DE69118551T2 - Vorrichtung zur verhinderung des peitschentrieb-effekts - Google Patents

Vorrichtung zur verhinderung des peitschentrieb-effekts

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Description

    Anwendungsgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur hygienischen Unterstützung des Schädels und der Halswirbelsäule einer Person einschließlich auf Personensicherheitsvorrichtungen für Fahrzeuge und insbesondere Vorrichtungen zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts.
  • Stand der Technik
  • Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts werden durch die schnelle Beschleunigung des Schädels und der Halswirbelsäule einer Person verursacht, die z.B. bei einer Kraftfahrzeugkollision auftreten kann. Die schnelle Beschleunigung bewirkt die Dehnung und Biegung der Halswirbelsäule, die wiederum eine erhebliche Verletzung hervorrufen kann. Arten der Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes umfassen gebrochene und/oder verschobene Wirbel, gerissene Bänder (beide vor und hinter der Wirbelsäule) und Abreißen von Teilen der Wirbel, Bänder und Zwischenwirbelscheiben.
  • Es wurde festgestellt, daß der D4, C5 und C6 Halswirbel und die neben den Wirbeln liegenden Bänder am häufigsten Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes ausgesetzt sind, obwohl die gesamte Halswirbelsäule betroffen sein kann. Schnelle Überdehnungen der Halswirbelsäule können das vordere Längsband dehnen und es so auf Zug beanspruchen und entweder eine Knochen- oder Bandverletzung hervorrufen. Solche eine Überdehnung verletzt typischerweise den C1 - C7 Halswirbel. Die vertebrale Arterie, die durch eine Öffnung in den Wirbeln verläuft, und das vegetative Nervensystem, das die Arterien umgibt, werden ebenfalls häufig verletzt. Diese Arten von Verletzungen verursachen ernste Behinderungen und in manchen Fällen den Tod.
  • Rückenlehnen und/oder Koptstützen in Kraftfahrzeugen, Lastwägen und anderen Arten von Fahrzeugen sind vorgesehen, um Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes bei Insassen während der Kollision zu verhindern, versagen jedoch typischerweise. Während einer Kollision am hinteren Ende des Fahrzeugs bewirken die Kollisionskräfte typischerweise eine schnelle Beschleunigung des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen im Fahrzeug nach hinten. Sobald der Schädel auf die Rückenlehne oder die Kopfstütze trifft, wird er dann in der entgegengesetzten Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs schnell beschleunigt. Die Rückwärtsbeschleunigung des Schädels und die sich ergebende Kollision mit der Rückenlehne oder der Kopfstütze bewirkt eine Überdehnung der Halswirbelsäule und verletzt somit typischerweise die vordere Struktur des Nackens eines Insassen. Die Vorwärtsbeschleunigung des Schädels dagegen bewirkt eine Überdehnung der Halswirbelsäule und verletzt typischerweise die hintere Struktur des Nackens.
  • Ein weiteres Problem bekannter Rückenlehnen und/oder Kopfstützen besteht darin, daß die Fläche, die die Bewegung des Kopfes und des Nackens einer Person auffangen soll, typischerweise flach ist oder nicht deren hinterer Kontur entspricht. Daher ist während einer Kollision am hinteren Ende typischerweise der hintere Teil des Schädels der erste Teil des Körpers eines Insassen, der auf die Rückenlehne oder die Kopfstütze trifft. Die Halswirbelsäule jedoch, die bzgl. des hinteren Teils des Schädels weiter unten liegt, bewegt sich weiter gegen die Kopfstütze. Daher wird die Halswirbelsäule veranlaßt, sich relativ zum Schädel zu bewegen, was wiederum eine ernste vertebrale Verletzung verursacht.
  • Auch liegen die oberen Flächen vieler bekannter Kopfstützen etwa auf der gleichen Höhe oder unterhalb der Höhe der Ohren eines Insassen, wo normalerweise etwa der Schwerpunkt des Kopfes liegt. Wenn der Schädel eines Insassen gegen solch eine Kopfstütze während einer Kollision gedrückt wird, gleitet er häufig nach oben über die obere Kante der Kopfstütze. Daher wird der Schädel relativ zur Halswirbelsäule nach oben gedehnt, was typischerweise eine weitere vertrebrale Verletzung hervorruft.
  • Die EP-O-317 726, von der die bekannten Merkmale ausgehen, die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bilden, offenbart einen Sitz für ein Fahrzeug mit einer integralen Kopfstütze. Die Kopfstütze ist mit einem kontinuierlich änderbaren Vakuumkissen verehen, das individuell an die Halswirbelsäulenkrümmung des Sitzbenutzers mittels einer Extraktionspumpe und wenigstens einem Ventil angepaßt werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Probleme und Nachteile der bekannten Vorrichtungen wie Fahrzeugkopfstützen und - rückenlehnen zur Verhinderung des Peitschenhiebeffektes zu überwinden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat außerdem ein Stützelement, das mit dem Rahmen verbunden ist und sich auf dem Sitz abstützt. Das Stützelement ist relativ zum Sitz vertikal beweglich, um die Position der Vorrichtung relativ zum Insassen einzustellen. Entsprechend kann das Stützelement eingestellt werden, um wiederum die Position der Stützfläche entsprechend der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen einzustellen. Der Rahmen der Vorrichtung bildet vorzugsweise eine hohle Umhüllung, und die Schicht aus elastischem Material besteht im wesenltichen aus einem darauf geformten Urethanschaum.
  • Bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Rahmen am Stützelement drehbar gelagert und wird normalerweise zur Vorderseite des Sitzes vorgespannt. Wenn somit während einer Fahrzeugkollision der Kopf eines Insassen gegen die Vorrichtung gedrückt wird, kontaktiert der hintere Teil des Schädels eines Insassen zunächst den ersten Bereich der Stützfläche und bewirkt, daß sich der Rahmen relativ zum Stützelement zur Rückseite des Sitzes dreht. Somit drehen sich der zweite und der drifte Bereich der Stützfläche wiederum in Kontakt mit dem hinteren Teil des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen. Das Stützelement der Vorrichtung hat vorzugsweise zwei Stützschenkel und eine sich dazwischen erstreckende Stange. Die beiden Stützschenkel sind auf dem Sitz gelagert und im wesentlichen parallel relativ zueinander orientiert, und der Rahmen ist an der Stange drehbar gelagert.
  • Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindug hat außerdem ein Anschagelement, das mit der Stange verbunden ist und davon nach oben vorsteht. Eine Anschlagplatte ist mit dem Rahmen verbunden und kann relativ zum Anschlagelement gleiten. Eine Feder erstreckt sich zwischen der Anschlagplatte und der Stange. Die Feder spannt die Anschlagplatte vor, um relativ zum Anschlagelement zur Vorderseite des Sitzes zu gleiten und spannt so die Anschlagplatte und den Rahmen gegen den Kopf eines Insassen vor. Die Anschlagplatte bildet eine Längsöffnung, die sich durch diese erstreckt, und kann das Anschlagelement darin aufnehmen. Die Längsöffnung ermöglicht es der Anschlagplatte, zur Vorderseite des Sitzes zu gleiten, bis eine hintere Wand, die die Öffnung bildet, am Anschlageement angreift, so daß die Vorrichtung in eine nach unten gedrehte Position orientiert wird. Die Längsöffnung ermöglicht es außerdem der Anschlagplatte, zur Rückseite des Sitzes zu gleiten, bis eine Vorderwand, die die Öffnung bildet, am Anschlagelement anliegt, und orientiert so die Vorrichtung in eine aufrechte Position.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, da die Stützfläche eine Kontur hat, die der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen entspricht, die Vorrichtung im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule während einer Fahrzeugkollision verzögern kann. Daher werden Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, die typischerweise bei solchen Kollisionen auftreten, im allgemeinen vermieden.
  • Weitere Vorteile der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 ist eine Aufsicht der Vorrichtung der Fig. 1.
  • Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2, aus der die Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.
  • Fig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt gezeigt, einer weiteren Vorrichtung zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes gem. der vorliegenden Erfindung, aus der die hintere Kontur eines Schädels und einer Halswirbesäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.
  • Fig. 5 ist ein Querschnift der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 5-5 in Fig. 4.
  • Fig. 6 ist ein Querschnift der Vorrichtung der Fig. 5 längs der Linie 6-6 in Fig. 5, aus der der hintere Teil des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.
  • Fig. 7 ist eine Aufsicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 7-7 in Fig. 4.
  • In den Fig. 1 - 3 ist eine Vorrichtung gem. der Erfindung zur Verhinderung von durch den Peitschenhieb-Effekt hervorgerufenen Verletzungen allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 wird als Kopfstütze in einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) verwendet und ist oben auf einer Rückenlehne 12 schematisch in unterbrochenen Linien in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist an einem Stützteil befestigt, das zwei vertikale Stützschenkel 14 hat, die durch eine horizontale Stange 15 verbunden sind. Die vertikalen Stützschenkel 14 sind in der Rücken lehne 12 gelagert und zur Einstellung der Höhe der Vorrichtung 10 relativ zur Rückenlehne 12 in bekannter Weise einstellbar.
  • Die Vorrichtung 10 hat einen Innenrahmen 16, der mit der horizontalen Stange 15 und den Stützschen kein 14 verbunden ist. Eine elastische äußere Schaumschicht 18 ist auf dem Innenrahmen 16 geformt. Die Schaumschicht 18 besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Urethanschaum, der typischerweise zur Herstellung von Kraftfahrzeugrückenlehnen verwendet wird. Wie Fig. 3 zeigt, bilden der Innenrahmen 16 und die Schaumschicht 18 eine Kopf- und Nackenstützfläche 20 auf der Vorderseite der Vorrichtung 10.
  • Die hintere Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen ist in Fig. 3 in unterbrochenen Linien gezeigt. Wie ersichtlich, ist die Stützfläche 20 so geformt, daß sie der typischen hinteren Kontur entspricht. Die Stützfläche hat daher drei allgemeine Bereiche: einen ersten Bereich 26, einen zweiten Bereich 28 und einen dritten Bereich 30. Wie Fig. 3 zeigt, ist der erste Bereich 26 so angeordnet, daß er etwa den mittleren hinteren Bereich des Schädels des Insassen abstützt; der zweite Bereich 28 ist so angeordnet, daß er den hinteren Bereich etwa dort kontaktiert und abstützt, wo der Schädel auf die Halswirbelsäule trifft; und der dritte Bereich 30 liegt so, daß er den hinteren Bereich der Halswirbelsäule kontaktierend abstützt. Da, wie Fig. 3 zeigt, die Kontur der Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule entspricht, kontaktieren und stützen der erste Bereich 26, der zweite Bereich 28 und der dritte Bereich 30 im wesentlichen gleichzeitig die jeweiligen Teile des Körpers eines Insassen, wenn er so bewegt wird, daß er diese kontaktiert.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung 10 besteht darin, daß während eines hinteren Aufpralls, wenn der Insasse gegen die Rückenlehne 12 gedrückt wird, der Schädel und die Halswirbelsäule im wesentlichen gleichzeitig auf die Stützfläche 20 aufprallen. Die weiche Schaumschicht 18 absorbiert die Aufprallkraft und verzögert wiederum im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbesäule. Daher minimiert die Vorrichtung 10 die Gefahr des Auftretens von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, da während des Aufpralls eine geringe Bewegung der Halswirbelsäule relativ zum Schädel erfolgt.
  • Der Rahmen 16 der Vorrichtung 10 ist so geformt, daß er eine hohle Umhüllung 21 bildet, wie Fig. 3 zeigt. Die Schaumschicht 18 kann daher direkt auf den Rahmen 16 in bekannter Weise geformt werden, wie durch Reaktions-Spritzgießen. Der Bodenteil des Rahmens 16 ist an der horizontalen Stange 15 und den Stützschenkeln 14 an einigen Schweißstellen angeschweißt, die typischerweise durch die Bezugsziffern 23 in Fig. 1 angegeben sind. Die Vorrichtung 10 ist durch Verschieben der Stützschenkel 14 auf- oder abwärts vertikal einstellbar, so daß die Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen entspricht, wie Fig. 3 zeigt.
  • Die Abmessungen der Fläche 20 basieren auf den Abmessungen der Schädel und Halswirbelsäulen typischer Insassen. Bezugnehmend auf Fig. 3 wurde festgestellt, daß die Abmessung A, die der näherungsweise Radius des hinteren Teils des Schädels eines Insassen ist, etwa 3 inch beträgt. Die Abmessung B, die der näherungsweise Abstand von der näherungsweisen Mittellinie des Schädels eines Insassen zur Mittellinie des fünften Wirbels ist, beträgt etwa 5,2 cm (6 inch).
  • Die Fläche 20 der Vorrichtung 10 ist so geformt und bemessen, daß sie im wesentlichen der Kontur eines Schädels und einer Halswirbelsäule auf der Grundlage dieser typischen Insassenabmessungen angepaßt ist. Obwohl die Vorrichtung 10 nicht exakt der Kontur jedes Schädels und jeder Halswirbelsäule eines Insassen angepaßt ist, ist sie im wesentlichen der Kontur für die meisten Insassen angepaßt. Daher verzögert sie im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule während einer Fahrzeugkollision und verhindert entsprechend das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts.
  • Die Abmessungen (in inch), die zur Konstruktion der Stützfläche 20 zur Anpassung der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie in Fig. 3 gezeigt, sind wie folgt:
  • A = (3,0) 7,62 cm
  • B = (6,0) 15,2cm
  • C = (2-1/4) (Radius) 5,7 cm
  • D = (2,0) 5,0 cm
  • E = (13/16) 2,06cm
  • F = (3-7/16) (Radius) 8,73cm
  • G = (1-3/8)3,49cm
  • H = 45'
  • 1=(2-15/16) 7,45cm
  • J = (1-1/4) (Radius) 3,17 cm
  • K = (1-7/16) 3,65cm.
  • Die Abmessung C ist der Radius des dritten Bereich 30 der Fläche 20, die so angepaßt ist, daß sie die Halswirbelsäule kontaktiert. Die Abmessung D ist der Abstand von der Mittellinie der Stützschenkel 14 (der X-Achse) zur Mitte des Radius C. Die Abmessung F ist der Radius der Fläche 20, wo der zweite Bereich 28 den dritten Bereich 30 trifft. Die Abmessung G ist der Abstand von der Miftellinie der horizontalen Stange 15 (der Y-Achse) zur Mitte des Radius C. Der Winkel H ist der Winkel einer Konstruktionslinie, die bzgl. der Y-Achse gezogen ist. Die Abmessung 1 ist der Abstand von der Konstruktionslinie, die längs des Winkels H zu einem Teil des zweiten Bereichs 28 der Fläche 20 gezogen ist. Die Abmessung J ist der Übergangsradius des Teils der Fläche 20, wo der erste Bereich 26 auf den zweiten Bereich 28 trifft, und die Abmessung K ist der Abstand zwischen der Mittellinie der Stützschenkel 14 (der X-Achse), und einem Teil des ersten Bereichs 26 der Fläche 20.
  • Es ist herauszustellen, daß, obwohl diese Abmessungen für die gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 10 als geeignet ermittelt wurden, sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können. Wenn z.B. festgestellt wird, daß die typischen Abmessungen A und B für eine Gruppe von Insassen anders als oben bestimmt sind, dann ändern sich die anderen Abmessungen der Vorrichtung 10 entsprechend. Somit können entsprechend der vorliegenden Erfindung die Abmessungen durch den Fachmann geändert werden, um sicherzustellen, daß die Kontur der Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen angepaßt ist. Auf diese Weise kann während einer Fahrzeug kollision die Vorrichtung 10 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögern und damit das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts verhindern.
  • In den Fig. 4 - 7 ist eine weitere Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 110 angegeben. Die Vorrichtung 110 wird als Kopfstütze in einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) verwendet und ist an einer Abstützung mit zwei vertikalen Stützschenkeln 112 befestigt, die durch eine horizontale Stange 113 miteinander verbunden sind. Die Stützschenkel 112 sind in einer Rückenehne 114 (die schematisch in unterbrochenen Linien in Fig. 5 gezeigt ist) gelagert.
  • Die Stützschenkel 112 sind vertikal einstellbar, um die Position der Vorrichtung 110 relativ zum Schädel und zur Halswirbelsäule eines Insassen (wie in unterbrochenen Linien in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist) in bekannter Weise einzustellen.
  • Die Vorrichtung 110 hat eine äußere Schaumschicht 116, die auf ein Gehäuse 118 geformt ist. Die Schaumschicht 116 besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem Urethanschaum aus einer Art, wie sie typischerweise zur Herstellung von Kopfstützen verwendet wird. Die Schaumschicht 116 ist direkt auf das Gehäuse 118 in bekannter Weise wie durch Reaktions-Spritzgießen geformt. Das Gehäuse 118 ist auf der horizontalen Stange 113 drehbar gelagert und ist daher in der durch Pfeile in Fig. 4 angegebenen Richtung verschiebbar, wie weiter unten beschrieben wird.
  • Die Vorrichtung 110 bildet eine Kopf- und Nackenstützfläche, wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist. Die Stützfläche 120 ist so geformt, daß sie der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen angepaßt ist, wie Fig. 6 zeigt. Die Stützfläche 120 hat einen ersten Kontaktbereich 119. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, ist die erste Kontaktfläche 115 so angeordnet und geformt, daß sie den näherungsweisen zentralen hinteren Bereich des Schädels eines Insassen stützt; der zweite Kontaktbereich 117 ist so angeordnet und geformt, daß er den hinteren Bereich näherungsweise dort abstützt, wo der Schädel des Insassen in die Halswirbelsäule übergeht, und der dritte Kontaktbereich 119 ist so angeordnet und geformt, daß er den hinteren Bereich der Halswirbelsäule eines Insassen stützt.
  • Wenn daher während einer Fahrzeugkollision der Kopf eines Insassen gegen die Rückenlehne 114 nach hinten geworfen wird, verzögern der erste Kontaktbereich 115, der zweite Kontaktbereich 117 und der dritte Kontaktbereich 119 der Fläche 120 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule, wie weiter unten beschrieben wird. Daher ergibt sich eine minimale Bewegung des Schädels relativ zur Halswirbelsäule, und daher wird das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts allgemein vermieden.
  • Wie Fig. 5 zeigt, hat das Gehäuse 118 einen linken Rahmen 122 und einen rechten Rahmen 124. Der linke und rechte Rahmen sind durch die horizontale Stange 113 abgestützt und stehen von dieser nach oben in einer Richtung im wesentlichen senkrecht dazu vor. Jeder der Rahmen 122 und 124 hat einen Flansch 126, der an der horizontalen Stange 113 durch abgedichtete radiale Kugellager 128 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 118 ist daher relativ zu den Stützschenkel 112 drehbar, wie durch die Pfeile in Fig. 4 angegeben ist.
  • Das Gehäuse 118 hat außerdem eine linke Umhüllung 130, eine mittlere Umhüllung 132 und eine rechte Umhüllung 134. Die linke Umhüllung 130 und die linke Seite der mittleren Umhüllung 132 sind mit dem linken Rahmen 122 auf jeder Seite verbunden. Die rechte Umhüllung 134 und die rechte Seite der mittleren Umhüllung 132 wiederum sind mit dem rechten Rahmen 134 auf jeder Seite verbunden. Die Umhüllungen 130, 132 und 134 sind daher miteinander verbunden, um den geschlossenen Rahmen 118 zu bilden. Die Vorderseite jeder der Umhüllungen 130, 132 und 134 ist so geformt, daß sie die Schaumschicht 116 abstützen und die Stützfläche 120 bilden. Die Stützfläche 120 ist entprechend geformt und bemessen, um der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen zu entsprechen, wie die Fig. 4 und 6 zeigen.
  • Eine Anschlagplatte 138 ist mit dem linken Rahmen 122 und dem rechten Rahmen 124 verbunden und erstreckt sich zwischen diesen. Jeder der Rahmen 122 und 124 hat eine Stützplatte 140, um die Anschlagplatte 138 darauf abzustützen. Die Anschlagplatte 138 ist an jedem Ende mit den Stützplatten 140 durch Befestigungsmittel 142 verbunden. Ein Anschlag 144 ist mit der Mifte der horizontalen Stange 113 vorzugsweise durch Schweißen verbunden und erstreckt sich von da aus nach oben in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu deren axialer Richtung, wie in den Fig. 4 - 6 gezeigt ist. Der Anschlag 144 hat einen Knopf 146, der sich von dessen Oberseite aus nach oben erstreckt.
  • Wie Fig. 7 zeigt, ist der Knopf 146 so bemessen, daß er in einer Längsöffnung 148 aufgenommen ist, die sich durch den Mittelteil der Anschlagplatte 138 erstreckt. Die Öffnung 148 ist so bemessen, daß, wenn die Vorrichtung 111 nach hinten gegen den Rücksitz 114 gedreht wird, die vordere Wand der Öffnung 138 den Knopf 146 erfaßt, und so die Vorrichtung 110 hält, wie Fig. 6 zeigt. Wenn sich die Vorrichtung 110 zur Vorderseite der Rücken lehne 114 drehen kann, gleitet der Knopf 146 durch die Längsöffnung 148. Der Knopf 146 wiederum greift an der hinteren Weand der Öffnung 148 an und hält entsprechend die Vorrichtung 110 in einer nach unten gedrehten Position, wie Fig. 4 zeigt.
  • Eine Zugfeder 150 verbindet die Vorderseite der Anschlagplatte 138 und die horizontale Stange 113. Ein Gleitring 152 ist mit dem einen Ende auf die horizontale Stange 113 aufgesetzt und mit dem anderen Ende mit der Zugfeder 150 verbunden. Das andere Ende der Zugfeder 150 ist mit dem vorderen Ende der Anschlagplatte 138 durch ein Befestigungselement 154 verbunden. Der Gleitring 152 ist relativ zur horizontalen Stange 113 drehbar und ermöglicht es daher der Zugfeder 150 und der Anschlagplatte 138, sich relativ zum Anschlag 144 zu drehen. Die Zugfeder 150 spannt normalerweise die Anschlagplatte 138 in die vordere Position gegen den Knopf 146 vor, wie Fig 4 zeigt. Die Vorrichtung 110 wird daher normalerweise in einer nach vorne gedrehten Position gehalten, so daß der erste Bereich 115 der Stützfläche mit dem hinteren Teil des Schädels eines Insassen in Kontakt oder nahe diesem gehalten wird, wie Fig. 4 zeigt.
  • Bei einer Kollision jedoch, wenn der Kopf eines Insasen nach hinten gegen die Rücken lehne 114 geworfen wird, kontaktiert zunächst der Schädel den ersten Bereich 115 der Stützfläche 120 und veranlaßt dann wiederum die Vorrichtung 110, sich nach hinten gegen die Rückenlehne 114 zu drehen. Daher werden der zweite Bereich 117 und der dritte Bereich 119 der Stützfläche 120 jeweils mit den jeweiligen hinteren Teilen des Schädels und der Halswirbelsäule in Eingriff gebracht, wie Fig. 6 zeigt. Wenn beide hinteren Teile des Schädels und der Halswirbelsäule somit an der Stützfläche 120 angreifen, verzögert die Fläche 120 im wesentlichen gleichzeitig beide Körperteile. Daher wird das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts im allgemeinen vermieden. Wenn sich dann der Kopf eines Insassen zur Vorderseite des Fahrzeugs und weg von der Rückenlehne 114 zurückbewegt, veranlaßt die Zugfeder 150 die Vorrichtung 110, sich zur Vorderseite der Rückenlehne 114 zu drehen und folgt somit dem Kopf des Insassen.
  • Die Abmessungen der Stützfläche 120 der Vorrichtung 110 werden in der gleichen Weise wie die Abmessungen der Stützfläche 20 bestimmt, die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 - 3 beschrieben wurden. Demgemäß sind die Abmessungen (in inch), die zur Konstruktion der Stützfläche 120 zur Anpassung der hinteren Kontur an den Schädel und die Halswirbelsäule eines typischen Insassen verwendet werden, gemäß der vorliegenden Erfindgung wie folgt:
  • A = (3.0) 7,62 cm
  • L = (4-3/8) 11,11 cm
  • M = (1-9/16) 3,96 cm
  • N = (5/8) 1,59 cm
  • O = 1-1/8 2,86 cm
  • P = 3-13/16 9,67cm
  • Q= 1-1/4 (Radius) 3,18cm
  • R= 1-1/4 3,18cm
  • S= 3-3/16 8,09cm
  • T= 1-1/4 (Radius) 3,18cm
  • U=50
  • Die Abmessung A ist, wie oben beschrieben, der näherungsweise Radius der hinteren Kontur des Schädels eines Insassen. Die Abmessung L ist der vertikale Abstand zwischen der Y-Achse (die die Mittellinie der horizontalen Stange 113 schneidet), und der näherungsweisen Mittellinie des Schädels eines Insassen. Die Abmessung M ist der Abstand zwischen der Mittellinie der Stützschenkel 112 (der X- Achse) und dem ersten Bereich 115 der Fläche 120. Die Abmessung N ist der Abstand zwischen der Mittellinie der horizontalen Schenkel 112 (der X-Achse) und der Mittellinie des Radius P. Die Abmessung O ist der Abstand zwischen der Y Achse und der Mitte des Radius P. Die Abmessung P ist der Radius des unteren Teils des dritten Bereichs 119 der Fläche 120. Die Abmessung Q ist der Übergangsradius des unteren Teils der Fläche 120, wo der zweite Bereich 117 auf den dritten Bereich 119 trifft.
  • Die Abmessung R ist der Abstand zwischen einer Konstruktionslinie, die längs des Winkels U gezogen wird, und den Teil der unteren Fläche der Vorrichtung 110, die zur Rückenlehne 114 weist. Die Abmessung 5 ist der Abstand zwischen einer Konstruktionslinie, die längs des Winkels U gezogen wird, und einem Teil des zweiten Bereichs 117 der Stützfläche 120. Die Abmessung T ist der Übergangsradius des Teils der Fläche 120, wo der erste Bereich 115 auf den zweiten Bereich 117 trifft, und der Winkel U ist der Winkel der Konstruktionslinie, die parallel zu einem Teil des zweiten Bereichs 117 der Fläche 120 gezogen wird, wie Fig. 6 zeigt, bzgl. der Y-Achse.
  • Es ist hervorzuheben, daß, obwohl diese Abmessungen als für die gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet gefunden wurden, sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können. Z.B. können die typischen Abmessungen der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule für eine spezielle Insassengruppe verschieden sein. Somit können diese Abmessungen gern. der vorliegenden Erfindung geändert werden, um sicherzustellen, daß die Kontur der Fläche 120 der hinteren Kontur des Schädeis und der Halswirbelsäule jedes Insassen angepaßt ist. Daher kann während einer Fahrzeugkollision die Vorrichtung 110 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögern und somit das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts vermeiden.
  • Ein Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, daß während einer rückseitigen Kollision die Stützfläche gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögert, da sie so angeordnet und geformt ist, daß sie deren allgemeiner Kontur angepaßt ist. Daher tritt im wesentlichen keine Bewegung, wie bei den bekannten Rückenlehnen und/oder Kopfstützen relativ zur Halswirbelsäule auf. Das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, die durch eine Verletzung der Halswirbelsäule verursacht werden, wird daher im allgemeinen vermieden.
  • Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich die erste Kontaktfläche der Stützfläche über den näherungsweise zentralen hinteren Bereich des Schädels eines Insassen hinaus erstreckt, wie die Fig. 3 und 6 zeigen. Wenn daher der Schädel eines Insassen auf den ersten Kontaktbereich während einer Kollision trifft, kann er typischerweise nicht nach oben über die Oberkante der Vorrichtung gleiten. Daher wird eine vertebrale Verletzung, die typischerweise bei den bekannten Rückenlehnen und/oder Kopfstützen auftritt, die durch die Dehnung des Schädels nach oben relativ zur Halswirbelsäule verursach wird, vermieden werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung (10) zur Verhinderung von mit dem Peitschenhiebeffekt im Zusammenhang stehenden Verletzungen eines Fahrzeuginsassen, mit einem an einem Sitz des Fahrzeugs befestigten Rahmen (16) und einer an dem Rahmen (16) vorgesehenen Schicht aus elastischem Material (18), die so ausgeführt ist, daß sie eine konturierte Verbundfläche (20) zum Stützen der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die konturierte Verbundfläche eine erste, zweite und dritte Komponente umfaßt, wobei die erste Komponente (26) einen im wesentlichen flachen Teil umfaßt, der nach oben über den ungefähren Massenmittelpunkt des Schädels des Insassen hinaus vorragt und so ausgeführt ist, daß er den ungefähr mittleren, hinteren Bereich des Schädels berührt und stützt, wobei die zweite Komponente (28) einen im wesentlichen flachen Teil umfaßt, der sich in einem stumpfen Winkel von der ersten Komponente (26) aus nach vorne erstreckt und so ausgeführt ist, daß er den hinteren Bereich, wo der Schädel auf die Halswirbelsäule trifft, berührt und stützt, und wobei die dritte Komponente (30) eine im wesentlichen konvexe Krümmung umfaßt, die bezüglich der ersten und zweiten Komponente nach vorne vorragt und einen Teil mit konvexem Radius enthält, dessen Krümmungsmittelpunkt vor der ersten Komponente liegt, wobei die dritte Komponente so ausgeführt ist, daß sie den hinteren Teil der Halswirbelsäule berührt und stützt, wobei die konturierte Verbundfläche (20) zum gleichzeitigen Berühren und Stützen des mittleren, hinteren Bereichs des Schädels, des hinteren Bereichs, wo der Schädel auf die Halswirbelsäule trifft, und des hinteren Bereichs der Halswirbelsäule und zum gleichzeitigen Verlangsamen des Schädeis und der Halswirbelsäule bei einem Fahrzeugaufprall dient, wodurch mit dem Peitschenhieb-Effekt in Zusammenhang stehende Verletzungen vermieden werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der weiterhin ein Stützglied (112, 113), das im Fahrzeugsitz angeordnet ist und bezüglich des Schädels und der Halswirbelsäule des Insassen verstellbar ist, und ein Gehäuse (118) vorgesehen ist, das mit dem Stützglied verbunden ist und die Schicht aus elastischen Material (116) enthält, die so ausgeführt ist, daß sie den Schädel und die Halswirbelsäule des Insassen stützt, wenn sie damit in Berührung kommt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der ein Stützglied (112, 113) mit dem Rahmen verbunden und an dem Sitz befestigt ist, wobei das Stützglied (112) bezüglich des Sitzes (114) vertikal beweglich ist, um die Position der Vorrichtung bezüglich des Insassen einzustellen und die Position der konturierten Verbundfläche (120) auf die hintere Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule des Insassen auszurichten.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Rahmen eine hohle Umhüllung definiert und die Schicht aus elastischem Material im wesentlichen aus einem geformten Urethanschaumstoff besteht.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 - 4, bei der das Gehäuse (118) bezüglich des Stützgliedes (113) drehbar ist und ein Mittel (150) zum Vorspannen der Vorrichtung in eine nach unten gedrehte erste Position zum Insassen hin enthält, so daß das Gehäuse (118) bei einem Fahrzeugaufprall, wenn der Kopf des Insassen mit der Vorrichtung in Berührung bewegt wird, in eine aufrechte zweite Position gedreht wird, wodurch die konturierte Verbundfläche (120) den hinteren Teil des Schädels und der Halswirbelsäule berühren und stützen kann.
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