DE69126888T2

DE69126888T2 - Sitzeinrichtung und verfahren

Info

Publication number: DE69126888T2
Application number: DE69126888T
Authority: DE
Inventors: Hector Serber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-10-23
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2011-10-24
Also published as: EP0564470A1; HK1012313A1; EP0564470A4; DE69126888D1; JPH06502368A; WO1992007735A1; AU8946491A; KR930702173A; JP3179482B2; EP0564470B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Sitz- und Rückenlehnenanordnungen für Kraftfahrzeuge und andere Anordnungen für andere Sitzmöglichkeiten, und insbesondere auf Sitzanordnungen, die entlang einer nach oben konkav verlaufenden bogenförmigen Bahn bewegbar sind. Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Verringern von Verletzungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (vgl. beispielsweise die US-PS A-2 736 566).

STAND DER TECHNIK

Zur Entwicklung von Vorrichtungen zur Erhöhung der Sicherheit für den Fahrer und Mitfahrer bei Frontalzusammenstößen eines Kraftfahrzeugs wurden erhebliche Anstrengungen unternommen. Beispielsweise wurden verschiedene passive Rückhaltevorrichtungen wie Becken-Schultergurte zur alleinigen oder kombinierten Verwendung oder in Kombination mit Sicherheitseinrichtungen wie Airbags und gepolsterte Armaturbaugruppen entwickelt.Während derartige Sicherheitsausrüstungen die Fahr zeugsicherheit die Fahrzeugsicherheit drastisch erhöht haben, stellt immer noch das Abtauchen, also der Effekt, daß der Körper vom Sitz abrutscht, eine Gefährdung dar, und viele Kraftfahrzeuge sind wegen der dadurch entstehenden Kosten nicht mit Airbags ausgerüstet, und schließlich benutzen sowohl die Fahrer als auch die Mitfahrer die Sitzgurte nur sporadisch und vergessen das Anlegen häufig.
Bei den meisten Unfällen mit einem Frontalzusammenstoß eines Fahrzeugs kippt das Fahrzeug leicht um sein Vorderende nach oben. Durch diese Bewegung wird das Gewicht der Fahrzeuginsassen nach oben verlagert, so daß sie nicht mehr durch ihr Gewicht mit dem Gesäß gegen den Sitz gedrückt werden. Deshalb rutschen bei den meisten Zusammenstößen die im Fahrzeug sitzenden Personen von den Sitzen ab, auf denen sie sich befinden, und können im wesentlichen ungehindert nach vorn geschleudert werden, während das Fahrzeug rasch abgebremst wird. Werden passive Gurtsicherungssysteme oder Airbags verwendet, kommt der Oberkörper der Person zum Stillstand und wird zum Schwenkpunkt für den Körper. Da jedoch der Unterkörper eines Menschen nur wenig oder überhaupt keinen Kontakt mit dem Sitz hat und dort keine Reibungskraft vorliegt, besteht für die Beine und den Unterkörper des Fahrzeuginsassen die Tendenz zur weiteren ungesicherten Vorwärtsbewegung mit dem Moment, das die Person unmittelbar vor dem Zusammenstoß hatte. In der Folge kann der Körper der Person unter den passive Sicherungseinrichtungen nach unten um so weiter wegtauchen, je stärker sich das Massenmoment des Unterkörpers weiter nach vorn verlagert. Diese Tendenz wird durch die natürliche Reaktion eines Menschen noch weiter unterstützt, die darin besteht, daß bei Panik- bzw. Notremsung oder beim Zusammenstoß die leicht abgewinkelten Beine nach oben zur Brust angezogen werden. Im Ergebnis können sich schwere Verletzungen ergeben, da die Beine der Person nach oben in die Armaturenbaugruppe und/oder gegen die Lenksäule geschleudert werden.
Untersuchungen zur Dynamik in der Bewegung des Körpers eines Menschen während eines Zusammenstoßes von Kraftfahrzeugen wurden häufig Annahmen zugrunde gelegt, die wirklich nicht gesichert sind. Beispielsweise ist der menschliche Körper recht flexibel und verhält sich bei einer raschen Abbremsung nicht wie eine Einheit, insbesondere wenn nur ein Teil des Körpers zurückgehalten wird. Deshalb ist es sehr wünschenswert, bei einem Zusammenstoß eine gesteuerte Verlangsamung im wesentlichen der gesamten Masse eines Fahrzeuginsassen herbeizuführen, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit, die nicht so hoch ist wie die Geschwindigkeit, mit der das Fahrzeug abgebremst wird.
Ergänzend zu Sicherheitsproblemen wird erwünschterweise jede Sitzanordnung so ausgelegt, daß sich unter normalen Bedingun gen über längere Zeit bequem darauf sitzen läßt. Eine hoch wirksame Sitzanordnung zur Verbesserung der Bequemlichkeit über längere Zeit hinweg ist die in der US-Patentschrift Nr. 4,650,249 beschriebene Baugruppe, bei welcher der Sitz so eingebaut ist, daß er sich entlang einer nach oben konkav verlaufenden bogenförmigen Bahn bewegen kann. Eine solche Bahn ermöglicht es dem Benutzer, seine Körperhaltung laufend im Gleichgewicht zu halten, während er auf dem Sitz Platz genommen hat. Das Sitzsystem gemäß der US-Patentschrift Nr. 4,650,249 stellt die Beweglichkeit wieder her und eine Ver formung der Lendenwirbelsäule der darauf sitzenden Person tritt nicht auf. Dieses System sorgt für eine gleichmäßige Druckverteilung quer über das Gesäß und die Oberschenkel und verringert die Nuskelarbeit unter den Ermüdungswert, indem das Muskel-Skelett-System in entspannten und dennoch dynamischen Zustand gehalten wird. Ein solcher beweglicher Sitz wirkt der tödlichen Wirkung des Sitzens entgegen und stellt die Beweglichkeit für den auf dem Sitz befindlichen Benutzer wieder her.
Die Becken-Kippsitzanordnung nach der US-Patentschrift Nr. 4,650,249 stellt sich allerdings als eine in eine Sitzanordnung einbezogene Baugruppe dar, die eine Stützplattform für den Rumpf aufweist, die in ihrer vertikalen Stellung relativ ortsfest ist. Wenn sich somit der Sitz entlang einer bogenförmigen Bahn bewegt, bietet die Rumpfstütze einen Widerstand gegenüber vertikalen Rumpfverlagerungen infolge der Bewegung des Sitzes, sofern nicht der Benutzer den Rumpf von einer solchen Plattform abhebt oder sich nicht mit dem Rumpf darauf abstützt Der Beckenkippsitz gemäß der US-Patentschrift Nr. 4,650,249 ist deshalb dann besonders wirksam, wenn er in eine hockerartige Sitzanordnung ohne Rücken- oder Brustabstützung einbezogen ist oder wenn der Benutzer die Sitzanordnung während der Erledigung von Aufgaben relativ zu einem statischen Umfeld benutzt und dabei nicht mit der Vorder- oder Rückseite des Rumpfes gegen eine feststehende Stützfläche anliegt.
In der US-Patentschrift Nr. 2,736,566, die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, wird eine frühe Sicherheitssitzkonstruktion für Fahrzeuge beschrieben, welche verhindert, daß ein Fahrzeuginsasse bei einem Unfall nach vorn gehalten wird. Diese Sitzanordnung weist eine Rückenlehne getrennt vom Sitzauf.Dersitzistaneinerdrehachsebefestigtundum diese verschwenkbar, wobei im Falle einer Kollision eine Aufwärtsbewegung der Achse ausgelöst wird. Diese Aufwärtsbewegung veranlaßt ein Verkippen des Sitzes aus einer im allge meinen horizontalen Stellung in eine im allgemeinen vertikale Position, wodurch die auf dem Sitz befindliche Person in eine halb zurückgelehnte halbe Kauerposition zwischen der Rückenlehne und dem Sitz bewegt wird.
In der US-Patentschrift 3,610,679 wird außerdem ein Fahrzeugsitz offenbart, der sich bei einem Unfall nach vorn und aufwärts bewegt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Sitz auf Rädem montiert ist, deren Achsen so festgeklemmt sind, daß nur eine Bewegung entlahg einer Nut möglich ist, wobei eine horizontale Position und eine nach oben schräggestellte Po sition möglich sind.
Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sitzanordnung für Kraftfahrzeuge und andere Einsatzbereiche zu schaffen, die einen höheren Sitzkomfort bietet und bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug für erhöhte Sicherheit sorgt.
Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sitzanordnung für ein Fahrzeug zu schaffen, bei der die Möglichkeit zur Steuerung der Abbremsung des Unterkörpers und der Beine einer auf der Sitzanordnung befindlichen Person während eines Frontalzusammenstoßes verbessert ist.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Sitzanordnung mit verbesserter Sicherheit bei einer Kollision in Verbindung mit passiven Rückhaltevorrichtungen und auch dann, wenn diese nicht angelegt ist und Airbags oder ähnliche Einrichtungen nicht im Fahrzeug eingebaut sind.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sitzanordnung für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen zu schaffen, die zu einer Verlagerung der Beine einer darauf sitzenden Person in einer Weise führt, daß während eines Frontalzusammenstoßes des Fahrzeugs die Sicherheit ganz erheblich erhöht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Zielsetzung zugrunde, eine Sitzanordnung und ein Verfahren zur Abstützung einer darauf sitzenden Person zu schaffen, bei denen ein deutlich höherer Sitzkomfort und eine entspanntere und dennoch dynamische Abstützung des Muskel-Skelett-Systems gegeben sind, solange die Person darauf sitzt.
Gemäß einer anderen Aufgabe der vorliegenden Erfindung sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Unterbringung von Einzelpersonen auf einem Sitz in einem Fahrzeug geschaffen werden, die sich vergleichsweise einfach bauen läßt und dennoch für wesentlich verbesserten Komfort und deutlich höhere Sicherheit sorgt.
Eine noch weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Sicherheitssitzanordnung für ein Fahrzeug oder dergleichen, mit der sich bereits vorhandene Konstruktionen zur Fahrzeugsitzbefestigung nach- bzw. umrüsten lassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Sitzanordnung zu schaffen, die dauerhaft, betriebssicher, relativ wartungsam und zur Verwendung in einer sehr großen Zahl von Einsatzgegebenheiten geeignet ist.
Die Sitzanordnung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dient auch noch weiteren Zwecken und bringt andere vorteilhafte Merkmale mit sich, die sich aus der beiliegenden Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung des am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ergeben, wo sie ausführlicher dargestellt sind.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß ist eine Sitz- und Rückenlehnen-Anordnung für ein Fahrzeug vorgesehen, die eine Rückenlehne aufweist, welche einen Lendenwirbelstützbereich hat; eine Rückenlehnen- Befestigungseinrichtung, die mit der Rückenlehne verbunden und zum Befestigen der Rückenlehne in einer allgemein vertikalen Ausrichtung in dem Fahrzeug ausgebildet ist; einen Sitz; und eine Sitzbefestigungseinrichtung, die mit dem Sitz verbunden und zum Befestigen des Sitzes in einer allgemein horizontalen Orientierung in dem Fahrzeug nahe der Rückenlehne ausgebildet ist; wobei die Sitzbefestigungseinrichtung den Sitz so haltert, daß dieser in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegbar ist; wobei die Rückenlehnen-Befestigungseinrichtung die Rückenlehne in einer ortsfesten Position befestigt; und wobei die Sitzbefestigungseinrichtung so ausgebildet ist und den Sitz so haltert, daß der Sitz relativ zu der Rückenlehne vorwärts bewegbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (22) angebracht ist, um während einer sehr schnellen Fahrzeugabbremsung eine trägheitsgetriebene Vorwärtsbewegung entlang einer nach oben konkaven bogenförmigen Bahn auszuführen, und daß die Sitzbefestigungseinrichtung den Sitz so befestigt, daß alle Bereiche des Sitzes entlang einer kontinuierlichen gleichmäßigen, nach oben konkaven bogenförmigen Bahn geführt werden, die eine Krümmungsachse hat, die parallel zu dem Sitz und zu der Rückenlehne orientiert ist und über dem Sitz und vor dem Lendenwirbelstützbereich der Rückenlehne positioniert ist, so daß der Massenschwerpunkt einer Person, die auf dem Sitz sitzt, nahe dem Krümmungsmittelpunkt der bogenförmigen konkaven Bahn während einer Bewegung des Sitzes entlang dieser Bahn liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist die in Anspruch 10 definierten Merkmale auf und weist kurz gesagt die Schritte auf, einen Sitz zu verwenden, der zur Bewegung in einer Vorwärts- Rückwärts-Richtung in dem Fahrzeug so angebracht ist, daß er den Kontakt zwischen dem Gesäß der Person und dem Sitz hält, um den Unterkörper und die Beine der Person während einer Vollbremsung des Fahrzeugs zu verlangsamen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäß aufgebaute Sitzanordnung für ein Kraftfahrzeug in Seitenansicht; Figur 2 ist eine Vorderansicht der Sitzanordnung aus Figur 1 im Querschnitt im wesentlichen in der Ebene der Linie 2-2;
Figur 3A ist eine Seitenansicht in verkleinertem Maßstab entsprechend Figur 1, jedoch mit der Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sitzanordnung im normalen Fahrzeugbetrieb bei gleichbleibender Geschwindigkeit;
Figur 3B eine Seitenansicht entsprechend Figur 3A mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Sitzanordnung bei normaler Abbremsung;
Figur 3C eine Seitenansicht entsprechend Figuren 3A und 3B mit der Darstellung der erfindungsgemäßen Sitzanordnung beim Frontalzusammenstoß des Fahrzeugs;
Figur 4 eine vergrößerte schematische Seitenansicht einer Sitzanordnung ähnlich der Sitzanordnung gemäß Figuren 3A- 3C, allerdings mit der Darstellung eines modifizierten Ausführungsbeispiels derselben;
Figur 5 eine Vorderansicht der Sitzanordnung aus Figur 4 im Querschnitt im wesentlichen in der Ebene der Linie 5-5 in Figur 4;
Figur 6 eine schematische Seitenansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sitzanordnung;
Figur 7 eine Vorderansicht der Sitzanordnung aus Figur 6 im Querschnitt im wesentlichen in der Ebene der Linie 7-7;
Figur 8 eine schematische perspektivische Ansicht auf ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sitzanordnung mit Blickrichtung von oben, in verkleinertem Maßstab;
Figur 9 eine vergrößerte fraumentarische perspektivische Ansicht eines anderen Armlehnenteils für die Sitzanordnung gemäß Figur 8, von oben gesehen, und
Figur 10 eine schematische perspektivische Ansicht eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sitzanordnung, von oben gesehen.

BESCHREIBUNG DES BESONDERS BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt sind eine Sitzanordnung und ein Verfahren vorgesehen, die sich besonders gut dazu eignen, die Sicherheit des Fahrers und der Mitreisenden in einem Kraftfahrzeug zu verbessern. Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Sitzanordnung, die dem Fahrzeugführer erhöhte Sicherheit bei einem Frontalzusammenstoß mit besonders hoher Wirksamkeit bietet.
Die Sitzanordnung gemäß Figuren 1 und 2, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 21 angegeben ist, weist einen Sitz 22, eine Rückenlehne 23 und eine ganz allgemein mit 25 bezeichnete Befestigungseinrichtung zur Befestigung des Sitzes in einer im wesentlichen horizontalen Position und schließlich eine Befestigungseinrichtung 24 zur Befestigung der Rückenlehne 23 in einer im wesentlichen vertikalen Stellung auf. Bei der dargestellten Sitzanordnung umfaßt die Rückenlehnen- Befestigungseinrichtung 24 einen Lehnenbefestigungsarm 26 auf, der am Ende 27 mit der Rückenlehne 23 verbunden und bei 28 mit einem am Boden 31 des Fahrzeugs, der hier nur schematisch angedeutet ist, befestigten Befestigungsbügel 29 verstellbar verbunden ist. Der Winkel der Rückenlehne 23 läßt sich in herkömmlicher Weise mit einem Hebel 32 verstellen und vorzugsweise trägt das Lehnenteil eine Kopfstütze 33, die so positioniert ist, daß sie mit dem Hinterkopf einer auf der Sitzanordnung befindlichen Person 34 in Kontakt steht. Bei der in Figuren 1 und 2 dargestellten Form der Rückenlehnenanordnung sind außerdem nach vorn ragende Armstützenteile 36 vorgesehen, die integral an der Rückenlehne 23 ausgebildet sind. Die Lehnenanordnung und die hierfür vorgesehenen Befestigungseinrichtungen bilden in der in Figur 1 dargestellten Form allerdings keinen neuen Abschnitt der erfindungsgemäßen Sitzanordnung.
Bei der erfindungsgemäßen Sitzanordnung sorgt die Sitzbefestigungseinrichtung 25 für eine erhöhte Sicherheit während einer Vollbrernsung oder einer Kollision. Bei der in Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist der Sitz 22 mit seitlich vorstehenden Sitzbefestigungsstangen (bzw. mittels Rollenteilen) 41 befestigt, die in einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Laufbahn 42 in dem Sitzrahrnenteil 43 positioniert sind. Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, kann es sich bei dem Sitzrahmen 43 um einen U-förmigen Rahmen mit einem Mittelbereich 44 und zwei nach oben stehenden Seitenbe reichen 43 handeln. Auf diese Weise wird der Sitz 22 so geführt, daß er eine bogenförmige Bewegung entlang der Kurve bzw. bogenförmigen Bahn ausführt, wie sie durch die Laufbahnen bzw. Schlitze 42 definiert ist, wie im weiteren noch ausführlicher erläutert wird.
Es ist ganz allgemein bekannt, eine Sitzanordnungg mit dem entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn beweglichen Sitz vorzusehen, wie beispielsweise bei der Sitzanordnung gemäß meiner US-Patentschrift Nr. 4,650,249 gezeigt ist. Allerdings wurde gemäß meinem älteren Patent die Befestigung der Sitzanordnung zur Bewegung entlang einer bogenförmigen Bahn mit dem Ziel verwendet, den Komfort zu erhöhen und die Ermüdung beim Sitzen über längere Zeit zu verringern. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch die von der Laufbahn 42 gebildete bogenförmige Bahn in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eines Fahrzeugs ausgerichtet und sie weist eine Krümmung auf, die zusammen mit der speziellen Ausrichtung für eine höhere Sicherheit beim Zusammenstoß sorgen sollen. Die Sitzanordnung bietet gegenüber den konventionel len Fahrzeugsitzen außerdem zusätzlichen Komfort und sorgt für weniger Ermüdung der Benutzer.
In der für viele Kraftfahrzeuge typischen Weise kann nahe dem Sitz 21 eine passive Rückhaltevorrichtung wie z.B. ein Schultergurt 44 vorgesehen sein. Das obere Ende 46 des Gurtes 44 ist nahe dem Dach bzw. der Seitenwandung mit dem Fahrzeug 31 verbunden, und das untere Ende 47 ist über einen Befestigungsflansch 48 am Boden des Fahrzeugs 31 angebracht. Gemäß den hier dargestellten Figuren wird die Sitzanordnung in der Weise verwendet, daß sie einen Fahrer abstützt, der das an einer Lenksäule angebrachte Lenkrad 49 erfaßt, wie schematisch in Strichlinien mit 51 angedeutet ist. Selbstverständlich können natürlich die erfindungsgemäßen Sitzanordnungen auch vorteilhaft für die mitfahrenden Personen vorgesehen werden.
Am besten läßt sich die Wirkung anhand der Figuren 3A, 3B und 3C verständlich machen, die durch die Anordnung eines Sitzes 22 erzielt wird, der mittels Sitzbefestigungseinrichtungen 25 zur Bewegung entlang einer nach oben konkav verlaufenden bogenförmigen Bahn in einem Fahrzeug angebracht ist. Die in Figuren 3A, 3B und 3C dargestellte Sitzbefestigungseinrichtung 25a unterscheidet sich geringfügig von der in Figuren 1 und 2 gezeigten Befestigungseinrichtung 25. Die übrigen Bauteile der Sitzanordnung 21a gemäß Figuren 3A - 3C sind im wesentlichen identisch mit denen gemäß Figuren 1 und 2, und die Befestigungseinrichtung 25a erbringt das selbe Ergebnis wie die Befestigungseinrichtung 25 in Figuren 1 und 2. Bei dem in Figuren 3A bis 3C dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Bahn 66, entlang derer sich der Sitz 22 bewegt, um eine bogenförmige Führungsbahn mit einem Krümmungsmittelpunkt nahe dem Massenschwerpunkt 64 der auf dem Sitz befindlichen Person. Vorzugsweise fällt der Krümmungsmittelpunkt mit dem Massenschwerpunkt 64 zusammen. Gemäß Figuren 3A - 3C ist ein einziger Krümmungsmittelpunkt für die Bahn 66 vorgesehen und weist die bogenförmige Bahn nur einen Radius r auf, wie durch den Pfeil 67 angedeutet ist. Bei der Sitzbefestigungseinrichtung 25 gemäß Figuren 1 und 2 ist eine kombinierte bogenförmige Bahn vorgesehen, die einen ersten Radius r&sub1; - mit dem Pfeil 71 angegeben - und einen zweiten Radius r&sub2; aufweist, wie dies mit dem Pfeil 72 angedeutet ist. Die Radien r&sub1; und r&sub2; besitzen Krümmungsradien, in denen sich der Mittelpunkt 73 des Radius r&sub1; in einer Ebene 74 befindet, die durch den Krümmungsmittelpunkt 76 des größeren Radius der Krümmung r&sub2; verläuft. Auf diese Weise ist für einen reibungslosen Übergang von einem Krümmungsradius zum anderen gesorgt und ergeben sich Vorteile, die im folgenden noch weiter erläutert werden.
Figur 3A zeigt den Fahrer 34 in normaler Fahrposition, in welcher er mit dem Rücken 52 gegen die Rückenlehne 23 angelehnt ist und der Sitz 22 im wesentlichen die in Figur 1 dargestellte Position einnimmt. Der Fuß des Fahrers 53 befindet sich auf dem Gaspedal 54 und mit den Händen 56 erfaßt er das Lenkrad 49. Der Kopf 57 des Fahrers befindet sich in der Nähe der Kopfstütze 33 oder liegt gegen diese an, und quer über die Brust bzw. den Rumpf 58 des Fahrers verläuft der Schultergurt 44.
Bei normaler Abbremsung - dem in Figur 3B dargestellten Fall - bewegt der Fahrer den Fuß vom Gaspedal zum Bremspedal 59 und tritt mit dem Fuß 53 das Bremspedal nach unten. Durch diese Bewegung wird der Oberschenkel 61 des Beines, mit dem der Fahrer bremst, leicht am vorderen Ende des Sitzes nach unten gezwungen, wodurch der Sitz 22 zu einer Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn in eine Position nahe der Horizontalen veranlaßt wird. Der Rücken 52 des Fahrers hebt sich leicht von der Rückenlehne 23 ab und der Gurt 44 und die Arme des Fahrers begrenzen eine Vorwärtsbewegung des Rumpfes des Fahrers. Bei normaler Abbremsung gemäß Figur 3 bleiben das Gesäß 62 und die Oberschenkel 61 des Fahrers voll im Kontakt mit der Oberseite 63 des Sitzes 22. Das Gewicht des Fahrers, das über den Massenschwerpunkt 64 des Fahrers wirksam ist, sorgt für eine erhebliche normale Kraft gegen die Sitzfläche 63, und die Reibung widersteht jeder Neigung des Gesäßes und der Beine des Fahrers zum Vorwärtsrutschen über den Sitz 63.
Figur 3C veranschaulicht die Dynamik bei einem Zusammenstoß oder bei einer extrem hohen Bremsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Kommt es bei einem Fahrzeug mit konventioneller Sitzanordnung zu einem Frontalzusammenstoß, neigt sich das Vorderende des Autos leicht nach unten, während sich das Autoheckende anhebt bzw. im Uhrzeigersinn um das Vorderende dreht, wenn das Fahrzeug rapid abgebremst wird. Infolge dieser Bremsung wird der Fahrer oder Mitfahrer nach oben geschleudert und ruht bei der Kollision nicht mehr mit seinem Gewicht auf dem Sitz, während das Fahrzeug mit sehr hoher Geschwindigkeit in den Stillstand abgebremst wird. Die Reibung zwischen der Sitzoberfläche 63 und dem Gesäß 62 und den Oberschenkeln 61 der auf dem Sitz befindlichen Person sinkt rasch auf einen sehr niedrigen Wert, unter Umständen sogar auf Null ab, wenn der Benutzer ganz vom Sitz abgehoben wird. Die Dynamik eines Frontalzusammenstoßes besteht deshalb häufig darin, daß die Fahrzeuginsassen von ihrem Sitz hochgehoben und einfach durch die Luft auf die Lenksäule, das Armaturenbrett und gegen die Windschutzscheibe geschleudert werden, die sehr viel rascher abgebremst werden. Das Ergebnis dieser Bewegungen können natürlich ernste Verletzungen sein oder sogar zum Tode führen.
Sind passive Rückhalteeinrichtungen wie beispielsweise der Schultergurt 44 vorhanden, wird eine Rückhaltung des Oberkörpers bzw. des Rumpfes der zu sichernden und mit dem Fahrzeug abzubremsenden Person herbeigeführt, wobei auch eine Schwenkbewegung des Körpers um diese Sicherung veranlaßt wird. Normalerweise findet eine solche Abbremsung nach einem leichten Nachgeben im Gurtsystem statt, wodurch der Benutzer einen gewissen zusätzlichen Weg zur Abbremsung des Oberkörpers hat, im Vergleich zu dem kürzeren Abstand, über den das Fahrzeug in den Stillstand abgebremst wird. Wird die auf dem Sitz befindliche Person durch die Luft geschleudert, beein flußt die auf den Oberkörper der Person über den Gurt 44 einwirkende Abbremsung nicht die Bewegung und gewährleistet nicht unbedingt die Abbremsung der Körpermasse des Benutzers im Bereich von dessen Körper und Beinen. Somit besteht unter dem Bedingungen eines Frontalzusammenstoßes bei einem konventionellen Kraftfahrzeugsitz die Neigung, daß der Unterkörper und die Beine außer Reibungskontakt mit dem Sitz kommen und sich ungeachtet der auf den Rumpf des Benutzers einwirkenden Abbremsung weiter rasch mit dem Moment nach vorn bewegen, das sie vor der Kollision hatten. Das Ergebnis hiervon ist ein Durchrutschen der Beine und des Unterkörpers des Benutzers unter dem Gurt 44 hindurch und nach oben in die Lenksäule 51 und/oder unter das Armaturenbrett des Fahrzeugs. Ein Ansatz zur Lösung dieses Problems bestand bisher darin, sowohl einen Schultergurt als auch einen Beckengurt vorzusehen, doch werden solche passiven Rückhaltevorrichtungen häufig nicht be nutzt, auch wenn sie eingebaut sind. Ein anderer Ansatz zur Lösung dieses Problems bestand bisher darin, in Bereichen des Armaturenbretts, in denen ein Aufprall unter Umständen möglich ist, Polsterungen vorzusehen, doch sind viele Fahrzeuge nicht in einer Weise gebaut, die solche Polsterung zuläßt, und insbesondere die Nachrüstung vorhandener Fahrzeuge mit einer solchen Polsterung gestattet.
Die erfindungsgemäßen Sitzanordnungen 21 und 21a lösen dieses Problem, indem dabei die konkav nach oben verlaufende bogenförmige Bahn dazu verwendet wird, das Gesäß 62 und die Oberschenkel 61 des Fahrers oder eines Fahrzeuginsassen in Kontakt mit der Oberseite 63 des Sitzes zu halten, wenn es zu einem Frontalaufprall kommt. Der Sitz 22 dreht sich, wie in Figur 3C dargestellt, in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Position gemäß Figur 3A in die in Figur 3C gezeigte Stellung.
Wie aus Figur 3C zu erkennen ist, führt die Drehung des Sitzes 22 entgegen dem Uhrzeigersinn zu einer Aufwärtsbewegung des vorderen Endes des Sitzes vor den Oberschenkeln 61 des Benutzers, um so den Kontakt zwischen dem Gesäß 62 und den Oberschenkeln 61 und der Oberseite 63 des Sitzes aufrecht zu erhalten. Damit wird während des Aufpralls der Sitz 22 rasch umpositioniert, so daß er weiterhin wirksam den Unterkörper und die Beine des Fahrzeuginsassen halten und abbremsen kann. Das Gesäß und die Oberschenkel lösen sich nicht vom Sitz und dementsprechend ist ein erheblicher Reibungswiderstand gegenüber eine Bewegung des Körpers in Vorwärtsrichtung relativ zum Sitz gegeben, wodurch wiederum einem Durchtauchen unter dem Gurt 44 entgegengewirkt wird.
Es treten mehrere weitere Effekte auf, die äußerst vorteilhaft sind und sich aus der Befestigung des Sitzes 22 in einer Weise ergeben, daß er sich entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn mit Ausrichtung in Vorwärtsund Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs bewegen kann. Zunächst führt die Drehbewegung des Sitzes 22 zu einer Umwandlung des linearen Moments des Unterkörpers und der Beine des Fahrers bzw. des Mitfahrers in ein Winkelmoment während des Abbremsvorgangs. Zum zweiten gehört zur Bewegung entlang der bogenförmigen Bahn eine Vorwärtsbewegung, so daß der Fahrzeuginsasse eine Distanz zum Abbremsen bis zum Stillstand hat, die größer ist als der Bremsweg des Fahrzeugs. Deshalb ist die auf den Menschen einwirkende Bremsgeschwindigkeit geringer als die eschwindigkeit, mit der das Fahrzeug abgebremst wird. Darüber hinaus werden, was sehr wichtig ist, bei Drehung des Sitzes die Knie 78 nach oben in eine Position vor dem Armaturenbrett und dennoch hinter dem Lenkrad 49 gebracht. Vorzugsweise befindet sich diese Position auch unterhalb der Lenksäule 51. Diese Positionierung der Knie 78 wird durch die natürliche Reaktion des Menschen begünstigt, die bereits leicht abgewinkelten Knie zur Brust anzuheben, wenn es zu einer Kollision kommt. Schließlich, was ganz besonders wichtig ist, wird die Neigung des Körpers zum Hochschleudern vom Sitz 22 erheblich reduziert, da die Drehbewegung des Sitzes 22 entgegen dem Uhrzeigersinn der Drehung des abbremsenden Fahrzeugs im Uhrzeigersinn entgegenwirkt.
Bei der erfindungsgemäßen Sitzanordnung sollte der Krümmungsradius der nach oben konkav verlaufenden Bahn des Sitzes ausreichend klein sein, um einen Teil des linearen Moments des Gesäßes einer Person in ein Winkelmoment umzuwandeln, und es sollte groß genug sein, damit der Sitz sich rasch vor dem Gesäß positioniert, während das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit abgebremst wird, um so den Kontakt zwischen dem Gesäß der Person und dem Sitz zu halten, während das Fahrzeug in den Stillstand gebremst wird. Der Krümmungsradius der konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn sollte umgekehrt ausreichend groß sein, damit der Sitz genug Zeit hat, um vor das Gesäß der Person zu gelangen, und auch groß genug, um die Geschwindigkeit, mit der die auf dem Sitz befindliche Person abgebremst wird, auf einen Wert zu verringern, der deutlich unter der Bremsgeschwindigkeit des Fahrzeugs liegt. Sind Rückhalteeinrichtungen für die Passagiere eingebaut, so sollte die Sitzbefestigungseinrichtung 25a einen solchen Krümmungsradius aufweisen, der beim Abbremsen einem Durchrut schen der Beine und des Rumpfes der Person relativ zur Rückhalteeinrichtung für den Fahrzeuginsassen entgegenwirkt. Es hat sich gezeigt, daß ein Krümmungsradius, der größer als etwa 101 mm (4 Zoll) ist und vorzugsweise im Bereich zwischen ca. 101 und ca. 381 mm (4 bis ca. 15 Zoll) liegt, wünschens wert ist. Besonders bevorzugt ist die Vorkehrung, daß der Krümmungsradius etwa im Nassenschwerpunkt einer auf dem Sitz befindlichen Person liegt. Bei den meisten anatomischen Gegebenheiten beträgt der Krümmungsradius etwa 254 bis 280 mm (10 bis ca. 11 Zoll), wobei die Abweichungen zwischen verschiede nen Personen im normalen Bereich erwachsener Fahrer überraschend gering sind. Der Massenschwerpunkt einer auf dem Sitz befindlichen Person beträgt etwa 64, liegt also nahe dem Mittelpunkt der Krümmung der Lendenwirbelsäule der Person, wenn diese auf dem Sitz sitzt.
Bei der in Figuren 1 und 2 dargestellten Form der Sitzanordnung ist die von der Laufbahn 42 gebildete bogenförmige Bahn eine zusammengesetzte Kurve, bei welcher der Krümmungsradius am hinteren Ende der Laufbahn kleiner ist als der Krümmungsradius am Vorderende der Laufbahn. Während der normalen Fahrt und beim üblichen Abbremsen ist der Sitz entlang dem kleineren Krümmungsradius bzw. entlang einer Kombination aus den beiden Radien im Betrieb, wie in Figur 1 zu erkennen ist. Nach Panik- bzw. Vollbremsung oder einem Zusammenstoß führt ein größerer Krümmungsradius am vorderen Ende der Bahn bzw. der Laufbahn zu einem rechtzeitigen Hochkippen des Sitzes, wodurch sichergestellt ist, daß das Gesäß und die Schenkel in Kontakt mit der Sitzfläche 63 bleiben und die Knie der Person vor dem Armaturenbrett und unter dem Lenkrad 49 angezogen werden.
Dabei ist zu beachten, daß die erfindungsgemäße Sitzanordnung 21 nicht nur die Sicherheit im Falle eines Frontalzusammenstoßes sehr wirksam verbessert, sondern auch die Fahrzeugsicherheit durch Verringerung der Ermüdung des Fahrers. So ist es durch die Möglichkeit der Bewegung des Sitzes entlang einer bogenförmigen Bahn in periodischen Abständen möglich, daß der Beckenbereich der Wirbelsäule entspannter bleibt und weniger stark belastet wird. Dies wiederum verringert die Ermüdung des Fahrers, wodurch sich Sicherheit und Fahrkomfort für den Fahrer verbessern.
Die Sitzanordnung 21 gemäß Figuren 1 und 2 bietet noch zusätzliche Merkmale, mit denen die Sicherheit verbessert und die Benutzung noch einfacher werden. Wie in Figur 2 am deutlichsten zu erkennen ist, wird die Sitzanordnung vorzugsweise mit einer Befestigungseinrichtung 25 ausgerüstet, die ein Paar U-Stahlprofile 81 aufweist, die gleitend an herkömmlichen Sitzbefestigungsschienen 82 anbringbar sind, die am Fahrzeugboden 31 befestigt werden. Die U-Stahlprofile 81 können voneinander so beabstandet sein, daß eine Nachrüstung praktisch jedes Fahrzeugs mit der Sitzanordnung 21 möglich wird. Von den U-Profilen 81 aus erstrecken sich Befestigungsplatten 83 nach innen, die gleitend im Inneren U-förmiger Befestigungsprofile 84 aufgenommen sind. Eine verschwenkbare Befestigungsplatte 86 erstreckt sich zwischen U-förmigen Profilen 84 und trägt eine Kippanordnung, die ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 87 angegeben ist und einen U-förmigen Mittelbereich 44 des Rahmens zur Schwenkbewegung um eine vertikale Achse 88 anschließt, wie mit dem Pfeil 89 in der Figur angedeutet ist. Eine solche Schwenkbewegung vereinfacht das Einsteigen und Aussteigen aus dem Sitz, indem letzterer in eine Position gegenüber der Seite eines Fahrzeugs verdreht werden kann, so daß die Armstütze 36 auf der Sitzaußenseite das Hineinsetzen in den Sitz oder das Aussteigen vom Sitz nicht behindert.
Eine zusätzliche Sicherheitsmaßnahme ist insofern vorgesehen, als die gesamte Sitzanordnung mittels der U-Profile 84 entlang der Platten 83 nach vorn und hinten verlagert werden kann. Wie aus Figur 1 am deutlichsten zu erkennen ist, können zwischen einem ortsfesten Flansch 92 am vorderen Ende der querverlaufenden Befestigungsplatten 83 und der beweglichen Platte 86 Stoßdämpfereinrichtungen 91 angebracht werden. Die Stoßdämpfereinrichtung 91 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie die Platte 86 elastisch in eine hinterste Position mit einer Kraft spannt, durch die eine Vorwärtsbewegung der Platte 86 und der Sitzanordnung solange verhindert wird, wie die auf den Stoßdämpfer einwirkende Beschleunigungskraft nicht 62 N (450 Pfund) übersteigt. Es hat sich gezeigt, daß es mit höherer Wahrscheinlichkeit zu einer Verletzung an der Wirbelsäule kommt, wenn auf die Wirbelsäule eine Kompressionskraft von mehr als 68 N (495 Pfund) einwirkt.
Deshalb erfüllt der Stoßdämpfer 91 die Aufgabe, in Verbindung mit dem bogenförmig angebrachten Sitz zu funktionieren. Wenn der Sitz 22 seine am weitesten vorn liegende Position erreicht - vgl. Figur 3C - so wirken ein weiterhin wirksames Moment und die Verlangsamung dem Stoßdämpfer 91 entgegen. Der Stoßdämpfer verlagert sich elastisch, wenn die Abbremsgrenze 62 N (450 Pfund) überschreitet, um so für eine zusätzliche Distanz zu sorgen, innerhalb derer der Unterkörper und die Beine des Benutzers angehalten oder abgebremst werden. Dies wird dadurch möglich, daß der gute Kontakt zwischen dem Gesäß des Benutzers und dem Sitz infolge der geneigten Sitzposition erhalten bleibt. So erfolgt die Bewegung zunächst in Form einer bogenförmigen Bewegung, bis das Ende der Bahn erreicht ist; an diesem Punkt ist der Stoßdämpfer gespannt und wird durch einen weiteren Betrag, der gleich der Hublänge des Stoßdämpfers ist, nach vorn verlagert. Auch sollte beachtet werden, daß die Elastizität des Sitzes inhärent ebenfalls einen weiteren Stoßdämpfereffekt hat, sobald der Sitz in die in Figur 3C dargestellte Position repositioniert ist, wodurch die Distanz, über die der Unterkörper der auf dem Sitz befindlichen Person gestoppt wird, leicht verlängert wird. Gemäß Figuren 1 und 2 sind die Roll- bzw. Gleitelemente 41 auf dem Sitz gelagert und bewegen sich entlang einer Laufbahn 42, die der Sitzrahmen trägt. In Figuren 3A - 3C wird die bogenförmige Bahn vom Sitz getragen und werden die Roll- bzw. Gleitelemente 96 vom Sitzrahmen bzw. von der Sitzbefestigung getragen. Die sich dadurch ergebende bogenförmige Bewegung ist jedoch ganz ähnlich, auch wenn gemäß Figuren 1 und 2 die Bewegung entlang einer konkav nach oben führenden bogenförmigen Bahn mit zwei Krümmungsradien erfolgt, die tangential zur selben Ebene 74 verlaufen.
Figuren 4 und 5 zeigen die Sitzanordnung 21b, die ganz ähnlich wie die Sitzanordnung 21a aufgebaut ist. Der Sitz 22 ist entlang einer konkav nach oben gerichteten bogenförmigen Bahn mittels eines Paares bogenförmiger Schienen 66 beweglich, die einen Krümmungsradius 72 um den Krümmungsmittelpunkt 73 aufweisen, der sich in etwa auf Höhe der Hüften und des Darmbeinkamms im Körper der jeweiligen Person befindet. Eine Vielzahl von Rollenelementen 96 stehen in einer Schiene bzw. Bahn 66 in Eingriff, um die Bewegung des Sitzes zu steuern. Allerdings ist statt einer Kippbewegung des gesamten Sitzes gemäß Figuren 4 und 5 ein feststehender bzw. ortsfester Sitzbereich 97 vorgesehen, der im normalen Fahrbetrieb mit den Oberschenkeln 61 in Kontakt steht, neben ortsfesten seitlichen Sitzbereichen 98 (vgl. Figur 5), die auf den ortsfesten Rahmenteilen 99 angebracht sind. Der Bereich des Sitzes 22, der mit dem Gesäß 62 der Person in Kontakt steht, kann sich bei einer Panik- bzw. Schnellbremsung ungehindert drehen. Die ortsfesten Bereiche 97 und 98 bilden Stützflächen im normalen Fahrbetrieb, so daß der Benutzer die Position des Sitzes 22 entlang der bogenförmigen Bahn 66 so einstellen kann, daß er noch besser in den Genuß der Vorzüge der Sitzanordnung hinsichtlich der geringeren Ermüdung kommt. Die ortsfesten Flächen 97 und 98 stören jedoch nicht bei einer Bewegung des Sitzes während einer sehr schnellen Abbremsung in den Stillstand. Die Sitzanordnung 21b weist keine Armstützen zu beiden Seiten des Sitzes auf und dementsprechend ist der Sitz nicht so angebracht, daß er um eine vertikal verlaufende Achse verschwenkbar ist.
Die in Figuren 6 und 7 dargestellte Sitzanordnung ist ähnlich der Anordnung 21 aufgebaut, mit dem Unterschied, daß der Sitz 22 so angebracht ist, daß er sich entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn bewegt, indem er um horizontal ausgerichtete Drehpunktanbringstifte 101 gekippt wird. Wie auch im Falle der Anordnung 21 sind hier ein U-förniger Rahmen mit einem Mittelbereich 44 und seitlichen Sitzstützstreben 43 vorgesehen. Die Streben 43 stehen entlang gegenüberliegender Seiten des Sitzes 22 zu einer Stelle über den Sitz nach oben, vorzugsweise um etwa 254 bzw. 280 mm (10 oder 11 Zoll) über der Oberseite 63 des Sitzes, so daß die Drehpunktstifte 101 in etwa am Massenschwerpunkt des Körpers der Person positioniert sind. Der Sitz 22 wird von einem ebenfalls U-förmigen Sitzschalenteil 202 getragen, das Seiten 103 aufweist, die sich nach oben zu den Drehpunktstiften 101 erstrecken. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Rückenlehne 23 integral ausgebildete Armstützenteile 36 auf, die sich nach vorn erstrecken und ebenfalls an den Stützstreben 43 angebracht sind. Bei der hier dargestellten Bauform weisen die Armlehnen 36 auch einen Schlitz 104 und eine Feststellknopfeinrichtung 106 auf, die eine selektive Einstellung und Feststellung der Rückenlehne 23 unter dem Winkel ermöglicht, unter dem sie bezüglich der Stützstreben 43 angesetzt ist.
Die Funktion der Sitzanordnung 21c im Falle einer Kollision ist ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen Der Sitz 22 dreht sich entlang einer konkav nach oben verlaufenden Bahn um den Nassenschwerpunkt um die Drehachse 101, wie dies in Figur 6 mit dem Radiuspfeil 107 angegeben ist. Bei Bedarf kann die Sitzbaugruppe auch mit einer Betätigungseinrichtung 108 ausgerüstet sein, die zwischen dem beweglichen Rahmenteil 22 und dem feststehenden Rahmenteil 43 eingesetzt ist. Die Betätigungseinrichtung 108 kann die Form eines federgespannten Kolbens aufweisen, oder eines Druckzylinders mit Sicherheitsentspannungsventil, das bei einem Zusammenstoß zur Bewegung lösbar ist, oder auch eines Elektromagneten, der dazu dient, die ansonsten auftretende freie Schwingbewegung zu verändern. So könnte die Einrichtung 108 mit einem Beschleunigungsmesser verbunden sein und dazu dienen, die Drehbewegung des Sitzes zu verstärken oder zu beschleunigen. Sie könnte auch mit der Vorrichtung zum Aufblasen des Airbags im Fahrzeug oder mit der Fahrzeughydraulik verbunden sein und dann vom Fahrer zur hydraulischen Einstellung des Sitzwinkels während der normalen Fahrt verwendet werden, während sie nach einem Zusammenstoß abgekoppelt ist. Ahnliche Betätigungseinrichtungen lassen sich auch in die zuvor beschriebenen Sitzanordnungen einbauen.
Darüber hinaus weist der Sitz 22 bei der in Figuren 6 und 7 dargestellten Sitzanordnung einen rückwärtigen Bereich 109 auf, der um das Gesäß des Benutzers herum im Kontakt mit diesem geführt ist und in etwa bis zum Lendenbereich des Rückens reicht. Außerdem ist zu erkennen, daß sich der Sitz 22 entlang den Seiten der Schenkel und des Gesäßes des Benutzers um eine längere Distanz als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erstreckt.
Die Sitzanordnung 21c weist außerdem eine Kippbefestigungseinrichtung 87 auf, die um eine vertikale Öffnung zum Einund Aussteigen aus dem Sitz unter Berücksichtigung der Armlehnen 36 kippt.
Alle Sitzanordnungen 21, 21a, 21b und 21c weisen einen Sitz 22 auf, der zur Bewegung entlang einer konkaven bogenförmigen Bahn über einen Bereich ab etwa 0º bzw. der Horizontalen in etwa in eine Position bewegbar ist, in der der Sitz um etwa 35º in Richtung nach hinten gekippt ist. Werden mehrere Krümmungsradien vorgesehen, beispielsweise bei der Sitzanordnung 21 gemäß Figuren 1 und 2, steuert der kleinere Krümmungsradius r&sub1; die Sitzbewegung zur Ausrichtung zwischen etwa 0º und einer um ca. 15º nach hinten gekippten Position. Der zweite größere Krümmungsradius r&sub2; steuert dabei die Sitzbewegung zwischen der um etwa 15º nach hinten gekippten Position bis zu einer um ca. 35º nach hinten gekippten Stellung.
Figur 8 zeigt eine weitere Sitzanordnung 21d, die erfindungsgemäß aufgebaut ist. Diese Sitzanordnung 21d ist der Anord nung 21c insofern ähnlich, als der Sitz 22 um eine konkav nach oben verlaufende bogenförmige Bahn mittels einer U-förmigen Sitzschale mit nach oben ragenden Seitenteilen 103 drehbar ist. Die Seitenteile 103 sind an den Stützstreben 43 zur Bogenbewegung an den Drehachsen 101 angelenkt, wie dies durch den Pfeilradius 107 angedeutet ist. Der Mittelbereich 42 der U-förmigen Rahmenbefestigung ist in Figur 8 in der Form dargestellt, daß er zur Befestigung an einer Mittelstrebe 111 vorgesehen ist, die ihrerseits starr an der Stützfläche 112 befestigt ist. Eine der Einrichtung 97 ähnliche Drehpunktanbringungseinrichtung könnte normalerweise zwischen der Strebe 111 und dem Rahmen 42 vorgesehen sein, doch ist sie in der Zeichnung nicht dargestellt.
Eine Rückenlehnen- und Armstützenanordnung mit den Armstützen 36 und einem oberen Rückenstützbereich 23 ist starr an den nach oben stehenden Stützstrebenteilen 43 angebracht. Bei der verbesserten Sitzanordnung gemäß Figur 8 ist ein unteres Rückenstützteil 113 so positioniert, daß er mit dem Lendenbereich einer auf dem Sitz 22 befindlichen Person in Kontakt steht. Darüber hinaus, was sehr wichtig ist, ist das untere Rückenstützteil 113 drehbar angebracht und zur Bewegung im Ansprechen auf eine Bewegung des Sitzes 22 verbunden. Damit folgt das untere Rückenstützteil 113 einer Veränderung in der Aufrichtung des Lendenbereichs der darauf sitzenden Person, wenn sich der Sitz 22 entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn bewegt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die untere Rückenstütze 113 für eine vertikal hin- und hergehende Bewegung angebracht, wie dies durch den Pfeil 114 angegeben ist, da ein in Querrichtung verlaufendes plattenähnliches Teil 116 vorgesehen ist, das gleitend in Führungsteilen 117 aufgenommen ist, die in der oberen Rückenstütze 23 gelagert sind. Daraus wird deutlich, daß eine geführte Rollbewegung bzw. Gleitbewegung des unteren Rückenstützteils 113 vorgesehen sein kann.
Das Lendenstützteil 113 kann zur Bewegung mit dem Sitz 22 auf verschiedene Weise angeschlossen werden. Gemäß Figur 8 ist die untere Rückenstütze 113 zur Bewegung im Ansprechen auf den Sitz 22 mittels einer Stangeneinrichtung 118 und einer Nachlaufeinrichtung 119 verbunden. Die Stange 118 erstreckt sich vorn Sitz aus nach hinten und das Nachlaufteil 119 wird von einer Verlängerung am unteren Rückenstützteil 113 gebildet. Im Nachlaufteil 119 ist eine Öffnung 121 ausgebildet, die so bemessen ist, daß sie das außen liegende Ende der Stange 118 gleitend und verschwenkbar aufnimmt.
Wenn sich der Sitz 22 entlang der bogenförmigen Bahn bewegt, wie durch den Pfeil 107 angegeben, hebt sich das rückwärtige Ende 122 des Sitzes an und senkt sich wieder ab. Diese Bewegung wird mittels der Stange und der Nachlaufeinrichtung in eine hin- und hergehende Bewegung 114 des Lendenstützteils 113 umgesetzt.
Die Sitzanordnung gemäß Figur 8 bietet deshalb die Vorteile hohen Komforts und der Verminderung der Ermüdung, wie sie bei einem Beökenkippsitz gegeben sind, und hat darüber hinaus den Vorzug, daß der Lendenbereich der auf dem Sitz befindlichen Person kontinuierlich abgestützt wird, ohne daß die Person mit dem Rücken relativ zur Rückenlehne rutschen muß. Die untere Rückenlehne folgt statt dessen dem Lendenbereich während der Sitzbewegung.
Der Sitz gemäß Figur 8 bietet nicht nur einen deutlich höheren Komfort und geringere Ermüdung, sondern kann auch in Fahrzeugen verwendet werden. Dabei wird der Effekt erzielt, daß durch die Verlagerung des Lendenbereichs 113 nach unten bei Drehung des Sitzes 22 bei einer Panik- bzw. Notbremsung in eine obere Position die Tendenz besteht, eine Abwärtsverlagerung des Gesäßes und der Beine des Benutzers zu unterstützen, wodurch während eines Zusammenstoßes zwischen dem Gesäß und den Schenkeln ein starker Reibungskontakt aufrechterhalten bleibt.
Figur 9 zeigt, daß es außerdem sehr günstig ist, wenn die obere Rückenstütze 23 relativ zum Sitz 22 sowohl vertikal als auch horizontal eingestellt werden kann. Damit hat der Benutzer die Möglichkeit, den Sitz so einzustellen, daß er besser an seine anatomischen Gegebenheiten angepaßt wird. Die Armstütze 36, durch welche die Rückenlehne und der Lendenstützbereich mit der Sesselanordnung verbunden werden, weist einen Führungskanal 131 auf, der ein zweites profilförmiges Teil 132 gleitend aufnimmt. Eine Innenseite 133 der Armstütze 36 ist bei 134 zur Aufnahme einer dort eingesteckten Sicherungseinrichtung bzw. Einstellknopfanordnung 136 geschlitzt. Die Sicherungsknopfanordnung 136 ist mit dem verschieblichen Profilteil 132 verbunden und kann zur lösbaren Sicherung des Profilteils 132 entlang der Führungsbahn 134 in seiner Stellung verwendet werden. Damit erhält der Benutzer die Möglichkeit zur Einstellung der vorderen und hinteren Position der Rückenlehne 23 und des Lendenstützteils 113, wie durch die Pfeile 137 angegeben ist.
Die vertikale Verstellung ist insofern in ähnlicher Weise vorgesehen, als das Strebenteil 138 verschieblich in dem vertikalen Stützteil 43 aufgenommen ist. Ein Führungsschlitz 139 und ein Feststellknopf 141 sind dabei vorgesehen, so daß die bewegliche Strebe 138 in dem Rahmenteil 43 selektiv feststellbar ist. Damit kann die Rückenlehne 23 in vertikaler Richtung eingestellt werden, wie mit den Pfeilen 142 angegeben ist. Dabei ist zu beachten, daß die vertikale Einstellung der Rückenlehne 23 die Position des Sitzes 22 relativ zum Lendenbereich-Sützteil 113 nicht verändert.
Die Sitzanordnung 21e gemäß Figur 10 weist eine U-förmige Befestigungskonstruktion der in Figur 8 dargestellten Art auf. Dabei sind innerhalb U-förmiger gerade nach oben stehender Stützstreben 43 Armstützen 36 teleskopartig bewegbar, die mittels der Sicherungsknopfanordnung 141 verstellbar in ihrer Stellung verriegelt werden. Der Sitz 22 kippt um die horizontalen Drehachsen 101 zur Bewegung auf einer bogenförmigen Bahn, wie dies der Pfeil 107 angibt. Der Sitz 22 weist einen mit dem Lendenbereich in Kontakt stehenden unteren Rükkenstützbereich 151 auf, der integral am Sitz 22 angeformt ist und mit diesem kippt. Der Benutzer kann die Sitzposition mit seinen Armen bzw. Ellbogen einstellen bzw. betätigen, indem er die Armstütze 36 wegdrückt. Deshalb wirken die Armstützen als ortsfeste Stützeinrichtung zur Betätigung zwecks Sitzpositionierung, um so den Lendenbereich dynamisch einzustellen, wodurch der Sitzkomfort gewahrt bleibt und das Sitzen weniger ermüdend ist. Bei der Ausführungsform der Sitzanordnung gemäß Figur 8 erfüllen die Armstützen eine ähnliche Aufgabe insofern, als sie ortsfest sind und zur Betätigung der Sitzpositionierung eine Abstützung bieten. In ähnlicher Weise ist die Rückenlehne 23 ortsfest und kann bei der Einstellung des Sitzes herangezogen werden.
Die Sitzanordnung 21e gemäß Figur 10 ist in der Form dargestellt, daß sie an einer Strebe 111 angebracht ist, die eine (hier niöht dargestellte) Kippbefestigungsanordnung aufweisen kann. Die Stre-be läßt sich direkt an einer feststehenden Stützfläche 112 anbringen. Bei dieser Ausbildung kommt der Sitz 22 an dem Abfederungsanschlag 45 zum Stehen, der fest an einer starren Platte 46 angebracht ist, die ihrerseits an der Strebe 111 montiert ist. Damit kann der Sitz 22 nur aus einer horizontalen Position nach hinten gedreht werden. Die Drehung des Sitzes wird deshalb ausgelöst, wenn der Körper 34 des Benutzers sich aus einer vertikalen in eine nach vorn gelehnte Haltung bewegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt den Schritt, daß eine Sitzanordnung in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, die zur Bewegung in einer Richtung entlang der Vorwärts-Rückwärts- Richtung des Fahrzeugs entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn mit einem Krümmungsradius so angebracht ist, daß das Gesäß der auf dem Sitz befindlichen Person in Kontakt mit dem Sitz gehalten wird. Durch diesen Kontakt werden Reibungskräfte gewährleistet, die die untere Masse der Person verlangsamt, und die Bewegung des Sitzes verringert die negative Beschleunigungsrate der Person, indem der Bremsweg verlängert wird und auch ein lineares Moment in ein Winkelmoment umgesetzt wird und die Knie der Person zwischen dem Lenkrad und dem Armaturenbrett positioniert werden. Vorzugsweise erfolgt der Montageschritt dadurch, daß der Sitz für eine während einer raschen Abbremsung des Fahrzeugs im wesentlichen ungesicherte Bewegung entlang einer konkav nach oben verlaufenden bogenförmigen Bahn um einen Betrag montiert wird, der zu einer erheblichen Reibungskraft zwischen dem Sitz und dem auf dem Sitz befindlichen Fahrzeuginsassen führt. Die bogenförmige Bahn weist einen Krümmungsradius zwischen etwa 101 und ca. 381 mm (4 bis etwa 15 Zoll) und bevorzugtermaßen zwischen 254 und 381 mm (10 und 20 Zoll) auf. Durch dieses Verfahren wird ein Durchtauchen des Unterkörpers der Person unter irgendwelchen Insassenrückhaltevorrichtungen hindurch verhindert, und sogar dann, wenn keine Rückhaltevorrichtung für die Fahrzeuginsassen verwendet wird, wird die untere Masse der Person mit höherer Sicherheit abgebremst.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch den Schritt aufweisen, daß ein Lendenbereich der Rückenlehne zur Bewegung im Ansprechen auf eine Sitzbewegung so angebracht wird, daß der Reibungskontakt zwischen der Person und dem Sitz während einer Schnellabbremsung zum Stillstand verbessert wird. Bei der am stärksten bevorzugten Ausführungsform ist der Sitz so angebracht, daß er eine Kurvenbewegung um zwei Krümmungsmit telpunkte mit zwei unterschiedlichen Radien ausführt, die tangential zu einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Dabei weist der vorderste Teil der Bahn einen größeren Krümmungsradius auf als der hinterste Teil, wodurch der Reibungskontakt noch verbessert wird und die Umsetzung des linearen Moments in ein Winkelmoment bei Vorwärtsbewegung des Sitzes schneller abläuft.
Darüber hinaus gehört zu dem Verfahren vorzugsweise auch der Schritt, daß die auf den Sitz einwirkende Bremsbelastung durch eine Dämpfereinrichtung aufgenommen wird, die bei einer einen Beschleunigungsgrenzwert übersteigenden Bremskraft, die unter dem Grenzwert liegt, bei der es zu Verletzungen an der Wirbelsäule kommt, elastisch verlagerbar ist.

Claims

1. Sitz- und Rückenlehnen-Anordnung (22, 23) für ein Fahrzeug, die eine Rückenlehne (23) aufweist, die einen Lendenwirbelstützbereich hat; eine Rückenlehne-Befestigungsein richtung (24), die mit der Rückenlehne verbunden und zum Befestigen der Rückenlehne in einer allgemein vertikalen Orientierung in dem Fahrzeug ausgebildet ist; einen Sitz (22); und eine Sitzbefestigungseinrichtung (25), die mit dem Sitz verbunden und zum Befestigen des Sitzes in einer allgemein horizontalen Orientierung in dem Fahrzeug nahe der Rückenlehne ausgebildet ist; wobei die Sitzbefestigungseinrichtung den Sitz so haltert, daß dieser in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegbar ist; wobei die Rückenlehne- Befestigungseinrichtung die Rückenlehne in einer stationären Position befestigt; und wobei die Sitzbefestigungseinrichtung so ausgebildet ist und den Sitz so haltert, daß der Sitz relativ zu der Rückenlehne vorwärtsbewegbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (22) angebracht ist, um während einer sehr schnellen Fahrzeugabbremsung eine träg heitsgetriebene Vorwärtsbewegung entlang einer nach oben konkaven bogenförmigen Bahn auszuführen, und daß die Sitzbefestigungseinrichtung (25) den Sitz so befestigt, daß alle Bereiche des Sitzes (22) entlang einer kontinuierlichen, gleichmäßigen, nach oben konkaven bogenförmigen Bahn geführt werden, die eine Krümmungsachse hat, die parallel zu dem Sitz (22) und zu der Rückenlehne (23) orientiert ist und über dem Sitz (22) und vor dem Lendenwirbelstützbereich der Rückenlehne (23) positioniert ist, so daß der Massenschwerpunkt einer Person, die auf dem Sitz (22) sitzt, nahe dem Krümmungsmittelpunkt der bogenförmigen konkaven Bahn während einer Bewegung des Sitzes (22) entlang dieser Bahn liegt.

2. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Sitzbefestigungseinrichtung (25) den Sitz (22) so befestigt, daß er entlang einer bogenförmigen Bahn, die eine einzige feste Krümmungsachse hat, im wesentlichen ungehin dert bewegbar ist.

3. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Ansprüch 2, wobei die bogenförmige Bahn einen Krümmungsradius hat, der größer als ca. 101 mm (4 inches) und kleiner als ca. 381 mm (15 inches) ist.

4. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückenlehne-Befestigungseinrichtung (24) mit einem von der Sitzbefestigungs einrichtung (25) und dem Sitz (22) verbunden ist, so daß ein unterer hinterer Bereich der Rückenlehne (23) aufgrund einer Bewegung des Sitzes um eine Strecke, die im wesentlichen gleich der Tiefe der bogenförmigen Bahn ist, während einer Drehung des Sitzes um die genannte Krümmungsachse vertikal verlagerbar ist.

5. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der untere hintere Bereich der Rückenlehne (23) positioniert ist, um an dem Lendenwirbelbereich einer auf dem Sitz (22) sitzenden Person anzugreifen, und die Rückenlehne-Befestigungseinrichtung (24) so verbunden ist, daß beim Kippen des Sitzes in einer Vorwbrtsrichtung während einer Bewegung entlang der genannten Bahn eine Verlagerung des unteren hinteren Bereichs nach unten erzeugt wird.

6. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Anspruche, wobei die Sitzbefestigungseinrichtung (25) von einer Vielzahl von Rollenelementen (41) und einer nach oben konkaven Laufbahn (42) gebildet ist.

7. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sitzbefestigungseinrichtung (25) den Sitz (22) so befestigt, daß er entlang einer nach oben konkaven Bahn bewegbar ist, die von einer Vielzahl von Krümmungsradien definiert ist, die sämtlich Krümmungsachsen haben, die nahe bei und über dem Sitz (22) und vor der Rückenlehne (23) positioniert sind und so positioniert sind, daß eine gleichmäßige Bahn gebildet ist.

8. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Krümmungsradien einen ersten Krümmungsradius an einem hinteren Ende der Bahn und einen zweiten Krümmungsradius, der größer als der erste Krümmungsradius ist, an einem vorderen Ende der Bahn aufweist.

9. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Stoßdämpfereinrichtung (91) aufweist, die mit der Sitzbefestigungseinrichtung (25) verbunden ist, um eine elastische Verlagerung des Sitzes (22) unabhängig von der Rückenlehne (23) gegen die Stoßdämpfereinrichtung zuzulassen, wenn auf den Sitz und die Person wirkende Abbremsungskräfte einen bekannten Schwellenwert überschreiten.

10. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sitzbefestigungsein richtung (25) einen u-förmigen Rahmen (43) mit einem Querbereich (44), der sich unter dem Sitz (22) erstreckt, und zwei seitlichen Stützbereichen (43) aufweist, die sich auf entgegengesetzten Seiten des Sitzes von dem Querbereich nach oben bis zu einer Position über dem Sitz erstrecken, und die Sitzbefestigungseinrichtung ferner eine Drehpunktanbringeinrichtung (101) an einem oberen Ende jedes der Stützbereiche aufweist, die den Sitz an den Stützbereichen für eine Drehbewegung um eine im wesentlichen horizontale Achse befestigen, und wobei die Sitzbefestigungseinrichtung ferner eine Drehpunktanbringeinrichtung (87) aufweist, um den Querbereich des Rahmens so an dem Fahrzeug anzubringen, daß er um eine vertikale Achse drehbewegbar ist.

11. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Rückenlehne (23) an den Stützbereichen (43) bewegbar angebracht ist und eine Sicherungseinrichtung (136) die Rückenlehne in einer gewählten festen Beziehung zu den Stützbereichen (43) lösbar festlegt.

12. Sitzanordnung (22, 23) für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krümmungsmittelpunkt der genannten Bahn nahe dem Massenschwerpunkt der auf dem Sitz (22) sitzenden Person liegt und mit dem Sitz eine Steuereinrichtung (108) verbunden ist und die Bewegung des Sitzes entlang der bogenförmigen Bahn steuert.

13. Sitzanordnung (22, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Armstützelemente (36) aufweist, die an entgegengesetzten Seiten des Sitzes (22) angebracht sind, wobei die Rückenlehne (23) einen oberen Rückenlehnenbereich aufweist, der so angebracht ist, daß seine Höhe in einer Vielzahl von festen Beziehungen relativ zu dem Sitz selektiv festlegbar ist; und die Rückenlehne einen Lendenwirbelstützbereich (113) aufweist, der so angebracht ist, daß er relativ zu dem oberen Rückenlehnenbereich vertikal hin- und herbewegbar ist.

14. Sitzanordnung (22, 23) nach Anspruch 13, wobei der Lendenwirbelstützbereich (113) mit dem Sitz (22) so verbunden ist, daß er bei einer Bewegung des Sitzes bewegbar ist.

15. Sitzanordnung (22, 23) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ortsfeste Stützeinrichtungen (97, 98, 36 oder 23) aufweist, die nahe dem Sitz (22) in einer Position angebracht sind, die einer auf dem Sitz sitzenden Person gestattet, das Gewicht der Person ausreichend abzustützen, um eine selektive, vom Benutzer getriebene Vorwärts- und Rück wartsbewegung des Sitzes relativ zu der nach oben konkaven bogenförmigen Bahn während des Betriebs des Fahrzeugs auszuführen.

16. Sitzanordnung (22, 23) nach Anspruch 15, wobei die ortsfeste Stützeinrichtung von Armauflageeinrichtungen (36) gebildet ist, die nahe wenigstens einer Seite des Sitzes (22) in fester Beziehung zu der Sitzbefestigungseinrichtung (25) angebracht sind.

17. Sitzanordnung nach Anspruch 15, wobei die ortsfeste Stützeinrichtung als das Rückenlehnen-Bauelement (23) vorgesehen ist, das nahe dem Sitz (22) in fester Beziehung zu der Sitzbefestigungseinrichtung (25) angebracht ist.

18. Verfahren zum Verringern von bremsbedingten Verletzungen einer in einem Sitz (22) eines Fahrzeugs sitzenden Person während des Abbremsens des Fahrzeugs mit einer hohen Abbremsrate, wobei das Verfahren den Schritt aufweist, daß ein Sitz (22) vor einer stationären Rückenlehne (23), die einen Lendenwirbelstützbereich hat, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (22) angebracht ist, so daß alle Bereiche des Sitzes (22) in einer Vorwärts-Rückwärts Richtung in dem Fahrzeug entlang einer nach oben konkaven bogenförmigen Bahn, die eine im wesentlichen festgelegte horizontale Krümmungsachse hat, die nahe bei und über dem Sitz (22) und nahe bei und vor dem Lendenwirbelstützbereich liegt, eine trägheitsgetriebene Bewegung ausführen, so daß der Sitz entlang dieser Bahn eine trägheitsgetriebene bogenförmige Vorwärtsbewegung ausführt, wobei der Massenschwerpunkt einer auf dem Sitz (22) sitzenden Person nahe dem Krümmungsmittelpunkt der konkaven Bahn während einer Bewegung des Sitzes entlang dieser Bahn liegt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, das ferner den Schritt aufweist: Anbringen einer Fahrgast-Rückhalteeinrichtung (44), die unabhängig von dem Sitz angebracht und ausgebildet ist, um an dem Rumpf der Person nahe dem Sitz (22) anzugreifen.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, das ferner den Schritt aufweist: Absorbieren einer auf den Sitz (22) aufgebrachten Abbremsbelastung durch Stoßdämpfereinrichtungen (91), die unabhängig von der Rückenlehne (22) angebracht sind und bei einer Abbremskraft, die über einem bekannten Schwellenwert liegt, elastisch verlagerbar sind.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, das ferner den Schritt aufweist: Verbinden eines beweglichen Bereichs einer unteren Rückenstütze, der nahe dem Sitz (22) angebracht ist, so daß er nach unten verlagerbar ist, wenn sich der Sitz in einer Vorwärtsrichtung bewegt.