Anwendungsgebiet der Erfindung
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 geschaffen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere Vorteile der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ergeben sich im
Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen
Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Verhinderung von
Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Fig. 2 ist eine Aufsicht der Vorrichtung der Fig. 1.
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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.
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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.
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Fig. 5 ist ein Querschnift der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 5-5 in Fig.
4.
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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.
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Fig. 7 ist eine Aufsicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 7-7
in Fig. 4.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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:
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A = (3,0) 7,62 cm
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B = (6,0) 15,2cm
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C = (2-1/4) (Radius) 5,7 cm
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D = (2,0) 5,0 cm
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E = (13/16) 2,06cm
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F = (3-7/16) (Radius) 8,73cm
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G = (1-3/8)3,49cm
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H = 45'
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1=(2-15/16) 7,45cm
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J = (1-1/4) (Radius) 3,17 cm
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K = (1-7/16) 3,65cm.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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A = (3.0) 7,62 cm
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L = (4-3/8) 11,11 cm
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M = (1-9/16) 3,96 cm
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N = (5/8) 1,59 cm
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O = 1-1/8 2,86 cm
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P = 3-13/16 9,67cm
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Q= 1-1/4 (Radius) 3,18cm
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R= 1-1/4 3,18cm
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S= 3-3/16 8,09cm
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T= 1-1/4 (Radius) 3,18cm
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U=50
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.