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Die
Erfindung betrifft einen Fahrzeugsitz, insbesondere PKW-Sitz, mit
einem Sitzteil und einer Rückenlehne
sowie einem in die Rückenlehne
integrierten Kopfstützenteil,
das durch einen Abschnitt eines Rückenlehnenrahmens abestützt wird,
wobei eine Antriebseinrichtungen zum Bewegen des Kopfstützenteils
oder eines Polsterträgerabschnitts
bei einem Fahrzeugaufprall, insbesondere einem Heckaufprall, vorgesehen
ist.
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Die
Optimierung sowohl der Karosseriestruktur von Personenkraftwagen
als auch von passiven Schutzsystemen, speziell der Sicherheitsgurte
und von Airbagsystemen, zur Verhinderung von schweren Körperschäden bei
Unfällen
ist weit vorangeschritten. Moderne Karosseriestrukturen können bei Frontalzusammenstößen oder
Auffahrunfällen
erhebliche Energiemengen als Verformungsarbeit aufnehmen, während die
eigentliche Fahrgastzelle weitgehend steif und unverformbar ausgebildet
ist.
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Speziell
für Frontalzusammenstöße (Frontcrashs)
sowie zunehmend auch für
Seitenaufprall-Unfälle
(Seitencrashs) wird zudem durch Sicherheitsgurte mit Gurtstraffern
und verschiedene Airbags ein hoher Grad an Sicherheit für die Insassen
erreicht.
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Vergleichsweise
unzureichend ist hingegen der Schutz bei Heckaufprall-Unfällen (Heckcrashs). Zum
einen wurde diesen Unfällen über lange
Zeit wegen ihrer relativ geringeren Häufigkeit und der vielfach auch
vergleichsweise geringeren Folgen weniger Aufmerksamkeit geschenkt,
und zum anderen wurde möglicherweise
die mit herkömmlichen
Sitzen erreichbare Schutzfunktion überschätzt. Unfallanalysen und -simulationen
haben aber gezeigt, dass die bei Heckcrashs auftretenden körperlichen
Schäden, insbesondere
Traumatisierungen im Bereich der Halswirbelsäule, keinesfalls unterschätzt werden dürfen.
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Herkömmliche
Sitzkonstruktionen und Kopfstützen
können
die Insassen bei Heckcrashs nur bedingt schützen. Ein besonderes Problem
besteht darin, dass die Köpfe
der Insassen mit großer
Wucht peitschenartig gegen die Kopfstützen und schlimmstenfalls über deren
oberen Rand hinweg nach hinten schlagen können. Dieser auch als Schleudertrauma oder ”Whiplash” bezeichnete
Effekt wird durch das sogenannte ”Aufsteigen” des Körpers im Sitz bei einem Heckcrash
begünstigt.
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Es
sind daher konstruktive Lösungen
im Bereich der Fahrzeugsitze zur Verminderung der Folgen eines Heckaufpralls
vorgeschlagen worden. Aus der
EP 0 627 340 A1 ist eine Fahrzeugsitz- und
Kopfstützenanordnung
bekannt, bei der ein Kopfstützenteil
sich im Falle eines Heckaufpralls nach vorn in Richtung auf den
Hinterkopf des Insassen bewegt. Dadurch wird der Abstand zwischen
Hinterkopf und Kopfstützen-Anlagefläche und
damit auch die bei einer Relativbewegung zwischen beiden beim Aufprall entstehende
kinetische Energie reduziert.
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Diese
herkömmliche
Anordnung hat allerdings einen relativ komplizierten Aufbau und
kann daher nicht ohne weiteres kostengünstig erstellt werden. Zudem
ist die dort beschriebene Anordnung für auf die Rückenlehne aufgesetzte Kopfstützen ausgebildet.
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Ferner
ist in der
DE 199
23 909 A1 eine Kopfstütze
für Kraftfahrzeugsitze
angegeben, bei der es im Prinzip bekannt ist, zur Vorspannung eines
Kopfstützenteils,
weg vom Rückenlehnenrahmen,
ein Expansionselement als Antriebseinrichtung vorzusehen. Bei dieser
herkömmlichen
Kopfstütze
wird allerdings ein sehr aufwendiger Mechanismus verwendet, bei
dem zahlreiche Führungen
und Kapselungen erforderlich sind, damit im Crashfall ein einwandfreier Betrieb
der Kopfstütze
für Fahrzeugsitze
gewährleistet
ist.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
gemäß der
DE 199 23 909 A1 ist
ein Spanndraht vorgesehen, der zwischen zwei Stütztellern vorgesehen ist und
der im Crashfall durch das Kurzschließen eines Stromkreises durchgeschmolzen
wird. Dann wird die in einer Zylindertopfanordnung angeordnete Feder ausgefahren,
um das Kopfanschlagteil nach vorn zu treiben. Bei einer weiteren
Ausführungsform
ist dort vorgesehen, dass in einem Zylinderraum eine gekapselte
Treibladung angeordnet ist, die im Crashfall elektrisch gezündet wird,
um für
das Ausfahren eines äußeren Zylinders
zu sorgen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Fahrzeugsitz
der gattungsgemäßen Art
anzugeben, der mit konstruktiv einfachen Mitteln zuverlässig einen
erhöhten
Schutz für
die Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeugaufprall, insbesondere einem
Heckaufprall, bietet.
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Gemäß der Erfindung
wird die Aufgabe gelöst
mit einem Fahrzeugsitz, wie er im Patentanspruch 1 definiert ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes sind in
den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung schließt
den grundlegenden Gedanken ein, das durch einen Teil des Rückenlehnenrahmens
abgestützte
integrierte Kopfstützenteil oder
einen Polsterträgerabschnitt
desselben bei einem Heckaufprall rechtzeitig nahe genug an den Hinterkopf
des Fahrzeuginsassen heranzubringen, derart, dass dessen Zurückschleudern
nach einer kurzen Wegstrecke abgefangen und somit das Auftreten eines
Schleudertraumas verhindert wird. Sie schließt weiter den Gedanken ein,
hierzu eine spezielle Antriebseinrichtung in die Rückenlehne
des Fahrzeugsitzes zu integrieren.
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Das
Expansionselement spannt das Kopfstützenteil oder den Polsterträgerabschnitt
in Normalstellung vom Rückenlehnenrahmen
weg vor und ist in der Lage, diese im Auslösungsfall schnell zur Fahrzeugfront
hin, also auf den Hinterkopf eines Fahrzeuginsassen zu, vorzuschieben.
Zugleich besitzt dieses Expansionselement, das insbesondere als
Druckfederelement ausgebildet ist, die vorteilhafte Wirkung eines
federnden Auffangens für
einen zurückschnellenden
Kopf eines Fahrzeuginsassen.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
des Fahrzeugsitzes ist vorgesehen, dass das Expansionselement, insbesondere
das Druckfederelement, in das Abstützelement integriert ist. Diese
Ausführungsform
ist besonders leicht und schnell montierbar. Besonders kostengünstig ist
es, wenn das Druckfederelement eine, bevorzugt in einem eine gewisse
Führung
bietenden Gehäuse
gekapselte, Stahl-Schraubenfeder aufweist.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Fahrzeugsitzes
ist vorgesehen, dass das dem Sicherungshaken zugewandte Ende der
Sperrklinke eine dem Kopfstützenteil
oder dem Polsterträgerabschnitt
zugewandte Auflaufschräge
aufweist. Dies ermöglicht
eine Zurückdrücken des
Kopfstützenteils
oder des Polsterträgerabschnitts
in die Ausgangslage in einer solchen Weise, dass der Sicherungshaken über die
Auflaufschräge
gleitet, dabei die Sperrklinke gegen ihre Federvorspannung zurückdrängt und
sich schließlich
nach dem Passieren des Endes der Sperrklinke wieder mit dieser verrastet,
indem sie durch die zugeordnete Feder hinter den Sicherungshaken
gezogen oder gedrückt
wird.
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Die
Auslösevorrichtung
ist in konstruktiv einfacher und zuverlässiger Weise bevorzugt zur
Betätigung
durch den beim Fahrzeugaufprall im wesentlichen senkrecht zur Rückenlehne
beschleunigten und verschobenen Körper des Fahrzeuginsassen ausgebildet.
Die Benutzung des Körpers
des Fahrzeuginsassen als Antriebsquelle ermöglicht es, ohne spezielle Energiequelle
auszukommen.
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Zudem
gewährleistet
die Antriebsquelle mit hoher Sicherheit, dass das Kopfstützenteil
wirklich nur im Bedarfsfall in seine vorgeschobene Stellung angetrieben
wird, genau dann nämlich,
wenn der Körper
des Fahrzeuginsassen bereits mit der zu dem gefürchteten ”Whiplash” führenden Bewegung begonnen hat.
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In
wiederum besonders einfacher Weise weist die Auslösevorrichtung
hierzu ein in der Rückenlehne,
deren Neigung folgend, das heißt
im wesentlichen senkrecht, gespanntes Zugelement, insbesondere ein
Zugseil oder Zugband auf, das an der Sperrklinke befestigt ist.
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Die
Anordnung und die Vorspannung sind dabei so gewählt, dass bei einer einen vorbestimmten
Schwellwert übersteigenden
Verschiebung des Körpers
des Fahrzeuginsassen die Sperrklinke entgegen ihrer Federvorspannung
außer
Eingriff mit den Sicherungshaken gezogen wird. Das erwähnte Zugelement
ist allerdings auch mit einer andersartigen Auslösevorrichtung, die nicht die
erwähnte
Sperrklinken-Sicherungshaken-Kombination aufweist, einsetzbar.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
des Fahrzeugsitzes gemäß der Erfindung
ergeben sich im übrigen
aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und anhand der jeweiligen Figuren der Zeichnungen. In diesen Zeichnungen
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht des oberen Abschnitts eines Fahrzeugsitzes
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung schräg
von vorn und
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2 eine
Prinzipskizze zur Erläuterung
der Funktionsweise einer Ausführungsform
der Erfindung in der Art einer Längsschnittdarstellung
des oberen Bereiches eines Rückenlehnenrahmens
mit daran angelenktem Kopfstützenteil.
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In 1 ist
in einer perspektivischen Darstellung der obere Teil einer Rückenlehne 3 eines
Fahrzeugsitzes 1 mit integriertem Kopfstützenteil 5 gezeigt,
das ein von der übrigen
Sitzpolsterung getrenntes Kopfstützenpolster 5a aufweist.
Das in diesem Sinne auch als Polsterträgerteil zu bezeichnende Kopfstützenteil 5 ist
in 1 in einer gegenüber der normalen Gebrauchsstellung
nach vorn verschwenkten Auslösestellung
gezeigt, die es infolge einer Auslösung nach einem Heckaufprall
einnimmt.
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Es
ist zu erkennen, dass es hierbei im oberen Bereich einen Abstand
zu einem oberen Abschnitt 9a eines (hier nicht insgesamt
gezeigten) Rückenlehnenrahmens 9 hat.
Zur Überdeckung des entstehenden
Spaltes und der Auslöse-
und Antriebsmechanik (siehe 2) ist auf
der Rückseite des
Kopfstützenteils 5 eine
Abdeckmanschette 7 vorgesehen; diese kann allerdings auch
entfallen und ist daher in 2 nicht
mit dargestellt.
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2 zeigt
in einer Prinzipskizze in der Art einer Längsschnittdarstellung die Auslöse- und
Antriebsmechanik des Fahrzeugsitzes nach 1. Das Kopfstützenteil 5 und
diese Mechanik sind (soweit die Lage der Teile im Ruhezustand und
im ausgelösten Zustand
sich unterscheidet) im Ruhezustand mit gestrichelten Linien und
im ausgelösten
Zustand mit durchgezogenen Linien gezeichnet.
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Der
Rückenlehnenrahmen 9 und
dessen oberer Abschnitt 9a sind mit einer dicken Linie
durchgezeichnet, und derjenige Teil der Auslösemechanik mit den nachstehend
erläuterten
Komponenten 23, 25 und 27, der im Ruhezustand
und im ausgelösten Zustand
des Kopfstützenteils
die gleiche und nur während
des eigentlichen Auslösevorganges
eine andere Lage hat, ist lediglich in seiner Ausgangsstellung gezeigt.
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Die
Antriebsquelle zur Verschwenkung des Kopfstützenteils 5 bei einem
Heckaufprall umfasst ein Druckfederelement 11, das an einem
Ende über ein
erstes Verbindungsgelenk 13.1 mit dem oberen Abschnitt 9a des
Rückenlehnenrahmens
verbunden ist und an dessen anderem Ende eine Schubstange 15 angebracht
ist, welche über
ein zweites Verbindungsgelenk 13.2 an der Rückseite
des Kopfstützenteils 5 mit
diesem verbunden ist. Das Kopfstützenteil 5 ist
am unteren Ende über
eine Schwenkachse 17 insgesamt schwenkbar mit dem Rückenlehnenrahmen 9 verbunden.
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Unterhalb
des zweiten Verbindungsgelenks 13.2 ist an der Rückseite
des Kopfstützenteils 5 ein nach
unten weisender Sicherungshaken 19 fest angebracht. Etwas
unterhalb des Sicherungshakens 19 ist in zu diesem korrespondierender
Position am oberen Abschnitt 9a des Rückenlehnenrahmens eine Auslöseeinrichtungs-Halterung 21 angebracht.
Diese lagert eine in Normallage des Kopfstützenteils mit dem Sicherungshaken 19 in
Eingriff stehende und bei einem Heckaufprall außer Eingriff mit diesem kommende
Sperrklinke 23 vertikal verschieblich.
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Weiterhin
bildet die Auslöseeinrichtungs-Halterung 21 den
einen Angriffspunkt einer Zugfeder 25, deren anderes Ende
an einem Ende der Sperrklinke 23 angreift und diese in
Ruhelage im Eingriff mit dem Sicherungshaken 19 hält. Schließlich ist an
der Auslöseeinrichtungs-Halterung 21 ein
Ende eines Bowdenzuges 27 fest angebracht, dessen Zugdraht 27a gemeinsam
mit der Zugfeder 25 am unteren Ende der Sperrklinke 23 angreift.
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Der
Bowdenzug 27 ist einerseits mit einem in den Rückenlehnenrahmen 9 eingesetzten
(nicht dargestellten) Betätigungselement
verbunden, welches durch den Körper
des Fahrzeuginsassen bei einem Heckaufprall derart verschoben wird
und so am Bowdenzug 27 angebracht ist, dass der Zugdraht 27a nach
unten gezogen wird.
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Bei
einem derartigen Anziehen des Zugdrahtes 27a wird die Sperrklinke 23 in
Richtung des Pfeiles A gegen die Kraft der Zugfeder 25 nach
unten gezogen, bis ihr freies Ende außer Eingriff mit dem nach unten
weisenden Hakenende des Sicherungshakens 19 kommt. Hierdurch
wird der Sicherungshaken 19 freigegeben, und durch die
dann mögliche
Entspannung des Druckfederelementes 11 wird über die Schubstange 15 das
Kopfstützenteil 5 um
die Schwenkachse 17 nach vorn geschwenkt.
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Das
Kopfstützenteil 5 wird
hierdurch dem praktisch zeitgleich oder wenig später nach hinten geschleuderten
Kopf des Fahrzeuginsassen angenähert
und fängt
diesen rechtzeitig ab, bevor er eine kinetische Energie erhält, die
zu einem Schleudertrauma führen
kann.
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Nach
der Auslösung
wird die Anordnung wieder in ihre Ruhestellung gebracht, indem einfach
mit hinreichendem Kraftaufwand das Kopfstützenteil 5 von der
Vorderseite her in Richtung auf den oberen Abschnitt 9a des
Rückenlehnenrahmens 9 gedrückt wird.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Auslösemechanik, insbesondere die
Sperrklinke 23, wieder in dem in 2 gezeigten
Zustand.
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Der
Sicherungshaken 9 gleitet bei dem Zurückschwenken des Kopfstützenteils 5 über die
Auflaufschräge 23a an
der ihm zugewandten Vorderseite der Sperrklinke 23 und
drückt
diese gegen die Kraft der Zugfeder 25 etwas nach unten,
bis er ihre Spitze überwunden
hat und hinter der (dann zurückschnellenden)
Sperrklinke 23 wieder verriegelt ist.
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Hiermit
ist das Kopfstützenteil 5 gegen
die Druckkraft des Druckfederelementes 11 und gegen die
(wesentlich kleinere) Zugkraft des Zugfederelementes 25 wieder
in seine Ruhelage zurückgestellt und
dort für
eine erneute Auslösung
verriegelt.
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Die
Ausführung
der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern
ebenso in einer Reihe von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachgemäßen Handelns
liegen.
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So
muss das Antriebselement nicht als Druckfederelement mit einer Stahl-Schraubenfeder ausgebildet
sein, sondern es kann auch ein Elastomerelement mit hinreichendem
Hub aufweisen.
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Die
Auslösemechanik
umfasst nicht notwendigerweise eine Sperrklinken-Sicherungshaken-Anordnung,
sondern kann auch eine andere auslösbare Rastverbindung oder eine
auf gänzlich
anderen Prinzipien beruhende Auslösung umfassen. Zudem muss die
Auslösung
nicht über
eine Zugeinrichtung, wie z. B. den in 2 dargestellten
Bowdenzug erfolgen, sondern sie kann beispielsweise mittels einer
Schubstange oder eines Klappmechanismus erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugsitz
- 3
- Rückenlehne
- 5
- Kopfstützenteil
- 5a
- Kopfstützenpolster
- 7
- Abdeckmanschette
- 9
- Rückenlehnenrahmen
- 9a
- oberer
Abschnitt
- 11
- Druckfederelement
- 13.1,
13.2
- Verbindungsgelenk
- 15
- Schubstange
- 17
- Schwenkachse
- 19
- Sicherungshaken
- 21
- Auslöseeinrichtungs-Halterung
- 23
- Sperrklinke
- 23a
- Auflaufschräge
- 25
- Zugfeder
- 27
- Bowdenzug
- 27a
- Zugdraht
