DE19542659A1 - Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine vorzugsweise schwenkbare Rückenlehne, insbesondere eines Fahrzeug­ sitzes, die aus einem Gestell mit seitlichen Holmen und Querverbindungen zwischen den Holmen besteht und zur Polsterung mit einem z. B. auf einer Federmatte ruhenden Polsterteil ausgestattet ist.

Kraftfahrzeuge werden in der Regel mit Sitzen ausge­ stattet, deren Rückenlehnen gegenüber dem Sitzteil neigungsverstellbar angeordnet sind, um zu einem mög­ lichst hohen Sitzkomfort im Fahrzeug beizutragen. Im Zuge der Bestrebungen Energie einzusparen, müssen aus Gewichtsgründen auch die Rückenlehnen von Kraft fahr­ zeugsitzen einerseits ein relativ geringes Gewicht haben aber andererseits hohen Festigkeitsanforderun­ gen genügen, um im Falle einer Kollision des Fahr­ zeugs dem Benutzer des Sitzes ausreichende Sicherheit zu bieten.

Durch die im Falle eines Heckaufpralles auf ein Fahr­ zeug einwirkenden Beschleunigungskräfte wird dieses schlagartig nach vorn beschleunigt. Da die Fahrzeug­ sitze fest mit dem Fahrzeugboden verbunden sind, er­ fahren auch diese eine zwar bereits durch die Knaut­ schzonen des Fahrzeugs etwas abgeschwächte, aber den­ noch schlagartige Beschleunigung nach vorn. Eine auf dem Sitz aufsitzende Person kann aber aufgrund ihrer Massenträgheit diese Beschleunigung nicht in gleichem Maße mitvollziehen, so daß sie infolge ihres Behar­ rungsvermögens gegen die nach vorn beschleunigte Rückenlehne geschleudert wird. Hierbei wird die Rückenlehne allerdings nicht gleichmäßig belastet, sondern ein hoher Anteil der Belastung wirkt sich auf den unteren Abschnitt der Rückenlehne aus, weil die anteilig größte Masse der den Sitz benutzenden Person aus deren Becken, Oberschenkeln und einem Teil der Unterschenkel gebildet wird.

Aus den bereits erwähnten Gewichts- und Festigkeits­ gründen kann eine Rückenlehne nicht so steif und schwer aufgebaut werden, um den durch einen Heckauf­ prall entstehenden Belastungen standzuhalten. Gegen eine steif aufgebaute Rückenlehne spricht im übrigen die mangelnde Elastizität einer solchen Rückenlehne, bei der der Benutzer des Fahrzeugsitzes Verletzungen großen Ausmaßes davontragen würde.

Bei Crashversuchen, in denen Fahrzeugsitze auf Schlitten-Testanlagen unter definierten Unfallbedin­ gungen auf ihre Festigkeit und Plastizität hin ge­ prüft werden, hat sich herausgestellt, daß bei einem Heckaufprall die auf dem Sitz aufsitzende Person das Bestreben hat, an der Rückenlehne, die in der Regel unter einem Neigungswinkel von 21 bis 25° aus der Senkrechten nach hinten gerichtet ist, mit dem rück­ seitigen Beckenbereich nach oben zu steigen. Dieser gefährliche Effekt bewirkt, daß die Rückenlehne durch ein unzulässiges Ansteigen der Belastung um den Befe­ stigungspunkt der Lehne nach hinten abknickt und da­ mit keinen Halt mehr für die aufsitzende Person bie­ tet.

Aus der DE 44 21 946 A1 ist eine Rückenlehne für ei­ nen Kraftfahrzeugsitz bekannt, die im unteren Ab­ schnitt des Rückenlehnenrahmens eine Einrichtung auf­ weist, die bei einer Überbelastung durch den nach hinten gegen die Rückenlehne geschleuderten Körper der aufsitzenden Person ausweicht und durch Verfor­ mung die auf den Körper der aufsitzenden Person wir­ kenden Beschleunigungskräfte dämpfen soll. Hierbei ist aber nichts gegen den "Aufsteige-Effekt" getan, der, wie Versuche gezeigt haben, nach wie vor vorhan­ den ist und sich nach wie vor entsprechend negativ, wie zuvor geschildert, auswirken kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rückenlehne für einen Kraftfahrzeugsitz zu schaffen, der zum einen dämpfend auf die durch die Beschleunigungskräfte bei einem Heckaufprall entstehende Belastung der aufsit­ zenden Person wirkt und zum anderen dem Bestreben des Aufsteigens der aufsitzenden Person an der Rücken­ lehne entgegenwirkt. Diese Aufgabe wird mit den Merk­ malen des Hauptanspruchs gelöst.

Durch die Merkmale nach der Erfindung wird eine ge­ zielte und damit besonders wirkungsvolle Abstützung der kritischen Bereiche erreicht, die außerdem durch die weiter unten noch zu erläuternden Ausbaumöglich­ keiten im Rahmen besonderer Ausführungsbeispiele eine der menschlichen Anatomie optimal gerecht werdende und zudem einzustellende Anpassung eröffnet und ver­ wirklicht.

Insbesondere werden durch die Querstütze die ersten 5 bis 6 Wirbel der Wirbelsäule im Bereich der Becken­ lordose abgestützt.

Um einerseits bei Überlastung eine genügende Biege­ steifigkeit zu besitzen sowie gleichzeitig der gesam­ ten Rückenlehne eine gute Formstabilität zu geben und andererseits noch ausreichend elastisch den bei einem Heckaufprall gegen die Rückenlehne geschleuderten Körper der aufsitzenden Person abzufangen, kann die Querstütze formversteift sein, d. h. durch entspre­ chende Formgebung ohne nennenswerten zusätzlichen Ma­ terialaufwand versteift sein, beispielsweise durch einen profilierten Querschnitt. Dabei kann die Ausle­ gung des Querschnittes und der erforderlichen Abmes­ sungen der Querstütze mit Rechenprogrammen über die Methode der Finiten Elemente (FEM) erfolgen, wobei Versuchsergebnisse berücksichtigt werden.

Um zu vermeiden, daß sich die aufsitzende Person im Falle eines Heckaufpralls an der Querstütze Verlet­ zungen zuzieht, trägt die Querstütze ein Polster, das auf seiner der aufsitzenden Person zugekehrten Seite konvex gewölbt ist, wobei die Wölbung vorzugsweise in ihrer Form annähernd dem Bogen der Lordose ent­ spricht. Damit wird eine möglichst großflächige Ab­ stützung des Lordosenbereichs im Falle einer Überbe­ lastung erreicht und somit Verletzungen der Wirbel­ säule vorgebeugt.

Um eine zusätzliche Anpassung an die unterschiedli­ chen Körpermaße der Benutzer des Sitzes zu schaffen, läßt sich das gewölbte Polster und/oder die dieses tragende Querstütze mit geeigneten Stellmitteln in seiner bzw. ihrer Lage innerhalb der Rückenlehne in etwa senkrechter Richtung verschieben, was zu einer zusätzlich schützenden Wirkung als Lordosenabstützung führt.

Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß ein weite­ rer, besonderer Vorteil der formversteiften Quer­ stütze, insbesondere einer profilierten Querstütze darin besteht, daß durch diese Ausbildung der Quer­ stütze bei einem Seitenaufprall auf das Fahrzeug ein verbesserter Überlebensraum geschaffen wird, da mit der Versteifung der Querstütze auch eine Versteifung der Rückenlehne quer zur Fahrzeugachse verbunden ist, so daß sich die Rückenlehne nicht quer zur Fahr­ zeugachse verformen läßt und damit die gesamte Breite der Rückenlehne den Oberkörper der aufsitzenden Person vor einem Einquetschen bewahrt.

Die erfindungsgemäße Querstütze als Verbindung der seitlichen Tragholme der Rückenlehne übernimmt im we­ sentlichen das Auffangen des Körpers der den Sitz be­ nutzenden Person im Bereich der Lendenwirbelsäule im Falle eines Heckaufpralls auf das Fahrzeug. Um auch den Oberkörper mit seiner Masse oberhalb des Becken­ lordosenbereichs abzustützen, ist in weiterer Ausge­ staltung der Erfindung eine den Holmenabstand über­ spannende Tragmatte parallel zur Querstütze innerhalb der Rückenlehne angeordnet, und zwar in Fahrtrichtung mit etwas Abstand vor der Querstütze. Vorzugsweise ist diese Matte netzartig strukturiert, was dadurch erreicht werden kann, daß sie im wesentlichen aus senkrecht und horizontal verlaufenden, relativ dünnen Drahtstäben aufgebaut ist. Die Matte ist federnd an den seitlichen Tragholmen verankert und trägt die Polsterung der Rückenlehne.

Die Abstützung des Kopfes übernimmt eine in üblicher Weise an der Rückenlehne befestigte und bekannterma­ ßen gestaltete Kopfstütze, die hier nur der Vollstän­ digkeit halber erwähnt wird und nicht zur Erfindung gehört.

Zum Abfangen des Beckens mit den Massen der Ober­ schenkel und einem Teil der Unterschenkel ist in wei­ terer und bevorzugter Ausgestaltung ein zusätzlicher Holmenquerverbinder vorgesehen, der etwa oberhalb des Oberschenkelgelenks in Höhe der Steißwirbel quer ver­ läuft. Der Querverbinder kann federnd und/oder plastisch verformbar an den seitlichen Tragholmen be­ festigt sein.

Bei einem besonders rationellen Aufbau der erfin­ dungsgemäßen Rückenlehne ist der Querverbinder in die federnd an den seitlichen Tragholmen verankerte, die Polsterung tragende Trag- oder Stützmatte eingear­ beitet. Um die auf den Beckenbereich einwirkenden Be­ schleunigungskräfte optimal zu dämpfen, besteht der Querverbinder selbst aus nachgiebigem (plastifizie­ rendem) Material.

Die Wirkung der erfindungsgemäß aufgebauten Rücken­ lehne ist folgende:
Bei einem Heckaufprall auf das Fahrzeug wird die auf dem Fahrzeugsitz aufsitzende Person zunächst gegen die Fläche der Rückenlehnenpolsterung gedrückt, die dann soweit zurückweicht, bis sie zur Anlage an die gepolsterte Querstütze kommt. In diesem Augenblick wird der Oberkörper im Bereich der Lordosenwirbelsäu­ le auf- und abgefangen und in seiner rückwärtigen Be­ wegung gehemmt. Der Beckenbereich vollführt dabei ei­ ne gleichartige Bewegung wie der Oberkörper, wird aber durch den unteren, nachgiebigen Querverbinder etwas später als der Lordosenbereich abgefangen, wo­ durch der obere Beckenkamm in den Bereich des unteren Randes der gepolsterten Querstütze positioniert und von dieser am Aufsteigen an der Rückenlehne gehindert wird.

Anhand eines in den beiliegenden Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 perspektivisch einen Fahrzeugsitz, ausge­ stattet mit einer erfindungsgemäßen, bevor­ zugt aufgebauten Rückenlehne, einschließlich eines Schnitts in der Ebene A-A; und

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Lehne entlang der Linie II-II.

Ein üblich gestalteter und in hier nicht näher zu er­ läuternder, bekannter Weise mit dem Fahrzeugboden verbundener Sitz 1 trägt eine verschwenkbare und vorzugsweise umklappbare Rückenlehne 2.

Die Rückenlehne 2 besteht im wesentlichen aus zwei seitlichen Tragholmen 3, die in bekannter Weise je­ weils an ihrem unteren Ende gelenkig mit dem hinteren Teil des Sitzes verbunden sind. Innenseitig sind die Tragholme 3 je mit einer nicht dargestellten, in Richtung der Längsachse der Tragholme 3 verlaufenden Führung versehen, in denen eine die Holme 3 verbin­ dende Querstütze 4 beidendig und höhenverstellbar als Verbindung zwischen den beiden Holmen 3 verankert ist. Die in Anpassung an die jeweiligen Körpermaße der aufsitzenden Person mögliche Verstellung der Querstütze 4 erfolgt in Richtung des Doppelpfeils DP, d. h. also im wesentlichen in Richtung der Längsachsen der Holme 3.

Wie aus den Figuren, insbesondere auch dem Schnitt A-A hervorgeht, trägt die Querstütze 4 ein Polster 5, das ersichtlich in Fahrtrichtung, d. h. also auf sei­ ner der aufsitzenden Person zugekehrten Seite, konvex gewölbt ist, wobei die Wölbung aus zuvor bereits er­ läuterten Gründen in ihrer Form annähernd dem Bogen der Lordose entspricht. Das Polster kann fest mit der Querstütze 4 verbunden sein, so daß es deren Ver­ stellbewegung mitmacht; es besteht aber auch die Möglichkeit, dieses Polster derart auf der Querstütze anzubringen, daß es seinerseits relativ zur Querstütze ebenfalls in Richtung des Doppelpfeils DP höhenverstellbar ist.

In Fahrtrichtung mit etwas Abstand vor der Querstütze 4 und dem Polster 5 befindet sich eine im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel aus Querstäben 6 und seitli­ chen Rahmenstäben 7 aufgebaute flexible Tragmatte 8, die über an den im wesentlichen in Längsrichtung der Holme 3 verlaufenden Rahmenstäben 7 befestigte Federn 9 beidseitig mit den Holmen 3 verbunden ist. Diese Matte trägt die nicht dargestellte Rückenlehnenpol­ sterung.

In den unteren Teil der Matte 8 ist ein weiterer Querverbinder 11 integriert, und zwar im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel als unterste Strebe, die aus den zuvor dargelegten Gründen aus nachgiebigem Mate­ rial besteht.

Eine an den oberen Enden der Tragholme 3 befestigte Querstrebe 12 trägt eine Kopfstütze 13.

Wie die vorstehenden Ausführungen in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen zeigen, schafft die Erfindung einen nicht nur den Sicherheitsanforderun­ gen, insbesondere im Falle eines Heckaufpralls opti­ mal gerecht werdenden Rückenlehnenaufbau, sondern auch eine sowohl der Gewichtsminimierung als auch der Montagefreundlichkeit dienende Konzeption mit außer­ ordentlich guter Anpaßbarkeit an die unterschiedli­ chen anatomischen Gegebenheiten aufsitzender Perso­ nen.

Claims (16)

1. Vorzugsweise schwenkbare Rückenlehne, insbeson­ dere eines Fahrzeugsitzes, mit seitlichen Trag­ holmen, gekennzeichnet durch eine die Holme (3) verbindende Querstütze (4), die sich innerhalb der Rückenlehne (2) in einem Bereich erstreckt, der etwa von der oberen Begrenzung des Beckenkno­ chens bis etwa unterhalb der ersten beiden Rip­ penbögen der aufsitzenden Person reicht.

2. Rückenlehne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Querstütze (4) formversteift ist.

3. Rückenlehne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querstütze (4) in ihrem Querschnitt profiliert ist.

4. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstütze (4) ein auf seiner der aufsitzenden Person zugekehrten Seite konvex gewölbtes Polster (5) trägt.

5. Rückenlehne nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wölbung in ihrer Form annähernd dem Bogen der Lordose entspricht.

6. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstütze (4) und/oder das gewölbte Polster (5) innerhalb der Rückenlehne (2) im wesentlichen parallel zu den Seitenholmen (3) höhenverstellbar ist.

7. Rückenlehne nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch eine den Holmenabstand über­ spannende Tragmatte (8) parallel zur Querstütze (4) innerhalb der Rückenlehne (2).

8. Rückenlehne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Tragmatte (8) in Fahrtrichtung mit etwas Abstand vor der Querstütze (4) er­ streckt.

9. Rückenlehne nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tragmatte (8) sich im we­ sentlichen im Bereich des Oberkörpers der aufsit­ zenden Person oberhalb des Lordosenbereichs er­ streckt.

10. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (8) netzartig strukturiert ist.

11. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (8) im wesentlichen aus senkrecht und/oder horizontal verlaufenden, relativ dünnen Drahtstä­ ben (6, 7) aufgebaut ist.

12. Rückenlehne nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (8) federnd an den Holmen (3) verankert ist und die Rückenlehnenpolsterung trägt.

13. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen weiteren Holmenquerverbinder (11), der etwa oberhalb des Oberschenkelgelenkes in der Höhe der Steißwirbel quer verläuft.

14. Rückenlehne nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querverbinder (11) plastisch verformbar und/oder federnd an den Holmen (3) be­ festigt ist.

15. Rückenlehne nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Querverbinder (11) in die Matte (8) eingearbeitet ist.

16. Rückenlehne nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Querverbinder (11) selbst nachgiebig ist.