DE19946404A1

DE19946404A1 - System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes zwischen Kopfstütze und Kopf eines Fahrzeuginsassen

Info

Publication number: DE19946404A1
Application number: DE19946404A
Authority: DE
Inventors: Winfried Buss
Original assignee: Siemens Restraint Systems GmbH
Current assignee: Continental Safety Engineering International GmbH
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-05
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: DE19946404C2; WO2001023210A1

Abstract

Es wird ein System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes der Anlagefläche (3) einer an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes angeordneten Kopfstütze (1) zum Kopf (2) eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen beschrieben. DOLLAR A Zur Vermeidung der meist bei einem Heckaufprall verursachten Halswirbelsäulen-Schleudertraumen ist vorgesehen, daß ein Aktuator auf ein Auslösesignal eines Crashsensors zumindest die Anlagefläche (3) der Kopfstütze (1) in Richtung auf den Kopf (2) des Insassen verlagert. Im Falle der Feststellung einer Fehlauslösung des Systems wird die vorverlagerte Anlagefläche wieder in ihre Ausgangslage gebracht. Das System ist demnach reversibel. DOLLAR A In konkreter Realisierung kann die Anlagefläche der Kopfstütze (1) aus einer bistabilen Kippfeder (5) bestehen, die in vorgespanntem Zustand in die Kopfstütze (1) eingelassen ist. Der Aktuator (4) bewirkt nach Auslösung des Systems ein Umspringen der Kippfeder (5) in ihre zweite stabile Lage. DOLLAR A Alternativ kann in zweiter Realisierung vorgesehen sein, mittels eines reversiblen Antriebs die Kopfstütze (1) als Einheit in Richtung auf den Kopf (2) des Insassen zu verschwenken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes der Anlagefläche einer an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes angeordneten Kopfstütze zum Kopf eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen.

Große Probleme bei einem Heckaufprall - obwohl die Erfindung auf diesen Fall nicht ausschließlich ausgerichtet ist - bereiten Halswirbelsäulen- Schleudertraumen, die auf eine Beschleunigung des Kopfes gegenüber dem Rumpf des Insassen zurückzuführen sind. Schmerzhafte und langwierige Therapien mit meist Cervikalstützen als Ruhigstellungshilfsmittel sind die Folge für Fahrzeuginsassen, die einen derartigen Aufprall erlebt haben. Selbst tödliche Unfälle sind aufgrund des Beschleunigungseffektes zu vermerken.

Es gibt bereits Fahrzeuge, die mit einem auf diesen Effekt gerichteten Schutzsystem ausgerüstet sind. Diese sind so ausgelegt, daß nach einem Heckaufprall der nach hinten beschleunigte Insasse die Kopfstütze nach vorne drückt, damit der Beschleunigungweg für den Kopf minimiert wird. Dieses System arbeitet rein passiv und beruht auf einer Reaktionsbewegung der Kopfstütze durch den in den Fahrzeugsitz gedrückten Fahrzeuginsassen. Nachteilig an diesem passiven System ist die ungesteuerte Auslösung des Systems, wodurch es zu einer verspäteten Aktivierung des Systems kommen kann.

Nun wäre es denkbar, dieses passive System durch ein aktives System zu ersetzten, in dem beispielsweise ein pyrotechnischer Treibsatz nach Erhalt eines Signals von einem Crashsensor und einer Steuerelektronik zündet und die Kopfstütze nach vorne verlagert, also näher in Richtung auf den Kopf des Insassen, der auf dem mit dem System ausgestatteten Fahrzeugsitz sitzt. Generell aber wäre ein solches aktives System aufgrund einer möglichen relativ geringen Schwere eines Aufpralls sehr anfällig gegenüber Fehlauslösungen. So könnte das System beispielsweise so ausgelegt sein, daß es bei Differenzgeschwindigkeit von ca. 10 km/h aktiviert wird. Dies zu realisieren ist jedoch allein schon auf der Crashsensor-Seite hochproblematisch. Es ist nämlich in der Praxis sehr schwierig, für Differenzgeschwindigkeiten von 10 km/h einen Crashsensor zu entwickeln, der mit Sicherheit nur dann ein Auslösesignal generiert, wenn es tatsächlich zum Aufprall kommen wird oder gekommen ist. So könnte ein üblicher Crashsensor bereits auslösen, wenn es zu kleinen Kollisionen beim Einparken des Fahrzeugs kommen sollte. Hierauf würde dann der pyrotechnische Treibsatz zünden, obwohl selbstverständlich überhaupt keine Notwendigkeit gegeben wäre, das Schutzkonzept anzuwenden. Der Fahrzeughalter wäre sodann gezwungen, das System in einer Fachwerkstatt wieder aktivieren zu lassen, d. h. mit neuen pyrotechnischen Treibsätzen versehen und das System justieren zu lassen.

Ein weiterer Nachteil von pyrotechnischen Systemen wäre darin zu sehen, daß die Zündung im unmittelbare Bereich der Kopfstütze stattfindet, so daß der Druck und Schallbelastungen direkt am Ohr des Insassen erfolgen.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System der eingangs genannten Art anzugeben, welches dazu beiträgt, Halswirbelsäulentraumen bei einem Fahrzeugaufprall entgegenzuwirken und welches nach Fehlauslösungen reversibel ist, so daß dem Fahrzeughalter keine hohen Reaktivierungskosten im Falle der irrtümlichen Auslösung des Systems entstehen.

Gelöst wird diese Aufgabe allgemein durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Zwei bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich mit deren vorteilhaften Weiterbildungen aus den Unteransprüchen.

Demnach ist allgemein vorgesehen, daß auf ein Auslösesignal von einem Crashsensor zumindest die Anlagefläche der Kopfstütze mittels eines Aktuators in Richtung auf den Kopf des Insassen verlagert wird und daß im Falle der nachherigen Feststellung einer Fehlauslösung des Systems zumindest die vorverlagerte Anlagefläche in ihre Ausgangslage gebracht wird.

Der Crashsensor kann ein herkömmlicher Crashsensor sein, der ein Auslösesignal tatsächlich erst nach registriertem Aufprall erzeugt. Der Crashsensor kann jedoch auch ein sogenannter Pre-Crashsensor sein, der in der Lage ist, eine unmittelbar bevorstehende Kollision gesichert zu erfassen und so ein Auslösesignal zu erzeugen, welches typischerweise 112 bis 1 Sekunde vor dem ersten unabwendbaren Kontakt generiert wird und so eine Auskunft darüber gibt, daß es sogleich zum Aufprall kommen wird.

Gegenüber den bisherigen passiven Schutzkonzepten, wie oben beschrieben, und gegenüber aktiven Systemen mit nicht reversiblen Komponenten wie pyro technischen Treibsätzen ist das vorliegende System reversibel. Fehlauslösungen verursachen keine wirtschaftlichen Schäden, da die Kopfstütze vom Fahrzeuginsassen im Falle einer Fehlauslösung selbst wieder in die Ausgangs position gebracht werden kann. Gleichwohl entfaltet das erfindungsgemäße Schutzsystem die vorteilhaften Wirkungen der Vorverlagerung der Anlagefläche der Kopfstütze dadurch, daß der Abstand zwischen dem Kopf und der effektiven Anlagefläche der Kopfstütze reduziert, wenn nicht beseitigt wird, so daß für eine Beschleunigung des Kopfes gegenüber dem Rumpf des Insassen kaum noch Raum ist. Das erfindungsgemäße Schutzkonzept kann somit wirkungsvoll gegen die unangenehmen Folgen von Halswirbelsäulen- Schleudertraumen wirken, ohne hierzu wirtschaftliche Resourcen anzugreifen, selbst wenn es einmal zu einer Fehlauslösung des Systems kommen sollte.

Gemäß einer ersten Realisierung ist vorgesehen, daß die Anlagefläche der Kopfstütze im wesentlichen gebildet ist von einer bistabilen Kippfeder, die in vorgespanntem Zustand in einer ersten stabilen Lage eine konkave Anlagefläche für den Kopf eines Insassen ausbildet und die nach Auslösung durch den Aktuator in eine zweite stabile Lage überführt wird, in welcher die Anlagefläche konvex ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung der Anlagefläche als unter Spannung stehenden bistabilen Kippfeder ist es möglich, daß der Aktuator ohne die Gesamtarbeit für die Vorverlagerung der Anlagefläche erbringen zu müssen, die bistabile Kippfeder dazu veranlaßt, in den zweiten Zustand überzuwechseln. Im Falle einer festgestellten Fehlauslösung des Schutzkonzeptes kann das System in den Ausgangszustand einfach dadurch gebracht werden, daß die bistabile Kippfeder in die Kopfstütze zurückgezogen wird.

In besonders bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, daß der Aktuator ein in der Kopfstütze angeordneter Elektromotor mit einer auf seiner Welle sitzenden, im Inneren der Kopfstütze an der bistabilen Kippfeder anliegenden Kurvenscheibe ist, mittels derer nach Ansteuerung des Elektromotors die Über führung der Kippfeder in die zweite stabile Lage ausgelöst wird. Die Kur venscheibe braucht die vorgespannte bistabile Kippfeder gewissermaßen nur anzutippen, um diese zum Übergang in die zweite stabile Lage anzuregen. Es wird in Aussicht genommen, daß selbst bei der Verwendung eines Elektro motors das Gesamtsystem innerhalb von 50-100 Millisekunden vollständig aktiviert ist, d. h. nach dieser Zeitspanne befindet sich die Anlagefläche der Kopfstütze im ausgefahrenen Zustand. Diese Zeitspanne reicht aus, um die volle Schutzwirkung zu entfalten.

Die bistabile Kippfeder kann selbstverständlich bezogen sein mit einem geeigneten Bezugsstoff, so daß eine ansprechende Optik der Kopfstütze des Systems erzielbar ist. Auch kann die Kopfstütze insgesamt mit Schaum beschichtet sein, so daß zur herkömmlichen Kopfstütze weder optisch noch vom Anlagegefühl her ein Unterschied bemerkbar sein muß.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Kopfstütze in ihrer Höhe in bezug auf den Fahrzeugsitz mittels eines Feststellers verriegelbar ist. Damit soll verhindert werden, daß bei einer leichten Fehlanlage des Kopfes an der Anlagefläche der Kopfstütze diese nach ihrer Aktivierung dazu führt, daß der Kopf mit einer Kraft beaufschlagt wird, die im Hinblick auf Vermeidung eines Halswirbelsäulen-Schleudertraumas kontraproduktiv wäre. Darüber hinaus wird dadurch einer Selbstverstellung der Kopfstütze ent gegengewirkt. Dies ist auch bei einem Frontalaufprall von Bedeutung, wenn der Insasse nämlich nach der ersten Bewegung nach vorne zurück in den Fahrzeugsitz gedrückt wird und die Kopfstütze aufgrund der Verriegelung sich in derselben Stellung wie vor dem Aufprall befindet. So kann sie ihre volle Wirkung entfalten und den Kopf des Insassen wirksam abstützen.

Gemäß einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Systems ist vorgesehen, daß der Aktuator nicht die Anlagefläche vorverlagert, sondern nach Aktivierung die Kopfstütze als Einheit in Richtung des Kopfes des Insassen verschwenkt. Auch dieses System ist reversibel, da nach einer festgestellten Fehlauslösung des Systems die Kopfstütze durch Rückschwenken wieder in die Ausgangslage gebracht werden kann. Die Wirkung der zweiten Ausführungsform sind vergleichbar mit jenen der ersten Ausführungsform. Lediglich die Realisierung ist eine andere. Welches Konzept konkret in einem Fahrzeug zum Einsatz kommt, hängt u. a. auch von verschiedenen Fahrzeug parametern ab.

Gemäß einer ersten konkreten Realisierung der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Aktuator in der Rückenlehne des Fahrzeuges angeordnet ist und über einen Übertragungsmechanismus die Kräfte für das Verschwenken der Kopfstütze in diese einleitet. Dieser Übertragungsmechanismus kann beispielsweise ein Gestänge sein oder aber aus Seilzügen und/oder Gurtbändern mit Rollen und/oder Walzen bestehen.

Alternativ kann der Aktuator auch am Sitzuntergestell des Fahrzeugsitzes angeordnet sein und ebenfalls über einen schon erwähnten mechanischen Übertragungsmechanismus die Kräfte für das Verschwenken der Kopfstütze in diese einleiten.

Besonders bevorzugt ist die Ausbildung des Aktuators als Elektromotor. Dies kommt dem Ziel der Reversibilität des Systems entgegen.

Vorteilhaft ist die Zuordnung eines Kraftbegrenzers an den Übertragungs mechanismus, der die auf die Kopfstütze übertragenen Kräfte begrenzt. Hierdurch wird verhindert, daß der Kopf unnötigerweise mit Kräften beaufschlagt wird, deren es zur Erreichung der Schutzwirkung nicht bedarf, wenn nämlich der Kopf bereits bei Auslösung des Systems an der Kopfstütze anliegt.

Die zweite Ausführungsform des Systems kann noch dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß der Aktuator nicht nur die Kopfstütze verschwenkt, sondern auch die Rückenlehne des Kraftfahrzeugsitzes in Richtung auf den Rücken des auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen verschwenkt. Das System kann dabei so ausgelegt sein, daß aufgrund eines Eintauchens des Insassen beim Aufprall in den Sitz und der damit verbundenen Rotation der Rückenlehne der Übertragungsmechanismus für die Kräfte zur Kopfstütze, beispielsweise in Form von Gurtbändern, wieder gelockert wird und der Kopf weich abgefangen werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungsfiguren beispielhaft näher erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 Schematisch die seitliche Anordnung einer Kopfstütze in bezug auf den Kopf eines Insassen vor der Aus lösung (a) und nach der Auslösung (b) des Systems,

Fig. 2 die schematische Seitenansicht der zweiten Aus führungsform des Systems in einer ersten Aus bildung,

Fig. 3 die schematische Seitenansicht der zweiten Ausführungsform in einer zweiten Ausbildung, und

Fig. 4 die schematische Seitenansicht der zweiten Aus führungsform in einer dritten Ausbildung.

Nachstehend sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Aus Fig. 1a ist die Relation des Kopfes 2 eines Fahrzeuginsassen in bezug auf eine Kopfstütze 1, die einem Fahrzeugsitz zugeordnet ist, ersichtlich. Der Abstand zwischen dem Kopf 2 und der Anlagefläche 3 der Kopfstütze 1 bildet das Gefahrenpotential bei einem Aufprall des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Heckaufprall, da dieser Abstand die Beschleunigung des Kopfes 2 gegenüber dem Rumpf des Insassen ermöglicht. Diesen Abstand zu reduzieren steht im Mittelpunkt des Schutzkonzeptes.

Hierzu ist im Inneren der Kopfstütze 1 ein Aktuator 4 in Form eines Elektro motors 6 angeordnet, vorliegend an der Stützstange 14, über welche die Kopfstütze 1 mit der Sitzlehne des Fahrzeugsitzes verbunden ist. Auf der Welle des Elektromotors 6 ist eine Kurvenscheibe 7 angeordnet, die einen Trigger für eine bistabile Kippfeder 5 darstellt, welche vorliegend die Anlagefläche 3 ausbildet. Der Grundkörper der Kopfstütze 1 sowie die Anlagefläche 3 können mit einem Schaumstoff 15 belegt sein, so daß optisch praktisch kein Unterschied zur herkömmlichen Kopfstütze besteht.

Die Kopfstütze 1 ist auf der Stützstange 14 in ihrer Höhe mittels des Feststellers 8 arretierbar, damit eine Selbstverstellung der Kopfstütze 1 nach Aktivierung des Schutzsystems unterbleibt.

Fig. 1b zeigt nun das System aus Fig. 1a nach Aktivierung. Wie ersichtlich, hat der Elektromotor 6 die Kurvenscheibe 7 derart bewegt, daß die bistabile Kippfeder 5 in ihre zweite stabile Lage springt und so der Abstand zwischen dem Kopf 2 und der Anlagefläche 3 der Kopfstütze 1 überbrückt wird. Der Kopf liegt so an der Anlagefläche 3 an, daß eine aufprallbedingte Beschleunigung des Kopfes 2 gegenüber dem Rumpf des Insassen unterbleibt und infolgedessen auch kein Halswirbelsäulen-Schleudertrauma entstehen kann, jedenfalls nicht in bislang bekanntem Maße.

Sollte das System ausgelöst haben und sich hinterher herausstellen, daß die Aktivierung auf ein Fehlsignal oder auf eine Fehlinterpretation einer bestimmten Situation zurückzuführen war, ist das System in einfacher Weise dadurch wieder reaktivierbar, daß die bistabile Kippfeder 5 vom Zustand gemäß Fig. 1b wieder in den Zustand gemäß Fig. 1a gebracht wird, indem die bistabile Kippfeder wieder in den Grundkörper der Kopfstütze 1 hineingezogen wird, so daß sich dann wieder eine konkave Anlagefläche 3 gemäß Fig. 1a ausbildet.

In Fig. 2 ist schematisch ein Fahrzeuginsasse 13 dargestellt, der auf einem Fahrzeugsitz sitzt, der mit dem System gemäß der zweiten Ausführungsform erster Ausbildung ausgestattet ist. Hier ist das System so ausgebildet, daß nach Aktivierung die Kopfstütze 1 als Einheit in Richtung des Kopfes 2 des Insassen 13 verschwenkt wird. Hierzu ist in der Rückenlehne 9 des Fahrzeugsitzes ein Aktuator 4 in Form eines Elektromotors angeordnet, der über einen Über tragungsmechanismus 10 nach Aktivierung die Kräfte so in die Stützstange 14 leitet, daß dies zur erwähnten Verschwenkung führen. Vorliegend ist dem Übertragungsmechanismus 10 ein Kraftbegrenzer 12 zugeordnet, der die in die Kopfstütze 1 eingeleiteten Kräfte begrenzt, damit der Kopf 2 des Insassen 13 in dem Falle nicht mit Kräften beaufschlagt wird, die an sich dem Verschwenken der Kopfstütze 1 dienen, wenn der Kopf 2 nämlich bei Aktivierung des Systems bereits an der Kopfstütze 1 anliegt.

In Fig. 3 ist das System gemäß der zweiten Ausführungsform in zweiter Ausbildung dargestellt. Hier ist ein Aktuator im Sitzuntergestell 11 des Fahrzeugsitzes angeordnet. Die vom Aktuator nach Auslösung des Systems erzeugten Kräften werden in einen Übertragungsmechanismus 10 geleitet, der vorliegend nicht nur die Kopfstütze 1 wiederum in Richtung des Kopfes 2 des Insassen 13 verschwenkt, sondern auch die Rückenlehne 9 des Fahrzeugsitzes in Richtung auf den Rücken des Insassen 13 verschwenkt. Dadurch wird auch der Abstand zwischen der unteren Wirbelsäule und der Rückenlehne 9 des Fahrzeugsitzes verringert, so daß auch in diesem Bereich ein schonendes Abfangen des Insassen erfolgen kann.

In Fig. 4 ist die zweite Ausführungsform des System in dritter Ausbildung dargestellt, die sich im wesentlichen von jener gemäß Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß der Aktuator in der Rückenlehne 9 des Fahrzeuges angeordnet ist. Der Betätigungsmechanismus 10 ist in diesem Falle ebenfalls so ausgebildet, daß nicht nur die Kopfstütze 1 in Richtung auf den Kopf 2 des Insassen 13 verschwenkt wird, sondern ebenfalls die Rückenlehne 9 in Richtung auf den Rücken des Insassen verschwenkt wird. Die Auswahl der einen oder anderen Ausbildung der zweiten Ausführungsform hängt u. a. von verschiedenen Parametern, so beispielsweise vom Aufbau des Fahrzeugsitzes.

Bezugszeichenliste

1

Kopfstütze

2

Kopf

3

Anlagefläche

4

Aktuator

5

Kippfeder

6

Elektromotor

7

Kurvenscheibe

8

Feststeller

9

Rückenlehne

10

Übertragungsmechanismus

11

Sitzuntergestell

12

Kraftbegrenzer

13

Insasse

14

Stützstange

15

Schaumstoff

Claims

1. System zur schlagartigen Reduzierung des Abstandes der Anlagefläche (3) einer an einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes angeordneten Kopfstütze (1) zum Kopf (2) eines auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen (13), bei dem auf ein Auslöse signal eines Crashsensors zumindest die Anlagefläche (3) der Kopfstütze (1) mittels eines Aktuators (4) in Richtung auf den Kopf (2) des Insassen verlagert wird und bei dem im Falle der Feststellung einer Fehlauslösung zumindest die vorverlagerte Anlagefläche wieder in ihre Ausgangslage gebracht wird.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Anlagefläche (2) der Kopfstütze (1) im wesentlichen gebildet ist von einer bistabilen Kippfeder (5), die im vorgespannten Zustand in einer ersten stabilen Lage eine konkave Anlagefläche (3) ausbildet und die nach Auslösung durch den Aktuator (4) in eine zweite stabile Lage überführt wird, in welcher die Anlagefläche (3) konvex ausgebildet ist.

3. System nach Anspruch 2, bei dem der Aktuator (4) ein in der Kopfstütze (1) angeordneter Elektromotor (6) mit einer auf seiner Welle sitzenden, im Inneren der Kopfstütze (1) an der bistabilen Kippfeder (5) anliegenden Kurvenscheibe (7) ist, mittels derer nach Ansteuerung des Elektromotors die Überführung der Kippfeder (5) in die zweite stabile Lage ausgelöst wird.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kopfstütze in ihrer Höhe in bezug auf den Fahrzeugsitz mittels eines Feststellers (8) verriegelbar ist.

5. System nach Anspruch 1, bei dem der Aktuator (4) nach Aktivierung die Kopfstütze (1) als Einheit in Richtung des Kopfes (2) des Insassen verschwenkt.

6. System nach Anspruch 5, bei der der Aktuator (4) in der Rückenlehne (9) des Fahrzeuges angeordnet ist und über einen mechanischen Übertragungsmechanismus (10) die Kräfte für das Verschwenken der Kopfstütze in diese einleitet.

7. System nach Anspruch 5, bei dem der Aktuator (4) in dem Sitzuntergestell (11) des Fahrzeugsitzes angeordnet ist und über einen mechanischen Übertragungsmechanismus (10) die Kräfte für das Verschwenken der Kopfstütze (1) in diese einleitet.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der mechanische Übertragungsmechanismus (10) aus Seilzügen und/oder Gurtbändern und/oder Rollen und/oder Walzen besteht.

9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, der bei dem der Aktuator (4) aus einem Elektromotor besteht.

10. System nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem dem mechanischen Übertragungsmechanismus (10) ein Kraftbegrenzer (12) zugeordnet ist, welches die auf die Kopfstütze (1) übertragenen Kräfte begrenzt.

11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem der Aktuator (4) nach Auslösung auch die Rückenlehne (9) des Kraftfahrzeugsitzes in Richtung auf den Rücken des auf dem Fahrzeugsitz sitzenden Insassen (13) verschwenkt.