WO2023156111A1

WO2023156111A1 - Fahrzeugsitz für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: WO2023156111A1
Application number: PCT/EP2023/051000
Authority: WO
Inventors: Michael Leng
Original assignee: Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2023-01-17
Publication date: 2023-08-24
Also published as: DE102022103454B3

Abstract

Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sitzstruktur bestehend aus einem Sitzrahmen und einem Lehnenrahmen, wobei der Sitzrahmen in einer X-Richtung schiebebeweglich an einer Bodenstruktur des Kraftfahrzeuges anordenbar ist, wobei in der X-Richtung hinten an den Sitzrahmen der Lehnenrahmen, der um eine Schwenkachse die sich in einer Y-Richtung erstreckt, in einer X-Z-Ebene schwenkbeweglich angeordnet ist, wobei ein Sicherheitsgurt vorgesehen ist, dessen Befestigungspunkte an die Sitzstruktur angeordnet sind, wobei der Sitzrahmen und/oder der Lehenrahmen in Bereichen hoher auftretender Kräfte und/oder Momente bei einer Zugbelastung des Sicherheitsgurtes weitgehend in der X- Richtung nach vorne, Verstärkungsstrukturen aufweist, die mit einem Endlosfilament miteinander umgarnt sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Fahrzeugsitzes für ein Kraftfahrzeug kann ein Standard-Fahrzeugsitz kostengünstig für einen sitzintegrierten Sicherheitsgurt aufgerüstet werden.

Description

Beschreibung

Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie ein Kraftfahrzeug mit einem Sitz gemäß Patentanspruch 9.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2018 215 171 A1 ist eine optimierte Hybrid-Lehnenstruktur zur gezielten Gurtkraftaufnahme in der Lehnenstruktur bekannt. Es wird eine Hybrid-Tragstruktur für ein Rückenlehnenteil eines gurtintegrierten Fahrzeugsitzes oder einer gurtintegrierten Rücksitzbank vorgeschlagen, die aus einer Metallstruktur und einer mit der Metallstruktur in Verbindung stehenden Kunststoffstruktur ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die Kunststoffstruktur zur Verstärkung der Metallstruktur zumindest in ihren Seitenholmprofilen und einem Kopfprofil der Metallstruktur integriert angeordnet ist, wobei die Kunststoffstruktur im Bereich der Seitenholmprofile auf einer insassenabgewandten Seite der Hybrid-Tragstruktur Deformationsbereiche als künstlich erzeugte Schwachstellen aufweist, in denen in einem etwaigen Crashfall kontrolliert lokale Deformationen zugelassen werden.

Weiter sind aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2019 207 585 A1 ein Formbauteil, ein Sitz und ein Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils bekannt. Um ein Formbauteil bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist, wird vorgeschlagen, dass das Formbauteil mindestens einen rohrförmigen Träger, welcher zwei Schenkel und einen zwischen den zwei Schenkeln angeordneten Verbindungsabschnitt umfasst, und eine Zusatzstruktur, welche ein Spritzgussbauteil ist und an dem mindestens einen rohrförmigen Träger festgelegt ist, umfasst. Das Formbauteil weist ein Befestigungsende auf, mittels welchem das Formbauteil an einem weiteren Bauteil festlegbar ist. Der Verbindungsabschnitt ist an dem Befestigungsende des Formbauteils angeordnet oder bildet das Befestigungsende, wobei die Zusatzstruktur zwei von dem Verbindungsabschnitt abgewandte Endbereiche der zwei Schenkel des mindestens einen rohrförmigen Trägers miteinander verbindet.

Nachteilig an den bekannten Gurtintegralsitzen ist es, dass die Entwicklung und die Serienwerkzeuge für eine Sitzstruktur mit einem integrierten Sicherheitsgurt sehr kostenintensiv sind. Dies wirkt sich insbesondere bei geringen Stückzahlen sehr negativ auf den Business-Case aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, wie ein Standard-Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug kostengünstig für einen sitzintegrierten Sicherheitsgurt aufgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird für einen Fahrzeugsitz für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sitzstruktur, bestehend aus einem Sitzrahmen und einem Lehnenrahmen, wobei der Sitzrahmen in einer X-Richtung schiebebeweglich an einer Bodenstruktur des Kraftfahrzeuges anordenbar ist, wobei in der X-Richtung hinten an dem Sitzrahmen der Lehnenrahmen, der um eine Schwenkachse, die sich in einer Y-Richtung erstreckt, in einer X-Z-Ebene schwenkbeweglich angeordnet ist, wobei ein Sicherheitsgurt vorgesehen ist, dessen Befestigungspunkte an die Sitzstruktur angeordnet sind, gemäß den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Sitzrahmen und/oder der Lehnenrahmen in Bereichen hoher auftretender Kräfte und/oder Momente bei einer Zugbelastung des Sicherheitsgurtes weitgehend in der X-Richtung nach vorne, Verstärkungsstrukturen aufweist, die mit einem Endlosfilament miteinander umgarnt sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Fahrzeugsitzes wird eine bekannte, bereits vorhandene Serien-Sizstruktur zum Gurtintegralsitz ertüchtigt, indem die durch die Gurtintegration zu hoch beanspruchten Strukturteile mit einem Endlosfilament umgarnt werden.

Besonders bevorzugt besteht das Endlosfilament gemäß Patentanspruch 2 aus einer Kohlefaser und/oder einer Glasfaser und/oder einer Aramidfaser (Aromatische Polyamide) und/oder einem hochfesten Stahlwerkstoff und/oder einer Mineralfaser, wie beispielsweise Basalt. Endlosfilamente aus den genannten Materialien zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Reißfestigkeit aus. Aufgrund der hohen Reißfestigkeit dieser Fasern kann in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart werden, was sich auf die Fahrleistungen und den Energieverbrauch des Kraftfahrzeuges positiv auswirkt.

Bevorzugt weisen die Verstärkungsstrukturen gemäß Patentanspruch 3 eine bolzenförmige und/oder pilzförmige Gestalt auf oder sind durch Blechvorstände vom Sitzrahmen und/oder vom Lehnenrahmen dargestellt.

Um ein Abrutschen des Endlosfilamentes von der Verstärkungsstruktur zu verhindern, ist diese bevorzugt gemäß Patenanspruch 4 pilzförmig ausgebildet, wobei ein Pilzkopf von der Sitzstruktur beabstandet angeordnet ist. Durch diesen Pilzkopf wird das Endlosfilament von einem Verrutschen auf der Verstärkungsstruktur gehindert und zwischen Pilzkopf und Sitzstruktur gehalten.

In einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Patentanspruch 5 sind die Verstärkungsstrukturen einstückig mit dem Sitzrahmen und/oder dem Lehnenrahmen ausgeführt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere, wenn die Verstärkungsstrukturen durch Blechvorstände dargestellt sind.

In einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Patentanspruch 6 sind die Verstärkungsstrukturen als separate Bauteile dargestellt, die mit dem Sitzrahmen und/oder dem Lehnenrahmen verbindbar sind. Diese separaten Verstärkungsstrukturen werden gemäß Patentanspruch 7 vorzugsweise kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Sitzrahmen und/oder dem Lehnenrahmen verbunden. Unter kraftschlüssig wird beispielsweise Nieten oder Clinchen verstanden. Unter stoffschlüssig wird beispielsweise Kleben oder Schweißen oder Löten verstanden. Unter formschlüssig wird beispielsweise die Verbindung mittels Schrauben verstanden.

Besonders bevorzugt und kostengünstig wird eine örtliche oder räumliche Lage der Verstärkungsstrukturen an dem Sitzrahmen und/oder dem Lehnenrahmen gemäß Patentanspruch 8 mittels der numerischen Simulation ermittelt. Diese numerische Simulation verhindert zwar praktische Versuche nicht vollständig, diese können jedoch deutlich reduziert werden, wodurch in vorteilhafter Weise Entwicklungszeit und somit Kosten eingespart werden.

Darüber hinaus wird ein Kraftfahrzeug mit einem Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 8 beansprucht.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren kurz erläutert, wobei Fig. 1 den Stand der Technik darstellt und Fig. 2 die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Standard-Fahrzeugsitzes.

Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Standard-Fahrzeugsitz.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf den Standard-Fahrzeugsitz aus Fig. 1 , jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung.

Im Folgenden gelten in den Figuren 1 und 2 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.

Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf einen bekannten Standard- Fahrzeugsitz 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug. Polsterungen und Sitzbezüge sind ebenfalls nicht dargestellt, damit eine Sitzstruktur erkennbar ist. Der Fahrzeugsitz 1 kann beispielsweise für Personenkraftfahrzeuge (Pkw) oder leichte Transportfahrzeuge oder Lastkraftwagen (Lkw) oder auch Busse eingesetzt werden. Hierbei muss es sich nicht um den Fahrersitz handeln, es kann beispielsweise auch ein Beifahrersitz sein. Auch die Verwendung des Fahrzeugsitzes 1 im Fond oder als Einzelsitz in einem Bus ist denkbar.

Der Fahrzeugsitz 1 weist die Sitzstruktur auf, bestehend aus einem Sitzrahmen 2 und einem Lehnenrahmen 3. Der Sitzrahmen 2 ist über zwei Sitzschienen 8 in einer X-Richtung schiebebeweglich an einer nicht dargestellten Bodenstruktur des Kraftfahrzeuges anordenbar. In X-Richtung hinten am Sitzrahmen 2 ist der Lehnenrahmen 3 schwenkbeweglich angeordnet, wobei der Lehnenrahmen 3 um eine Schwenkachse verschwenkbar ist, die sich in einer Y-Richtung erstreckt. Dem entsprechend ist der Lehnenrahmen 3 in einer X-Z-Ebene schwenkbeweglich an den Sitzrahmen 2 angeordnet. Weiter ist ein nicht dargestellter Sicherheitsgurt 4 vorgesehen, dessen Befestigungspunkte 5 einerseits an die Sitzstruktur und andererseits an eine nicht dargestellte B-Säule des Kraftfahrzeuges angeordnet sind. Dies bedeutet, dass der Standard-Fahrzeugsitz 1 kein Gurtintegralsitz ist und keine großen, von dem Sicherheitsgurt 4, beispielsweise bei einem Unfall, generierten Kräfte aufnehmen kann, da diese zu einer Zerstörung des Fahrzeugsitzes führen könnten. Die großen Kräfte werden bei einem Standard-Fahrzeugsitz 1 von der B- Säule des Kraftfahrzeuges aufgenommen werden.

Die X-Richtung bezeichnet hierbei eine Fahrzeug-Längsrichtung, wobei die Y- Richtung eine Fahrzeug-Querrichtung und die Z-Richtung eine Fahrzeug- Hochrichtung bedeutet. Dies ist zwischen den Figuren 1 und 2 in einem Koordinatensystem dargestellt.

Die Schiebebeweglichkeit des Sitzrahmens 2 mit dem, an den Sitzrahmen 2 schwenkbeweglich angeordneten Lehnenrahmen 3 auf der Bodenstruktur des Kraftfahrzeuges ist mit einem Doppelpfeil im Bereich der vorderen Sitzschiene 8 dargestellt. Die Schwenkbeweglichkeit des Lehnenrahmens 3 in der X-Z-Ebene ist durch einen gekrümmten Doppelpfeil oberhalb des Lehnenrahmens 3 symbolisch dargestellt. Dies gilt für die Figuren 1 und 2.

Ausgehend von diesem Standard-Fahrzeugsitz 1 für ein Kraftfahrzeug in Fig. 1 ist in Fig. 2 die erfindungsgemäße Maßnahme überlagert dargestellt, wie ein Standard- Fahrzeugsitz 1 kostengünstig für einen sitzintegrierten Sicherheitsgurt 4, sprich für einen Gurtintegralsitz, aufgerüstet werden kann.

Fig. 2 zeigt den Standard-Fahrzeugsitz 1 für ein Kraftfahrzeug aus Fig. 1 , jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, für einen sitzintegrierten Sicherheitsgurt 4. Erfindungsgemäß weist der Sitzrahmen 2 und/oder der Lehnenrahmen 3 in Bereichen hoher auftretender Kräfte und/oder Momente bei einer Zugbelastung des Sicherheitsgurtes 4, weitgehend in der X-Richtung nach vorne (eine Belastung des Sicherheitsgurtes 4 ist durch einen Pfeil in der X-Richtung schematisch dargestellt), Verstärkungsstrukturen 6 auf, die mit einem Endlosfilament 7 miteinander umgarnt sind.

Mit anderen Worten ausgedrückt: Eine vorhandene Serien-Sitzstruktur wird zum Gurtintegralsitz ertüchtigt, indem die durch die Sicherheitsgurtintegration zu hoch beanspruchten Strukturteile, der Sitzrahmen 2 und/oder der Lehnenrahmen 3, mit Verstärkungsstrukturen 6 verstärkt werden, die mit einem Endlosfilament 7 miteinander umgarnt sind. Diese Verstärkungsstrukturen 6 können sich, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Y-Richtung erstrecken. In anderen Ausführungsbeispielen können sie sich auch in der X-Richtung oder in der Z- Richtung oder in einer Kombination der drei Raumrichtungen erstrecken.

Dieses Endlosfilament 7 wird bevorzugt aus einer Kohlefaser und/oder einer Glasfaser und/oder einer Aramidfaser (Aromatische Polyamide) und/oder einem hochfesten Stahlwerkstoff und/oder einer Mineralfaser, bevorzugt Basalt, dargestellt. Diese Fasern weisen bei einem äußerst geringen Gewicht eine extrem hohe Zugfestigkeit auf, wobei in vorteilhafter Weise nicht nur die Struktursteifigkeit der Sitzstruktur wesentlich verbessert wird, sondern auch noch Gewicht und Material eingespart werden kann, wodurch die Fahrleistungen des Kraftfahrzeuges bei gleichzeitig geringerem Energiebedarf verbessert werden.

Bevorzugt sind die Verstärkungsstrukturen 6 bolzenförmig und/oder pilzförmig und/oder als Blechvorstände dargestellt. Auch Mischstrukturen aus den unterschiedlichen Verstärkungsstrukturen 6 sind denkbar und je nach Festigkeitsbedarf der Sitzstruktur einsetzbar. Bevorzugt ist bei einem pilzförmigen Verstärkungselement 6 ein nicht dargestellter Pilzkopf von der Sitzstruktur beabstandet angeordnet. Ein Herabgleiten des Endlosfilamentes 7 ist somit sicher vermieden. Das Endlosfilament 7 wird zwischen dem Pilzkopf und der Sitzstruktur gehalten.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungsstrukturen 6 einstückig mit dem Sitzrahmen 2 und/oder dem Lehnenrahmen 3 dargestellt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere dann, wenn die Verstärkungsstrukturen 6 durch Blechvorstände dargestellt sind.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärkungsstrukturen 6 als separate Bauteile dargestellt, die mit dem Sitzrahmen 2 und/oder dem Lehnenrahmen 3 verbindbar sind. Diese Verbindung zwischen der Verstärkungsstruktur 6 und dem Sitzrahmen 2 und oder dem Lehnenrahmen 3 erfolgt dann besonders bevorzugt kraft- und/oder form- oder stoffschlüssig. Unter kraftschlüssig wird beispielsweise Nieten oder Clinchen verstanden. Unter stoffschlüssig wird beispielsweise Kleben oder Schweißen oder Löten verstanden. Unter formschlüssig wird beispielsweise die Verbindung mittels Schrauben verstanden. Auch hier ist die Kombination unterschiedlicher Verbindungstechniken, beispielsweise Kleben zur Lagefixierung und zusätzlich Schrauben zur endgültigen Montage möglich.

Besonders bevorzugt wird eine örtliche, bzw. räumliche Lage der Verstärkungsstrukturen 6 an dem Sitzrahmen 2 und/oder dem Lehnenrahmen 3 mittels einer numerischen Simulation ermittelt. Hierdurch können teure und zeitaufwendige praktische Festigkeitsversuche entfallen, wodurch die Entwicklungszeit deutlich reduziert und somit die Entwicklungs- und Herstellkosten ebenfalls deutlich gesenkt werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Fahrzeugsitzes wird eine bekannte, bereits vorhandene Serien-Sitzstruktur zum Gurtintegralsitz ertüchtigt, indem die durch die Gurtintegration zu hoch beanspruchten Strukturteile (Sitzrahmen 2, Lehnenrahmen 3) mit einem Endlosfilament 7 umgarnt werden. Bezugszeichenliste

1 . Fahrzeugsitz

2. Sitzrahmen

3. Lehnenrahmen

4. Sicherheitsgurt

5. Befestigungspunkt

6. Verstärkungsstruktur

7. Endlosfilament

8. Sitzschiene

X Fahrzeug-Längsrichtung

Y Fahrzeug-Querrichtung

Z Fahrzeug-Hochrichtung

Claims

Patentansprüche

1 . Fahrzeugsitz (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sitzstruktur bestehend aus einem Sitzrahmen (2) und einem Lehnenrahmen (3), wobei der Sitzrahmen (2) in einer X-Richtung schiebebeweglich an einer Bodenstruktur des Kraftfahrzeuges anordenbar ist, wobei in der X-Richtung hinten an den Sitzrahmen (2) der Lehnenrahmen (3), der um eine Schwenkachse die sich in einer Y-Richtung erstreckt, in einer X-Z-Ebene schwenkbeweglich angeordnet ist, wobei ein Sicherheitsgurt (4) vorgesehen ist, dessen Befestigungspunkte (5) an die Sitzstruktur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitzrahmen (2) und/oder der Lehnenrahmen (3) in Bereichen hoher auftretender Kräfte und/oder Momente bei einer Zugbelastung des Sicherheitsgurtes (4) weitgehend in der X- Richtung nach vorne, Verstärkungsstrukturen (6) aufweist, die mit einem Endlosfilament (7) miteinander umgarnt sind.

2. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosfilament (7) aus einer Kohlefaser und/oder einer Glasfaser und/oder einer Aramidfaser (Aromatische Polyamide) und/oder einem hochfesten Stahlwerkstoff und/oder einer Mineralfaser ist.

3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (6) bolzenförmig und/oder pilzförmig und/oder Blechvorstände sind.

4. Fahrzeugsitz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pilzkopf von der Sitzstruktur beabstandet angeordnet ist.

5. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (6) einstückig mit dem Sitzrahmen (2) und/oder dem Lehnenrahmen (3) sind.

6. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (6) separate Bauteile sind, die mit dem Sitzrahmen (2) und/oder dem Lehnenrahmen (3) verbindbar sind.

7. Fahrzeugsitz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (6) kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dem Sitzrahmen (2) und/oder dem Lehnenrahmen (3) verbunden sind.

8. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lage der Verstärkungsstrukturen (6) an dem Sitzrahmen (2) und/oder dem Lehnenrahmen (3) mittels einer numerischen Simulation ermittelt ist.

9. Kraftfahrzeug mit einem Sitz nach einem der Ansprüche 1 bis 8.