DE102014224835B4

DE102014224835B4 - Kopfstütze

Info

Publication number: DE102014224835B4
Application number: DE102014224835.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Kaule; Christian Volkmar
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2034-12-05
Also published as: DE102014224835A1

Abstract

Kopfstütze, umfassend- einen Grundkörper (1), sowie- eine Einlage (2) mit veränderbarer Härte, die in den Grundkörper (1) der Kopfstütze integriert ist und mit einem Polstermaterial verkleidet ist,- wobei die Einlage (2) eine erste flexible, flächige Elektrode (22) und eine zweite flexible, flächige Elektrode (23) und eine flexible, flächige und nichtleitende Schicht (21) zwischen den Elektroden (22,23) umfasst, wobei- durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden (22, 23) eine anziehende oder abstoßende Kraft erzeugt wird, und wobei die Elektroden (22, 23) als Elektroden (22, 23) aus einem gummiartigen Material mit eingebettetem Leiter ausgestaltet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfstütze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Kopfstütze ist beispielsweise aus der DE 198 58 209 C1 bekannt geworden. Im Wesentlichen umfasst eine derartige Kopfstütze einen Grundkörper und mindestens eine Einlage mit einer einstellbaren Härte. In der Kopfstütze gemäß DE 198 58 209 C1 sind als Einlage Kammern vorgesehen, die mit einem Medium, insbesondere einem Gel, gefüllt sind. Die Viskosität des Mediums lässt sich durch ein elektrisches Feld beeinflussen. Durch diese Maßnahme kann insbesondere die Stützwirkung der Kopfstütze in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeuges so eingestellt werden, dass beispielsweise eine gewünschte härtere Abstützung immer den auf den Kopfstützenbenutzer ausgeübten Beschleunigungskräften entgegenwirkt.
Ein flüssiges Medium, insbesondere ein Gel, kann jedoch auslaufen und insofern Verunreinigungen im Fahrzeug hervorrufen. Auch müssen in der Regel gesonderte Maßnahmen zur Abdichtung der Kopfstütze vorgenommen werden.
Aus der gattungsbildenden DE 11 2006 002 942 B4 ist bereits eine Kopfstütze bekannt die einen Grundkörper umfasst. In den Grundkörper der Kopfstütze ist eine Einlage mit veränderbarer Härte integriert. Die Einlage umfasst eine erste und eine zweite Elektrode, die ein elektroaktives Polymer zwischen den Elektroden ansteuern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kopfstütze mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Einlage eine flexible und nichtleitende Schicht, sowie eine erste flexible Elektrode und eine zweite flexible Elektrode umfasst, werden keine Medien benötigt, die auslaufen könnten oder gesonderte Maßnahmen der Abdichtung erforderlich machen würden. Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung wird zunächst zwischen den Elektroden eine anziehende oder abstoßende Kraft erzeugt. Sind die Elektroden geeignet befestigt und gegebenenfalls auch vorgeformt, wird durch die diese Kraft eine Formänderung der Einlage erzeugt, durch die die Schicht zwischen den Elektroden gestaucht oder gedehnt wird, wodurch sich wiederum Dicke und Härte der Kopfstütze ändert.
Die Elektroden sind als flächige Elektroden ausgestaltet. Die Kraftwirkung zwischen den Elektroden bestimmt sich im Wesentlichen aus der aufnehmbaren Ladungsmenge (Kapazität), umso größer die Fläche desto stärker ist bei gleicher Spannung die Kraftwirkung.
Die Schicht ist als flächige Schicht ausgestaltet. Die Schicht zwischen den Elektroden kann als Polstermaterial wirken. Durch die Kraftwirkung zwischen den Elektroden wird diese Schicht gedehnt oder gestaucht und ändert damit ihre Dicke und Härte.
Die Elektroden sind als flexible Elektroden mit eingebettetem Leiter ausgestaltet. Durch die flexible Ausgestaltung kann eine zusätzliche Formänderung erzeugt werden bzw. die Kopfstützeneinlage kann vorgeformt werden.
Die Schicht ist zwischen den Elektroden angeordnet. Sofern die Elektroden gleichartig geladen sind, stoßen sie sich ab, dehnen die Schicht zwischen sich und erzeugen so eine tendenziell dicke Einlage bzw. Kopfstütze. Sind die Elektroden unterschiedlich geladen, ziehen sie sich an und stauchen die Schicht zwischen sich. Es entsteht tendenziell eine eher dünne Einlage bzw. Kopfstütze.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen. Die Merkmale der Unteransprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schicht ein flexibles poröses Material umfasst. Durch eine möglichst leichte und mit wenig Kraftaufwand verformbare Schicht, kann bereits durch eine geringe elektrische Spannung eine starke Änderung von Dicke und Härte erzielt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Elektrode mit einem Stromanschluss und die zweite Elektrode mit einem Stromanschluss ausgestattet ist. Durch das Regeln der Spannung können die gewünschten Kräfte auf die Schicht zwischen den Elektroden erzeugt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einlage mit einem die Schicht und/oder die Elektroden umrahmenden Rahmen ausgestattet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kopfstütze in einer perspektivischen Ansicht;
1a eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Kopfstütze in einer Ansicht von oben mit gespannter bzw. entspannter Einlage;
1b eine Einlage für eine erfindungsgemäße Kopfstütze in einem gespannten Zustand in einer Querschnittdarstellung ohne Rahmen;
1c eine Einlage für eine erfindungsgemäße Kopfstütze in einem entspannten Zustand in einer Querschnittdarstellung ohne Rahmen;
2 schematische Darstellung einer möglichen Form der Einlage in einer Frontalansicht;
3 schematische Darstellung einer möglichen Form der Einlage in einer Frontalansicht;
4 schematische Darstellung einer möglichen Form der Einlage in einer Frontalansicht.

Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:

1: Grundkörper

2: Einlage
21: Schicht
22: Elektrode
23: Elektrode
24: Rahmen
25: Anschluss
26: Anschluss

Eine Kopfstütze umfasst im Wesentlichen einen Grundkörper 1 und mindestens eine Einlage 2 mit einer einstellbaren Härte.
Der Grundkörper 1 bildet im Wesentlichen die Kopfstütze aus. Der Grundkörper 1 kann mit einem geeigneten Material, insbesondere einem Polstermaterial (nicht dargestellt), weichem Vlies oder Kissen, verkleidet sein und mit entsprechenden Anschlussmitteln (nicht dargestellt) für einen Sitz eines Fahrzeuges versehen sein. In der Regel ist eine erfindungsgemäße Kopfstütze an einem Fahrzeugsitz, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, verbaut. Als Material des Grundkörpers kommt beispielsweise Kunststoff in Frage.
Die Einlage 2 umfasst eine flexible und nichtleitende Schicht 21, sowie eine erste flexible Elektrode 22 und eine zweite flexible Elektrode 23.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Schicht 21 um eine Membrane. Denkbar als Schicht 21 ist aber auch eine Ausgestaltung als isolierendes Luftkissen. Vorzugsweise weist die Schicht 21 eine flächige Gestalt auf.
Vorzugsweise umfassen die Elektroden 22, 23 ein flexibles Material mit einem eingebetteten flächigen Leiter. Weiter vorzugsweise weisen die Elektroden 22, 23 eine flächige Gestalt auf.
Ferner umfasst die erste Elektrode 22 einen Anschluss 25 für elektrischen Strom. Auch die zweite Elektrode 23 umfasst einen Anschluss 26 für elektrischen Strom. Der Anschluss 25 bildet je nach angelegter Polarität eine Anode mit entsprechend positiver Polarität (+) oder eine Kathode mit entsprechend negativer Polarität (-). Der Anschluss 26 bildet je nach angelegter Polarität eine Kathode mit entsprechend negativer Polarität (-) oder eine Anode (+) mit entsprechend positiver Polarität. Wenn die Elektroden 22, 23 entsprechend gleichartig geladen sind, stoßen sie sich ab und erzeugen so eine tendenziell dicke Kopfstütze. Wenn die Elektroden 22, 23 unterschiedlich geladen sind, ziehen sie sich an und stauchen die Schicht 21. Es ergibt sich tendenziell eine dünne Kopfstütze. Durch unterschiedliche Form im ungeladenen Ruhezustand der Einlage können unter Anlage einer elektrischen Spannung weitere Formänderungen, beispielsweise eine Biegung nach vorne und nach hinten, erzeugt werden.
Die nichtleitende Schicht 21 befindet sich zwischen der ersten Elektrode 22 und der zweiten Elektrode 23, so dass die Einlage 2 die Gestalt eines Sandwiches aufweist
Die Elektroden 22, 23 erzeugen statische Elektrizität, sobald Strom an die Anschlüsse 25, 26 gelegt wird und die Schicht 21 spannt sich. Im Wesentlichen spannt sich damit auch die gesamte Einlage. Sobald kein Strom anliegt, entspannt sich die Schicht 21.
Beachtlich für die elektrische Leitfähigkeit der flexiblen Elektroden 22, 23 ist, dass diese vorzugsweise eine gleichmäßige Oberflächenladung aufweisen. Die isolierende Schicht 21 dazwischen verhindert den Ladungsaustausch und führt zu einer elektrischen Aufladung der Elektroden. Der gesamte Aufbau, insbesondere die Elektroden und insbesondere die isolierende Schicht 21 ist biegsam ausgeführt.
Die flexiblen Elektroden 22, 23 üben beim Anlegen einer Spannung Kraft auf die isolierende Schicht 21 aus und verändern damit die Steifigkeit bzw. Härte der Einlage 2. Insofern arbeitet die Einlage 2 ähnlich wie ein Muskel.
Die Einlage 2 zieht sich bei Anlegen einer Spannung zusammen und bringt, beispielsweise im Falle eines Autounfalls, Steifigkeit in die Kopfstütze. Ohne das Anlegen einer Spannung ist die Einlage 2 weich und elastisch. Dieser Zustand kann als Komfort zum Anlehnen oder als Ruhzustand genutzt werden. Des Weiteren ist es möglich, den Grundzustand der Einlage 2 von steif bis elastisch zu variieren, indem die Einlage 2 mit unterschiedlichen Schichten 21 betrieben wird.
Die Einlage 2 kann beispielsweise auf der dem Kopf des Benutzers zugewandten Seite des Grundkörpers 1 angebracht sein. Die Einlage 2 kann in den Grundkörper 1 der Kopfstütze integriert oder auf ihm angebracht sein, insbesondere von dem Polstermaterial verkleidet sein. Die Einlage 2 kann mit einem die Schicht 21 und/oder die Elektroden 22, 23 umrandenden Rahmen 24 ausgestattet sein. Hier sind mannigfaltige Formen denkbar. Einige Beispiele sind in den 2 bis 4 dargestellt.
Durch die erfindungsgemäße Kopfstütze, insbesondere die in der Härte verstellbare Einlage 2, kann der Anlehnkomfort deutlich gesteigert werden. Zudem kann der Anlehnkomfort elektrisch geregelt werden.
Denkbar ist ebenfalls, die erfindungsgemäße Kopfstütze als Airbag zu nutzen, um den Benutzer der Kopfstütze zu schützen. Mit dem Begriff „Airbag“ wird eine explosionsartige Entfaltung assoziiert. Bei einem Unfall ist es wichtig, den Abstand zwischen Hinterkopf und Kopfstütze schnellstmöglich zu minimieren, damit es beim Zurückfedern des Kopfes nicht zu einem Hals-Wirbelsäulen-Schleudertrauma kommen kann. Üblicherweise, insbesondere in verschiedenen Normen festgelegt, wird zur Beurteilung des Verletzungsrisikos mit einer definierten Kraft in die Kopfstütze gedrückt und dann der Abstand zum Hinterkopf in einer Standard-Sitzposition gemessen. Dies widerspricht aber der „weichen“ Auslegung der Kopfstütze aus Komfortgründen. Mit der vorgeschlagenen Erfindung ist es möglich, im Falle eines Unfalls die Kopfstütze schlagartig zu verhärten, die Oberfläche gleichzeitig in Richtung Kopf zu bewegen und damit das Verletzungsrisiko zu senken.

Claims

Kopfstütze, umfassend - einen Grundkörper (1), sowie - eine Einlage (2) mit veränderbarer Härte, die in den Grundkörper (1) der Kopfstütze integriert ist und mit einem Polstermaterial verkleidet ist, - wobei die Einlage (2) eine erste flexible, flächige Elektrode (22) und eine zweite flexible, flächige Elektrode (23) und eine flexible, flächige und nichtleitende Schicht (21) zwischen den Elektroden (22,23) umfasst, wobei - durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen den Elektroden (22, 23) eine anziehende oder abstoßende Kraft erzeugt wird, und wobei die Elektroden (22, 23) als Elektroden (22, 23) aus einem gummiartigen Material mit eingebettetem Leiter ausgestaltet sind.
Kopfstütze nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (21) als Membran ausgestaltet ist.
Kopfstütze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (21) ein flexibles poröses Material umfasst.
Kopfstütze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (22) mit einem Stromanschluss (25) und die zweite Elektrode (23) mit einem Stromanschluss (26) ausgestattet ist.
Kopfstütze nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlage (2) mit einem die Schicht (21) und/oder die Elektroden (22, 23) umrahmenden Rahmen (24) ausgestattet ist.