DE19944635A1 - Kraftfahrzeugsitz mit einer Bolzenverbindung zwischen zwei Teilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugsitz mit einem ersten Teil (50) und einem zweiten Teil (60), wobei beide Teile durch eine Bolzenverbindung miteinander verbunden sind, wozu das erste Teil (50) einen ersten Lagerteilbereich (52) mit einem in diesem angeordneten Bolzen (40) hat und das zweite Teil (60) einen zweiten Lagerteilbereich (62) mit einer in diesem angeordneten Bohrung (64) hat, die den Bolzen (40) aufnimmt. Mindestens einer der beiden Lagerteilbereiche (52, 62) weist mindestens eine Schwächungsstelle (70) auf, die sich innerhalb des Lagerteilbereichs (52, 62) befindet und so angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einer unfallbedingten Belastung der Bolzenverbindung eine plastische Deformation von Material dieses mindestens einen Lagerteilbereichs (52, 62) auftritt und dabei eine Achse (42) des Bolzens (40) aus ihrer normalen Position in Richtung zur Schwächungsstelle (70) wandert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftfahrzeugsitz mit einem ersten Teil und einem zweiten Teil, wobei beide Teile durch eine Bolzenverbindung mit­ einander verbunden sind, insbesondere beide Teile um eine Schwenkachse schwenkbar durch eine Schwenkverbindung miteinander verbunden sind, wozu das erste Teil einen ersten Lagerteilbereich mit einem in diesem ange­ ordneten Bolzen hat und das zweite Teil einen zweiten Lagerteilbereich mit einer in diesem angeordneten Bohrung hat, die den Bolzen aufnimmt.

Ein Kraftfahrzeugsitz der eingangs genannten Art setzt sich typischer Weise aus einem Untergestell, einem von diesem getragenen Sitzbereich und einer zumeist am Sitzbereich angelenkten Rückenlehne zusammen.

Kraftfahrzeugsitze der eingangs genannten Art sind beispielsweise bekannt aus DE 196 46 470.6, DE 197 25 365.2 und DE 197 40 045.0.

Eine Bolzenverbindung ist bei diesen Kraftfahrzeugsitzen beispielsweise zwi­ schen den Beschlag für ein Rückenlehnengelenk und dem Sitzbereich vorge­ sehen. Unter Bolzenverbindungen werden nichtgeschweißte Verbindungen zwischen zwei Teilen verstanden, die durch ein durchlaufendes Verbin­ dungsteil, das hier als Bolzen bezeichnet wird, miteinander verbunden sind.

Bolzenverbindungen werden dabei unterteilt in im wesentlichen starre Ver­ bindungen und in Gelenkverbindungen. Die Verbindung erfolgt jeweils um eine Achse, die durch die Bolzenachse bestimmt ist und bei Gelenkverbin­ dungen als Schwenkachse bezeichnet wird. Zu den in wesentlichen starren Verbindungen gehören Verbindungen durch Schraubbolzen, Niete, Stifte, Spannhülsen usw., zu den Schwenkverbindungen gehören insbesondere Verbindungen, bei denen ein Bolzen entweder mit dem ersten Lagerteilbe­ reich fest verbunden ist oder in diesem gelagert ist und in beiden Fällen die Bohrung im zweitem Lagerteilbereich durchgreift.

Eine Schwenkverbindung ist bei diesen Kraftfahrzeugsitzen beispielsweise zwischen der Rückenlehne und dem Sitzbereich gegeben, weiterhin liegen Schwenkverbindungen vor beispielsweise zwischen vorderen Parallelo­ grammarmen eines Untergestells und einem Sitzträger des Sitzbereichs, ent­ sprechend zwischen hinteren Parallelogrammarmen und dem Sitzträger, ebenso Gelenkverbindungen zwischen diesen Parallelogrammarmen und den Sitzschienen von linken und rechten Schienenpaaren für die Längsverschie­ bung. Darüber hinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer Bolzenverbindun­ gen bzw. Schwenkverbindungen der eingangs genannten Art bei einem Kraftfahrzeugsitz.

Damit die strukturbestimmenden Teile eines Kraftfahrzeugsitzes den hohen, bei unfallbedingten Belastungen auftretenden Kräften gewachsen sind, wer­ den sie zunehmend steifer und tragfähiger dimensioniert. Dies führt aber dazu, dass die gesamte Struktur eines Kraftfahrzeugsitzes der eingangs ge­ nannten Art steifer wird. Er behält seine Form auch bei hohen unfallbe­ dingten Belastungen. Für einen Passagier ist es zwar günstig, dass die Sitz­ struktur nicht irgendwo kollabiert, das starre Verhalten eines Kraftfahrzeug­ sitzes bei einem Unfall bedeutet aber für einen Passagier höhere Kraftspitzen bei unfallbedingten Verzögerungen und damit höhere Belastungen des Pas­ sagiers selbst.

Hier setzt nun die Erfindung ein.

Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, den Kraftfahrzeugsitz der eingangs genannten Art dahin gehend weiterzubilden, dass der Kraftfahrzeugsitz trotz einer festen Struktur und ausreichend fest dimensionierter Bauteile eine kontrollierte Nachgiebigkeit aufweist, nämlich in der Lage ist, die bei Unfällen auftretenden Belastungsspitzen zumindest in einem gewissem Maße abzubauen. Der Kraftfahrzeugsitz soll also sich bei Unfällen nicht nur starr verhalten, sondern kontrollierte, energieverzehrende Bewegungen durchführen, die zur Abmilderung von Belastungsspitzen beim Passagier führen und die begrenzt sind.

Ausgehend von dem Kraftfahrzeugsitz der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mindestens einer der beiden Lagerteilbereiche mindestens eine Schwächungsstelle aufweist, die sich innerhalb des Lager­ teilbereichs befindet und so angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einer unfallbedingten Belastung der Bolzenverbindung eine plastische Deformati­ on von Material dieses Lagerteilbereichs auftritt und dabei die Achse der Bolzenverbindung aus ihrer normalen Position in Richtung zur Schwä­ chungsstelle wandert.

Dieser Kraftfahrzeugsitz hat eine kontrollierte, begrenzte Nachgiebigkeit. Durch plastische Deformation des Materials des mindestens einen Lagerteil­ bereichs wird Bewegungsenergie bei einer unfallbedingten Belastung umge­ wandelt in Verformungsenergie. Es wird insbesondere der Bereich zwischen Achse und Schwächungsstelle plastisch deformiert, aber auch die Umge­ bung dieses Bereiches kann in die Deformation zumindest teilweise einbezo­ gen werden.

Bei einer Belastung unterhalb eines Schwellenwertes, also einer Belastung unterhalb einer unfallbedingten Belastung, finden vorzugsweise keine plasti­ schen Deformationen zwischen den hier betrachteten Teilen statt, alle De­ formationen sollen rein elastisch bleiben. Entsprechend sind das erste und das zweite Teil ausgelegt. Bei Belastungen oberhalb des Schwellenwertes, derartige Belastungen treten nur bei unfallbedingten Zuständen des Kraft­ fahrzeugs, in dem sich der Kraftfahrzeugsitz befindet, auf, finden plastische Deformationen statt. Durch die Schwächungsstelle wird eine kontrollierte plastische Deformation möglich. Sie wird gezielt eingesetzt, um Bewegungs­ energie abbauen zu können. Die Schwächungsstelle ist ihrerseits wieder so innerhalb des Lagerteilbereichs angeordnet, dass die plastische Deformation nicht wesentlich über die Schwächungsstelle hinauslaufen kann, also eine Verschiebung der Achse bzw. Schwenkachse begrenzt bleibt und damit die Verbindung von erstem Teil und zweitem Teil aufrecht erhalten bleibt. Damit kollabiert der Sitz bei einer unfallbedingten Belastung nicht, er verformt sich nur.

Im Bereich der Schwächungsstelle ist das Material des betreffenden Teiles geschwächt gegenüber dem Bereich um die Schwächungsstelle herum. Die Schwächung soll bevorzugt mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 80 und insbesondere mindestens 90% relativ zum Material um die Schwä­ chungsstelle herum betragen. Das entscheidende Merkmal ist dabei die Fe­ stigkeit des betrachteten Bauteils quer zur Achse. Eine 100% Schwächung wird durch eine Ausnehmung, beispielsweise ein Langloch, erreicht. Eine Schwächung kleiner als 100% wird durch eine Ausstauchung, Ausbeulung, Materialverdünnung, durch viele kleine Löcher nebeneinander oder derglei­ chen erreicht.

Die Schwächungsstellen werden so lokalisiert, dass ein quer an der Achse angreifender Kraftvektor einer unfallbedingten, am Kraftfahrzeugsitz angrei­ fenden Kraft durch die Schwächungsstelle verläuft. Vorzugsweise läuft er mittig durch die Schwächungsstelle. Da bei einem Frontalunfall und bei ei­ nem Heckauffahrunfall unterschiedliche Kraftvektoren an der Achse angrei­ fen, ist es vorteilhaft, in jedem Teil um die Schwenkachse herum zwei lokale Schwächungsstellen vorzusehen, eine für Frontauffahrunfälle, eine für Heckauffahrunfälle.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher erläutert werden. In dieser Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines schematisch dargestellten Kraftfahrzeugsit­ zes, der an einer Bodengruppe eines Fahrzeuges befestigt ist.

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Gelenkverbindung zwischen zwei Teilen,

Fig. 3 eine idealisierte Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem Verschiebeweg s der Achse einer Bolzenverbindung und der quer zum Bolzen angreifenden Kraft F,

Fig. 4 ein Schnittbild durch eine Bolzenverbindung ähnlich Fig. 2, die hier als Nietverbindung ausgeführt ist,

Fig. 5 ein Schnittbild in einer Darstellung ähnlich Fig. 4, jedoch für eine Schwenkverbindung zweier Teile,

Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 4, jedoch als Schraubenverbin­ dung ausgeführt und mit einer anderen Ausbildung der Schwä­ chungsstelle,

Fig. 7 eine Darstellung nur des ersten Teils aus Fig. 6 zur Illustration einer anderen Ausführung der Schwächungsstelle und

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein erstes Teil entsprechend Fig. 2, jedoch mit einer anderen Ausbildung der Schwächungsstelle.

Fig. 1 zeigt schematisch dargestellt einen Kraftfahrzeugsitz. Er hat eine Un­ tergestell 20, das an einer Bodengruppe 22 fixiert ist. Das Untergestell 20 setzt sich im wesentlichen zusammen aus zwei Schienenpaaren 24, die parallel zueinander verlaufen. Sie haben eine direkt mit der Bodengruppe 22 verbundene Bodenschiene und eine in dieser längs verschiebbar geführte Sitzschiene. Jede Sitzschiene ist über einen vorderen Parallelogrammarm 26 und einen hinteren Parallelogrammarm 28 mit einem Sitzbereich 30 gelenk­ verbunden. Das so gebildete Gelenkviereck ist über eine nichtdargestellte Verstellvorrichtung ein- und feststellbar. Der Sitzbereich 30 hat einen hier nicht näher dargestellten Sitzträger und ein Sitzkissen sowie weitere Teile. Am Sitzträger ist eine Rückenlehne 32 angelenkt. Hierzu wird ein an sich bekannter Gelenkbeschlag benutzt, der sich mit seinem unterem Arm am Sitzträger des Sitzbereich 30 abstützt und dessen oberer Arm der eigentli­ chen Rückenlehne 32 zugeordnet ist.

Für die weitere Figurenbeschreibung wird insbesondere auf die übrigen Fi­ guren Bezug genommen. Hierbei werden bevorzugt Fig. 2 und Fig. 3 be­ schreiben, die folgenden Ausführungen gelten aber auch für die anderen Fi­ guren.

Fig. 2 zeigt die Verbindung zweier Teile, nämlich eines ersten Teils 50, das hier durch den Sitzträger des Sitzbereichs 30 realisiert ist, und eines zweiten Teils 60, das hier durch den linken vorderen Parallelogrammarm 26 reali­ siert ist. Beide Teile sind um den Bolzen 40, der die Achse 42 hat, schwenk­ bar miteinander verbunden. Das erste Teil hat einen ersten Lagerteilbereich 52, ebenso hat das zweite Teil einen zweiten Lagerteilbereich 62. Innerhalb mindestens eines der beiden Lagerteilbereiche 52, 62 befindet sich im Ab­ stand zu der Achse 42 und vom Rand bzw. von der Grenze des betreffenden Lagerteilbereiches eine Schwächungsstelle 70, die hier als um die Achse 42 gekrümmtes Langloch ausgeführt ist. Die Schwächungsstelle 70 ist so posi­ tioniert, dass ein Vektor 72 einer am Sitz angreifenden Beschleunigungs­ kraft, beispielsweise bei einem Heckaufprall oder bei einem Frontalauffahr­ unfall des betreffenden Fahrzeugs, möglichst mittig durch die Schwächungs­ stelle hindurch geht. Der Vektor greift an der Achse 42 an und belastet die beiden Teile 50, 60 quer zur Achse 42 gegeneinander. Die Schwächungsstelle ist in Fig. 2 als Ausnehmung dargestellt. Es sind andere Ausbildungen mög­ lich, hierzu wird schon jetzt auf die Fig. 6 bis 8 verwiesen.

In Fig. 2 ist zur besseren Verständlichkeit nur eine Schwächungsstelle 70 in nur einem der beiden Teile dargestellt, es können aber auch zwei Schwä­ chungsstellen in mindestens einem der beiden Teilen ausgeführt werden. Da die Kraftvektoren einer bei einem Heckaufprall des Fahrzeugs auftretenden Beschleunigungskraft im wesentlichen nicht mit den Kraftvektoren einer bei einem Frontalauffahrunfall anfallenden Beschleunigungskraft zusammen­ fallen, sondern häufig in Gegenrichtung verlaufen, werden zwei Schwä­ chungsstellen typischerweise um 180° versetzt um die Achse 42 angeordnet, siehe beispielsweise Fig. 5. Jede einzelne Schwächungsstelle kann dabei in­ dividuell positioniert werden und bemessen werden, auch dies zeigt Fig. 5. Fig. 3 zeigt den idealisierten Verlauf einer Verschiebung der Achse 42 um den Weg s bei einer angreifenden Kraft F, die hier durch die Größe des Vek­ tors 72 definiert ist. Bei einer Kraft F unterhalb eines Schwellenwertes T bleibt die Lage der Achse 42 im wesentlichen ungeändert, jedenfalls sind alle Änderungen im elastischem Bereich. In Fig. 3 ist dies dadurch symbolisiert, dass sich mit steigender Kraft F der Weg s nicht ändert. Ist der Schwellen­ wert T jedoch überschritten, wandert die Achse 42 in Richtung des Pfeils des Vektors 72 aus, in Fig. 3 ist dies durch den schräg nach rechts oben verlau­ fenden Bereich der Kurve dargestellt. In diesem Bereich findet plastische Deformation statt. Die Auslenkung ist begrenzt. Ist die Schwächungsstelle 70 aufgezehrt, findet auch bei höheren Kräften im wesentlichen keine weite­ re Verschiebung entlang des Weges s mehr statt. Oberhalb extrem hoher Kräfte, die aber bei einem normalen Unfall nicht auftreten, für die jedenfalls das Kraftfahrzeug nicht berechnet ist, finden weitere Verschiebungen statt, auf die hier nicht eingegangen wird.

Innerhalb des schräg verlaufenden Bereichs gemäß Fig. 3 findet eine Umset­ zung von Bewegungsenergie in Verformungsenergie statt. Innerhalb dieses Bereichs liegt die kontrollierte Verformung vor, die die Erfindung vorschlägt. In der Praxis wird man die Position des Schwellenwertes T dem tatsächlichen Verlaufs des Weges s über die Kraft F anpassen, dieser Verlauf ist in der Praxis nicht so präzise in die drei jeweils geradlinigen Bereiche der Fig. 3 einzuteilen, real liegt ein mehr abgerundeter und mit Zwischenabweichun­ gen versehener Verlauf vor.

Fig. 4 zeigt eine Nietverbindung eines ersten Teils 50 mit einem zweitem Teil 60. Im ersten Teil 50 ist eine Schwächungsstelle 70 vorgesehen, die in Richtung des Vektors 72 gesehen von der Achse 42 angeordnet ist. Die Schwächungsstelle ist hier beispielsweise als ein ovales Loch ausgeführt.

Fig. 5 zeigt eine Schwenkverbindung zwischen einem ersten Teil 50 und ei­ nem zweiten Teil 60. Ein Bolzen 40, der im ersten Teil 50 fixiert ist, lagert das zweite Teil 60, das hierzu eine Bohrung 64 hat. In dieser Ausführung ist in beiden Teilen 50 und 60 jeweils unterhalb und oberhalb der Achse 42, die hier eine Schwenkachse ist, eine Schwächungsstelle 70 angeordnet. Dem­ gemäß liegen insgesamt vier Schwächungsstellen 70 vor.

In der Ausführung nach Fig. 6 ist die Schwächungsstelle nun nicht mehr ei­ ne Ausnehmung, sondern ist das Material zungenförmig ausgebogen im Be­ reich der Schwächungsstelle 70, so dass eine freie Kante zur Mutter einer Schraubenverbindung hin besteht. Hierdurch wird eine zusätzliche Abstüt­ zung im Falle eines Unfalls erreicht, da die freie Kante gegen die Mutter schlagen kann und bei diesem Anschlagen eine weitere plastische Deforma­ tion auftritt.

In der Ausführung nach Fig. 7 ist der Schwächungsbereich im hier gezeigten zweiten Teil als eine Ausbeulung ausgeführt. In der Darstellung nach Fig. 8 ist der Schwächungsbereich als eine Vielzahl von kleinen Löchern ausge­ führt, die geeignet positioniert und bemessen sind in Richtung des Vektors 72.

Die Schwächungsstelle 70 befindet sich jeweils zwischen einer Achse 42 und einem tragenden Bereich 74. Dieser ist so bemessen, dass nach Ausführen der vorbestimmten Verschiebestrecke mit weiterer Erhöhung der Kraft F ein weiteres Auswandern behindert wird, wie oben anhand Fig. 3 diskutiert wurde. Die Schwächungsstelle 70 befindet sich auch so weit im Abstand von der Achse 42, dass für den Normalbetrieb, also bei Kräften unterhalb des Schwellenwertes T, eine ausreichend feste und für den praktischen Ge­ brauch geeignete Verbindung zwischen den ersten Teil 50 und dem zweiten Teil 60 erreicht wird. Bei Kräften unterhalb des Schwellenwertes T macht sich die Erfindung nicht bemerkbar, die Schwächungsstellen 70 haben kei­ nen Einfluß auf die Statik und Kinematik des Fahrzeugsitzes.

Auf der von der Achse 42 abgewandten Seite einer Schwächungsstelle befin­ det sich ein tragender Materialbereich 76 des zugehörigen Lagerteilbereichs. Er verhindert, dass unfallbedingt die Achse 42 merklich über die Außen­ kante der Schwächungsstelle hinaus wandern kann.

Der Lagerteilbereich 52 bzw. 62 ist ein etwa kreisförmiger Bereich um die Achse 40. Er ist nicht speziell begrenzt, sondern gehört vorzugsweise ein­ stückig zum zugehörigen ersten bzw. zweiten Teil.

Claims (9)

1. Kraftfahrzeugsitz mit einem ersten Teil (50) und einem zweiten Teil (60), wobei beide Teile durch eine Bolzenverbindung miteinander verbunden sind, wozu das erste Teil (50) einen ersten Lagerteilbereich (52) mit einem in diesem angeordneten Bolzen (40) hat und das zweite Teil (60) einen zweiten Lagerteilbereich (62) mit einer in diesem angeordneten Bohrung (64) hat, die den Bolzen (40) aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Lagerteilbereiche (52, 62) mindestens eine Schwächungsstelle (70) aufweist, die sich innerhalb des Lagerteilbereichs (52, 62) befindet und so angeordnet und ausgebildet ist, dass bei einer unfallbedingten Belastung der Bolzenverbindung eine plastische Defor­ mation von Material dieses mindestens einen Lagerteilbereichs (52, 62) auftritt und dabei eine Achse (42) des Bolzens (40) aus ihrer normalen Position in Richtung zur Schwächungsstelle (70) wandert.

2. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (40) ein Lagerbolzen ist und dass das zweite Teil (60) relativ zum ersten Teil (50) um die Achse (42) des Bolzens (40) schwenkbar ist.

3. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstelle (70) eine mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 80% und insbesondere mindestens 90% geringere Materialfestigkeit quer zur Achse (42) hat, als das Material um die Schwächungsstelle (70) herum.

4. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstelle (70) eine Ausnehmung ist, insbesondere ein bogen­ förmig um die Achse (42) verlaufendes Langloch ist.

5. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächungsstelle (70) so angeordnet ist, dass ein an der Achse (42) an­ greifender Kraftvektor (72) einer unfallbedingten, den Kraftfahrzeugsitz belasteten Kraft durch die Schwächungsstelle (70) verläuft.

6. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich unterhalb des Schwellenwertes T der Belastung keine plastischen De­ formationen einstellen.

7. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen Achse (42) und Schwächungsstelle (70) ein Bereich (74) befin­ det, in dem bei der unfallbedingten Belastung eine plastische Deformati­ on auftritt.

8. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der von der Achse (42) abgewandten Seite der Schwächungsstelle (70) ein tragender Materialbereich (76) des zugehörigen Lagerteilbereichs (52, 62) befindet, der ein Auswandern der Achse (42) wesentlich über die Schwächungsstelle (70) hinaus wirksam verhindert.

9. Kraftfahrzeugsitz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unfallbedingte Belastung der Bolzenverbindung oberhalb eines Schwel­ lenwertes T für die Belastung liegt, der bei normaler Belastung des Kraftfahrzeugsitzes nicht erreicht wird.