NL1014246C2

NL1014246C2 - Car seat with variable rigidity back for preventing whiplash effect

Info

Publication number: NL1014246C2
Application number: NL1014246A
Authority: NL
Inventors: Johannes Theodorus M Rasenberg
Original assignee: Whiplash Preventie Systems Hol
Priority date: 2000-02-01
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2001-08-02

Abstract

The seat back (3) has two parts (7,8) of different rigidity. The part nearer the seat part is less rigid, moveable w.r.t. the seat part and pivoted to the rest of the back. The frame (21) of the back is connected by bearings (19) to a fixed frame part (20) mounted on the seat part. The bearings are arranged roughly at the position of the lower thoracic and upper lumbar vertebrae of the user. Thus the upper part of the back does not jerk rearwards but is actively moved forwards.

Description

RUGLEUNING MET VARIABELE STIJFHEID VOOR VOERTUIGSTOELBACKREST WITH VARIABLE RIGIDITY FOR VEHICLE SEAT

De uitvinding heeft betrekking op een stoel, in het bijzonder voor toepassing in een voertuig, voorzien van een zitting en een daarmee verbonden, opstaande rugleuning. Een dergelijke voertuigstoel is algemeen 5 bekend.The invention relates to a seat, in particular for use in a vehicle, provided with a seat and an upright backrest connected thereto. Such a vehicle seat is generally known.

Een probleem dat zich bij conventionele voer-tuigstoelen voordoet, is dat deze in het algemeen de inzittenden van een voertuig onvoldoende bescherming bieden bij een aanrijding van achteren. Hierdoor wordt 10 bij dergelijke ongevallen vaak letsel aan de nek en ruggenwervel veroorzaakt dat bekend staat onder de naam "whiplash". Whiplash is op dit moment niet goed te behan- t delen, en leidt meestal tot langdurige arbeidsongeschiktheid, hetgeen grote kosten en veel menselijk leed met 15 zich meebrengt. Whiplash lijkt veroorzaakt te worden doordat bij een aanrijding van achteren de rugleuning van de stoel vervormd wordt of doorbuigt zodra een deel van het lichaam van de inzittende, met name het bekken, daar met kracht tegenaan gedrukt wordt. Hierdoor verwijderdt 20 de rugleuning zich van het bovenste deel van de rug van de inzittende, die dus slechts aan de onderzijde gesteund wordt, en een slingerbeweging zal maken. Wanneer de rugleuning uiteindelijk na het bereiken van een maximale vervorming terugzwiept, wordt dit met kracht tegen het 25 nog naar achteren bewegende hoofd van de inzittende geslagen, waardoor grote versnellingen en daarmee samenhangende krachten optreden.A problem that occurs with conventional vehicle seats is that they generally do not provide sufficient protection for the occupants of a vehicle in a rear-end collision. As a result, injuries to the neck and spine known in the name of "whiplash" are often caused in such accidents. Whiplash is currently difficult to treat, and usually leads to long-term disability, which entails great costs and a lot of human suffering. Whiplash appears to be caused by a rear seat deformation or flexion in the event of a rear impact when a part of the occupant's body, especially the pelvis, is pressed against it. As a result, the backrest moves away from the top part of the back of the occupant, who is thus only supported at the bottom, and will make a swinging movement. When the backrest finally swings back after a maximum deformation has been reached, it is forcibly hit against the still moving head of the occupant, causing large accelerations and related forces.

De uitvinding heeft dan ook tot doel een voertuigstoel te verschaffen, welke meer bescherming biedt 30 tegen het ontstaan van whiplash in het geval van een aanrijding van achteren. Volgens de uitvinding wordt dit bij een dergelijke stoel bereikt, doordat de rugleuning een in de hoö'gterichting variabele stij fheid vertoont. Hierdoor kunnen verschillen in de belasting op de rugleu- toi42*e 2 ning doordat de gebruiker daar met kracht tegenaan gedrukt wordt worden gecompenseerd, waardoor de vervorming van de rugleuning nauwkeurig de belastingen op het lichaam van de gebruiker volgt.The object of the invention is therefore to provide a vehicle seat which offers more protection against the occurrence of whiplash in the event of a rear-end collision. According to the invention, this is achieved with such a chair, in that the backrest has a rigidity which is variable in the height direction. As a result, differences in the load on the backrest due to the user being pressed against it can be compensated, whereby the deformation of the backrest accurately follows the loads on the user's body.

5 Volgens een voorkeursuitvoering van de stoel omvat de rugleuning ten minste twee delen, en vertoont een deel in de nabijheid van de zitting een geringere stijfheid dan een verder van de zitting verwijderd deel. Zo kan door vervorming van slechts het deel in de nabij -10 heid van de zitting, dat als eerste deel van de rugleuning zal worden belast door het daartegenaan gedrukt worden van het bekken an de gebruiker, worden voorkomen dat de rugleuning als geheel vervormd wordt en als het ware bij de gebruiker vandaan buigt. Hierdoor zou name-15 lijk de afstand tussen het hoofd van de gebruiker en de rugleuning en/of daarop gemonteerde hoofdsteun toenemen, waardoor het hoofd uiteindelijk met grotere snelheid en dus meer kracht tegen de hoofdsteun zou slaan.According to a preferred embodiment of the chair, the backrest comprises at least two parts, and a part in the vicinity of the seat has a lower stiffness than a part further away from the seat. Thus, by deforming only the part in the vicinity of the seat, which will be the first part of the backrest to be loaded by pressing the pelvis of the user against it, the backrest as a whole can be prevented and bends away from the user, as it were. This would increase the distance between the head of the user and the backrest and / or headrest mounted thereon, as a result of which the head would eventually hit the headrest with greater speed and thus more force.

Met voordeel is het deel met geringere stijf-20 heid ten opzichte van de zitting beweegbaar. Zo kan de initiële belasting door het naar achteren schuivende bekken worden opgevangen door het meebewegen van het nabij deel van de rugleuning inde nabijheid van de zitting. Een constructief eenvoudige en goed werkzame stoel 25 wordt daarbij verkregen wanneer het deel met geringere stijfheid zwenkbaar met de rest van de rugleuning verbonden is. Teneinde de stoel in de normale gebruikstoestand een conventionele vorm te geven, is deze met voordeel voorzien van middelen voor het naar een ruststand voor-30 spannen van het deel met geringere stijfheid.The part is advantageously movable with less rigidity relative to the seat. For example, the initial load on the rearward-sliding pelvis can be absorbed by moving the adjacent part of the backrest in the vicinity of the seat. A structurally simple and well-functioning chair 25 is thereby obtained when the part with lower stiffness is pivotally connected to the rest of the backrest. In order to give the chair a conventional shape in the normal position of use, it is advantageously provided with means for prestressing the part with lower stiffness to a rest position.

Bij voorkeur is de stoel verder voorzien van middelen voor het dempen van de beweging van het deel met geringere stijfheid, waardoor wordt voorkomen dat een te grote belasting op het lichaam van de gebruiker wordt 35 uitgeoefend wanneer dit deel het eind van zijn beweging bereikt. Deze dempingsmiddelen, die geïntegreerd kunnen zijn met de Voorspanmiddelen, kunnen met voordeel tussen het zwenkbare deel en de rest van de rugleuning zijn f014246 3 aangebracht, en een korrel- of deeltjesvormig materiaal omvatten.Preferably, the chair is further provided with means for damping the movement of the lower stiffness part, thereby preventing excessive stress on the user's body when this part reaches the end of its movement. These damping means, which can be integrated with the prestressing means, can advantageously be arranged between the pivotable part and the rest of the backrest, and comprise a granular or particulate material.

De uitvinding heeft ook betrekking op een rugleuning voor toepassing in een stoel als hiervoor 5 beschreven.The invention also relates to a backrest for use in a chair as described above.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een drietal voorbeelden, waarbij wordt verwezen naar de bijgevoegde tekening, waarin:The invention is now elucidated on the basis of three examples, reference being made to the attached drawing, in which:

Fig. 1 een schematisch perspectivisch aanzicht 10 is van een voertuigstoel volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding,Fig. 1 is a schematic perspective view 10 of a vehicle seat according to a first embodiment of the invention,

Fig. 2A tot 2D schematische doorsneden zijn door de stoel van fig. 1 in rust en tijdens verschillende fases van een aanrijding van achteren, 15 Fig. 3 een schematisch perspectivisch detai- laanzicht is van de rugleuning volgens een tweede uitvoeringsvorm van de uitvinding, enFig. 2A to 2D are schematic sections through the seat of fig. 1 at rest and during different phases of a rear impact, fig. 3 is a schematic perspective detail view of the backrest according to a second embodiment of the invention, and

Fig. 4 een schematische doorsnede is door een derde uitvoeringsvorm van de rugleuning.Fig. 4 is a schematic section through a third embodiment of the backrest.

20 Een stoel 1 (fig. 1) wordt gevormd door een zitting 2, een zwenkbaar daarmee verbonden rugleuning 3 en een aan de bovenzijde op de rugleuning gemonteerde hoofdsteun 4. De stoel 1 is verschuifbaar langs rails 5 gemonteerd op de vloer van een voertuig. In het getoonde 25 voorbeeld is de stoel 1 naar de rijrichting van het voertuig gekeerd.A seat 1 (fig. 1) is formed by a seat 2, a backrest 3 pivotally connected thereto and a headrest 4 mounted on the back of the seat at the top. The seat 1 is slidably mounted along rails 5 on the floor of a vehicle. In the example shown, the seat 1 faces the direction of travel of the vehicle.

Teneinde een gebruiker 6 die in de stoel 1 zit zo goed mogelijk te beschermen in het geval van een aanrijding van achteren (beschouwd in de rijrichting), is 30 de stijfheid van de rugleuning 3 niet over de gehele hoogte daarvan constant. Door een plaatselijk geringere stijfheid kan een lokale belasting als gevolg van een eerste contact van een deel van het lichaam van de gebruiker 6 met de rugleuning worden opgevangen door een 35 plaatselijke vervorming van dat deel van de rugleuning 3, zonder dat het resterende deel van de leuning al wordt vervormd of vérplaatst.In order to provide the best possible protection for a user 6 sitting in the seat 1 in the event of a rear-end collision (viewed in the direction of travel), the stiffness of the backrest 3 is not constant over its entire height. Due to a locally lower stiffness, a local load as a result of a first contact of a part of the body of the user 6 with the backrest can be absorbed by a local deformation of that part of the backrest 3, without the remaining part of the handrail is already being deformed or moved.

1014246 41014246 4

In het getoonde voorbeeld is de rugleuning uitgevoerd in twee delen 7 en 8, die door middel van een liggend scharnier 9 zwenkbaar met elkaar zijn verbonden. Het in de nabijheid van de zitting 2 gelegen deel 7 is 5 daarbij slechts met het resterende deel 8 verbonden, terwijl dit deel 8 van de rugleuning 3 op conventionele wijze zwenkbaar rond een liggende aslijn 16 verbonden is met de zitting 2. Elk van deze delen omvat op conventionele wijze een frame 10, resp. 11, waarop een kussen-10 lichaam 12, resp. 13 is bevestigd. De frames 10, 11 en kussens 12, 13 zijn bekleed met een geschikte stof of leersoort. Als materiaal voor de kussenlichamen 12, 13 komen zowel conventionele, elastische kunststofschuimen als inherent dempende, plastische materialen in aanmer-15 king, hoewel de voorkeur uitgaat naar dempende materialen zoals beschreven in aanvragers niet vóórgepubliceerdeIn the example shown, the backrest is formed in two parts 7 and 8, which are pivotally connected to each other by means of a horizontal hinge 9. The part 7 located in the vicinity of the seat 2 is thereby only connected to the remaining part 8, while this part 8 of the backrest 3 is connected to the seat 2 in a conventional manner pivotable about a horizontal axis 16. Each of these parts conventionally comprises a frame 10, resp. 11, on which a cushion-10 body 12, respectively. 13 has been confirmed. The frames 10, 11 and cushions 12, 13 are covered with a suitable fabric or leather. As the material for the cushion bodies 12, 13, both conventional elastic plastic foams and inherently cushioning plastic materials are considered, although preference is given to cushioning materials as described in applicants not pre-published

Nederlandse octrooiaanvrage 10...... Tussen de beide delen 7, 8 zijn dempingsmiddelen 14 aangebracht. Deze dempingsmiddelen 14, die hier gevormd worden door een 20 korrel- of deeltjesvormig materiaal, houden het zwenkbare deel 7 bij normaal gebruik in de stand als getoond in fig. 2A, en vormen zo dus ook de voorspanmiddelen.Dutch patent application 10 ...... Damping means 14 are arranged between the two parts 7, 8. These damping means 14, which here are formed by a granular or particulate material, keep the pivotable part 7 in the position as shown in Fig. 2A during normal use, and thus also form the biasing means.

De werking van de rugleuning 3 in het geval van een aanrijding van achteren is nu als volgt. Bij de 25 aanrijding wordt de stoel 1 met daarop de gebruiker 6 als gevolg van de massatraagheid later in voorwaartse richting versneld dan de omringende constructie van het voertuig. Ten opzichte van het voertuig worden de stoel 1 en gebruiker 6 dus als het ware in tegenovergestelde 30 richting versneld. Daarbij vindt deze versnelling niet op elk punt van de stoel 1 en het lichaam van de gebruiker 6 op hetzelfde moment plaats. Zo zal eerst de zitting 2 van de stoel reageren, waardoor ook het onderlichaam 15 van de gebruiker 6 versneld wordt en tegen het beweegbare 35 onderste deel 7 van de rugleuning 3 gedrukt wordt. Hierdoor zal dit deel 7 ten opzichte van het resterende deel 8 van de rugleuning rond de as 9 naar achteren zwenken, waarbij het dempend materiaal 14 wordt samengedrukt (fig.The operation of the backrest 3 in the event of a rear impact is now as follows. In the collision, the seat 1 with the user 6 thereon is accelerated later in the forward direction due to the mass inertia than the surrounding construction of the vehicle. With respect to the vehicle, the chair 1 and user 6 are thus accelerated, as it were, in the opposite direction. In addition, this acceleration does not take place at every point of the chair 1 and the body of the user 6 at the same time. Thus, the seat 2 of the chair will first react, whereby the lower body 15 of the user 6 is also accelerated and pressed against the movable lower part 7 of the backrest 3. As a result, this part 7 will pivot around the axis 9 relative to the remaining part 8 of the backrest, whereby the damping material 14 is compressed (fig.

1014246 5 2B). Het resterende deel 8 van de rugleuning 3 blijft daarbij voorlopig op zijn plaats.1014246 5 2B). The remaining part 8 of the backrest 3 remains in place for the time being.

Pas enige tijd (in de praktijk in de orde van enkele tientallen milliseconden) later zal ook het boven-5 lichaam 17 van de gebruiker reageren, en tegen het bovenste deel 8 van de rugleuning 3 slaan (fig. 2C). Hierdoor zal uiteindelijk de rugleuning 3 in zijn geheel vervormd of verplaatst worden (fig. 2D). Doordat de vervorming of verplaatsing van de rugleuning pas met enige vertraging 10 ten opzichte van het moment van het eerste contact plaats vindt, wordt voorkomen dat direct de afstand tussen de rug, nek en het hoofd van de gebruiker 6 enerzijds en de rugleuning 3 en hoofdsteun 4 anderzijds wordt vergroot. Hierdoor zou het lichaam van de gebruiker 6 immers een 15 relatief grote snelheid kunnen ontwikkelen, waardoor ook de belasting op het lichaam en daarmee de kans op het i ontstaan van whiplash zou toenemen.Only some time later (in practice on the order of a few tens of milliseconds) later will the upper body 17 of the user also react and strike the upper part 8 of the backrest 3 (fig. 2C). As a result, the backrest 3 will eventually be deformed or moved in its entirety (fig. 2D). Because the deformation or displacement of the backrest only takes place with some delay 10 with respect to the moment of the first contact, the distance between the back, neck and head of the user 6 on the one hand and the backrest 3 and headrest is prevented directly 4, on the other hand, is enlarged. After all, this would allow the body of the user 6 to develop a relatively great speed, as a result of which the load on the body and thus the chance of whiplash occurring would also increase.

In plaats van zwenkbaar uitgevoerd te zijn, zou het deel 7 met geringere stijfheid ook op andere wijze 20 beweegbaar kunnen zijn. Bijvoorbeeld zou dit deel 7 in hoofdzaak dwars op het vlak van de rugleuning 3 verschuifbaar kunnen zijn (fig. 3). Daarbij zouden de dem-pingsmiddelen 14 en voorspanmiddelen gevormd kunnen worden door een aantal verdeeld over het deel 7 aange-25 brachte, gecombineerde veer-/demper-eenheden 18, bijvoorbeeld van het type als beschreven in aanvragers niet vóórgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 10......Instead of being designed to be pivotable, the part 7 with lower stiffness could also be movable in another way. For example, this part 7 could be displaceable substantially transverse to the plane of the backrest 3 (fig. 3). In addition, the damping means 14 and biasing means could be formed by a number of combined spring / damper units 18 arranged distributed over part 7, for example of the type as described in applicant's unpublished Dutch patent application 10 ... ...

Het deel 7 met geringere stijfheid hoeft niet noodzakelijk beweegbaar te zijn ten opzichte van de rest 30 van de rugleuning 3. Het is ook denkbaar dat het kussen-lichaam 12 van dit deel 7 eenvoudigweg minder stijf is uitgevoerd dan het kussen 13 van het resterende deel 8 van de rugleuning 3 (fig. 4). Wanneer de kussenlichamen 12, 13 zijn uitgevoerd als dempende kussens zoals be- 35 schreven in de bovengenoemde aanvrage 10....., en zijn gevuld met een korrel- of deeltjesvormig materiaal, kan de vulgraad van het kussen 12 iets lager gekozen worden dan die van het kussen 13. Daarbij dient de vulgraad dan f014246 6 wel zo hoog te blijven, dat het verschil in stijfheid bij normaal gebruik niet voelbaar is, maar slechts bij een extreem hoge belasting in het geval van een aanrijding van achteren merkbaar wordt.The part 7 with less stiffness does not necessarily have to be movable relative to the rest 30 of the backrest 3. It is also conceivable that the cushion body 12 of this part 7 is simply made less stiff than the cushion 13 of the remaining part. 8 of the backrest 3 (fig. 4). When the cushion bodies 12, 13 are designed as cushioning cushions as described in the above application 10 ..... and are filled with a granular or particulate material, the filling degree of the cushion 12 can be chosen slightly lower than that of the cushion 13. The filling degree must then remain so high that f014246 6 is not noticeable in normal use, but only becomes noticeable under extremely high loads in the event of a rear impact.

5 Hoewel de uitvinding hiervoor is toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden, zal het duidelijk zijn dat deze daartoe niet beperkt is, maar op velerlei wijze kan worden gevarieerd binnen het kader van de bijgaande conclusies. Zo zou de rugleuning uit meer dan 10 twee afzonderlijke delen kunnen bestaan, waardoor het verloop van de verplaatsing van het lichaam van de gebruiker nog nauwkeuriger gevolgd zou kunnen worden. Daarnaast zou de positie van de scharnierverbinding tussen de twee delen op een andere hoogte gekozen kunnen 15 worden dan hier getoond. Ook zou in plaats van de getoonde voorspan- en/of dempingsmiddelen gebruik gemaakt kunnen worden van bezwijkmiddelen voor het bevestigen van het deel met geringere stijfheid. Een dergelijke bevestiging bezwijkt zodra de relatief lage bezwijklast daarvan 20 wordt overschreden, waarna het beweegbare deel van de rugleuning dan wordt opgevangen door het resterende deel, en de rugleuning verder als een geheel wordt vervormd en/of verplaatst.Although the invention has been elucidated above on the basis of a number of examples, it will be clear that it is not limited thereto, but can be varied in many ways within the scope of the appended claims. For example, the backrest could consist of more than two separate parts, allowing the movement of the user's body to be monitored more precisely. In addition, the position of the hinge connection between the two parts could be chosen at a different height than shown here. Also, instead of the shown biasing and / or damping means, use could be made of failure means for fastening the part with less rigidity. Such an attachment collapses as soon as the relatively low collapse load thereof is exceeded, after which the movable part of the backrest is then received by the remaining part, and the backrest is further deformed and / or displaced as a whole.

De omvang van de uitvinding wordt dan ook 25 uitsluitend bepaald door de conclusies.The scope of the invention is therefore determined solely by the claims.

10142461014246

Claims

Chair, in particular for use in a vehicle, provided with a seat and an upright backrest connected thereto, characterized in that the backrest has a height stiffness which is variable in height direction.

2. Chair according to claim 1, characterized in that the backrest comprises at least two parts, and a part in the vicinity of the seat has a lower stiffness than a part further away from the seat.

Chair according to claim 2, characterized in that the part is movable with less rigidity relative to the seat.

Chair according to claim 3, characterized in that the lower stiffness part is pivotally connected to the rest of the backrest.

Chair according to claim 3 or 4, characterized by means for biasing the part with lower stiffness to a rest position.

Chair according to any one of claims 3 to 5, characterized by means for damping the movement of the part with less rigidity.

7. Chair according to claims 4 and 6, characterized in that the damping means are arranged between the pivotable part and the rest of the backrest.

Chair according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the cushioning means comprise a granular or particulate material.

9. Backrest, evidently intended for use in a chair according to any one of the preceding claims. T014246