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Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Fahrzeugsitze sind in den verschiedensten Ausführungsformen
bekannt. In der
US 5,743,591 wird
beispielsweise ein Fahrzeugsitz offenbart, der seinerseits eine
hydraulisch betätigte
Verstellvorrichtung zur stufenlosen Verstellung der Rückenlehne beinhaltet.
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Ferner ist es aus der Praxis bekannt,
dass insbesondere bei einem Unfall mit einem Heckaufprall oder in
der Reboundphase eines Frontalaufpralls erhebliche Kräfte an der
Rückenlehne
angreifen. Ebenso wirken infolge des besagten Unfalls auch starke
Belastungen auf die Halswirbelsäule
der Fahrzeuginsassen.
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Um diesem Missstand zu begegnen,
wurde als vorteilhaft erkannt, die Rückenlehne in ihrer Schwenkbewegung
nachgiebig zu gestalten. Eine geeignete Vorrichtung dazu ist der
DE-24 15 769 A1 zu
entnehmen. Diese umfasst eine stufenlose, hydraulisch arbeitende
Verstellvorrichtung für
einen Fahrzeugsitz respektive dessen Rückenlehne, die ihrerseits derart
ausgebildet ist, dass bei Überschreitung
vorgegebener Drücke
selbsttätig
sich öffnende Sicherheitsventile
ein Nachgeben der Rückenlehne gewährleisten.
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Als nachteilig ist jedoch herauszustellen, dass
derartige Sicherheitsventile zwar bei Überschreiten vorgegebener Drücke öffnen, jedoch
dieser Öffnungsvorgang
und auch ein eventuell nachfolgender Schließvorgang in kurzer Zeit und
demzufolge abrupt erfolgt, welcher sich nachteilig für die betroffenen
Fahrzeuginsassen auswirken kann. Des Weiteren wird diese Vorrichtung
als kompliziert und aufwendig eingeschätzt und baut relativ groß. Hier
setzt die nachfolgend beschriebene Erfindung an.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die
Nachteile des eingangs geschilderten Standes der Technik zu vermeiden
und einen Fahrzeugsitz zu schaffen, dessen Rückenlehne bei übermäßiger Belastung
infolge eines Front- und/oder Heckaufpralls für betroffene Fahrzeuginsassen
weitest möglich
schonend ohne Belastungssprünge
nachgibt.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung
mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass
der Rückenlehne
zur Kraftbegrenzung wenigstens ein Dämpfungselement in Form einer
hydraulisch wirkenden Drehkolben-Zylinder-Einheit zugeordnet ist.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist das Dämpfungselement
koaxial zur Schwenkachse der Rückenlehne
angeordnet.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass
das Dämpfungselement
in Form der Drehkolben-Zylinder-Einheit ein Gehäuse mit zylindrischer Innenkontur
und einen in dem Gehäuse
rotatorisch geführten Kolben
umfasst, wobei dem Gehäuse
ein radial nach innen weisendes Wandelement fest zugeordnet ist und
Wandelement und Kolben derart gestaltet sind, dass wenigstens zwei
mit einem inkompressiblen oder nahezu in kompressiblen Hydraulikmittel
gefüllte und
in ihrem Volumen veränderliche
Arbeitsräume ausgebildet
sind, die ihrerseits zur Realisierung eines definierten Druckausgleiches
während
einer Rotationsbewegung des Kolbens zum Austausch von Hydraulikmittel
strömungstechnisch
untereinander verbunden sind.
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Diese strömungstechnische Verbindung
zwischen den Arbeitsräumen
kann dabei über
einen Verbindungsspalt zwischen der Innenkontur des Gehäuses und
der korrespondierenden Stirnkante des Kolbens und/oder zwischen
der nach innen weisenden Stirnkante des Wandelementes und einer
korrespondierenden Rotationsfläche
des Kolbens und/oder wenigstens einer Verbindungsbohrung durch den
Kolben und/oder das Wandelement hindurch realisiert sein.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht
nach einer ersten Variante vor, dass das Gehäuse des Dämpfungselementes mit dem Sitzkissenrahmen
oder einem sonstigen starren Bauteil der Kraftfahrzeugkarosserie
und der Kolben mit der Rückenlehne
fest verbunden ist.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante
ist der Kolben des Dämpfungselementes
mit dem Sitzkissenrahmen oder einem sonstigen starren Bauteil der
Kraftfahrzeugkarosserie und das Gehäuse mit der Rückenlehne
fest verbunden.
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Wie die Erfindung außerdem vorsieht,
ist dem Dämpfungselement
in Form der Drehkolben-Zylinder-Einheit ein den Ausgangszustand
selbsttätig wiederherstellendes
Rückstellmittel
zugeordnet.
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Das Rückstellmittel ist vorzugsweise
als ein am Kolben angreifendes und sich am Gehäuse abstützendes Federelement ausgebildet.
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Darüber hinaus sind die Abmaße des Verbindungsspaltes
beziehungsweise der Verbindungsbohrungen und das Hydraulikmittel
in Abhängigkeit
vom gewünschten
Dämpfungseffekt
gewählt.
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Das Hydraulikmittel kann ein an sich
bekanntes Hydrauliköl
oder ein hochviskoses Hydraulikmittel sein, wobei als hochviskose
Hydraulikmittel ein Silikon vorgeschlagen wird.
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Schließlich kann vorgesehen sein,
dass das Dämpfungselement
entweder ein separat am Fahrzeugsitz angeordnetes Bauteil darstellt
oder in eine an sich bekannte Vorrichtung zur Verstellung der Rückenlehne
integriert ist.
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Der vorgeschlagene Fahrzeugsitz hat
gegenüber
herkömmlichen
Fahrzeugsitzen den wesentlichen Vorteil, dass bei einem Heck- oder
Frontalaufprall die Rückenlehne
aufgrund der auf sie wirkenden überhöhten Kräfte ohne
Belastungssprünge
zunächst
weich und mit kontinuierlich über
den Schwenkwinkel α ansteigender
Kraftkennlinie schonend für
betroffene Fahrzeuginsassen nachgibt.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand
eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Fahrzeugsitz in der Seitenansicht,
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2 ein
Dämpfungselement
des erfindungsgemäß ausgestatteten
Fahrzeugsitzes in einer Schnittansicht,
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3 ein
Diagramm zur Charakteristik der Kraftbegrenzung über den Schwenkwinkel α der Rückenlehne.
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Gemäß 1 besteht ein an sich bekannter Fahrzeugsitz 1 aus
einem gepolsterten Sitzkissenrahmen 2 und einer zu diesem
um eine horizontale Schwenkachse 3 schwenkbaren sowie in
einem bestimmten Winkel zum Sitzkissenrahmen 2 feststellbaren
Rückenlehne 4.
Die Feststellbarkeit der Rückenlehne 4 im
gewählten
Winkel α wird
mittels einer nicht näher
dargestellten, jedoch an sich bekannten und nicht unmittelbar zum
vorliegenden Erfindungsgegenstand zugehörigen mechanisch, elektrisch,
hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren
Vorrichtung zur Verstellung der Rückenlehne 4 realisiert.
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Wie oben bereits erläutet, wirken
bei bestimmten Unfallsituationen, insbesondere bei einem Heck- und/oder
Frontalaufprall, derartig hohe Kräfte sowohl auf die Fahrzeuginsassen
als auch auf die Rückenlehne 4 des
Fahrzeugsitzes 1, dass die Rückenlehne 4 in Abhängigkeit
von der Höhe
der Belastung eine undefinierte Schwenkbewegung um einen bestimmten
Schwenkwinkel α nach
hinten vollführen kann
(1).
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Gerade bei der einem Frontalaufprall
folgenden Reboundphase kann es zu einer übermäßigen Belastung der Hals wirbelsäule betroffener
Fahrzeuginsassen infolge des sogenannten Peitscheneffektes kommen,
welches des Öfteren
mit erheblichen Halswirbelverletzungen einhergeht (HWS-Trauma). Um
diesem wirkungsvoll zu begegnen ist es angezeigt, die Rückenlehne 4 nachgiebig
zu gestalten und zwar derart, dass der in der Reboundphase zurückschleudernde
Kopf des Fahrzeuginsassen schonend, d. h., gleichsam weich und ohne
Belastungssprünge
durch die Rückenlehne 4 beziehungsweise durch
eine an der selben befestigten Kopfstütze 4a aufgenommen
und samt dem Oberkörper
des Fahrzeuginsassen gleichmäßig bis
zum Stillstand abgebremst wird.
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Um diesem Anliegen gerecht zu werden,
ist in diesem Ausführungsbeispiel
der Rückenlehne 4 des
Fahrzeugsitzes 1 koaxial zu deren Schwenkachse 3 zur
Kraftbegrenzung wenigstens ein sogenanntes Dämpfungselement 5 in
Form einer hydraulisch wirkenden Drehkolben-Zylinder-Einheit zugeordnet, die
ihrerseits in 2 näher gezeigt
ist.
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Dieses Dämpfungselement 5 besteht
im wesentlichen aus einem hydraulisch dicht geschlossenen Gehäuse 6 mit
einer zylindrischen Innenkontur und einem in dem Gehäuse 6 rotatorisch
geführten Kolben 7,
wobei dem Gehäuse 6 ferner
ein radial nach innen weisendes Wandelement 8 fest zugeordnet
ist, welches seinerseits an eine untere Rotationsfläche 9 des
Kolbens 7, auch als Kolbengrund bezeichnet, derart dicht
anschließt,
dass eine Rotationsbewegung des Kolbens 7 noch gewährleistet
ist.
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Wie der 2 weiter zu entnehmen ist, sind durch
den Kolben 7 und das Wandelement 8 zwei durch
die Rotationsbe wegung des Kolbens 7 in ihrem Volumen veränderliche
und mit einem inkompressiblen oder nahezu inkompressiblen Hydraulikmittel 10 gefüllte Arbeitsräume 11 und 12 ausgebildet.
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Fernerhin sind die beiden Arbeitsräume 11, 12 zur
Realisierung eines definierten Druckausgleiches während der
Rotationsbewegung des Kolbens 7 beziehungsweise zum Austausch
von Hydraulikmittel 10 untereinander verbunden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
danach zwischen der Innenkontur des Gehäuses 6 und der korrespondierenden
Stirnkante des Kolbens 7 ein Verbindungsspalt 13 angeordnet,
der den Austausch von Hydraulikmittel 10 während der
Rotationsbewegung des Kolbens 7 gewährleistet (1). Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit
und wird durch die Erfindung mit erfasst, einen oder einen weiteren
Verbindungsspalt 13 zwischen der radial nach innen weisenden
Stirnkante des Wandelementes 8 und der Rotationsfläche 9 des
Kolbens 7 und/oder ein oder mehrere Verbindungsbohrungen durch
den Kolben 7 und/oder das Wandelement 8 hindurch
vorzusehen.
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Für
die Anordnung des besagten Dämpfungselementes 5 am
Fahrzeugsitz 1 bieten sich gleichwirkend zwei Varianten
an. Gemäß einer
ersten Variante kann das Gehäuse 6 mit
dem Sitzkissenrahmen 2 oder einem sonstigen starren Bauteil
der Kraftfahrzeugkarosserie und der Kolben 7 mit der Rückenlehne 4 verbunden
sein. Eine zweite Variante sieht dagegen vor, den Kolben 7 mit
dem Sitzkissenrahmen 2 oder einem sonstigen starren Bauteil
der Kraftfahrzeugkarosserie und das Gehäuse 6 mit der Rückenlehne 4 fest
zu verbinden.
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Die Auswahl ist dabei in das Belieben
des Konstrukteurs, sicherlich in Abhängigkeit von den aktuell vorhandenen
Baufreiheiten, gestellt. Im wesentlichen muss lediglich gewährleistet
sein, dass zwischen Kolben 7 und Gehäuse 6 eine rotatorische
Relativbewegung erzeugbar ist.
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Des Weiteren kann das Dämpfungselement 5 als
ein separat am Fahrzeugsitz 1 angeordnetes Bauteil ausgebildet
oder in bevorzugter Weise in bereits vorstehend erwähnte Vorrichtung
zur Verstellung der Rückenlehne 4 integriert
sein, um bei verschieden eingestellten Neigungen der Rückenlehne 4 immer
eine optimale Kraftbegrenzungsfunktion zu gewährleisten.
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Nachfolgend wird die Erfindung in
ihrer Funktion näher
erläutert.
Gesetzt den Fall, es liegt ein Frontalaufprall vor und der betroffene
angeschnallte Fahrzeuginsasse wird zunächst nach vorn und nachfolgend
in der Reboundphase nach hinten geschleudert, treffen der Oberkörper und
der Kopf desselben auf die Rückenlehne 4 beziehungsweise
auf die Kopfstütze 4a des
Fahrzeugsitzes 1 auf. Schon in diesem Augenblick wirken
entsprechende Kräfte auch
auf die Rückenlehne 4 selbst
und bei Überschreiten
einer bestimmten Kraft auch auf das Dämpfungselement 5.
Sofern der Kolben 7 mit der Rückenlehne 4 verbunden
ist (erste mögliche
Variante), wird derselbe in eine Rotationsbewegung versetzt, wodurch
unter Energieabsorption Hydraulikmittel 10 über den
Verbindungsspalt 13 vom Arbeitsraum 11 in den
Arbeitsraum 12 gedrängt
wird, bis es zum Stillstand der Rotationsbewegung des Kolbens 7 kommt.
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Der 3 ist
hierzu ein Diagramm zu entnehmen, welches die Charakteristik der
Kraftbegrenzung über
den Schwenkwinkel α der
Rückenlehne darstellt.
Im wesentlichen ist eine weiche Kraftaufbringung ohne Belastungssprünge durch
das Dämpfungselement 5 und
demgemäss
eine für
betroffenen Fahrzeuginsassen schonende Energieabsorption zu verzeichnen.
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Aufgrund der Verwendung eines hydraulisch wirkenden
Dämpfungselementes 5 stellt
sich die erforderliche Gegenkraft automatisch auf ein jeweils vorab
angepasstes Niveau ein, so dass dieses selbsttätig auf die aktuelle Belastungsschwere
reagiert. Der gewünschte
Dämpfungseffekt
kann dabei vorab durch die Anzahl der Verbindungsspalte 13 und/oder
Verbindungsbohrungen, deren Abmaße und/oder der Wahl des verwendeten
Hydraulikmittels 10 eingestellt werden.
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In umfangreichen Versuchen haben
sich hochviskose Hydraulikmittel 10, wie Silikone, als
besonders energieverzehrend und demgemäss als besonders geeignet herausgestellt.
Selbstverständlich können auch
herkömmliche
Hydrauliköle
zur Anwendung kommen.
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Was das Dämpfungselement 5 weiter
anbelangt, ist dieses aufgrund seiner einfachen Bauweise im Reparaturaufwand
als äußerst günstig einzuschätzen. Sofern
keine Beschädigungen
an demselben aufgrund schwerer Kollisionen zu verzeichnen sind,
kann dieses einer Wiederverwendung zugeführt werden oder einfach im
Fahrzeugsitz 1 verbleiben. Zumindest für einen solchen Fall bietet
es sich an, das Dämpfungsele ment 5 mit
einem Rückstellmittel 14,
vorzugsweise in Form eines Federelementes zu versehen, welches einerseits
am Kolben 7 angreift und sich andererseits am Gehäuse 6 abstützt (2). Durch diese Maßnahme ist
gewährleistet, dass
gemäß vorliegendem
Ausführungsbeispiel
(erste mögliche
Variante) der Kolben 7 selbsttätig in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt wird.
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Für
den Fachmann ist es sicherlich leicht nachvollziehbar, dass in Grenzen
auch die Möglichkeit
besteht, eine Mehrzahl von Arbeitsräumen 11, 12 vorzusehen,
was durch die Erfindung mit erfasst ist. Hierdurch kann ebenfalls
auf den gewünschten Dämpfungseffekt
Einfluss genommen werden.
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 2
- Sitzkissenrahmen
- 3
- Schwenkachse
- 4
- Rückenlehne
- 4a
- Kopfstütze
- 5
- Dämpfungselement
- 6
- Gehäuse
- 7
- Kolben
- 8
- Wandelement
- 9
- Rotationsfläche
- 10
- Hydraulikmittel
- 11
- Arbeitsraum
- 12
- Arbeitsraum
- 13
- Verbindungsspalt
- 14
- Rückstellmittel
- α
- Schwenkwinkel
der Rückenlehne 4