AT404921B - Fahrzeugsitz - Google Patents

Description

AT 404 921 B

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere für Omnibusse, mit Rückenlehne und damit insbesondere einstellbar fest verbundenem, aus Sitzkissenrahmen und Sitzpolster bestehenden Sitzkissen, das um einen nahe dem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Sitzkissenende quer zur Fahrtrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einem fahrzeugfesten Untergestell gehalten ist und sich über ein nahe dem in Fahrtrichtung gesehenen vorderen Sitzkissenende angeordnetes Deformationselement am Untergestell abstützt.

Ein solcher Fahrzeugsitz dient zugleich als passives Rückhalteelement für den auf einem dahinter angeordneten Fahrzeugsitz sitzenden Passagier im Kollisionsfall. Bei einem Fahrzeugaufprall und der damit verbundenen schlagartig extremen Fahrzeugversögerung wird der nach vorn geschleuderte Passagier von der Rückenlehne des Fahrzeugsitzes aufgefangen. Die Aufprallkraft des Passagiers verursacht ein Drehmoment um die Schwenkachse, welches das Sitzkissen in Richtung Untergestell zu drehen sucht. Übersteigt die vom Drehmoment auf das Deformationselement aufgebrachte Kraft einen vorbestimmten Wert, so beginnt das Deformationselement definiert zu kollabieren, und das Sitzkissen schwenkt im vorderen Bereich unter Verzehr der Aufprallenergie in Richtung Untergestell. Der Passagier wird damit ohne allzu hohe, Verletzungen hervorrufende Kraftspitzen von der Rückenlehne des Vordersitzes zurückgehalten.

Bei einem bekannten Fahrzeugsitz dieser Art (DE 37 27 671 C2) ist das Deformationselement als ein von einem Mantel umgebener, energieabsorbierender Schaumstoff mit Befestigungsmöglichkeiten an dem Sitzkissen und dem Untergestell ausgebildet. Der Mantel weist Sollbiegestellen auf, die beim unfallbedingten Zusammendrücken des Schaumstoffes Faltlinien bilden. Ein solcher Deformationskörper baut die Aufprallenergie zunächst nur geringfügig ab, bis der Schaumstoff auf Block zusammengedrückt ist. Dann erfolgt eine hohe Energieaufnahme bei relativ stark ansteigendem Kraftniveau, so daß insgesamt der Energieabbau relativ ungleichmäßig über den zur Verfügung stehenden Deformationsweg erfolgt. Außerdem ist das Deformationsverhalten eines solchen Schaumstoffkörpers nur sehr schwierig zu berechnen und damit nicht leicht auf unterschiedliche Konstruktionsarten des Fahrzeugsitzes anzupassen.

Aus der DE 30 49 425 C3 sind Aufprallschutz-Bauteile zur irreversiblen Energieaufnahme bei Druckbelastung bekannt, die als längliche Hohlkörper mit einem Mantel aus mindestens einem Faserverbundwerkstoff-Strang ausgebildet sind. Ein solcher Hohlkörper besitzt ein annähernd konstantes Kraft-Weg-Dia-gramm, d.h. einen optimalen Energieabbau bei nahezu konstantem Kraftniveau. Solche Hohlkörper werden zur Abstützung der Stoßstange gegenüber den tragenden Karosseriestrukturen oder im Bereich der vorderen Längsträger des Fahrzeugs zur Absorption von Aufprallenergie eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugsitz der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß bei Kollabieren des Deformationselements die Aufprallenergie bei möglichst konstantem Kraftniveau abgebaut wird. Der Energieabbau soll dabei einfach zu berechnen und auf die Bedürfnisse der speziellen Sitzkonstruktion einstellbar sein.

Die Aufgabe ist bei einem Fahrzeugsitz der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeugsitz erfolgt durch den Aufbau des Deformationselements aus mehreren zwischen Druckplatten in Achsrichtung eingespannten Hohlkörpern aus einem Faserverbundstoff der Energieabbau bei einem über den Deformationsweg konstanten Kraftniveau, so daß die Aufprallenergie des Passagiers optimal abgebaut wird. Die Verbindung zwischen dem Sitzkissenrahmen und dem Untergestell ist in Druckrichtung der Hohlkörper unwirksam, so daß sie nicht zu einer Veränderung des Kraftniveaus führt. Sie stellt lediglich eine bei intakten Hohlkörpern formsteife Verbindung zwischen Untergestell und Sitzkissenrahmen her und verhindert ein Zurückschwenken der Rückenlehne mit Abheben des Sitzkissens vom Untergestell bei Druckkrafteinwirkung auf die Anlehnfläche der Rückenlehne.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an einer Stirnseite des Hohlkörpers eine außen umlaufende Fase von vorzugsweise 45* vorgesehen. Durch diese Fase wird zu Beginn des Koilabierens der Hohlkörper eine Spitzenlast, wie diese im Kraft-Weg-Diagramm in Fig. 5 zu sehen ist, vermieden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die bevorzugt als zylindrische Rohre ausgeführten Hohlkörper aus mehreren Lagen eines Faserverbundwerkstoffes, vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, gewickelt. Durch die Anzahl der aufgewickelten Lagen bei vorgegebener Axiallänge der Rohre läßt sich ein unterschiedliches Kraftniveau für das Kollabieren der Rohre einstellen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Omnibussitzes, Fig. 2 und 4 jeweils eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts des Omnibussitzes in Fig. 1 vor (Fig. 2) und nach (Fig. 4) einem Kollisionsfall, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 2. 2

AT 404 921 B

Der in Fig. 1 in Seitenansicht schematisch skizzierte Fahrzeugsitz für einen Omnibus weist in bekannter Weise ein Sitzkissen 10 und eine Rückenlehne 11 auf, die in einem vorgebbaren, in der Regel individuell einstellbaren Anstellwinkel zum Sitzkissen fest mit diesem verbunden ist. Das Sitzkissen besteht üblicherweise aus einem Sitzkissenrahmen, der hier als Sitzschale 12 ausgebildet ist, und einem auf der Sitzschale 12 aufliegenden Sitzpolster 13. Die Sitzschale 12 sitzt auf einem Untergestell 14, das das Sitzkissen mit Rückenlehne 11 fest mit dem Fahrzeugboden 15 verbindet. Die Rückenlehne 11 des Fahrzeugsitzes dient zugleich als passives Rückhalteelement für einen Passagier, der auf dem in der Reihe hinter dem Fahrzeugsitz angeordneten weiteren Fahrzeugsitz sitzt, und soll diesen Passagier im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs ohne Verursachung von Verletzungen abfangen, wozu der definierte Abbau der Aufprallenergie des Passagiers erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist die Sitzschale 12 um eine zur Fahrtrichtung quer verlaufende Schwenkachse 16, die nahe dem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Sitzkissenende angeordnet ist, schwenkbar am Untergestell 14 gehalten und am vorderen Sitzkissenende zwischen der Sitzschale 12 und dem Untergestell 14 ein Deformationselement 17 angeordnet. Bei Aufprall des Passagiers auf die Rückenlehne 11 wird dieses Deformationselement 17 auf Druck beansprucht und kollabiert unter Verzehr der auf die Rückenlehne 11 wirkenden Aufprallenergie in definierter Weise.

Im einzelnen besteht das Deformationselement 17 aus einer Mehrzahl von gleichartigen, in Längsrichtung offenen Hohlkörpern 18 aus einem Faserverbundwerkstoff, die quer zur Fahrtrichtung nebeneinander äquidistant aufgereiht sind. Bevorzugt werden diese Hohlkörper 18 als Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet und bestehen aus mehreren gewickelten Lagen eines glasfaserverstärkten Kunststoffs. Die Hohlkörper 18 können aber auch als Hohlquader mit quadratischem oder rechteckförmigem Ringquerschnitt ausgebildet werden. Die nebeneinander angeordneten Hohlkörper 18 stützen sich mit ihren Stirnflächen zwischen zwei Druckplatten 20 und 21 ab. Die Druckplatte 20 ist an der Sitzschale 12 und die Druckplatte 21 am Untergestell 14 befestigt. Beide Druckplatten 20,21 sind gegen eine Relatiwerschiebung zueinander quer zur Fahrtrichtung gesichert. Die Druckplatten 20,21 sind dabei so ausgebildet, daß eine von hinten auf die Rückenlehne 11 wirkende Druckkraft, die über die Schwenkachse 16 umgelenkt wird, die Hohlkörper 18 ausschließlich in Richtung ihrer Mittellängsachse auf Druck beanspruchen.

Wie in der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 und 4 besser zu erkennen ist, sind bei intakten Hohlkörpern 18 (Fig. 2) die Sitzschale 12 und das Untergestell 14 über eine Spange 22 fest miteinander verbunden, so daß die Rückenlehne 11 mit damit fest verbundenem Sitzkissen 10 nicht in Fig. 2 im Uhrzeigersinn geschwenkt werden kann. Diese Spange 22 ist einerseits an der Druckplatte 20 befestigt und übergreift andererseits lose die Druckplatte 21 an deren von den Hohlkörpern 18 abgekehrten Außenseite. Durch die Kraft der Spange 22 werden die beiden Druckplatten 20,21 an die Stirnseiten der Hohlkörper 18 angedrückt. Die durch die Spange 22 erfolgende Verbindung von Sitzkissen 10 und Untergestell 14 ist jedoch nur im Uhrzeigersinn in Fig. 2 und 4 wirksam. Kollabieren die Hohlkörper 18, wie dies in Fig. 4 schematisch angedeutet ist, so kann die Spange 22 nach unten ausweichen und bewirkt dadurch keine Veränderung der von den Hohlkörpern 18 bestimmten Kraft-Weg-Kennlinie des Deformationselements 17. Anstelle der Spange 22 können auch Drahtseile verwendet werden, die an den beiden Druckplatten 20,21 oder an der Sitzschale 12 einerseits und am Untergestell 14 andererseits verspannt sind. In Fig. 5 ist die Kraft-Weg-Kennlinie für zwei verschiedene, als Rohre ausgebildete Hohlkörper 18 dargestellt. Wie zu sehen ist, ist über den gesamten Deformationsweg der Hohlkörper 18 ein nahezu konstantes Kraftniveau vorhanden, das lediglich am Anfang eine kleine Kraftspitze aufweist. Das Deformationsverhalten des gesamten Deformationselements 17 zeigt damit den gleichen prinzipiellen Kraftverlauf über den Verformungsweg.

Zum Abbau der Kraftspitzen zu Beginn des Verformungsweges der Hohlkörper 18 ist an der einen Stirnseite jeder der Hohlkörper 18 eine außen umlaufende Fase 23 angebracht, wie sie in Fig. 3 zu sehen ist. Durch diese Fase 23 kann auch die Anfangskraftspitze weitgehend auf das übrige Kraftniveau reduziert werden.

Die Wirkungsweise des Fahrzeugsitzes als Rückhalteelement für den hinteren Sitzpassagier ist wie folgt: Durch die bei einem Frontalaufprall des Fahrzeugs schlagartig auftretende extreme Fahrzeugverzöge-rung wird der hinter dem Fahrzeugsitz sitzende Passagier gegen die Rückenlehne 11 des Fahrzeugsitzes geschleudert. Die in Fahrtrichtung wirkende Aufprallkraft des Passagiers wird von hinten in die Rückenlehne 11 eingeleitet, über die Schwenkachse 16 umgelenkt und wirkt über die Druckplatte 20 als Druckkraft auf die Hohlkörper 18 in Richtung der Mittellängsachse der Hohlkörper 18.

Diese kollabieren nach einer in Fig. 5 dargestellten Kraft-Weg-Kennlinie, wodurch die Aufprallenergie bei nahezu konstantem Kraftniveau definiert abgebaut wird. Wie schon erwähnt, ist der die Druckplatte 21 übergreifende Schenke der Spange 22 nicht mit dieser verbunden, so daß die Spange 22 in ihrer Gesamtheit zusammen mit der Sitzschale 12 nach unten ausweicht. Am Ende des Vorgangs sind die Hohlkörper 18 zusammengebrochen, wie dies in Fig. 4 schematisch angedeutet ist. Zur Weiterverwendung muß der Fahrzeugsitz mit einem neuen Deformationselement 17 bestückt werden. 3

Claims (7)

1. AT 404 921 B Patentansprüche 1. Fahrzeugsitz, insbesondere für Omnibusse, mit Rückenlehne und damit insbesondere einstellbar fest verbundenem, aus Sitzkissenrahmen und Sitzpolster bestehenden Sitzkissen, das um einen nahe dem in Fahrtrichtung gesehen hinteren Sitzkissenende quer zur Fahrtrichtung verlaufende Schwenkachse schwenkbar an einem fahrzeugfesten Untergestell gehalten ist und sich über ein nahe dem in Fahrtrichtung gesehenen vorderen Sitzkissenende angeordnetes Deformationselement am Untergestell abstützt, dadurch gekennzeichnet daß das Deformationselement (17) eine Mehrzahl von gleichartigen, quer zur Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten, in Längsrichtung offenen Hohlkörpern (18) aus einem Faserverbundwerkstoff aufweist, die sich mit ihren Stirnseiten zwischen zwei Druckplatten (20,21) abstützen, von denen eine an dem Sitzkissenrahmen (12) und die andere an dem Untergestell (14) befestigt ist, und daß die Druckplatten (20,21) durch eine ausschließlich in Zugrichtung wirksame Verbindung zwischen Sitzkissenrahmen (12) und Untergestell (14) in Anlage an den Hohlkörpern (18) gehalten werden, die eine Abstandsverkleinerung zwischen den Druckplatten (20,21) zuläßt, eine Abstandsvergrößerung dagegen verhindert.
2. 2. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stirnseite der Hohlkörper (18) eine außen umlaufende Fase (23) angebracht ist, die vorzugsweise einen Fasenwinkel von 45* aufweist.
3. 3. Fahrzeugsitz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (18) jeweils aus mehreren Lagen des Faserverbundwerkstoffes gewickelt sind.
4. 4. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbundwerkstoff ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist.
5. 5. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper (18) als Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt ausgebildet sind.
6. 6. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Sitzkissenrahmen (12) und Untergestell (14) durch eine steife Spange (22) gebildet ist, die mit einem Spangenende an der am Sitzkissenrahmen (12) befestigten Druckplatte (20) gehalten ist und mit dem anderen Spangenende die andere Druckplatte (21) auf deren von den Hohlkörpern (18) abgekehrten Seite lose übergreift.
7. 7. Fahrzeugsitz nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Sitzkissenrahmen (12) und Untergestell (14) durch an diesen oder an den Druckplatten (20,21) befestigte Drahtseile gebildet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 4