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Die Erfindung betrifft eine Kopfstütze für eine Sitzanlage eines Kraftwagens, welche ein Kissenelement und ein Trägerelement umfasst. Über das Trägerelement ist die Kopfstütze mit einer Sitzlehne der Sitzanlage koppelbar.
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Der Kopfstütze kommt im Kraftwagen insbesondere bei einem Heckaufprall große Bedeutung zu, da sie dafür vorgesehen ist, den sich infolge des Heckaufpralls nach hinten bewegenden Kopf eines Sitzinsassen abzustützen und so einer Verletzung der Halswirbelsäule entgegenzuwirken.
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Aus dem Stand der Technik ist eine crashaktive Kopfstütze bekannt, welche sensorgesteuert in Fahrzeuglängsrichtung nach vorne fährt, wenn es zu einem Unfall kommt. Dadurch wird der Abstand zwischen dem Kopf und der Kopfstütze verkürzt, und so der Kopf frühzeitig abgestützt. Eine solche crashaktive Kopfstütze ist vergleichsweise aufwändig und kostenintensiv, zudem ist die verbesserte Schutzwirkung bei einem Ausfall des Systems nicht gegeben.
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Aus dem Stand der Technik sind des Weiteren reaktive Systeme bekannt, bei welchen die Kopfstütze über eine Wippe mit der Sitzlehne verbunden ist. Durch die Massenträgheit des Sitzinsassen wird bei einem Heckaufprall über die Wippe die Kopfstütze näher an den Kopf des Sitzinsassen herangebracht. Bei solchen reaktiven Systemen kann der Kopfstützenbügel eine S-förmige Gestalt aufweisen.
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Insbesondere bei großen und schlanken, jedoch auch bei korpulenten Sitzinsassen, kann die Schutzwirkung durch reaktive Systeme nicht immer sichergestellt werden. Zudem wird bei solchen reaktiven Systemen die Bewegung der Kopfstütze erst dann ausgelöst, wenn bereits eine Relativbewegung des Kopfs gegenüber dem Torso stattgefunden hat und große Kräfte auf den Sitzinsassen wirken.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kopfstütze der eingangs genannten Art zu schaffen, welche auf einfache Weise einen besonders effektiven Schutz der Halswirbelsäule bietet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kopfstütze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Kopfstütze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist bei einer Kopfstütze der eingangs genannten Art ein Eintrittsbereich des Trägerelements in das Kissenelement gegenüber einem Eintrittsbereich des Trägerelements in die Sitzlehne in eine Erstreckungsrichtung der Kopfstütze versetzt, welche bei mit der Sitzlehne gekoppelter Kopfstütze mit der Fahrzeuglängsrichtung zusammenfällt. Mit anderen Worten weist das Trägerelement in einer Seitenansicht einen zweifach gekrümmten, S-förmigen Verlauf auf, wobei der zwischen den beiden Krümmungen angeordnete Bereich des Trägerelements für den Versatz zwischen den Eintrittsbereichen in Fahrzeuglängsrichtung sorgt. Durch diese Form des Trägerelements kann bei an der Sitzlehne angeordneter Kopfstütze das Kissenelement besonders nahe am Hinterkopf des Sitzinsassen platziert werden. Dadurch kann bei einem Heckaufprall eine besonders frühzeitige Abstützung des Kopfs des Sitzinsassen erreicht und ein besonders effektiver Schutz der Halswirbelsäule sichergestellt werden. Weitere Ausführungsarten für einen oder mehrere Kopfstützenbügel können Rund- oder Rechteckprofile sein, wobei rechteckige Profile auf Grund des höheren Widerstandsmoments den Rundprofilen in jedem Fall vorzuziehen sind. Es ist bei der Wahl des Kopfstützenbügelkonzepts sicherzustellen, dass durch die Gestaltung ein Abstand von Hinterkopf zum Kissenelement der Kopfstütze von 40 bis maximal 50 mm realisiert werden kann und gleichzeitig eine stabile Anbindung der oder des Kopfstützenbügels an die Sitzlehne gewährleistet ist.
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Im Vergleich zu einer crashaktiven Kopfstütze bietet eine solche passive Kopfstütze bei geringeren Kosten und ohne die Gefahr von Fehlfunktionen eine besonders gute Schutzwirkung. Auch in Bezug auf ein reaktives System sind Kostenvorteile erreichbar, und die Gefahr einer verringerten Schutzwirkung aufgrund der Körperform des Sitzinsassen ist verringert. Die passive Kopfstütze muss um den bestmöglichen Schutz zu gewährleisten immer mit einem geeigneten auf den Heckaufprall optimierten Lehnenkonzept kombiniert werden.
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Beim IIWPG-Test (IIWPG = International Insurance Whiplash Prevention Group) wird der geforderte Grenzwert von 9 g für die Beschleunigung des ersten Brustwirbels beim Heckaufprall eingehalten. insgesamt kann beim IIWPG-Rating die Note „gut” erreicht werden ebenso wie bei der Einstufung nach IIHS (IIHS = Insurance Institute for Highway Safety, Versicherungsinstitut für Straßensicherheit). Durch einen geringen Abstand (im Idealfall ca. 40 mm, maximal 50 mm) des Hinterkopfs zum Kissenelement der Kopfstütze kann sowohl ein besonders gutes Sicherheitsempfinden erreicht werden als auch ein hoher Sitz- und Fahrkomfort und eine gute Bewegungsfreiheit.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Kissenelement gegenüber dem Trägerelement höhenverstellbar. Dies ermöglicht eine besonders stabile Anbindung des Trägerelements an die Sitzlehne der Sitzanlage, da das Trägerelement nicht gegenüber der Sitzlehne bewegbar zu sein braucht. Zugleich kann eine besonders große Ausziehhöhe des Kissenelements erreicht werden, sodass die Höhe des Kissenelements besonders gut auf Sitzinsassen unterschiedlicher Größe einstellbar ist. Insbesondere kann ein Höheneinstellweg von 85 mm vorgesehen sein.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Kissenelement eine Stützstruktur und eine Polsterung umfasst, wobei die Stützstruktur einen Prallbereich aufweist, dessen Kontur im Wesentlichen der Kontur des Hinterkopfs des Sitzinsassen entspricht. Durch einen solchen, an die Kopfform des Sitzinsassen angepassten Prallbereich kann eine besonders große Fläche zur Abstützung des Kopfes bei einem Heckaufprall erreicht werden. Dies führt zu einer besonders stabilen Abstützung des Kopfs im Crashfall.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerelement, der oder die Kopfstützenbügel, als Hohlprofilteil ausgebildet. Dadurch weist es eine besonders große Biegesteifigkeit auf, und ein Ausweichen des Kissenelements beim Aufprall des Kopfs auf dasselbe kann vermieden werden. Durch ein solches Hohlprofilteil ist zudem besonders viel Platz geschaffen, um Kabel von der Sitzlehne in das Kissenelement zu legen, wenn eine elektrische Verstellbarkeit des Kissenelements angestrebt ist.
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Zudem kann durch das Hohlprofilteil ein Luftstrom hindurchgeführt werden, mit welchem der Sitzinsasse beaufschlagbar ist. Das Trägerelement ist so für eine Airscarf-Funktionalität der Sitzanlage nutzbar.
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Insbesondere wenn das Hohlprofilteil im Querschnitt rechteckig ausgebildet ist, lässt sich eine besonders große Biegesteifigkeit des Trägerelements erzielen.
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Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das Kissenelement gegenüber dem Trägerelement in seiner Neigung verstellbar ist, wobei eine Drehachse in Hochrichtung des Kissenelements im Wesentlichen mittig angeordnet ist. Dadurch kann im Crashfall eine zentrale Kraftaufnahme gewährleistet werden, und die Kopfstütze verliert beim Ändern der Neigung des Kissenelements besonders wenig an Höhe.
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Optional kann zusätzlich eine Verstellung in x-Richtung zur Erhöhung des Kundenkomforts integriert werden. Hierbei ist jedoch mit einer Verschlechterung der Schutzwirkung im Falle eines Heckaufpralls zu rechnen, da sich hierdurch je nach Einstellung der Abstand des Hinterkopfes zum Kissenelement der Kopfstütze vergrößert.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Polsterung des Kissenelements zumindest in einem dem Sitzinsassen zugewandten Bereich einen viskoelastischen Schaumkörper aufweist. Dieser weist ein verzögertes Rückstellvermögen auf und besitzt eine geringe Rückprallelastizität, sodass bei einem Stoß des Kopfes gegen das Kissenelement eine hohe Energieaufnahme durch den Schaumkörper erfolgt. Wird der viskoelastische Schaumkörper mit hoher Geschwindigkeit belastet, so verhärtet er sich. Beim normalen Anlehnen des Kopfes bietet er hingegen einen guten Komfort.
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Um die Kosten für die Polsterung gering zu halten, kann der viskoelastische Schaumkörper lediglich als Einleger auf der dem Hinterkopf des Sitzinsassen zugewandten Seite des Kissenelements vorgesehen sein, während die übrige Polsterung des Kissenelements aus einem besonders kostengünstigen Schaumstoff, etwa aus Polyurethan-Schaum (PUR), gebildet sein kann. Die kostengünstigste Variante verzichtet komplett auf den viskoelastischen Schaum und der Schaumkörper ist gänzlich in PUR dargestellt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist bei einer Kopfstütze der eingangs genannten Art das Kissenelement gegenüber dem Trägerelement oder den Trägerelementen höhenverstellbar. Dies erlaubt eine stabile Anbindung des Trägerelements oder der Trägerelemente an die Sitzlehne der Sitzanlage und eine besonders große Ausziehhöhe des Kissenelements. Dadurch ist auf einfache Weise ein besonders effektiver Schutz der Halswirbelsäule mittels der Kopfstütze erreichbar. Alle Vorteile und Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung gelten auch als Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 schematisch und teilweise geschnitten eine Sitzlehne und eine Kopfstütze einer Sitzanlage für einen Kraftwagen in einer perspektivischen Ansicht;
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2 die Kopfstütze gemäß 1 in einer Seitenansicht sowie einen Sitzinsassen;
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3 in einer Perspektivansicht einen Kopfstützenbügel der Kopfstütze, hier das Trägerelement der Kopfstütze, gemäß 1 in dessen Eintrittsbereich in die Sitzlehne der Sitzanlage;
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4 in einer geschnittenen Perspektivansicht und in einer Seitenansicht den zweifach gekrümmten Kopfstützenbügel der Kopfstütze der Ausführungsart gemäß 1;
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5 in einer Seitenansicht die Kopfstütze, wobei eine in einer Polsterung eines Kissenelements der Kopfstütze aufgenommene Prallplatte und eine rückseitige Abdeckung der Prallplatte gezeigt sind;
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6 in einer Perspektivansicht die Prallplatte gemäß 5 und eine Verstelleinrichtung für die Höhenverstellung und die Neigungsverstellung des Kissenelements der Kopfstütze relativ zu dem Kopfstützenbügel;
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7 die Verstelleinrichtung gemäß 6 in einer perspektivischen, vergrößerten Detailansicht; und
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8 in einer vergrößerten Detailansicht Komponenten der Verstelleinrichtung, welche der Neigungsverstellung des Kissenelements dienen.
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1 zeigt schematisch und teilweise geschnitten von einer Sitzanlage 10 für einen Kraftwagen eine Sitzlehne 12 und eine Kopfstütze 14. Die Kopfstütze 14 umfasst ein Kissenelement 16 und in dieser Ausführungsart einen Kopfstützenbügel 18, welcher als Trägerelement der Kopfstütze 14 dient, und über welchen die Kopfstütze 14 mit der Sitzlehne 12 gekoppelt ist.
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Der Kopfstützenbügel 18 ist an einem oberen Querträger 20 der Sitzlehne 12 mittig und starr angebunden. Hierfür ist an den Querträger 20 der Sitzlehne 12 ein aus einem Blech gebildetes Profilteil 22 angeschweißt, welches zusammen mit dem Querträger 20 eine Aufnahme mit einem geschlossenen Querschnitt bildet. In diese Aufnahme ist ein gerader Endbereich 24 des Kopfstützenbügels 18 eingeführt (vgl. 2) und durch Befestigungselemente gesichert. Der Kopfstützenbügel 18 ist so starr an eine Stützstruktur der Sitzlehne 12 angebunden.
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Das Kissenelement 16 ist gegenüber dem Kopfstützenbügel 18 in der Höhe verstellbar, wie dies in 1 durch einen Bewegungspfeil 26 angedeutet ist. Zudem ist das Kissenelement 16 gegenüber dem Kopfstützenbügel 18 in seiner Neigung verstellbar, wobei eine Drehachse D in Hochrichtung des Kissenelements 16 im Wesentlichen mittig angeordnet ist.
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Zur Stützstruktur der Sitzlehne 12 gehören neben dem oberen Querträger 20 zwei Seitenteile 28 welche über den oberen Querträger 20 miteinander verbunden sind. Die Seitenteile 28 sind zudem in ihrem unteren Bereich über einen unteren Querträger 30 miteinander verbunden. Vom unteren Querträger 30 aus verlaufen zwei Verstärkungsstreben 32, 34 hin zu dem jeweiligen Seitenteil 28, welche der Verstärkung der Lehnenstruktur dienen.
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Eine Polsterung der Sitzlehne 12 kann sowohl komplett aus Schaumstoff als auch wie hier dargestellt aus einer Kombination aus Schaumstoff im oberen und aus einem Vlies aufweisenden Kern im unteren Bereich bestehen. Die hier dargestellte Variante umfasst in einem unteren Bereich einen Kern 36 aus so genanntem Gummihaar, also einem gekräuselten Haarvlies, welches einen Latexüberzug aufweisen kann. Dieses Gummihaar ist elastisch, formbeständig und lässt einen guten Feuchteabtransport zu, sodass ein gutes Sitzklima gewährleistet ist. Zudem garantiert die passgenaue Form des Gummihaars einen stabilen Halt und ein solides Fundament für den weiteren Aufbau der Polsterung der Sitzlehne 12.
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In einem oberen Bereich der Sitzlehne 12, welcher den Schulterbereich eines Sitzinsassen abstützt, ist die Polsterung aus einem Schaumstoff 38 gebildet. Dieser Schaumstoff 38 ist im Vergleich zu dem Gummihaar besonders nachgiebig, sodass bei einem Heckaufprall der Oberkörper und die Schultern des Sitzinsassen besonders gut in die Polsterung in diesem Bereich der Sitzlehne 12 eindringen können. Der Schaumstoff im oberen Bereich ist daher zwingend erforderlich. Der Schaumstoff 38 bedeckt unter anderem den Bereich des oberen Querträgers 20.
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Dadurch, dass der Kopfstützenbügel 18 starr an dem oberen Querträger 20 der Sitzlehne 12 angebunden ist und aufgrund der Formgebung des Kopfstützenbügels 18 gelangt bei einem Heckaufprall der Hinterkopf des Sitzinsassen besonders frühzeitig in Anlage mit dem Kissenelement 16, was sich positiv auf die Verringerung der Relativbewegung von Kopf und Oberkörper auswirkt. Die Relativbewegung muss zum Schutz der Halswirbelsäule möglichst vermieden werden.
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Zum frühzeitigen Abfangen des Hinterkopfs 40 des Sitzinsassen 42 bei einem Heckaufprall trägt die Formgebung des Kopfstützenbügels 18 bei, welche insbesondere aus 2 hervorgeht. Der Kopfstützenbügel 18 ist in dieser Ausführungsart S-förmig geschwungen, wobei sich an einen ersten Krümmungsbereich 44 ein Eintrittsbereich 46 in die Sitzlehne 12 anschließt und an einen zweiten Krümmungsbereich 48 ein Eintrittsbereich 50 in das Kissenelement 16. Die beiden Eintrittsbereiche 46, 50 sind in die Fahrzeuglängsrichtung X gesehen versetzt. Dadurch kann ein besonders geringer Abstand des Kissenelements 16 zum Hinterkopf 40 des Sitzinsassen 42 erreicht werden, welcher als Kompromiss aus Komfort und Sicherheit 40 bis maximal 50 mm betragen sollte.
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3 zeigt den Kopfstützenbügel 18 ohne das Kissenelement 16, wobei der sich an den Krümmungsbereich 44 nach unten anschließende gerade Endbereich 24 in die Sitzlehne 12 versenkt ist. Der Bereich zwischen den Krümmungsbereichen 44, 48 liegt an der Oberseite der Sitzlehne 12 an. An den zweiten Krümmungsbereich 48 des Kopfstützenbügels 18 schließt sich ein gerader Endbereich 52 an, welcher in dem (in 3 nicht gezeigten) Kissenelement 16 aufgenommen ist.
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Insbesondere aus 4 geht hervor, dass der zweifach geschwungene Kopfstützenbügel 18 in dieser Ausführungsart als im Querschnitt rechteckiges Hohlprofilteil ausgebildet ist, wobei eine Höhe h 20 mm und Breite b 85 mm betragen kann. Der Kopfstützenbügel 18 kann durch Biegen, Strangpressen oder Innenhochdruckumformen gebildet sein.
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Aus 5 geht hervor, dass das Kissenelement 16 als Stützstruktur eine Prallplatte 54 umfasst, welche auf einer dem Hinterkopf 40 des Fahrzeuginsassen 42 abgewandten Seite mit einer Abdeckung 56 abgedeckt ist. Die Prallplatte 54 ist in 6 vergrößert und perspektivisch gezeigt. Die Abdeckung 56 und die Prallplatte 54 können durch Clipsverbindungen miteinander verbunden sein, welche bei Herstellung in einem Spritzgießverfahren direkt bei der Fertigung in diese beiden Teile integriert werden können.
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Eine Polsterung 58 des Kissenelements 16 umschließt die Prallplatte 54 und die Abdeckung 56 zu allen Seiten hin. Die Polsterung 58 ist größtenteils aus einem PUR-Schaum gebildet. Jedoch ist bevorzugt in einem dem Hinterkopf 40 des Sitzinsassen 42 zugewandten Bereich des Kissenelements 16 ein viskoelastischer Schaumkörper 60 in Form eines Einlegers vorgesehen. Die Dicke der Polsterung auf der dem Hinterkopf 40 des Sitzinsassen 42 zugewandten Seite des Kissenelements 16 kann 44 mm betragen.
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An der Seite des Kissenelements 16 sind zwei Taster 62, 64 vorgesehen, wobei der obere Taster 62 vorliegend der Veränderung der Neigung des Kissenelements 16 gegenüber dem Kopfstützenbügel 18 dient und der untere Taster 64 dem Verstellen der Höhe des Kissenelements 16 gegenüber dem Kopfstützenbügel 18. In 5 veranschaulichen Linien 66 die Kontur des in seiner Neigung verstellten, also um die mittige Drehachse D verdrehten Kissenelements 16 in zwei unterschiedlichen Neigungsstellungen. Sowohl für Höhen- als auch Neigungsverstellung kann auch insbesondere bei Integration einer elektrischen Verstellung eine stufenlose Einstellung realisiert werden.
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6 zeigt die Prallplatte 54 in einer rückwärtigen Ansicht und mit einer die Taster 62, 64 umfassenden Verstelleinrichtung 68 zum Verstellen der Höhe des Kissenelements 16 und seiner Neigung bezüglich des Kopfstützenbügels 18. In einem Prallbereich 70 der Prallplatte 54 weist deren Vorderseite eine Kontur auf, welche der Form des Hinterkopfs 40 des Sitzinsassen 42 angepasst ist. In diesem Bereich ist in dem Kissenelement 16 auch der viskoelastische Schaumkörper 60 vorgesehen (vgl. 5).
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An der Rückseite der Prallplatte 54 sind zwei sich in deren Hochrichtung erstreckende Versteifungsrippen 72 ausgebildet. Diese weisen Rastlöcher 74 für die Einstellung der Neigung des Kissenelements 16 auf (vgl. 8). Die Prallplatte 54 ist symmetrisch aufgebaut und umfasst einen linken Schenkel 76 und einen rechten Schenkel 78, welche sich in Hochrichtung des Kissenelements 16 gesehen bis zum Eintrittsbereich 50 des Kopfstützenbügels 18 in das Kissenelement 16 erstrecken. Eine Höhe der Prallplatte 54 kann mehr als 200 mm betragen und insbesondere bei 203 mm liegen. Eine Breite der Prallplatte 54 kann mehr als 180 mm betragen und beispielsweise bei 187 mm liegen.
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7 zeigt eine Mögliche Variante für die Verstelleinrichtung 68 zum Einstellen der Neigung und der Höhe des Kissenelements 16. Durch Drücken auf den unteren Taster 64 wird ein Schieber 80 gegen die Kraft einer Feder 82 nach rechts verlagert. Dadurch bewegen sich an jeweiligen Enden zweier Schenkel 84 eines Rastbügels 86 vorgesehene Rastköpfe 88 aus an dem Schieber 80 ausgebildeten Rastkerben heraus, und die Höhenverstellung des Kissenelements ist ermöglicht. Die Rastköpfe 88 stehen ebenfalls unter der Federspannung von Federn 90. Diese bewirken nach dem Loslassen des unteren Tasters 64 und nach dem durch die Feder 82 bewirkten Rückstellen des Schiebers 80 ein Verbringen der Rastköpfe 88 in die Rastkerben.
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Die Neigungsverstelleinrichtung umfasst ebenfalls einen Schieber 92, durch welchen die Drehachse D des Kissenelements 16 verläuft, und welcher durch Drücken auf den oberen Taster 62 nach rechts verlagert werden kann (vgl. 1 und 6). Mittels des Schiebers 92 wird eine Verstellplatte 94 gegen die Kraft einer Feder 96 nach rechts gedrückt, und ein an der Verstellplatte 94 angeordneter Zapfen 98 aus dem jeweiligen Rastloch 74 in der Versteifungsrippe 72 herausbewegt (vgl. 8). Die drei Rastlöcher 74 befinden sich in einem Abstand voneinander, welcher eine Neigungsverstellung des Kissenelements 16 um jeweils 15° bezogen auf die benachbarte Neigungsstellung ermöglicht.
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Insbesondere aus 8 geht des Weiteren hervor, dass an der Verstellplatte 94 ein Anschlag 100 vorgesehen ist. Wenn der Anschlag 100 mit der Versteifungsrippe 72 in Anschlag gebracht wird, verhindert er, dass das Kissenelement 16 weiter verkippt werden kann.
