Als PDF Dokument - Bertrandt

IndustrIe KomFort
Entwicklung EinEs komfortsitzEs
Die optimale ergonomische Gestaltung unter Einbeziehung aller Altersgruppen und Körpergrößen zählt
zu den wichtigsten Aufgaben bei der Entwicklung von Fahrzeuginnenräumen. Dazu hat Bertrandt sein
„Ergositz“-Konzept zum „Ergositz Evolution“ weiterentwickelt.
850

11I2011 113. Jahrgang
AutorEn
dIpl.-Ing. (Fh) dIpl.-WIrtsch.-Ing
(Fh) salIh YIlmaz
ist teamleiter für Sitzentwicklung
und rückhaltesysteme bei
Bertrandt in Köln.
dIpl.-Ing. (Fh) herbert tIeFert
ist Projektleiter Interieur mit
Schwerpunkt Entwicklung
Instrumententafel und mittelkonsolen
bei Bertrandt in Köln.
dIpl.-Ing. (Fh) tobIas schütteler
ist tätig als CAD-Konstrukteur in
der Sitzentwicklung mit Schwerpunkt
metallstruktur bei Bertrandt in Köln.
ergonomIsche grundlagen
Der menschliche Bewegungsapparat ist ein
komplexes System, bestehend aus Muskeln,
Sehnen, Bändern, Gelenken und Skelett.
Eine zentrale Rolle übernimmt die Wirbelsäule,
die den gesamten Körper stützt. Beim
Sitzen ist eine ergonomisch gerechte Körperhaltung
notwendig, um eine Fehlhaltung
der Wirbelsäule mit den kurzfristigen Folgen
einer Ermüdung der Muskulatur und
des gesamten Organismus zu vermeiden.
Aus einer solchen Fehlhaltung resultieren
für den Sitzenden eine spürbare signifikante
Abnahme der Konzentrations- und Leistungsfähigkeit
sowie ein allgemeines Unwohlsein.
Im Straßenverkehr steigt das Risiko von
Fehlreaktionen und die Unfallgefahr wächst.
Langfristig führen Fehlhaltungen zu Schädigungen
und Erkrankungen des Skeletts
Die beste Verbindung:
Und Sie fahren einfach weiter
www.oetiker.com

852
WWW.VIEWEGTEUBNER.DE
Konstruktiver Leichtbau
im Maschinen- und Fahrzeugbau
- gewusst wie
Bernd Klein
Leichtbau-Konstruktion
Berechnungsgrundlagen und Gestaltung
8., überarb. u. erw. Aufl. 2009. XIV, 523 S. mit 341 Abb.
sowie umfangreichen Übungsaufg. zu allen Kap. des
Lehrbuchs Br. EUR 36,90
ISBN 978-3-8348-0701-4
In einer ganzheitlichen Betrachtungweise führt Leichtbau-
Konstruktion in die Berechnungsmethoden und Gestaltungsprinzipien
des Leichtbaus ein. Ohne umfangreiche
mathematische Voraussetzungen wird das wesentliche
Grundgerüst des modernen Leichtbaus entwickelt. Damit
eignet sich das Buch für die Gebiete Maschinen-, Stahl-,
Apparate- und Fahrzeugbau zur Begleitung der Vorlesung,
aber auch als Nachschlagewerk. Die achte Auflage enthält
ein neues Kapitel zur Strukturakustik.
Autoren | Herausgeber
Dr.-Ing. Bernd Klein ist Univ.-Professor an der Universität
Kassel und leitet dort das Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau
mit der Ausrichtung auf den Fahrzeugbau. Zu seinen
Arbeitsschwerpunkten gehören Konstruktionsmethodik,
Finite Element Methode, CAE und Betriebsfestigkeit.
Ja, ich bestelle Fax +49(0)611. 7878 - 420
____ Exemplare Leichtbau-Konstruktion
ISBN 978-3-8348-0701-4 EUR 36,90
Firma
Name, Vorname
Abteilung
Straße (bitte kein Postfach)
PLZ | Ort
Datum | Unterschrift
Geschäftsführer: Dr. Ralf Birkelbach, Albrecht F. Schirmacher AG Wiesbaden HRB 9754
TECHNIK BEWEGT.
321 09 563
Änderungen vorbehalten. Erhältlich im Buchhandel oder beim Verlag. zuzüglich Versandkosten
❶ Ergonomische Grundlagen
und der Muskulatur. Rückenerkrankungen
zählen in Deutschland zur Volkskrankheit
Nummer 1. Im Auto sitzend erfährt der
Insasse eine Zwangshaltung, die seine
Bewegungsfreiheit einschränkt. Umso
wichtiger ist es, dass sich der Autositz
dem Körper ergonomisch anpasst und
eine optimale Körperhaltung ermöglicht.
stand der technIk
Heutige Sitze bieten hinsichtlich ergonomischer
Anforderungen speziell im Be -
reich der Rückenlehne und des Schultersupports
oft nur einen Kompromiss für
Schulter- und Lordosenstützung sowie
Kopfstütze. Von fest positionierten Schulterabstützungen
wird in der Regel abgesehen,
da sie weder für kleine noch für große
Insassen geeignet sind. Fahrzeugsitze für
den Serieneinsatz sind gewöhnlich so kon -
zipiert, dass sowohl die 5-%-Frau als auch
der 95-%-Mann darin bequem Platz finden.
Der Engineering-Dienstleister Bertrandt
präsentierte bereits 2003 eine erste Version
des eigenentwickelten Ergositzes, der in
den Folgejahren weiterentwickelt wurde.
Den Schwerpunkt dieser Entwicklung
stellte eine optimale Ergonomie und der

dadurch erlangte Schutz der Insassen dar.
Die ergonomische Einstellbarkeit des Sitzes
im Rückenbereich wurde durch eine
in zwei Schalen geteilte Rückenlehne er -
reicht. Diese verfahren in einem vorgegebenen
Verhältnis zueinander. In Zusammenarbeit
mit der Sportfachhochschule Köln
als Studie ermittelt, ist dieses Verhältnis
bei allen Menschen nahezu gleich [1], ❶.
Nachteil dieses Konzepts war die Auslegung
des Sitzes in Schalenbauweise, an
die sich die gesamte Sitzstruktur anpasst.
Durch die hohen Anforderungen und
Sicherheitsstandards an die Sitzstruktur
stiegen Kosten und Gewicht dieser recht
aufwendigen Bauweise. Ein seriennaher
Einsatz war somit nicht realisierbar. Ferner
optimierte Bertrandt den Sitz, indem die
Lehne getrennt wurde, die nun optisch hervorsticht
und das Design stark beeinflusst.
ergosItz evolutIon
Aufgrund der Resonanz auf die Ergonomie
des Sitzkonzepts stellte sich die Frage, wie
sich die verbesserte Funktionalität in einen
Seriensitz integrieren lässt. Die Aufgabe
bestand darin, die Funktionalität des Er -
❷ Verstellmöglichkeiten
11I2011 113. Jahrgang
gositzes in eine beliebige vorhandene Sitzstruktur
zu implementieren. Dadurch er geben
sich mehrere Vorteile: Das System baut
auf einer tragfähigen Struktur auf und ist
somit von den hohen Sicherheitsstandards
an die Struktur entkoppelt. Durch die
modulare Bauweise kann das System zur
Variantenbildung beitragen, indem es auf
klassische Serienstrukturen aufsetzt. Das
Konzept eröffnet aufgrund der zusätzlichen
Einstellmöglichkeiten neue Dimensionen
des Komforts und der Sicherheit, ❷.
Der Schwerpunkt des Konzepts lag auf
der Entwicklung der notwendigen Struktur
und Kinematik des Systems. Dazu wurden
die Funktionen des Ergositzes analysiert
und in entsprechende Teilfunktionen un -
terteilt. Im zweiten Schritt wurden fehlende,
aber wünschenswerte Teilfunktionen wie die
Anpassung des Schultersupports ergänzt.
Aus diesen Teilfunktionen abgeleitet, ergeben
sich folgende Anforderungen:
: Verfahren des Lehnenoberteils mit
Schultersupport und Kopfstütze gegen
das Lehnenunterteil im vorgegebenen
Verhältnis von 1:3 (Zwangssteuerung)
: zusätzliche Verstellfunktion im Lendenbereich,
optimalerweise durch Integration
einer Standard-Lordose
: Anpassung des Schultersupports, ide alerweise
gekoppelt an den Verfahrweg
des Lehnenoberteils
: keine Änderung an der vorgegebenen
Struktur mit Ausnahme von Korrekturen,
die kostenneutral und ohne Auswirkungen
auf die Festigkeit in die Serienstruktur
übernommen werden können, wie zum
Beispiel zusätzliche Stanzlöcher, Verprägungen
etc.
: Verfahren der Kopfstütze in horizontaler
Richtung, um zu jedem Zeitpunkt
einen optimalen Abstand zwischen
Kopfstütze und Kopf zu gewährleisten
: bestehende Funktionen dürfen nicht
beeinträchtigt werden, wie beispielsweise
Airbags oder die Höhen- und
Längsverstellung
: modulare Bauweise, die eine Variantenbildung
zulässt
: zugunsten Gewicht und Kostenreduktion
das System weitgehend vereinfachen.
Das Ergebnis sollte hinsichtlich Gewicht
und Kosten so gestaltet sein, dass sich
Fahrzeugen der Mittelklasse die Ausstattung
mit einem hochwertigen, sonst nur
in Oberklassefahrzeugen befindlichen
Komfortsitz bietet.
Sicher und dicht:
Schnell verbunden
www.oetiker.com

IndustrIe KomFort
❸ Sitzkinematik-Kopfstütze
FunktIonsWeIse
Als Basis wurde die Sitzstruktur eines
Mittelklassefahrzeugs gewählt. Anhand
des vorhandenen Sitzes sowie des 5-%-
und 95-%-Sitzdummys wurden die Randparameter
der Kinematik festgelegt.
: Verfahrweg des Lehnenoberteils
: Verfahrweg des Lehnenunterteils
: Bewegung der Kopfstütze beziehungsweise
des Lehnenoberteils in x-Richtung
: optimale Breite der Seitenwangen
gekoppelt an die Höhe des
Lehnenoberteils
: Verstellbereich der Lordose.
854
Auf diesen Vorgaben basierend entwickelte
Bertrandt die Kinematik. Dazu
wurden mögliche Anbindungspunkte in
der vorhandenen Sitzstruktur gesucht,
um die Kinematik zu unterstützen. Als
Ausgangspunkt wurde die Position der
Aufnahme für die Kopfstützenhülsen
gewählt, da diese durch die Struktur vorgegeben
ist, ❸. Aufbauend auf der Kinematik
sind notwendige Bauteile und ihre
Funktionen abgeleitet worden, ❹.
Als Basis dienen zwei auf die Struktur
aufgesetzte Führungsschienen (1), hergestellt
aus zwei Rohrprofilen. Diese werden
an die Struktur fest angebunden. Die
❺ Schultersupport
❹ Aufbau des Ergositzes
Evolution: (1) Führungsschienen,
(2) Bügel für
Schultersupport, (3) obere
Gleitführung, (4) Führungsstange
oberteil, (5) oberteil
mit Kopfstützen platte,
(6) Querstange für Kopfstützenplatte,
(7) Gleitlager
oberteil, (8) Lordose,
(9) untere Gleitführung
Rohrprofile verringern ihren Abstand im
unteren Bereich. Diese Verjüngung dient
als Steuerung für den Schultersupport (2),
❺. Die Kopfstützenhülsen werden durch
zwei Führungen, die oberen Gleitführungen
(3), ersetzt und in die vorhandene Öffnung
für die Kopfstützenhülsen eingeclipst.
Diese nehmen die Führungsstangen (4)
für das Oberteil auf. Darauf wird die Kopfstützenplatte
(5) geclipst. Im unteren
Bereich erfolgt die Anbindung durch die
Querstange (6). Sie ist über Gleitlager (7)
mit den Führungsschienen verbunden.
Durch die Kopplung mit der Querstange
und der Lagerung in der Gleitführung
dreht sich das Kopfstützenteil beim Verfahren
und erfährt eine Bewegung in
Fahrzeugrichtung. Zudem ändert sich der
Neigungswinkel und passt sich ebenfalls
an den Insassen an. Die Schulterbügel
sind fest mit dem Gleitlager verbunden.
Die Querstange, die außermittig an den
Gleitlagern angebunden ist, leitet durch
die Abstandsverringerung der Schienen
eine Drehbewegung der Schulterbügel ein
und passt sich dem Benutzer optimal an.
Im unteren Bereich wird die Lordose (8)
über das untere Gleitlager an die Führungsschienen
angebunden. Das System ist so
ausgelegt, dass eine Standardlordose eingebunden
werden kann. Diese verfährt im
vorgegebenen Verhältnis, gesteuert durch

den Antrieb entlang der Führungsschienen.
Durch die Zwangssteuerung liegt die Lordose
immer in der richtigen Höhe und bildet
so für jeden Insassen den gesamten
Verstellbereich ab. Das Lehnenoberteil und
die Lordose sind durch Federn vorgespannt.
Mit Seilzügen werden diese entlang der
Führungsschienen verfahren. Der Antrieb
kann sowohl manuell als auch elektrisch
erfolgen. Das notwendige Verhältnis wird
durch zwei Seilscheiben mit unterschiedlichen,
dem Verhältnis der Verfahrwege an -
gepassten Durchmessern realisiert, die auf
einer gemeinsamen Antriebsachse liegen.
ergebnIs
Aufgrund der möglichen Einstellungen
passt sich der Ergositz Evolution optimal
an den Benutzer an. Die Lehne kann exakt
auf seine Bedürfnisse eingestellt werden.
Der Abstand zum Kopf wird durch die
mechanische Kopplung automatisch an
den Benutzer angepasst. Zusätzliche Maßnahmen,
die die Kopfstütze im Falle eines
Crashs in Richtung des Insassen bewegen,
um den Abstand zum Kopf zu verringern,
können voraussichtlich entfallen. Mit der
Lehne verfährt ebenfalls der Schultersupport.
Durch die Kinematik passt er sich in
der Breite an. Somit ist immer für eine
bestmögliche Seitenführung gesorgt. Dies
11I2011 113. Jahrgang
❻ Schaum- und Bezugkonzept
steigert nicht nur den Komfort, sondern
schützt den Insassen im Falle eines Seitencrashs
erheblich.
Zusätzlich können Blasen im Schultersupport
bei Bedarf eingesetzt werden, um
weitere individuelle Einstellmöglichkeiten
zu bieten. Die Lordose verfährt durch die
Kopplung mit der Lehne als Einheit im vorgegebenen
Verhältnis. Dies gewährleistet,
dass für jeden Insassen die kompletten
Einstellbereiche der Lordose zur Verfügung
stehen. Die freie Wahlmöglichkeit des
Antriebs, manuell über ein Handrad oder
elektrisch über einen Stellmotor, macht
das System zusätzlich interessant für den
universellen Einsatz in allen Fahrzeugklassen,
❻.
lIteraturhInWeIs
[1] Kochem, H.-G.; Zimmer, D.: Flexibles Sitzkonzept
zur Verbesserung des Insassenschutzes.
In: AtZ 106 (2004), nr. 7-8, S. 644 – 651
doWnload des beItrags
www.AtZonline.de
read the englIsh e-magazIne
order your test issue now:
SAm-service@springer.com
Schweizer Technologie:
Verlässlich wie ein Uhrwerk
www.oetiker.com