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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz mit einer Kopfstütze.
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Bei
einem Heckaufprall auf ein Fahrzeug wird der Kopf eines Sitzbenutzers
stark in Heckrichtung beschleunigt. Eine Kopfstütze als Sicherheitselement
verhindert dabei, dass der Kopf relativ zum Fahrzeug mit hoher Verletzungsgefahr
der Halswirbelsäule
in einem Peitschenschlag nach hinten geschleudert wird. Die Gefahr
solcher Whiplash-Verletzungen besteht aber bei üblichen Kopfstützen auch dann,
wenn der Abstand des Kopfes zur Kopfstütze trotz Anlage des Rückens an
der Rückenlehne
bei ungünstigen
Einstellungen der Kopfstütze
verhältnismäßig groß ist.
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Um
diese Gefahr zu verringert, wurden bereits Vorrichtungen in Verbindung
mit einer Kopfstütze
vorgeschlagen, die diese bei einem Heckaufprall nach vorne in Richtung
auf den Kopf eines Sitzbenutzers verlagern, um den Abstand zwischen
Kopf und Kopfstütze
zu verringern und damit den Kopf und die Halswirbel möglichst
früh abzustützen, so
dass möglichst
keine Whiplash-Bewegungen auftreten:
Dazu ist aus der Zeitschrift „Automobil-Revue" Nr. 15/96 eine Kopfstütze bekannt,
die über
einen Hebel mit einer Druckplatte in der Rückenlehne des Sitzes verbunden
ist. Bei einem Heckaufprall drückt
der Körper
des Sitzbenutzers die Druckplatte nach hinten und bewirkt über den
Hebel eine Bewegung der Kopfstütze
gleichzeitig nach oben und vorne, um eine ruckartige Kopfbewegung
des Insassen nach hinten abzufangen und den Kopf zu stützen. Eine ähnliche Anordnung
mit einem zweiarmigen Hebel und einer in die Rückenlehne integrierten Kopfstütze ist
aus der
EP 0 796 373
A2 bekannt.
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In
der
EP 0 794 085 A2 ist
ein Fahrzeugsitz mit einer Rückenlehne
mit Kopfstütze
beschrieben, wobei diese durch eine Neigungsveränderung in Richtung auf den
Kopf eines Sitzbenutzers nach vorne verlagerbar ist. Im Inneren
der Rückenlehne
erstreckt sich ein biegsames Zugelement. Dieses ist mit einem Hebel
in der Kopfstütze
als Antrieb für
eine Neigungsverstellung verbunden. Bei einem Heckaufprall drückt der
Körper
eines Sitzbenutzers auf das Zugelement, wodurch dieses gebogen und
damit die Kopfstütze
nach vorne verlagert wird.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Antrieben für eine crashbedingte Verlagerung
einer Kopfstütze
sind stabile Hebel und/oder Zugelemente mit direkt wirkenden Verbindungen
verwendet. Dadurch sind die Antriebsbewegungen ruckartig, so dass
davon eine Aggressivität
mit unerwünschten
Belastungen ausgehen kann.
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Weiter
ist es aus der
EP 0
593 845 A1 bekannt, zur Reduzierung der Gefahr von Whiplash-Verletzungen in der
Kopfstütze
einen Gassack unterzubringen. Bei einem Heckaufprall wird dieser über einen
Heckbeschleunigungssensor gesteuert durch einen pyrotechnischen
Gasgenerator aktiviert und innerhalb sehr kurzer Zeit aufgeblasen. Dieser
Vorgang ist für
alle individuellen Gegebenheiten und Einstellungen gleich. Dadurch
kann auch von einem solchen Gassack eine ungünstige Aggressivität ausgehen,
da der Abstand des Kopfes zur Kopfstütze und damit zum Gassack stark
differieren kann. Wenn schon zu Beginn eines Heckaufpralls ein an sich
günstiger,
geringer Abstand zwischen dem Kopf eines Sitzbenutzers und der Kopfstütze vorliegt,
kann der Kopf beim Aktivieren des Gassacks mit unerwünschten
Belastungen nach vorne gedrängt
werden. Zudem ist die Anordnung durch den erforderlichen Hecksensor
und die Pyrotechnik aufwendig.
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In
der
EP 0 578 452 A2 ist
eine Kopfstütze mit
einem zweilagigen Polsterteil beschrieben. Eine erste, dem Kopf
abgewandte Polsterteillage ist bei einem Kopfaufschlag komprimierbar
und enthält
ein Fluid. Eine zweite, dem Kopf zugewandte Polsterteillage ist
als geschlossenes Kissen mit Fluid über Verbindungskanäle zur ersten
Polsterteillage befüllbar.
Bei einem Heckaufprall mit einem Kopfaufschlag auf die Kopfstütze wird
die erste Polsterteillage komprimiert und dadurch die zweite Polsterteillage
gefüllt,
wobei diese eine den Kopf jeweils seitlich umgebende Form einnimmt.
Für die
Funktion muss somit der Kopf bei einem Heckaufprall in die Kopfstütze eintauchen.
Eine Vorverlagerung der Kopfstütze
bei einem Heckaufprall zur Verringerung der Gefahr von Whiplash-Verletzungen
wird somit hier gerade nicht erreicht.
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Bei
einem vorbekannten Fahrzeugsitz mit Kopfstütze nach der
DE 40 34 121 A1 sind Gaskissen in
den Seitenwangen der Rückenlehne
und des Sitzkissens vorgesehen, die als Komfortpolsterungen und
zur individuellen Einstellung eines verbesserten Seitenhalts über eine
Druckwelle mit unterschiedlichem Druck befüllbar sind. Zudem ist ein weiteres Gaskissen
als pneumatischer Antrieb für
eine Neigungsverstellung der Kopfstütze verwendet. Es handelt sich
bei allen Gaskissen um Komfortmerkmale. Vorrichtungen für schnelle
Crashbefüllungen
sind nicht vorgesehen. Die hier in den Seitenwangen der Rückenlehne
angebrachten Gaskissen sind bei einem Heckaufprall durch den in
den Sitz drückenden Körper eines
Sitzbenutzers nur gering belastet.
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Gegenstand
der
DE 41 10 953 A1 ist
ein gattungsgemäßer Fahrzeugsitz
und eine Kopfstütze
mit einer über
eine betätigbare
Druckquelle befüllbare Luftkammer.
Diese Luftkammer dient als Komfortelement während der normalen Fahrzeugbenutzung. Vorrichtungen
für eine
schnelle Befüllung
im Crashfall sind nicht vorgesehen. Als Druckquellen sind bevorzugt
eine handbetätigbare
Pumpe oder eine Preßluftflasche
vorgeschlagen. Weiter ist die Möglichkeit einer
Befüllung
der Luftkammer durch eine Luftspeicherkammer in einer gattungsgemäßen Anordnung erwähnt. Eine
solche Luftspeicherkammer ist dabei im Sitzkissen des Fahrzeugsitzes
angebracht und durch das Gewicht eines Sitzbenutzers beim Eindrücken der
Sitzpolsterung komprimierbar. Über
eine Strömungsverbindung
und ein Steuerventil gelangt dabei Luft in die Luftkammer an der
Kopfstütze.
Bei einem Heckaufprall werden hierbei der Füllgrad und das Volumen der
Luftkammer an der Kopfstütze
nicht verändert,
da dabei die Luftspeicherkammer im Sitzkissen nicht zusätzlich belastet
wird.
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Die
DE 196 26 761 C1 beschreibt
ein Airbagsystem, welches wenigstens einen dem Kopfbereich eines
Insassen zugeordneten Gassack aufweist, der in der dem Fahrzeugsitz
zugeordneten Kopfstütze angeordnet
ist und in den ein Gasgenerator auf ein Auslösesignal hin schlagartig Gas
einleitet, bei dem das Gas vom Gasgenerator zum Gassack durch eine Gasdruckleitung
geleitet wird, die durch die Halterung der Kopfstütze am Fahrzeugsitz
verläuft
oder durch diese gebildet ist.
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Die
Patentschrift
DE 196
22 622 C1 betrifft einen Sitz mit einer Kopfstütze, die
ein integriertes Gaskissen einer Airbageinrichtung enthält, wobei
ein Gasgenerator der Airbageinrichtung zum Befüllen des Gaskissens an oder
in dem Sitz oder der Sitzlehne angeordnet ist und über eine
Zuleitung mit dem Gaskissen verbunden ist.
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Aus
der
DE 197 57 533
A1 geht ein Sicherheits-Fahrzeugsitz hervor, bei dem infolge
des Heckaufpralls zumindest ein Teil der Kopfstütze nach vom bewegt wird, um
den nach hinten geschleuderten Kopf des Insassen abzufangen.
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Die
Offenlegungsschrift
DE
2447 874 offenbart eine Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge,
insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer in Verlängerung der Rückenlehne
eines Fahrzeugsitzes, insbesondere hinteren Fahrzeugsitzes, angeordneten
Kopfstütze,
welche aus ihrer die freie Sicht über die Rückenlehne behindernden Kopfrückhaltestellung
heraus verstellbar, insbesondere versenkbar ist, wobei die Kopfstütze in Abhängigkeit
von der Bebeziehungsweise Entlastung des zugeordneten Fahrzeugsitzes selbsttätig in ihre
Kopfrückhaltestellung
beziehungsweise in ihre eine freie Sicht über die Rückenlehne erlaubende Ruhestellung
bringbar ist.
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Schließlich beschreibt
die Patentschrift
DE 21
52 202 C3 eine Kopfstütze
für Kraftfahrzeugsitze, die
mittels einer Schwenkachse an deren Rückenlehne angelenkt und in
ihre Normalstellung gehalten ist, wobei bei starker Verzögerung des
Fahrzeugs die Kopfstütze
in eine vordere Endstellung schwenkt und anschließend durch
die vom Kopf des Sitzbenutzers auf sie ausgeübte Kraft nach hinten geschwenkt
wird, und zwischen der Oberkante der Rückenlehne und der Unterkante
der Kopfstütze
ein sich von der Schwenkachse der Kopfstütze aus keilförmig nach hinten
erweiternder Freiraum vorgesehen ist, in dem ein Stellelement angeordnet
ist, dem eine Rückstellfeder
zugeordnet ist, und an der Kopfstütze das eine Ende eines mit
seinem anderen Ende ortsfesten abgestützten, doppeltwirkenden Stoßdämpfers angreift.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Fahrzeugsitz mit einer
Kopfstütze
so weiterzubilden, dass eine erhöhte
Sicherheitsfunktion mit der Reduzierung der Gefahr von Whiplash-Verletzungen
erreicht wird.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben. Ein Fahrzeugsitz
mit einer Kopfstütze
weist wenigstens ein Polsterteil auf in dem wenigstens eine Gaskammer
enthalten ist, die bei einer Belastung und Formänderung des Polsterteils durch
einen Sitzbenutzer komprimierbar ist. Diese Gaskammer weist zudem
eine Strömungsverbindung
zu wenigstens einem an der Kopfstütze angeordneten Gaskissen
auf, wobei die Strömungsverbindung
zwischen Lehnengaskammer und Gaskissen als Rohrverbindung durch
ein Kopfstützenrohr
hergestellt ist, wobei das Gaskissen bei einer Komprimierung der
Gaskammer durch in das Gaskissen überströmendes Gas aufblasbar ist.
Zudem ist die wenigstens eine individuell einstellbare als komfortsteigerndes
Gaspolster verwendbare Gaskammer als Lehnengaskammer in wenigstens
einem Sitzlehnenpolsterteil enthalten, und zwar dort, wo bei einem Heckaufprall
auf das Fahrzeug durch die zur Heckseite nach hinten drängende träge Masse
des Körpers
eines Sitzbenutzers eine Belastung auf das Sitzlehnenpolsterteil
und dadurch auf die Lehnengaskammer ausgeübt wird, wobei diese dabei
komprimiert und zugleich das wenigstens eine Gaskissen aufgeblasen
wird.
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Eine
solche Anordnung ohne Pyrotechnik für das Gaskissen ist einfach
und preiswert aufgebaut. Zudem erfolgt durch die zwangsweise Volumenvergrößerung des
Gaskissens durch eine Volumenverdrängung aus der Gaskammer eine
selbsttätige
Anpassung der Schnelligkeit der Bewegungsabläufe an die Schwere eines Heckaufpralls.
Bei einem Heckaufprall mit starker Stoßbelastung wird ein Sitzbenutzer
schnell und heftig nach hinten in die Rückenlehne und in die Lehnengaskammer
gedrückt,
wodurch entsprechend schnell das Gaskissen gefüllt wird. Bei einem weniger
schweren Heckaufprall sind die Bewegungsabläufe langsam und damit ist auch
die Aktivierung des Gaskissens entsprechend langsamer, wodurch sich
eine Aggressivitätsverringerung
des Gaskissens in Verbindung mit einer ausreichenden Abstützfunktion
ergibt. Eine solche vorteilhafte, selbsttätige Anpassung ist z. B. bei
pyrotechnisch füllbaren Gaskissen
nur mit erheblichem Steueraufwand möglich.
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Da
hier Gas als komprimierbares Druckmedium zur Kraftweiterleitung
zwischen der komprimierbaren Lehnengaskammer und dem Gaskissen dient, sind
die Bewegungsabläufe
am Gaskissen weniger abrupt und weniger aggressiv als bei den eingangs erwähnten Anordnungen
mit Hebelkopplungen für
einen Verlagerungsantrieb einer Kopfstütze. Es ergibt sich somit vorteilhaft
durch das bewegungsübertragende
Gasvolumen eine gedämpfte
Abstützung ohne
Kraft- und Belastungsspitzen für
den Kopf eines Sitzbenutzers bei einem Heckaufprall.
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Eine
einfache und gut funktionsfähige
Ausführungsform
ergibt sich, wenn die Lehnengaskammer in einem mittleren Lehnenbereich
angeordnet ist, wo bei einem Heckaufprall die Hauptbelastung durch
die träge
Masse des Körpers
eines Sitzbenutzers auftritt.
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Durch
die Verwendung eines Ventils in der Strömungsverbindung zwischen der
Lehnengaskammer und dem Gaskissen können die Strömungsverhältnisse
und die Bedingungen für
eine Aktivierung des Gaskissens eingestellt und optimiert werden. Vorteilhaft
wird ein Überdruckventil
eingesetzt, das bei der normalen Fahrzeugbenutzung geschlossen ist
und erst bei einem Crashfall mit einem hohen Druck in der Lehnengaskammer
die Strömungs verbindung
zur Aktivierung des Gaskissens freigibt. Dabei kann die Lehnengaskammer
so in die Lehnenpolsterung integriert sein, dass sie zusätzlich zu
ihrer Sicherheitsfunktion in Verbindung mit dem Gaskissen im normalen
Fahrbetrieb als komfortsteigerndes Gaspolster verwendet ist.
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In
Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung
können
an sich bekannte und vorteilhafte Ausgestaltungen einer Kopfstütze ebenfalls
verwendet werden: die Kopfstütze
kann an wenigstens einer, bevorzugt zwei Haltestangen an der Sitzlehne
höhenverstellbar
eingesteckt sein. In einer Doppelverwendung kann wenigstens eine
rohrförmige
Haltestange als Strömungsverbindung
zwischen der Lehnengaskammer und dem Gaskissen verwendet werden..
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Ein
Gaskissen kann als Sicherheitselement im deaktivierten Zustand in
der Kopfstütze
mit nach vorne und/oder an den Seiten enthalten sein. Bei einem
Heckaufprall und einer Crashbefüllung
des Gaskissens wird dieses dann nach vorne in den Bereich zwischen
der Kopfstütze
und dem Kopf eines Sitzbenutzers zur Reduzierung der Gefahr von Whiplash-Verletzungen
und/oder jeweils in den seitlichen Bereich des Kopfes eines Sitzbenutzers
für einen
verbesserten Seitenhalt des Kopfes aufgeblasen. Bei einer solchen
Ausführungsform
wird somit der Kopf direkt durch das entfaltete und gefüllte Gaskissen
bei einem Heckaufprall abgestützt.
Das Gaskissen kann je nach Größe und Form
angepaßte Ausströmöffnungen
aufweisen, durch die das Gas bei einer Belastung durch einen Kopfaufschlag
für einen
gedämpften
Aufprall und zur Vermeidung von Rückpralleffekten gezielt ausströmen kann.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform,
bei der der Kopf nicht direkt am Gaskissen abstützbar ist, kann die crashbedingte
Volumenvergrößerung des
Gaskissens unmittelbar oder mittelbar als pneumatischer Antrieb
verwendet werden. Dabei kann ein Stellweg unmittelbar an einer sich
verstellenden Gaskissenwand abgegriffen werden. Das Gaskissen kann
jedoch auch entsprechend einer Zylinderkolbeneinheit ausgeführt sein
oder mit einer solchen zusammenwirken. Eine crashbedingte Antriebsbewegung
kann für
die Verlagerung einer Kopfstütze
in eine optimale vorgegebene Abstützposition eingesetzt werden.
Eine solche Verlagerung kann eine lineare Verlagerung nach vorne
oder nach oben sowie Kombinationen solcher Verlagerungen beinhalten.
Eine einfache und zweckmäßige Anordnung ergibt
sich dann, wenn eine geeignete Verlagerung durch eine Neigungsverstellung
der Kopfstütze
erreichbar ist. Das crashbefüllte
Gaskissen wird dabei als Neigungsstellantrieb verwendet.
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In
einer bevorzugten Ausbildung der Lehnengaskammer können die
Lehnengaskammerwände
mit elastischen Polsterungen der Sitzlehne verbunden sein. In Verbindung
mit einem Rückschlagventil
zum Fahrzeuginnenraum hin kann damit eine selbstansaugende Lehnengaskammer
realisiert werden, die sich ohne Sitzbelegung maximal füllt in der Art
einer Gummiballpumpe. Für
individuell einstellbare Druckverhältnisse können auch handbetätigbare oder
motorbetätigbare
Luftpumpen oder Druckgasflaschen an die Lehnengaskammer angeschlossen sein.
Der Anschluss kann auch über
Druckregelventile erfolgen. Eine solche Anordnung ist bei einer
zusätzlichen
Verwendung der Lehnengaskammer als Lehnenpolsterung zur Einstellung
einer bestimmten Lehnenhärte
zweckmäßig.
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Anhand
einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
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Die
einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugsitzes 1 mit
einer Kopfstütze 2 und
einer Sitzlehne 3. Die Kopfstütze 2 ist über ein
Kopfstützenrohr 4 mit
der Sitzlehne 3 höhenverstellbar
verbunden.
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Die
Sitzlehne 3 weist ein Sitzlehnenpolsterteil 5 auf,
in dessen mittleren Lehnenbereich eine Lehnengaskammer 6 enthalten
ist. Die Wände 7 der Lehnengaskammer 6 sind
mit der elastischen Polsterung der Sitzlehne 3 verbunden.
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In
der Kopfstütze 2 ist
als Sicherheitselement im deaktivierten Zustand ein Gaskissen 8 angeordnet.
Als Strömungsverbindung
zwischen dem Gaskissen 8 und der Lehnengaskammer 6 dient
das rohrförmige
Kopfstützenrohr 4.
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In
einem unteren Bereich des Kopfstützenrohrs 4 ist
ein Überdruckventil 9 eingesetzt,
das bei der normalen Fahrzeugbenutzung geschlossen ist und erst
bei einem Crashfall mit einem hohen Druck in der Lehnengaskammer
die Strömungsverbindung zur
Aktivierung des Gaskissens 8 freigibt.
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Über eine
weitere Strömungsverbindung 11 ist
die Lehnengaskammer 6 im unteren Gaskammerbereich mit einer
hand- oder motorbetätigbaren
Luftpumpe und/oder einer betätig baren
Druckgasflasche als Gasquelle 12 ggf. über Ventile verbunden. Bei
einer Betätigung
der Gasquelle 12 wird die Lehnengaskammer 6 mit
Gas befüllt,
wie dies in der 1 schematisch durch den Pfeil 13 angedeutet
ist. Die Druckverhältnisse
können
dabei individuell eingestellt werden, so dass die Lehnengaskammer 6 im
normalen Fahrbetrieb auch als 1 komfortsteigerndes Gaspolster
verwendet werden kann. Für
diese individuelle Anpassung ist, wie dies in der 1 lediglich
mit dem Pfeil 14 schematisch angedeutet ist, in der Sitzlehne 3 eine
zusätzliche
Evakuierungsmöglichkeit
vorgesehen, z. B. eine an sich bekannte über ein Ventil regulierbare
Gasaustrittsöffnung.
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Im
Falle eines Heckaufpralls auf das Fahrzeug übt die zur Heckseite in Richtung
des Pfeils 15 nach hinten drängende träge Masse des Körpers eines
Sitzbenutzers eine Belastung auf das Sitzlehnenpolsterteil 5 und
damit auch auf die Lehnengaskammer 6 aus. Dabei wird die
Lehnengaskammer 6 bis in eine in der 1 strichliert
eingezeichnete Position komprimiert, so dass das Gas über das
Kopfstützenrohr 4,
wie dies durch den Pfeil 16 angedeutet ist, in das Gaskissen 8 in
der Kopfstütze 2 strömt. Der Gasdruck
ist dabei so groß,
dass das Überdruckventil 9 die
Strömungsverbindung
zur Aktivierung des Gaskissens 8 freigibt. Das Gaskissen 8 wird
dadurch aufgeblasen und tritt über
in der Kopfstütze 2 befindliche,
nach vorne und zur Seite gerichtete, nicht näher dargestellte Austrittsöffnungen
aus. Dabei nimmt das Gaskissen 8 die in der 1 strichliert
dargestellte Form ein und stützt
den Kopf des Sitzbenutzers bei einem Heckaufprall direkt ab. Für einen
gedämpften Aufprall
und zur Vermeidung von Rückpralleffekten weist
das Gaskissen 8 hier nicht dargestellte Ausströmöffnungen
auf, durch die das Gas gezielt ausströmen kann.