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Die
Erfindung betrifft eine Kopfstütze
für einen
Fahrzeugsitz, insbesondere für
einen Kraftfahrzeugsitz, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches
1.
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Aus
der
DE 199 51 966
A1 ist eine crashaktive Kopfstütze dieser Art bekannt, bei
der ein Prallelement mittels eines Viergelenks an einem feststehenden
Teil angelenkt ist. Im Heckcrashfall beaufschlagt der Rücken des
Insassens ein Element, welches mittels eines Seilzuges auf die Kopfstütze einwirkt
und das Prallelement ausfährt.
Eine federvorbelastet ausschwenkende, sich selbst arretierende Schwenkplatte
verhindert eine Rückwärtsbewegung des
Prallelementes. In der
DE
199 23 909 A1 ist ein Antrieb des Prallelementes mittels
einer Druckfeder offenbart. Beim Ausfahren des Prallelementes schwenken
Stützarme
auf, welche eine Rückwärtsbewegung
des Prallelementes verhindern. Die
DE 35 19 058 A1 beschreibt eine motorische
Sitzverstellung mit einer Bremseinrichtung, welche einen Hülsenfreilauf
aufweist, um den Motor vor abtriebsseitig auftretenden Lastwechseln
zu schützen.
Aus der
DE 39 00 495
A1 ist eine Kopfstütze
bekannt, bei der im Falle eines Crashs der Abstand zwischen dem
Kopf des Insassens und der Kopfstütze verringert wird, um ein Schleudertrauma
(HWS-Syndrom) zu vermeiden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kopfstütze der
eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Kopfstütze
mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Indem
zwischen der Schwenkvorrichtung und dem feststehenden Bauteil ein
Freilauf vorgesehen ist, welcher eine Bewegung der ersten Baugruppe
nach hinten sperrt, wird auf konstruktiv einfache Weise der ausgelösten Zustand
gesichert, so dass der Kopf des Insassens keine Energie reversibel
in die Kopfstütze übertragen
kann, durch welche er wieder beschleunigt werden könnte. Der
Freilauf, welcher beispielsweise zwischen der Schwenkvorrichtung
und einer Kopfstützenstange
wirksam ist, kann vorzugsweise in einer bestimmten Höhe an der
Kopfstützenstange
wieder freigeschaltet werden, beispielsweise in einem Abschnitt
geringeren Durchmessers.
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Die
vorliegende Erfindung, mit welcher die Crasheigenschaften der Kopfstütze verbessert
werden, kann bei allen Arten von Fahrzeugsitzen eingesetzt werden,
beispielsweise bei Kraftfahrzeug-Vordersitzen oder -Rücksitzbänken oder
bei Fluggastsitzen. Die Kopfstütze
ist vorzugsweise für
einen Heckcrash ausgebildet, kann aber auch entsprechend für den Fall
eines Frontcrashs ausgebildet werden. Die Kopfstütze kann Teil eines automatischen
Kopfstützen-Anpassungs-Systems
sein, d. h. die Höhe
der Kopfstütze
wird automatisch über
die Längseinstellung
des Fahrzeugsitzes eingestellt. In der hintersten Position des Fahrzeugsitzes
nimmt die Kopfstütze ihre
höchste
Stellung ein, in der vordersten Position ihre niedrigste Stellung.
Die Höhe
der Kopfstütze kann
gegebenenfalls durch eine manuelle Höheneinstellung nachreguliert
werden. Die Erfindung kann auch für Fahrzeugsitze verwendet werden,
bei welchen im Crashfall das Oberteil der Rückenlehne relativ zu deren
Unterteil nach vorne schwenkt.
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Vorzugsweise
bewegt sich die erste Baugruppe relativ zu einer zweiten Baugruppe
nach vorne, wobei eine im wesentlichen unterhalb der zweiten Baugruppe
angeordnete dritte Baugruppe der Kopfstütze vorgesehen ist, gegenüber welcher
sich die erste Baugruppe im Crashfall nach oben bewegt. Damit kann
eine anfängliche
Fehlpositionierung der Kopfstütze
auf der Höhe
des Genicks behoben werden, so dass das Polster der Kopfstütze so nah
wie möglich
an den Hinterkopf des Insassens gelangt. Dies schützt den
Insassens noch besser vor Verletzungen, insbesondere vor dem sogenannten HWS-Syndrom
und vor einem Genickbruch. Das Ausmaß der Bewegung nach oben hängt von
der eingestellten Höhe
der Kopfstütze
ab.
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Für möglichst
einfach aufzubauende Antriebe ist vorzugsweise die erste Baugruppe
relativ zur zweiten Baugruppe (nach vorne) und die zweite Baugruppe
relativ zur dritten Baugruppe (nach oben) beweglich. Die Bewegungen
können
rein translatorisch, Überlagerungen
einer translatorischen Bewegung und einer Schwenkbewe gung oder Überlagerungen zweier
Schwenkbewegungen sein. In letzterem Fall kann beispielsweise mittels
Gleitführungen
wieder eine translatorische Bewegung erzeugt werden. Für solche
Schwenkbewegungen sind Hebelarme von Vorteil, mit denen dann verhältnismäßig große Wege zurückgelegt
werden können.
Die unterschiedlichen Bewegungen können durch separate Energiespeicher,
Antriebe und Führungen,
aber eine gemeinsame Auslösung,
besser gesteuert werden. Federn als Energiespeicher können zugleich
als Antriebsmechanik ausgebildet sein. Für Schläge auf die Kopfstütze, welche
außerhalb
des Crashfalls erfolgen, ist vorzugsweise eine Sicherheitssperre
für die
Auslösung
der crashaktiven Kopfstütze
vorgesehen.
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Im
Rahmen einer modularen Bauweise und für eine bessere Austauschbarkeit
sowie für
kurze Betätigungswege
ist es von Vorteil, wenn alle Baugruppen einschließlich crashsensitiver
Sensoren, Energiespeicher, Getriebe und sonstiger Antriebselemente
innerhalb der Kopfstütze
integriert sind, d. h. eine geschlossene Einheit bilden.
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Im
folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
teilweise geschnitten dargestellte linke Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
im Ausgangszustand,
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2 einen
Schnitt durch das Ausführungsbeispiel
im Crashfall,
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3 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugsitzes,
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4 eine
teilweise geschnitten dargestellte Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel
im Ausgangszustand,
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5A eine
Explosionsdarstellung der Bauteile der zweiten und dritten Baugruppe
des Ausführungsbeispiels
mit Blickrichtung von links vorne,
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5B eine
Explosionsdarstellung der Bauteile der ersten Baugruppe und der
Verbindung zur zweiten Baugruppe mit Blickrichtung von links vorne, und
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6 eine Teilansicht des Ausführungsbeispiels
im Bereich der Prallkörperverriegelung
mit Blickrichtung von rechts.
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Eine
Kopfstütze 201 für einen
Fahrzeugsitz 202 ist auf zwei in die Rückenlehne 203 eingeführten Kopfstützenstangen 205 angebracht.
Die nachfolgenden Richtungsangaben beziehen sich auf die Anordnung
des Fahrzeugsitzes 202 in einem Kraftfahrzeug und dessen
gewöhnliche
Fahrtrichtung (x-Richtung). Für
eine Höheneinstellung
ist die Kopfstütze 201 auf
an sich bekannte Weise relativ zur Rückenlehne 203 in der
Höhe (z-Richtung)
verschieblich ausgebildet und durch geeignete Rastmittel verrastbar.
Im folgenden ist zunächst
der Ausgangs- oder Gebrauchszustand der Kopfstütze 201 beschrieben.
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Am
oberen Ende jeder Kopfstützenstange 205 ist
ein Anschlag 207 vorgesehen, welcher mit einem Hülsenbereich 207' auf die Kopfstützenstange 205 geschoben
und mit dieser verbunden ist. Der Anschlag 207 ist ferner
mit einem senkrecht vom Hülsenbereich 207' abstehenden,
zur anderen Kopfstützenstange 205 weisenden
Armbereich 207'' unter Bildung
einer Querstrebe mit dem Anschlag 207 auf der anderen Kopfstützenstange 205 verbunden.
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Eine
Höhenverriegelung 215 der
Kopfstütze 201 umfasst
ein in Fahrzeugsitz-Querrichtung (y-Richtung) angeordnetes, längliches
Joch 217 mit Durchlässen 217' für die Kopfstützenstangen 205 und
zwei in entsprechende Schlitze des Jochs 217 in y-Richtung
eingeschobene Entriegelungstasten 219, welche jeweils einen
Durchlass 219' für die zugeordnete
Kopfstützenstange 205 aufweisen.
Die federbelasteten Entriegelungstasten 219 wirken über die
Berandungen ihrer Durchlässe 219' mit entsprechenden Kerben 205' in den Kopfstützenstangen 205 zusammen,
um diese zu verriegeln. Im Normalgebrauch wird zur Einstellung der
Höhe der
Kopfstütze 201 die Höhenverriegelung 215 durch
Drücken
der Entriegelungstasten 219 aus den Kerben 205' gelöst, die
gesamte Kopfstütze 201 in
die gewünschte
Höhe verfahren
und eine neue Raststellung der Höhenverriegelung 215 eingenommen.
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In
z-Richtung nimmt das Joch 217 im Bereich jedes Durchlasses 217' eine Druckfeder 220 mit
darüber
angeordneter Unterlegscheibe 222 auf. Radial weiter außen gelegen
sind im Bereich jedes Durchlasses 217' jeweils zwei radial nach innen
gekrümmte
Verriegelungshaken 223 am Joch 217 ausgebildet. Unter
Zwischenlage jeweils eines Hülsenfreilaufs 224 mit
einer Hülse 224' ist auf jede
Kopfstützenstange 205 eine
Schwenkeinrichtung 225 mit ihrer röhrenförmigen Schwenkhülse 225' aufgeschoben.
Von der Schwenkhülse 225' steht ein hinteres
Scharnier 227 ab. Am unteren Ende ihrer Schwenkhülse 225' weist jede
Schwenkeinrichtung 225 einen flanschartigen, ersten Fußbereich 228 und
radial gegenüberliegenden,
schmalen, zweiten Fußbereich 230 auf, welche
beide radial nach außen
weisen und im Ausgangszustand der Kopfstütze 201 unter die
Verriegelungshaken 223 geschwenkt sind, so dass die Schwenkeinrichtung 225 verriegelt
ist. In diesem Ausgangszustand weisen die hinteren Scharniere 227 schräg nach innen.
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An
jedem hinteren Scharnier 227 ist ein vorderes Scharnier 232 auf
an sich bekannte Weise angelenkt, d. h. die beiden Scharniere 227 und 232 weisen
in der Höhe
abwechselnd hülsenförmige Aufnahmen
für eine
Scharnierachse 234 auf. Die Scharnierachsen 234 sind
dabei parallel zu den Kopfstützenstangen 205 angeordnet.
An den schräg
nach außen weisenden
vorderen Scharnieren 232 ist in gleicher Weise mit weiteren
Scharnierachsen 234 ein im wesentlichen plattenförmiger Prallkörper 236 angelenkt. Eine
Doppelschenkelfeder 238 weist zwei in y-Richtung angeordnete,
schraubenförmig
gewickelte Bereiche mit einem bügelförmig herausgeführten Mittelbereich
dazwischen und zwei hakenförmig
gebogene Endbereiche auf. Mittels einer Halterung 242 ist
die Doppelschenkelfeder 238 in ihrem Mittelbereich am Prallkörper 236 befestigt,
während
sie unter Vorspannung mit ihren Endbereichen in zwei vorderen Lagerböcken 244 des
Jochs 217 drehbar eingehakt ist. Dem Prallkörper 236 gegenüberliegend
ist am Joch 217 ein hinterer Polsterträger 246 von ähnlicher
Abmessung angebracht.
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Im
Ausgangszustand wird der Prallkörper 236 mittels
einer Prallkörperverriegelung 250 entgegen
der vorgespannten Doppelschenkelfeder 238 zurückgehalten.
Die Prallkörperverriegelung 250 weist einen
Sperrhaken 252 auf, welcher schwenkbar in einem hinteren
Lagerbock 254 des Jochs 217 gelagert ist. Im Ausgangszustand
ist der Sperrhaken 252 von unten her in der Halterung 242 des
Prallkörpers 236 eingehakt.
An diesem Ende ist am Sperrhaken 252 ein zweigliedriger
Kniehebel 256 angelenkt, welcher mit seinem anderen Ende
am Joch 217 angelenkt ist. Der Kniehebel 256 ist
im Ausgangszustand nach oben durchgedrückt und hält dadurch den Sperrhaken 252.
An der Knickstelle des Kniehebels 256 ist eine nach unten
hängende
Zugfeder 258 eingehängt.
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Unterhalb
des Kniehebels 256 ist im Joch 217 eine Welle 260 gelagert,
welche mehrere radial abstehende Arme aufweist. An einem mittleren,
nach vorne weisenden ersten Arm 260' ist das andere Ende der Zugfeder 258 eingehängt. An
einem geringfügig
dazu versetzt angeordneten, nach unten weisenden zweiten Arm 260'' ist eine schwere Auslösemasse 262 als
Massesensor angebracht. Ein versetzt dazu angeordneter, nach vorne
weisender dritter Arm, im folgenden als Sperre 260''' bezeichnet,
ist oberhalb einer Sperrmasse 262 angeordnet oder liegt
auf ihr auf. Die Sperrmasse 262 ist ebenfalls schwenkbar
im Joch 217 gelagert und durch eine Schenkelfeder 266 gegen
die Welle 260 vorgespannt. Die Sperrmasse 264 verhin dert
ein Auslösen z.
B. bei Schlägen
auf die Kopfstütze 201,
indem sie bei solchen Impulsen sich schneller als die Auslösemasse 262 bewegt
und diese dann durch Anlage an die Sperre 260''' sperrt.
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Ein
gepolsterter und bezogener, vorderer Polsterkörper 270 ist auf der
Vorderseite des Prallkörpers 236 angebracht,
während
ein ebenfalls gepolsterter und bezogener, hinterer Polsterkörper 272 auf
der Rückseite
des hinteren Polsterträgers 246 angebracht
ist. Im Ausgangszustand liegen der vordere Polsterkörper 270 und
der hintere Polsterkörper 272 aneinander
an, wobei sie die vorstehend beschriebenen Bauteile in der Art einer
geschlossenen Einheit umschließen,
und ermöglichen
so einen bestimmungsgemäßen Gebrauch
der Kopfstütze 201.
Im Falle eines Heckcrashs soll eine aus Prallkörper 236 und vorderem
Polsterkörper 270 bestehende
erste Baugruppe der Kopfstütze 201 sich
relativ zu den hinteren Bauteilen der Kopfstütze 201 bewegen und zum
Kopf des Insassens geführt
werden.
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Bei
einem solchen Heckcrash werden diejenigen Bauteile des Fahrzeuges,
welche nicht starr mit der Fahrzeugstruktur verbunden sind, verzögert beschleunigt,
wobei die Verzögerung
insbesondere von der Art und Anzahl der Anbindungsstufen bis zur Fahrzeugstruktur
abhängt.
Ausgehend vom Ausgangszustand bewegt sich die Auslösemasse 262 relativ
zu den übrigen
Bauteilen der Kopfstütze 201 nach
hinten und führt
dabei mit der Welle 260 eine Schwenkbewegung aus. Die Sperrmasse 264 ist
zusammen mit ihrer Schenkelfeder 266 so ausgelegt, dass
sie langsamer nach hinten schwenkt und in diesem Fall wirkungslos
bleibt. Die schwenkende Welle 260 zieht über die
Zugfeder 258 am Kniehebel 256. Bei Erreichen einer
bestimmten Federkraft schlägt der
Kniehebel 256 nach unten durch und gibt den Sperrhaken 252 frei.
Die in x-Richtung wirksame Prallkörperverriegelung 250 ist
dadurch entriegelt. Die Doppelschenkelfeder 238 bewegt
den Prallkörper 236 in
x-Richtung nach vorne.
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Durch
die Bewegung des Prallkörpers 236 klappt
die aus vorderen und hinteren Scharnieren 232 und 227 bestehende
Scharnierführung
auf. Durch die Drehung der hinteren Scharniere 227 kommen
die Fußbereiche 228 und 230 der
Schwenkeinrichtung 225 von den Verriegelungshaken 223 frei. Durch
das Öffnen
dieser in z-Richtung wirksamen Verriegelung können sich die Druckfedern 220 entspannen,
d. h. die eine zweite Baugruppe bildenden Schwenkeinrichtungen 225 werden
gegenüber
der Höhenverriegelung 215,
welche zusammen mit den Kopfstützenstangen 205 eine
dritte Baugruppe bildet, in z-Richtung nach oben in die oberste
Position bewegt. Die quer zu ihrer Wirkrichtung bewegten Hülsenfreiläufe 224 behindern
diese Bewegung nicht. Für
die Schwenkbewegung der Schwenkeinrichtungen 225 und die
Aufklappbewegung der Scharnierführung
sind am Joch 217 und am hinteren Polsterträger 245 Endanschläge vorgesehen.
Auch die Scharniere 227 und 232 können gegenseitig
Anschläge
für ihre
Bewegung aufweisen. Der Prallkörper 236 führt somit
eine überlagerte
Bewegung aus zwei translatorischen Bewegungen in x- und z-Richtung
aus, um möglichst
aus geringem Abstand zum Hinterkopf und fernab vom Genick in Anlage
an den Kopf des Insassens zu kommen.
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Kommt
während
oder nach der Bewegung des Prallkörpers 236 der Kopf
des Insassens in Anlage an den vorderen Polsterkörper 270, so klemmen die
beiden Hülsenfreiläufe 224 die
Schwenkeinrichtungen 225 an den Kopfstützenstangen 205 fest.
Die Hülsenfreiläufe 224 sind
in jeder Zwischenstellung stufenlos wirksam. Zum Zurückstellen
der Hülsenfreiläufe 224 muss
die Kopfstütze 201 in
ihre unterste Position gebracht werden. Die Kopfstützenstangen 205 sind
dort durch Einstiche 205'' in ihrem Durchmesser
verringert, so dass dort die Hülsenfreiläufe 224 ihre
Sperrwirkung nicht entfalten können.
Eine reversible Aufnahme der Bewegungsenergie des Kopfes des Insassens
mittels der Doppelschenkelfeder 238 und damit auch eine
nachfolgende Rückübertragung
auf den Kopf des Insassens sind dadurch ausgeschlossen.
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- 201
- Kopfstütze
- 202
- Fahrzeugsitz
- 203
- Rückenlehne
- 205
- Kopfstützenstange
- 205'
- Kerbe
- 205''
- Einstich
- 207
- Anschlag
- 207'
- Hülsenbereich
- 207''
- Armbereich
- 215
- Höhenverriegelung
- 217
- Joch
- 217'
- Durchlaß im Joch
- 219
- Entriegelungstaste
- 219'
- Durchlaß in der
Entriegelungstaste
- 220
- Druckfeder
- 222
- Unterlegscheibe
- 223
- Verriegelungshaken
- 224
- Hülsenfreilauf
- 224'
- Hülse
- 225
- Schwenkeinrichtung
- 225'
- Schwenkhülse
- 227
- hinteres
Scharnier
- 228
- erster
Fußbereich
- 230
- zweiter
Fußbereich
- 232
- vorderes
Scharnier
- 234
- Scharnierachse
- 236
- Prallkörper
- 238
- Doppelschenkelfeder
- 242
- Halterung
- 244
- vorderer
Lagerbock
- 246
- hinterer
Polsterträger
- 250
- Prallkörperverriegelung
- 252
- Sperrhaken
- 254
- hinterer
Lagerbock
- 256
- Kniehebel
- 258
- Zugfeder
- 260
- Welle
- 260'
- erster
Arm
- 260''
- zweiter
Arm
- 260'''
- dritter
Arm, Sperre
- 262
- Auslösemasse,
Massesensor
- 264
- Sperrmasse
- 266
- Schenkelfeder
- 270
- vorderer
Polsterkörper
- 272
- hinterer
Polsterkörper