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Die
Erfindung betrifft eine Kopfstütze
für einen
Fahrzeugsitz, insbesondere für
einen Kraftfahrzeugsitz, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
genannten Merkmalen.
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Es
ist bekannt, Fahrzeugsitze mit Kopfstützen auszustatten, um bei einem
Unfall die Verletzungsgefahr der Fahrzeuginsassen zu minimieren. Eine
Kopfstütze
verhindert insbesondere im Falle eines Heckaufpralls, dass der Kopf
eines Fahrzeuginsassen nach hinten geschleudert wird. Da im Fahrbetrieb
normalerweise zwischen der Kopfstütze und dem Kopf des Fahrzeuginsassen
ein größerer Abstand
vorhanden ist, wird bei einem Heckaufprall zunächst der Kopf des Fahrzeuginsassen
relativ zum Fahrzeugsitz nach hinten geschleudert, bis er mit der Kopfstütze zur
Anlage kommt. Man spricht hierbei von der Gefahr eines sogenannten
Peitschenschlages, den der Kopf und die Halswirbelsäule des
Fahrzeuginsassen erfahren. Dieser hat zur Folge, dass Scherkräfte im Halswirbelbereich
auftreten, die häufig
ein Schleudertrauma verursachen.
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Zur
Vermeidung der Verletzungen im Halswirbelbereich von Personen sind
verschiedene Lösungen
bekannt. Diese Lösungen
sehen vor, bei einem Heckaufprall die Kopfstütze ruckartig nach vorne in
Richtung des Kopfes des Fahrzeuginsassen zu verlagern. Damit sollen
der Kopf und die Halswirbel möglichst
frühzeitig
abgestützt
werden, so dass keine Verletzungen entstehen.
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Die
DE 198 00 078 A1 beschreibt
eine Lösung,
bei der innerhalb einer Kopfstütze
ein Gaskissen angeordnet ist, das mit einer im Polsterteil der Rückenlehne
untergebrachten und mit Gas gefüllten Gaskammer
in Verbindung steht. Bei einem Heckaufprall wird durch die träge Masse
des Fahrzeuginsassen eine erhöhte
Belastung auf das Sitzlehnenpolsterteil und dadurch auf die Lehnengaskammer
ausgeübt,
wodurch diese komprimiert und zugleich das Gaskissen in der Kopfstütze aufgeblasen
wird. Einerseits ist die Ausrüstung
der Fahrzeugsitze mit den entsprechenden Gaskammern aufwendig, andererseits
könnte
die Funktion dieser Sicherheitseinrichtung, infolge der Abhängigkeit
von der Masse des Fahrzeuginsassen, nicht in jedem Fall gewährleistet sein.
Insbesondere bei Fahrzeuginsassen mit einem geringen Körpergewicht
besteht die Gefahr, dass diese Sicherheitseinrichtung bei einem
Unfall nicht, beziehungsweise nicht in vollem Maße wirksam wird.
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Eine
weitere Lösung
ist aus der
DE 198
50 758 A1 bekannt. Hierbei ist im gesamten Auflagebereich
des Rückens
des Fahrzeuginsassens in der Rückenlehne
eine Druckplatte angeordnet. Im Falle eines Heckaufpralls wird durch
die Trägheit
der Masse der auf dem Sitz befindlichen Person eine Druckbeanspruchung
der Druckplatte verursacht, die eine Verlagerung der Kopfstütze nach
vorne auslöst.
Diese Lösung
weist die gleichen Nachteile wie die eingangs genannte Lösung auf.
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Bei
einem bekannten Fahrzeugsitz mit einer Kopfstütze nach der
EP 0 786 373 A2 sind in
der Rückenlehne
eine Kraftaufnahmeeinrichtung, eine Kraftübertragungseinrichtung und
eine Kopfstützenverstelleinrichtung
angeordnet. Durch die träge
Masse des Fahrzeuginsassen wird bei einem Heckaufprall über diese
Einrichtungen die Kopfstütze
zum Kopf des Fahrzeuginsassen hin verstellt. Der wesentliche Nachteil
dieser Lösung
besteht in der aufwendigen Ausgestaltung des Fahrzeugsitzes.
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Weiterhin
ist es aus der
EP 0
593 845 A1 bekannt, in der Kopfstütze einen Gassack unterzubringen.
Bei einem Heckaufprall wird dieser über einen Hecksensor gesteuert,
durch einen pyrotechnischen Gasgenerator aktiviert und innerhalb
sehr kurzer Zeit aufgeblasen. Da der Abstand des Kopfes zur Kopfstütze stark
differieren kann, würde
beispielsweise bei einem sehr kurzen Abstand der Kopf beim Aktivieren
des Gassackes mit einer unerwünschten
Belastung nach vorne gestoßen
werden. Des Weiteren sind die Anordnung eines erforderlichen Hecksensors
und die pyrotechnischen Mittel aufwendig.
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Gegenstand
der
EP 0 825 061 A2 ist
eine Einrichtung zum Verschwenken einer Kopfstütze im Falle eines Heckaufpralles.
Die Einrichtung umfasst eine in die Kopfstütze integrierte, gespannte
Biegefeder, die bei einem Heckaufprall entspannt wird und durch
die freiwerdende Energie zum Verschwenken des Auflageteiles führt. Eingeleitet
wird die Schwenkbewegung der Kopfstütze durch einen Trägheitssensor,
der bei einer vorbestimmten Beschleunigung die Biegefeder freigibt,
indem er selbst um eine Achse relativ zum Fahrzeug nach hinten schwenkbar
ist. Nachteilig hierbei ist, dass das Ausführen der Schwenkbewegung der
Kopfstütze,
bedingt durch die Anordnung der zum Aktivieren und zum Schwenken
der Kopfstütze
benötigten
Bauteile und die Trägheit
ihrer Massen, unvermeidbar mit einer längeren Reaktionszeit verbunden
ist. Eine extrem hohe Schnelligkeit der Bewegungsabläufe ist
jedoch insbesondere in solchen Fällen
notwendig, bei denen sie eine unabdingbare Voraussetzung zur Gewährleistung
einer sicheren Funktion ist. Bei der Aktivierung von Kopfstützen kann
zur Vermeidung von Verletzungen schon ein Zeitbereich von wenigen
Millisekunden von entscheidender Bedeutung sein.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kopfstütze der
eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem Heckaufprall die
auf den Kopf und Halswirbelbereich eines Fahrzeuginsassen wirkenden
Kräfte
reduziert und somit ein Verletzungsrisiko wirksam minimiert und
die zugleich einfach und robust im Aufbau und kostengünstig herstellbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Kopfstütze
mit den in dem unabhängigen
Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass innerhalb
der Kopfstütze
eine mit dieser fest verbundene Trägerplatte angeordnet ist, die über ein
Federsystem, bestehend aus wenigstens einer Druckfeder, insbesondere
aus mehreren Druckfedern, mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges
(x-Richtung) bewegbaren Platte derart in Verbindung steht, dass
das Federsystem im normalen Gebrauchszustand der Kopfstütze vorgespannt
ist, wobei die Platte durch eine Arretiereinrichtung in dieser Lage
fixierbar ist und bei einem Heckaufprall durch einen Impuls einer
Steuereinrichtung die Arretierung der Platte lösbar ist, wird eine aktive
Kopfstütze
geschaffen, mit der die auf den Kopf und Halswirbelbereich eines
Fahrzeuginsassen wirkenden Kräfte
reduziert und somit das Verletzungsrisiko wirksam minimiert werden.
Die aktive Kopfstütze weist
einen einfachen und robusten Aufbau auf und ist kostengünstig herstellbar.
Da die aktive Kopfstütze
selbständig
funktionsfähig
ist, sind aufwendige Ausgestaltungen der Rückenlehne oder anderer Teile
des Fahrzeuges überflüssig. Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kopfstütze besteht darin, dass sie
nach einem Heckaufprall weiterhin verwendungsfähig bleibt, indem das Federsystem
wieder in seine ursprüngliche
Position bringbar ist. Das dazu notwendige Vorspannen der Druckfedern
kann in vorteilhafter Weise mit einer Spannvorrichtung vorgenommen
werden.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen,
in den Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
teilweise geschnittene, schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Kopfstütze im normalen
Gebrauchszustand und
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2 die
Kopfstütze
nach 1 bei einem Heckaufprall.
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Die
in der 1 schematisch dargestellte Kopfstütze 12 ist
mit einer Rückenlehne 10 eines nicht
weiter dargestellten Fahrzeugsitzes verbunden. Innerhalb der Kopfstütze 12 ist
eine fest mit der Kopfstütze 12 verbundene
Trägerplatte 14 angeordnet. Die
Trägerplatte 14 besteht
in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aus einem metallischen Werkstoff,
der dieser Trägerplatte 14 eine
ausreichende Festigkeit verleiht. Die Trägerplatte 14 ist über ein
Federsystem 16, das vorzugsweise aus mehreren Druckfedern
besteht, mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges (x-Richtung)
bewegbaren Platte 18 verbunden. Als Druckfedern kommen
vorteilhafterweise Schraubendruckfedern zur Anwendung. Die Platte 18 besteht
in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aus Kunststoff,
der dem beweglichen Teil eine geringe Masse bei gleichzeitiger Gewährleistung
einer ausreichenden Stabilität
verleiht. Im Ruhezustand ist das Federsystem 16 vorgespannt,
wobei die Platte 18 durch eine Arretiereinrichtung 20 in
dieser Lage fixierbar ist. Das Federsystem 16 stellt somit
einen Energiespeicher dar, der jederzeit aktivierbar ist. Bei einem
Heckaufprall auf das Fahrzeug ist die Arretierung der Platte 18 durch
einen Impuls einer Steuereinrichtung (nicht dargestellt) lösbar, wobei
die gespeicherte Energie freigesetzt wird. Eine bevorzugte Ausgestaltung
der Erfindung sieht vor, dass die Arretiereinrichtung 20 mit
einem nicht dargestellten Airbagsteuergerät in Verbindung steht, durch
dessen Impuls die Arretierung der Platte 18 lösbar ist.
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Der
Polsterteil der Kopfstütze 12 ist
unterschiedlich ausgebildet. Im hinteren Bereich der Kopfstütze 12 besteht
der Polsterteil aus einem festen Polster 22 und im vorderen
Bereich aus einem elastischen Polster 24. Durch das feste
Polster 22 erhält der
Polsterteil der Kopfstütze 12 die
notwendige Grundstabilität,
während
das elastische Polster 24 eine zerstörungsfreie elastische Verformung
des Polsters der Kopfstütze 12 ermöglicht.
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Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Kopfstütze 12 ist
folgende. Die 1 zeigt den Ruhezustand eines
Feder-Masse-Systems, das aus dem Federsystem 16 und der
Platte 18 besteht und als Energiespeicher fungiert. Dieser
Zustand ist der normale Gebrauchszustand der Kopfstütze 12.
Dabei ist das Federsystem 16 vorgespannt und stützt sich
auf der Trägerplatte 14 ab.
Das Federsystem 16 ist an seinen Enden jeweils mit der
Trägerplatte 14 und
der Platte 18 verbunden. Durch die Arretiereinrichtung 20 wird
die Platte 18 in der vorgespannten Lage des Federsystems 16 gehalten,
so dass im normalen Fahrbetrieb des Fahrzeuges keine Veränderung
der Lage der Platte 18 stattfinden kann. Bei einem Heckaufprall
wird durch eine Steuereinrichtung ein Impuls erzeugt, durch den
die Arretiereinrichtung 20 betätigt wird. Die Fixierung der
Lage der Platte 18 wird dabei aufgehoben, so dass das vorgespannte
Federsystem 16 sich in Richtung des Kopfes des Fahrzeuginsassen
(x-Richtung) schlagartig entspannen kann. Das im Bereich der Platte 18 angeordnete
elastische Polster 24 der Kopfstütze 12 wird dabei
von der Platte 18 mitbewegt. Dadurch verringert sich der
Abstand zwischen dem Kopf und der Kopfstütze 12 und der Kopf
prallt mit einer geringeren Geschwindigkeit auf die Kopfstütze 12 auf.
Auf diese Weise können
Verletzungen der Fahrzeuginsassen weitestgehend vermieden werden.
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Die 2 zeigt
den Zustand der erfindungsgemäßen Kopfstütze 12 bei
einem Heckaufprall, wobei das Federsystem 16 entspannt
ist. Die Platte 18 mit dem sie umgebenden elastischen Polster 24 befinden
sich in der vorderen Lage. Die Arretierung der Platte 18 durch
die Arretiereinrichtung 20 ist hierbei gelöst. Die
Platte 18 bleibt über
das Federsystem 16 mit der Trägerplatte 14 verbunden.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es nicht
notwendig ist, die Kopfstütze 12 nach
einem Heckaufprall durch eine neue Kopfstütze 12 zu ersetzen.
Die erfindungsgemäße Kopfstütze 12 ist
wiederverwendungsfähig,
da das Federsystem 16 erneut gespannt werden kann. In einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist hierzu eine Spannvorrichtung
vorgesehen. Da der vordere Bereich der Kopfstütze 12 aus einem elastischen
Polster 24 besteht, nimmt dieses nach einer durch einen
Heckaufprall bedingten elastischen Verformung wieder seine alte
Form ein. Die Erfindung schafft insgesamt eine kostengünstige Kopfstütze, die
mit einfachen Mitteln bei Crash-Unfällen wirksam dazu beiträgt, Verletzungen
der Fahrzeuginsassen zu vermeiden.
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- 10
- Rückenlehne
- 12
- Kopfstütze
- 14
- Trägerplatte
- 16
- Federsystem
- 18
- Platte
- 20
- Arretiereinrichtung
- 22
- festes
Polster
- 24
- elastisches
Polster