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Johnson Controls bietet zwei Lösungen für Aktiv-Kopfstützen

Der Zulieferer Johnson Controls hat sich mit der Entwicklung von Kopfstützen-Systemen beschäftigt, die Verletzungen der Halswirbelsäule vermeiden oder die Folgen eines Heckaufpralls mildern sollen. Nun ist der Zulieferer nach eigenen Angaben das einzige Unternehmen, das unter dem Namen "riACT" zwei Lösungen für Aktiv-Kopfstützen anbieten kann. Mit einer der beiden Lösungen sind nun die Vordersitze der 5er Limousine, des GT und der neue Touring von BMW ausgestattet: nämlich mit pro-aktiven Kopfstützen. Zusammen mit den re-aktiven Kopfstützen bilden sie das Riact-System, das die Gefahr von Schleudertraumata bei einem Heckaufprall minimieren soll.

Schleudertraumata sind die Folge von Heckkollisionen auf ein langsam fahrendes oder stehendes Fahrzeug. Laut Unternehmen zeigen unabhängige Studien, dass geeignete Schutzsysteme das Risiko durch Schleudertraumata verursachte Langzeitschäden um über 50 Prozent senken können, die Verletzungsgefahr der Halswirbelsäule um rund ein Drittel reduziert werden kann. Ein wirksames Instrument zur Vermeidung von so genannten Halswirbelsäulen (HWS)-Syndromen seien solche Kopfstützen, wie sie vom Zulieferer entwickelt worden sind. Sie stützen den Kopf bei einem Heckaufprall ab und verhindern eine Überlastung der Halswirbelsäule. "Die Schutzwirkung bleibt zudem auch erhalten, wenn der Abstand zum Hinterkopf aus Gründen der Behaglichkeit zu groß gewählt ist. Denn im Falle eines Falles hat unser Riact-System innerhalb von Sekundenbruchteilen den richtigen Abstand hergestellt", erklärt Dr. Alexander Hasler. Hasler ist Mediziner und Biomechaniker. Seit zehn Jahren beschäftigt er sich mit dem Entstehen von Schleudertraumata und mit Technologien zu deren Vermeidung. Er leitet bei Johnson Controls Automotive Experience den Vertrieb für Kopfstützen in Europa und des Riact-Systems weltweit.
"Durch den Aufprall werden Fahrzeug und Körper der Passagiere nach vorn beschleunigt, während deren nicht abgestützte Köpfe eine in Relation dazu rückwärts gerichtete, ruckartige Beschleunigung erfahren. Durch diese peitschenartige Bewegung wird die Halswirbelsäule oft so stark gedehnt, dass Verletzungen beispielsweise an Bändern, Muskeln, Bandscheiben und Nerven auftreten. Typischerweise sind Kopf- und Nackenschmerzen oder sogar Übelkeit und Konzentrationsstörungen die Folgen", erklärt Dr. Alexander Hasler. Das Funktionsprinzip der Kopfstützen sei, dass unabhängig von der gewählten Einstellung das Kissen bei einem Heckaufprall so dicht an den Hinterkopf gedrückt werde, dass die relative Rückwärtsverlagerung des Kopfes sowie die sich anschließende Peitschenschlagbewegung verhindert beziehungsweise abgemildert werde.

Für diesen Zweck hat das Unternehmen einen auf einer Schraubbewegung basierenden Teleskopmechanismus entwickelt, der zwischen dem Kissen und dem Hinterteil der Kopfstütze liegt. Der Teleskopmechanismus verbindet diese beiden Teile. In einer der beiden Ausführungen, die der Zulieferer entwickelt hat, ist er durch eine Feder vorgespannt, in der zweiten Ausführung wird er durch den Insassen selbst angetrieben, erläutert Hasler das Kernelement der Technologie. Das Kissen lässt sich auf einem horizontalen Weg von bis zu 54 Millimeter justieren, so dass jeder Fahrer den für ihn angenehmsten Abstand zwischen Kissen und Hinterkopf einstellen kann.

Die im BMW 5er eingesetzte Kopfstütze ist in der Höhe sowie horizontal verstellbar. Hierzu können Fahrer und Beifahrer das gepolsterte, selbst arretierende Vorderteil der Kopfstütze auf insgesamt 54 Millimeter Weg in zahlreichen kleinen Schritten verschieben und so den ihnen angenehmsten Abstand zwischen Hinterkopf und Kopfstütze einstellen.

Bei einem Heckaufprall mit einer Differenzgeschwindigkeit von mehr als zehn Kilometer pro Stunde entriegelt ein kleiner pyrotechnischer Zündsatz den Teleskopmechanismus im Inneren der Kopfstütze. Dieser fährt das Kissen der Kopfstütze in Sekundenbruchteilen so weit aus, dass der Kopf bereits vor einer nach hinten schnellenden Bewegung abgestützt wird. "Auch wenn die Kopfstütze aus Gründen der Behaglichkeit so eingestellt ist, dass zwischen Hinterkopf und Kissen ein größerer Abstand ist, bleibt die optimale Schutzwirkung dieses Systems gewährleistet. Denn unabhängig von ihrer Positionierung wird sie beim Unfall innerhalb von nur 25 Millisekunden so dicht an den Kopf gebracht, dass die gefährliche Schleuderbewegung unterbunden wird", beschreibt Hasler. Als pro-aktiv wird die Kopfstütze bezeichnet, weil sie zum Auslösen nicht, wie rein mechanisch ausgelöste Aktiv-Kopfstützen, Impulse nutzt, die der Körper beim Aufprall in die Sitzlehne einleitet. Das Signal zum Auslösen liefern vielmehr die Crash-Sensoren des Fahrzeugs, die auch Gurtstraffer und andere Rückhaltesysteme ansteuern.

Simulationen im Rahmen des European New Car Assessment Programme (Euro NCAP) bestätigten die Ergebnisse interner Tests bei Johnson Controls. Mit 3,3 von maximal 4,0 in der Sitz-Wertung zu vergebenden Punkten bekam der getestete 5er für die Schutzwirkung der Vordersitze beim Heckaufprall die Höchstnote "gut". Damit trägt die pro-aktive Kopfstütze wesentlich zur Fünf-Sterne-Wertung, dem bestmöglichen Ergebnis im Euro NCAP, bei.

Beim re-aktiven Kopfstützen-System ist es so, dass das System vom Körper den Befehl zum Auslösen erhält. Im Prinzip dient der Körper als Crash-Sensor. Wird er beim Heckaufprall in den unteren Bereich der Sitzlehne gepresst, aktiviert dieser Flächendruck einen in die Lehne integrierten mechanischen Aktuator, der wiederum einen Bowdenzug strafft. Dieser führt durch die Lehne bis zur Kopfstütze und treibt den integrierten Teleskopmechanismus an. "Etwa 50 Millisekunden nach Beginn des Aufpralls beziehungsweise 25 Millisekunden nach Aktuierung ist das Kissen der Kopfstütze in seiner Endposition angelangt - in jedem Fall frühzeitig genug, damit dieses Riact-System seine volle Wirkung erreicht", weiß Dr. Alexander Hasler aus internen Testläufen, die die Crashtests des Euro NCAP bestätigen: Die Organisation beurteilte die Schutzwirkung dieses re-aktiven Riact-Systems in allen getesteten Fahrzeugen mit der Bestnote gut und verlieh mit 3,7 von 4 Punkten die höchste je vergebene Wertung.
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