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Die
Erfindung betrifft eine Kopfstützenanordnung
für ein
Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine
derartige Kopfstützenanordnung
umfasst eine höhenverstellbare
Kopfstützenaufnahme, an
der die Kopfstütze
befestigbar ist und die mit einem Verstellantrieb zur Einstellung
der Höhe
der Kopfstütze
koppelbar ist, sowie eine Führungseinrichtung
für die
Kopfstützenaufnahme,
die mindestens eine Führungsstange
der Kopfstützenaufnahme und
ein zugeordnetes Führungselement
aufweist, mittels dem die Führungsstange
längsverschieblich geführt ist.
Dabei werden die Führungselemente
der Führungseinrichtung
durch z.B. Führungsrohre
bzw. Führungshülsen gebildet,
die am oberen Teil der Rückenlehne
eines Kraftfahrzeugsitzes angeordnet sind und in denen die Führungsstangen
der Kopfstützenaufnahme
längsverschieblich
geführt
sind. Die Führungsstangen
sind an ihren der Kopfstütze
abgewandten Enden formschlüssig
mit einem Kopfstützenträger verbunden,
der wiederum mit dem Verstellantrieb zur Einstellung der Höhe der Kopfstütze in Wirkverbindung
steht.
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Ein
Problem bei solchen Kopfstützenanordnungen
besteht darin, daß in
einem Crash-Fall sehr starke Crash-Kräfte auf die Kopfstütze einwirken können, die über die
Führungsstangen
der Kopfstützenaufnahme
zum Verstellantrieb weitergeleitet werden. Diese Kräfte können dazu
führen,
daß die
Kopfstützenaufnahme
vom Verstellantrieb entkoppelt wird. Da bei einem Front-, Heck-
oder Seiten-Crash im Bereich der Kopfstütze in der Regel auch Kräfte auftreten,
die in Verschieberichtung der Kopfstütze wirken (z.B. Fliehkräfte), kann
die Entkopplung der Kopfstützenaufnahme
von dem zugeordneten Verstellantrieb die Folge haben, daß sich die
Kopfstützenaufnahme
insgesamt von der Rückenlehne
des Sitzes löst
und somit ihre im Crash-Fall äußerst bedeutsame
Schutzfunktion eines Insassen nicht ausüben kann.
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In
der
DE 198 19 502
A1 ist eine Anordnung zur stufenlosen Verstellung einer
Kopfstütze
an einer Sitzlehne eines Kraftfahrzeugsitzes unter Verwendung mindestens
einer an der Sitzlehne befestigten Führungsstange beschrieben. Dabei
ist an der Kopfstütze
ein von der Führungsstange
durchgriffener Stangenträger
gehalten, der aus einem hülsenartigen,
weichelastischen Puffer besteht oder einen solchen aufweist. Dieser
Puffer umgibt die Führungsstange
mit radialem Spiel, so dass die Kopfstütze mit dem Stangenträger auf
der Führungsstange
verschieblich ist und bei auf die Kopfstütze einwirkenden Querkräften der
Puffer gegen die Führungsstange gedrückt wird
und die Kopfstütze
samt Stangenträger durch
die sich zwischen Puffer und Führungsstange aufbauenden
Reibungskräfte
unverschieblich gehalten ist.
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Aus
der
DE 199 54 862
A1 ist eine Kunststoffmuffe zur Aufnahme eines Befestigungsholmes einer
Kopfstütze
für einen
Kraftfahrzeugsitzes bekannt.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kopfstützenanordnung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau
durch hohe Sicherheit in einem Crash-Fall auszeichnet.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Schaffung einer Kopfstützenanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Danach
ist an einer der beiden Baugruppen der Führungseinrichtung, nämlich an
der Führungsstange
oder an dem Führungselement,
ein als Formschlusselement ausgebildetes Verriegelungselement angeordnet,
das unter der Einwirkung von Kräften
mit einer Kraftkomponente quer zur Verschieberichtung der Führungsstange
formschlüssig
mit der anderen dieser beiden Baugruppen in Eingriff gebracht wird und
dadurch eine Verschiebung der Führungsstange entlang
des Führungselementes
verhindert.
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Das
Verriegelungselement stellt in einem Crash-Fall eine Verbindung
zwischen der Führungsstange
und dem zugeordneten Führungselement
her und verhindert dadurch eine Bewegung der Führungsstange in Verstellrichtung,
durch die die Kopfstütze
von der Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes gelöst
werden könnte.
Ferner werden die Crash-Kräfte hierdurch
von den Führungsstangen
der Kopfstützenaufnahme
unmittelbar in die an der Sitzlehne angeordneten Führungselemente
weitergeleitet.
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Die
erfindungsgemäße Lösung hat
den Vorteil, daß sie
in einem Crash-Fall die unmittelbare Ableitung an der Kopfstütze auftretender
Crash-Kräfte über die
Führungsstangen
der Kopfstützenaufnahme und
die Führungselemente
an der Sitzlehne in das Lehnengestell ermöglicht. Hierdurch wird die
Belastung des Verstellantriebs in einem Crash-Fall verringert und
somit zugleich der erforderliche Aufwand für eine Crash-Ausgestaltung des
Verstellantriebs reduziert. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausgestaltung
des Verstellantriebs unter dem Gesichtspunkt der Gewichts- und Kostenoptimierung.
Insbesondere können
Teile des Verstellantriebs, wie z.B. Getriebeteile, aus Kunststoff
gefertigt werden.
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Die
(in der Regel zwei) Führungsstangen
der Kopfstützenaufnahme
werden durch die zugeordneten Führungselemente
vorzugsweise derart geführt, daß im Normalbetrieb
der Kopfstützenanordnung (zur
Einstellung der Höhe
der Kopfstütze)
die Reibungskräfte
minimiert werden, indem die Oberflächen der Führungsstangen und des jeweils
zugeordneten Führungselementes
voneinander beabstandet sind. Dies kann dadurch erreicht werden,
dass zwischen der Führungsstange
und dem Führungselement
ein Distanzelement angeordnet ist, das im Normalbetrieb eine im
wesentlichen punktartige Führung der
Führungsstangen
an dem jeweils zugeordneten Führungselement verwirklicht,
d.h., Kontakt zwischen Führungsstange
und Führungselement
besteht im wesentlichen nur über
das Distanzelement, wobei dieser Kontakt möglichst kleinflächig, z.B.
linienartig, ausgelegt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist das Distanzelement als elastisches Element ausgebildet, das
unter der Wirkung von Crash-Kräften
quer zur Verstell- bzw. Verschieberichtung der Kopfstützenaufnahme,
die eine vorgegebene Mindestkraft überschreiten, derart deformiert
wird, dass das an der einen Baugruppe der Führungseinrichtung vorgesehene
Verriegelungselement mit der anderen Baugruppe der Führungseinrichtung
in Eingriff treten kann. Mit anderen Worten ausgedrückt, tritt
die Verriegelung erst dann in Kraft, wenn die auf die Kopfstütze wirkenden
Querkräfte
eine bestimmte Mindestkraft überschreiten.
Hierdurch soll verhindert werden, dass eine Verriegelung bereits
dann auftritt, wenn durch ein Ziehen an der Kopfstütze im täglichen
Gebrauch vergleichsweise kleine Querkräfte wirken.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Führungseinrichtung
derart ausgelegt, dass die mindestens eine Führungsstange unter der Wirkung
von Kräften,
die eine Komponente quer zu ihrer Verschieberichtung aufweisen,
verschwenkt wird. Die Achse der Schwenkbewegung kann beispielsweise
durch eine lokale Abstützung
der Führungsstange,
insbesondere durch eine Abstützung an
dem Führungselement,
gebildet werden. Bei einem als Rohr bzw. Hülse ausgestaltetem Führungselement
kann dies durch eine Verjüngung
des Führungselementes
erreicht werden, so dass die Führungsstange
im Bereich dieser Verjüngung
punktuell bzw. linienförmig
an dem Führungselement
anliegt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist das Formschlusselement Schneidbereiche auf, über die
es in das Material der besagten Baugruppe eindringen kann, um eine
formschlüssige
Verbindung herzustellen.
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Durch
eine keilförmige
Ausbildung des Verriegelungselementes kann erreicht werden, dass
zusätzliche
Keilkräfte
den Eingriff des Verriegelungselementes in die hierfür vorgesehene
Baugruppe der Führungseinrichtung
unterstützt
wird. Die Keilform kann dabei beispielsweise so ausgeführt sein,
dass die Keilwirkung die Verriegelung der Führungsstange insbesondere bei
einem Front- und/oder einem Heck-Crash unterstützt Das Verriegelungselement
ist vorzugsweise an einem Fortsatz des Führungselementes vorgesehen,
der an einem Ende des Führungselementes
angeordnet ist. Um einen möglichst großen Abstand
zwischen der Schwenkachse der Führungsstange
und dem Verriegelungselement herzustellen, so dass ein Eingriff
des Verriegelungselementes bereits bei möglichst kleinen Schwenkwinkeln
erreicht wird, ist die Schwenkachse an dem dem Fortsatz abgewandeten
axialen Ende des jeweiligen Führungselementes
vorgesehen.
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Die
Kopfstützenaufnahme
wird vorzugsweise durch einen Kopfstützenbügel gebildet, der zwei parallel
zueinander verlaufende Führungsstangen aufweist,
die in jeweils einem am Lehnengestell angeordneten Führungselement
(Führungsrohr)
geführt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung des oberen Abschnittes eines Lehnengestells
mit einer daran geführten,
höhenverstellbaren
Kopfstützenaufnahme
und einer Führungseinrichtung
der Kopfstützenaufnahme;
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2a einen
Längsschnitt
durch eine Ausgestaltung der Führungseinrichtung
aus 1 im Normalbetrieb, bei der das Verriegelungselement durch
ein Reibelement gebildet wird;
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2b einen
Längsschnitt
gemäß 2a in einem
Crash-Fall;
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3a einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform
der Führungseinrichtung
aus 1 im Normalbetrieb, bei der das Verriegelungselement
durch ein Formschlusselement gebildet wird;
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3b einen
Längsschnitt
gemäß 3a im
Crash-Fall;
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3c ein
Detail aus 3a;
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3d ein
Detail aus 3b.
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Die 2a und 2b zeigen
nicht die Erfindung, sondern dienen der Erläuterung.
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In 1 ist
der obere Abschnitt 20 des Lehnengestells 2 einer
Rückenlehne
für Kraftfahrzeugsitze
dargestellt, der eine höhenverstellbare
Kopfstützenaufnahme 1 aufweist.
Die Kopfstützenaufnahme 1 ist
als Kopfstützenbügel ausgebildet,
mit einem oberen Basisabschnitt 10, an dem eine Kopfstütze befestigbar
ist, und mit zwei senkrecht von dem Basisabschnitt 10 abstehenden
und einstückig
an diesem angeformten, parallel zueinander verlaufenden Führungsstangen 11, 12.
Die Führungsstangen 11, 12 sind
in jeweils einer Führungshülse 21 bzw. 22 geführt, die
an dem oberen Abschnitt 20 des Lehnengestells 2 befestigt
ist und sich in Verstellrichtung V der Kopfstützenaufnahme 1 erstreckt.
An die beiden Führungshülsen 21, 22 schließt sich
nach oben, zu der Kopfstütze
hin, jeweils ein Fortsatz 31 bzw. 32 an, der als
Stabilisator in einem Crash-Fall dienst, wie nachfolgend der 2 und 3 noch
erläutert
werden wird.
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In
den beiden Führungshülsen
21,
22 ist
jeweils eine der Führungsstangen
11,
12 der
Kopfstützenaufnahme
1 längsverschieblich,
d.h. entlang der Verstellrichtung V bewegbar, geführt. An
ihren der Basis
10 der Kopfstützenaufnahme
1 abgewandten Enden
11a,
12a weisen
die Führungsstangen
11,
12 jeweils
eine umlaufende Einschnürung
(Ringnut) auf, die der formschlüssigen
Befestigung der Führungsstangen
an einem Kopfstützenträger dient.
Dieser Kopfstützenträger ist,
wie aus der
DE 43 25
996 C2 bekannt, mit einem (elektrischen) Verstellantrieb
zur Einstellung der Höhe
der Kopfstütze
koppelbar, durch den der Kopfstützenträger entlang
der Verstellrichtung V verschiebbar ist. Hierbei werden die mit dem
Kopfstützenträger formschlüssig verbundenen Führungsstangen
11,
12 und
somit die Kopfstützenaufnahme
1 insgesamt
mitgenommen, was zu einer Einstellung der Höhe der Kopfstütze führt.
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Die
Führungsstangen 11, 12 und
die jeweils zugeordnete Führungshülse 21, 22 bilden
eine Führungseinrichtung,
mittels der die Kopfstützenaufnahme 1 bei
der Einstellung der Kopfstützenhöhe durch Verschieben
entlang der Verstellrichtung V geführt wird.
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2a zeigt
einen Längsschnitt
durch eine Führungseinrichtung 11, 21 aus 1,
die durch eine Führungshülse 21 und
eine darin geführte
Führungsstange 11 des
Kopfstützenbügels gebildet
wird.
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Anhand 2a ist
erkennbar, dass die rohrförmig
ausgebildete Führungsstange 11 quer
zu ihrer Erstreckungsrichtung von der Innenwand der Führungshülse 21 beabstandet
ist. Die Führungsstange 11 stützt sich
mit ihrer Außenwand
an der Führungshülse 21 lediglich
im Bereich einer Verjüngung
der Führungshülse 21 ab,
die durch eine von der Innenwand der Führungshülse 21 nach innen
abstehende, umlaufende Ringwulst 25 gebildet wird. Die
Ringwulst 25 ist einstückig
an der Führungshülse 21 angeformt
und bildet eine im wesentlichen linienförmige, die Führungsstange 11 kreisförmig umschließende Abstützstelle
für die
Führungsstange 11.
Hierdurch ist eine reibungsarme Führung der Führungsstange 11 in
der Führungshülse 21 gewährleistet.
Die Ringwulst 25 ist an der Führungshülse 21 im Bereich ihres
unteren Endes, d.h. im Bereich des der Kopfstütze abgewandten Endes der Führungshülse 21 angeordnet.
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An
ihrem anderen Ende weist die Führungshülse 21 eine
Schulter 27 auf, auf die ein als Stabilisator dienender
Fortsatz 31 gesteckt ist. Im Bereich des Fortsatzes 31 ist
die Führungsstange 11 zusätzlich mittels
einer ringförmigen
Führungsscheibe 35 geführt, die
zwischen dem Fortsatz 31 und der oberen Schulter 27 der
Führungshülse 21 eingeklemmt ist
und die ebenfalls als Distanzelement dient, das einen Abstand der
Außenwand
der Führungsstange 11 von
der Innenwand der Führungshülse 21 gewährleistet.
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An
der Innenwand des die Führungsstange 21 ringförmig umgebenden
Fortsatzes 31 ist ein als Reibelement ausgebildetes, aus
Kautschuk bestehendes Verriegelungselement 4 angeordnet,
das die Führungsstange 11 ringförmig umgreift.
Das Reibelement 4 weist an seiner in axialer Richtung oberen
und unteren Stirnseite jeweils einen nach außen abstehenden, umlaufenden
Randabschnitt auf, über
den es formschlüssig
in jeweils einer zugeordneten Ringnut des Fortsatzes 31 aufgenommen
ist. Es besteht also eine formschlüssige Verbindung zwischen Reibelement 4 und
dem Fortsatz 31, die zusätzlich noch durch Stoffschluss,
z.B. unter Verwendung eines Klebemittels, gesichert sein kann.
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Wirken
in einem Crash-Fall Kräfte
mit einer Komponente Fs senkrecht zur Verstellrichtung V und somit
zur Erstreckungsrichtung der Führungsstange 11 auf
die Kopfstütze
und somit auch auf das obere Ende der Führungsstange 11 ein,
so wird diese um eine durch die Ringwulst 25 im unteren
Bereich der Führungshülse 21 definierte
Achse verschwenkt, vergl. 2b, wodurch
das an dem Fortsatz 31 angeordnete Reibelement 4 in
Eingriff mit der Führungsstange 11 gerät und durch
die hierbei auftretenden Reibkräfte
eine Verschiebung der Führungsstange 11 entlang
der Verstellrichtung V verhindert wird. Somit besteht nicht die
Gefahr, dass die Führungsstange 11 entlang
der Verstellrichtung V aus der Führungshülse 21 herausbewegt
werden kann, wodurch die Kopfstütze
insgesamt von der Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes abgehoben würde.
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Darüber hinaus
erfolgt über
das Reibelement 4 eine Ableitung der Crash-Kräfte von
der Führungsstange 11 in
die Führungshülse 21 und
somit in den oberen Abschnitt 20 des Sitzgestelles. Hierdurch wird
die Belastung des Verstellantriebes der Kopfstützenanordnung in einem Crash-Fall
erheblich reduziert und eine Abkopplung der Führungsstangen 11 von
dem Verstellantrieb verhindert.
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Das
Verschwenken der Führungsstange 11 wird
dabei dadurch ermöglicht,
dass die Führungsscheibe 35 quer
zur Verstellrichtung V beweglich an dem Reibelement 4 gelagert
ist, wie anhand 2b erkennbar.
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Wenn
der Crash-Vorgang beendet ist und keine Crash-Kräfte mehr auf die Kopfstütze und
somit auf die Führungsstange 11 wirken,
dann kehrt die Führungsscheibe 35 unter
der Wirkung elastischer Kräfte
(die mittels eines geeigneten Federelementes erzeugt werden können) wieder
in die in 2a gezeigte konzentrische Lage
bezüglich
der Längsachse der
Führungsstange 11 zurück, so dass
die Führungsstange 11 dann
wieder mit hinreichender Distanz von der Innenwand der Führungshülse 21 und des
Fortsatzes 31 geführt
ist, wodurch Kontakt zwischen dem Reibelement 4 und der
Führungsstange 11 verhindert
wird. Die Führungseinrichtung
befindet sich dann wieder in einem Zustand, in dem ohne weiteres
eine Verschiebung der Führungsstange 11 bezüglich der
Führungshülse 21 in
Verstellrichtung V für eine
Einstellung der Kopfstützenhöhe möglich ist.
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Von
Bedeutung ist weiterhin, dass aufgrund des großen Abstandes zwischen der
durch die Ringwulst 25 gebildeten Schwenkachse und dem
Reibelement 4, die an entgegengesetzten Enden der Führungshülse 21 vorgesehen
sind, bereits sehr kleine Schwenkwinkel der Führungsstange 11 (vorliegend etwa
0,5 Grad) ausreichen, um einen Eingriff des Reibelementes 4 in
die Außenwand
der Führungsstange 11 zu
ermöglichen.
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3a und
die zugehörige
Detaildarstellung in 3c zeigen eine Abwandlung der
Ausgestaltung aus 2a.
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Ein
Unterschied besteht darin, dass gemäß den 3a und 3c das
Verriegelungselement 5 als Formschlusselement in Form eines
Ringschneidelementes ausgebildet ist, das die Führungsstange 11 ringförmig umgibt
und das in einer Ringnut in der Innenwand eines ringförmigen Fortsatzes 33 am oberen
Ende der Führungshülse 21 gelagert
ist.
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Ein
weiterer Unterschied besteht darin, dass gemäß 3a als
Distanzelement im oberen Bereich der Führungshülse 21 ein einstückig an
dem ringförmigen
Fortsatz 33 angeformtes, nach innen abstehendes elastische
Element 37 dient, das die Führungsstange 11 ringförmig umgreift
und im wesentlichen linienförmig
an dieser anliegt.
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Wirken
in einem Crash-Fall hinreichend große Kräfte Fs auf die Kopfstütze und
somit auf das obere Ende der Führungsstange 11,
so wird das elastische Element 37 (Federelement) deformiert,
so dass das Formschlusselement 5 in Form eines Ringschneidelementes
in Eingriff mit der Außenwand
der Führungsstange 11 gerät und mit
seinen Schneiden in dessen Material eindringt, vergleiche 3b sowie
die zugehörige
Detaildarstellung in 3d Hierdurch wird eine formschlüssige (und
kraftschlüssige) Verbindung
zwischen Führungsstange 11 und
Führungshülse 21 hergestellt.
Diese verhindert zum einen eine Bewegung der Führungsstange 11 in
Verstellrichtung V unter der Wirkung von Crash-Kräften, so
dass ein Abheben der Kopfstütze
von dem oberen Abschnitt 20 des Lehnengestells verhindert
wird. Zum anderen wird eine unmittelbare Einleitung von Crash-Kräften aus
der Führungsstange 11 in
die Führungshülse 21 und
somit dem oberen Abschnitt 20 des Lehnengestells ermöglicht.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
es beim Wirken sehr großer
Crash-Kräfte und dem
hiermit verbundenen Eindringen des Formschlusselementes 5 in
das Material der Führungsstange 11 zu
einer so starken plastischen Verformung der Führungsstange 11 kommen,
dass im Anschluss an die Crash-Belastung nach wie vor eine Verriegelung
der Führungsstange 11 besteht.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
ist die Rückstellwirkung des
elastischen Elementes 37 in einem solchen Fall nicht groß genug,
um die Führungsstange 11 wieder innerhalb
der Führungshülse 21 zu
zentrieren.
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Diese
Funktion kann von Bedeutung sein, wenn in einem Crash mehrere Belastungen
nacheinander auftreten, z.B. bei einem Rollover. Es ist dann über den
gesamten Zeitraum die Verriegelung der Kopfstütze gewährleistet.
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Selbstverständlich kann
auch eine Kombination der in den 2 und 3 dargestellten Varianten zur Sicherung
einer Kopfstütze
verwendet werden.