. Det inses dock lätt att föreliggande uppfinning är kan användas även vid krock framifrån där t.ex. en expanderande krockkudde trycker föraren mot stolsryggen.

Föreliggande uppfinning är även tillämpbar för andra typer av stolar i syfte att överföra kinetisk energi från stolsockupant. Ett uppenbart sådant exempel är barnstolar avsedda för att monteras i bilar.

Uppfinningen har ovan i huvudsak beskrivits med hänvisning till särskilda exempel. Men såsom fackmannen inom området förstår är andra exempel än de ovan beskrivna möjliga inom uppfinningens omfång som definieras av de bifogade patentkraven. 17

Claims (1)

1. 0 15 20 25 1. 536 954 PATENT KRAV Mekaniskt energiupptagande stol (1) innefattande ett säte (2) och en Stolsrysg (3), vidare innefattande en i den mekaniskt energiupptagande stolen (1) anordnad energiöverförande anordning (4) innefattande ett energiupptagande element (5), varvid stolsryggen är vridbart förbunden dels med sätet runt en första axel (A) parallell med den mekaniskt energiupptagande stolens (1) tvärriktning, och dels med den energiöverförande anordningen runt en andra axel (B) parallell med den mekaniskt energiupptagande stolens (1) tvärriktning, varvid den energiöverförande anordningen är vridbart fixerbar runt en tredje axel (C) som är parallell med den mekaniskt energiupptagande stolens (1) tvärriktning, sådant att en rotationsrörelse hos stolsryggen därmed kan transformeras till en rätlinjíg rörelse i nämnda energiöverförande anordning, och varvid rotationsrörelsen och kraften i rotationsrörelsens riktning definierar den energi som vid nämnda rotationsrörelse överförs från en i nämnda stol vid användning placerad stolsockupant till nämnda energiupptagande element 5, och kännetecknad av att den mekaniskt energiupptagande stolen (1) är anordnad sådan att en vinkel (a) mellan en linje mellan nämnda första axel (A) och nämnda andra axel (B) och en linje mellan nämnda andra axel (B) och nämnda tredje axel (C), sett i ett plan vars normal är parallell med den mekaniskt energiupptagande stolens (1) tvärriktning, ökar när stolsryggen (3) roterar till följd av att stolsockupantens överkropp vid användning pressas mot stolsryggen (3) när stolsryggen (3) vrids relativt sätet (2), då den mekaniskt energiupptagande stolen (1) utsätts för en kraft bakifrån, såsom vid kollision bakifrån. 18 10 15 20 25 10. 536 954 Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 1, varvid den energiöverfórande anordningen är fixerad vid sätet, vridbart omkring den tredje axeln (C). Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt kravet 1, varvid den energiöverfórande anordningen är fixerbar vid ett fordon, vridbart omkring den tredje axeln (C). Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av kraven 1-3, varvid den energiöverfórande anordningen (4) innefattar en uppväxlingsmekanism fór uppväxling av sträckan hos nämnda rätlinjiga rörelse. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid den mekaniskt energiupptagande stolen (1) är anordnad sådan att kinetisk energi från stolockupanten vid användning överförs under nämnda rätlinjiga rörelse till det energiupptagande elementet (5) medelst ett dragkraftsöverfórande element (14). Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 5, varvid nämnda dragkraftsöverfórande element också är energiupptagande. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 5, varvid det dragkraftsöverfórande elementet är ett band, rem, kuggrem, kilrem, lina, rep, vajer eller kedja. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid nämnda energiöverfórande anordning 4 innefattar en platta (10). . Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav8 varvid det på nämnda platta 10 är anordnat ett flertal roterbara element (13) orienterade så att deras rotationsaxlar är parallella med plattans (10) normalriktning. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid nämnda energiöverfórande anordning 4 innefattar ett i den energiöverfórande anordningens längsriktning, sett i en vy längs med den 19 10 15 20 25 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 536 954 mekaniskt energiupptagande stolen (1) , förskjutbart anordnat element (6)- Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 10, varvid nämnda förskjutbart anordnade element (6) är gaffelformat. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 8 och 10, varvid minst ett roterbart element 12 är anordnat på det förskjutbara elementet och orienterat så att dess rotationsaxel(ar) är ortogonal(a) mot plattas (10) plan. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 8 och 10, varvid nämnda platta (10) innefattar spår och varvid nämnda förskjutbara element (6) är inrättat att löpa i nämnda spår. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 5, 9 och 12, varvid det dragkraftsöverförande elementet (14) är anordnat vid plattan (10) och anordnat att löpa runt nämnda roterbara element (12, 13). Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid den mekaniskt energiupptagande stolen (1) innefattar en spärrmekanism anordnad att vid en given signal från en sensor frikoppla stolsryggen (3) för rotation varvid den energiöverförande funktionen aktiveras. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid den mekaniskt energiupptagande stolen (1) innefattar en spärrmekanism anordnad att frikoppla stolsryggen från nämnda energiöverförande fór möjliggörande av inställning av komfortlutning av den mekaniskt energiupptagande stolen (1) . Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt något av föregående krav, varvid nämnda rotationsrörelse har ett begränsat utslag. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 1, varvid nämnda energiupptagande element (5) innefattar åtminstone ett av ett solitt 20 5 10 15 20 536 954 material (15), ett svänghjul (23), en hydraulisk dämpare, ett fiäderelement (16), och en gasfiäder. 19. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 18, innefattande ett svänghjul (23), varvid nämnda energiöverförande anordning (4) innefattar två plattor separerade av ett antal distanser (22) där den ena plattan (21) innefattar en roterbar skiva (19) vars rotationsaxel (G) är kopplad till nämnda svänghjul (23). 20.Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 19, varvid nämnda energiöverförande anordning 4 innefattar ett i den energiöverförande anordningens längsriktning, sett i en vy längs med den mekaniskt energiupptagande stolen (1) , förskjutbart anordnat element (6), varvid den mekaniskt energiupptagande stolen (1) vidare innefattande ett dragkraftsöverfórande element (14) anordnat vid plattan (10) och anordnat att löpa runt nämnda roterbara element (12, 13), och varvid längden på det dragkraftöverfórande elementet ( 14) är anordnat att så att det släpper från den roterbara skivan (19) när det fórskjutbara elementet (6) fórskjutits maximalt. 21. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 19 eller 20, varvid nämnda axel (G) är kopplad till ett frinav (20) som i sin tur är kopplat till svänghjulet (23). 22. Mekaniskt energiupptagande stol (1) enligt krav 8, varvid det på nämnda platta 10 är inrättat ett flertal glidkroppar orienterade så att deras glidytor är parallella med plattans (10) normalriktning. 21