DE19840728B4

DE19840728B4 - Kopfstütze und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE19840728B4
Application number: DE19840728A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beer
Original assignee: ISE INTEX GmbH
Current assignee: ISE INTEX GMBH, 51597 MORSBACH, DE
Priority date: 1998-09-07
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2018-09-08
Also published as: DE19840728A1

Abstract

Kopfstütze mit einer Trägerstruktur und einer von der Trägerstruktur abgestützten Polsterung (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Trägerstruktur einen irreversibel deformierbaren faltenbalgförmigen Energieabsorber (1) aufweist, der an einer Frontseite eine Stützfläche (3) für die Polsterung aufweist und an einer Rückseite an einem formstabilen Widerlager (2) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopfstütze mit einer Träger struktur und einer von der Trägerstruktur abgestützten Polsterung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kopfstütze mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 13.

Aus der DE 197 39 131 C1 ist eine Kopfstütze bekannt, die zur Sicherung der Neigungsstellung des Kopfpolsters im Crashfall einen luftgefüllten, volumenvariablen Hohlkörper aufweist. Der Hohlkörper ist mit einer Drosselöffnung versehen, die einem stoßartigen Luftaustritt einen extrem hohen Strömungswiderstand entgegensetzt.

Die DE 195 09 014 A1 beschreibt eine individuell anpaßbare Kopfstütze mit Stützkörpern zur Abstützung der Halswirbelsäule. Die Stützkörper können massiv ausgebildet sein oder durch Hohlkörper gebildet werden, in die eine individuelle Menge flüssiges, gasförmiges oder festes Medium eingebracht wird.

Ferner ist aus der DE 21 52 202 A1 eine Kopfstütze bekannt, die sich bei einer gewissen Verzögerung des Fahrzeugs in eine vordere Stellung bewegt, in der sie den zurückschleudernden Kopf des Fahrzeuginsassen abfängt und beim Aufprall des Kopfes eine Bewegung nach hinten ausführt. Sobald die Kopfstütze eine hintere Stellung erreicht hat, sorgen elastische Rückstellmittel dafür, daß die Kopfstütze wieder in ihre Ausgangslage gelangt.

Die DE 197 02 995 A1 beschreibt einen energieabsorbierenden Formkörper, der auch als Kopfstütze Verwendung finden kann. Der Formkörper besteht aus zwei in Kraftangriffsrichtung hintereinander angeordneten Schaumstoffschichten mit unterschiedlichem Verformungsverhalten, wobei jede Schaumstoffschicht einen Stauchungsbereich aufweist, in dem eine ausschließlich elastische Verformung stattfindet.

Alle mit vertretbarem Aufwand herstellbaren bekannten Kopfstützen haben den Nachteil, daß der Fahrgast bei einer plötzlichen Krafteinwirkung auf das Fahrzeug, beispielsweise aufgrund eines aufgefahrenen anderen Fahrzeugs, starke Wirbelsäulenverletzungen sowie Gehirnerschütterungen erleiden kann. Wenn der Kopf mit einer hohen Geschwindigkeit gegen eine bekannte Kopfstütze prallt, wird er anschließend von der Kopfstütze nach vorne zurückgeworfen. Dieser Rückstoß des Kopfes stellt ein erhebliches Gefahrenmoment für den Fahrgast dar, da dieser nicht nur Wirbelsäulenverletzungen und Gehirnerschütterungen erleiden kann, sondern der Kopf sowohl von der Windschutzscheibe als auch von in dem Fahrgastraum befindlichen Gegenständen verletzt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine mit vertretbarem Aufwand herstellbare Kopfstütze zur Verfügung zu stellen, die die Verletzungsgefahr des Fahrgastes im Falle einer plötzlichen Krafteinwirkung auf das Fahrzeug verringert.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kopfstütze dadurch gelöst, daß die Trägerstruktur einen irreversibel deformierbaren faltenbalgförmigen Energieabsorber aufweist, der an einer Frontseite eine Stützfläche für die Polsterung aufweist und an einer Rückseite an einem formstabilen Widerlager angreift.

Prallt der Kopf mit hoher Geschwindigkeit gegen die erfindungsgemäße Kopfstütze, wird der faltenbalgförmige Energieabsorber zusammengeschoben, wodurch die kinetische Energie des Kopfes in Deformationsenergie des Energieabsorbers umgewandelt wird und der Kopf langsam abgebremst wird. Der faltenbalgförmige Energieabsorber bleibt zusammengeschoben, so daß der Kopf keine Rückbeschleunigung nach vorne erfährt. Auf diese Weise kann die Gefahr von Wirbelsäulenverletzungen, Gehirnerschütterungen und Kopfverletzungen im Fahrgastraum ohne besonderen technischen Aufwand und mit kostengünstigen Mitteln reduziert werden.

Der faltenbalgförmige Energieabsorber kann aus verschiedensten Materialien und in den verschiedensten Formen konstruiert werden; wichtig ist lediglich, daß er einen Aufprall des Kopfes auf der Kopfstütze unelastisch auffängt. Seine Deformation beim Aufprall des Kopfes muß rückstellungsfrei bleiben.

Da der faltenbalgförmige Energieabsorber unter der Polsterung, also von außen verdeckt, in der Kopfstütze angeordnet ist, kann die erfindungsgemäße Kopfstütze jedes beliebige äußere Design erhalten.

Vorzugsweise ist der Energieabsorber kegelstumpfförmig mit umlaufenden Stufen ausgebildet. Je größer die Anzahl der Stufen ist, desto kontinuierlicher kann der Kopf beim Aufprall auf die Kopfstütze abgebremst werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber Naturfasern und thermoplastisches Material, vorzugsweise Polypropylen, enthält. Ein Absorber aus Naturfasern und thermoplastischem Material ist außergewöhnlich durchschlagsicher und zersplittert selbst bei hoher Stoßbelastung nicht. Der Kopf wird vom Energieabsorber zuverlässig und rückstoßfrei aufgefangen. Ein Durchschlagen des Kopfes durch den Energieabsorber hindurch und ein Aufschlagen des Kopfes auf formstabile Teile der Trägerstruktur sind ausgeschlossen.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Materialeigenschaften von Energieabsorbern aus Naturfasern und thermoplastischem Material praktisch temperaturunabhängig sind. Selbst bei sehr niedrigen Temperaturen, z. B. bei –40°C, bleibt das Material durchschlagsicher und zersplittert nicht.

Vorteilhafterweise weist der Energieabsorber eine Schicht auf, die aus einer Materialmischung aus Naturfasern und 30 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.%, thermoplastischem Material besteht. Die Integration von thermoplastischem Material in die Naturfaserschicht hat den Vorteil, daß bei dickeren Naturfaserschichten nicht nur die Naturfasern an der Ober- und/oder Unterseite des Materials mit thermoplastischem Material verschmolzen werden, sondern daß auch die Naturfasern im Inneren der Naturfaserschicht mit Hilfe des thermoplastischem Materials miteinander verschmolzen werden.

Der Energieabsorber kann ferner eine Naturfasern enthaltende Schicht aufweisen, welche auf wenigstens einer Seite mit einer Schicht aus thermoplastischem Material verschmolzen ist. Dabei kann die Naturfasern enthaltende Schicht sowohl nur aus Naturfasern als auch aus Naturfasern und thermoplastischem Material bestehen. Die Schicht aus thermoplastischem Material kann insbesondere zur Haftvermittlung oder zur Versiegelung aufgebracht werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern enthaltende Schicht auf beider. Seiten mit einer Schicht aus thermoplastischem Material verschmolzen ist.

Es hat sich bewährt, daß die Naturfasern enthaltende Schicht aus einem Naturfaservlies besteht. Die Materialkosten für Naturfaservlies sind relativ niedrig. Ferner eignet sich Naturfaservlies, insbesondere bei Verschmelzung mit einer Schicht aus Polypropylen, ausgezeichnet als Energieabsorbermaterial.

Eine besondere Reißfestigkeit des Energieabsorbers kann dadurch erzielt werden, daß der Energieabsorber ferner eine Schicht aus einem Naturfasergestrick, -gewirk oder -gewebe enthält, die vorzugsweise mit dem Naturfaservlies verschmolzen ist. Die Schicht aus Naturfasergestrick, -gewirk oder -gewebe kann über eine Zwischenschicht aus thermoplastischem Material mit dem Naturfaservlies verschmolzen werden. Die besonders hohe Reißfestigkeit eines derartigen Energieabsor bers ist auf die einheitliche Ausrichtung der Fasern in dem Naturfasergestrick, -gewirk oder -gewebe zurückzuführen.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung einen mit einer Deckschicht versehenen Schaumstoffkörper enthält. Alternativ kann die Polsterung eine in Aufblastechnik herstellbare luftgefüllte Kammer enthalten.

Die Naturfasern bestehen vorzugsweise aus Flachs, Hanf, Jute, Sisal und/oder Kenaf.

Die Polsterung kann zusätzlich mit einer Dekorschicht überzogen sein. Mit Hilfe der Dekorschicht kann das Material und das Design der Kopfstütze optimal an die Kundenwünsche angepaßt werden.

Das Verfahren zur Herstellung einer Kopfstütze, wobei eine Polsterung an einer Trägerstruktur befestigt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines irreversibel deformierbaren Energieabsorbers Naturfasern und thermoplastisches Material unter Temperatureinwirkung in eine Form gepreßt werden, mit deren formgebenden Hohlraum die Materialien faltenbalgförmig geformt werden, wobei die Materialien vor und/oder während des Formpressens miteinander verschmolzen werden, daß der faltenbalgförmige Energieabsorber rückseitig an einem formstabilen Widerlager befestigt wird, und daß die Polsterung derart befestigt wird, daß sie sich an einer Frontseite des Energieabsorbers abstützt.

Die Kopfstütze kann erfindungsgemäß in wenigen Arbeitsschritten und dementsprechend kostengünstig hergestellt werden. Es werden lediglich ein Ofen zum Aufschmelzen der Materialien und eine Presse bzw. alternativ eine beheizbare Presse zur Herstellung des faltenbalgförmigen Formkörpers benötigt.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Kopfstütze;
2 eine Querschnittsansicht der Kopfstütze gemäß 1 nach funtionsgerechter Stoßabsorption;
3 eine Teilschnittansicht des Energieabsorbers gemäß 1 in vergrößerter schematischer Darstellung;
4 eine Teilschnittansicht eines alternativen Energieabsorbers in vergrößerter schematischer Darstellung; und
5 eine Teilschnittansicht eines Energieabsorbers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wiederum in vergrößerter schematischer Darstellung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kopfstütze für ein Kraftfahrzeug, gesehen im Querschnitt. Die Kopfstütze enthält einen faltenbalgförmigen Energieabsorber 1, welcher sich an seiner Rückseite an einem formstabilen Widerlager 2 abstützt. Als Widerlager 2 dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein fest mit der Trägerstruktur des zugehörigen Sitzes verbundener Rahmen. Der Energieabsorber 1 ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet. Er weist drei umlaufende Stufen auf, an die sich an der Frontseite des Energieabsorbers eine Stützfläche 3 für eine Polsterung 4 anschließt. Die Polsterung 4 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Schaumstoff. Sie deckt den faltenbalgförmigen Energieabsorber 1 vollständig ab und ist mit einer Dekorschicht 6 überzogen.
2 zeigt die Kopfstütze gemäß 1 in deformiertem Zustand, nachdem beispielsweise der Kopf eines Fahrgastes nach Auffahren eines anderen Fahrzeuges auf die Kopfstütze aufgeprallt ist. Der faltenbalgförmige Energieabsorber 1 wurde durch die aufprallbedingte Krafteinwirkung vollständig zusammengeschoben. Da sich die Polsterung 4 und die Dekorschicht 6 auf der Stützfläche 3 des Energieabsorbers abstützen, sind diese beiden Schichten entsprechend verschoben, so daß die gesamte Kopfstütze etwa um die Hälfte dünner geworden ist.
Aufgrund der Deformation der nacheinander wirksam werdenden Stufen des Energieabsorbers kann die kinetische Energie des Kopfes beim Aufprall auf die Kopfstütze gemäß 1 im wesentlichen kontinuierlich in Deformationsenergie umgewandelt werden. Der Kopf wird also beim Aufprall auf die neue Kopfstütze langsam abgebremst und kommt dann zur Ruhe (2). Die Deformation des faltenbalgförmigen Energieabsorbers 1 ist irreversibel, d. h. der Energieabsorber bleibt nach der Stoßabsorption in seinem deformierten Zustand.
3 veranschaulicht den Aufbau des faltenbalgförmigen Energieabsorbers 1. Der Energieabsorber 1 besteht bei diesem Ausführungsbeispiel aus lediglich einer Schicht 7 aus Naturfaservlies. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Naturfaservlies aus 50 Gew.% Naturfasern und 50 Gew.% Polypropylen.
Es hat sich gezeigt, daß bereits aus dieser einen Schicht ideale Energieabsorber geformt werden können, die bei normaler Belastung formstabil sind und sich bei hoher Belastung irreversibel verformen, ohne jedoch zu zersplittern oder zu zerreißen. Derartige Energieabsorber bleiben über einen großen Temperaturbereich wirksam, sogar bis zu tiefen Temperaturen von –40°C.
4 zeigt eine Schichtenfolge bei einem alternativen Energieabsorber. Zusätzlich zu der Schicht 7 aus Naturfaservlies weist der Energieabsorber gemäß 4 eine Schicht 8 aus Polypropylen und eine Schicht 9 aus Naturfasergewebe aus. Die Schicht 8 aus Polypropylen ist zwischen der Schicht 7 aus Naturfaservlies und der Schicht 9 aus Naturfasergewebe eingebettet und mit beiden Schichten verschmolzen. Mit Hilfe der zusätzlichen Schicht 9 aus Naturfasergewebe kann die Reißfestigkeit des Energieabsorbers weiter erhöht werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist der faltenbalgförmige Energieabsorber 1 als unterste Schicht wiederum eine Schicht 7 aus Naturfaservlies auf. Auf dieser Schicht 7 sind übereinander zwei Sperrschichten 11 aus luftundurchlässigem Material, z. B. Folie, angeordnet, die durch eine luftgefüllte Kammer 12 auf Abstand zueinander gehalten werden. Die luftgefüllte Kammer 12 wurde beim Verschmelzen und Verpressen der Schichten des Energieabsorbers durch Aufblasen mit Luft hergestellt. Auf der oberen Sperrschicht 11 ist eine zweite Schicht 7 aus Naturfaservlies angeordnet. Auf dieser Schicht 7 ist eine als Haftvermittlungsschicht dienende Schicht 8 aus thermoplastischem Material und darüber eine Dekorschicht 13 angeordnet. Die Dekorschicht 13 und die obere Schicht 7 aus Naturfaservlies sind mit der Schicht 8 aus Polypropylen verschmolzen.
Die in 5 gezeigte Schichtenfolge hat den besonderen Vorteil, daß beim Verschmelzen und Pressen der Schichten des faltenbalgförmigen Energieabsorbers gleichzeitig die Polsterung, hier als Luftblase, und die Dekorschicht 13 konfektioniert werden können. Die Anzahl der Verfahrensschritte zur Herstellung einer Kopfstütze kann dadurch erheblich verringert werden. Gleiches gilt für die Herstellungskosten. Der in einem Schritt hergestellte faltenbalgförmige Energieabsorber mit Polsterung 12 und Dekorschicht 13 muß lediglich noch an einem geeigneten Widerlager 2 befestigt werden.
Im Rahmen der Erfindungen sind zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. Beispielsweise kann eine Kopfstütze nicht nur mit einem nach vorne wirksamen Energieabsorber versehen sein, sondern auch einen zweiten, nach hinten wirksamen Energieabsorber aufweisen. Dieser zweite Energieabsorber ist immer dann sinnvoll, wenn weitere Sitze hinter dem mit der erfindungsgemäßen Kopfstütze ausgerüsteten Sitz vorgesehen sind. In diesem Fall kann ein Aufprall einer hinter der erfindungsgemäßen Kopfstütze sitzenden Person auf die Kopfstütze langsam abgebremst werden. Auch hierbei können Gehirnerschütterungen und Wirbelsäulenverletzungen erheblich reduziert werden. Ferner kann die Form des Energieabsorbers beliebig variiert werden. Wichtig ist nur, daß der Energieabsorber derart gestaltet ist, daß er beim Aufprall langsam und möglichst kontinuierlich deformiert wird und dabei die kinetische Energie des Aufpralls in Deformationsenergie umwandelt. Selbstverständlich können hintereinander auch zwei oder mehr faltenbalgförmige Energieabsorber angeordnet sein, die nacheinander zusammengeschoben werden. Schließlich kann die Sperrschicht 11 auch in eine Naturfasern enthaltende Schicht integriert werden. Dadurch kann die Herstellung der erfindungsgemäßen Kopfstütze weiter vereinfacht werden.

Claims

Kopfstütze mit einer Trägerstruktur und einer von der Trägerstruktur abgestützten Polsterung (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerstruktur einen irreversibel deformierbaren faltenbalgförmigen Energieabsorber (1) aufweist, der an einer Frontseite eine Stützfläche (3) für die Polsterung aufweist und an einer Rückseite an einem formstabilen Widerlager (2) angreift.
Verfahren zur Herstellung einer Kopfstütze, wobei eine Polsterung an einer Trägerstruktur befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines irreversibel deformierbaren Energieabsorbers Naturfasern und thermoplastisches Material unter Temperatureinwirkung in eine Form gepreßt werden, mit deren formgebenden Hohlraum die Materialien faltenbalgförmig geformt werden, wobei die Materialien vor und/oder während des Formpressens miteinander verschmolzen werden, daß der faltenbalgförmige Energieabsorber rückseitig an einem formstabilen Widerlager befestigt wird, und daß die Polsterung derart befestigt wird, daß sie sich an einer Frontseite des Energieabsorbers abstützt.
Kopfstütze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber (1) kegelstumpfförmig mit umlaufenden Stufen ausgebildet ist.
Kopfstütze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber Naturfasern und thermoplastisches Material, vorzugsweise Polypropylen, enthält.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber eine Schicht (7) aufweist, die aus einer Materialmischung aus Naturfasern und 30 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.%, thermoplastischem Material besteht.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber (1) eine Naturfasern enthaltende Schicht (7) aufweist, welche auf wenigstens einer Seite mit einer Schicht (8) aus thermoplastischem Material verschmolzen ist.
Kopfstütze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern enthaltende Schicht (7) auf beiden Seiten mit einer Schicht aus thermoplastischem Material (8) verschmolzen ist.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern enthaltende Schicht (7) aus einem Naturfaservlies besteht.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieabsorber (1) ferner eine Schicht (9) aus einem Naturfasergestrick, -gewirk oder -gewebe enthält, die vorzugsweise mit dem Naturfaservlies verschmolzen ist.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (4) einen mit einer Deckschicht versehenen Schaumstoffkörper enthält.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (4) eine Luft gefüllte Kammer (12) enthält.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Naturfasern aus Flachs, Hanf, Jute, Sisal und/oder Kenaf bestehen.
Kopfstütze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung (4) mit einer Dekorschicht (6) überzogen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus einer Materialmischung aus Naturfasern und 30 bis 70 Gew.%, vorzugsweise 40 bis 60 Gew.%, thermoplastischem Material in die Form gepreßt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens eine Seite einer Naturfasern enthaltenden Schicht eine Schicht aus thermoplastischem Material gelegt wird und daß beide Schichten unter Temperatureinwirkung in die Form gepreßt und verschmolzen werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf beide Seiten der Naturfasern enthaltenden Schicht eine Schicht aus thermoplastischem Material gelegt wird und daß die drei Schichten unter Temperatureinwirkung in die Form gepreßt und verschmolzen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Material Polypropylen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Naturfasern enthaltende Schicht eine Schicht aus einem Naturfaservlies verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Naturfasergestrick, -gewirk oder -gewebe auf die der Naturfasern enthaltenden Schicht abgewandte Seite der Schicht aus thermoplastischem Material gelegt wird und die Schichten zusammen unter Temperatureinwirkung in die Form gepreßt und verschmolzen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Polsterung zwei luftundurchlässige Sperrschichten, z.B. aus Folie, auf eine Seite der Naturfasern enthaltenden Schicht gelegt werden und daß der Zwischenraum zwischen den beiden Sperrschichten mit Luft aufgeblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterung mit einer Dekorschicht überzogen wird.